説明

冗長装置における送信パケットへのシーケンスナンバー付加方法、その装置及びそのプログラム

【課題】パケット通信ネットワーク上で冗長構成とされている複数の通信装置が行う通信方法において、装置故障が発生した場合にもシーケンスナンバーの順序性や連続性を保障する。
【解決手段】パケット通信ネットワーク上で冗長構成とされている複数の通信装置が、前記冗長構成とされている複数の通信装置の何れもが故障していない場合には、当該複数の通信装置の何れにも前記パケットを通し、当該通信装置の何れかが故障している場合には、前記故障が発生していない通信装置のみに前記パケットを通すことにより前記パケットの送受信を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は冗長化されている通信装置を用いてパケット通信を行うネットワークにおけるシーケンスナンバーの付加に関する。
【背景技術】
【0002】
パケット通信を行うネットワークであるパケットネットワークシステムにおいて、ハードウェアの故障等により通信障害が発生する可能性がある。そして、このような障害発生時にもパケット通信を継続可能なように複数の通信装置を用意し、冗長性を持たせるという技術が普及している。
【0003】
ここで、このような複数の通信装置を用意し、冗長性を持たせたネットワークが有している課題について図7を使用して説明する。
【0004】
図7には、2台の通信装置(通信装置A80及び通信装置B80)を示す。このように複数の経路(通信装置)を有するネットワークシステムにおける障害発生時の対応策として例えば特許文献1に記載の発明がある。特許文献1に記載の発明では、送信側と受信側とを複数の経路で接続したネットワークシステムにおけるネットワーク障害回避システムで、前記経路毎に受信したデータをトランスポート層のプロトコル処理を行うトランスポート層処理部で蓄積し、経路に障害が発生した際に、前記複数のネットワークから正常な経路を選択して切り替えると共に、前記選択した経路により障害発生時以降に受信したデータを、アプリケーション層のプロトコル処理を行うアプリケーション層処理部に提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2005−130152号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述した特許文献1に記載の発明を用いることで障害発生に対応可能となるが、実現のためには受信したデータを蓄積する必要があるという問題があった。
【0007】
他方、パケットに付されているシーケンスナンバーを用いて、パケットの順序性や連続性の保障を試みるという技術も存在する。もっとも、通信装置A80と通信装置B80がそれぞれ独立した装置の場合、パケットに付加するシーケンスナンバーの順序性や連続性が完全には保障できず、パケットの順序が入れ替わったり、途中のパケットが欠落したりする。その結果、通信プロトコルによっては、通信に使用するセッションが切断されてしまったり、再送制御によって著しく性能が劣化したりするといった問題点がある。
【0008】
そこで、冗長装置間でシーケンスナンバーの同期を取る方法として、シーケンスナンバー管理テーブルA83とシーケンスナンバー管理テーブルB83との間のメモリ同期方式が考えられる。同期させるトリガとしては、周期的に行う方法と、パケット処理毎に行う方法が挙げられる。しかしながら、周期同期方式の場合、周期を長くすると順序性、連続性が保障できなくなり、逆に短くすると、双方の装置にて処理が重くなる。パケット処理毎に行う方法の場合は、順序性や連続性はある程度保障できるものの、パケットの数に応じて処理が重くなり、現実的でない。
そこで、本発明は装置故障が発生した場合にもシーケンスナンバーの順序性や連続性を保障することが可能な、冗長装置における送信パケットへのシーケンスナンバー付加方法、その装置及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第1の観点によれば、パケット通信ネットワーク上で冗長構成とされている複数の通信装置が行う通信方法において、前記冗長構成とされている複数の通信装置の何れもが故障していない場合には、当該複数の通信装置の何れにも前記パケットを通し、当該通信装置の何れかが故障している場合には、前記故障が発生していない通信装置のみに前記パケットを通すことにより前記パケットの送受信を行うことを特徴とする通信方法が提供される。
【0010】
本発明の第2の観点によれば、パケット通信ネットワーク上で冗長構成とされている複数の通信装置において、前記冗長構成とされている複数の通信装置の何れもが故障していない場合には、当該複数の通信装置の何れにも前記パケットを通し、当該通信装置の何れかが故障している場合には、前記故障が発生していない通信装置のみに前記パケットを通すことにより前記パケットの送受信を行うことを特徴とする通信装置が提供される。
【0011】
本発明の第3の観点によれば、パケット通信ネットワーク上で冗長構成とされている複数の通信装置に組み込まれる通信プログラムにおいて、前記冗長構成とされている複数の通信装置の何れもが故障していない場合には、当該複数の通信装置の何れにも前記パケットを通し、当該通信装置の何れかが故障している場合には、前記故障が発生していない通信装置のみに前記パケットを通すことにより前記パケットの送受信を行う通信装置としてコンピュータを機能させることを特徴とする組み込まれる通信プログラムが提供される。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、同じパケットを複数の通信装置の全てに通過させることで、シーケンスナンバーの同期を取っていることから、装置の故障時においても、順序性、連続性を確実に保障することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態の基本的構成を表す図である。
【図2】本発明の実施形態におけるプロトコルヘッダ51のデータ構造の例を示す図である。
【図3】本発明の実施形態の平常時の動作状況を表す図である。
【図4】本発明の実施形態の通信装置B20故障時の動作状況を表す図である。
【図5】本発明の実施形態の通信装置A20故障時の動作状況を表す図である。
【図6】本発明の実施形態の基本的動作を表すシーケンス図である。
【図7】本発明に関連する技術における実施形態の基本的構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
まず、本発明の実施形態の概略を説明する。本発明の実施形態は、概略、IP網において冗長構成を取る通信装置群において、送信パケットに付加するシーケンスナンバーを保障する方式を実現するというものである。
【0015】
次に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【0016】
図1を参照すると、本実施形態は、通信装置群10として、通信装置A20及び通信装置B20を有している。そして、通信装置群10を介して、第1のIP網31と第2のIP網32が接続されている。
【0017】
図1において、通信装置群10は第1のIP網31からの受信パケット41を加工し、送信パケット42にプロトコルヘッダ51を付加して、第2のIP網32に送信する機能を有する。このプロトコルヘッダ51にはパケットの順序性を識別するためのシーケンスナンバー(以降の説明及び図面において、「シーケンスナンバー」を適宜「SN」と表記する。)を付加する。
【0018】
上述したように通信装置群10は通信装置A20と通信装置B20を有しており、これらの装置は故障等に備えて、2台で冗長構成を取っている。平常時は、通信装置A20及び通信装置B20の両方が機能の提供をする。そして、通信装置A20故障時には通信装置B20のみで、通信装置B20故障時には通信装置A20のみで、機能の提供を継続する。
【0019】
次に、図2を参照してプロトコルヘッダ51のデータ構造の一例について説明する。
【0020】
図2において、プロトコルヘッダ51はSNフィールド51−1と、その他フィールド51−2を有している。SNフィールド51−1には、順序性、連続性の保障されたSNが、図1における通信装置群10によって付加されている。
【0021】
次に、図3を参照して通信装置群10の構成を詳細に説明する。
【0022】
図3は図1の通信装置群10を拡大したものである。図3において、通信装置A20にはSN付加部A21、SN監視部A22及びSN管理テーブルA23の3つの機能部を有している。通信装置B20も同様に、SN付加部B21、SN監視部B22及びSN管理テーブルB23の3つの機能部を有している。
【0023】
第1のIP網31から受信した受信パケット41には、通信装置A20のSN付加部A21にて、SNが付加される。その後、このSNが付加されたパケットは、SN監視部A22、通信装置B20のSN監視部B22を通って、通信装置B20より、第2のIP網32に送信される。SN監視部A22は、パケット通過時にSNを確認し、SN管理テーブルA23に値を格納する。同様に、SN監視部B22は、パケット通過時にSNを確認し、SN管理テーブルB23に値を格納する。
【0024】
図4は、通信装置B20が故障した際の動作を示す図である。通信装置B20が故障した場合、パケットは通信装置Aから第2のIP網32に直接送信される。よって、SNの順序性、連続性は保障される。
【0025】
図5は、通信装置A20が故障した際の動作を示す図である。この際、通信装置Bと第1のIP網31との間ではあらかじめ経路の変更が行われているものとする。通信装置Bは第1のIP網31より受信したパケットに、SN付加部B21にてSNを付加して第2のIP網32に送信する。付加するSNは、SN管理テーブルB23に格納されている値に、+1した値を使用する。こうすることで、SNの順序性、連続性は保障される。
【0026】
なお、本実施形態におけるSNの管理は、物理インタフェース毎に行っても良いし、TCP(Transmission Control Protocol)のようなセッション単位で行っても良い。
【0027】
[実施例の動作の説明]
次に図3〜図5に示す各状況における動作について、図6のシーケンス図を使用して説明する。
【0028】
図6の上段に正常時のシーケンス(図3に示す状況に該当)を示す。通信装置A20のSN付加部A21が第1のIP網31からパケットを受信すると、SN管理テーブル302から読出して+1した値を、SNとしてパケットに付加し(ステップS1)、SN監視部A22に転送する。SN監視部A22はパケット内のSNを読み出して(ステップS2)、SN管理テーブルA23に格納する(更新する)。次にパケットは通信装置B20のSN監視部B22に転送される。SN監視部B22はパケット内のSNを読み出して(ステップS3)、SN管理テーブルB23に格納する(更新する)。最後にパケットは第2のIP網32に送信される。
【0029】
図6の中段に通信装置B20故障時のシーケンス(図4に示す状況に該当)を示す。通信装置A20のSN付加部A21が第1のIP網31からパケットを受信すると、SN管理テーブル302から読出して+1した値を、SNとしてパケットに付加し(ステップS4)、SN監視部A22に転送する。SN監視部A22はパケット内のSNを読み出して(ステップS5)、SN管理テーブルA23に格納する(更新する)。最後にパケットは第2のIP網32に送信される。
【0030】
図6の下段に通信装置A20故障時のシーケンス(図5に示す状況に該当)を示す。通信装置B20のSN付加部B21が第1のIP網31からパケットを受信すると、SN管理テーブルB23から読出して+1した値を、SNとしてパケットに付加し(ステップS6)、SN監視部B22に転送する。SN監視部B22はパケット内のSNを読み出して(ステップS7)、SN管理テーブルB23に格納する(更新する)。最後にパケットは第2のIP網32に送信される。
【0031】
なお、上述の説明においては、2台の装置(通信装置A20及び通信装置B20)による冗長配備に限定して記載している。もっともこれは本発明の実施形態が適用可能な通信装置の台数を限定するものではない。本発明の実施形態は、N+1(運用系N台に対して予備系1台)のような冗長構成にも適用することが可能である。
【0032】
以上説明した本発明の実施形態においては、以下に記載するような効果を奏する。
【0033】
第1の効果は、同じパケットを通信装置A20、通信装置B20の両方を通過させることで、シーケンスナンバーの同期を取っているため、装置の故障時においても、順序性、連続性を確実に保障できることにある。
【0034】
第2の効果は通信装置A20、通信装置B20間で特別なSN同期処理が必要無いため、処理が重くならないことである。
【0035】
なお、本発明の実施形態である冗長装置における送信パケットへのシーケンスナンバー付加装置は、ハードウェアにより実現することもできるが、コンピュータをその冗長装置における送信パケットへのシーケンスナンバー付加装置として機能させるためのプログラムをコンピュータがコンピュータ読み取り可能な記録媒体から読み込んで実行することによっても実現することができる。
【0036】
また、本発明の実施形態による冗長装置における送信パケットへのシーケンスナンバー付加方法は、ハードウェアにより実現することもできるが、コンピュータにその方法を実行させるためのプログラムをコンピュータがコンピュータ読み取り可能な記録媒体から読み込んで実行することによっても実現することができる。
【0037】
また、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0038】
本発明は例えば、3Gで規定されている、IPsec終端装置であるPDG(Packet Data Gateway)や、LTE(Long Term Evolution)向けのコアノードであるEPC(Evolved Packet Core)のUser Plane装置など、SNを付与する装置での冗長配備を実現する際に利用できる。
【符号の説明】
【0039】
10 通信装置群
A20、B20、A80、B80 通信装置
A21、B21、A81、B81 シーケンスナンバー付加部
A22、B22、A82、B82 シーケンスナンバー監視部
A23、B23、A83、B83 シーケンスナンバー管理テーブル
31 第1のIP網
32 第2のIP網
41 受信パケット
42 送信パケット
51 プロトコルヘッダ
51−1 シーケンスナンバーフィールド
51−2 その他フィールド

【特許請求の範囲】
【請求項1】
パケット通信ネットワーク上で冗長構成とされている複数の通信装置が行う通信方法において、
前記冗長構成とされている複数の通信装置の何れもが故障していない場合には、当該複数の通信装置の何れにも前記パケットを通し、当該通信装置の何れかが故障している場合には、前記故障が発生していない通信装置のみに前記パケットを通すことにより前記パケットの送受信を行うことを特徴とする通信方法。
【請求項2】
請求項1に記載の通信方法において、
第1の通信装置及び第2の通信装置の何れもが故障していない場合は、前記第1の通信装置が前記パケットのシーケンスナンバーの値に1つ加えた後に当該パケットを前記第2の通信装置に受け渡し、前記第2の通信装置は当該パケットの前記シーケンスナンバーの値が前回受信したパケットよりも増加していることを確認し、当該パケットのシーケンスナンバーを増加させることなく当該パケットを前記パケット通信ネットワーク上に送信することを特徴とする通信方法。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の通信方法において、
前記通信装置の何れかが故障している場合には、前記故障が発生していない通信装置が前記パケットのシーケンスナンバーの値に1つ加えた後に、前記パケット通信ネットワーク上に送信することを特徴とする通信方法。
【請求項4】
請求項2又は3に記載の通信方法において、前記通信装置は通過したパケットのシーケンスナンバーを管理するためのテーブルを有しており、前記シーケンスナンバーの値が増加しているか否かの判断は、前記テーブルに格納されているシーケンスナンバーと今回受信したパケットのシーケンスナンバーとを比較することにより行われることを特徴とする通信方法。
【請求項5】
請求項2乃至4の何れか1項に記載の通信方法において、前記通信装置の前記冗長構成が運用系N(Nは、2以上の整数)台に対して予備系1台という構成であることを特徴とする通信方法。
【請求項6】
パケット通信ネットワーク上で冗長構成とされている複数の通信装置において、
前記冗長構成とされている複数の通信装置の何れもが故障していない場合には、当該複数の通信装置の何れにも前記パケットを通し、当該通信装置の何れかが故障している場合には、前記故障が発生していない通信装置のみに前記パケットを通すことにより前記パケットの送受信を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項7】
請求項6に記載の通信装置において、
第1の通信装置及び第2の通信装置の何れもが故障していない場合は、前記第1の通信装置が前記パケットのシーケンスナンバーの値に1つ加えた後に当該パケットを前記第2の通信装置に受け渡し、前記第2の通信装置は当該パケットの前記シーケンスナンバーの値が前回受信したパケットよりも増加していることを確認し、当該パケットのシーケンスナンバーを増加させることなく当該パケットを前記パケット通信ネットワーク上に送信することを特徴とする通信装置。
【請求項8】
請求項6又は7に記載の通信装置において、
前記通信装置の何れかが故障している場合には、前記故障が発生していない通信装置が前記パケットのシーケンスナンバーの値に1つ加えた後に、前記パケット通信ネットワーク上に送信することを特徴とする通信装置。
【請求項9】
請求項7又は8に記載の通信装置において、前記通信装置は通過したパケットのシーケンスナンバーを管理するためのテーブルを有しており、前記シーケンスナンバーの値が増加しているか否かの判断は、前記テーブルに格納されているシーケンスナンバーと今回受信したパケットのシーケンスナンバーとを比較することにより行われることを特徴とする通信装置。
【請求項10】
請求項7乃至9の何れか1項に記載の通信装置において、前記通信装置の前記冗長構成が運用系N(Nは、2以上の整数)台に対して予備系1台という構成であることを特徴とする通信装置。
【請求項11】
パケット通信ネットワーク上で冗長構成とされている複数の通信装置に組み込まれる通信プログラムにおいて、
前記冗長構成とされている複数の通信装置の何れもが故障していない場合には、当該複数の通信装置の何れにも前記パケットを通し、当該通信装置の何れかが故障している場合には、前記故障が発生していない通信装置のみに前記パケットを通すことにより前記パケットの送受信を行う通信装置としてコンピュータを機能させることを特徴とする組み込まれる通信プログラム。
【請求項12】
請求項11に記載の通信プログラムにおいて、
第1の通信装置及び第2の通信装置の何れもが故障していない場合は、前記第1の通信装置が前記パケットのシーケンスナンバーの値に1つ加えた後に当該パケットを前記第2の通信装置に受け渡し、前記第2の通信装置は当該パケットの前記シーケンスナンバーの値が前回受信したパケットよりも増加していることを確認し、当該パケットのシーケンスナンバーを増加させることなく当該パケットを前記パケット通信ネットワーク上に送信することを特徴とする通信プログラム。
【請求項13】
請求項11又は12に記載の通信プログラムにおいて、
前記通信装置の何れかが故障している場合には、前記故障が発生していない通信装置が前記パケットのシーケンスナンバーの値に1つ加えた後に、前記パケット通信ネットワーク上に送信することを特徴とする通信プログラム。
【請求項14】
請求項12又は13に記載の通信プログラムにおいて、前記通信装置は通過したパケットのシーケンスナンバーを管理するためのテーブルを有しており、前記シーケンスナンバーの値が増加しているか否かの判断は、前記テーブルに格納されているシーケンスナンバーと今回受信したパケットのシーケンスナンバーとを比較することにより行われることを特徴とする通信プログラム。
【請求項15】
請求項12乃至14の何れか1項に記載の通信プログラムにおいて、前記通信装置の前記冗長構成が運用系N(Nは、2以上の整数)台に対して予備系1台という構成であることを特徴とする通信プログラム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2011−4224(P2011−4224A)
【公開日】平成23年1月6日(2011.1.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−146287(P2009−146287)
【出願日】平成21年6月19日(2009.6.19)
【出願人】(000004237)日本電気株式会社 (19,353)
【Fターム(参考)】