ネットワークシステム、及び通信装置
【課題】 全ユーザにパケットの受付順で網から送出する事を保証する等時性保証網において、あるユーザのセッションで再送が起きても、その影響を減少させ当初の送受信タイミングに近づける機能を実現する。
【解決手段】 事業者ネットワーク２のエッジの通信装置１０が、各ユーザの加入者端末１００のセッションを識別し、順序情報付与機能２０で、付与する時刻情報を保存・管理する。この時、パケット再送が発生すると、再送する現在時刻に基づく順序情報ではなく、パケットにもともと付与していた過去の時刻に基づく順序情報を付与してパケットを再送信する。
【解決手段】 事業者ネットワーク２のエッジの通信装置１０が、各ユーザの加入者端末１００のセッションを識別し、順序情報付与機能２０で、付与する時刻情報を保存・管理する。この時、パケット再送が発生すると、再送する現在時刻に基づく順序情報ではなく、パケットにもともと付与していた過去の時刻に基づく順序情報を付与してパケットを再送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケットの網への入出順序を保証するネットワークシステム、及び通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の通信事業者が提供する通信サービスでは、地理的に離れた複数ユーザが同じ宛先へと送出するパケットの通信事業者の網に入る順番と宛先で網から出ていく順番は、ユーザと宛先間またはユーザ間の物理的な距離などの違いにより発生する伝送遅延が異なるので必ずしも等しくない。
【０００３】
そのため、処理結果が処理を実行する順序により決まるトランザクション(例えば、ネットワークを介した株・通貨の売買などの電子商取引)の場合、利害関係のあるユーザ間で伝送遅延による僅かな時間差でも有利／不利の関係が生まれてしまい、提供するサービスに対する公平性が維持できない。
【０００４】
つまり、処理要求がネットワークを介して転送され処理される場合、ネットワークへ送出された処理要求は処理を実行するサーバまでの物理的距離などに応じた伝送遅延を伴い当該サーバへ転送され受付処理される。つまり、処理要求の受付処理が行われる順序は、処理要求の送出順序だけでなく、通信に伴う伝送遅延時間にも依存してしまう。この改善策として、ユーザからの処理要求にタイムスタンプを付与して、トランザクションを処理するサーバで順序を並べ替える方法がある。
【０００５】
特許文献１は、ユーザの利用する端末間で時刻同期をして、端末が送出するユーザの処理要求にタイムスタンプを付与する機能を持ち、トランザクションを処理するサーバは要求の受信順ではなく、処理要求に付与されたタイムスタンプに基づいて要求の順序を並び替え、処理要求の送出順に処理を行うことを実現している。具体的には、次の内容が開示されている。
【０００６】
クライアントマシンは、タイムサーバから定期的に絶対時刻を受信し、受信した絶対時刻を用いてクライアントマシンのタイマの時刻補正を行う。各クライアントマシンは、サーバマシンに対して各種サービスの提供を受けるためのサービスデータ要求とタイマの時刻データ(絶対時刻)とをインタネット経由で送出する。サーバマシンの制御部は、記憶装置に順次記憶するサービスデータ要求を、サービスデータ要求に付与されている時刻データ(絶対時刻)に基づいて、絶対時刻が早い順にソートするよう制御する。また、サーバマシンは、各クライアントマシンからのサービスデータ要求が、制御部に到着してからの時間を計時するためのタイマを備える。各クライアントマシンとサーバマシンとの間の伝送時間のうち最大の伝送時間を最大遅延時間とし、サーバマシンは、サーバマシンの備えるタイマを用いて、サービスデータ要求を最大遅延時間分は記憶装置に保持してからサービス要求データの処理を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２５９３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１では、タイムスタンプを扱う機能は、クライアントマシンで動作するサービス要求プログラム、およびサーバマシンで動作するサービス処理プログラムで実現されている。これは当該機能を、サーバが提供するサービスの一部として、およびクライアントマシンのサービスを利用する機能の一部として、個々のサービス毎に作成し組み込む必要がある。つまり、当該機能を予め具備するサービスだけに利用が限定されてしまう。そのため、当該機能を利用したいサービス提供者またはユーザは、サービス毎に当該機能を具備する専用サービスを構築する必要がある。また、特許文献１では、タイムスタンプを扱う機能は、クライアントマシン、すなわち、端末等のユーザがアクセスできる場所で動作しているので、悪意あるユーザにより、ユーザ間の公平性を担保するために利用するタイムスタンプ情報が詐称される危険がある。
【０００９】
本発明の目的は、悪意あるユーザによる詐称を防止し、地理的に離れた複数ユーザに等時性が保証されたサービスを提供するネットワークシステム、及び通信装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の目的は、再送の起きたユーザのセッションが他ユーザのセッションに対して不利な状況が継続するのを是正するネットワークシステム、及び通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明においては、複数の通信装置を接続する網を備えるネットワークシステムであって、網の外部からパケットを受信する通信装置は、他の通信装置と時刻同期の取れた順序情報をパケットに付与し、パケットを網の外部に送出する通信装置は、パケットに付与された順序情報に基づきパケットを整列して送出を行い、網の外部からパケットを受信する通信装置は、パケットの再送が発生する場合、当該パケットに先に付与した過去の時刻に基づく順序情報を付与して当該パケットの再送信を行うネットワークシステムを提供する。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため、本発明においては、網内で相互に接続される通信装置であって、網の外部からパケットを受信し、他の通信装置と時刻同期の取れた順序情報をパケットに付与する入力処理部と、他の通信装置がパケットに付与した順序情報に基づき、パケットを整列して網の外部に送出する出力処理部を備え、入力処理部は、パケットの再送が発生する場合、当該パケットに先に付与した過去の時刻に基づく順序情報を付与する通信装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
網に接続する全ユーザに等時性を提供することができ、サービス提供者またはユーザは、所望のサービスを変更することなく、ユーザ間の時間的公平性を担保できる。
【００１４】
さらに、悪意あるユ−ザによる時刻情報詐称などを困難にする機能に対して、ユーザ端末やサーバが備えるパケットの再送機能が動作しても、等時性の保証を維持できるように当該サービスを拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施例に係る、機器の管理責任範囲と機能配置位置の関係を説明するための図である。
【図２】第１の実施例に係る、通信装置の内部構造に一例を示す図である。
【図３】第１の実施例に係る、入力処理部におけるパケット転送の処理フローの一例を示す図である。
【図４】第１の実施例に係る、出力処理部におけるパケット転送の処理フローの一例を示す図である。
【図５】第１の実施例に係る、順序情報付与の処理フローの一例を示す図である。
【図６】第１の実施例に係る、順序情報無効化の処理フローの一例を示す図である。
【図７】第１の実施例に係る、パケット整列および順序情報無効化の処理フローの実施例。
【図８Ａ】第１の実施例に係る、網が等時性を提供する適用例のタイミングチャート図である。
【図８Ｂ】第１の実施例に係る、網が等時性を提供する適用例の、再送に関する機能が無い場合のタイミングチャート図である。
【図８Ｃ】第１の実施例に係る、網が等時性を提供する適用例の、再送に関する機能が有る場合のタイミングチャート図である。
【図９】第１の実施例に係る、通信装置で扱う各遅延時間を算出するための伝送遅延の測定区間を示す図である。
【図１０】第１の実施例に係る、通信装置で扱うパケットを構成する各フィールドのレイアウトの一例を示す図である。
【図１１】第１の実施例に係る、通信装置が再送パケットを識別するために保持する情報の一構成例を示す図である。
【図１２】第１の実施例に係る、通信装置で再送パケット識別の処理フローの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に従い本発明の実施形態を順次説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は第１の実施例における機器の管理責任範囲と機能配置位置の関係を説明するための図である。同図において、１が加入者の管理責任範囲、２が通信事業者の管理責任範囲、３がＰＯＩ（Point of Interface）を示している。このＰＯＩ３が、加入者の管理責任範囲１と通信事業者の管理責任範囲２に分割される網における管理責任分界境界を示す。本明細書において、この通信事業者の管理責任範囲２内の網を、事業者ネットワークと呼ぶ場合がある。
【００１８】
同図に示すように、本実施例のネットワークシステムは、加入者端末１００、加入者端末から利用するサービスを提供する宛先サーバ２００、通信事業者が通信サービスを提供するために利用する通信装置１０から構成される。本実施例の構成は、ホームゲートウェイなどの加入者宅内に設置される通信事業者が管理する通信装置、またはＭＰＬＳ−ＴＰ（Multi Protocol Label Switching−Transport Profile）装置など通信事業者の局舎内に設置される通信事業者が管理する通信装置に適用される。
【００１９】
上述した特許文献１では、当該特許技術が適用されるのが加入者の管理するクライアントマシンおよびサービス提供者の管理するサーバマシンであり、ネットワーク機能を提供する通信事業者は関与しない。一方、本実施例の通信装置の構成が適用されるのは通信事業者の管理する通信装置である。加入者およびサービス提供者は、通信事業者の提供する事業者ネットワーク内の等時性を保証する通信サービスを利用するだけで、自身の通信装置などになんら機能を追加・実行する必要がない点に特徴がある。
【００２０】
図１において、加入者端末１００は、通信事業者の通信装置１０を介し、通信事業者の提供する通信サービスを利用して宛先サーバ２００と通信することにより、加入者は宛先サーバ２００が提供するサービスを利用する。なお、通信事業者の管理責任範囲２、即ち事業者ネットワーク２内の全ての通信装置１０は、それらを管理する通信事業者の管理者端末２１０により、制御信号２２０等を用いて制御される。
【００２１】
加入者端末１００が接続される通信事業者の通信装置１０は、事業者ネットワーク２内で加入者から受付けるパケットに付与するためのユニークな識別子として時刻を使用する。そのため、通信装置１０はＧＰＳ(Global Positioning System)などの時刻取得機能、またはＩＥＥＥ１５８８ｖ２やＮＴＰ(Network Time Protocol)などの時刻同期機能を利用して網内の通信装置と時刻同期を実現する機能を具備する。
【００２２】
加入者端末１００が接続される通信事業者の通信装置１０は、加入者から受信するパケットに対して網の受付け順を示す順序情報付与機能２０を具備する。順序情報には、通信装置１０が保持し、他の通信装置１０と時刻同期している時計から取得した時刻情報を含む。
【００２３】
この通信装置１０の順序情報付与機能２０は、加入者端末１００と宛先サーバ２００との間の通信において何らかの障害により、加入者端末１００がパケットを再送した場合は、再送パケットを受信した時刻の時刻情報ではなく、加入者端末１００から再送パケットに対応する当初のパケットを受信した時に付与した過去の順序情報を再び付与する機能を具備する。更に、順序情報付与機能２０は、当該加入者端末１００の送信するパケットに対しては、通信事業者が設定したルールに基づき、再送後の一定期間だけ当該順序情報を付与し続ける。この一定期間経過後、通信装置１０は装置内に保持している該当順序情報を削除する機能を具備する。
【００２４】
また、高速なネットワーク・インターフェースを持つ通信装置では、通信装置が保有する時計が示す同一時刻内に複数のパケットを加入者から受付けることが想定される。このようなパケットに対して受付け順序で整列するとき参考情報として参照できるように、上述した順序情報を、時刻情報と付加情報とでも構成できる。この付加情報はシーケンス番号 (ｉ.ｅ.０、１、２...)、同一時刻内の該当ポートでの累積受信バイト数 (ｅ.ｇ.０、６４、１２８、...)、ハードウェア（ＨＷ）のクロックカウント値、装置毎に設定される任意の整数値などが適用できる。
【００２５】
シーケンス番号は、同一装置内の順序を識別するための最も単純な仕組みである。累積受信バイト数は、ネットワーク・インターフェースにワイヤレートでパケットが入力された場合に、時計の最小刻み間の相対的な位置を示せる。ＨＷのクロックカウントは、時計の最小刻みより細かいＨＷクロック値を用いるので、累積受信バイト数を適用した場合より細かい粒度の相対位置を示すことが出来る。任意の整数値は、各通信装置に事前に優先順位を割り当てる効果がある。この場合、任意の整数値とシーケンス番号を組み合わせることにより、任意の整数値で通信装置間での順序を決め、シーケンス番号で各通信装置内の順序を決めることが可能になる。特に同一通信装置で網が構成されている場合、各通信装置が同一周波数で動作していると仮定できるので、複数送信元から送信された複数の同一時刻を示す順序情報を持つパケットを整列する際に、付加情報としてＨＷクロック値を用いることにより実装が容易で高い精度を実現できる。
【００２６】
本実施例における加入者端末１００が接続される通信事業者の通信装置１０は、事前に指定された任意の時間だけ、加入者から受信するパケットを網内に送出することを遅延する機能を具備する。当該遅延機能により、本来、宛先サーバ２００が接続される通信事業者のサービス提供者側の通信装置１０での遅延時間を、加入者側の通信装置内で消費することになる。ここで、多数の加入者端末と通信する宛先サーバに接続するサービス提供者側の通信装置１０は、網の伝送遅延から求められる適切な待ち時間の間に、加入者端末から受信することが想定される全パケットを一時的に待機させるバッファが必要になる。しかし、加入者側の通信装置の当該遅延機能により、このサービス提供者側の通信装置での適切な待ち時間が短縮できるので、当該通信装置が持つべきバッファ量を削減することが可能になる。
【００２７】
また、加入者端末１００が接続される通信事業者の加入者側の通信装置１０は、加入者から受信するパケットに既に順序番号などの情報（事業者ネットワークで付与される順序情報と区別するため「既存順序情報」と呼ぶ）が付与されていた場合、既存順序情報を無効化する機能を具備する。この事業者ネットワークの入側の通信装置１０における無効化機能は、既存順序情報が持つ無効フラグ・フィールドにビットをセット、既存順序情報とは無関係に追加的に網独自の順序情報の付与、既存順序情報が過去の時刻情報を保有していれば順序詐称の可能性があるのでパケット自体の廃棄、既存順序情報が未来の時刻を示していれば網の出側で指定時刻までの送出保留機能への指示と判断し入側ではそのまま透過、既存順序情報を詐称防止のため無条件に現在値で更新、または、既存順序情報の値に関係なく詐称防止のため無条件にパケットを廃棄などの実現方法が考えられる。
【００２８】
一方、宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０は、同一の宛先へ送出するパケットを事前に設定された任意の時間だけ送出を遅延させ、網の入側の通信装置１０の順序情報付与機能２０でパケットに付与された順序情報でパケットを整列してから、宛先へ送出するパケット整列送出機能３０を具備する。このとき、順序情報内の時刻情報は網がパケットを受付けた時刻を示すので、出側の通信装置１０では、当該時刻が最も古いパケットから順に送出する。順序情報によるパケット整列送出機能３０は、パケットの受付け順序に従い、受付けたタイミングで該当パケットを宛先へ送出する。
【００２９】
また、本実施例においては、宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０は、宛先サーバ２００に送出するパケットに付与された順序情報の示す時刻が、現在時刻から事前に設定された任意の時間だけ遡った時刻より、さらに過去の時刻が付与されていた場合、当該パケットが再送パケット、または再送発生以降に加入者端末１００から送出され、過去の順序情報が付与されたと判断し、当該通信装置での整列処理をスキップして、宛先サーバ２００へ送出する機能を具備する。
【００３０】
更に、宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０のパケット整列送出機能３０は、順序情報によるパケット整列送出機能３０で順序情報の前後関係を判断する機能を具備する。順序情報の前後関係は、順序情報内の時刻情報の前後関係により決定する。また、順序情報の前後関係は、同一時刻内に複数パケットを受け付けることを考慮して、時刻情報と付加情報により前後関係を判断できる。この付加情報は、パケット内の優先順位を示すフィールドの値、前記のシーケンス番号など、またはその両方である。パケット内の優先順位を示すフィールドを参照することにより、網の受付け順序だけでなく加入者または通信事業者の付与する優先順位に従い整列順序を制御することが可能になる。パケット内の優先順位を示すフィールドは、ＭＰＬＳのＴＣ(Traffic Class)フィールド、ＶＬＡＮ(Virtual LAN)タグのＣｏＳ(Class of Service)フィールド、ＩＰ(Internet Protocol)パケット内のＴｏＳ(Type of Service)フィールドなどである。
【００３１】
宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０のパケット整列送信機能３０は、パケットに付与された順序情報によりパケットを整列しようとするが、複数のパケットが全く同じ順序情報を保持している場合に、それらの中から先に送出するパケットを選択する機能を具備する。順序情報が完全に一致した場合の順序決定方法は、パケットの整列を行う通信装置１０の受信パケットを保持する受信キューなどのバッファ内の並び順に従う方法や、ランダムな選択方法がある。このランダムな選択方法として、乱数を受信キュー内のエントリを指すインデックスとして利用して選択することなどが挙げられる。
【００３２】
上述の通り、宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０は、網の外部に送出するパケットを、順序情報内の時刻情報が示す時刻までパケットの送出を遅延するパケット整列送出機能を具備する。当該機能により網から指定時間に情報を宛先へ配信することが可能になる。
【００３３】
宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０は、網から宛先サーバ２００へ送出するパケットに対して、網で付与した順序情報を無効化して、網の入側で通信装置１０により無効化された順序情報があれば有効化して、網が受付けたパケットの状態を復元する機能を具備する。
【００３４】
図２は、図１に示した本実施例における事業者ネットワーク２内の通信装置１０の内部構造の一例を示す。同図に示す通信装置１０は、装置全体を管理するノード管理部２０００、複数のネットワーク・インターフェース６１０−１〜６１０−ｎ、およびネットワーク・インターフェースを相互接続するためのスイッチ部２１００から構成される。なお、図１に支援した管理者端末２１０が図示されているが、先に説明した通り、通信装置１０の外に位置することは言うまでもない。
【００３５】
各ネットワーク・インターフェース６１０−１〜６１０−ｎは、パケット送受信ポート６０１−１〜６０１−ｎ、各パケット送受信ポートに対応するスイッチ部へのインターフェース６０２−１〜６０２−ｎ、パケット送受信部を介して受信したパケットを処理する入力処理部１０１０、パケット送受信部を介してパケットの送信処理を行う出力処理部１０２０、および入力処理部１０１０および出力処理部１０２０を制御するネットワーク・インターフェース（Network Interface：ＮＩＦ）管理部１０００で構成される。ネットワーク・インターフェース６１０−１〜６１０−ｎの各々は、通常のコンピュータ構成を備えており、処理部である少なくとも一個のＣＰＵ(Central Processing Unit)と、記憶部であるメモリ、及び上述したパケット送受信ポート６０１−１〜６０１−ｎ、インターフェース６０２−１〜６０２−ｎ等から構成され、ＣＰＵとメモリを用いたプログラム実行により、入力処理部１０１０、出力処理部１０２０、ＮＩＦ管理部１０００の後で説明する各種の機能を実現することができる。
【００３６】
一方、ノード管理部２０００は、図２の通信装置１０の管理者に対して管理用インターフェースを提供して、当該装置への各種設定／操作を可能にする。ノード管理部２０００は、同様に処理部と記憶装置を保持しており、通信装置の初期化に必要な初期設定の情報を保持できる。ノード管理部２０００は当該装置の初期化時に、記憶装置に格納されている初期設定情報、またはノード管理部２０００が持つデフォルト値で、通信装置内の各機能の初期化を行う。管理者端末２１０を用いて、管理者により装置のノード管理部２０００に対して行われた設定や操作は、装置に装備されているネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎうち適切なＮＩＦ管理部１０００に適宜反映される。
【００３７】
このように、ノード管理部２０００は管理者に対して、各ネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎで保持するパラメータを設定することを可能にする。ノード管理部２０００から各ネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎに設定する主なパラメータには次のようなものがある。
【００３８】
・順序情報無効化部Ｆ１３０で加入者からのパケットに順序情報が既に付与されていた場合の挙動（無効化フラグの設定後透過、パケット廃棄などを選択）、
・パケット整列部Ｆ２１０で整列のためにパケットの送出の遅延時間、
・順序情報無効化部Ｆ２２０で順序情報を取り除かずに宛先への送出を可能にするための無効化機能の有効／無効、
・順序情報保管部Ｆ１４０でＵＤＰ通信のパケットに対して保存するパケットの識別方法（ＳＨＡ値、ＭＤ５値、イーサフレームのＦＣＳ値などを選択）、
・順序情報保管部Ｆ１４０で保管しているパケットの情報の削除方法（指定した経過時間後、送達確認パケット受信時、再送後の送信パケット数などを選択）。
【００３９】
図２に示すように、本実施例の通信装置１０を構成する入力処理部１０１０は、遅延挿入部Ｆ１００、順序情報付与部Ｆ１１０、再送パケット識別部Ｆ１２０、順序情報無効化部Ｆ１３０、順序情報保管部Ｆ１４０、および、順序情報生成部Ｆ１５０を具備する。上述の通り、これらの各機能は、入力処理部１０１０を構成するＣＰＵ等の処理部がプログラム処理によって実現できる。
【００４０】
これらの機能ブロックＦ１００〜Ｆ１５０は、図１に記した加入者１００から受信するパケットに対して網の受付け順を示す順序番号付与機能２０を構成する。遅延挿入部Ｆ１００は、事前に指定された任意の時間だけ加入者から受信するパケットを網内に送出することを遅延する機能である。順序情報付与部Ｆ１１０は、網内で加入者から受付けるパケットに受付け順序を示すユニークな識別子として時刻を使用した順序情報を付与する機能である。この付与の方法は先に説明し亜通りである。ただし、この順序情報付与部Ｆ１１０は、再送パケット識別部Ｆ１２０で再送パケットと判断し、整列処理バイパスフラグがオンに設定された期間は、順序情報保管部Ｆ１４０で管理する順序情報の中から当該パケットに対応する順序情報を取得し付与する。
【００４１】
再送パケット識別部Ｆ１２０は加入者から受信したパケットが再送パケットか否かを判断し、再送パケットなら整列処理バイパスフラグをオンに設定する機能である。順序情報無効化部Ｆ１３０は、加入者から受信するパケットに既に順序番号が付与されていた場合、それを無効化する機能である。順序情報生成部Ｆ１５０は、加入者から受付けるパケットに受付け順序を示すユニークな識別子として時刻を使用した順序情報を生成する機能である。また、順序情報生成部Ｆ１５０は、同一時刻に複数パケットを受付けた場合にも、後でそれらの順序を判断するための付加情報を加えて順序情報を生成する機能を備える。
【００４２】
本実施例の通信装置１０を構成する出力処理部１０２０は、さらに送達確認識別部Ｆ２００、パケット整列部Ｆ２１０、および、順序情報無効化部Ｆ２２０を具備する。上述の通り、これらの機能は、入力処理部１０１０を構成するＣＰＵ等の処理部がプログラム処理によって実現できる。これらの機能は、図1に記した順序情報によるパケット整列送出機能３０を構成する。送達確認識別部Ｆ２００は、受信したパケットが正しく宛先で受信されたことを示す送達確認パケットか否かを判断し、送達確認パケットであれば、入力処理部１０１０の順序情報保管部Ｆ１４０に通知する。順序情報保管部Ｆ１４０では、送達確認識別部Ｆ２００からの通知を、自身の管理する順序情報を削除する条件の一つに利用できる。
【００４３】
パケット整列部Ｆ２１０は、パケットに付与されている順序情報の示す時刻を参照して、現在時刻から事前に設定された時間だけ遡った時刻以前に付与された順序情報の場合、本パケット整列部Ｆ２１０での整列処理はスキップされる。それ以外の場合、同一の宛先へ送出するパケットを事前に設定された任意の時間だけ送出を遅延させ、パケットに付与された順序情報でパケットを整列してから、宛先へ送出する。順序情報内の時刻情報は網がパケットを受付けた時刻を示すので、当該時刻が最も古いパケットから順に送出する。さらに当該機能はパケットの受付け順序に従い、受付けたタイミングで該当パケットを宛先へ送出する。順序情報無効化部Ｆ２１０は、網で付与した順序情報を無効化して、網の入側で通信装置により無効化された順序情報があれば有効化して、網が受付けたパケットの状態を復元する機能である。
【００４４】
上述した通り、通信装置１０を構成するＮＩＦ管理部１０００およびノード管理部２０００はそれぞれ時刻管理部Ｆ３００を具備する。本実施例における時刻管理部Ｆ３００は、等時性を保証する通信装置間、すなわち通信事業者の管理責任範囲の通信装置間で同期した時刻を管理する機構を実現する。
【００４５】
まず、ノード管理部２０００が同期した時刻を取得する。例えば、接続されたＧＰＳデバイスから時刻を取得、ＩＥＥＥ１５８８で隣接する通信装置間で時刻を同期、またはＮＴＰサーバからの同期した時刻を取得する等である。
【００４６】
時刻を取得後、ノード管理部の時刻管理部Ｆ３００が、各ネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎのＮＩＦ管理部１０００の時刻管理部Ｆ３００に、取得した当該時刻を配信する。各ネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎの入力処理部Ｆ１０１０および出力処理部１０２０が時刻情報を利用する場合、当該ネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎのＮＩＦ管理部１０００の時刻管理部Ｆ３００の時刻を参照する。
【００４７】
図３は、図２に示した本実施例の通信装置１０の入力処理部１０１０におけるパケット転送の処理フローの実施例を示す（Ｓ１００）。
まず、入力処理部１０１０においてパケットＩＦからパケットを受信する（Ｓ１１０）。入力処理部１０１０は、記憶部に予め記憶されているテーブル情報や受信パケットのＩＰ送信元アドレス等を参照することにより、受信したパケットの入力ポートが加入者側なのか通信時事業者網なのか判断する（Ｓ１２０）。受信パケットの入力ポートが加入者側の場合、ＩＰ受信元アドレス等を参照し、受信パケットの送出先ポートが加入者側なのか通信事業者網側なのか判断する（Ｓ１３０）。
【００４８】
受信パケットの入力ポートが加入者側で、送出先ポートが通信事業者網側の場合、当該パケットに順序情報が既に付与されているか判断する（Ｓ１４０）。既に順序情報が付与されている場合、順序情報無効化部Ｆ１２０は、順序情報無効化処理（Ｓ１５０）を実施する。その後、順序情報付与部Ｆ１１０は、順序情報生成部Ｆ１５０が生成した、網独自の順序情報を当該パケットに付与する（Ｓ１６０）。そして、再送パケット識別部Ｆ１２０で、当該パケットが再送パケットか否か、および同一セッションか否かを判断する（Ｓ１７０）。
【００４９】
Ｓ１６０とＳ１７０をこのように別々の機能ブロックＦ１１０、Ｆ１２０として実現し、Ｓ１７０の機能を無効化／有効化を選択可能にすることで、再送パケットに対する特別な処理の無効化／有効化が簡単に切替えることが可能になる。一方、Ｓ１６０とＳ１７０の機能を統合することにより順序情報の付与機能を１つに統合することが可能になり、少ないＣＰＵ処理量、ソースコード量、メモリ消費量等の資源で実現することが可能になる。
【００５０】
図１２に示すように、この具体的な統合方法の一例は、再送パケット識別Ｓ１７０内の分岐処理であるセッション識別Ｓ１７２で、処理Ｓ１７４へ移行する直前に、Ｓ１６０で実施している処理を挿入することで実現する。なお、分岐処理Ｓ１７２で処理Ｓ１７３への分岐時の処理には変更ない。
【００５１】
図１２の再送パケット識別の処理フロー（Ｓ１７０）において、受信パケットの当該パケットを特定するための情報をパケットから抽出する（Ｓ１７１）。次に、当該パケットから抽出した情報を、順序情報保管部Ｆ１４０が保持する情報の中から検索する（Ｓ１７２）。同一セッション情報が登録済みの場合、当該パケットを再送パケットまたは再送パケットに続くパケットと判断して、新たな登録は行わず、今回付与された順序情報の変わりに、既に登録されていた順序情報を代わりに当該パケットへ付与する（Ｓ１７３）。同一セッション情報が未登録の場合、パケットから抽出した情報と当該パケットに付与された順序情報と対応付けて登録・保管する（Ｓ１７４）。
【００５２】
図３に戻り、さらに、事前に該当する宛先に対して遅延時間が指定されている場合、当該パケットの転送処理を指定時間だけ遅延する（Ｓ１８０）。
【００５３】
本実施例を適用した場合、後述するようにパケットの出力処理を行う通信装置１０内で、複数の通信路から送られてきたパケットをバッファなどに一時保存した後に整列処理を行う。しかし、出力処理を行う宛先に対する通信路の数が多数ある場合や、出力処理を行う宛先に対する通信路間の伝送遅延の差が大きい場合には、整列処理のために多量のパケットを一時保存するためのバッファを具備する必要がある。
【００５４】
そこで、入力処理を行う通信装置１０で一定時間パケットの転送処理を遅延させる（Ｓ１８０）こと、つまり当該通信装置内にもバッファを具備させパケットを一時保存して転送処理を遅延させることにより、出力側の通信装置１０で用意する必要のあるバッファ量を削減することが可能になる。これは多対１のような通信が1箇所に集まるような形態の網を構成するとき特に有効である。入力処理部１０１０からスイッチ部２１００へパケットを転送するため宛先応じたＳＷ ＩＦ６０２−１〜６０２−ｎへ当該パケットを送出する（Ｓ１９０）。以上で、当該転送処理を終了する（Ｓ１９９）。
【００５５】
図４は、図２に記した本実施例の通信装置１０の内部構造を構成する出力処理部１０２０におけるパケット転送の処理フローの一例を示す（Ｓ２００）。出力処理部１０２０においてＳＷ ＩＦ６０２−１〜６０２−ｎからパケットを受信する（Ｓ２１０）。受信したパケットの入力ポートが加入者側なのか通信時事業者網なのか判断する（Ｓ２２０）。受信パケットの入力ポートが通信事業者網側の場合、受信パケットの送出先ポートが加入者側なのか通信事業者網側なのか判断する（Ｓ２３０）。受信パケットが送達確認か否かを判断し、送達確認の場合、順序情報保管部Ｆ１４０に通知する（Ｓ２４０）。受信パケットの入力ポートが通信事業者網側で、送出先ポートが加入者側の場合、パケット整列部Ｆ２１０、順序情報無効化部Ｆ２２０が、パケット整列および順序情報無効化処理を行う（Ｓ２５０）。パケットに通信装置１０での受付時刻を示す順序情報が付与された場合、出力処理部１０２０で当該パケットを処理する時刻は整列処理後なので条件式（１）を満たす。
【００５６】
ｔ＋Ｄｍａｘ≦ｔｎ………………………………………………………（１）
ここで、ｔはパケットの受付時刻、Ｄｍａｘは当該パケットの宛先と送信元を結ぶ複数の通信路の伝送遅延の最大値、ｔｎは現在時刻。
【００５７】
一方、パケットに通信装置１０での受付時刻ではなく、受付時刻より未来を示す時刻を付与することができる。この場合、条件式（１）を満たさず現在時刻との差分Δｔを式（２）で求めることができる。
【００５８】
Δｔ＝（ｔ＋Ｄｍａｘ）−ｔｎ…………………………………………（２）
この場合、当該時刻（ｔ＋Ｄｍａｘ）までのΔｔ時間だけパケットの転送処理を遅延する（Ｓ２６０）。この機能により、通信装置１０が指定した時間に加入者へパケットを送信することが可能になり、複数の加入者に対して同一情報を同一時刻に配信するような公平な通信を実現可能になる。出力処理部１０２０から網へパケットを転送するため宛先応じたパケットＩＦ６０１−１〜６０１−ｎへ当該パケットを送出する（Ｓ２７０）。当該転送処理を終了する（Ｓ２８０）。
【００５９】
図５は、本実施例における通信装置１０で付与する順序情報付与の処理フローの一例を示す（Ｓ１６０）。通信装置１０が保有する時計から現在の時刻情報を取得して、順序情報を構成する（Ｓ１６１）。先に述べたように、このとき同一時刻に複数パケットの受付を許容するため付加情報と合わせて順序情報を構成できる。Ｓ１６１で生成した順序情報を独自に決めたパケット位置に挿入して当該順序情報を有効化する（Ｓ１６２）。順序情報付与の処理を終了する（Ｓ１６３）。
【００６０】
図６は、本実施例における順序情報無効化の処理フローの一例を示す（Ｓ１５０）。パケットに既に付与されている順序情報に対して、前記無効化手法を適用して無効化する（Ｓ１５１）。順序情報無効化の処理を終了する（Ｓ１５２）。
【００６１】
図７は、本実施例におけるパケット整列および順序情報無効化の処理フローの一例を示す（Ｓ２５０）。パケットに付与されている順序情報が示す時刻がＴ、宛先の通信装置におけるパケット受信時の時刻がＴｒ、送信元の通信装置と宛先の通信装置間の伝送遅延がΔtの時、Ｔが（Ｔｒ−Δｔ）よりさらに過去の時刻を示している場合、当該パケットを再送のため過去の順序情報が付与されているとみなしてパケットの整列処理Ｓ２５２をスキップし無効化処理Ｓ２５３へ移行する（Ｓ２５１）。本処理により宛先の通信装置で整列のために常に一定時間待たなければならない処理をスキップすることが可能になるので、再送パケットを他の通常パケットよりいち早く宛先へ送出することが可能になり、再送により発生した遅延時間を縮小することが可能になる。事前に設定された時間内に受信した全パケットをパケットに付与されている順序情報に従い網の受付け順に整列する（２５２）。網独自に付与した順序情報を無効化し、Ｓ１５０で無効化した順序情報があれば有効化しパケットを復元する（Ｓ２５３）。パケット整列および順序情報無効化の処理を終了する（Ｓ２５４）。
【００６２】
図８Ａは、本実施例を適用したネットワークシステムがユーザに等時性を提供するタイミングチャートの一例を示す。図８Ａではユーザ＃１（Ｎ１）、ユーザ＃２（Ｎ２）、およびユーザ＃３（Ｎ３）が、通信装置Ａ（Ｅ１）、通信装置Ｂ（Ｅ２）、通信装置Ｃ（Ｅ３）、および通信装置Ｚ（Ｅ４）で構成されるネットワークシステムを介して、宛先サーバ（Ｎ４）の提供するサービスの利用例として、各ユーザが送出したパケットがネットワークシステムを介してどのようなタイミングで宛先サーバ（Ｎ４）に到達するかを示している。
【００６３】
ここでは、ユーザ＃１（Ｎ１）とユーザ＃２（Ｎ２）が同時刻（Ｔ１およびＴ２）に宛先サーバ（Ｎ４）に向けてパケットを送出する。つづいて、ユーザ＃３（Ｎ３）が時刻Ｔ３に宛先サーバ（Ｎ４）に向けてパケットを送出する。このとき、Ｔ１およびＴ２とＴ３の時刻には時間差（Ｄ１）がある。ユーザ＃１（Ｎ１）、ユーザ＃２（Ｎ２）、およびユーザ＃３（Ｎ３）の送出したパケットは通信装置Ａ（Ｅ１）、通信装置Ｂ（Ｅ２）、通信装置Ｃ（Ｅ３）にそれぞれ時刻Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６に到着する。各装置はパケットの宛先である宛先サーバ（Ｎ４）に隣接する通信装置Ｚ（Ｅ４）に受信したパケットを転送する。
【００６４】
通信装置Ｚ（Ｅ４）では、ユーザ＃１（Ｎ１）、ユーザ＃２（Ｎ２）、およびユーザ＃３（Ｎ３）の送出したパケットをそれぞれ時刻Ｔ９、Ｔ７、Ｔ８に受信する。通信装置Ｚ（Ｅ４）は、宛先サーバ（Ｎ４）宛のパケットを網の受付け時刻から送信元毎に事前に設定された網の遅延時間経過後に宛先へ送出する。通信装置Ｚ（Ｅ４）は各パケットの受信後、ユーザ＃１（Ｎ１）が送出したパケットはＤ４時間後の時刻Ｔ１０、ユーザ＃２（Ｎ２）が送出したパケットはＤ５時間後の時刻Ｔ１０、そしてユーザ＃３（Ｎ３）が送出したパケットはＤ６時間後の時刻Ｔ１１に宛先サーバ（Ｎ４）へそれぞれ送出する。
【００６５】
このように、本実施例を適用したネットワークシステムでは、各ユーザがパケットを送出した時刻に差（Ｄ１）があったとしても、ネットワークシステムを構成する各通信装置にパケットが到着した時刻差（Ｄ２）を基に宛先サーバ（Ｎ４）へ送出するパケットの時刻差（Ｄ３）を再現する。
【００６６】
図８Ｂは、本実施例を適用したネットワークシステムがユーザに等時性を提供する環境において再送発生時に、本実施例で述べた再送に関する機能がない場合のタイミングチャートの一例を比較のために示す。この例では、ユーザは宛先サーバから送達確認パケット（Ａｉ＿ｎｊ）の受信後に次のパケットを送出するものとする。このときユーザ＃１（Ｎ１）およびユーザ＃２（Ｎ２）がそれぞれ宛先サーバ（Ｎ３）へ３つのパケット（Ｐ１＿ｎ１、Ｐ２＿ｎ１、Ｐ３＿ｎ１、およびＰ１＿ｎ２、Ｐ２＿ｎ２、Ｐ３＿ｎ２）を送信する。Ｐ１＿ｎ１およびＰ１＿ｎ２は宛先サーバでは時間差（Ｄ１）で受信される。
【００６７】
Ｐ２＿ｎ１は宛先サーバに到達する前に何らかの障害で紛失する。そのためユーザ＃１はＰ２＿ｎ１を再送する。その結果、Ｐ２＿ｎ１およびＰ２＿ｎ２は宛先サーバでは時間差（Ｄ２）で受信される。以降、ユーザ＃１とユーザ＃２が宛先サーバと送受信するパケットの間には再送によって生じた時間差が固定化してしまう。
【００６８】
図８Ｃは、本実施例を適用したネットワークシステムがユーザに等時性を提供する環境において再送発生時に、本実施例で述べた再送に関する機能がある場合のタイミングチャートの一例を示す。この例では、ユーザは宛先サーバから送達確認パケット（Ａｉ＿ｎｊ）の受信後に次のパケットを送出するものとする。このときユーザ＃１（Ｎ１）およびユーザ＃２（Ｎ２）がそれぞれ宛先サーバ（Ｎ３）へ３つのパケット（Ｐ１＿ｎ１、Ｐ２＿ｎ１、Ｐ３＿ｎ１、およびＰ１＿ｎ２、Ｐ２＿ｎ２、Ｐ３＿ｎ２）を送信する。Ｐ１＿ｎ１およびＰ１＿ｎ２は宛先サーバでは時間差（Ｄ１）で受信される。
【００６９】
Ｐ２＿ｎ１は宛先サーバに到達する前に何らかの障害で紛失する。そのためユーザ＃１はＰ２＿ｎ１を再送する。しかし、宛先サーバに隣接する通信装置Ａが再送パケットと認識し、もともとのパケットに付与した過去の時刻情報に基づく順序情報をパケットに付与し、通信装置Ｚが当該パケットを再送パケットと認識し整列のための待合せなく即座に宛先サーバへ送出する。その結果、Ｐ２＿ｎ１とＰ２＿ｎ２は宛先サーバでは時間差（Ｄ４）は図８Ｂの時間差（Ｄ２）よりも縮小する。さらにＰ３＿ｎ１においても通信装置Ａおよび通信装置Ｚでの再送パケットに対する処理は継続され、宛先サーバにおけるＰ３＿ｎ１とＰ３＿ｎ２の時間差（Ｄ５）はさらに縮小する。これにより、これまで再送によりユーザ＃１とユーザ＃２の送受信するパケット間に生じた時間差が固定化することなく、時間の経過と共に縮小させることが可能になる。
【００７０】
図９は、本実施例の通信装置で扱う各種遅延時間を算出するために扱う通信装置間の伝送遅延の測定区間を示す。サーバ２０３が提供するサービスを加入者がクライアント端末１０１および１０２で利用する場合、通信事業者はこの区間で通信ができるように通信装置１１−１３間、および通信装置１２−１３間に通信路を設定する。この際、通信事業者は管理端末を介して通信装置が提供する網の運用管理のための試験機能を利用して、対象となる通信経路の伝送遅延の測定を行う。図９では、通信装置１１−１３間の伝送遅延がｄ１、通信装置１２−１３間の伝送遅延がｄ２である例を示す。ここで、通信装置１３に設定する各通信装置１１と通信装置１２から送出されるパケットに対する遅延時間の算出方法を説明する。
【００７１】
ｄ２＞ｄ１の場合、通信装置１１から送出されるパケットに対する通信装置１３で挿入される遅延時間Ｄ１は下式（３）で算出する。
【００７２】
Ｄ１＝ｄ２−ｄ１…………………………………………………………（３）
通信装置１２から送出されるパケットに対する通信装置１３で挿入される遅延時間Ｄ２は下式（４）で算出する。
【００７３】
Ｄ２＝０ ∵ｄ２＞ｄ１…………………………………………………（４）
また、このとき対象とする通信路の遅延時間で最も大きいものを最大遅延時間Ｄｍａｘとする。したがって、この例では通信装置１３では通信装置１１が送出したパケット遅延時間Ｄ１後に宛先へ転送する。また、通信装置１２が送出したパケット遅延時間Ｄ２後、つまりパケット受信直後に宛先へ転送する。ただし、通信装置が宛先へパケットを転送するのは、転送するパケットの順序情報内の時刻情報ｔｉが次の条件式（５）を満たす場合である。
【００７４】
ｔｉ＋Ｄｉ≧ｔｎ＋Ｄｍａｘ……………………………………………（５）
このとき、Ｄｉは該当する送信元ｉに対して挿入される遅延時間。ｔｎは現在時刻。
【００７５】
この条件式（５）を満たさない場合、つまり、パケットに付与された時刻情報が未来の時刻を指定している場合、該当するパケットは条件式（５）が満たされるまで、当該通信装置内のバッファに格納され、宛先への転送が遅延される。通信装置が転送するパケットに対して順序情報内に未来の時刻情報を付与することにより、通信装置は伝送遅延にとらわれず指定した時刻にパケットを宛先へ配信することが可能になる。これは、サービスを提供するサーバから同時に当該サービスの利用者に対して情報を公平に配信することを可能にする。
【００７６】
図１０は、本実施例における通信装置で扱うパケットを構成する各フィールドのレイアウトを、イーサネット（登録商標）のフレームを例として用いて示す。標準的なイーサネットフレームＬ１０は、同図の上段に示すように、宛先アドレスＬ１１、送信元アドレスＬ１２、タイプ値Ｌ１３、ペイロードＬ１４から構成される。加入者からイーサネットフレームＬ１０を受付けると通信装置１０は、受付けたパケットの送信元アドレスＬ１２とタイプ値Ｌ１３の間に新しいタイプ値Ｌ２１と順序情報Ｌ２２を挿入した、同図中段に示すパケットＬ２０を構成して網内を転送する。
【００７７】
加入者から受付けたパケットに既に順序情報が付与されていた場合、新しいタイプ値Ｌ２１と当該順序情報Ｌ２２との間に新しい順序情報を挿入する。つまり、順序情報を保持するパケットは、保持する順序情報の数に係わらず、順序情報の保有を示す新しいタイプ値Ｌ２１のフィールドは常に１つである。新しいタイプ値Ｌ２１は、タイプ値を管理するＩＡＮＡ（The Internet Assigned Numbers Authority）に申請したユニークな値を使用する。
【００７８】
同図下段に示すように、順序情報Ｌ２２は、無効化フラグＬ２２１、最終順序情報フラグＬ２２２、時刻情報Ｌ２２３、および付加情報Ｌ２２４で構成される。無効化フラグＬ２２１は、当該順序情報が網内を参照されるべきか、参照されるべきでないかを示す。このフラグがセットされると通信装置は送信順序を決定する際に当該順序情報を参照しない。最終順序情報フラグＬ２２２は、通信装置が参照する最後の順序情報に当該フラグが設定される。パケット内に順序情報Ｌ２２を付与するとき、最初に付与された順序情報に当該フラグが設定される。既に順序情報が付与されたパケットに、新たに順序情報Ｌ２２を挿入する場合、挿入する順序情報の最終順序情報フラグＬ２２２は設定しない。時刻情報Ｌ２２３は、通信装置がパケットを受付けた時刻、または当該パケットの配信時刻を示す未来の時刻を示す。付加情報Ｌ２２４は、同一時刻に受付けたパケットの順序を識別するため通信装置で付与されるＨＷクロックカウント等の情報である。
【００７９】
通信装置１０は、加入者からパケットＬ１０を受付けると、順序情報を付与したパケットＬ２０を構成して宛先に向けて転送する。当該パケットが網内を転送され通信事業者の網から出る際に、通信装置はパケットを受付けたときに付与した順序情報を取り除き、受付けたときのパケットＬ１０を復元し送出する。このように網の出側で加入者からのパケットＬ１０を復元するので、等時性を提供する網を利用しても、加入者はこれまで利用してきたサービスを何も変更することなく利用し続けることが可能である。加入者から順序情報が付与されたパケットＬ２０を受付けると、当該順序情報の無効化フラグを設定して、新たに順序情報を挿入する。当該パケットが網内を転送され通信事業者の網から出る際に、通信装置はパケットを受付けたときに付与した順序情報を取り除き、受付けたときに既に付与されていた順序情報に対して設定した無効化フラグを解除してパケットＬ２０を復元し送出する。
【００８０】
したがって、加入者が網内で使用する順序情報と同じフォーマットの順序情報を用いて通信を行っても、網の提供する等時性保証機能には影響なく当該パケットを透過的に転送することが可能である。また、加入者またはサーバで順序情報を利用した処理を行う場合、通信事業者が該当する通信装置を設定することにより、本来網出口で取り除かれる順序情報を、取り除かずにそのまま転送することを選択することが可能である。これにより、詐称の可能性のある加入者が付与した順序情報ではなく、詐称することが不可能な通信事業者により付与された順序情報を網の外側でも参照可能になるので、サービスを提供するサーバなどで信頼性の高い順序情報を用いた付加的なサービスを提供することを可能にする。さらに再送時に再送時の現在時刻ではなく、もともと付与していた過去の時刻に基づく順序情報が付与されている場合も、当該順序情報を取り除かずにそのまま転送することを選択することが可能である。
【００８１】
なお、加入者から受付けるパケットがＭＰＬＳフレームの場合、通信装置が付与する順序情報Ｌ２２はＭＰＬＳラベルとＭＰＬＳにより運ばれるペイロードの間に挿入される。通信装置では、加入者から受付けるパケットがＭＰＬＳフレームの場合でも、順序情報は前記イーサネットの場合と同様に処理される。
【００８２】
図１１は、通信装置１０が再送パケットを識別するために保持する情報の構成例を示す。ＩＰプロトコルを利用する例では、パケットを特定する情報Ｌ１５は、ＩＰ情報Ｌ１６、ＩＰパケットが運ぶ上位プロトコル情報Ｌ１７、該当パケットに当初付与した順序情報Ｌ１８、そして、当該エントリの削除トリガＬ１９から構成される。このエントリ削除トリガＬ１９は通信事業者が利用状況に応じて設定できる。
【００８３】
このエントリ削除のために指定できる条件のオプションには、管理者の設定した一定時間経過後（タイマ）、管理者が設定した送信バイト数に達したとき、管理者が設定した送信パケット総数に達したとき、前記タイマまたは前記送信バイト数に達したとき、前記タイマまたは前記送信パケット総数に達したとき、同一宛先サーバに対する他ユーザの総セッションの平均送信バイト数に達したとき、同一宛先サーバに対する他ユーザの総セッションの平均送信パケット総数に達したとき、ＴＣＰのＡＣＫパケット受信時などの送達確認受信時が利用できる。
【００８４】
管理者の設定した一定時間経過後（タイマ）の条件は再送により発生する遅延時間が事前または運用中に観測して把握できる場合、通信事業者の網の出側で短縮できる遅延時間から、該当セッションに古い順序情報を付与すべき適切な期間を指定できる。管理者が設定した送信バイト数に達したとき、および管理者が設定した送信パケット総数に達したときの条件は、再送により発生する遅延時間が事前または運用中に影響のある送信バイト数または送信パケット総数を把握できる場合、該当セッションに古い順序情報を付与すべき適切な期間を指定できる。前記タイマまたは前記送信バイト数に達したとき、および前記タイマまたは前記送信パケット総数に達したときの条件は、前記タイマだけの利用または前記送信バイトもしくは前期送信パケット総数を単独で適用した場合より、2つの閾値を用いる事で該当セッションに古い順序情報を付与すべき適切な期間をより高い精度で指定できる。
【００８５】
同一宛先サーバに対する他ユーザの総セッションの平均送信バイト数に達したとき、および同一宛先サーバに対する他ユーザの総セッションの平均送信パケット総数に達したときの条件は、再送の起きたユーザのセッションだけではなく、他ユーザのセッションの状況を踏まえ判断できるので、該当セッションに古い順序情報を付与すべき適切な期間を最も正確に指定することが出来る。送達確認受信時の条件は再送パケットのみに古い順序情報を付与することを指定できる。
【００８６】
図１１に示すように、ＩＰ情報Ｌ１６は、送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、およびＩＰパケットのヘッダ内に保持するプロトコル識別子で構成される。
【００８７】
ＩＰ情報Ｌ１６の一例であるＴＣＰ情報は、送信元ポート番号、宛先ポート番号、およびシーケンス番号で構成される。ＴＣＰ／ＩＰ利用時に、セッションを識別するためには前記ＩＰ情報とＴＣＰ情報の送信元ポート番号および宛先ポート番号の一致により、同一セッションと判断できる。再送時の同一パケットを識別するためには前記ＩＰ情報とＴＣＰ情報の全ての一致により判断できる。
【００８８】
ＵＩＰ情報Ｌ１６の他の例であるＤＰ情報は、送信元ポート番号、宛先ポート番号、およびシグネチャで構成される。ＵＤＰ／ＩＰ利用時には、パケットを特定するための情報がＵＤＰヘッダには含まれないので、パケットを特定するための補助的な情報としてのシグネチャとして、ＵＤＰパケットに対するＭＤ５、ＳＨＡ等のハッシュ値、ＵＤＰパケット長、イーサフレームのＦＣＳ値、イーサフレームに対するハッシュ値、ＵＤＰパケットの全内容などが利用できる。ＵＤＰパケットに対するハッシュ値、およびイーサフレームに対するハッシュ値は、ハッシュ値として管理することにより保持する情報量を減らすことが出来るので、少ないメモリ量で実現できる。ＵＤＰのパケット長、およびイーサフレームのＦＣＳ値は、前記ハッシュを用いる手法と比べ新たに演算を行う必要がないので処理の負荷が軽い。また、ハッシュ適用時と同様に保持する情報量を減らすことが出来るので、少ないメモリ量で実現できる。ＵＤＰパケットの全内容は、保持する情報量が増えるが、前期のほか保守方に比べ誤りなくパケットを特定できる利点がある。
【００８９】
以上、本発明の一実施例を図面に従い説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００９０】
更に、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により専用ハードウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等の記録媒体におくことができるし、必要に応じてネットワーク等を介してダウンロード、インストロールすることも可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９１】
１：加入者の管理責任範囲
２：通信事業者の管理責任範囲（事業者ネットワーク）
３：ＰＯＩ（Point of Interface）
１０：通信事業者の管理する通信装置
２０：順序情報付与機能
３０：パケット整列送出機能
１００：加入者端末
２００：サービスを提供する宛先サーバ
２１０：管理者端末
６００−１...６００−ｎ：パケット送受信ポート
６０２−１...６０２−ｎ：スイッチ部へのインターフェース
６１０−１...６１０−ｎ：ネットワーク・インターフェース
１０００：ネットワーク・インターフェースの管理部
１０１０：入力処理部
１０２０：出力処理部
２０００：ノード管理部
２１００：スイッチ部
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３：ユーザ＃１、＃２、＃３
Ｎ４：宛先サーバ
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４：通信装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｚ
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３：ユーザ＃１、＃２、＃３のパケット送出時刻
Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６：通信装置Ａ、Ｂ、Ｃのパケット受信時刻
Ｔ７、Ｔ８、Ｔ９：通信装置Ｚが通信装置Ｂ、Ｃ、Ａからのパケット受信時刻
Ｔ１０：宛先サーバへ通信装置Ａおよび通信装置Ｂからのパケットの送出時刻
Ｔ１１：宛先サーバへ通信装置Ｃからのパケットの送出時刻
Ｔ１２：ユーザ＃１およびユーザ＃２からのパケットの受信時刻
Ｔ１３：ユーザ＃３からのパケットの受信時刻
Ｄ１：ユーザ＃１およびユーザ＃２のパケット送出時刻とユーザ＃３のパケット送出時刻の時間差
Ｄ２：通信装置Ａおよび通信装置Ｂのパケット受信時刻と通信装置Ｃのパケット受信時刻の時間差
Ｄ３：通信装置Ｚで通信装置Ａおよび通信装置Ｂからのパケットと通信装置Ｃからのパケットの送出時刻の時間差
Ｄ４：通信装置Ａからのパケットに対する挿入する遅延時間
Ｄ５：通信装置Ｂからのパケットに対する挿入する遅延時間
Ｄ６：通信装置Ｃからのパケットに対する挿入する遅延時間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケットの網への入出順序を保証するネットワークシステム、及び通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の通信事業者が提供する通信サービスでは、地理的に離れた複数ユーザが同じ宛先へと送出するパケットの通信事業者の網に入る順番と宛先で網から出ていく順番は、ユーザと宛先間またはユーザ間の物理的な距離などの違いにより発生する伝送遅延が異なるので必ずしも等しくない。
【０００３】
そのため、処理結果が処理を実行する順序により決まるトランザクション(例えば、ネットワークを介した株・通貨の売買などの電子商取引)の場合、利害関係のあるユーザ間で伝送遅延による僅かな時間差でも有利／不利の関係が生まれてしまい、提供するサービスに対する公平性が維持できない。
【０００４】
つまり、処理要求がネットワークを介して転送され処理される場合、ネットワークへ送出された処理要求は処理を実行するサーバまでの物理的距離などに応じた伝送遅延を伴い当該サーバへ転送され受付処理される。つまり、処理要求の受付処理が行われる順序は、処理要求の送出順序だけでなく、通信に伴う伝送遅延時間にも依存してしまう。この改善策として、ユーザからの処理要求にタイムスタンプを付与して、トランザクションを処理するサーバで順序を並べ替える方法がある。
【０００５】
特許文献１は、ユーザの利用する端末間で時刻同期をして、端末が送出するユーザの処理要求にタイムスタンプを付与する機能を持ち、トランザクションを処理するサーバは要求の受信順ではなく、処理要求に付与されたタイムスタンプに基づいて要求の順序を並び替え、処理要求の送出順に処理を行うことを実現している。具体的には、次の内容が開示されている。
【０００６】
クライアントマシンは、タイムサーバから定期的に絶対時刻を受信し、受信した絶対時刻を用いてクライアントマシンのタイマの時刻補正を行う。各クライアントマシンは、サーバマシンに対して各種サービスの提供を受けるためのサービスデータ要求とタイマの時刻データ(絶対時刻)とをインタネット経由で送出する。サーバマシンの制御部は、記憶装置に順次記憶するサービスデータ要求を、サービスデータ要求に付与されている時刻データ(絶対時刻)に基づいて、絶対時刻が早い順にソートするよう制御する。また、サーバマシンは、各クライアントマシンからのサービスデータ要求が、制御部に到着してからの時間を計時するためのタイマを備える。各クライアントマシンとサーバマシンとの間の伝送時間のうち最大の伝送時間を最大遅延時間とし、サーバマシンは、サーバマシンの備えるタイマを用いて、サービスデータ要求を最大遅延時間分は記憶装置に保持してからサービス要求データの処理を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２５９３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１では、タイムスタンプを扱う機能は、クライアントマシンで動作するサービス要求プログラム、およびサーバマシンで動作するサービス処理プログラムで実現されている。これは当該機能を、サーバが提供するサービスの一部として、およびクライアントマシンのサービスを利用する機能の一部として、個々のサービス毎に作成し組み込む必要がある。つまり、当該機能を予め具備するサービスだけに利用が限定されてしまう。そのため、当該機能を利用したいサービス提供者またはユーザは、サービス毎に当該機能を具備する専用サービスを構築する必要がある。また、特許文献１では、タイムスタンプを扱う機能は、クライアントマシン、すなわち、端末等のユーザがアクセスできる場所で動作しているので、悪意あるユーザにより、ユーザ間の公平性を担保するために利用するタイムスタンプ情報が詐称される危険がある。
【０００９】
本発明の目的は、悪意あるユーザによる詐称を防止し、地理的に離れた複数ユーザに等時性が保証されたサービスを提供するネットワークシステム、及び通信装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の目的は、再送の起きたユーザのセッションが他ユーザのセッションに対して不利な状況が継続するのを是正するネットワークシステム、及び通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明においては、複数の通信装置を接続する網を備えるネットワークシステムであって、網の外部からパケットを受信する通信装置は、他の通信装置と時刻同期の取れた順序情報をパケットに付与し、パケットを網の外部に送出する通信装置は、パケットに付与された順序情報に基づきパケットを整列して送出を行い、網の外部からパケットを受信する通信装置は、パケットの再送が発生する場合、当該パケットに先に付与した過去の時刻に基づく順序情報を付与して当該パケットの再送信を行うネットワークシステムを提供する。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため、本発明においては、網内で相互に接続される通信装置であって、網の外部からパケットを受信し、他の通信装置と時刻同期の取れた順序情報をパケットに付与する入力処理部と、他の通信装置がパケットに付与した順序情報に基づき、パケットを整列して網の外部に送出する出力処理部を備え、入力処理部は、パケットの再送が発生する場合、当該パケットに先に付与した過去の時刻に基づく順序情報を付与する通信装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
網に接続する全ユーザに等時性を提供することができ、サービス提供者またはユーザは、所望のサービスを変更することなく、ユーザ間の時間的公平性を担保できる。
【００１４】
さらに、悪意あるユ−ザによる時刻情報詐称などを困難にする機能に対して、ユーザ端末やサーバが備えるパケットの再送機能が動作しても、等時性の保証を維持できるように当該サービスを拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施例に係る、機器の管理責任範囲と機能配置位置の関係を説明するための図である。
【図２】第１の実施例に係る、通信装置の内部構造に一例を示す図である。
【図３】第１の実施例に係る、入力処理部におけるパケット転送の処理フローの一例を示す図である。
【図４】第１の実施例に係る、出力処理部におけるパケット転送の処理フローの一例を示す図である。
【図５】第１の実施例に係る、順序情報付与の処理フローの一例を示す図である。
【図６】第１の実施例に係る、順序情報無効化の処理フローの一例を示す図である。
【図７】第１の実施例に係る、パケット整列および順序情報無効化の処理フローの実施例。
【図８Ａ】第１の実施例に係る、網が等時性を提供する適用例のタイミングチャート図である。
【図８Ｂ】第１の実施例に係る、網が等時性を提供する適用例の、再送に関する機能が無い場合のタイミングチャート図である。
【図８Ｃ】第１の実施例に係る、網が等時性を提供する適用例の、再送に関する機能が有る場合のタイミングチャート図である。
【図９】第１の実施例に係る、通信装置で扱う各遅延時間を算出するための伝送遅延の測定区間を示す図である。
【図１０】第１の実施例に係る、通信装置で扱うパケットを構成する各フィールドのレイアウトの一例を示す図である。
【図１１】第１の実施例に係る、通信装置が再送パケットを識別するために保持する情報の一構成例を示す図である。
【図１２】第１の実施例に係る、通信装置で再送パケット識別の処理フローの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に従い本発明の実施形態を順次説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は第１の実施例における機器の管理責任範囲と機能配置位置の関係を説明するための図である。同図において、１が加入者の管理責任範囲、２が通信事業者の管理責任範囲、３がＰＯＩ（Point of Interface）を示している。このＰＯＩ３が、加入者の管理責任範囲１と通信事業者の管理責任範囲２に分割される網における管理責任分界境界を示す。本明細書において、この通信事業者の管理責任範囲２内の網を、事業者ネットワークと呼ぶ場合がある。
【００１８】
同図に示すように、本実施例のネットワークシステムは、加入者端末１００、加入者端末から利用するサービスを提供する宛先サーバ２００、通信事業者が通信サービスを提供するために利用する通信装置１０から構成される。本実施例の構成は、ホームゲートウェイなどの加入者宅内に設置される通信事業者が管理する通信装置、またはＭＰＬＳ−ＴＰ（Multi Protocol Label Switching−Transport Profile）装置など通信事業者の局舎内に設置される通信事業者が管理する通信装置に適用される。
【００１９】
上述した特許文献１では、当該特許技術が適用されるのが加入者の管理するクライアントマシンおよびサービス提供者の管理するサーバマシンであり、ネットワーク機能を提供する通信事業者は関与しない。一方、本実施例の通信装置の構成が適用されるのは通信事業者の管理する通信装置である。加入者およびサービス提供者は、通信事業者の提供する事業者ネットワーク内の等時性を保証する通信サービスを利用するだけで、自身の通信装置などになんら機能を追加・実行する必要がない点に特徴がある。
【００２０】
図１において、加入者端末１００は、通信事業者の通信装置１０を介し、通信事業者の提供する通信サービスを利用して宛先サーバ２００と通信することにより、加入者は宛先サーバ２００が提供するサービスを利用する。なお、通信事業者の管理責任範囲２、即ち事業者ネットワーク２内の全ての通信装置１０は、それらを管理する通信事業者の管理者端末２１０により、制御信号２２０等を用いて制御される。
【００２１】
加入者端末１００が接続される通信事業者の通信装置１０は、事業者ネットワーク２内で加入者から受付けるパケットに付与するためのユニークな識別子として時刻を使用する。そのため、通信装置１０はＧＰＳ(Global Positioning System)などの時刻取得機能、またはＩＥＥＥ１５８８ｖ２やＮＴＰ(Network Time Protocol)などの時刻同期機能を利用して網内の通信装置と時刻同期を実現する機能を具備する。
【００２２】
加入者端末１００が接続される通信事業者の通信装置１０は、加入者から受信するパケットに対して網の受付け順を示す順序情報付与機能２０を具備する。順序情報には、通信装置１０が保持し、他の通信装置１０と時刻同期している時計から取得した時刻情報を含む。
【００２３】
この通信装置１０の順序情報付与機能２０は、加入者端末１００と宛先サーバ２００との間の通信において何らかの障害により、加入者端末１００がパケットを再送した場合は、再送パケットを受信した時刻の時刻情報ではなく、加入者端末１００から再送パケットに対応する当初のパケットを受信した時に付与した過去の順序情報を再び付与する機能を具備する。更に、順序情報付与機能２０は、当該加入者端末１００の送信するパケットに対しては、通信事業者が設定したルールに基づき、再送後の一定期間だけ当該順序情報を付与し続ける。この一定期間経過後、通信装置１０は装置内に保持している該当順序情報を削除する機能を具備する。
【００２４】
また、高速なネットワーク・インターフェースを持つ通信装置では、通信装置が保有する時計が示す同一時刻内に複数のパケットを加入者から受付けることが想定される。このようなパケットに対して受付け順序で整列するとき参考情報として参照できるように、上述した順序情報を、時刻情報と付加情報とでも構成できる。この付加情報はシーケンス番号 (ｉ.ｅ.０、１、２...)、同一時刻内の該当ポートでの累積受信バイト数 (ｅ.ｇ.０、６４、１２８、...)、ハードウェア（ＨＷ）のクロックカウント値、装置毎に設定される任意の整数値などが適用できる。
【００２５】
シーケンス番号は、同一装置内の順序を識別するための最も単純な仕組みである。累積受信バイト数は、ネットワーク・インターフェースにワイヤレートでパケットが入力された場合に、時計の最小刻み間の相対的な位置を示せる。ＨＷのクロックカウントは、時計の最小刻みより細かいＨＷクロック値を用いるので、累積受信バイト数を適用した場合より細かい粒度の相対位置を示すことが出来る。任意の整数値は、各通信装置に事前に優先順位を割り当てる効果がある。この場合、任意の整数値とシーケンス番号を組み合わせることにより、任意の整数値で通信装置間での順序を決め、シーケンス番号で各通信装置内の順序を決めることが可能になる。特に同一通信装置で網が構成されている場合、各通信装置が同一周波数で動作していると仮定できるので、複数送信元から送信された複数の同一時刻を示す順序情報を持つパケットを整列する際に、付加情報としてＨＷクロック値を用いることにより実装が容易で高い精度を実現できる。
【００２６】
本実施例における加入者端末１００が接続される通信事業者の通信装置１０は、事前に指定された任意の時間だけ、加入者から受信するパケットを網内に送出することを遅延する機能を具備する。当該遅延機能により、本来、宛先サーバ２００が接続される通信事業者のサービス提供者側の通信装置１０での遅延時間を、加入者側の通信装置内で消費することになる。ここで、多数の加入者端末と通信する宛先サーバに接続するサービス提供者側の通信装置１０は、網の伝送遅延から求められる適切な待ち時間の間に、加入者端末から受信することが想定される全パケットを一時的に待機させるバッファが必要になる。しかし、加入者側の通信装置の当該遅延機能により、このサービス提供者側の通信装置での適切な待ち時間が短縮できるので、当該通信装置が持つべきバッファ量を削減することが可能になる。
【００２７】
また、加入者端末１００が接続される通信事業者の加入者側の通信装置１０は、加入者から受信するパケットに既に順序番号などの情報（事業者ネットワークで付与される順序情報と区別するため「既存順序情報」と呼ぶ）が付与されていた場合、既存順序情報を無効化する機能を具備する。この事業者ネットワークの入側の通信装置１０における無効化機能は、既存順序情報が持つ無効フラグ・フィールドにビットをセット、既存順序情報とは無関係に追加的に網独自の順序情報の付与、既存順序情報が過去の時刻情報を保有していれば順序詐称の可能性があるのでパケット自体の廃棄、既存順序情報が未来の時刻を示していれば網の出側で指定時刻までの送出保留機能への指示と判断し入側ではそのまま透過、既存順序情報を詐称防止のため無条件に現在値で更新、または、既存順序情報の値に関係なく詐称防止のため無条件にパケットを廃棄などの実現方法が考えられる。
【００２８】
一方、宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０は、同一の宛先へ送出するパケットを事前に設定された任意の時間だけ送出を遅延させ、網の入側の通信装置１０の順序情報付与機能２０でパケットに付与された順序情報でパケットを整列してから、宛先へ送出するパケット整列送出機能３０を具備する。このとき、順序情報内の時刻情報は網がパケットを受付けた時刻を示すので、出側の通信装置１０では、当該時刻が最も古いパケットから順に送出する。順序情報によるパケット整列送出機能３０は、パケットの受付け順序に従い、受付けたタイミングで該当パケットを宛先へ送出する。
【００２９】
また、本実施例においては、宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０は、宛先サーバ２００に送出するパケットに付与された順序情報の示す時刻が、現在時刻から事前に設定された任意の時間だけ遡った時刻より、さらに過去の時刻が付与されていた場合、当該パケットが再送パケット、または再送発生以降に加入者端末１００から送出され、過去の順序情報が付与されたと判断し、当該通信装置での整列処理をスキップして、宛先サーバ２００へ送出する機能を具備する。
【００３０】
更に、宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０のパケット整列送出機能３０は、順序情報によるパケット整列送出機能３０で順序情報の前後関係を判断する機能を具備する。順序情報の前後関係は、順序情報内の時刻情報の前後関係により決定する。また、順序情報の前後関係は、同一時刻内に複数パケットを受け付けることを考慮して、時刻情報と付加情報により前後関係を判断できる。この付加情報は、パケット内の優先順位を示すフィールドの値、前記のシーケンス番号など、またはその両方である。パケット内の優先順位を示すフィールドを参照することにより、網の受付け順序だけでなく加入者または通信事業者の付与する優先順位に従い整列順序を制御することが可能になる。パケット内の優先順位を示すフィールドは、ＭＰＬＳのＴＣ(Traffic Class)フィールド、ＶＬＡＮ(Virtual LAN)タグのＣｏＳ(Class of Service)フィールド、ＩＰ(Internet Protocol)パケット内のＴｏＳ(Type of Service)フィールドなどである。
【００３１】
宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０のパケット整列送信機能３０は、パケットに付与された順序情報によりパケットを整列しようとするが、複数のパケットが全く同じ順序情報を保持している場合に、それらの中から先に送出するパケットを選択する機能を具備する。順序情報が完全に一致した場合の順序決定方法は、パケットの整列を行う通信装置１０の受信パケットを保持する受信キューなどのバッファ内の並び順に従う方法や、ランダムな選択方法がある。このランダムな選択方法として、乱数を受信キュー内のエントリを指すインデックスとして利用して選択することなどが挙げられる。
【００３２】
上述の通り、宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０は、網の外部に送出するパケットを、順序情報内の時刻情報が示す時刻までパケットの送出を遅延するパケット整列送出機能を具備する。当該機能により網から指定時間に情報を宛先へ配信することが可能になる。
【００３３】
宛先サーバ２００が接続される通信事業者の通信装置１０は、網から宛先サーバ２００へ送出するパケットに対して、網で付与した順序情報を無効化して、網の入側で通信装置１０により無効化された順序情報があれば有効化して、網が受付けたパケットの状態を復元する機能を具備する。
【００３４】
図２は、図１に示した本実施例における事業者ネットワーク２内の通信装置１０の内部構造の一例を示す。同図に示す通信装置１０は、装置全体を管理するノード管理部２０００、複数のネットワーク・インターフェース６１０−１〜６１０−ｎ、およびネットワーク・インターフェースを相互接続するためのスイッチ部２１００から構成される。なお、図１に支援した管理者端末２１０が図示されているが、先に説明した通り、通信装置１０の外に位置することは言うまでもない。
【００３５】
各ネットワーク・インターフェース６１０−１〜６１０−ｎは、パケット送受信ポート６０１−１〜６０１−ｎ、各パケット送受信ポートに対応するスイッチ部へのインターフェース６０２−１〜６０２−ｎ、パケット送受信部を介して受信したパケットを処理する入力処理部１０１０、パケット送受信部を介してパケットの送信処理を行う出力処理部１０２０、および入力処理部１０１０および出力処理部１０２０を制御するネットワーク・インターフェース（Network Interface：ＮＩＦ）管理部１０００で構成される。ネットワーク・インターフェース６１０−１〜６１０−ｎの各々は、通常のコンピュータ構成を備えており、処理部である少なくとも一個のＣＰＵ(Central Processing Unit)と、記憶部であるメモリ、及び上述したパケット送受信ポート６０１−１〜６０１−ｎ、インターフェース６０２−１〜６０２−ｎ等から構成され、ＣＰＵとメモリを用いたプログラム実行により、入力処理部１０１０、出力処理部１０２０、ＮＩＦ管理部１０００の後で説明する各種の機能を実現することができる。
【００３６】
一方、ノード管理部２０００は、図２の通信装置１０の管理者に対して管理用インターフェースを提供して、当該装置への各種設定／操作を可能にする。ノード管理部２０００は、同様に処理部と記憶装置を保持しており、通信装置の初期化に必要な初期設定の情報を保持できる。ノード管理部２０００は当該装置の初期化時に、記憶装置に格納されている初期設定情報、またはノード管理部２０００が持つデフォルト値で、通信装置内の各機能の初期化を行う。管理者端末２１０を用いて、管理者により装置のノード管理部２０００に対して行われた設定や操作は、装置に装備されているネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎうち適切なＮＩＦ管理部１０００に適宜反映される。
【００３７】
このように、ノード管理部２０００は管理者に対して、各ネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎで保持するパラメータを設定することを可能にする。ノード管理部２０００から各ネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎに設定する主なパラメータには次のようなものがある。
【００３８】
・順序情報無効化部Ｆ１３０で加入者からのパケットに順序情報が既に付与されていた場合の挙動（無効化フラグの設定後透過、パケット廃棄などを選択）、
・パケット整列部Ｆ２１０で整列のためにパケットの送出の遅延時間、
・順序情報無効化部Ｆ２２０で順序情報を取り除かずに宛先への送出を可能にするための無効化機能の有効／無効、
・順序情報保管部Ｆ１４０でＵＤＰ通信のパケットに対して保存するパケットの識別方法（ＳＨＡ値、ＭＤ５値、イーサフレームのＦＣＳ値などを選択）、
・順序情報保管部Ｆ１４０で保管しているパケットの情報の削除方法（指定した経過時間後、送達確認パケット受信時、再送後の送信パケット数などを選択）。
【００３９】
図２に示すように、本実施例の通信装置１０を構成する入力処理部１０１０は、遅延挿入部Ｆ１００、順序情報付与部Ｆ１１０、再送パケット識別部Ｆ１２０、順序情報無効化部Ｆ１３０、順序情報保管部Ｆ１４０、および、順序情報生成部Ｆ１５０を具備する。上述の通り、これらの各機能は、入力処理部１０１０を構成するＣＰＵ等の処理部がプログラム処理によって実現できる。
【００４０】
これらの機能ブロックＦ１００〜Ｆ１５０は、図１に記した加入者１００から受信するパケットに対して網の受付け順を示す順序番号付与機能２０を構成する。遅延挿入部Ｆ１００は、事前に指定された任意の時間だけ加入者から受信するパケットを網内に送出することを遅延する機能である。順序情報付与部Ｆ１１０は、網内で加入者から受付けるパケットに受付け順序を示すユニークな識別子として時刻を使用した順序情報を付与する機能である。この付与の方法は先に説明し亜通りである。ただし、この順序情報付与部Ｆ１１０は、再送パケット識別部Ｆ１２０で再送パケットと判断し、整列処理バイパスフラグがオンに設定された期間は、順序情報保管部Ｆ１４０で管理する順序情報の中から当該パケットに対応する順序情報を取得し付与する。
【００４１】
再送パケット識別部Ｆ１２０は加入者から受信したパケットが再送パケットか否かを判断し、再送パケットなら整列処理バイパスフラグをオンに設定する機能である。順序情報無効化部Ｆ１３０は、加入者から受信するパケットに既に順序番号が付与されていた場合、それを無効化する機能である。順序情報生成部Ｆ１５０は、加入者から受付けるパケットに受付け順序を示すユニークな識別子として時刻を使用した順序情報を生成する機能である。また、順序情報生成部Ｆ１５０は、同一時刻に複数パケットを受付けた場合にも、後でそれらの順序を判断するための付加情報を加えて順序情報を生成する機能を備える。
【００４２】
本実施例の通信装置１０を構成する出力処理部１０２０は、さらに送達確認識別部Ｆ２００、パケット整列部Ｆ２１０、および、順序情報無効化部Ｆ２２０を具備する。上述の通り、これらの機能は、入力処理部１０１０を構成するＣＰＵ等の処理部がプログラム処理によって実現できる。これらの機能は、図1に記した順序情報によるパケット整列送出機能３０を構成する。送達確認識別部Ｆ２００は、受信したパケットが正しく宛先で受信されたことを示す送達確認パケットか否かを判断し、送達確認パケットであれば、入力処理部１０１０の順序情報保管部Ｆ１４０に通知する。順序情報保管部Ｆ１４０では、送達確認識別部Ｆ２００からの通知を、自身の管理する順序情報を削除する条件の一つに利用できる。
【００４３】
パケット整列部Ｆ２１０は、パケットに付与されている順序情報の示す時刻を参照して、現在時刻から事前に設定された時間だけ遡った時刻以前に付与された順序情報の場合、本パケット整列部Ｆ２１０での整列処理はスキップされる。それ以外の場合、同一の宛先へ送出するパケットを事前に設定された任意の時間だけ送出を遅延させ、パケットに付与された順序情報でパケットを整列してから、宛先へ送出する。順序情報内の時刻情報は網がパケットを受付けた時刻を示すので、当該時刻が最も古いパケットから順に送出する。さらに当該機能はパケットの受付け順序に従い、受付けたタイミングで該当パケットを宛先へ送出する。順序情報無効化部Ｆ２１０は、網で付与した順序情報を無効化して、網の入側で通信装置により無効化された順序情報があれば有効化して、網が受付けたパケットの状態を復元する機能である。
【００４４】
上述した通り、通信装置１０を構成するＮＩＦ管理部１０００およびノード管理部２０００はそれぞれ時刻管理部Ｆ３００を具備する。本実施例における時刻管理部Ｆ３００は、等時性を保証する通信装置間、すなわち通信事業者の管理責任範囲の通信装置間で同期した時刻を管理する機構を実現する。
【００４５】
まず、ノード管理部２０００が同期した時刻を取得する。例えば、接続されたＧＰＳデバイスから時刻を取得、ＩＥＥＥ１５８８で隣接する通信装置間で時刻を同期、またはＮＴＰサーバからの同期した時刻を取得する等である。
【００４６】
時刻を取得後、ノード管理部の時刻管理部Ｆ３００が、各ネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎのＮＩＦ管理部１０００の時刻管理部Ｆ３００に、取得した当該時刻を配信する。各ネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎの入力処理部Ｆ１０１０および出力処理部１０２０が時刻情報を利用する場合、当該ネットワーク・インターフェース６１０―１〜６１０−ｎのＮＩＦ管理部１０００の時刻管理部Ｆ３００の時刻を参照する。
【００４７】
図３は、図２に示した本実施例の通信装置１０の入力処理部１０１０におけるパケット転送の処理フローの実施例を示す（Ｓ１００）。
まず、入力処理部１０１０においてパケットＩＦからパケットを受信する（Ｓ１１０）。入力処理部１０１０は、記憶部に予め記憶されているテーブル情報や受信パケットのＩＰ送信元アドレス等を参照することにより、受信したパケットの入力ポートが加入者側なのか通信時事業者網なのか判断する（Ｓ１２０）。受信パケットの入力ポートが加入者側の場合、ＩＰ受信元アドレス等を参照し、受信パケットの送出先ポートが加入者側なのか通信事業者網側なのか判断する（Ｓ１３０）。
【００４８】
受信パケットの入力ポートが加入者側で、送出先ポートが通信事業者網側の場合、当該パケットに順序情報が既に付与されているか判断する（Ｓ１４０）。既に順序情報が付与されている場合、順序情報無効化部Ｆ１２０は、順序情報無効化処理（Ｓ１５０）を実施する。その後、順序情報付与部Ｆ１１０は、順序情報生成部Ｆ１５０が生成した、網独自の順序情報を当該パケットに付与する（Ｓ１６０）。そして、再送パケット識別部Ｆ１２０で、当該パケットが再送パケットか否か、および同一セッションか否かを判断する（Ｓ１７０）。
【００４９】
Ｓ１６０とＳ１７０をこのように別々の機能ブロックＦ１１０、Ｆ１２０として実現し、Ｓ１７０の機能を無効化／有効化を選択可能にすることで、再送パケットに対する特別な処理の無効化／有効化が簡単に切替えることが可能になる。一方、Ｓ１６０とＳ１７０の機能を統合することにより順序情報の付与機能を１つに統合することが可能になり、少ないＣＰＵ処理量、ソースコード量、メモリ消費量等の資源で実現することが可能になる。
【００５０】
図１２に示すように、この具体的な統合方法の一例は、再送パケット識別Ｓ１７０内の分岐処理であるセッション識別Ｓ１７２で、処理Ｓ１７４へ移行する直前に、Ｓ１６０で実施している処理を挿入することで実現する。なお、分岐処理Ｓ１７２で処理Ｓ１７３への分岐時の処理には変更ない。
【００５１】
図１２の再送パケット識別の処理フロー（Ｓ１７０）において、受信パケットの当該パケットを特定するための情報をパケットから抽出する（Ｓ１７１）。次に、当該パケットから抽出した情報を、順序情報保管部Ｆ１４０が保持する情報の中から検索する（Ｓ１７２）。同一セッション情報が登録済みの場合、当該パケットを再送パケットまたは再送パケットに続くパケットと判断して、新たな登録は行わず、今回付与された順序情報の変わりに、既に登録されていた順序情報を代わりに当該パケットへ付与する（Ｓ１７３）。同一セッション情報が未登録の場合、パケットから抽出した情報と当該パケットに付与された順序情報と対応付けて登録・保管する（Ｓ１７４）。
【００５２】
図３に戻り、さらに、事前に該当する宛先に対して遅延時間が指定されている場合、当該パケットの転送処理を指定時間だけ遅延する（Ｓ１８０）。
【００５３】
本実施例を適用した場合、後述するようにパケットの出力処理を行う通信装置１０内で、複数の通信路から送られてきたパケットをバッファなどに一時保存した後に整列処理を行う。しかし、出力処理を行う宛先に対する通信路の数が多数ある場合や、出力処理を行う宛先に対する通信路間の伝送遅延の差が大きい場合には、整列処理のために多量のパケットを一時保存するためのバッファを具備する必要がある。
【００５４】
そこで、入力処理を行う通信装置１０で一定時間パケットの転送処理を遅延させる（Ｓ１８０）こと、つまり当該通信装置内にもバッファを具備させパケットを一時保存して転送処理を遅延させることにより、出力側の通信装置１０で用意する必要のあるバッファ量を削減することが可能になる。これは多対１のような通信が1箇所に集まるような形態の網を構成するとき特に有効である。入力処理部１０１０からスイッチ部２１００へパケットを転送するため宛先応じたＳＷ ＩＦ６０２−１〜６０２−ｎへ当該パケットを送出する（Ｓ１９０）。以上で、当該転送処理を終了する（Ｓ１９９）。
【００５５】
図４は、図２に記した本実施例の通信装置１０の内部構造を構成する出力処理部１０２０におけるパケット転送の処理フローの一例を示す（Ｓ２００）。出力処理部１０２０においてＳＷ ＩＦ６０２−１〜６０２−ｎからパケットを受信する（Ｓ２１０）。受信したパケットの入力ポートが加入者側なのか通信時事業者網なのか判断する（Ｓ２２０）。受信パケットの入力ポートが通信事業者網側の場合、受信パケットの送出先ポートが加入者側なのか通信事業者網側なのか判断する（Ｓ２３０）。受信パケットが送達確認か否かを判断し、送達確認の場合、順序情報保管部Ｆ１４０に通知する（Ｓ２４０）。受信パケットの入力ポートが通信事業者網側で、送出先ポートが加入者側の場合、パケット整列部Ｆ２１０、順序情報無効化部Ｆ２２０が、パケット整列および順序情報無効化処理を行う（Ｓ２５０）。パケットに通信装置１０での受付時刻を示す順序情報が付与された場合、出力処理部１０２０で当該パケットを処理する時刻は整列処理後なので条件式（１）を満たす。
【００５６】
ｔ＋Ｄｍａｘ≦ｔｎ………………………………………………………（１）
ここで、ｔはパケットの受付時刻、Ｄｍａｘは当該パケットの宛先と送信元を結ぶ複数の通信路の伝送遅延の最大値、ｔｎは現在時刻。
【００５７】
一方、パケットに通信装置１０での受付時刻ではなく、受付時刻より未来を示す時刻を付与することができる。この場合、条件式（１）を満たさず現在時刻との差分Δｔを式（２）で求めることができる。
【００５８】
Δｔ＝（ｔ＋Ｄｍａｘ）−ｔｎ…………………………………………（２）
この場合、当該時刻（ｔ＋Ｄｍａｘ）までのΔｔ時間だけパケットの転送処理を遅延する（Ｓ２６０）。この機能により、通信装置１０が指定した時間に加入者へパケットを送信することが可能になり、複数の加入者に対して同一情報を同一時刻に配信するような公平な通信を実現可能になる。出力処理部１０２０から網へパケットを転送するため宛先応じたパケットＩＦ６０１−１〜６０１−ｎへ当該パケットを送出する（Ｓ２７０）。当該転送処理を終了する（Ｓ２８０）。
【００５９】
図５は、本実施例における通信装置１０で付与する順序情報付与の処理フローの一例を示す（Ｓ１６０）。通信装置１０が保有する時計から現在の時刻情報を取得して、順序情報を構成する（Ｓ１６１）。先に述べたように、このとき同一時刻に複数パケットの受付を許容するため付加情報と合わせて順序情報を構成できる。Ｓ１６１で生成した順序情報を独自に決めたパケット位置に挿入して当該順序情報を有効化する（Ｓ１６２）。順序情報付与の処理を終了する（Ｓ１６３）。
【００６０】
図６は、本実施例における順序情報無効化の処理フローの一例を示す（Ｓ１５０）。パケットに既に付与されている順序情報に対して、前記無効化手法を適用して無効化する（Ｓ１５１）。順序情報無効化の処理を終了する（Ｓ１５２）。
【００６１】
図７は、本実施例におけるパケット整列および順序情報無効化の処理フローの一例を示す（Ｓ２５０）。パケットに付与されている順序情報が示す時刻がＴ、宛先の通信装置におけるパケット受信時の時刻がＴｒ、送信元の通信装置と宛先の通信装置間の伝送遅延がΔtの時、Ｔが（Ｔｒ−Δｔ）よりさらに過去の時刻を示している場合、当該パケットを再送のため過去の順序情報が付与されているとみなしてパケットの整列処理Ｓ２５２をスキップし無効化処理Ｓ２５３へ移行する（Ｓ２５１）。本処理により宛先の通信装置で整列のために常に一定時間待たなければならない処理をスキップすることが可能になるので、再送パケットを他の通常パケットよりいち早く宛先へ送出することが可能になり、再送により発生した遅延時間を縮小することが可能になる。事前に設定された時間内に受信した全パケットをパケットに付与されている順序情報に従い網の受付け順に整列する（２５２）。網独自に付与した順序情報を無効化し、Ｓ１５０で無効化した順序情報があれば有効化しパケットを復元する（Ｓ２５３）。パケット整列および順序情報無効化の処理を終了する（Ｓ２５４）。
【００６２】
図８Ａは、本実施例を適用したネットワークシステムがユーザに等時性を提供するタイミングチャートの一例を示す。図８Ａではユーザ＃１（Ｎ１）、ユーザ＃２（Ｎ２）、およびユーザ＃３（Ｎ３）が、通信装置Ａ（Ｅ１）、通信装置Ｂ（Ｅ２）、通信装置Ｃ（Ｅ３）、および通信装置Ｚ（Ｅ４）で構成されるネットワークシステムを介して、宛先サーバ（Ｎ４）の提供するサービスの利用例として、各ユーザが送出したパケットがネットワークシステムを介してどのようなタイミングで宛先サーバ（Ｎ４）に到達するかを示している。
【００６３】
ここでは、ユーザ＃１（Ｎ１）とユーザ＃２（Ｎ２）が同時刻（Ｔ１およびＴ２）に宛先サーバ（Ｎ４）に向けてパケットを送出する。つづいて、ユーザ＃３（Ｎ３）が時刻Ｔ３に宛先サーバ（Ｎ４）に向けてパケットを送出する。このとき、Ｔ１およびＴ２とＴ３の時刻には時間差（Ｄ１）がある。ユーザ＃１（Ｎ１）、ユーザ＃２（Ｎ２）、およびユーザ＃３（Ｎ３）の送出したパケットは通信装置Ａ（Ｅ１）、通信装置Ｂ（Ｅ２）、通信装置Ｃ（Ｅ３）にそれぞれ時刻Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６に到着する。各装置はパケットの宛先である宛先サーバ（Ｎ４）に隣接する通信装置Ｚ（Ｅ４）に受信したパケットを転送する。
【００６４】
通信装置Ｚ（Ｅ４）では、ユーザ＃１（Ｎ１）、ユーザ＃２（Ｎ２）、およびユーザ＃３（Ｎ３）の送出したパケットをそれぞれ時刻Ｔ９、Ｔ７、Ｔ８に受信する。通信装置Ｚ（Ｅ４）は、宛先サーバ（Ｎ４）宛のパケットを網の受付け時刻から送信元毎に事前に設定された網の遅延時間経過後に宛先へ送出する。通信装置Ｚ（Ｅ４）は各パケットの受信後、ユーザ＃１（Ｎ１）が送出したパケットはＤ４時間後の時刻Ｔ１０、ユーザ＃２（Ｎ２）が送出したパケットはＤ５時間後の時刻Ｔ１０、そしてユーザ＃３（Ｎ３）が送出したパケットはＤ６時間後の時刻Ｔ１１に宛先サーバ（Ｎ４）へそれぞれ送出する。
【００６５】
このように、本実施例を適用したネットワークシステムでは、各ユーザがパケットを送出した時刻に差（Ｄ１）があったとしても、ネットワークシステムを構成する各通信装置にパケットが到着した時刻差（Ｄ２）を基に宛先サーバ（Ｎ４）へ送出するパケットの時刻差（Ｄ３）を再現する。
【００６６】
図８Ｂは、本実施例を適用したネットワークシステムがユーザに等時性を提供する環境において再送発生時に、本実施例で述べた再送に関する機能がない場合のタイミングチャートの一例を比較のために示す。この例では、ユーザは宛先サーバから送達確認パケット（Ａｉ＿ｎｊ）の受信後に次のパケットを送出するものとする。このときユーザ＃１（Ｎ１）およびユーザ＃２（Ｎ２）がそれぞれ宛先サーバ（Ｎ３）へ３つのパケット（Ｐ１＿ｎ１、Ｐ２＿ｎ１、Ｐ３＿ｎ１、およびＰ１＿ｎ２、Ｐ２＿ｎ２、Ｐ３＿ｎ２）を送信する。Ｐ１＿ｎ１およびＰ１＿ｎ２は宛先サーバでは時間差（Ｄ１）で受信される。
【００６７】
Ｐ２＿ｎ１は宛先サーバに到達する前に何らかの障害で紛失する。そのためユーザ＃１はＰ２＿ｎ１を再送する。その結果、Ｐ２＿ｎ１およびＰ２＿ｎ２は宛先サーバでは時間差（Ｄ２）で受信される。以降、ユーザ＃１とユーザ＃２が宛先サーバと送受信するパケットの間には再送によって生じた時間差が固定化してしまう。
【００６８】
図８Ｃは、本実施例を適用したネットワークシステムがユーザに等時性を提供する環境において再送発生時に、本実施例で述べた再送に関する機能がある場合のタイミングチャートの一例を示す。この例では、ユーザは宛先サーバから送達確認パケット（Ａｉ＿ｎｊ）の受信後に次のパケットを送出するものとする。このときユーザ＃１（Ｎ１）およびユーザ＃２（Ｎ２）がそれぞれ宛先サーバ（Ｎ３）へ３つのパケット（Ｐ１＿ｎ１、Ｐ２＿ｎ１、Ｐ３＿ｎ１、およびＰ１＿ｎ２、Ｐ２＿ｎ２、Ｐ３＿ｎ２）を送信する。Ｐ１＿ｎ１およびＰ１＿ｎ２は宛先サーバでは時間差（Ｄ１）で受信される。
【００６９】
Ｐ２＿ｎ１は宛先サーバに到達する前に何らかの障害で紛失する。そのためユーザ＃１はＰ２＿ｎ１を再送する。しかし、宛先サーバに隣接する通信装置Ａが再送パケットと認識し、もともとのパケットに付与した過去の時刻情報に基づく順序情報をパケットに付与し、通信装置Ｚが当該パケットを再送パケットと認識し整列のための待合せなく即座に宛先サーバへ送出する。その結果、Ｐ２＿ｎ１とＰ２＿ｎ２は宛先サーバでは時間差（Ｄ４）は図８Ｂの時間差（Ｄ２）よりも縮小する。さらにＰ３＿ｎ１においても通信装置Ａおよび通信装置Ｚでの再送パケットに対する処理は継続され、宛先サーバにおけるＰ３＿ｎ１とＰ３＿ｎ２の時間差（Ｄ５）はさらに縮小する。これにより、これまで再送によりユーザ＃１とユーザ＃２の送受信するパケット間に生じた時間差が固定化することなく、時間の経過と共に縮小させることが可能になる。
【００７０】
図９は、本実施例の通信装置で扱う各種遅延時間を算出するために扱う通信装置間の伝送遅延の測定区間を示す。サーバ２０３が提供するサービスを加入者がクライアント端末１０１および１０２で利用する場合、通信事業者はこの区間で通信ができるように通信装置１１−１３間、および通信装置１２−１３間に通信路を設定する。この際、通信事業者は管理端末を介して通信装置が提供する網の運用管理のための試験機能を利用して、対象となる通信経路の伝送遅延の測定を行う。図９では、通信装置１１−１３間の伝送遅延がｄ１、通信装置１２−１３間の伝送遅延がｄ２である例を示す。ここで、通信装置１３に設定する各通信装置１１と通信装置１２から送出されるパケットに対する遅延時間の算出方法を説明する。
【００７１】
ｄ２＞ｄ１の場合、通信装置１１から送出されるパケットに対する通信装置１３で挿入される遅延時間Ｄ１は下式（３）で算出する。
【００７２】
Ｄ１＝ｄ２−ｄ１…………………………………………………………（３）
通信装置１２から送出されるパケットに対する通信装置１３で挿入される遅延時間Ｄ２は下式（４）で算出する。
【００７３】
Ｄ２＝０ ∵ｄ２＞ｄ１…………………………………………………（４）
また、このとき対象とする通信路の遅延時間で最も大きいものを最大遅延時間Ｄｍａｘとする。したがって、この例では通信装置１３では通信装置１１が送出したパケット遅延時間Ｄ１後に宛先へ転送する。また、通信装置１２が送出したパケット遅延時間Ｄ２後、つまりパケット受信直後に宛先へ転送する。ただし、通信装置が宛先へパケットを転送するのは、転送するパケットの順序情報内の時刻情報ｔｉが次の条件式（５）を満たす場合である。
【００７４】
ｔｉ＋Ｄｉ≧ｔｎ＋Ｄｍａｘ……………………………………………（５）
このとき、Ｄｉは該当する送信元ｉに対して挿入される遅延時間。ｔｎは現在時刻。
【００７５】
この条件式（５）を満たさない場合、つまり、パケットに付与された時刻情報が未来の時刻を指定している場合、該当するパケットは条件式（５）が満たされるまで、当該通信装置内のバッファに格納され、宛先への転送が遅延される。通信装置が転送するパケットに対して順序情報内に未来の時刻情報を付与することにより、通信装置は伝送遅延にとらわれず指定した時刻にパケットを宛先へ配信することが可能になる。これは、サービスを提供するサーバから同時に当該サービスの利用者に対して情報を公平に配信することを可能にする。
【００７６】
図１０は、本実施例における通信装置で扱うパケットを構成する各フィールドのレイアウトを、イーサネット（登録商標）のフレームを例として用いて示す。標準的なイーサネットフレームＬ１０は、同図の上段に示すように、宛先アドレスＬ１１、送信元アドレスＬ１２、タイプ値Ｌ１３、ペイロードＬ１４から構成される。加入者からイーサネットフレームＬ１０を受付けると通信装置１０は、受付けたパケットの送信元アドレスＬ１２とタイプ値Ｌ１３の間に新しいタイプ値Ｌ２１と順序情報Ｌ２２を挿入した、同図中段に示すパケットＬ２０を構成して網内を転送する。
【００７７】
加入者から受付けたパケットに既に順序情報が付与されていた場合、新しいタイプ値Ｌ２１と当該順序情報Ｌ２２との間に新しい順序情報を挿入する。つまり、順序情報を保持するパケットは、保持する順序情報の数に係わらず、順序情報の保有を示す新しいタイプ値Ｌ２１のフィールドは常に１つである。新しいタイプ値Ｌ２１は、タイプ値を管理するＩＡＮＡ（The Internet Assigned Numbers Authority）に申請したユニークな値を使用する。
【００７８】
同図下段に示すように、順序情報Ｌ２２は、無効化フラグＬ２２１、最終順序情報フラグＬ２２２、時刻情報Ｌ２２３、および付加情報Ｌ２２４で構成される。無効化フラグＬ２２１は、当該順序情報が網内を参照されるべきか、参照されるべきでないかを示す。このフラグがセットされると通信装置は送信順序を決定する際に当該順序情報を参照しない。最終順序情報フラグＬ２２２は、通信装置が参照する最後の順序情報に当該フラグが設定される。パケット内に順序情報Ｌ２２を付与するとき、最初に付与された順序情報に当該フラグが設定される。既に順序情報が付与されたパケットに、新たに順序情報Ｌ２２を挿入する場合、挿入する順序情報の最終順序情報フラグＬ２２２は設定しない。時刻情報Ｌ２２３は、通信装置がパケットを受付けた時刻、または当該パケットの配信時刻を示す未来の時刻を示す。付加情報Ｌ２２４は、同一時刻に受付けたパケットの順序を識別するため通信装置で付与されるＨＷクロックカウント等の情報である。
【００７９】
通信装置１０は、加入者からパケットＬ１０を受付けると、順序情報を付与したパケットＬ２０を構成して宛先に向けて転送する。当該パケットが網内を転送され通信事業者の網から出る際に、通信装置はパケットを受付けたときに付与した順序情報を取り除き、受付けたときのパケットＬ１０を復元し送出する。このように網の出側で加入者からのパケットＬ１０を復元するので、等時性を提供する網を利用しても、加入者はこれまで利用してきたサービスを何も変更することなく利用し続けることが可能である。加入者から順序情報が付与されたパケットＬ２０を受付けると、当該順序情報の無効化フラグを設定して、新たに順序情報を挿入する。当該パケットが網内を転送され通信事業者の網から出る際に、通信装置はパケットを受付けたときに付与した順序情報を取り除き、受付けたときに既に付与されていた順序情報に対して設定した無効化フラグを解除してパケットＬ２０を復元し送出する。
【００８０】
したがって、加入者が網内で使用する順序情報と同じフォーマットの順序情報を用いて通信を行っても、網の提供する等時性保証機能には影響なく当該パケットを透過的に転送することが可能である。また、加入者またはサーバで順序情報を利用した処理を行う場合、通信事業者が該当する通信装置を設定することにより、本来網出口で取り除かれる順序情報を、取り除かずにそのまま転送することを選択することが可能である。これにより、詐称の可能性のある加入者が付与した順序情報ではなく、詐称することが不可能な通信事業者により付与された順序情報を網の外側でも参照可能になるので、サービスを提供するサーバなどで信頼性の高い順序情報を用いた付加的なサービスを提供することを可能にする。さらに再送時に再送時の現在時刻ではなく、もともと付与していた過去の時刻に基づく順序情報が付与されている場合も、当該順序情報を取り除かずにそのまま転送することを選択することが可能である。
【００８１】
なお、加入者から受付けるパケットがＭＰＬＳフレームの場合、通信装置が付与する順序情報Ｌ２２はＭＰＬＳラベルとＭＰＬＳにより運ばれるペイロードの間に挿入される。通信装置では、加入者から受付けるパケットがＭＰＬＳフレームの場合でも、順序情報は前記イーサネットの場合と同様に処理される。
【００８２】
図１１は、通信装置１０が再送パケットを識別するために保持する情報の構成例を示す。ＩＰプロトコルを利用する例では、パケットを特定する情報Ｌ１５は、ＩＰ情報Ｌ１６、ＩＰパケットが運ぶ上位プロトコル情報Ｌ１７、該当パケットに当初付与した順序情報Ｌ１８、そして、当該エントリの削除トリガＬ１９から構成される。このエントリ削除トリガＬ１９は通信事業者が利用状況に応じて設定できる。
【００８３】
このエントリ削除のために指定できる条件のオプションには、管理者の設定した一定時間経過後（タイマ）、管理者が設定した送信バイト数に達したとき、管理者が設定した送信パケット総数に達したとき、前記タイマまたは前記送信バイト数に達したとき、前記タイマまたは前記送信パケット総数に達したとき、同一宛先サーバに対する他ユーザの総セッションの平均送信バイト数に達したとき、同一宛先サーバに対する他ユーザの総セッションの平均送信パケット総数に達したとき、ＴＣＰのＡＣＫパケット受信時などの送達確認受信時が利用できる。
【００８４】
管理者の設定した一定時間経過後（タイマ）の条件は再送により発生する遅延時間が事前または運用中に観測して把握できる場合、通信事業者の網の出側で短縮できる遅延時間から、該当セッションに古い順序情報を付与すべき適切な期間を指定できる。管理者が設定した送信バイト数に達したとき、および管理者が設定した送信パケット総数に達したときの条件は、再送により発生する遅延時間が事前または運用中に影響のある送信バイト数または送信パケット総数を把握できる場合、該当セッションに古い順序情報を付与すべき適切な期間を指定できる。前記タイマまたは前記送信バイト数に達したとき、および前記タイマまたは前記送信パケット総数に達したときの条件は、前記タイマだけの利用または前記送信バイトもしくは前期送信パケット総数を単独で適用した場合より、2つの閾値を用いる事で該当セッションに古い順序情報を付与すべき適切な期間をより高い精度で指定できる。
【００８５】
同一宛先サーバに対する他ユーザの総セッションの平均送信バイト数に達したとき、および同一宛先サーバに対する他ユーザの総セッションの平均送信パケット総数に達したときの条件は、再送の起きたユーザのセッションだけではなく、他ユーザのセッションの状況を踏まえ判断できるので、該当セッションに古い順序情報を付与すべき適切な期間を最も正確に指定することが出来る。送達確認受信時の条件は再送パケットのみに古い順序情報を付与することを指定できる。
【００８６】
図１１に示すように、ＩＰ情報Ｌ１６は、送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、およびＩＰパケットのヘッダ内に保持するプロトコル識別子で構成される。
【００８７】
ＩＰ情報Ｌ１６の一例であるＴＣＰ情報は、送信元ポート番号、宛先ポート番号、およびシーケンス番号で構成される。ＴＣＰ／ＩＰ利用時に、セッションを識別するためには前記ＩＰ情報とＴＣＰ情報の送信元ポート番号および宛先ポート番号の一致により、同一セッションと判断できる。再送時の同一パケットを識別するためには前記ＩＰ情報とＴＣＰ情報の全ての一致により判断できる。
【００８８】
ＵＩＰ情報Ｌ１６の他の例であるＤＰ情報は、送信元ポート番号、宛先ポート番号、およびシグネチャで構成される。ＵＤＰ／ＩＰ利用時には、パケットを特定するための情報がＵＤＰヘッダには含まれないので、パケットを特定するための補助的な情報としてのシグネチャとして、ＵＤＰパケットに対するＭＤ５、ＳＨＡ等のハッシュ値、ＵＤＰパケット長、イーサフレームのＦＣＳ値、イーサフレームに対するハッシュ値、ＵＤＰパケットの全内容などが利用できる。ＵＤＰパケットに対するハッシュ値、およびイーサフレームに対するハッシュ値は、ハッシュ値として管理することにより保持する情報量を減らすことが出来るので、少ないメモリ量で実現できる。ＵＤＰのパケット長、およびイーサフレームのＦＣＳ値は、前記ハッシュを用いる手法と比べ新たに演算を行う必要がないので処理の負荷が軽い。また、ハッシュ適用時と同様に保持する情報量を減らすことが出来るので、少ないメモリ量で実現できる。ＵＤＰパケットの全内容は、保持する情報量が増えるが、前期のほか保守方に比べ誤りなくパケットを特定できる利点がある。
【００８９】
以上、本発明の一実施例を図面に従い説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００９０】
更に、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により専用ハードウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等の記録媒体におくことができるし、必要に応じてネットワーク等を介してダウンロード、インストロールすることも可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９１】
１：加入者の管理責任範囲
２：通信事業者の管理責任範囲（事業者ネットワーク）
３：ＰＯＩ（Point of Interface）
１０：通信事業者の管理する通信装置
２０：順序情報付与機能
３０：パケット整列送出機能
１００：加入者端末
２００：サービスを提供する宛先サーバ
２１０：管理者端末
６００−１...６００−ｎ：パケット送受信ポート
６０２−１...６０２−ｎ：スイッチ部へのインターフェース
６１０−１...６１０−ｎ：ネットワーク・インターフェース
１０００：ネットワーク・インターフェースの管理部
１０１０：入力処理部
１０２０：出力処理部
２０００：ノード管理部
２１００：スイッチ部
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３：ユーザ＃１、＃２、＃３
Ｎ４：宛先サーバ
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４：通信装置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｚ
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３：ユーザ＃１、＃２、＃３のパケット送出時刻
Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６：通信装置Ａ、Ｂ、Ｃのパケット受信時刻
Ｔ７、Ｔ８、Ｔ９：通信装置Ｚが通信装置Ｂ、Ｃ、Ａからのパケット受信時刻
Ｔ１０：宛先サーバへ通信装置Ａおよび通信装置Ｂからのパケットの送出時刻
Ｔ１１：宛先サーバへ通信装置Ｃからのパケットの送出時刻
Ｔ１２：ユーザ＃１およびユーザ＃２からのパケットの受信時刻
Ｔ１３：ユーザ＃３からのパケットの受信時刻
Ｄ１：ユーザ＃１およびユーザ＃２のパケット送出時刻とユーザ＃３のパケット送出時刻の時間差
Ｄ２：通信装置Ａおよび通信装置Ｂのパケット受信時刻と通信装置Ｃのパケット受信時刻の時間差
Ｄ３：通信装置Ｚで通信装置Ａおよび通信装置Ｂからのパケットと通信装置Ｃからのパケットの送出時刻の時間差
Ｄ４：通信装置Ａからのパケットに対する挿入する遅延時間
Ｄ５：通信装置Ｂからのパケットに対する挿入する遅延時間
Ｄ６：通信装置Ｃからのパケットに対する挿入する遅延時間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信装置を接続する網を備えるネットワークシステムであって、
前記網の外部からパケットを受信する前記通信装置は、他の前記通信装置と時刻同期の取れた順序情報を前記パケットに付与し、
前記パケットを前記網の外部に送出する前記通信装置は、前記パケットに付与された前記順序情報に基づき前記パケットを整列して送出を行い、
前記網の外部からパケットを受信する前記通信装置は、前記パケットの再送が発生する場合、当該パケットに先に付与した過去の時刻に基づく順序情報を付与して当該パケットの再送信を行う
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記パケットを前記網の外部に送出する前記通信装置は、網外へ前記パケットを転送するとき、当該パケットに、予め設定し所定時間よりも過去の時刻に基づく順序情報が付与されていた場合、当該順序情報による整列処理をバイパスして、当該パケットを送出する
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項３】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記パケットを前記網の外部に送出する前記通信装置は、前記網の外部に前記パケットを転送するとき、当該パケットに、予め設定した所定時間よりも過去の時刻に基づく順序情報が付与されていた場合に、前記順序情報による整列処理をバイパスして、当該パケットを送出する際に、当該パケットに付与されている前記順序情報を無効化することなく送出するか否かが選択可能である
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項４】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記網の外部からパケットを受信する前記通信装置は、前記パケットに既存順序情報が付与されていれば無効化して転送する
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項５】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記パケットを前記網の外部に送出する前記通信装置は、前記網の外部からパケットを受信する前記通信装置で付与した前記順序情報を無効化して送出する
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項６】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記網の外部からパケットを受信した前記通信装置は、
前記パケットに対して、当該パケットの宛先に応じて、所定の時間だけ遅延してから前記網に送出する
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項７】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記網の外部からパケットを受信した前記通信装置は、
前記順序情報として、前記パケットを受信した時刻に基づく時刻情報と、付加情報を付与する
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項８】
網内で相互に接続される通信装置であって、
前記網の外部からパケットを受信し、他の通信装置と時刻同期の取れた順序情報を前記パケットに付与する入力処理部と、
他の前記通信装置が前記パケットに付与した前記順序情報に基づき、前記パケットを整列して前記網の外部に送出する出力処理部を備え、
前記入力処理部は、前記パケットの再送が発生する場合、当該パケットに先に付与した過去の時刻に基づく順序情報を付与する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項９】
請求項８記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、加入者から受信した前記パケットに対して、当該加入者のセッションを識別するための情報を抽出し、当該パケットに付与した前記順序情報と対応付けて保持する順序情報保管部を備える
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１０】
請求項９記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、受信した前記パケットの前記加入者のセッションを識別するための情報で前記順序情報保管部を検索し、前記順序情報保管部に保持された、過去の時刻に基づく前記順序情報が得られた場合、当該順序情報を前記パケットに付与する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１１】
請求項９記載の通信装置であって、
前記入力処理部の前記順序情報保管部は、前記加入者のセッションを識別するための情報を、事前に設定した所定条件に従い削除する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１２】
請求項８記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、 前記網の外部から受信した前記パケットに既存順序情報が付与されていれば、当該既存順序情報を無効化して前記網内へ転送する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１３】
請求項８記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、前記網の外部から受信した前記パケットに対して、当該パケットの宛先に応じて、所定の時間だけ遅延してから前記網内に転送する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１４】
請求項８記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、前記順序情報として、前記パケットを受信した時刻に基づく時刻情報を用いる
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１５】
請求項８記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、 前記順序情報として、前記時刻情報に加え、同一時刻に受信する複数の前記パケットの前後関係を識別するための付加情報を用いる
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１】
複数の通信装置を接続する網を備えるネットワークシステムであって、
前記網の外部からパケットを受信する前記通信装置は、他の前記通信装置と時刻同期の取れた順序情報を前記パケットに付与し、
前記パケットを前記網の外部に送出する前記通信装置は、前記パケットに付与された前記順序情報に基づき前記パケットを整列して送出を行い、
前記網の外部からパケットを受信する前記通信装置は、前記パケットの再送が発生する場合、当該パケットに先に付与した過去の時刻に基づく順序情報を付与して当該パケットの再送信を行う
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記パケットを前記網の外部に送出する前記通信装置は、網外へ前記パケットを転送するとき、当該パケットに、予め設定し所定時間よりも過去の時刻に基づく順序情報が付与されていた場合、当該順序情報による整列処理をバイパスして、当該パケットを送出する
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項３】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記パケットを前記網の外部に送出する前記通信装置は、前記網の外部に前記パケットを転送するとき、当該パケットに、予め設定した所定時間よりも過去の時刻に基づく順序情報が付与されていた場合に、前記順序情報による整列処理をバイパスして、当該パケットを送出する際に、当該パケットに付与されている前記順序情報を無効化することなく送出するか否かが選択可能である
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項４】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記網の外部からパケットを受信する前記通信装置は、前記パケットに既存順序情報が付与されていれば無効化して転送する
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項５】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記パケットを前記網の外部に送出する前記通信装置は、前記網の外部からパケットを受信する前記通信装置で付与した前記順序情報を無効化して送出する
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項６】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記網の外部からパケットを受信した前記通信装置は、
前記パケットに対して、当該パケットの宛先に応じて、所定の時間だけ遅延してから前記網に送出する
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項７】
請求項１記載のネットワークシステムであって、
前記網の外部からパケットを受信した前記通信装置は、
前記順序情報として、前記パケットを受信した時刻に基づく時刻情報と、付加情報を付与する
ことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項８】
網内で相互に接続される通信装置であって、
前記網の外部からパケットを受信し、他の通信装置と時刻同期の取れた順序情報を前記パケットに付与する入力処理部と、
他の前記通信装置が前記パケットに付与した前記順序情報に基づき、前記パケットを整列して前記網の外部に送出する出力処理部を備え、
前記入力処理部は、前記パケットの再送が発生する場合、当該パケットに先に付与した過去の時刻に基づく順序情報を付与する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項９】
請求項８記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、加入者から受信した前記パケットに対して、当該加入者のセッションを識別するための情報を抽出し、当該パケットに付与した前記順序情報と対応付けて保持する順序情報保管部を備える
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１０】
請求項９記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、受信した前記パケットの前記加入者のセッションを識別するための情報で前記順序情報保管部を検索し、前記順序情報保管部に保持された、過去の時刻に基づく前記順序情報が得られた場合、当該順序情報を前記パケットに付与する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１１】
請求項９記載の通信装置であって、
前記入力処理部の前記順序情報保管部は、前記加入者のセッションを識別するための情報を、事前に設定した所定条件に従い削除する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１２】
請求項８記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、 前記網の外部から受信した前記パケットに既存順序情報が付与されていれば、当該既存順序情報を無効化して前記網内へ転送する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１３】
請求項８記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、前記網の外部から受信した前記パケットに対して、当該パケットの宛先に応じて、所定の時間だけ遅延してから前記網内に転送する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１４】
請求項８記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、前記順序情報として、前記パケットを受信した時刻に基づく時刻情報を用いる
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１５】
請求項８記載の通信装置であって、
前記入力処理部は、 前記順序情報として、前記時刻情報に加え、同一時刻に受信する複数の前記パケットの前後関係を識別するための付加情報を用いる
ことを特徴とする通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１０６２１６（Ｐ２０１３−１０６２１６Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４９２００（Ｐ２０１１−２４９２００）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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