JP2000349828A - パケット転送方法および装置ならびにパケット通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチ容量を大幅に増やしてネットワーク
上で転送可能なパケット数を増やせる大規模なパケット
転送方法，装置及び通信システムを提供する。 【解決手段】 コアルータ装置はパケットを固定長Ｌの
装置内セルにしてスイッチングする通常のルータであ
る。送信元ホスト１０５ｃは可変長のＩＰパケット３７
をユーザＬＡＮ１０４ｃ，アクセス回線１０３ｃからエ
ッジルータ装置１０１ｃに送る。各エッジルータ装置は
ユーザＬＡＮとネットワーク１０６の境界に配置され、
固定長Ｌの整数倍のスーパーパケット１１０とＩＰパケ
ット３７の間を変換してスイッチングする。スーパーパ
ケット１１０は各ルータ装置に付与されたネットワーク
１０６内固有の網内アドレスに従ってコアルータ装置１
０２ｂ，１０２ｄからエッジルータ装置１０１ｇに中継
されてＩＰパケットに変換され、アクセス回線１０３
ｇ，ユーザＬＡＮ１０４ｇから宛先ホスト１０５ｇに転
送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワーク上で
パケットやフレームを転送するためのパケット転送方法
および装置ならびにこのパケット転送装置を利用したパ
ケット通信システムに関し、特に、ネットワーク上で転
送可能なパケットの数を増大させるための技術に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】（１）従来のネットワークの構成 図１５は従来から用いられているパケット通信のための
ネットワークの構成を示したブロック図である。ここで
は、パケット転送装置としてＩＰ（インターネット・プ
ロトコル）パケットを転送対象としたルータ装置を例に
挙げて説明する。図示したように、ネットワーク内には
パケットを中継するためのルータ装置が複数台配置され
ており、同図では４台のルータ装置１ａ〜１ｄを例示し
てある。これらルータ装置の間は互いに伝送路を介して
接続されており、例えばルータ装置１ａとルータ装置１
ｂとの間は伝送路２ａｂで接続され、これら以外のルー
タ装置間でも同様にして伝送路２ａｃ，２ａｄ，２ｂ
ｃ，２ｂｄ，２ｃｄを介してそれぞれ接続されている。

【０００３】各ルータ装置にはアクセス網の一例である
１ないし複数のユーザＬＡＮ（ローカル・エリア・ネッ
トワーク）が接続されており、ルータ装置とこれらユー
ザＬＡＮとの間がアクセス回線によって接続されてい
る。同図では各ルータ装置に対してそれぞれ２つのユー
ザＬＡＮを接続した形態について例示してあり、例えば
ルータ装置１ａにはユーザＬＡＮ３ａ１，３ａ２がそれ
ぞれアクセス回線４ａ１，４ａ２を介して接続されてい
る。このルータ装置１ａ以外の各ルータ装置についても
同様であってユーザＬＡＮ３ｂ１，３ｂ２，３ｃ１，３
ｃ２，３ｄ１，３ｄ２がそれぞれアクセス回線４ｂ１，
４ｂ２，４ｃ１，４ｃ２，４ｄ１，４ｄ２を介して接続
されている。また、各ユーザＬＡＮには１台ないし複数
台のホスト端末が接続されており、同図ではユーザＬＡ
Ｎ３ａ１，３ｄ１にそれぞれ接続された送信元ホスト５
ａ１，宛先ホスト５ｄ１のみを示すこととし、その他の
ホスト端末は図示を省略してある。

【０００４】いま、図１５の構成において、送信元ホス
ト５ａ１から宛先ホスト５ｄ１に対して転送ルート６を
通じてＩＰパケットを送信する場合を想定する。なお、
伝送路上およびアクセス回線上ではＩＰパケット等がい
ずれもレイヤ１フレームの形で転送されるが、煩雑にな
ることから、以下の説明中では「ＩＰパケットが伝送路
やアクセス回線上を転送される」といった表現を用いる
ことがある。そして、転送ルート６を利用した場合、送
信元ホスト５ａ１が発生させたＩＰパケットは、レイヤ
１フレームの形にされてユーザＬＡＮ３ａ１およびアク
セス回線４ａ１を通じてルータ装置１ａに送られる。

【０００５】ルータ装置１ａは、送られたレイヤ１フレ
ーム中のＩＰパケットのヘッダに記述されている宛先ア
ドレスを元に当該ＩＰパケットの転送経路を判定して転
送すべきルータ装置又はユーザＬＡＮを特定し、これと
同時に、特定されたルータ装置又はユーザＬＡＮに対応
した転送経路としての伝送路又はアクセス回線を特定す
る。同図の例では、当該ＩＰパケットの転送先が伝送路
２ａｄ，ルータ装置１ｄに特定されるので、ルータ装置
１ａは伝送路２ａｄに対してＩＰパケットの含まれたレ
イヤ１フレームを送出する。これにより、ルータ装置１
ｄはルータ装置１ａと同様にＩＰパケットを転送してゆ
き、その結果、上記ＩＰパケットはアクセス回線４ｄ１
を介して宛先のユーザＬＡＮ３ｄ１に転送されて、最終
的にこのユーザＬＡＮ内の宛先ホスト５ｄ１にまで転送
される。

【０００６】（２）従来のルータ装置の構成 次に、図１５に示した各ルータ装置の構成および動作に
関して説明する。図１６はルータ装置の構成を示したブ
ロック図であって、１ないし複数の入力インタフェース
部１０-1〜１０-N（Ｎ：自然数），１ないし複数の出力
インタフェース部１１-1〜１１-N，スイッチスケジュー
ラ部１２，クロスバースイッチ部１３から構成されてい
る。このうち、各々の入力インタフェース部はレイヤ１
／２処理部１４，ＩＰレイヤ処理部１５，パケット分割
部１６，経路検索テーブル１７より構成されている。ま
た、入力インタフェース部１０-1〜１０-Nには固有の入
力インタフェース番号としてそれぞれ“１”〜“Ｎ”が
付与されている。一方、各々の出力インタフェース部は
パケット復元部１８，ＩＰレイヤ処理部１９，レイヤ１
／２処理部２０より構成されている。また、出力インタ
フェース部１１-1〜１１-Nには固有の出力インタフェー
ス番号としてそれぞれ“１”〜“Ｎ”が付与されてい
る。

【０００７】各入力インタフェース部において、レイヤ
１／２処理部１４には図１５に示した伝送路またはアク
セス回線の何れかが接続される。例えば、入力インタフ
ェース部１０-1のレイヤ１／２処理部１４が図１５に示
したアクセス回線４ａ２に接続され、入力インタフェー
ス部１０-2のレイヤ１／２処理部１４が伝送路２ａｃに
接続されるなどである。このレイヤ１／２処理部１４
は、自身の属する入力インタフェース部で終端すべき伝
送路やアクセス回線のレイヤ１／２プロトコルを終端す
る機能を有しており、終端されたＩＰパケットをＩＰレ
イヤ処理部１５に転送する。

【０００８】ＩＰレイヤ処理部１５は、レイヤ１／２処
理部１４から転送されてくるＩＰパケットのヘッダを参
照してＩＰレイヤの処理を行う。なお、このＩＰレイヤ
処理の詳細については本発明の要旨と関係ないことと、
既存の技術であるためここではその説明を割愛する。ま
た、パケット分割部１６は、ＩＰレイヤ処理部１５から
転送されてくるＩＰパケットをルータ装置内で定義され
る固定長の装置内セルに分割し、これら装置内セルをク
ロスバースイッチ部１３に送出する。つまり、この固定
長がルータ装置のスイッチング単位の長さに相当するこ
とになる。また、これと同時にパケット分割部１６は、
転送されたＩＰパケットを出力インタフェース部１１-1
〜１１-Nの何れかに転送するために、スイッチスケジュ
ーラ部１２に対して転送リクエスト信号２１を送出す
る。

【０００９】スイッチスケジューラ部１２はクロスバー
スイッチ部１３に対するスイッチ設定を行う機能ブロッ
クであって、双方向の信号線を介して、各入力インタフ
ェース部１０-1〜１０-N内のパケット分割部１６との間
で転送リクエスト信号２１（前述）および転送リプライ
信号２２を授受する。すなわち、パケット分割部１６か
らスイッチスケジューラ部１２に送出されるのが転送リ
クエスト信号２１であって、これとは逆に、スイッチス
ケジューラ部１２からパケット分割部１６に送出される
のが転送リプライ信号２２である。そしてスイッチスケ
ジューラ部１２は、各パケット分割部１６から送信され
る転送リクエスト信号２１を受け取り、クロスバースイ
ッチ部１３における最適なスイッチ設定を計算してこの
クロスバースイッチ部１３へスイッチ設定信号２３を送
る。

【００１０】クロスバースイッチ部１３は、送出された
このスイッチ設定信号２３に基づいて、入力インタフェ
ース部１０-1〜１０-Nの何れかと出力インタフェース部
１１-1〜１１-Nの何れかとの間を接続する。各出力イン
タフェース部１１-1〜１１-Nにおいて、パケット復元部
１８はクロスバースイッチ部１３を通じて各入力インタ
フェース部１０-1〜１０-Nの何れかから転送されてくる
固定長の装置内セルを積み上げて、元のＩＰパケット
（即ち、レイヤ１／２処理部１４で終端されたＩＰパケ
ット）を復元してＩＰレイヤ処理部１９に転送する。Ｉ
Ｐレイヤ処理部１９は、パケット復元部１８から転送さ
れてくるＩＰパケットのヘッダを参照してＩＰレイヤに
関わる処理を行ってからレイヤ１／２処理部２０へ転送
する。

【００１１】レイヤ１／２処理部２０は、転送されたこ
のＩＰパケットに対してレイヤ１／２のヘッダをそれぞ
れ付与してレイヤ１フレームを構築し、伝送路またはア
クセス回線である出力方路に転送する。つまり、各出力
インタフェース部のレイヤ１／２処理部２０には、入力
インタフェース部１０-1〜１０-Nと同様に図１５に示し
た伝送路またはアクセス回線の何れかが接続される。例
えば、出力インタフェース部１１-1のレイヤ１／２処理
部２０が図１５に示したアクセス回線４ａ２に接続さ
れ、出力インタフェース部１１-2のレイヤ１／２処理部
２０が伝送路２ａｃに接続されるなどである。

【００１２】（３）従来のルータ装置の動作 次に、図１６に示したルータ装置の詳細動作について具
体的に説明する。ここで、図１５に示した伝送路やアク
セス回線上を伝送される信号フォーマットは図１７に示
したような形式をしている。すなわち、前述したように
伝送路アクセス回線上ではレイヤ１フレーム３０が伝送
される。このレイヤ１フレーム３０にはレイヤ１ヘッダ
３１が周期的に挿入され、このレイヤ１ヘッダ３１によ
ってレイヤ１の機能であるｂｉｔ同期，ｂｙｔｅ同期，
フレーム同期，回線の状態監視やエラー率の監視などに
使用されるＯＡＭ（Operation Administration and Mai
ntenance）機能がレイヤ１／２処理部１４によって実現
される。

【００１３】また、レイヤ１ペイロード３２にはレイヤ
２フレーム３３が詰め込まれており、この部分を介して
可変長のレイヤ２フレーム３３が転送される。レイヤ２
フレーム３３はレイヤ２ヘッダ３４およびレイヤ２トレ
ーラ３５でレイヤ２ペイロード３６を挟むようにして構
成されており、レイヤ２ペイロード３６の部分にはＩＰ
パケット３７が乗せられる。このＩＰパケット３７はヘ
ッダ３８およびペイロード３９から構成される。

【００１４】図１６に示したレイヤ１／２処理部１４
は、伝送路やアクセス回線から入力される信号に対して
レイヤ１処理を行い、当該処理によって得られたレイヤ
２フレーム３３に含まれるレイヤ２ヘッダ３４およびレ
イヤ２トレーラ３５を参照してレイヤ２処理を実行す
る。なお、レイヤ１処理およびレイヤ２処理はいずれも
既存の技術であって、本発明の要旨とは直接関係しない
のでここでは説明を割愛する。その後、レイヤ１／２処
理部１４はレイヤ２ペイロード３６に含まれたＩＰパケ
ット３７を取り出してこれをＩＰレイヤ処理部１５に転
送する。

【００１５】ＩＰレイヤ処理部１５は転送されたＩＰパ
ケット３７のヘッダ３８を参照して、ＩＰヘッダの正当
性チェックや異常なＩＰパケット受信処理等のＩＰレイ
ヤ処理を実行するほか、ヘッダ３８に含まれている宛先
アドレスフィールドの内容に従って経路検索テーブル１
７内の経路情報を検索する。この検索動作によって、Ｉ
Ｐレイヤ処理部１５は次にＩＰパケットを転送すべきル
ータ装置またはユーザＬＡＮを特定するとともに、これ
らルータ装置やユーザＬＡＮに対応した出力インタフェ
ース部１１-1〜１１-Nの何れかに付与されている出力イ
ンタフェース番号（すなわち、“１”〜“Ｎ”）を特定
し、パケット分割部１６に対してＩＰパケット（図１６
では「データ信号」としてある）および出力インタフェ
ース番号を転送する。

【００１６】パケット分割部１６は、ＩＰレイヤ処理部
１５から転送されてくるＩＰパケット３７を図１７に示
したように固定長の装置内セル４０に分割してペイロー
ド部分に収容するとともに、セルヘッダ４１を装置内セ
ル４０毎に付与する。ここで、セルヘッダ４１には、転
送先の出力インタフェース番号のほか、送信元である自
身の入力インタフェース部に付与されている入力インタ
フェース番号（例えば、入力インタフェース部１０-2内
のパケット分割部１６であれば“２”）が書き込まれ
る。

【００１７】また、パケット分割部１６は出力インタフ
ェース番号単位に異なるメモリ（図示省略）を内蔵して
おり、分割された装置内セル４０を出力インタフェース
番号に対応するメモリへ格納する。さらに、パケット分
割部１６は上記メモリ内に格納されている装置内セル４
０をこれらのセルヘッダ４１に書き込まれた出力インタ
フェース番号に相当する出力インタフェース部１１-1〜
１１-Nの何れかへ転送すべく、転送リクエスト信号２１
をスイッチスケジューラ部１２に送出する。

【００１８】スイッチスケジューラ部１２は、各入力イ
ンタフェース部１０-1〜１０-Nから送出される転送リク
エスト信号２１に対して、入力インタフェース部−出力
インタフェース部間におけるスイッチ接続の適性な組み
合わせを計算する。次に、スイッチスケジューラ部１２
は、ＩＰパケット３７を出力インタフェース部１１-1〜
１１-Nの何れに転送すべきかを各入力インタフェース部
１０-1〜１０-Nへ通知するために、これら入力インタフ
ェース部に対して転送リプライ信号２２を返送する。こ
の転送リプライ信号２２を受け取ると、各入力インタフ
ェース部１０-1〜１０-Nは当該信号によって指定された
出力インタフェース部に向けて固定長の装置内セル４０
をクロスバースイッチ部２３に順次転送してゆく。これ
と同時にスイッチスケジューラ部１２は、クロスバース
イッチ部１３に対してスイッチ設定信号２３を送出す
る。

【００１９】クロスバースイッチ部１３は送られたスイ
ッチ設定信号２３を元にして、指定された入力インタフ
ェース部と指定された出力インタフェース部との間でス
イッチ接続を行う。以上のようにして、入力インタフェ
ース部１０-1〜１０-Nから出力インタフェース部１１-1
〜１１-Nに対して装置内セル４０が順に転送されてゆ
く。すると、指定された出力インタフェース部内のパケ
ット復元部１８は、指定された入力インタフェース部か
ら転送されてくる装置内セル４０をセルヘッダ４１に記
述されている入力インタフェース番号に基づいて異なる
内蔵メモリ（図示省略）へ格納する。また、パケット復
元部１８は装置内セル４０を積み上げてゆき、これら装
置内セル４０からセルヘッダ４１を除いたペイロード部
分から元のＩＰパケット３７を復元してＩＰレイヤ処理
部１９に転送する。

【００２０】ＩＰレイヤ処理部１９は転送されたＩＰパ
ケット３７に対してＩＰレイヤ処理を行った後にレイヤ
１／２処理部２０に転送する。レイヤ１／２処理部２０
は転送されたＩＰパケット３７をレイヤ２ペイロード３
６に収容し、その前後にそれぞれレイヤ２ヘッダ３４お
よびレイヤ２トレーラ３５を付与してレイヤ２フレーム
３３を構築する。次に、レイヤ１／２処理部２０は構築
されたレイヤ２フレーム３３をレイヤ１ペイロード３２
に収容してその前にレイヤ１ヘッダ３１を付与してレイ
ヤ１フレーム４２を構築したのち、当該レイヤ１フレー
ム４２を指定された出力インタフェース部に接続されて
いる伝送路またはアクセス回線に送出する。

【００２１】以上の動作によって、伝送路またはアクセ
ス回線からこれらに対応した入力インタフェースを介し
てルータ装置に転送されてくるＩＰパケットが、該当す
る出力インタフェースに対応した伝送路またはアクセス
回線に転送されてゆく。なお、以上のような技術に類似
するものとして次のようなものがある。例えば、上記の
説明では可変長のパケットを固定長のセルに分割してい
たのに対し、短パケットを固定長のパケット（５３バイ
トのＡＴＭ〔非同期転送モード〕セル）に多重化してネ
ットワーク上のノード間を転送させるものとして、再公
表特許ＷＯ／２６５８９号公報，特開平７−２４５６２
８号公報などがある。また、宛先が同一である短パケッ
トを長パケットにまとめてネットワーク上を転送させる
ものとして、特開昭６３−１９７１４８号公報などがあ
る。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】次に、上述した従来の
ルータ装置を用いたＩＰパケット転送に存在する問題点
について説明する。 （１）従来の第１の問題点 前述したように、図１６に示したクロスバースイッチ部
１３は図１７に示したような固定長の装置内セル４０を
対象としたスイッチである。このため、装置内セル４０
の転送時間単位を「τ」と置いたときに、クロスバース
イッチ部１３のスイッチ接続動作をこの転送時間単位τ
で切り替えてやる必要がある。したがって、スイッチス
ケジューラ部１２はクロスバースイッチ部１３で行われ
るスイッチ接続の設定を転送時間単位τ内で毎回計算し
なければならないという制約が生じることになる。この
ことは、上述した再公表特許ＷＯ／２６５８９号公報，
特開平７−２４５６２８号公報などでも同様であって、
これら公報では５３バイトと短いＡＴＭセルをパケット
スイッチでスイッチングさせている。

【００２３】ここで、ルータ装置の持つスイッチ容量を
増加させるためには、入力インタフェース部１０-1〜１
０-Nや出力インタフェース部１１-1〜１１-Nについて、
インタフェース速度を変えずにインタフェース数を増や
すか、あるいは、インタフェース数を変えずにインタフ
ェース速度を増やすかのいずれかの対処が必要となる。
いま前者で対処するとした場合、入力インタフェース部
や出力インタフェース部の数が増加するため、それにつ
れてスイッチ接続の設定のための計算量が増えてゆくこ
とになる。しかるに、ルータ装置を実現しているデバイ
スの能力にも当然ながら限界があることから、転送時間
単位τの範囲内で処理できる計算量（換言すれば、スイ
ッチスケジューラ部１２の計算能力）にも上限がある。
このため、ある上限を越えてインタフェース数を増やす
ことはできず、スイッチ容量を一定以上に増やすことも
できないという問題がある。

【００２４】一方、上述した２つの選択肢のうちの後者
で対処するとした場合、入力インターフェイス部や出力
インタフェース部のインタフェース速度を上げると装置
内セル４０の転送時間単位τがそれに反比例して短くな
ってしまう。これはスイッチ接続設定のための計算時間
が短くなることと等価であって、インタフェース速度を
上げる前と比べると、規定された転送時間単位τ内では
より少ないインタフェース数についてしかスイッチ接続
設定の計算を実行できなくなる。つまり、この場合もや
はりスイッチ容量を大きくすることが困難になるという
問題が出てくる。以上のように、装置内セル４０の長さ
によってスイッチ容量ないしはスイッチ規模の上限が決
定されるため、ルータ装置のスイッチ容量を一定以上に
増やせないという問題がある。

【００２５】（２）従来の第２の問題点 第１の問題点のところでも述べたように、ルータ装置の
内部でスイッチされる固定長の装置内セル４０が小さく
セル転送時間が短いと、スイッチスケジューラ部１２で
行われるスイッチ接続設定のための計算時間の限界を画
する転送時間単位τが短くなる（これは、上述した再公
表特許ＷＯ／２６５８９号公報，特開平７−２４５６２
８号公報などでも同様）。このため、どうしても装置内
セル４０の長さを或る一定長以上に大きくせざるを得な
い。特に、大規模なルータ装置では、ＩＰパケットの最
小長である６４ｂｙｔｅ以下の装置内セルを定義してし
まうとスイッチ接続の設定に必要な計算時間を確保でき
なくなっていまう。このため、現存する大規模ルータで
は装置セルの長さを１２８ｂｙｔｅや２５６ｂｙｔｅ等
として、ＩＰパケットの最小長よりも長い装置内セルを
定義していることが多い。そのため、転送されてくるＩ
Ｐパケットの長さの分布によってはスイッチの際のスル
ープットが著しく落ちてしまうなどの問題が生じてく
る。

【００２６】この点について以下にさらに詳しく説明す
る。いま仮に装置内セル４０の大きさを１２８ｂｙｔｅ
とし、各入力インタフェース部１０-1〜１０-Nに対して
最小長（即ち、６４ｂｙｔｅ長）のＩＰパケットが連続
して入力され、なおかつ、これらＩＰパケットの各々が
出力インタフェース部１１-1〜１１-Nのうちの異なる出
力インタフェース部に転送されるという状況を想定す
る。ここで、図１６に示したパケット分割部１６および
パケット復元部１８が設けられた本来の目的は、可変長
のＩＰパケットをルータ装置内で使用される装置内セル
４０に分割し、分割されたこれら装置内セル４０をクロ
スバースイッチ部１３でスイッチさせ、出力インタフェ
ース部１１-1〜１１-Nにてスイッチされた装置内セル４
０から再びＩＰパケットを組み立て直すことにあったは
ずである。

【００２７】しかしながら、上述したような状況が想定
される場合にはＩＰパケット自体が装置内セルより短い
ため、ＩＰパケットを分割することができず、ＩＰパケ
ットそのものを単位として装置内セル４０を構築して転
送せざるを得ない。このため、装置内セル４０のペイロ
ード領域の一部が未使用となるが、この未使用領域がそ
のままスイッチの未使用帯域になってしまうため、ルー
タ装置におけるスイッチ動作のスループットが上記未使
用帯域の量だけ低下してしまうことになる。例えば図１
８に示したように、６４ｂｙｔｅ長のパケットＰＡ，Ｐ
Ｂ，ＰＣがルータ装置の入力インタフェース部の何れか
に順次入力されて、入力インターフェイス部内のパケッ
ト分割部１６に伝送されたものとする。

【００２８】このとき、これらＩＰパケットはそれぞれ
異なる出力インタフェース部に転送されることと、装置
内セル４０の大きさは図にも示したように１２８ｂｙｔ
ｅであるため、ＩＰパケットを装置内セル４０に挿入し
てもその半分の６４ｂｙｔｅ（図中の「空き帯域」に相
当）は未使用になってしまう。また、パケット分割部１
６に対してＩＰパケットが入力される入力速度と、パケ
ット分割部１６から装置内セル４０が出力される出力速
度は同じであるため、入力された情報量の半分の情報量
に相当するだけの装置内セルしか出力できないことにな
る。このため、パケット分割部１６に入力されたＩＰパ
ケットのうちの半分はいずれパケット分割部１６で廃棄
されることになるため、スイッチ動作のスループットが
５０％に減少してしまうという問題がある。なお、上述
した特開昭６３−１９７１４８号公報においても、パケ
ット交換網内のルーティング処理手段が実際には長パケ
ットを装置内セルに分解してスイッチングさせていると
考えられるため、上記と同様の問題が発生することにな
る。

【００２９】（３）従来の第３の問題点 一般にＩＰパケットは可変長であるため、ルータ装置内
のパケット分割部１６でＩＰパケットを固定長の装置内
セル４０に分割すると、ＩＰパケットの最後尾が含まれ
た装置内セルに空きが発生することになる。例えば、図
１９に示したように単一のＩＰパケット３７を装置内セ
ル４０ａ〜４０ｆに分割してゆくと、最後尾にある装置
内セル４０ｆに空き（図中の「空き領域」に相当）が生
じる。このため、この空きの部分については Paddingを
行う必要が生じてくる。したがって、これら一連の装置
内セル４０ａ〜４０ｆをクロスバースイッチ部１３に転
送すると、最後の装置内セル４０ｆに含まれる空きが必
ず未使用帯域となってスイッチ転送容量の減少を引き起
こしてしまう。

【００３０】例えばいま装置内セルの長さが１２８ｂｙ
ｔｅであるという条件で１２９ｂｙｔｅのＩＰパケット
ばかり発生する状況を想定すると、スイッチ転送容量は
１２９／（１２８×２）≒５０％にまで低下してしまう
ことになる。なお、このような問題は、ＡＴＭセル単位
でスイッチングを行っている上述の再公表特許ＷＯ／２
６５８９号公報および特開平７−２４５６２８号公報な
どや、パケット交換網内のルーティング処理手段が実際
には長パケットを装置内セルに分解してスイッチングさ
せていると考えられる上述の特開昭６３−１９７１４８
号公報でも同様に発生する。

【００３１】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、パケット転送装置を構成しているク
ロスバースイッチ部のスイッチ単位ないし転送時間単位
の大きさを増やすことができるほか、入出力インタフェ
ース数や入出力インタフェース速度が増大してもスイッ
チ接続設定に要する計算時間を確保することができ、ス
イッチ容量を大幅に増やしてネットワーク上で転送可能
なパケット数を増やせる大規模なパケット転送装置と、
このパケット転送装置を利用して構築されるパケット通
信システムを提供することにある。

【００３２】また、本発明の目的は、ネットワーク上で
転送されるパケットの最小長を十分大きくすることがで
き、空き帯域の発生によるスイッチ動作のスループット
低下を来すことなく、ネットワーク上で転送可能なパケ
ット数を増やすことのできるパケット転送装置およびパ
ケット通信システムを提供することにある。また、本発
明の目的は、ネットワーク上で転送されるパケットの長
さを装置内セルの長さの整数倍として、パケットを装置
内セル単位に分割してスイッチ動作させた場合にも無駄
な空き帯域が生じることなく、ネットワーク上で転送可
能なパケット数を増やせるパケット転送装置およびパケ
ット通信システムを提供することにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、パケットを送受信するアク
セス網と、前記パケットを中継する中継手段を備えたバ
ックボーンとなるネットワークとの間で前記パケットを
転送するパケット転送装置であって、前記パケットを前
記中継手段のスイッチ単位である固定長セルのｎ倍（ｎ
は２以上の整数）の長さを持つスーパーパケットに変換
して前記ネットワークに送出する構築手段と、前記ネッ
トワークから送られてくる前記スーパーパケットより前
記パケットを取り出して前記アクセス網に送出する復元
手段とを具備することを特徴としている。また、請求項
２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記構
築手段は、前記パケットの宛先となるアクセス網と前記
ネットワークとの間に配置されたパケット転送装置毎に
前記パケットを蓄積するキューが作られる第１の記憶手
段を具備し、前記パケットを宛先毎に該キューに蓄積し
てゆき、前記スーパーパケットの構築に必要なだけのパ
ケットが蓄積されたことを検出し、該キューから前記パ
ケットを抽出して前記スーパーパケットを構築すること
を特徴としている。また、請求項３記載の発明は、請求
項２記載の発明において、前記構築手段は、前記スーパ
ーパケットが構築される度に計時を開始して該計時開始
時点から第１のタイムアウト時間が経過したことを検出
する第１の計時手段を前記第１の記憶手段上のキュー毎
に具備し、該第１のタイムアウト時間の経過が検出され
た時点で該キューに蓄積されているパケットから前記ス
ーパーパケットを構築することを特徴としている。

【００３４】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の発明において、前記第１のタイムアウト時間は、予
め決められた前記ネットワーク上のトラヒック毎の最小
帯域から決定されることを特徴としている。また、請求
項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記
第１のタイムアウト時間は、予め決められた前記ネット
ワークにおけるトラヒック毎の許容網内遅延時間から決
定されることを特徴としている。また、請求項６記載の
発明は、請求項１〜５の何れかの項記載の発明におい
て、前記復元手段は、送信元のアクセス網と前記ネット
ワークとの間に配置され前記スーパーパケットを送出す
るパケット転送装置毎に前記スーパーパケットを蓄積す
るキューが作られる第２の記憶手段を具備し、前記スー
パーパケットを該キューに蓄積してゆき、蓄積された前
記スーパーパケットから前記パケットを復元することを
特徴としている。また、請求項７記載の発明は、請求項
６記載の発明において、前記復元手段は、前記パケット
が復元される度に計時を開始して該計時開始時点から第
２のタイムアウト時間が経過したことを検出する第２の
計時手段を前記第２の記憶手段上のキュー毎に具備し、
該第２のタイムアウト時間の経過が検出された時点で該
キューに滞留しているスーパーパケットを廃棄すること
を特徴としている。

【００３５】また、請求項８記載の発明は、請求項７記
載の発明において、前記第２のタイムアウト時間は、予
め決められた前記ネットワーク上のトラヒックの最小帯
域または網内遅延の最大許容値，前記ネットワーク内の
遅延分散時間，及び，予め定められている保護時間から
決定されることを特徴としている。また、請求項９記載
の発明は、請求項１〜８の何れかの項記載の発明におい
て、前記構築手段は、前記パケットが複数のスーパーパ
ケットにまたがることを検出してこれら複数のスーパー
パケットに分割して格納し、前記復元手段は、前記スー
パーパケット上のパケットが複数のスーパーパケットに
またがっていることを検出し、これら複数のスーパーパ
ケットに分割して格納されているパケットのデータを繋
げて送信元のアクセス網が生成した元のパケットを復元
することを特徴としている。また、請求項１０記載の発
明は、請求項１〜９の何れかの項記載の発明において、
前記スーパーパケットには、そのペイロードが単一のパ
ケットのデータで占有されているか否かを示す単一パケ
ット占有情報が格納され、前記構築手段は、前記パケッ
トの各々の長さを前記スーパーパケットのペイロードの
長さと比較し、該比較結果に応じて前記単一パケット占
有情報を占有有又は占有無に設定し、前記復元手段は、
前記スーパーパケット上の前記単一パケット占有情報が
占有有であることを検出し、前記単一パケット占有情報
が占有無のスーパーパケットが到来するまでのこれら一
連のスーパーパケット上に載せられているパケットのデ
ータを繋げて送信元のアクセス網が生成した元のパケッ
トを復元することを特徴とする。

【００３６】また、請求項１１記載の発明は、請求項１
〜１０の何れかの項記載の発明において、前記スーパー
パケットのヘッダは前記パケットのヘッダと同一のフォ
ーマットを有していることを特徴としている。また、請
求項１２記載の発明は、パケットを送受信するアクセス
網と、請求項１〜１１の何れかの項記載のパケット転送
装置と、パケットを中継する中継手段を備え、該中継手
段のスイッチ単位である固定長セルのｎ倍（ｎは２以上
の整数）の長さを持つスーパーパケットを転送するバッ
クボーンのネットワークとを具備し、前記パケット転送
装置は、前記アクセス網によって送受信される前記パケ
ットと前記ネットワーク上で転送される前記スーパーパ
ケットとを相互に変換して、送信元のアクセス網から送
信される前記パケットを前記スーパーパケットの形で前
記ネットワーク内の前記中継手段を経由させて宛先のア
クセス網まで転送することを特徴としている。また、請
求項１３記載の発明は、請求項１２記載の発明におい
て、前記パケット転送装置及び前記中継手段には、前記
ネットワーク内でのみ定義される固有の網内アドレスが
それぞれ付与されており、前記スーパーパケットのヘッ
ダには、送信元アドレス及び宛先アドレスとして、送信
元及び宛先のアクセス網にそれぞれ接続されたパケット
転送装置の網内アドレスが格納されることを特徴として
いる。また、請求項１４記載の発明は、請求項１３記載
の発明において、宛先となるパケット転送装置が同一で
あるスーパーパケットのうち、該宛先のパケット転送装
置に接続された宛先のアクセス網の種別に応じて、該ス
ーパーパケットのヘッダ中の宛先アドレスに異なる網内
アドレスが割り当てられていることを特徴としている。

【００３７】また、請求項１５記載の発明は、請求項１
３又は１４記載の発明において、前記中継手段は、前記
スーパーパケットのヘッダ中の宛先アドレスと該スーパ
ーパケットの中継先を対応づけたエントリが、前記パケ
ット転送装置および前記中継手段の数に相当するだけ少
なくとも格納された経路検索テーブルと、前記スーパー
パケットのヘッダ中の宛先アドレスをもとに前記経路検
索テーブルを検索して該スーパーパケットの中継先を特
定する経路検索手段と具備することを特徴としている。
また、請求項１６記載の発明は、請求項１２〜１５の何
れかの項記載の発明において、送信元のアクセス網に接
続されたパケット転送装置から前記ネットワーク内の各
中継手段を経て宛先のアクセス網に接続されたパケット
転送装置に至るまでのトラヒックである網内フローが同
一であれば、該同一の網内フローに対応するスーパーパ
ケットのヘッダを互いに同じにしていることを特徴とし
ている。また、請求項１７記載の発明は、送信元のアク
セス網が、宛先のアクセス網に転送すべきパケットを生
成して自身に接続された送信元パケット転送装置へ送信
し、該送信元パケット転送装置は、前記送信元のアクセ
ス網から送信されたパケットをバックボーンとなるネッ
トワーク上に設けられた中継手段のスイッチ単位である
固定長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さを持つス
ーパーパケットに変換して前記ネットワークに送出し、
前記ネットワークは、前記中継手段を用いて前記スーパ
ーパケットを中継して前記宛先のアクセス網に接続され
た宛先パケット転送装置に至るまで転送し、該宛先パケ
ット転送装置は、前記ネットワークから転送される前記
スーパーパケットをもとに前記送信元のアクセス網によ
り生成された前記パケットを復元して前記宛先のアクセ
ス網に送出することを特徴としている。

【００３８】また、請求項１８記載の発明は、請求項１
７記載の発明において、前記送信元パケット転送装置
は、前記送信されたパケットを前記宛先パケット転送装
置を単位として個別に蓄積し、該宛先パケット転送装置
毎に前記スーパーパケットを構築して前記ネットワーク
に送出し、前記宛先パケット転送装置は、前記ネットワ
ークから転送されてくる前記スーパーパケットを前記送
信元パケット転送装置を単位として個別に蓄積し、該送
信元パケット転送装置毎に前記パケットの復元を行うこ
とを特徴としている。また、請求項１９記載の発明は、
請求項１８記載の発明において、前記送信元パケット転
送装置は、前記スーパーパケットが第１のタイムアウト
時間にわたって構築されていないことを前記宛先パケッ
ト転送装置毎に検出し、該構築が行われていない宛先パ
ケット転送装置に関して蓄積されているパケットが存在
していれば、該パケットから前記スーパーパケットを構
築して前記ネットワークに送出することを特徴としてい
る。また、請求項２０記載の発明は、請求項１８又は１
９記載の発明において、前記宛先パケット転送装置は、
前記パケットが第２のタイムアウト時間にわたって復元
されていないことを前記送信元パケット転送装置毎に検
出し、該復元が行われていない送信元パケット転送装置
に関して蓄積されているスーパーパケットが存在してい
れば、該スーパーパケットを廃棄することを特徴として
いる。

【００３９】また、請求項２１記載の発明は、請求項１
７〜２０の何れかの項記載の発明において、前記送信元
パケット転送装置は、前記送信元のアクセス網から送信
された前記パケットが複数のスーパーパケットにまたが
る場合に該パケットをこれら複数のスーパーパケットに
分割して前記ネットワークに送出し、前記宛先パケット
転送装置は、前記ネットワークから転送されてくる前記
スーパーパケット中のパケットが複数のスーパーパケッ
トにまたがっている場合に、これら複数のスーパーパケ
ットに分割されているパケットのデータを繋げて前記送
信元のアクセス網によって生成された元のパケットを復
元して前記宛先のアクセス網に送出することを特徴とし
ている。また、請求項２２記載の発明は、請求項１７〜
２１の何れかの項記載の発明において、前記送信元パケ
ット転送装置は、前記スーパーパケットのヘッダ中の送
信元アドレス及び宛先アドレスとして、該送信元パケッ
ト転送装置及び前記宛先パケット転送装置にそれぞれ付
与されている前記ネットワーク内でのみ定義される固有
の網内アドレスを格納して前記ネットワークに送出し、
前記ネットワーク内の各中継手段は、転送されてくる前
記スーパーパケットのヘッダを参照して前記宛先パケッ
ト転送装置に付与された網内アドレスに従って該スーパ
ーパケットの中継先を特定して該スーパーパケットを前
記宛先パケット転送装置まで転送することを特徴として
いる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。本発明はネットワーク上で
転送されるパケットややフレーム一般に適用することが
可能であるが、本実施形態では、こうしたパケットやフ
レームのうち、ＩＰパケットを対象としたルータ装置を
例に挙げて説明するものとする。

【００４１】（１）ネットワークの構成 図１は本実施形態が適用されるパケット通信システムの
構成を示したブロック図である。同図に示したように、
本実施形態を実現するためのネットワークはコアルータ
装置，エッジルータ装置という２種類のルータ装置を具
備していることを特徴の一つとしている。本実施形態の
ネットワークではこれらルータ装置以外にも、図１５で
説明した従来のネットワークと同様のユーザＬＡＮが配
置されている。そして、コアルータ装置同士，エッジル
ータ装置同士，コアルータ装置とエッジルータ装置の間
がそれぞれ伝送路１００で接続されており、エッジルー
タ装置とユーザＬＡＮとの間がアクセス回線で接続され
ている。なお、繁雑になることから同図では敢えて伝送
路の全てについて符合を付けることはしていない。

【００４２】さらに詳述すると、同図では、伝送路１０
０を介してループ状に接続された８台のエッジルータ装
置１０１ａ〜１０１ｈと、伝送路１００を介して相互に
接続された４台のコアルータ装置１０２ａ〜１０２ｄ
と、アクセス回線１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０
３ｆ，１０３ｇを介してエッジルータ装置１０１ｂ，１
０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｆ，１０１ｇにそれぞれ接続
されたユーザＬＡＮ１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１
０４ｆ，１０４ｇを例示してある。また、各コアルータ
装置はそれぞれ伝送路１００を介して隣接する２つのエ
ッジルータ装置に接続されており、例えばコアルータ装
置１０２ａはエッジルータ装置１０１ａ，１０１ｂに接
続されている。

【００４３】このほか、各ユーザＬＡＮには図１５と同
様にホスト端末が接続されており、同図ではユーザＬＡ
Ｎ１０４ｃに接続された送信元ホスト１０５ｃとユーザ
ＬＡＮ１０４ｇに接続された宛先ホスト１０５ｇだけを
示してある。なお、エッジルータ装置，コアルータ装
置，ユーザＬＡＮ，ホスト端末の台数は任意数であって
良く、エッジルータ装置に接続される他のエッジルータ
装置やコアルータ装置やユーザＬＡＮの台数，ユーザＬ
ＡＮに接続されるホスト端末の台数，コアルータ装置に
接続される他のコアルータ装置やエッジルータ装置の台
数なども任意であって良いのは勿論である。

【００４４】例えば、ユーザＬＡＮに接続されているア
クセス回線の回線速度は遅く、例えばイーサネットであ
れば１０Ｍ〜１００Ｍｂｐｓ程度である。一方、エッジ
ルータ装置やコアルータ装置はＴ（テラ）ｂｐｓ級の能
力を備えており、これらを接続する個々の伝送路１００
の速度も例えば数Ｇ〜１０Ｇｂｐｓ程度に達する。した
がって、例えば１台のエッジルータ装置に１０Ｇｂｐｓ
の伝送路が１０本接続されていることを想定すると、１
００Ｍｂｐｓのアクセス回線であれば千本単位の回線が
１台のエッジルータ装置に接続されることになる。

【００４５】また、図１ではエッジルータ装置にユーザ
ＬＡＮが接続されている形態を例示してあるが、こうし
たユーザＬＡＮ以外にも既存の一般的なアクセス網，既
存の交換機，既存のルータ装置，ＳＤＨ（同期ディジタ
ルハイアラーキ）などで使用される既存の通信網装置な
どであっても良い。図２はこうしたアクセス網を例示し
たものであって、エッジルータ装置１０１とユーザＬＡ
Ｎ１２０との間がイーサネットやフレームリレー網を介
して接続されている形態、エッジルータ装置１０１とユ
ーザＬＡＮ１２１との間が既存のアクセスルータ装置１
２２を介して接続されている形態、エッジルータ装置１
０１とＡＴＭ（非同期転送モード）回線の間が既存のＡ
ＴＭアクセス装置１２３で接続されている形態、エッジ
ルータ装置１０１とＳＴＭ（同期転送モード）回線との
間が既存のＳＴＭ装置１２４で接続されている形態が混
在している場合を示してある。

【００４６】図１を再び参照すると、本実施形態では、
エッジルータ装置１０１ａ〜１０１ｈおよびこれらを接
続している伝送路１００から形成される枠の内側がパケ
ット通信システムのバックボーンとなるネットワークを
構成しており、以下ではこれをネットワーク１０６と定
義する。つまり、本実施形態のパケット通信システムで
はエッジルータ装置１０１ａ〜１０１ｈを境にしてネッ
トワーク１０６と各ユーザＬＡＮとの間が区切られてい
ると考えることができる。このネットワーク１０６内で
は当該ネットワーク内でのみ使用される独自のアドレス
体系たる「網内アドレス」を用いて運用されている。

【００４７】図中、括弧でくくられた数字“１”〜“１
２”がエッジルータ装置又はコアルータ装置にそれぞれ
付与された固有の網内アドレスを示しており、例えばエ
ッジルータ装置１０１ａには網内アドレスとして“１”
が付与されている。網内アドレスの値はネットワーク１
０６を構成するエッジルータ装置およびコアルータ装置
に対してそれぞれ一意に設定されており、ネットワーク
１０６内では網内アドレスのみを手がかりにパケット
（後述するスーパーパケット１１０）を転送することが
可能である。換言すれば、個々のユーザＬＡＮから送出
されるＩＰパケットのヘッダに含まれている宛先ＩＰア
ドレスがネットワーク１０６内のコアルータ装置で参照
されることはない。

【００４８】また、本実施形態ではネットワーク１０６
内のトラヒックの流れを網内フローと呼んでいる。図１
に例示されている網内フロー１０７はネットワーク１０
６の入口（ 「Ingress」）に存在するエッジルータ装置
１０１ｃからネットワーク１０６の出口（「Egress」）
に存在するエッジルータ装置１０１ｇに転送されるパケ
ットのトラヒックとして規定される。なお以下では、網
内フロー１０７上でエッジルータ装置１０１ｃに相当す
るエッジルータ装置を「送信元エッジルータ」または
「 Ingressルータ」と呼ぶことがあり、また、網内フロ
ー１０７上でエッジルータ装置１０１ｇに相当するエッ
ジルータ装置を「宛先エッジルータ」または「Egressル
ータ」と呼ぶ場合がある。

【００４９】次に、各コアルータ装置はネットワーク１
０６内に設けられた所定の中継地点に配備されている。
これらコアルータ装置は、隣接するエッジルータ装置な
いしは他のコアルータ装置から転送されてくる固定長の
スーパーパケットを単位にルーティングを行って転送す
るルータ装置である。このため、本実施形態のコアルー
タ装置では、従来技術で説明したルータ装置のように、
パケットないしフレームを装置内セルに分割して転送す
る必要がなく、スーパーパケットを単位としてネットワ
ーク１０６内をそのまま転送させることが可能である。

【００５０】ここで、後述するようにスーパーパケット
はネットワーク１０６内でのみ定義される網内フレーム
であって、通常のＩＰパケットと同形式のヘッダを有し
ていることから、ＩＰレイヤ上ではスーパーパケットが
通常のＩＰパケットと同じように扱われる。こうしたこ
とから、コアルータ装置は通常用いられているＩＰルー
タ装置で構成することが可能である。しかも、コアルー
タ装置の転送対象であるスーパーパケットのヘッダには
網内アドレスの形式で表された宛先アドレスが書き込ま
れていることから、次のような利点もある。

【００５１】すなわち、一般的なＩＰルータ装置はあら
ゆる宛先ＩＰアドレス（例えば３２ビットで表現される
数のアドレス）に対応したアドレス解決テーブル（図１
６の経路検索テーブル１７に相当）を備えている。これ
に対して、コアルータ装置はネットワーク１０６内で定
義される比較的少数の網内アドレスに対応した数のエン
トリを持つアドレス解決テーブルを構成すれば済む。こ
のため、例えば図１ではコアルータ装置内のアドレス解
決テーブル（経路検索テーブル）が少なくとも１２個の
エントリを有していれば良くなり、アドレス解決テーブ
ルを従来に比べて小規模なものにすることができる。こ
のほか、スーパーパケットの長さを大きくすればするほ
どコアルータ装置におけるスイッチ回数が減少するた
め、それだけコアルータ装置をより大規模化することも
可能である。

【００５２】一方、各エッジルータ装置はネットワーク
１０６の境界に位置するルータ装置であって、ネットワ
ーク１０６と各ユーザＬＡＮとの間でデータ転送を行う
際の変換処理を行う。こうしたことから、本実施形態で
はユーザＬＡＮなどの既存のアクセス網とネットワーク
１０６との間には最低限エッジルータ装置を配する必要
があるものの、例えば図１においてエッジルータ装置１
０１ａとエッジルータ装置１０１ｂを接続する伝送路上
にコアルータ装置を配置するような構成としても良い。

【００５３】次に、本実施形態では、ユーザＬＡＮ側に
おいて図１７で説明したＩＰパケット３７（正確にはＩ
Ｐパケット３７が載せられたレイヤ１フレーム）を単位
とした転送が行われる。もっとも、ネットワーク１０６
内では次に述べるように共通フレームであるスーパーパ
ケットに従って転送が行われるため、アクセス網側にお
ける転送がＩＰパケットを単位とした転送に限られるも
のではない。例えば、図２について説明したようにＡＴ
Ｍ，音声，ＳＴＭなどのトラヒックをスーパーパケット
に乗せ替えて収容することも可能であるが、以下では説
明の都合からＩＰパケットを例に挙げて説明することに
する。

【００５４】その一方で、ネットワーク１０６内ではＩ
Ｐパケット単位の転送ではなく、図１７に示した装置内
セル４０の長さをＬとしたとき、この固定長Ｌの整数倍
の長さを持ったスーパーパケット１１０を単位として転
送が行われる。すなわち、ｎを２以上の整数とすればス
ーパーパケット１１０は固定長“ｎ×Ｌ”の大きさを有
していることになる。なお、ｎの値が“１”の場合は装
置内セルそのものであるためｎを“２”以上としてあ
る。また、この固定長“ｎ×Ｌ”をこれ以後の説明中で
「スーパーパケット長」と呼ぶことがある。このスーパ
ーパケット１１０はネットワーク１０６の内部でのみ定
義されるパケットであって、換言すればネットワーク１
０６内ではスーパーパケット１１０のみが転送されるこ
とになる。

【００５５】スーパーパケット長は通常１５００バイト
〜２０００バイト程度にしてあり、個々のＩＰパケット
の平均的な長さに対して１／１０程度となっている。も
っとも、本実施形態を実現するにあたり、スーパーパケ
ット長には上限は全くなくネットワークを構築する際に
その大きさを適宜決定すれば良い。なお、従来技術のと
ころで述べたように、ＩＰパケット３７やスーパーパケ
ット１１０は何れもレイヤ１フレームの形でアクセス回
線上または伝送路１００上を伝送することになるが、煩
雑さを避けるために、「ＩＰパケット３７やスーパーパ
ケット１１０が伝送路やアクセス回線上を転送される」
といった表現を用いることがある。

【００５６】以下に述べるようにスーパーパケット１１
０自体はＩＰパケット３７と同じフレームフォーマット
（パケットフォーマット）を有しているため、上述した
通り、各コアルータ装置は通常のＩＰルータ装置で実現
できる。一方のエッジルータ装置であるが、例えば送信
元エッジルータ１０１ｃは、宛先エッジルータ１０１ｇ
を含めた各宛先エッジルータを単位として、ユーザＬＡ
Ｎ１０４ｃから到来する様々な長さのＩＰパケットをス
ーパーパケット１１０のフレームフォーマットに変換し
ている。これとは逆に、宛先エッジルータ１０１ｇはネ
ットワーク１０６上の網内フロー１０７を通じて転送さ
れてくるスーパーパケット１１０から元のＩＰパケット
を取り出す処理を行っている。こうしたスーパーパケッ
トの組立機能・解体機能は通常のルータ装置には見られ
ない機能であって、本実施形態によるエッジルータ装置
に独特の機能である。

【００５７】（２）スーパーパケットのフレーム構成 以下にスーパーパケットの詳細なフォーマットについて
説明する。図３に示したように、ス−パーパケット１１
０のフレームフォーマットは前述した通常のＩＰパケッ
トと同様のフレームフォーマットとなっている。すなわ
ち、スーパーパケット１１０は最初にパケットヘッダ１
１１が定義され、これに続いてパケットペイロード１１
２が定義されている点においてＩＰパケットと共通して
いる。また、図４に示したようにスーパーパケット１１
０のパケットヘッダ１１１のフォーマットもＩＰパケッ
トのヘッダフォーマットと同じになっている。

【００５８】その一方で、ＩＰパケットはその全体の長
さが可変長であるのに対し、スーパーパケット長は、図
１５ないし図１６に示した従来のルータ装置におけるス
イッチ単位である装置内セルの長さの整数倍の長さを持
った固定長のパケットになっている点でＩＰパケットと
相違している。また、スーパーパケット１１０は、ネッ
トワーク１０６内の送信元エッジルータ（ Ingressルー
タ）１０１ｃから同ネットワーク内の宛先エッジルータ
（Egressルータ）１０１ｇに至るトラヒック転送である
網内フロー１０７に対応するものであって、パケットヘ
ッダ１１１で区別されるスーパーパケット１１０の種別
と網内フロー１０７とが１：１に対応している。このた
め、網内フロー１０７の経路上におけるパケットヘッダ
１１１は網内フロー１０７上を通じて常に同一のフォー
マットになる。

【００５９】ここで、図４を参照してスーパーパケット
１１０のヘッダフォーマットについて説明する。なお、
同図ではＩＰｖ４パケットと同様のヘッダフォーマット
を採用した場合について示してあるが、例えばＩＰｖ６
パケットを使用した場合もスーパーパケットのヘッダフ
ォーマットが通常のＩＰパケットと同じであることに変
わりはない。もっとも、ヘッダの各フィールドに格納さ
れる値には両者の間で若干の差異がある。すなわち、Ｉ
Ｐパケットではヘッダ部分の送信元アドレス及び宛先ア
ドレスのフィールドには送信元ＩＰアドレスおよび宛先
ＩＰアドレスが格納される。

【００６０】これに対して、スーパーパケット１１０の
パケットヘッダ１１１では、送信元アドレス及び宛先ア
ドレスの各フィールドに対し、それぞれネットワーク１
０６内の送信元および宛先に相当するエッジルータ装置
に付与された網内アドレス（即ち、送信元エッジルータ
アドレスおよび宛先エッジルータアドレス）が格納され
る。例えば図１に示した網内フロー１０７の場合、パケ
ットヘッダ１１１内の送信元アドレスとしてエッジルー
タ装置１０１ｃのアドレス値“３”が記述され、パケッ
トヘッダ１１１内の宛先アドレスとしてはエッジルータ
装置１０１ｇのアドレス値“７”が記述されることにな
る。

【００６１】なお、送信元アドレス及び宛先アドレス以
外のフィールドについても以下に説明しておく。まず、
「バージョン」はどのバージョンのＩＰソフトウェアに
よって送信されたパケットかを表しており、この場合は
バージョン４を示すデータが格納される。「ＩＨＬ」は
Internet Header Lengthの略称であってパケットヘッダ
１１１の大きさを４オクテット単位で表したものであ
る。「サービスタイプ」は送信しているＩＰサービスの
種類を示すものである。「トータル長」はパケットヘッ
ダ１１１およびパケットペイロード１１２からなるスー
パーパケット１１０全体の長さをオクテット単位で表し
たものである。「識別子（ＩＤ）」は上位層（後述）に
対してデータを渡すときの参考情報としてパケット毎に
固有の番号が設定されるフィールドである。「フラグ」
はパケットの分割に関する情報を示しており、分割の可
否や分割されたパケットであればそれが最後のパケット
か否かなどを表している。

【００６２】「フラグメント・オフセット」はパケット
が分割されている場合に、元のデータにおける先頭から
のオフセットをオクテット単位で表したものである。
「生存期間（ＴＴＬ）」はTime To Liveの略称であっ
て、当該パケットがネットワークに存在を許されている
生存期間を秒単位で表したものである。「プロトコル」
は上位層として用いられるプロトコルを表しており、IC
MP（Internet Control Message Protocol），TCP（Tran
smisson Control Protocol），UDP（User DatagramProt
ocol） 等である。「ヘッダチェックサム」はパケット
ヘッダの内容の正当性を確認するためのチェックサムで
ある。「オプション」は標準のパケットヘッダに存在し
ない情報を送信するためのフィールドである。「パディ
ング」はオプションフィールド全体を４オクテット単位
にするための空き領域である。

【００６３】一方、再び図３を参照すると、スーパーパ
ケット１１０のパケットペイロード１１２には図１に示
した各ユーザＬＡＮから送出される１ないし複数のＩＰ
パケットが詰め込まれている。このほか、１つのＩＰパ
ケットの一部でパケットペイロード１１２の全体が埋め
られる場合もあるがこれについては後述する。そして、
例えば図１に示した送信元エッジルータ１０１ｃは、宛
先エッジルータ１０１ｇに向かう網内フロー１０７等の
網内フローを単位として、ユーザＬＡＮ１０４ｃから到
着する可変長のＩＰパケットを集約し、これらＩＰパケ
ットを網内フロー１０７単位に分類されたスーパーパケ
ット１１０のパケットペイロード１１２部分に詰め込ん
でネットワーク１０６に転送する処理を行う。

【００６４】こうしたことから、最後に詰め込まれるＩ
Ｐパケットがパケットペイロード１１２に入り切らなく
なって、１個のＩＰパケットが複数のスーパーパケット
に分割される状況も発生しうる。こうした状況を図５
（ａ）に例示してあり、同図では順次入力される一連の
パケットＰＡ〜ＰＨをスーパーパケットに詰め込む場合
についてのものである。ここで、スーパーパケットＡ１
／Ａ２は同一の網内フロー１０７に対応して順次転送さ
れるパケットであることから、これらスーパーパケット
は互いに同じパケットヘッダ１１１を有している。この
うち、スーパーパケットＡ１は図３に示したスーパーパ
ケットと全く同じものである。

【００６５】いま、可変長のＩＰパケットをスーパーパ
ケット１１０に詰めていくとそれらＩＰパケットを集め
たものも当然ながら可変長になる。そしていま“Ｌ１＋
Ｌ２”の大きさを持つパケットＰＦをスーパーパケット
Ａ１に挿入しようとすると、パケットペイロード１１２
に残されている領域（長さＬ１）よりもパケットＰＦが
大きいため、パケットＦの先頭から長さＬ１だけのデー
タしか挿入することができない。このため、残っている
長さＬ２のデータは、次のスーパーパケットＡ２を送出
する時にこのスーパーパケットのパケットペイロード１
１２の先頭に挿入され、これに引き続いて新たなパケッ
トＰＧ，ＰＨが順次スーパーパケットＡ２に挿入されて
ゆく。なお、パケットＰＡもパケットＰＦと同様に、先
行するスーパーパケット（図示省略）とスーパーパケッ
トＡ１とにまたがって転送されることを想定している。

【００６６】このようにして、パケットＰＡ〜ＰＥ及び
パケットＰＦの一部がスーパーパケットＡ１に詰め込ま
れ、パケットＰＦの残部及びパケットＰＧ，ＰＨがスー
パーパケットＡ２に詰め込まれる。かかる場合に対応す
るために、スーパーパケット１１０のパケットペイロー
ド１１２の先頭には、図３に示すように、ポインタフィ
ールド（図中の），パケット数フィールド（図中の
）， Padding有無フィールド（図中の），単一パケ
ット占有フィールド（図中の）がそれぞれ定義されて
いる。これらフィールドを設けることによって、可変長
のＩＰパケットを固定長のスーパーパケットのパケット
ペイロード部分に順番に詰めてゆくことが可能になる。

【００６７】ここで、ポインタフィールドはパケット
ペイロード１１２に現れる最初のパケットの先頭位置を
示したポインタである。上述したように、図３に示した
パケットＰＡは先行するスーパーパケットとの間にまた
がっているため、同図に示したパケットＰＡについては
パケットの先頭位置を観念することができない。このた
め、パケットＰＢが図３のスーパーパケット１１０上で
は先頭のパケットとなって、ポインタフィールドがパ
ケットＰＢの先頭を指している。

【００６８】なお、パケットＰＡが複数のスーパーパケ
ットにまたがらない独立したパケットであれば、ポイン
タフィールドはこのパケットＰＡの先頭位置を指し示
すことになり、ポインタフィールドに格納される値は
“０”となる。つまり、ポインタフィールドの値はパ
ケットヘッダ１１１の直後を基準位置とした値になって
いる。したがって、ポインタフィールドが“０”であ
れば図３のパケットＰＡに相当するパケットは複数のス
ーパーパケットにまたがっておらず、これとは反対に当
該フィールドの値が“０”以外であれば複数のスーパー
パケットにまたがっていることが判別できる。なお、基
準位置を示すポインタ値は“０”でなくとも良く例えば
“１”などであっても良い。

【００６９】一方、パケットＰＢの次に詰め込まれるパ
ケットＰＣの先頭位置は、パケットＰＢのヘッダに記述
されたトータル長を新たなポインタの代わりに使用する
ことで算出可能である。すなわち、ＩＰパケットのヘッ
ダは図４に示したスーパーパケット１１０のパケットヘ
ッダ１１１と同一フォーマットであるため、パケットＰ
Ｂの先頭位置を示すポインタフィールドに対して当該
パケットＰＢのトータル長を加算することでパケットＰ
Ｃの先頭位置が得られる。これは、パケットＰＣに続く
パケットＰＤ，ＰＥも同じであって、パケットＰＣと同
様の手順に従ってパケットＰＣ，ＰＤのトータル長をさ
らに加算してゆくことでそれぞれのパケットの先頭位置
を特定することが可能である。

【００７０】次に、パケット数フィールドは、パケッ
トペイロード１１２の最後に収容されているパケットの
先頭位置を特定するためなどの目的で設けられたもので
あって、パケットペイロード１１２内に現れるＩＰパケ
ットの先頭位置の個数を示している。そして、最後に収
容されているパケットの先頭位置を特定するには、上述
した過程、すなわち、各ＩＰパケットのヘッダに含まれ
るトータル長を擬似ポインタと見なしてポインタフィー
ルドで指定される位置からＩＰパケットを順に辿って
それらの先頭位置を特定してゆく過程において、これと
並行して、パケットペイロード１１２に詰め込まれてい
るＩＰパケットの発生回数をカウントしてゆけば良い。

【００７１】そしてもし「発生回数＜パケット数フィー
ルドの値」であればその時点で着目しているＩＰパケ
ットに後続するＩＰパケットがさらに存在しているの
で、現時点におけるＩＰパケットのヘッダに含まれるト
ータル長を利用して次のＩＰパケットの先頭位置を算出
する。これに対して、「発生回数＝パケット数フィール
ドの値」となっていれば、現時点で着目しているＩＰ
パケットがパケットペイロード１１２に詰め込まれてい
る最後のＩＰパケットの領域であるものと認識する。例
えば図５（ａ）の場合、スーパーパケットＡ１上にはパ
ケットＰＡの先頭位置が存在せず、パケットＰＡ／ＰＢ
間，ＰＢ／ＰＣ間，ＰＣ／ＰＤ間，ＰＤ／ＰＥ間，ＰＥ
／ＰＦ間の５箇所にＩＰパケットの先頭位置があるの
で、パケット数フィールドの値としては“５”が設定
される。したがって、上記過程の中で５番目に認識され
るパケットＰＥ／ＰＦ間の境界が最後に収容されている
パケットの先頭位置となる。

【００７２】次に、 Padding有無フィールドは以下の
ような理由で設けられている。すなわち、上述したポイ
ンタフィールドだけであると、図５（ａ）に示される
パケットＰＦの領域がスーパーパケットＡ１／Ａ２に分
割されて実際にＩＰパケットデータが格納された領域で
あるのか、あるいは、図５（ｂ）で示されているように
単なる空き領域としてPadding されているのか判別する
ことができない。そこで、パケットＰＥの後ろにあるパ
ケットペイロード１１２上の領域が新たなパケット（パ
ケットＰＦ）の一部であるかそれとも空き領域として P
addingされているかのをPadding有無フィールドの内
容に従って判定するようにしている。

【００７３】例えば図５（ｂ）の場合には当該領域が空
き領域となっているため、スーパーパケットＡ１のPadd
ing有無フィールドは「Padding有」を示すデータが格
納される。一方、図５（ａ）の場合、当該領域には新し
いパケットであるパケットＰＦの先頭から長さＬ１に相
当するだけのデータが格納されており、長さＬ２に相当
するパケットＰＦの残りのデータは同じ網内フロー１０
７（図１参照）で転送されるスーパーパケットＡ２の先
頭に格納される。したがってこの場合、スーパーパケッ
トＡ１のPadding有無フィールドに「Padding無」を示
すデータが格納される。

【００７４】またこのとき、次のスーパーパケットＡ２
については、残りのデータ長Ｌ２をポインタフィールド
に書き込むようにしている。これによって、パケット
ＰＦの次のＩＰパケットであるパケットＰＧの先頭位置
を指し示すことができる。このようにすることで、スー
パーパケットＡ１／Ａ２を順次受け取った宛先エッジル
ータ１０１ｇでは、スーパーパケットＡ２の先頭に詰め
込まれている長さＬ２の領域と、スーパーパケットＡ１
の最後に収容されているパケットＰＦの先頭位置から長
さＬ１分の領域とを繋げることによって、元のＩＰパケ
ットであるパケットＰＦを復元することが可能となる。

【００７５】なお、ＩＰパケットをスーパーパケットに
詰め込んでゆく過程において、例えば図５（ａ）に示し
たパケットＰＦがスーパーパケットＡ１，Ａ２にまたが
るのか、或いは、パケットＰＦがスーパーパケットＡ１
にちょうど収まるのかも容易に判別できる。すなわち、
スーパーパケット長は予め決められた固定値であるた
め、スーパーパケットのパケットペイロードからＩＰパ
ケットを取り出す度にパケットペイロードの残りの長さ
を求めてゆき、最後に格納されているパケットＰＦのヘ
ッダ中のトータル長を参照してこれがパケットペイロー
ドの残りの長さ（図５（ｂ）の空き領域に相当する長
さ）よりも大きければ、当該ＩＰパケットはスーパーパ
ケットＡ１，Ａ２にまたがることが分かり、一方、両者
が一致していればパケットＰＦはスーパーパケットＡ１
にちょうど収まることが分かる。

【００７６】また、Egressルータ側でスーパーパケット
Ａ１からパケットＰＦを取り出す場合にも、当該パケッ
トがスーパーパケットＡ１，Ａ２にまたっているのかど
うかは容易に判断できる。すなわち、スーパーパケット
Ａ１から取り出したパケットＰＦの長さと当該パケット
のヘッダ中に記載されているトータル長を比較し、両者
が一致していればパケットＰＦは複数のスーパーパケッ
トにまたがっておらず、一方、両者が不一致していれば
パケットＰＦは複数のスーパーパケットにまたがってい
ることが分かる。

【００７７】また、異なる網内フローに対応するスーパ
ーパケット間では、上述したようなスーパーパケットに
またがるＩＰパケットのデータ割当を実施することはで
きず、同一の網内フローにおいてのみ可能である。そし
て、同一の網内フロー上を転送されるスーパーパケット
のパケットヘッダは互いに同じであるから、スーパーパ
ケット間でＩＰパケットを繋げる処理は同一のパケット
ヘッダを有するものを対象として行うことになる。

【００７８】なお、Padding有無フィールド を設ける
ことなく、ＩＰパケットが複数のスーパーパケットにま
たがっているか或いは Paddingであるのかを判別するこ
とも可能である。例えば、図５（ａ）は複数のスーパー
パケットにまたがる場合であって、スーパーパケットＡ
１のパケット数フィールドの値は“５”であり、当該
フィールドで指定される最後のパケットはパケットＰＦ
である。一方、図５（ｂ）は Paddingが為される場合で
あり、スーパーパケットＡ１のパケット数フィールド
の値は“４”であって、当該フィールドで指定される最
後のパケットはパケットＰＥである。そこで、最後のパ
ケットのヘッダに記載されているトータル長に基づいて
当該最後パケットの最終位置の直後の位置を算出する
と、図５（ａ）の場合にはスーパーパケットＡ１の範囲
外となり、一方で、図５（ｂ）の場合には空き領域の先
頭位置となる。こうした違いから、前者のようになれば
複数のスーパーパケットにまたがっているものと判定す
ることができ、後者のようになれば Paddingされている
と判定できる。

【００７９】次に、単一パケット占有フィールドは以
下のような理由で設けられている。図５に例示した場合
のように、各ＩＰパケットがスーパーパケット長に比べ
て短く、複数のＩＰパケットが単一のスーパーパケット
１１０のパケットペイロード１１２に詰め込まれる場合
には上述した〜のフィールドを設けることで足り
る。これに対して、図６で示すように単一のＩＰパケッ
ト３７の大きさが数１０キロバイト程度と長く、ＩＰパ
ケット３７が複数のスーパーパケットＡ１〜Ａ７にまた
がって転送される場合も想定しうる。こうした場合、あ
るスーパーパケットのパケットペイロード１１２の全体
が同一のＩＰパケットのデータだけで占有されることに
なって、当該スーパーパケットにはＩＰパケットの先頭
も空き領域（Padding ）もなくなる場合がある。

【００８０】図６の場合で言えば、スーパーパケットＡ
１〜Ａ６はいずれも同一のＩＰパケット３７のデータに
よって占有されており、これらスーパーパケットに関し
てポインタフィールド，パケット数フィールド， P
adding有無フィールドはいずれも意味を為さなくな
る。そこでこうした場合のために、単一パケット占有フ
ィールドが“ＯＮ”のときにはパケットペイロード１
１２が一つのＩＰパケットのデータで占有されているも
のと判断し、その一方で、当該フィールドが“ＯＦＦ”
のときには複数のＩＰパケットがパケットペイロード１
１２内に詰め込まれているものと判断する。

【００８１】そのために、未だスーパーパケットに詰め
込まれていないＩＰパケットの残りの長さと、スーパー
パケット１１０のパケットペイロード１１２の長さを比
較して、前者の長さが後者の長さ以上であれば単一パケ
ット占有フィールドを“ＯＮ”に設定しさもなくば
“ＯＦＦ”に設定する。したがって、図６に示したスー
パーパケットＡ１〜Ａ６を転送する場合には単一パケッ
ト占有フィールドの値を“ＯＮ”に設定する一方で、
図６に示したスーパーパケットＡ７を転送する場合や図
５に示した一連のＩＰパケットを転送する場合には単一
パケット占有フィールドの値を“ＯＦＦ”に設定する
ことになる。

【００８２】ここで、同一のＩＰパケットは宛先エッジ
ルータアドレスが同じ１台のエッジルータ装置に転送さ
れる。このため、或るＩＰパケットが複数のスーパーパ
ケットに分割されて転送される場合、これら複数のスー
パーパケットでは同じ網内フロー１０７に対応した同一
のパケットヘッダ１１１が付与されて、ネットワーク１
０６内の同じ経路（例えば、送信元エッジルータ１０１
ｃ→コアルータ装置１０２ｂ→コアルータ装置１０２ｄ
→宛先エッジルータ１０１ｇ）上で転送される。こうし
たことから、宛先エッジルータ１０１ｇが、同じ送信元
エッジルータアドレスを有するスーパーパケットを同一
のキューで管理することによって、複数のスーパーパケ
ットに分割された１個のＩＰパケットを元のＩＰパケッ
トに復元することが可能になる。

【００８３】最後に、本実施形態の特徴であるスーパー
パケットが通常のＩＰパケットと異なる点を列挙してお
くと以下のようになる。 ａ） パケット長が固定長である。 ｂ） パケットペイロード１１２に複数のＩＰパケット
を挿入可能である。 ｃ） 一つのＩＰパケットが複数のスーパーパケットに
またがって挿入されることを考慮して、パケットペイロ
ード１１２上にポインタフィールドが定義されれてい
る。 ｄ） パケットペイロード１１２上に現れるＩＰパケッ
トの先頭位置の数がパケットペイロード１１２上のパケ
ット数フィールドに定義されている。 ｅ） パケットペイロード１１２に含まれている最後の
パケットの領域が空き領域としてPaddingされているか
否かを示すPadding有無フィールドがパケットペイロ
ード１１２上に定義されている。 ｆ） 一つのＩＰパケットがスーパーパケット長よりも
大きい場合を考慮に入れて、パケットペイロード１１２
が単一のＩＰパケットの部分データで占有されているか
否かを示す単一パケット占有フィールドがパケットペ
イロード１１２上に定義されている。

【００８４】（３）エッジルータ装置の構成 次に、図１に示した各エッジルータ装置の構成について
図７に示したブロック図を参照して説明する。図７に示
されるエッジルータ装置２０１は図１の各エッジルータ
装置に対応するものであって、アクセスインタフェース
（図中の「ＩＮＦ」）部２０２-1〜２０２-M（Ｍ：自然
数），スイッチ部２０３，スーパーパケット処理部２０
４-1〜２０４-P（Ｐ：自然数）に大別される。なお、
“Ｍ”の値および“Ｐ”の値はいずれも任意数であっ
て、ネットワーク構成やルータ装置の規模によって適宜
決定すれば良い。そして本実施形態のエッジルータ装置
２０１は、ネットワーク１０６側のインタフェースとし
てスーパーパケット処理部２０４-1〜２０４-Pを有する
点を除けば、機能的には従来技術で説明したルータ装置
と同じである。

【００８５】すなわち、スイッチ部２０３は図１６に示
したスイッチスケジューラ部１２およびクロスバースイ
ッチ部１３が具備する機能をそれぞれ合わせたものと等
価であって、従来技術で説明したルータ装置と同様に、
固定長Ｌを持った装置内セルを単位としてスイッチング
動作を行うものである。一方、アクセスインタフェース
部２０２-1〜２０２-Mは、いずれも、図１６に示した各
入力インタフェース部および各出力インタフェース部が
それぞれ具備する機能を併せ持っている。これらアクセ
スインタフェース部の各々は図１に示したアクセス回線
を介してユーザＬＡＮに接続している。

【００８６】各アクセスインタフェース部は、図１６に
示した入力インターフェイス部と同様に、当該ユーザＬ
ＡＮからアクセス回線に送出されるレイヤ１フレームか
らＩＰパケット３７を取り出し、当該ＩＰパケット３７
のヘッダ部分に記述されている宛先ＩＰアドレスに基づ
いて何れのネットワーク回線へＩＰパケットを送出すべ
きかを決定する。そして、各アクセスインタフェース部
は、取り出されたＩＰパケット３７を固定長の装置内セ
ル４０に分割してスイッチ部２０３へ送出するととも
に、装置内セル４０のセルヘッダ４１に書き込んでおい
た出力インタフェース番号に相当するスーパーパケット
処理部２０４-1〜２０４-Pの何れに転送すべきかをスイ
ッチ部２０３に通知する。こうしてアクセスインタフェ
ース部は、スイッチ部２０３を通じて、決定されたネッ
トワーク回線を終端しているスーパーパケット処理部２
０４-1〜２０４-Pの何れかへ当該ＩＰパケットを転送す
る。

【００８７】また以上とは逆に、各アクセスインタフェ
ース部は、スーパーパケット処理部２０４-1〜２０４-P
の何れかのスーパーパケット処理部から送られてくるＩ
Ｐパケットを装置内セルに分割された形でスイッチ部２
０３から受け取る。そして各アクセスインタフェース部
は、図１６に示した出力インタフェース部と同様に、装
置内セルからＩＰパケットを復元してこれにＩＰレイヤ
処理を施したのち、レイヤ１／２のヘッダを付与するこ
とでレイヤ１フレームを構築し、これをアクセス回線経
由でユーザＬＡＮ側に送出する。

【００８８】（ａ）スーパーパケット処理部の構成 本実施形態の特徴であるスーパーパケット処理部２０４
-1〜２０４-Pは、図１に示したユーザＬＡＮ側からネッ
トワーク１０６側への転送を行うスーパーパケット構築
部２０５と、ネットワーク１０６側からユーザＬＡＮ側
への転送を行うスーパーパケット復元部２０６とで構成
されている。そのために、スーパーパケット構築部２０
５は装置内セルより抽出したＩＰパケットからスーパー
パケットへの変換を行ってスーパーパケットが含まれた
レイヤ１フレームを構築する機能を有している。一方
で、スーパーパケット復元部２０６はレイヤ１フレーム
より抽出されるスーパーパケットからＩＰパケットへの
変換を行って元のＩＰパケットを復元してこれを装置内
セルの形で送出する機能を有している。

【００８９】（ｂ）スーパーパケット構築部の構成 次に、図８を参照してスーパーパケット構築部２０５の
詳細について説明する。図示したように、スーパーパケ
ット構築部２０５は、従来技術で説明したものと同じパ
ケット復元部１８（図１６），宛先エッジルータ判定部
３０１，書き込み制御部３０２，読み出し制御部３０
３，バッファ部３０４，タイマー部３０５，ポインタ部
３０６，レイヤ１／レイヤ２（図中では「Ｌ１／Ｌ
２」）処理部３０７，アドレス解決テーブル３０８より
構成されている。そして、パケット復元部１８は図７に
示したスイッチ部２０３に接続されており、レイヤ１／
レイヤ２処理部３０７は図１に示した伝送路１００に接
続されている。

【００９０】まず、パケット復元部１８は、図７に示し
たアクセスインタフェース部およびスイッチ部２０３を
介して送られてくる固定長の装置内セルを積み上げるこ
とで、アクセス回線に送出された元々のＩＰパケットを
復元し、これを宛先エッジルータ判定部３０１に転送す
る。次に、宛先エッジルータ判定部３０１は、パケット
復元部１８から個々のＩＰパケットが入力されると、各
ＩＰパケットのヘッダに含まれている宛先ＩＰアドレス
を元にアドレス解決テーブル３０８を検索して宛先エッ
ジルータアドレスを解決し、この宛先エッジルータアド
レスを当該ＩＰパケットと一緒にして書き込み制御部３
０２に転送する。

【００９１】ここで、宛先エッジルータ判定部３０１が
行うアドレス解決処理とアドレス解決テーブル３０８の
テーブルフォーマットについて説明する。アドレス解決
テーブル３０８のフォーマットは図９に示される通りで
あって、Patricia Trie と呼ばれるBinary Tree状のデ
ータベースによって構成されている。Binary Treeの構
造は一般的な技術であって、通常のＩＰルータ装置にも
搭載されている機能であるためここではその詳細は割愛
するが、例えばＩＰアドレスに関するBinary Treeの参
考文献として、「Radix： Keith Sklower，“A Tree-Ba
sed Packet Routing Table for Berkeley Unix”，USEN
IX Winter, pp.93-99, 1991」がある。

【００９２】アドレス解決テーブル３０８の各エントリ
は、宛先ＩＰアドレス（この場合はＩＰｖ４であるため
３２ビット），当該宛先ＩＰアドレスに対応するEgress
エッジルータに付与されている網内アドレス，Binary T
ree 上で隣接している節点ないし葉に対応したエントリ
との間の接続を示すポインタ情報から構成されている。
このアドレス解決テーブル３０６はあらゆる宛先ＩＰア
ドレスに対応してそのエントリが構築される。そして宛
先エッジルータ判定部３０１は、ユーザＬＡＮから転送
されてくるＩＰパケットのヘッダに書き込まれている宛
先ＩＰアドレスをもとにアドレス解決テーブル３０８上
で検索を行って、当該ＩＰパケットが最終的に転送され
るところのEgressエッジルータに付与される網内アドレ
スを求めて、これを宛先エッジルータアドレスとして書
き込み制御部３０２に送出する。

【００９３】次に、書き込み制御部３０２は、図１０に
示したように、バッファ部３０４を利用してネットワー
ク１０６内の宛先エッジルータに付与された網内アドレ
スを単位としたキューを管理しており、これらキューの
うち、宛先エッジルータ判定部３０１から通知された宛
先エッジルータアドレスに対応するキューに対して、同
じく宛先エッジルータ判定部３０１から転送されるＩＰ
パケットを格納する。また、書き込み制御部３０２は、
バッファ部３０４に書き込んだＩＰパケットに関する各
種の情報（即ち、当該パケットのヘッダに含まれている
トータル長など）を読み出し制御部３０３に通知する。

【００９４】次に、読み出し制御部３０３は、書き込み
制御部３０２から通知された各種の情報に基づいてバッ
ファ部３０４内に存在する各キューに蓄積されているデ
ータ長（キュー長）を管理している。そして読み出し制
御部３０３は、各キューに蓄積されたＩＰパケットの総
データ長がスーパーパケット長に達していることを検出
し、当該条件に該当するキューから蓄積されているＩＰ
パケットを読み出す。もっとも、正確に言うと、図３に
示したようにスーパーパケット１１０にはパケットヘッ
ダ１１１が含まれるほか、パケットペイロード１１２に
は〜のフィールドが設けられている。そこで実際に
は、これらに必要となる長さをスーパーパケット長“ｎ
×Ｌ”から減じた分のデータが蓄積された時点でキュー
上からＩＰパケットを読み出すことになる。そして読み
出し制御部３０３は、読み出された１ないし複数のＩＰ
パケットに対してパケットヘッダ１１１を付与するとと
もに、図３に示した〜の各フィールドの領域に対し
てＩＰパケットの状況に応じたデータを書き込んでスー
パーパケット１１０を構築してレイヤ１／レイヤ２処理
部３０７に転送する。

【００９５】次に、バッファ部３０４は上述したように
宛先エッジルータ判定部３０１から転送されるＩＰパケ
ットを蓄積するためのメモリであって、同じく宛先エッ
ジルータ判定部３０１から通知される宛先エッジルータ
の網内アドレスを単位とした複数の異なるキューを有し
ている。次に、タイマー部３０５は次のような理由で設
けられている。すなわち、読み出し制御部３０３は、バ
ッファ部３０４上の各キューの中に前回スーパーパケッ
トを送出してから一定時間Ｔが経過しているキューがあ
ると、スーパーパケット長に達するだけのＩＰパケット
が当該キュー上に溜まっていなくとも、当該キューに関
してキュー上に蓄積されている全てのＩＰパケットを当
該キューから読み出してスーパーパケットを構築し、レ
イヤ１／レイヤ２処理部３０７を通じてネットワーク１
０６側に転送する。したがって、この場合に構築される
スーパーパケット１１０では、スーパーパケット長に満
たない部分の空き領域が読み出し制御部３０３によって
Padding されることになる。

【００９６】ここで、上述した一定時間Ｔは次のように
して決定される。すなわち、実際にネットワークを運用
する場合には個々の網内フローに対して最小帯域を設定
して転送を行うことが一般的に行われている。そのため
エッジルータ装置には、ある固定長のフレームを転送す
る際の最小帯域が例えば６４ｋｂｐｓ，１．５Ｍｂｐ
ｓ，１０Ｍｂｐｓのように予め設定するようにしてい
る。例えばいま仮に或る網内フローについて最小帯域と
して１０Ｍｂｐｓを設定するものとし、またスーパーパ
ケットのパケットペイロードの長さが例えば１８００ｂ
ｙｔｅであるものとし、さらに個々の伝送路の物理速度
がＯＣ４８〔ＩＴＵ（国際電気通信連合）の伝送路速度
規格であって２．４８８３２Ｇｂｐｓ〕であるものとす
る。

【００９７】こうした条件下で１０Ｍｂｐｓの論理速度
を満たすためには、一定時間Ｔ（秒）＝１８００ｂｙｔ
ｅ÷１０Ｍｂｐｓ＝１８００×８ｂｉｔ÷１０Ｍ＝１
４．４ｍ秒毎に一つのスーパーパケットを転送する必要
がある。したがって、この場合における上記網内フロー
の滞留時間の上限値は１４．４ｍ秒となり、この上限値
を越えていればパケットペイロードに空きが生じていて
もスーパーパケットを転送することになる。こうするこ
とで、どんなにトラヒックが混雑していてもユーザに対
して１０Ｍｂｐｓの帯域を保証することができる。

【００９８】このほか、上述したような最小帯域の規定
がないものの最大遅延時間の規定がある場合には、この
最大遅延時間に基づいて一定時間Ｔをトラヒック（網内
フロー）毎に決定することが考えられる。いま例えば、
常に１００ｍ秒以内で網内転送を終了させたいトラヒッ
ク（網内フロー）が存在しているものとする。ここで、
トラヒックの網内遅延は、網内遅延＝スーパーパケット
構築部２０５のキュー滞留時間上限値（送信元エッジル
ータ側）＋伝送路遅延＋スーパーパケット復元部２０６
のキュー滞留時間上限値（宛先エッジルータ側）で規定
される。したがって、こうした網内遅延の最大許容値
（この場合は１００ｍ秒）をもとに、伝送路遅延および
後述するスーパーパケット復元部２０６のキュー滞留時
間上限値を加味しつつ、スーパーパケット構築部２０５
のキュー滞留時間の上限値を決定して、その値から上述
した一定時間Ｔを決めてゆく。

【００９９】以上のようにすることで、トラヒックが少
ない場合であっても、タイムアウト時間に相当する一定
時間Ｔが経過すれば送信元エッジルータから宛先エッジ
ルータに対してスーパーパケットが転送されることにな
って、網内フロー１０７毎に最小帯域を保証することが
可能となる。したがって、タイマー部３０５はバッファ
部３０４上のキュー毎にそれぞれ対応した独立のタイマ
ーを内蔵している。読み出し制御部３０３はスーパーパ
ケットを送出した時点でこの旨を宛先エッジルータアド
レスとともにタイマー部３０５に通知する。

【０１００】そこでタイマー部３０５はこの通知時点か
ら、通知された宛先エッジルータアドレスのキューに対
応するタイマーの計時をゼロから開始させ、上記一定時
間Ｔが経過した時点でタイムアウトしたキューに対応す
る宛先エッジルータアドレスを読み出し制御部３０３に
通知する。ちなみに、上述した処理において、網内フロ
ーにトラヒックが全くないことからキューにＩＰパケッ
トが全く溜まっていない場合、読み出し制御部３０３は
スーパーパケットを構築してネットワーク１０６側に送
出することはしない。なお、これ以外の場合であって
も、タイマー部３０５は読み出し制御部３０３から指示
があれば内蔵のタイマーをリセットしてゼロから計時を
開始させることができる。

【０１０１】次に、ポインタ部３０６はＩＰパケットが
図５（ａ）に示したように複数のスーパーパケットに分
割される場合に、当該ＩＰパケットの残部の長さ（同図
に示した長さＬ２）を保持するための記憶手段である。
前述したように、図５（ａ）では長さＬ２の値がスーパ
ーパケットＡ２のポインタフィールド（図３参照）と
して格納されることからポインタ部の名称を冠してあ
る。次に、レイヤ１／レイヤ２処理部３０７は、読み出
し制御部３０３から転送されてくるＩＰパケットに対し
てレイヤ２ヘッダ３４（図１７参照）およびレイヤ２ト
レーラ３５を付与してレイヤ２フレーム３３に変換した
のち、このレイヤ２フレーム３３に対してレイヤ１ヘッ
ダ３１をさらに付与してレイヤ１フレーム４２を構築し
てネットワーク１０６側の伝送路１００に出力する。

【０１０２】（ｃ）スーパーパケット復元部の構成 次に、図１１を参照してスーパーパケット復元部２０６
の詳細について説明する。図示した通り、スーパーパケ
ット復元部２０６はレイヤ１／レイヤ２処理部５０１，
宛先エッジルータ判定部５０２，書き込み制御部５０
３，バッファ部５０４，読み出し制御部５０５，タイマ
ー部５０６，従来技術で説明したものと同じパケット分
割部１６（図１６を参照）から構成されている。そし
て、レイヤ１／レイヤ２処理部５０１は図１に示した伝
送路１００に接続され、パケット分割部１６は図７に示
したスイッチ部２０３に接続されている。

【０１０３】まず、レイヤ１／レイヤ２処理部５０１
は、ネットワーク１０６側（すなわち伝送路１００）か
らスーパーパケット１１０の含まれたレイヤ１フレーム
を受信してレイヤ１／レイヤ２の終端処理を施す。すな
わち、レイヤ１／レイヤ２処理部５０１は、レイヤ１フ
レーム３０（図１７）のレイヤ１ペイロード３２からレ
イヤ２フレーム３３を取り出した後、このレイヤ２フレ
ーム３３のレイヤ２ペイロード３６部分に載せられてい
るスーパーパケット１１０を取り出し、これを宛先エッ
ジルータ判定部５０２に送出する。

【０１０４】次に、宛先エッジルータ判定部５０２は、
自身の属するエッジルータ装置に付与されている網内ア
ドレス（自エッジルータアドレス）を内部に保持してい
る。そして宛先エッジルータ判定部５０２は、レイヤ１
／レイヤ２処理部５０１から転送されてくるスーパーパ
ケット１１０のパケットヘッダ１１１に記載されている
宛先アドレスフィールドの内容（すなわち、宛先エッジ
ルータアドレス）を監視しており、この宛先エッジルー
タアドレスが自エッジルータアドレスに一致しないスー
パーパケットを廃棄する一方、両者が一致している場合
には転送されてきたスーパーパケットを書き込み制御部
５０３に転送する。

【０１０５】次に、書き込み制御部５０３は、図１２に
示したように、バッファ部５０４を利用してネットワー
ク１０６内の送信元エッジルータの網内アドレスを単位
としたキューを管理しており、宛先エッジルータ判定部
５０２から転送されてくるスーパーパケット１１０をそ
のパケットヘッダ１１１中の送信元アドレスフィールド
に記載されている送信元エッジルータアドレスに対応し
たキューへ格納する。次に、バッファ部５０４は上述し
たように宛先エッジルータ判定部５０２から書き込み制
御部５０３を経由して転送されてくるスーパーパケット
１１０を格納するためのメモリであって、このスーパー
パケット１１０のパケットヘッダ１１１に含まれる送信
元エッジルータアドレスを単位とした複数の異なるキュ
ーを有している。

【０１０６】次に、読み出し制御部５０５は、上述した
バッファ部５０４上の各キューに格納されている各スー
パーパケット１１０のパケットペイロード１１２からＩ
Ｐパケットを順次取り出してパケット分割部１６に送出
する。その際、図５（ａ）で示したようにＩＰパケット
が複数のスーパーパケットにまたがっている場合は、当
該ＩＰパケットを構成するデータがすべて当該キューに
蓄積してから当該ＩＰパケットを復元してパケット分割
部１６に転送する。

【０１０７】例えば図５（ａ）の場合には、スーパーパ
ケットＡ１の最後尾にある長さＬ１の領域とスーパーパ
ケットＡ２の先頭にある長さＬ２の領域が揃った時点で
ＩＰパケットＰＦを送出するようにする。そのために読
み出し制御部５０５は、スーパーパケットＡ１のパケッ
トペイロード１１２内のポインタフィールド及びパケ
ット数フィールドに基づいて最後に格納されているＩ
Ｐパケットの先頭位置を特定したのち、 Padding有無フ
ィールドを調べて、当該フィールドの内容が“Paddin
g無”であってなお且つ当該ＩＰパケットがスーパーパ
ケットＡ１にちょうど収まるものでないときに上述した
処理を行うようにする。

【０１０８】また、図６に示したように単一のＩＰパケ
ット３７が複数のスーパーパケットにまたがっている場
合にはパケットペイロード１１２の単一パケット占有フ
ィールドが“ＯＮ”になっているので、読み出し制御
部５０５はこうしたスーパーパケットを検出した場合、
単一パケット占有フィールドが“ＯＮ”となっている
スーパーパケットが連続して到来している間はこれらを
バッファ部５０４上のキューに順次蓄積してゆく。

【０１０９】そして読み出し制御部５０５は、単一パケ
ット占有フィールドが“ＯＦＦ”になっているスーパ
ーパケットが到来した時点で、当該スーパーパケットを
含めてそれまでにキュー上に蓄積させていたスーパーパ
ケットのパケットペイロード１１２に詰め込まれている
データを時系列順に繋げて元のＩＰパケットを復元す
る。なお、上述したように単一パケット占有フィールド
が“ＯＮ”であれば〜のフィールドはすべて意味
を為さなくなるため、読み出し制御部５０５は〜の
フィールドのうちの単一パケット占有フィールドを最
初に検査するようにして、当該フィールドが“ＯＮ”で
あれば他のフィールドに依らず上述した単一パケットに
関わる処理を行うようにしている。

【０１１０】次に、タイマー部５０６は次のような理由
から設けられている。すなわち、上述した読み出し制御
部５０５によるＩＰパケットの復元処理において、一部
のスーパーパケットがネットワーク１０６内で廃棄され
てしまうと、いつまで経ってもＩＰパケットを復元でき
なくなる場合が起こりうる。そうした場合、正常に転送
されてきていたスーパーパケットがバッファ部５０４内
に滞留してしまうことになる。

【０１１１】例えば、図５（ａ）に示したスーパーパケ
ットＡ２がネットワーク１０６内で廃棄されてしまう
と、スーパーパケットＡ１上でパケットＰＦの一部であ
る長さＬ１の領域に格納されたデータは、図１に示した
宛先エッジルータ１０１ｇ内のバッファ部５０４に滞留
してしまう。こうしたことから、読み出し制御部５０５
は上記のような状態を監視して、一定時間以上にわたっ
てバッファ部５０４に滞留しているＩＰパケット復元待
ちのデータがあれば、これを積極的にバッファ部５０４
上のキューから取り出して廃棄している。これによっ
て、バッファ部５０４上のキューにパケットデータが何
時までも滞留するのを防止している。

【０１１２】タイマー部５０６はこの一定時間を計時す
るためのものであって、バッファ部５０４上の各キュー
に対応する独立したタイマーを内蔵している。そしてタ
イマー部５０６では、読み出し制御部５０５がバッファ
部５０４上のあるキューからＩＰパケットを復元する度
にこの旨が当該キューに対応する送信元エッジルータア
ドレスとともにタイマー部５０６に通知されると、この
通知時点から通知された送信元エッジルータアドレスに
対応するキューのタイマーの計時をゼロから開始させ
る。そして上記一定時間が経過した場合、タイマー部５
０６はタイムアウトしたタイマーに対応するキューの送
信元エッジルータアドレスを読み出し制御部５０５に知
らせるようにしている。なお、これ以外の場合であって
も、タイマー部５０６は読み出し制御部５０５から指示
があれば内蔵のタイマーを再度ゼロから計時させるよう
になっている。

【０１１３】ここで、タイマー部５０６が計時する一定
時間は、スーパーパケット構築部２０５内のタイマー部
３０５に設定した一定時間Ｔをもとに決定される。とい
うのも、上述したように最小帯域が決定されているので
あれば、送信元エッジルータ側でトラヒックが有りさえ
すればこの最小帯域で決まる時間内にスーパーパケット
が１個は必ず到来することが期待できる。したがって、
複数のスーパーパケットに分割されたＩＰパケットが仕
掛かり状態となっている場合にも、上記最小帯域で決ま
る時間だけ待っていればＩＰパケットの後半部分が届く
はずである。もっとも、ネットワーク内で輻輳が生じた
りジッタが発生したりするとこの時間が若干前後するこ
とになることから、厳密に言えばこうした変動による時
間を加味することが好ましい。

【０１１４】結局、バッファ部５０４上に構築されたキ
ューに到着するスーパーパケットの間隔は、スーパーパ
ケット構築部２０５内で規定される上限時間＋網内の遅
延分散時間〔例えばＣＤＶ（セル遅延変動許容値）〕と
なる。そして本実施形態では、タイマー部５０６が計時
する一定時間の上限値は、このスーパーパケットの到着
間隔に対して予め定めておいた保護時間αを加えたもの
としている。つまり、上記一定時間は、「スーパーパケ
ット構築部２０５内で規定される上限時間＋網内の遅延
分散時間＋保護時間α」として見積もることができる。
もっとも、実際にネットワークを運用するにはこうした
時間の見積もりが煩雑である場合も考えられるため、そ
うした場合は最悪のケースを考慮して十分長くとった時
間値を上記一定時間にしてしまっても良い。

【０１１５】なお、上述したようにスーパーパケット構
築部２０５側の一定時間Ｔが最小帯域ではなく遅延時間
で規定されている場合には、最小帯域から決まる時間の
代わりにこの遅延時間の規定値を用いるようにすれば良
い。最後に、パケット分割部１６は、読み出し制御部５
０５から転送されてくるＩＰパケットを固定長の装置内
セルに分割してからスイッチ部２０３に送出し、同時
に、転送されたＩＰパケットをアクセスインタフェース
部２０２-1〜２０２-Mの何れに転送すべきかをスイッチ
部２０３に通知する。本実施形態では、以上説明したよ
うな仕組みによって、ネットワーク１０６内で固定長の
スーパーパケット１１０を運用可能としているほか、ス
ーパーパケット１１０のパケットペイロード１１２にＩ
Ｐパケットを詰め込んで、空き帯域なくリンク利用率１
００％で運用することを可能にしている。

【０１１６】（４）動作の説明 次に、上記構成によるネットワーク内の各部の動作につ
いて図１３〜図１４に示されるフローチャートを参照し
ながら詳細に説明する。ここでは、図１に示したよう
に、送信元ホスト１０５ｃが発生させたＩＰパケット３
７の含まれるレイヤ１フレームが、網内アドレス“３”
を持つ送信元エッジルータ１０１ｃでスーパーパケット
１１０の含まれたレイヤ１フレームに変換され、これが
網内アドレス“１０”のコアルータ装置１０２ｂ，網内
アドレス“９”のコアルータ装置１０２ｄに中継されて
ゆき、網内アドレス“７”を持つ宛先エッジルータ１０
１ｇにおいて元のＩＰパケットが含まれたレイヤ１フレ
ームに変換され、宛先ホスト１０５ｇに転送されるまで
を説明する。

【０１１７】まず、ユーザＬＡＮ１０４ｃに属する送信
元ホスト１０５ｃがＩＰパケット３７の含まれたレイヤ
１フレームを発生させて送出すると、ユーザＬＡＮ１０
４ｃは送出されたＩＰパケット３７をネットワーク１０
６を経由させて転送すべきか否かを判定する。もし、転
送すべきでないと判断した場合、ユーザＬＡＮ１０４ｃ
は自身に接続された送信元ホスト１０５ｃ以外の他のホ
ストにＩＰパケット３７が含まれたレイヤ１フレームを
送信する。しかしここでは、当該ＩＰパケットがネット
ワーク１０６を介して転送されるべきであると判断され
たものとする。

【０１１８】そのため、ユーザＬＡＮ１０４ｃはＩＰパ
ケット３７が含まれたレイヤ１フレームをアクセス回線
１０３ｃを介して送信元エッジルータたるエッジルータ
装置１０１ｃに転送する。これによって、エッジルータ
装置１０１ｃに相当する図７のエッジルータ装置２０１
では、アクセスインタフェース部２０２-1〜２０２-Mの
うち、アクセス回線１０３ｃに接続されているアクセス
インタフェース部に対してＩＰパケット３７の含まれた
レイヤ１フレームが入力される（以上、ステップＳ
１）。

【０１１９】ＩＰパケット３７の含まれたレイヤ１フレ
ームが入力されると、まずは従来技術で説明したのと同
様の動作が行われる。すなわち、上記何れかのアクセス
インタフェース部は、ＩＰパケット３７が含まれたレイ
ヤ１フレームに対してレイヤ１処理，レイヤ２処理を順
次実行してＩＰパケット３７を取り出したのち、取り出
されたＩＰパケット３７に対してＩＰレイヤ処理を実行
したのち、これを固定長の装置内セルに分割してスイッ
チ部２０３に転送する。このとき同時に、アクセスイン
タフェース部は、ＩＰパケット３７のヘッダ部分に含ま
れている宛先アドレスに従って経路情報を検索して次に
ＩＰパケットを転送すべき転送先としてコアルータ装置
１０２ｂを特定し、スーパーパケット処理部２０４-1〜
２０４-Pのうちコアルータ装１０２ｂに接続されている
何れかのスーパーパケット処理部を特定してこの旨をス
イッチ部２０３に通知する。

【０１２０】これにより、スイッチ部２０３は自身に内
蔵されている（図１６と同様の構成をした）クロスバー
スイッチ部におけるスイッチ接続の適性な組み合わせを
計算したのち、アクセスインタフェース部から転送され
てくる装置内セルをクロスバースイッチ部に転送してゆ
く。これによって、装置内セルがクロスバースイッチ部
を介して上記特定されたスーパーパケット処理部内のス
ーパーパケット構築部２０５に順次入力される。

【０１２１】すると、エッジルータ装置１０１ｃ内のス
ーパーパケット構築部２０５では、図８に示したパケッ
ト復元部１８がスイッチ部２０３でスイッチングされた
装置内セルを積み上げてＩＰパケット３７を復元して宛
先エッジルータ判定部３０１に送出する。宛先エッジル
ータ判定部３０１は、パケット復元部１８から送られた
ＩＰパケット３７のヘッダ部分に含まれている宛先ＩＰ
アドレスに基づいてアドレス解決テーブル３０８を検索
してアドレス解決を行って、ネットワーク１０６内の何
れの宛先エッジルータに転送すべきかを決定するととも
に、当該宛先エッジルータまでＩＰパケット３７を転送
するための経路を判定する。こうして、宛先エッジルー
タ判定部３０１はアドレス解決テーブル３０８からネッ
トワーク１０６内でスーパーパケット１１０が最終的に
転送される宛先エッジルータ１０１ｇの網内アドレス
“７”を取得し、この網内アドレスの値を転送されてき
たＩＰパケット３７と一緒にして書き込み制御部３０２
へ転送する。

【０１２２】書き込み制御部３０２は、宛先エッジルー
タ判定部３０１から転送されてくるＩＰパケット３７を
通知された宛先エッジルータ１０１ｇの網内アドレスに
対応したバッファ部３０４上のキューに書き込む（ステ
ップＳ２）。同時に書き込み制御部３０２は、当該ＩＰ
パケット３７のヘッダに記述されているトータル長を参
照してＩＰパケット３７のパケット長を宛先エッジルー
タアドレスの値“７”とともに読み出し制御部３０３に
通知する。こうして、パケット復元部１８，宛先エッジ
ルータ判定部３０１及び書き込み制御部３０２は、送信
元ホスト１０５ｃからＩＰパケット３７の含まれたレイ
ヤ１フレームが送出される度に、上述した動作を繰り返
して（ステップＳ３およびステップＳ４の判断結果がい
ずれも“ＮＯ”）バッファ部３０４上のキューにＩＰパ
ケット３７を蓄積してゆく。

【０１２３】一方、読み出し制御部３０３はバッファ部
３０４上の各キューに関するキュー長を監視しているた
め、キュー長がスーパーパケット長に到達したキュー
（ステップＳ４の判断結果が“ＹＥＳ”）に関しては当
該キュー上のＩＰパケットをスーパーパケットとして転
送するようにする。すなわち、読み出し制御部３０３は
キュー長がスーパーパケット長以上になったキューから
スーパーパケット長“ｎ×Ｌ”分のＩＰパケットを読み
出す（ステップＳ５の判断結果が“ＮＯ”となった後の
ステップＳ６）。もっとも正確には、上述したようにパ
ケットヘッダ１１１および〜のフィールドに必要と
なる長さをスーパーパケット長から減じた長さだけのＩ
Ｐパケットをキューから読み出すことになる。

【０１２４】次に、読み出し制御部３０３はバッファ部
３０４から読み出したＩＰパケットをパケットペイロー
ド１１２と見なし、その先頭にパケットヘッダ１１１を
付与してスーパーパケット１１０のフレームに変換する
とともに、パケットヘッダ１１１上の宛先アドレスフィ
ールドおよび送信元アドレスフィールドへそれぞれ宛先
エッジルータアドレス（すなわち“７”）および送信元
エッジルータアドレス（すなわち“３”）を格納する。
また、読み出し制御部３０３はパケットペイロード１１
２上のポインタフィールドに対して、パケットペイロ
ード１１２に現れる最初のＩＰパケットの先頭位置を示
すポインタ値を書き込む。さらに、読み出し制御部３０
３はパケットペイロード１１２のパケット数フィールド
に対して、パケットペイロード１１２上に存在するＩ
Ｐパケットの先頭位置の個数を書き込む。

【０１２５】このほか、読み出し制御部３０３はパケッ
トペイロード１１２の最後のＩＰパケットが複数のスー
パーパケットにまたがっているか否か（ステップＳ５の
判断結果がそれぞれ“ＹＥＳ”または“ＮＯ”）に応じ
て Padding有無フィールドを「Padding有」又は「Pad
ding無」にそれぞれ設定する。また、読み出し制御部３
０３はいま構築したスーパーパケット１１０のパケット
ペイロード１１２全体が単一のＩＰパケット３７のデー
タで占有されている場合（図６の場合）には、パケット
ペイロード１１２の単一パケット占有フィールドを
“ＯＮ”に設定し、さもなくば当該フィールドを“ＯＦ
Ｆ”に設定する。そして、読み出し制御部３０３は構築
したスーパーパケット１１０をレイヤ１／レイヤ２処理
部３０７に転送する。

【０１２６】ここで、スーパーパケット長は固定長であ
るのに対してＩＰパケットは可変長であることから、読
み出し制御部３０３がキューからスーパーパケット長
（正確には上述した長さ）分のＩＰパケットを取り出し
た場合に最後に挿入されるＩＰパケットが部分的に当該
キュー上に残される可能性がある〔図５（ａ）のパケッ
トＰＡないしＰＦ〕。なお、この場合読み出し制御部３
０３は当該ＩＰパケットを分割して例えば図５（ａ）に
示すパケットＰＦの前半部分までのＩＰパケットのデー
タからスーパーパケットＡ１を構築し、パケットＰＦの
残部についてはその後に行われるスーパーパケットＡ２
の構築の際に使用するためにこれをキュー上に残すよう
にする（ステップＳ１４）。そこでこうした場合、読み
出し制御部３０３はキュー上に残される残部の長さを算
出してこの値をポインタ部３０６に保持させる。なお、
残部が存在しない場合、読み出し制御部３０３はポイン
タ部３０６に“０”を格納する。これによって、ポイン
タ部３０６に保持されている残部の長さ〔図５（ａ）で
言えば長さＬ２〕が、次に構築されるスーパーパケット
〔図５（ａ）のスーパーパケットＡ２に相当〕のポイン
タフィールドの値として使用されることになる。

【０１２７】このほか、トラヒックが少ないためにキュ
ー長がなかなかスーパーパケット長（正確には上述した
長さ）に達しないキューに関しては、一定時間Ｔ以上の
時間が経過してもスーパーパケットが読み出し制御部３
０３によって構築されない。このため、読み出し制御部
３０３が前回スーパーパケットを構築してから計時を開
始していたタイマー部３０５内のタイマーは一定時間Ｔ
の経過によってタイムアウトする（ステップＳ３の判断
結果が“ＹＥＳ”）。その結果、このタイムアウトした
キューに対応する宛先エッジルータアドレスがタイマー
部３０５から読み出し制御部３０３に通知される。

【０１２８】すると読み出し制御部３０３は、当該宛先
エッジルータアドレスで指定されるキューのキュー長が
スーパーパケット長（正確には上述した長さ）に達して
いなくても当該キューに蓄積されているＩＰパケットか
ら上記同様にスーパーパケット１１０を強制的に構築す
る（ステップＳ１６）。なお、この場合にはスーパーパ
ケット１１０に必ず空き領域が存在するため、読み出し
制御部３０３はパケットペイロード１１２のPadding有
無フィールドを「Padding有」に設定する。このほ
か、読み出し制御部３０３はタイマー部３０５に指示を
行ってタイムアウトしたキューに対応するタイマーを再
度ゼロから計時させるようにする。

【０１２９】次に、レイヤ１／レイヤ２処理部３０７は
読み出し制御部３０３からスーパーパケット１１０が転
送されてくると、これに必要なレイヤ１ヘッダ３１，レ
イヤ２ヘッダ３４，レイヤ２トレーラ３５を付与してレ
イヤ１フレームに変換し、これを伝送路１００へ転送す
る（ステップＳ７）。こうして、送信元エッジルータ１
０１ｃからネットワーク１０６に対してスーパーパケッ
ト１１０の含まれたレイヤ１フレームが送出され、伝送
路１００を介してコアルータ装置１０２ｂに転送され
る。するとコアルータ装置１０２ｂはエッジルータ装置
１０１ｃから転送されてきたレイヤ１フレームに含まれ
ているスーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１
に記述された宛先アドレスフィールドの宛先エッジルー
タアドレスに従ってコアルータ装置１０２ｄに転送す
る。

【０１３０】ここで、コアルータ装置は従来技術で説明
したルータ装置と同様の構成であるほか、コアルータ装
置にとってはレイヤ１フレームに含まれているスーパー
パケット１１０が通常のＩＰパケット３７と同じように
見える。したがって、コアルータ装置１０２ｂは従来技
術で説明したのと同様にして、スーパーパケット１１０
が含まれたレイヤ１フレームをコアルータ装置１０２ｄ
に転送する。もっとも、従来のルータ装置では装置内セ
ル単位ないし固定長Ｌ毎にスイッチ動作が発生していた
のに対し、本実施形態のルータ装置ではスーパーパケッ
ト単位ないしスーパーパケット長（＝長さ“ｎ×Ｌ”）
毎にしかスイッチ動作が発生しない。このため本実施形
態ではスイッチング回数を従来の１／ｎに低減させるこ
とができる。そして、コアルータ装置１０２ｄもコアル
ータ装置１０２ｂと全く同様の手順に従って、転送され
てくるレイヤ１フレームをエッジルータ装置１０１ｇに
転送する。このようにして、スーパーパケット１１０の
含まれたレイヤ１フレームは以上説明した中継を経て宛
先エッジルータ１０１ｇに到達する（以上、ステップＳ
８）。

【０１３１】次に、宛先エッジルータ１０１ｇでは、ス
ーパーパケット１１０の含まれたレイヤ１フレームが伝
送路１００を通じてスーパーパケット処理部２０４-1〜
２０４-Pの何れかに具備されたスーパーパケット復元部
２０６に入力される。スーパーパケット復元部２０６で
は、まずレイヤ１／レイヤ２処理部５０１がレイヤ１フ
レームを終端し、当該終端処理によって得られたスーパ
ーパケット１１０を宛先エッジルータ判定部５０２に転
送する。宛先エッジルータ判定部５０２は、転送された
スーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１中の宛
先アドレスフィールドに記述された宛先エッジルータア
ドレスを参照して自エッジルータアドレス（すなわち
“７”）と比較する。その結果、もし両者が一致してい
なければ、転送されてきたスーパーパケット１１０は誤
ってルーティングされてきたものであるので、宛先エッ
ジルータ判定部５０２は転送されたスーパーパケット１
１０を廃棄する。もっともこの場合は両者が一致してい
るため、宛先エッジルータ判定部５０２は転送されてき
たスーパーパケット１１０を書き込み制御部５０３へそ
のまま転送する。

【０１３２】書き込み制御部５０３は、転送されてきた
スーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１を参照
して、その送信元アドレスフィールドに記載されている
送信元エッジルータアドレスに対応するバッファ５０４
上のキューへ転送されてきたスーパーパケット１１０を
書き込む（ステップＳ９）。同時に書き込み制御部５０
３は、当該スーパーパケット１１０のパケットペイロー
ド１１２に含まれている〜のフィールドを参照し
て、バッファ部５０４上のキューに書き込んだスーパー
パケット１１０に含まれるＩＰパケットの数，図５
（ａ）のスーパーパケットＡ１に含まれるパケットＰＦ
に相当する「ＩＰパケット復元処理の仕掛かり状態」に
あるパケット（以下、「仕掛かり状態パケット」とい
う）の有無等に関する情報を作成して、これらの情報を
読み出し制御部５０５に通知する。

【０１３３】読み出し制御部５０５は、書き込み制御部
５０３から通知された情報に基づき、バッファ部５０４
上の各キューに格納されているスーパーパケット１１０
からＩＰパケットを順次取り出して、これらＩＰパケッ
トをパケット分割部１６に転送してゆく（ステップＳ１
０及びステップＳ１１の判断結果がいずれも“ＮＯ”と
なった後のステップＳ１２）。その際、読み出し制御部
５０５はパケットペイロード１１２上のポインタフィー
ルド，パケット数フィールドおよび各ＩＰパケット
のヘッダに記述されているトータル長に従って各々のＩ
Ｐパケットの先頭位置を特定してＩＰパケットを取り出
してゆく。そして、パケット分割部１６は読み出し制御
部５０５から転送されてくるＩＰパケットを装置内セル
に分割してスイッチ部２０３に送出する。なお、送信元
エッジルータ１０１ｃがスーパーパケットを構築する際
にタイムアウトが発生して強制的にスーパーパケットを
構築したような場合には、スーパーパケット１１０のパ
ケットペイロード１１２中のPadding有無フィールド
が「Padding有」となるが、この場合も上記と同様であ
る。

【０１３４】ここで、スーパーパケットからＩＰパケッ
トを取り出してゆく過程で仕掛かり状態パケットを検出
する（ステップＳ１０の判断結果が“ＮＯ”、かつ、ス
テップＳ１１の判断結果が“ＹＥＳ”）と、読み出し制
御部５０５はこの仕掛かり状態パケットをバッファ部５
０４上のキューに格納したまますぐには読み出しを行わ
ず、現在処理中のスーパーパケット〔図５（ａ）で言え
ばスーパーパケットＡ１〕に続くスーパーパケット〔図
５（ａ）で言えばスーパーパケットＡ２〕が到着してか
らＩＰパケットを復元するようにする（ステップＳ１
５）。すなわち、読み出し制御部５０５はスーパーパケ
ットＡ１が転送されてきた時点で、先行するスーパーパ
ケットとの間にまたがっているパケットＰＡを除き、パ
ケットＰＢ〜ＰＥを順次取り出してパケット分割部１６
に送出する。

【０１３５】一方、パケットＰＦにつき、読み出し制御
部５０５は長さＬ１の領域のデータをバッファ部５０４
のキュー上に保持しておき、スーパーパケットＡ２が転
送されてきた時点で、パケットペイロード１１２のポイ
ンタフィールドの直後から当該フィールドで示される
位置の直前の位置までのデータ（即ち、長さＬ２の領
域）を取り出し、これをバッファ部５０４上に保持して
ある長さＬ１のデータの後ろに繋げて元のパケットＰＦ
を復元したのち、このパケットＰＦをパケット分割部１
６に転送する。

【０１３６】またこの場合において、スーパーパケット
Ａ２が網内フロー１０７の途中で廃棄されてしまうと、
読み出し制御部５０５によって仕掛かり状態パケットが
復元されないままとなる。しかしこのときタイマー部５
０６は、読み出し制御部５０５からＩＰパケットが取り
出される度に、当該ＩＰパケットの属するキューに対応
した内部のタイマーの計時をやり直している。このため
タイマー部５０６は、当該タイマーがタイムアウトした
時点で、タイムアウトの旨を当該タイマーに対応する送
信元エッジルータアドレスとともに読み出し制御部５０
５に通知する（ステップＳ１０の判断結果が“ＹＥ
Ｓ”）。

【０１３７】この結果、読み出し制御部５０５は送信元
エッジルータアドレスに対応するバッファ５０４上のキ
ューに残留している仕掛かり状態パケットを廃棄する
（ステップＳ１７）。またこの後に読み出し制御部５０
５がタイムアウトしたキューに蓄積された新たなスーパ
ーパケットからＩＰパケットを取り出すようになると、
タイマー部５０６は当該キュー対応するタイマーを再度
ゼロから計時させるようにする。以上のようにして、本
実施形態ではバッファ部５０４上のキューにごみパケッ
トが残留するのを防いでいる。

【０１３８】そして、スーパーパケット復元部２０６の
読み出し制御部５０５から転送されたＩＰパケットは、
パケット分割部１６で装置内セルに分割されたのち、図
７に示したスイッチ部２０３に入力され、以後は、従来
技術で説明したのと同様の動作が行われる。すなわち、
パケット分割部１６は読み出し制御部５０５から転送さ
れてくるスーパーパケットを装置内セルに分割してスイ
ッチ部２０３に送出し、これと同時に、当該スーパーパ
ケットをアクセスインタフェース部２０２-1〜２０２-M
の何れに転送するかを決定してスイッチ部２０３に通知
する。そして、この場合は次に転送すべき転送先として
ユーザＬＡＮ１０４ｇが特定され、アクセスインタフェ
ース部２０２-1〜２０２-MのうちでユーザＬＡＮ１０４
ｇに接続されているアクセスインタフェース部が特定さ
れる。

【０１３９】そこで、スイッチ部２０３は転送された装
置内セル４０１をアクセスインタフェース部毎に設けら
れた内蔵メモリ（図示省略）に格納してゆくとともに、
内部のクロスバースイッチ部におけるスイッチ接続の適
性な組み合わせを計算して、スーパーパケットを構成す
る装置内セル４０をこのクロスバースイッチ部に転送し
てゆく。これにより、クロスバースイッチ部を介して装
置内セル４０が、アクセスインタフェース部２０２-1〜
２０２-Mのうち、アクセス回線１０３ｇに接続されたア
クセスインタフェース部に順次転送されてゆく。

【０１４０】当該アクセスインタフェース部では、転送
されてくる装置内セル４０をスーパーパケット処理部毎
に異なる内蔵メモリへ格納してゆき、装置内セル４０を
積み上げて元のＩＰパケットを復元する。この後、当該
アクセスインタフェース部は復元されたＩＰパケットに
対してＩＰレイヤ処理，レイヤ２処理，レイヤ１処理を
順次行って当該ＩＰパケットの含まれたレイヤ１フレー
ムを構築してアクセス回線１０３ｇを介してユーザＬＡ
Ｎ１０４ｇに転送する。すると、ユーザＬＡＮ１０４ｇ
はエッジルータ装置１０３ｇから転送されてきたレイヤ
１フレームに含まれるＩＰパケットの転送先を判定し、
その結果として当該レイヤ１フレームを宛先ホスト１０
５ｇに転送する（以上、ステップＳ１３）。

【０１４１】以上のようにして、送信元エッジルータ１
０１ｃは、送信元ホスト１０５ｃが発生させたＩＰパケ
ットを含むレイヤ１フレームをユーザＬＡＮ１０４ｃ経
由で受け取り、これをそのままネットワーク１０６に転
送するのではなく、ネットワーク１０６内でのみ定義さ
れるスーパーパケット１１０に変換してからレイヤ１フ
レームの形で網内フロー１０７上を伝送させている。こ
のスーパーパケット１１０は、通常のＩＰパケットがネ
ットワーク内を転送されるのと全く同様にしてネットワ
ーク１０６内に配置されているコアルータ装置を経由し
て宛先エッジルータ１０１ｇまで中継されてゆく。そし
て、宛先エッジルータ１０１ｇがネットワーク１０６内
を転送されてきたスーパーパケット１１０を元のＩＰパ
ケットに復元してユーザＬＡＮ１０４ｇから宛先ホスト
１０５ｇまで転送している。

【０１４２】以上詳述したように、本実施形態では、各
ユーザＬＡＮから転送されてくるＩＰパケットを従来の
装置内セルのｎ倍（ｎ：２以上の自然数）の長さを持っ
た固定長のスーパーパケットに詰め込んだ後にネットワ
ークへ転送している。このため、ネットワークを構成し
ているエッジルータ装置又はコアルータ装置のスイッチ
ング単位を装置内セルの長さからスーパーパケット長に
まで大きくすることが可能となり、上述した従来の第１
の問題点が解決される。

【０１４３】すなわち、従来は、クロスバースイッチ部
のスイッチ単位である装置内セルの長さが短いために、
クロスバースイッチ部でスイッチ接続を行うためのスケ
ジューラの計算時間も短くなってしまい、ルータ装置の
スイッチ規模を大きくすることができなかった。これに
対し、本実施形態では装置内セルの大きさそのものを実
質的に増やしてスーパーパケット長とすることができ
る。このため、入力インタフェースや出力インタフェー
スの数が増えても、スイッチ接続の計算を行う時間（転
送時間単位）を十分に確保することができ、結果として
ルータ装置のスイッチ容量を増大させることが可能であ
る。また、転送時間単位を増やすことができることか
ら、リンク速度が増加した場合であってもスイッチ接続
の計算時間を確保できるため、ルータ装置内のスイッチ
の拡張が可能となる。

【０１４４】また、本実施形態では、ネットワーク上で
転送されるパケットの大きさをスーパーパケット長にま
で拡大しているため、従来の第２の問題点も解決するこ
とができる。すなわち、この従来の問題点は、ネットワ
ーク上で転送されるＩＰパケットの最小長がルータ装置
内の転送単位である装置内セルよりも短いために発生し
ていた。そこで本実施形態では、ネットワーク上で転送
されるパケットの最小の大きさをスーパーパケット長と
してＩＰパケットの最小長より十分大きくとるようにし
て、上述した問題点が発生しないようにしている。

【０１４５】さらに、本実施形態では、ネットワーク上
で転送されるスーパーパケットの長さを装置内セルの整
数倍にしているため、従来の第３の問題点も解決するこ
とができる。すなわち、この従来の問題点は、ネットワ
ーク上で転送される可変長のＩＰパケットの長さが固定
長の装置内セルの長さの整数倍になるとは限らないため
に、ＩＰパケットを装置内セル単位に分割したときに最
後に分割される装置内セルにおいて空き帯域が生じるこ
とが原因となっている。しかるに、本実施形態ではスー
パーパケットを装置内セルに分割しても、分割された装
置内セルに空き帯域が発生することは全くないので、従
来のような問題が発生することはない。こうして、本実
施形態によれば大規模なルータ装置の構築が可能とな
り、なおかつ、ネットワーク上で転送されるＩＰパケッ
トの数を大幅に増大させることができるようになる。

【０１４６】なお、上述した説明では、エッジルータ装
置１０１ｃが送信元エッジルータとして機能し、エッジ
ルータ装置１０１ｇが宛先エッジルータとして機能する
ものとしたが、各エッジルータ装置が送信元エッジルー
タとしての機能と宛先エッジルータとしての機能を併有
していることはもちろんである。また、上述したように
本実施形態ではＩＰパケットに特化した形で説明を行っ
たが、ＩＰパケットの代わりにＡＴＭセル，ＳＴＭフレ
ームなどを用いることもできる。すなわち、これらは何
れもヘッダ部分にアドレス情報を有するなどＩＰパケッ
トと同様のフォーマットとなっていることから、上述し
た説明におけるＩＰパケットをＡＴＭセル，ＳＴＭフレ
ームなどと読み替えれば、以下に述べる点を除いて上述
したＩＰパケットの場合と同様でパケット通信システム
を実現することが可能である。

【０１４７】すなわち、トラヒックがＡＴＭあるいはＳ
ＴＭである場合の相違点として、例えば図３に示したス
ーパーパケット１１０に詰め込まれるパケットＰＡ〜Ｐ
Ｆが何れも固定長になる点が挙げられる。また、ＡＴＭ
セルやＳＴＭフレームはいずれも固定長であるため、こ
れらセルやフレームはその内部にセル長ないしフレーム
長のフィールドを具備してはいない。そこで、パケット
ペイロード１１２上で各セルないし各フレームの先頭位
置を求めるにあたっては、エッジルータ装置に予めＡＴ
ＭセルやＳＴＭフレームの長さに関する情報を定義して
おき、エッジルータ装置がこれらの情報をもとにしてそ
れぞれのＡＴＭセルないしＳＴＭフレームの先頭位置を
認識するようにする。

【０１４８】このほか、ＩＰパケット，ＡＴＭセル，Ｓ
ＴＭフレームなど、複数種類のセル，パケット，フレー
ムを混在して転送させる場合は次のようにすれば良い。
すなわち、Egressルータはネットワーク１０６から転送
されるスーパーパケットに含まれるのがＩＰパケット／
ＡＴＭセル／ＳＴＭフレームの何れであるのかを認識し
た上でこれらをユーザＬＡＮに戻してやれば良い。その
ために、各々のEgressルータに接続された複数のアクセ
ス網のトラヒック種別（ＩＰ／ＡＴＭ／ＳＴＭ）が異な
っているものがある場合、もしくは、同じトラヒックで
あってもキュー滞留時間や優先制御などの関係でEgress
ルータが異なる扱いをする必要があるのであれば、これ
ら異なるトラヒックに対してそれぞれ違う網内アドレス
を付与するようにする。そうすることで、例えばEgress
ルータは、スーパーパケット１１０のパケットヘッダ１
１１に記述されている宛先アドレスの網内アドレス値を
もとに上記３種類のうちの何れであるのかなどを判断し
てそれに応じた個別の処理を行うことが可能となる。

【０１４９】以上のほか、例えばトラヒックがＳＴＭで
ある場合には、図１に示した網内フロー１０７はＣＢＲ
（Continuous Bit Rate)となり、また、図３に示したポ
インタフィールドは、スーパーパケット１１０に詰め
込まれるＳＴＭフレームの先頭を指し示すように構成す
れば良い。また、上述した説明ではエッジルータ装置内
にスイッチ部を設けた形態を示したが、これに限らず例
えば、パケットやフレームをスイッチングする機能ブロ
ックとスーパーパケットの構築・復元を行う機能ブロッ
クをそれぞれ独立した装置で実現するようにしても良
い。

【０１５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１，１２，
１７記載の発明では、ネットワーク上でパケットを中継
する際のスイッチ単位となる固定長セルの複数倍の大き
さを持った固定長パケットをスーパーパケットとして定
義して、送信元のアクセス網が発生させるパケットをス
ーパーパケットに変換してネットワークに送出するほ
か、ネットワークからのスーパーパケットに載せられて
いるパケットを取り出して送信元が発生させた元のパケ
ットを復元して宛先のアクセス網へ送出している。これ
により、ネットワーク上で転送されるパケットの長さが
従来は一般に可変長であったのに対し、上記各請求項記
載の発明ではスーパーパケット長に相当する固定値にな
っていることが保証される。このため、ネットワーク上
の中継地点等に配置された中継手段のスイッチング単位
を従来の装置内セルの大きさから実質的にスーパーパケ
ットの大きさまで拡張することが可能になる。したがっ
て、中継手段の入出力インタフェース数が増えても、ス
イッチ接続設定の計算のための時間を十分確保すること
ができるようになってスイッチ容量を増大させることが
できる。また、中継手段内部における転送時間を増やす
ことができるため、リンク速度が増加した場合であって
もスイッチ接続設定のための計算時間を十分確保するこ
とができ、スイッチの拡張が可能となる。また、スーパ
ーパケットの長さを大きくすればそれだけ中継手段にお
けるスイッチ回数が減少するため、それだけ中継手段を
大規模化することが可能である。

【０１５１】また、請求項２，１８記載の発明では、ス
ーパーパケットを構築するにあたって、宛先側のパケッ
ト転送装置毎に用意されたキュー等へパケットを蓄積し
てゆき、スーパーパケット構築に必要な分だけパケット
が溜まった時点で、当該キューからパケットを抽出して
スーパーパケットを構築している。このため、宛先別に
転送すべきパケットに関するスーパーパケットの構築処
理を宛先毎に管理されたキュー上で効率的に行うことが
可能となる。また、請求項３，１９記載の発明では、ス
ーパーパケットが構築される度に計時を開始する第１の
計時手段が第１のタイムアウト時間の経過を検出したこ
とで、当該計時手段に対応するキューに蓄積されている
パケットがあればこれらのパケットをもとにスーパーパ
ケットを構築している。これにより、トラヒックが少な
いことが原因となってなかなかスーパーパケットが構築
されないような状況下にあっても、上記第１のタイムア
ウト時間で必ずスーパーパケットがネットワークに送出
され、スーパーパケットが構築されずに送信元のパケッ
ト転送装置の内部にいつまでも滞留するようなことが無
くなる。

【０１５２】また、請求項４記載の発明では、ネットワ
ーク上のトラヒック毎の最小帯域から第１のタイムアウ
ト時間を決定しているため、トラヒックが少ない状況で
あっても最小帯域を必ず保証することができる。また、
請求項５記載の発明では、ネットワーク上のトラヒック
毎の許容網内遅延時間から第１のタイムアウト時間を決
定しているため、当該第１のタイムアウト時間内に網内
転送が終了することを保証できるようになる。また、請
求項６，１８記載の発明では、パケットを復元するにあ
たって、送信元側のパケット転送装置毎に用意されたキ
ュー等へスーパーパケットを蓄積してゆき、当該キュー
に蓄積されたスーパーパケットから送信元のアクセス網
が発生させたパケットを復元している。このため、宛先
側のパケット転送装置では送信元のパケット転送装置側
からそれぞれ個別に送られてくるパケットを送信元毎に
管理することが可能となる。したがって、例えば複数の
スーパーパケットに分割されて送られてくるパケットな
ども効率的に復元することが可能となる。

【０１５３】また、請求項７，２０記載の発明では、パ
ケットが復元される度に計時を開始する第２の計時手段
が第２のタイムアウト時間の経過を検出したことで、当
該計時手段に対応するキューに滞留しているスーパーパ
ケットがあればこれを廃棄している。これにより、パケ
ットが複数のスーパーパケットに分割されてネットワー
ク上を転送されてくる場合などにおいて、一部のスーパ
ーパケットがネットワーク上で廃棄されたことが原因と
なって、宛先側のパケット転送装置側でいつまで経って
もパケットが復元できずに既に転送済みのスーパーパケ
ットが滞留してしまうことがなくなり、ごみパケットが
キュー上に残留することを防止できる。また、請求項８
記載の発明では、ネットワーク上のトラヒックの最小帯
域または網内遅延の最大許容値，ネットワーク内の遅延
分散時間，既定の保護時間をもとに上記第２のタイムア
ウト時間を決定している。このため、トラヒックの最小
帯域ないし最大網内遅延時間を保証できるとともに、ネ
ットワーク内で輻輳やジッタが発生した場合であっても
これら最小帯域ないし最大網内遅延時間を保証すること
が可能となる。

【０１５４】また、請求項９，２１記載の発明では、送
信元のパケット転送装置側でスーパーパケットを構築す
る際に、パケットが複数のスーパーパケットにまたがる
ことを検出して当該パケットをこれら複数のスーパーパ
ケットに分割して格納するようにしている。また、宛先
のパケット転送装置側でパケットを復元する際には、ス
ーパーパケット上のパケットが複数のスーパーパケット
にまたがっていることを検出して、これら複数のスーパ
ーパケットに分割して格納されているパケットのデータ
を繋げて送信元のアクセス網が生成した元のパケットを
復元している。これにより、どのような長さを持ったパ
ケットをスーパーパケットへ詰め込んでいっても、スー
パーパケット上に空き領域が生じることはなくなる。し
たがって、空き帯域なくリンク率１００％でネットワー
クを運用しつつ、宛先のパケット転送装置側で元のパケ
ットを正しく復元することができる。

【０１５５】また、請求項１０記載の発明では、スーパ
ーパケットのペイロードが単一のパケットのデータで占
有されているか否かを示す単一パケット占有情報をスー
パーパケット上に設けている。そして、送信元のパケッ
ト転送装置側でスーパーパケットを構築する際は、各パ
ケット長とスーパーパケットのペイロード長との比較か
ら単一パケット占有情報を設定する。一方、宛先のパケ
ット転送装置側では、単一パケット占有情報が占有有で
あることを検出した場合に、当該情報が占有無のスーパ
ーパケットが到来するまでのこれら一連のスーパーパケ
ット上に載せられているパケットのデータを繋げてゆ
き、送信元のアクセス網が生成した元のパケットを復元
している。これにより、単一のパケットがスーパーパケ
ット長に比べて長大であって、当該パケットが多数のス
ーパーパケットに分割されて転送されるような場合であ
っても、空き帯域を生じることなくネットワーク上を転
送させて宛先のパケット転送装置側で元のパケットを正
しく復元することができる。

【０１５６】また、請求項１１記載の発明では、スーパ
ーパケットのヘッダをＩＰパケットなどの従来から用い
られているパケットと同一のフォーマットにしている。
これにより、ネットワーク上に配置された中継手段を従
来から用いられている通常のルータと同様の構成で実現
することが可能となる。つまり、中継手段については従
来からのルータを流用することができるため、アクセス
網とネットワークをつなぐ部分にだけ上述したパケット
転送装置を新たに開発して設置すれば、スーパーパケッ
トで運用されるパケット通信システムを構築することが
可能となる。また、請求項１３，２２記載の発明では、
パケット転送装置及び中継手段に対してネットワーク内
でのみ定義される固有の網内アドレスを付与しておき、
スーパーパケットのヘッダの送信元アドレス及び宛先ア
ドレスには、送信元及び宛先のパケット転送装置に付与
された網内アドレスを格納するようにしている。このた
め、ネットワーク内では個々のパケットのヘッダ部分に
含まれているＩＰアドレスなどの宛先アドレスなどを参
照することなく網内アドレスのみで運用することが可能
となる。

【０１５７】また、請求項１４記載の発明では、宛先パ
ケット転送装置が同一のスーパーパケットについて、宛
先のアクセス網の種別に応じてスーパーパケットのヘッ
ダ中の宛先アドレスに異なる網内アドレスを割り当てて
いる。これにより、個々のパケット転送装置に接続され
るアクセス網として、既存の一般的なアクセス網，ＡＴ
Ｍ網，ＳＴＭ網などの多様なネットワークを混在させる
ことが可能となる。また、同じトラヒックないしアクセ
ス網の種別であってもキュー滞留時間や優先制御などの
関係で異なる扱いをする必要がある場合にも、例えば宛
先パケット転送装置がスーパーパケット中の宛先アドレ
スに応じて個別の処理を行うことが可能となる。また、
請求項１５記載の発明では、ネットワーク内の中継手段
が、パケット転送装置および中継手段の数に相当するだ
けのエントリ数を持った経路検索テーブルを有してお
り、スーパーパケットのヘッダ中の宛先アドレスをもと
に当該テーブルを検索して中継先を特定している。これ
により、従来のＩＰルータ装置があらゆる宛先ＩＰアド
レスに対応した経路検索テーブルを必要としていたのと
比べた場合、ネットワーク内で定義される少数の網内ア
ドレスに対応したエントリ数の経路検索テーブルを容易
すれば良くなり、従来に比べて小規模な構成とすること
が可能である。また、請求項１６記載の発明では、送信
元パケット転送装置から宛先パケット転送装置までのト
ラヒックである網内フローが同一であればスーパーパケ
ットのヘッダを同じものとしている。これにより、ネッ
トワーク内のトラヒックの流れを網内フロー別に転送さ
れる一連のスーパーパケットを一意に識別することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態によるパケット通信シス
テムの構成を示すブロック図である。

【図２】 同実施形態において、エッジルータ装置とア
クセス網の接続関係の各種形態を例示したブロック図で
ある。

【図３】 同実施形態によるス−パーパケットのフレー
ムフォーマットを示す説明図である。

【図４】 同実施形態によるス−パーパケットを構成す
るパケットヘッダのフォーマットを示す説明図である。

【図５】 同実施形態においてスーパーパケットにＩＰ
パケットが詰め込まれた様子を示す説明図であって、
（ａ）はあるＩＰパケットが複数のスーパーパケットに
分割される場合を示し、（ｂ）はスーパーパケットに空
き領域が存在する場合を示している。

【図６】 同実施形態において単一のＩＰパケットが複
数のスーパーパケットにまたがって転送される様子を示
した説明図である。

【図７】 同実施形態によるエッジルータ装置の構成を
示すブロック図である。

【図８】 図７に示したエッジルータ装置におけるスー
パーパケット構築部２０５の構成を示すブロック図であ
る。

【図９】 図８に示したアドレス解決テーブル３０８の
テーブルフォーマット例を示す説明図である。

【図１０】 図８に示したバッファ部３０４上で管理さ
れる宛先エッジルータアドレス単位のキューを示す説明
図である。

【図１１】 図７に示したエッジルータ装置におけるス
ーパーパケット復元部２０６の構成を示すブロック図で
ある。

【図１２】 図１１に示したバッファ部５０４上で管理
される送信元エッジルータアドレス単位のキューを示す
説明図である。

【図１３】 同実施形態によるパケット通信システム内
の概略動作を示した第１のフローチャートである。

【図１４】 同実施形態によるパケット通信システム内
の概略動作を示した第２のフローチャートである。

【図１５】 従来技術によるパケット通信システムの構
成を示すブロック図である。

【図１６】 図１５に示した各ルータ装置の構成を示す
ブロック図である。

【図１７】 従来技術において、伝送路又はアクセス回
線上で伝送されるレイヤ１フレームがルータ装置内で分
解・組立される様子を示した説明図である。

【図１８】 従来技術においてＩＰパケットが装置内セ
ルに分割される様子を示した説明図である。

【図１９】 従来技術においてＩＰパケットを装置内セ
ルに分割することで最後尾にある装置内セルに空き領域
が生じる様子を示した説明図である。

【符号の説明】

１６…パケット分割部、１８…パケット復元部、３７…
ＩＰパケット、１００…伝送路、１０１ａ〜１０１ｈ，
１０１…エッジルータ装置、１０２ａ〜１０２ｄ…コア
ルータ装置、１０３ｂ〜１０３ｄ，１０３ｆ，１０３ｇ
…アクセス回線、１０４ｂ〜１０４ｄ，１０４ｆ，１０
４ｇ…ユーザＬＡＮ、１０５ｃ…送信元ホスト、１０５
ｇ…宛先ホスト、１０６…ネットワーク、１１０…スー
パーパケット、１１１…パケットヘッダ、１１２…パケ
ットペイロード、２０２-1〜２０２-M…アクセスインタ
フェース部、２０３…スイッチ部、２０４-1〜２０４-P
…スーパーパケット処理部、２０５…スーパーパケット
構築部、２０６…スーパーパケット復元部、３０１…宛
先エッジルータ判定部、３０２…書き込み制御部、３０
３…読み出し制御部、３０４…バッファ部、３０５…タ
イマー部、３０６…ポインタ部、３０７…レイヤ１／レ
イヤ２処理部、３０８…アドレス解決テーブル、５０１
…レイヤ１／レイヤ２処理部、５０２…宛先エッジルー
タ判定部、５０３…書き込み制御部、５０４…バッファ
部、５０５…読み出し制御部、５０６…タイマー部

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パケットを送受信するアクセス網と、前
   記パケットを中継する中継手段を備えたバックボーンと
   なるネットワークとの間で前記パケットを転送するパケ
   ット転送装置であって、 前記パケットを前記中継手段のスイッチ単位である固定
   長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さを持つスーパ
   ーパケットに変換して前記ネットワークに送出する構築
   手段と、 前記ネットワークから送られてくる前記スーパーパケッ
   トより前記パケットを取り出して前記アクセス網に送出
   する復元手段とを具備することを特徴とするパケット転
   送装置。
2. 【請求項２】 前記構築手段は、前記パケットの宛先と
   なるアクセス網と前記ネットワークとの間に配置された
   パケット転送装置毎に前記パケットを蓄積するキューが
   作られる第１の記憶手段を具備し、前記パケットを宛先
   毎に該キューに蓄積してゆき、前記スーパーパケットの
   構築に必要なだけのパケットが蓄積されたことを検出
   し、該キューから前記パケットを抽出して前記スーパー
   パケットを構築することを特徴とする請求項１記載のパ
   ケット転送装置。
3. 【請求項３】 前記構築手段は、前記スーパーパケット
   が構築される度に計時を開始して該計時開始時点から第
   １のタイムアウト時間が経過したことを検出する第１の
   計時手段を前記第１の記憶手段上のキュー毎に具備し、
   該第１のタイムアウト時間の経過が検出された時点で該
   キューに蓄積されているパケットから前記スーパーパケ
   ットを構築することを特徴とする請求項２記載のパケッ
   ト転送装置。
4. 【請求項４】 前記第１のタイムアウト時間は、予め決
   められた前記ネットワーク上のトラヒック毎の最小帯域
   から決定されることを特徴とする請求項３記載のパケッ
   ト転送装置。
5. 【請求項５】 前記第１のタイムアウト時間は、予め決
   められた前記ネットワークにおけるトラヒック毎の許容
   網内遅延時間から決定されることを特徴とする請求項３
   記載のパケット転送装置。
6. 【請求項６】 前記復元手段は、送信元のアクセス網と
   前記ネットワークとの間に配置され前記スーパーパケッ
   トを送出するパケット転送装置毎に前記スーパーパケッ
   トを蓄積するキューが作られる第２の記憶手段を具備
   し、前記スーパーパケットを該キューに蓄積してゆき、
   蓄積された前記スーパーパケットから前記パケットを復
   元することを特徴とする請求項１〜５の何れかの項記載
   のパケット転送装置。
7. 【請求項７】 前記復元手段は、前記パケットが復元さ
   れる度に計時を開始して該計時開始時点から第２のタイ
   ムアウト時間が経過したことを検出する第２の計時手段
   を前記第２の記憶手段上のキュー毎に具備し、該第２の
   タイムアウト時間の経過が検出された時点で該キューに
   滞留しているスーパーパケットを廃棄することを特徴と
   する請求項６記載のパケット転送装置。
8. 【請求項８】 前記第２のタイムアウト時間は、予め決
   められた前記ネットワーク上のトラヒックの最小帯域ま
   たは網内遅延の最大許容値，前記ネットワーク内の遅延
   分散時間，及び，予め定められている保護時間から決定
   されることを特徴とする請求項７記載のパケット転送装
   置。
9. 【請求項９】 前記構築手段は、前記パケットが複数の
   スーパーパケットにまたがることを検出してこれら複数
   のスーパーパケットに分割して格納し、 前記復元手段は、前記スーパーパケット上のパケットが
   複数のスーパーパケットにまたがっていることを検出
   し、これら複数のスーパーパケットに分割して格納され
   ているパケットのデータを繋げて送信元のアクセス網が
   生成した元のパケットを復元することを特徴とする請求
   項１〜８の何れかの項記載のパケット転送装置。
10. 【請求項１０】 前記スーパーパケットには、そのペイ
    ロードが単一のパケットのデータで占有されているか否
    かを示す単一パケット占有情報が格納され、 前記構築手段は、前記パケットの各々の長さを前記スー
    パーパケットのペイロードの長さと比較し、該比較結果
    に応じて前記単一パケット占有情報を占有有又は占有無
    に設定し、 前記復元手段は、前記スーパーパケット上の前記単一パ
    ケット占有情報が占有有であることを検出し、前記単一
    パケット占有情報が占有無のスーパーパケットが到来す
    るまでのこれら一連のスーパーパケット上に載せられて
    いるパケットのデータを繋げて送信元のアクセス網が生
    成した元のパケットを復元することを特徴とする請求項
    １〜９の何れかの項記載のパケット転送装置。
11. 【請求項１１】 前記スーパーパケットのヘッダは前記
    パケットのヘッダと同一のフォーマットを有しているこ
    とを特徴とする請求項１〜１０の何れかの項記載のパケ
    ット転送装置。
12. 【請求項１２】 パケットを送受信するアクセス網と、 請求項１〜１１の何れかの項記載のパケット転送装置
    と、 パケットを中継する中継手段を備え、該中継手段のスイ
    ッチ単位である固定長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）
    の長さを持つスーパーパケットを転送するバックボーン
    のネットワークとを具備し、 前記パケット転送装置は、前記アクセス網によって送受
    信される前記パケットと前記ネットワーク上で転送され
    る前記スーパーパケットとを相互に変換して、送信元の
    アクセス網から送信される前記パケットを前記スーパー
    パケットの形で前記ネットワーク内の前記中継手段を経
    由させて宛先のアクセス網まで転送することを特徴とす
    るパケット通信システム。
13. 【請求項１３】 前記パケット転送装置及び前記中継手
    段には、前記ネットワーク内でのみ定義される固有の網
    内アドレスがそれぞれ付与されており、 前記スーパーパケットのヘッダには、送信元アドレス及
    び宛先アドレスとして、送信元及び宛先のアクセス網に
    それぞれ接続されたパケット転送装置の網内アドレスが
    格納されることを特徴とする請求項１２記載のパケット
    通信システム。
14. 【請求項１４】 宛先となるパケット転送装置が同一で
    あるスーパーパケットのうち、該宛先のパケット転送装
    置に接続された宛先のアクセス網の種別に応じて、該ス
    ーパーパケットのヘッダ中の宛先アドレスに異なる網内
    アドレスが割り当てられていることを特徴とする請求項
    １３記載のパケット通信システム。
15. 【請求項１５】 前記中継手段は、 前記スーパーパケットのヘッダ中の宛先アドレスと該ス
    ーパーパケットの中継先を対応づけたエントリが、前記
    パケット転送装置および前記中継手段の数に相当するだ
    け少なくとも格納された経路検索テーブルと、 前記スーパーパケットのヘッダ中の宛先アドレスをもと
    に前記経路検索テーブルを検索して該スーパーパケット
    の中継先を特定する経路検索手段とを具備することを特
    徴とする請求項１３又は１４記載のパケット通信システ
    ム。
16. 【請求項１６】 送信元のアクセス網に接続されたパケ
    ット転送装置から前記ネットワーク内の各中継手段を経
    て宛先のアクセス網に接続されたパケット転送装置に至
    るまでのトラヒックである網内フローが同一であれば、
    該同一の網内フローに対応するスーパーパケットのヘッ
    ダを互いに同じにしていることを特徴とする請求項１２
    〜１５の何れかの項記載のパケット通信システム。
17. 【請求項１７】 送信元のアクセス網が、宛先のアクセ
    ス網に転送すべきパケットを生成して自身に接続された
    送信元パケット転送装置へ送信し、 該送信元パケット転送装置は、前記送信元のアクセス網
    から送信されたパケットをバックボーンとなるネットワ
    ーク上に設けられた中継手段のスイッチ単位である固定
    長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さを持つスーパ
    ーパケットに変換して前記ネットワークに送出し、 前記ネットワークは、前記中継手段を用いて前記スーパ
    ーパケットを中継して前記宛先のアクセス網に接続され
    た宛先パケット転送装置に至るまで転送し、 該宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送
    される前記スーパーパケットをもとに前記送信元のアク
    セス網により生成された前記パケットを復元して前記宛
    先のアクセス網に送出することを特徴とするパケット転
    送方法。
18. 【請求項１８】 前記送信元パケット転送装置は、前記
    送信されたパケットを前記宛先パケット転送装置を単位
    として個別に蓄積し、該宛先パケット転送装置毎に前記
    スーパーパケットを構築して前記ネットワークに送出
    し、 前記宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転
    送されてくる前記スーパーパケットを前記送信元パケッ
    ト転送装置を単位として個別に蓄積し、該送信元パケッ
    ト転送装置毎に前記パケットの復元を行うことを特徴と
    する請求項１７記載のパケット転送方法。
19. 【請求項１９】 前記送信元パケット転送装置は、前記
    スーパーパケットが第１のタイムアウト時間にわたって
    構築されていないことを前記宛先パケット転送装置毎に
    検出し、該構築が行われていない宛先パケット転送装置
    に関して蓄積されているパケットが存在していれば、該
    パケットから前記スーパーパケットを構築して前記ネッ
    トワークに送出することを特徴とする請求項１８記載の
    パケット転送方法。
20. 【請求項２０】 前記宛先パケット転送装置は、前記パ
    ケットが第２のタイムアウト時間にわたって復元されて
    いないことを前記送信元パケット転送装置毎に検出し、
    該復元が行われていない送信元パケット転送装置に関し
    て蓄積されているスーパーパケットが存在していれば、
    該スーパーパケットを廃棄することを特徴とする請求項
    １８又は１９記載のパケット転送方法。
21. 【請求項２１】 前記送信元パケット転送装置は、前記
    送信元のアクセス網から送信された前記パケットが複数
    のスーパーパケットにまたがる場合に該パケットをこれ
    ら複数のスーパーパケットに分割して前記ネットワーク
    に送出し、 前記宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転
    送されてくる前記スーパーパケット中のパケットが複数
    のスーパーパケットにまたがっている場合に、これら複
    数のスーパーパケットに分割されているパケットのデー
    タを繋げて前記送信元のアクセス網によって生成された
    元のパケットを復元して前記宛先のアクセス網に送出す
    ることを特徴とする請求項１７〜２０の何れかの項記載
    のパケット転送方法。
22. 【請求項２２】 前記送信元パケット転送装置は、前記
    スーパーパケットのヘッダ中の送信元アドレス及び宛先
    アドレスとして、該送信元パケット転送装置及び前記宛
    先パケット転送装置にそれぞれ付与されている前記ネッ
    トワーク内でのみ定義される固有の網内アドレスを格納
    して前記ネットワークに送出し、 前記ネットワーク内の各中継手段は、転送されてくる前
    記スーパーパケットのヘッダを参照して前記宛先パケッ
    ト転送装置に付与された網内アドレスに従って該スーパ
    ーパケットの中継先を特定して該スーパーパケットを前
    記宛先パケット転送装置まで転送することを特徴とする
    請求項１７〜２１の何れかの項記載のパケット転送方
    法。