JP2005502268A - イーサネット上でｓｄｈ／ｓｏｎｅｔ自動保護スイッチングをサポートするための方法 - Google Patents

Abstract

ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのＡＰＳ標準機能を、イーサネットネットワークにおいてサポートするためのイーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層（３０５）が提供される。一実施形態によれば、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレーム（３０１Ｂ）を処理するためのイーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層（３０５）が提供される。ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層（３０１）は、ＭＡＣクライアントＡＰＳコントローラをサポートして、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ標準機能を全て実装可能とする。ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレーム（３０１Ｂ）は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのＫ１／Ｋ２ＡＰＳシグナリングプロトコルをイーサネットネットワークにおいてサポートする。近い終端ＡＰＳコントローラは、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームを用いて、切替及び他のＡＰＳ動作要求中に、遠い終端ＡＰＳコントローラと通信する。すると、遠い終端ＡＰＳコントローラはＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレーム（３０１Ｂ）を用いて、切替及び他のＡＰＳ動作要求に関して、近い終端及びＡＰＳコントローラと通信する。

Description

【関連出願】
【０００１】
本願は、２００１年９月４日付けの同時係属中の米国仮出願第６０／３１７，０３５号の優先権を、両出願に共通するすべての主題に関して主張する。上述の仮出願の開示内容は、引用してその全体をここに援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、概ねネットワークスイッチング・アーキテクチャに関し、より詳細にはイーサネットネットワークにおけるＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ自動保護スイッチング（ＡＰＳ）機能のサポートに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ（同期ディジタルハイアラキ／同期式光ファイバ網）標準は、元々ボイスネットワークで用いるために発達した。ＳＤＨは、北米で発達したＳＯＮＥＴ標準と実質的に同一のヨーロッパ版標準である。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴは、コネクション型同期式ＴＤＭ回線交換技術を含んでいる。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ構成のネットワークは、同一のクロックドメインで動作する（例えば、ネットワークの全ての部分がプライマリクロックを基準としている）。このネットワークは、各回線に固定帯域幅タイムスロットを割り当てる。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴアーキテクチャは、スイッチ内のポート間にエンドツーエンドパスを確立する物理回線構成が存在するという点で、コネクションに基づいたプロトコルである。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴネットワーク内を伝わる信号におけるデジタル伝送は、同一の速度で行われるが、任意の２つの信号伝送間には、伝送システム内での時間遅れ又はジッタに起因する位相差が発生することがある。
【０００４】
イーサネットは主としてデータネットワークとして発達した。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴとは対照的に、イーサネットは、コネクションレス型非同期式キャリア検知多重アクセス/衝突検出（ＣＳＭＡ／ＣＤ）パケットスイッチング技術である。イーサネットアーキテクチャは、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴアーキテクチャのような単一クロックドメインには依存しない。イーサネットアーキテクチャは、データを含んだ一連のパケットをネットワーク上で送信する。パケットを送る必要があれば、送信機はパケットを随時送信しようとする。イーサネットアーキテクチャは、パケットがネットワーク内のノードからノードへ論理或いは物理回線を確立することなく伝わるという意味においてもコネクションレス型である。エンドツーエンドパスは、「ブリッジング」とよばれる処理を介して発見される。イーサネットは、基本的に構内情報通信網（ＬＡＮ）技術である。
【０００５】
ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴネットワークは、信頼性の高い、保証された利用可能帯域幅の低ジッタ接続を提供する。これら特徴は、ボイス品質ネットワークに必要なものである。しかし、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴは帯域幅の点で非効率的であり、他の多くのネットワークアーキテクチャに比べてオーバヘッドが多くなる。対照的に、イーサネットネットワークは、より信頼性が低い、ベストエフォート式転送の低コスト帯域幅接続を提供する。これら特徴は、データ品質ネットワークに適したものである。イーサネットは、伝送が保証されておらず、オーバーヘッドも低く、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴに比べてサポートされる動作機能が少ない。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴでは、回線が一旦確立されると、帯域幅がアプリケーションに割り振られてしまい、そのアプリケーションがその帯域幅を使用していなくても、他のアプリケーションがそれを使用することはできない。イーサネットでは、アプリケーションが帯域幅を利用するのは、パケット伝送に帯域幅が必要な時だけである。
【０００６】
ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴネットワークでは、自動保護スイッチング（ＡＰＳ）機能が知られている。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ標準は、ＡＰＳコントローラを、「ＡＰＳプロトコル内で搬送される情報の生成と終了、及びＡＰＳアルゴリズムの実装の役割を果たすノードの一部」と定義している。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ標準は、ＡＰＳシグナリングプロトコル及びＡＰＳ（Ｋ１／Ｋ２）バイトも定義している。また、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ標準は、リニア保護、リング保護、及びメッシュ保護のための様々なアルゴリズムも定義している。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ機能は、５０ミリ秒切替、単方向性及び双方向性切替、復帰及び非復帰切替、手動または自動切替をサポートできる。更に、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ機能は、リニア、リング、及びメッシュトポロジ、並びにライン及びパス保護もサポートできる。ＡＰＳ機能は、回線障害が発生した場合は回線の切り替えが可能で、光ネットワークシステムでしばしば用いられている。概して、ＡＰＳは、ネットワークを「動作（原語：working）」インターフェースと「保護」インターフェースとの集まりに編成する。動作インターフェースに障害が発生すると、保護インターフェースがその動作インターフェースのトラフィック負荷の処理を直ちに引き受ける。ＡＰＳでは、動作ポート／リンク及び保護ポート／リンクがある。ネットワークシステムが初期化され、完全に機能する状態になれば、動作ポート／リンクがアクティブ状態となり、保護ポート／リンクは待機モードを維持する。動作中に機器障害が発生すると、保護ポート／リンクがアクティブポート／リンクになり、障害を起こした動作ポート／リンクの動作を引き継ぐ（すなわち、保護ポート／リンクが新たな動作ポート／リンクとなる）。公知のＡＰＳシステムでは、この切替時には５０ミリ秒未満の最小限のトラフィック中断が起こりうる。
【０００７】
ボイスネットワークでは、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ標準の機能は、アーキテクチャに、リング、リニア、またはメッシュトポロジの機器障害から５０ミリ秒未満で保護を提供する。データネットワークがボイストラフィックをサポートするには、ネットワークが、回復時間と、異なるネットワークトポロジとの協働（すなわちリング及びリニアトポロジをサポート）と、に関して同一レベルの保護を提供する必要がある。イーサネットは、最も一般的なデータネットワーク・データリンク層プロトコルである。ＡＰＳ機能を提供するイーサネット標準は存在しない。
【０００８】
イーサネットネットワークでは、幾つかの標準及びプロプラエタリ技術がリンク障害をサポートしている。スパンニングツリー・プロトコル（ＳＴＰ）ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準は、トポロジ変更を提供する。ＳＴＰは、構成メッセージを送信し、構成メッセージ及び幾つかのタイマを監視することでトポロジを計算し、維持する。これら構成メッセージは、「ハロータイマ」がタイムアウトする度に発せられる。典型的にはこれは２秒に設定される。これは、ＳＴＰが、リンクＡＰＳ・ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ標準に関して要求されている５０ミリ秒をサポートできないことを意味する。ＳＴＰドメイン内のノードの数が増えるにつれ、ＳＴＰ収束も大幅に低下する。収束に数分かかることもあり得る。ポーリングのため、ＳＴＰはある程度の帯域幅も消費する。ＳＴＰは、主としてループ解決のために設計されており、トポロジは頻繁に変更されないだろうというのが元々の前提であった。ＳＴＰでは、障害からの迅速な回復はそれほど重要視されていなかった。データネットワークでは、迅速な回復は必要条件でない場合が多い。
【０００９】
リンク集約（ＬＡ）ＩＥＥＥ８０２．３ａｄ標準は、集約リンクをサポートするために設計されている。リンク集約の一機能は、集約リンクにおける物理リンク障害の何れかの可能性をサポートすることである。リンク集約制御プロトコル（ＬＡＣＰ）は、「協同するシステム間で自動的に集約を構成し、維持すること」と定義されている。メッセージは定期的且つ周期的に発せられる。典型的には、この周期は高速では毎秒、低速では３０秒ごとである。これは、リンク集約も５０ミリ秒の回復をサポートしないことを意味する。この標準が正式に承認される前には、シスコシステムズ（原語：Cisco Systems）が開発した最もよく知られたファースト・イーサチャンネル（原語：Fast EtherChannel）製品などの、リンク集約の幾つかのプロプラエタリ実装技術が存在した。
【００１０】
最近、キャリアネットワークに関して５０ミリ秒の回復要件を達成するようになった幾つかのプロプラエタリ技術が開発されている。こうした技術は、イーサネットに基づくものと、新たな非イーサネットに基づくものという２つの主たる範疇に分けることができる。イーサネットに基づくシステムでは、殆どの技術が、リンク障害を検出するための２０ミリ秒に基づく「ハートビート」または「ハロー」プロトコルポーリングを、上位層ソフトウェアと共に使って、５０ミリ秒以内の回復を行う。アトリカ（原語：Atrica）社のアトリカ・レジリエント・イーサネットアクセス（ＡＲＥＡ）フレームワーク技術は、その一例である。オッカムネットワーク（原語：Occam Networks）社のイーサネット保護スイッチング（ＥＰＳ）技術も、その一例である。インターネットフォトニクス（原語：Internet Photonics）社は、イーサネットのフレーム間ギャップを用いて同様の機能をサポートしている。
【００１１】
上記以外にも、高速回復に関する問題を解決しようとするイーサネットでの開発努力が進められている。高速スパンニングツリー・プロトコル（ＲＳＴＰ）ＩＥＥＥ委員会はＳＴＰの修正に取りかかっているが、現時点では、保証収束／回復要件は１秒であり、５０ミリ秒ではない。イーサネットファーストマイルＩＥＥＥ委員会も、５０ミリ秒の回復をサポートするイーサネットの修正に取り組んでいる。
【００１２】
定義されているイーサネットに基づかない技術には、メトロイーサネットフォーラムが含まれ、これは保護をサポートするためマルチラベル・プロトコルスイッチング（ＭＰＬＳ）を用いる。レジリエントパケットリング（ＲＰＲ）技術は、ＲＰＲアライアンスにより定義されている。ＲＰＲは、イーサネットプロトコルとは互換性がない新しいプロトコルだが、リングにおける５０ミリ秒の回復をサポートするよう設計されている。
【００１３】
上述の技術の殆どは、イーサネットの限られた機能性しか解決しない。典型的には、これら技術が５０ミリ秒の保護をサポートするのは、リニアまたはリング環境の一方であって、両方ではない。更に、これらはリンク障害に限定されている。これらは、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ標準により定義されている能力の一部にしか対処しない。
発明の概要
【００１４】
本発明の分野において、イーサネットネットワーク上で、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ標準により定義されているＡＰＳ機能に対する必要性が存在する。本発明は、この必要性に対処するための新たな解決策に関するものである。
【００１５】
本発明の例示的な一実施形態によれば、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）自動保護スイッチング（ＡＰＳ）機能をサポートするためのＭＡＣハードウェアが、単一のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層及び複数のＭＡＣ副層を備える。
【００１６】
本発明の例示的局面によれば、前記複数のＭＡＣ副層は、更にリンク集約副層を含む。前記複数のＭＡＣ副層は、少なくとも１つのＭＡＣ制御副層を更に含む。前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、ＭＡＣ内部に位置することができる。ＭＡＣ制御層は、制御フレーム内にあるオプションのＶＬＡＮタグを処理できる。前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、ＭＡＣハードウェア内部に実装することができる。前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、リンク集約副層が形成する論理リンクのＡＰＳをサポートする。前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、物理リンクのＡＰＳをサポートする。前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、ネットワーク層パスのＡＰＳをサポートする。前記ＭＡＣ副層は、イーサネットスイッチ装置及びイーサネットＭＡＣ装置の少なくとも一方において実装可能である。前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、イーサネットＭＡＣ制御ＡＰＳフレームを処理する。前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、イーサネットＭＡＣ制御ＡＰＳ状態を維持する。
【００１７】
本発明の更なる局面によれば、ＡＰＳフレームが検出された時は、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御層が、ＭＡＣクライアントＡＰＳコントローラを呼び出すための割込みを生成する。ＡＰＳ状態の変更が検出された時は、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、ＭＡＣクライアントＡＰＳコントローラを呼び出すための割込みを生成する。前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、イーサネットＭＡＣクライアントＡＰＳコントローラと情報のやりとりをする。
【００１８】
本発明の別の局面によれば、イーサネットＰＨＹハードウェア装置が、少なくとも１つの物理副層を含む。前記少なくとも１つの物理副層は、ポート／リンク障害が検出されると、ＭＡＣクライアントＡＰＳコントローラを呼び出すための割込みを生成する。
【００１９】
本発明の別の局面によれば、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳシグナリングプロトコルをサポートするためのイーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームが、標準イーサネットフレーム・プリアンブルフィールドを含む。前記制御フレームの付加的要素は、標準イーサネットのフレーム開始デリミタフィールドと、標準イーサネットの宛先ＭＡＣアドレスフィールドと、標準イーサネットの発信元ＭＡＣアドレスフィールドと、オプションの標準イーサネットのＶＬＡＮタグフィールドと、標準イーサネットのタイプフィールドと、標準イーサネットのＭＡＣ制御操作符号フィールドと、複数の標準イーサネットのＭＡＣ制御パラメータであって、操作符号固有のＭＡＣ制御パラメータと、標準イーサネットのフレーム検査シーケンスフィールドとを含む。
【００２０】
本発明の更なる局面によれば、前記イーサネットＭＡＣ制御操作符号は、論理リンク障害と、物理リンク障害と、パス障害とを区別する機能を更に含む。また、前記複数のイーサネットＭＡＣ制御パラメータは、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのＫ１バイトを含むＫ１ワードフィールドと、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのＫ２バイトを含むＫ２ワードフィールドと、ポートＩＤフィールドと、スロットＩＤフィールドと、シャーシＩＤフィールドと、ブリッジＩＤフィールドと、ノードＩＤ／ＩＰフィールドと、ゼロまたは１以上のオクテットのゼロ値とを更に含む。
【００２１】
本発明の別の局面によれば、イーサネットＭＡＣクライアントが、少なくとも１つのＭＡＣクライアントを含む。前記ＭＡＣクライアントは、ネットワーク層プロトコル及びスイッチの転送機能の少なくとも１つを含む。前記ＭＡＣクライアントは、少なくとも１つのＭＡＣ制御クライアントＡＰＳコントローラを含むことができる。
【００２２】
本発明の他の局面によれば、ＭＡＣハードウェア及びＰＨＹハードウェア上でＡＰＳ機能を提供する方法が、近い終端ネットワークノードにおいて第１リンクにおける障害を検出する段階を含む。ポート／リンク障害が検出されると、物理層が、ＭＡＣクライアントＡＰＳコントローラを呼び出すための割込みを生成する。前記障害を修正するため第２リンクに切り替えられる。回復機能を提供すべく、前記方法は５０ミリ秒以内で実行できる。
【００２３】
本発明の他の局面によれば、ＭＡＣハードウェア上でＡＰＳ機能を提供する方法には、近い終端のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、ＡＰＳ要求を含んだＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームを、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファから受信する段階が含まれる。前記近い終端のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、ＭＡＣ・ＡＰＳ状態ハードウェアレジスタを更新して、前記ＡＰＳ要求の受信を反映する。前記ＭＡＣ・ＡＰＳハードウェアは、受信したＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームのマスク可能割込みを提供する。前記近い終端のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、前記ＡＰＳコントローラを呼び出すための割込みを生成する。前記ＡＰＳコントローラは、前記ＡＰＳ要求を処理する。前記ＡＰＳ要求は、ＡＰＳ・Ｋ１／Ｋ２シグナリングプロトコルを用いた切替要求及びＡＰＳ管理要求の少なくとも１つを含むことができる。手動及び自動切替ＡＰＳ要求の少なくとも１つが可能である。前記方法は、論理障害と、物理障害と、パス障害とを区別する段階を更に含むことができる。回復機能を提供すべく、前記方法は５０ミリ秒以内で実行できる。
【００２４】
本発明の他の局面によれば、ＭＡＣハードウェア上でＡＰＳ機能を提供する方法には、近い終端のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、伝送すべきＡＰＳコントローラ要求を受信する段階が含まれる。前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、要求された制御パラメータを備えたＡＰＳ制御フレームを作成する。前記近い終端のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームを伝送する。前記ＡＰＳコントローラ要求は、ＡＰＳ・Ｋ１／Ｋ２シグナリングプロトコルを用いた切替要求及びＡＰＳ管理要求の少なくとも１つを含むことができる。前記ＡＰＳコントローラ要求は、手動及び自動切替ＡＰＳ要求の少なくとも１つを更に含むことができる。回復機能を提供すべく、前記方法は５０ミリ秒以内で実行できる。
【００２５】
本発明の他の局面によれば、イーサネットプロトコルネットワーク上でＡＰＳ機能を提供する方法が、第１ポート／リンクにおける障害を被る段階を含む。割込みが生成される。前記割込みはＡＰＳコントローラに転送される。前記ＡＰＳコントローラは、前記第１ポート／リンクから第２ポート／リンクへの切替を開始する。回復機能を提供すべく、前記方法は５０ミリ秒以内で実行できる。
【００２６】
本発明の他の局面によれば、イーサネットプロトコルネットワーク上でＡＰＳ機能を提供する方法が、ＡＰＳ要求を備えたＡＰＳ制御フレームを受信する段階を含む。前記ＡＰＳ制御フレームのＡＰＳ要求は処理される。割込みが生成される。前記割込みはＡＰＳコントローラに転送され、該ＡＰＳコントローラが前記受信したＡＰＳ要求を処理する。回復機能を提供すべく、前記方法は５０ミリ秒以内で実行できる。更に、前記方法は、リニア、リング、及びメッシュトポロジに関する標準ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ機能のサポートを、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳシグナリングプロトコルのＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・Ｋ１／Ｋ２バイトを用いて、イーサネットプロトコルネットワークに提供する。
【００２７】
本発明の他の局面によれば、イーサネットプロトコルネットワーク上でＡＰＳ機能を提供する方法が、ＡＰＳ要求をＡＰＳコントローラクライアントから受信する段階を含む。前記ＡＰＳ要求を備えたＡＰＳ制御フレームが作成される。前記ＡＰＳ制御フレームが伝送される。回復機能を提供すべく、前記方法は５０ミリ秒以内で実行できる。更に、前記方法は、リニア、リング、及びメッシュトポロジに関する標準ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ機能のサポートを、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳシグナリングプロトコルのＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・Ｋ１／Ｋ２バイトを用いて、イーサネットプロトコルネットワークに提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の例示的な一実施形態は、標準ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ機能をイーサネットアーキテクチャ内に実装することに関する。イーサネットアーキテクチャ内でＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ機能をサポートするため、本発明はイーサネットＭＡＣ制御副層を拡張する。イーサネットＭＡＣ制御副層は、データリンク層（第２層、後述する）の副層である。ＭＡＣ制御副層は、ＭＡＣ（共有または専用通信チャンネルへのアクセスを確保する際に用いられるエンティティまたはアルゴリズムであるメディアアクセス制御）と、そのＭＡＣのクライアント（典型的には、このクライアントはネットワーク層プロトコルか、ブリッジまたはスイッチにより実現されるリレー機能である）との間に位置する。このＭＡＣのクライアントは、ＭＡＣ制御副層を使ってイーサネットＭＡＣの動作を制御できる。ＭＡＣ制御副層の実装は、イーサネット標準ではオプションである。
【００２９】
本発明の幾つかの局面には、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳをサポートするのに利用可能なイーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御プロトコルが含まれる。このイーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御プロトコルはＭＡＣ制御副層を拡張して、ＡＰＳ機能をサポートするために、イーサネットＭＡＣマルチキャストまたはユニキャストアドレス、及びＭＡＣ制御操作符号を利用する。このＭＡＣ・ＡＰＳ機能は、全二重イーサネットリンク上でＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳを実現する。ＭＡＣ・ＡＰＳフレームは、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ標準に記載されているようなＫ１／Ｋ２バイトを含む。ＭＡＣ・ＡＰＳは、公知のＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳと同一の様態で動作する。ＡＰＳコントローラは、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層のクライアントとなりうる。このＡＰＳコントローラは、本発明の局面に従って提供されたイーサネットＭＡＣ・ＡＰＳインフラストラクチャを用いて、標準ＡＰＳ機能を実装する。
【００３０】
図１乃至６では類似した部品には類似した参照番号を付加してあり、本発明に従ってＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳをイーサネット環境で実装するための方法の例示的実施形態を示す。図示した代表的な実施形態を参照して本発明を説明するが、本発明は多くの代替形式で実施できることは理解すべきである。通常の技能を備えた当業者であれば、本発明の精神及び範囲と調和させつつ、要素又は材質の寸法、形状、又は種類などの開示した実施形態のパラメータを変更する様々な方法があることも理解するはずである。
【００３１】
本明細書で記載する例示的な実施形態の動作を十分に理解するためには、ネットワークを幾つかの階層からなるものと見なす開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）ネットワーク階層を理解するのが助けになる。この階層構造では、第１層は、ネットワーク内で信号の伝送を行う要素を含んだ物理層である。第２層はデータリンク層であり、第１層という下にある物理チャンネル上で装置間における直接通信を可能とするサービスを提供する。第３層はネットワーク層であり、複数データリンクを介した局と局との間のデータ引き渡しの役割を果たす。ネットワーク層は、パケットをネットワーク上で経路指定する役割を果たす。第４層はトランスポート層で、ネットワーク上の局と局と間でのプロセス間通信を可能とする、エラーのない、順序番号付きで、引き渡し保証付きのメッセージサービスを提供する。第５層はセッション層であり、アプリケーション間での通信の確立を取り扱う。この層はセキュリティアプリケーションに役立つ。第６層はプレゼンテーション層であり、ローカルデータを表示する様々な方法を用いて、ネットワーク接続されたシステム間でのデータ共有を可能とする。最後に、第７層はアプリケーション層である。この層は、Ｅメールやファイル転送機能などの一般的なアプリケーション機能を提供する。
【００３２】
ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴでは、ＡＰＳは、物理層（すなわち第１層）においてノード間のポート／ライン保護を提供する。幾つかのトポロジがＡＰＳをサポートでき（例えば、リング、リニア、またはメッシュトポロジ）、幾つかのレベルの保護が可能である（例えば、１＋１、Ｎ＋１、及びＮ：１）。今後の説明の目的では、ＡＰＳは、ノード間での１＋１ＡＰＳ構成を用いて説明する。Ｎ＋１のＡＰＳ構成もＮ：１のＡＰＳ構成も、同様のアーキテクチャでサポートできる。ＡＰＳの「１＋１」アーキテクチャは、概して２本の伝送路またはパスを配列して、情報がそれぞれの伝送路またはパスを同時に伝搬していく。この接続は単方向性でも、双方向性でもよい。更に、この「１＋１」のアーキテクチャは、それぞれの動作インターフェースまたは回線と対になっている保護インターフェースまたは回線を提供する。しばしば、保護回線及び動作回線は、挿入／分岐マルチプレクサとインターフェース接続されており、このマルチプレクサが同一のトラフィック負荷を動作回線及び保護回線に送る。
【００３３】
保護回線内では、ＡＰＳ接続の現在の状態を示す情報が、回線内を連続的に流れており、任意の動作要求を搬送する。この情報は、動作回線と保護回線とを同期させるのに使用できる。
【００３４】
本発明は、リニア及びリング保護、リング及びメッシュトポロジをサポートでき、更に、物理リンク、論理リンク、及びパス保護を提供する。しかし、本発明を明瞭に説明するため、本明細書の記述はリニアＡＰＳ構成を用いる。通常の技能を備えた当業者であれば、リング及びメッシュトポロジ保護も本発明の諸局面に従って実現可能なことは理解するはずである。パスレベルの保護も、適切な発信元及び宛先イーサネットＭＡＣアドレスを提供することで、本発明のアーキテクチャによりサポートできる。
【００３５】
図１Ａ及び１Ｂは、２つのノード間のＡＰＳ構成を示す。第１ノード１０２及び第２ノード１０３という２つのネットワーク要素すなわちノードがある。第１ノード１０２は、第１リンク１０４に沿って延伸する第１ファイバ対を備え、第２ノード１０３は、第２リンク１０５に沿って延伸する第２ファイバ対を備える。第１リンク１０４及び第２リンク１０５は、第１及び第２ノード１０２及び１０３を、それぞれ第１ＡＰＳポート対１１０及び第２ＡＰＳポート対１１２で接続する。各ノード１０２及び１０３内では、ノード１０２及び１０３の進入ポートと出口ポートの間に接続１０６、１０７、１０８、及び１０９が存在する。実線の矢印はアクティブ状態のトラフィックを表し、破線の矢印は待機トラフィックを表す。分かり易くするため、図１Ａ及び１Ｂは一方向のトラフィックの流れのみを示す。双方向性アーキテクチャの場合は、残りの一方向は、図示した矢印とは反対方向の同一トラフィックパターンを具備する。図１Ａ及び１Ｂは、ＡＰＳトラフィックの前後の状態（すなわち、伝送路割込み前と、ファイバがファイバ切断１１１において切断されて、伝送路割込みを起こした後）を示す。
【００３６】
ＡＰＳにおいて、図１Ａ及び１Ｂに示したように、１つのリンク（１０４または１０５）は、様々な種類の障害を予期し、それらに対処するために他のリンク（１０４または１０５）により保護されている。こうした障害には、ノード故障、カード故障、及びポート故障などの機器の障害、或いはケーブル／ファイバ切断などのリンク障害が含まれる。通常、こうしたエラーはハード障害と呼ばれる。ソフト障害と呼ばれる２番目の種類のエラーには、リンクにおいて著しいビットエラー速度が発生した場合が含まれる。
【００３７】
第１リンク１０４は、第１ノード１０２と第２ノード１０３との間に延伸する動作ポート／リンクをサポートする。第２リンク１０５は、第１ノード１０２と第２ノード１０３との間に延伸する保護ポート／リンクをサポートする。リンク１０４または１０５のどちらが動作ポート／リンクとしてアクティブとなり、どちらが保護ポート／リンクとなるかは、ノード１０２及び１０３のＡＰＳコントローラの状態による。図１Ａでは、第１リンク１０４が、アクティブ状態の動作ポート／リンクである。データフレームは、第１動作接続１０６及び第１保護接続１０７の両方に伝送される。こうしたフレームの伝送はブリッジングと呼ばれる。データフレームは、第１リンク１０４の動作ポート／リンク及び第２リンク１０５の保護ポート／リンクに沿って伝搬する。すると、これらデータフレームは、アクティブな第２動作接続１０８に沿って第２ノード１０３を通過するが、待機中の第２保護接続１０９内を伝搬することはない。セレクタが、フレームを受信するためにどちらのパスを用いるかを選択できる。ブリッジング及びセレクタの実装には、電気的インターフェース用のＹコネクタ及び電気的或いは光インターフェース用の２ｘ２クロスコネクトスイッチチップなどのデュアルキャスティング（原語：dual casting）をサポートするハードウェアを用いればよい。シリアルバス・アーキテクチャを用いることもできる。
【００３８】
例えば、図１Ｂのファイバ切断１１１により、第１リンク１０４の動作ポート／リンクで障害が発生すると、第２ノード１０３内の受信機（図示しない）が、ハードウェアにおけるリンク障害を検出して、ＭＡＣ・ＡＰＳクライアントに割込みを生じさせる。すると、これが、第２リンク１０５の保護ポート／リンクへの切替を開始する。第２動作接続１０８は待機状態に移行し、第２保護接続１０９がアクティブとなる。すると、データフレームは、第１保護接続１０７から、第２リンク１０５の保護ポート／リンクに沿って第２ノード１０３の第２保護接続１０９へ伝搬することによって、第１ノード１０２と第２ノード１０３との間で継続可能となる。
【００３９】
図２は、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御アーキテクチャを示す。ＭＡＣクライアントすなわち上位層２０１は、例えば、ＩＰなどのネットワーク層プロトコルまたはスイッチの転送機能でよい。図示した実施形態では、ＭＡＣクライアント２０１は、ＡＰＳコントローラ機能も実現できる。ＭＡＣクライアント２０１内のＡＰＳコントローラは、ＡＰＳの状態を管理し、様々なエラーや切替命令に反応する。
【００４０】
ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層２０２は、リンク集約副層２０３が形成する論理リンクのＡＰＳをサポートする。リンク集約副層２０３は、複数の物理リンクの、単一集約リンクへの集約を可能とする。集約リンクは、論理リンクの一形態である。更に、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層２０４Ａ、２０４Ｂ、及び２０４Ｃは、物理リンクのＡＰＳをサポートする。標準ＭＡＣ制御副層２０５Ａ、２０５Ｂ、及び２０５Ｃは、現在定義されている全てのＭＡＣ制御フレーム（例えば、入力バッファ過負荷により、スイッチがデータフレームを不要に廃棄することを防止する一時停止フレーム）をサポートする。全てのＭＡＣ制御副層２０５Ａ、２０５Ｂ、及び２０５Ｃはオプションである。標準ＭＡＣ副層２０６Ａ、２０６Ｂ、及び２０６Ｃは、媒体へのアクセスを制御する。標準ＰＨＹ副層２０７Ａ、２０７Ｂ、及び２０７Ｃは、伝送媒体の物理層信号を実装する。
【００４１】
ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳが、双方向切替、強制排除、及び幾つかの他のＡＰＳ機能をサポートするには、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳは、ＡＰＳ・Ｋ１／Ｋ２シグナリングプロトコルのサポートを必要とする。Ｋ１／Ｋ２シグナリングプロトコルは、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴシグナリングに用いられる実際のバイトに関連する。より具体的には、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴアーキテクチャにおけるＫ１バイト及びＫ２バイトは、双方向自動保護スイッチングに関する伝送路終了エンティティ間の保護シグナリングと、警報表示信号（ＡＩＳ−Ｌ）及びリモート障害表示信号（ＲＤＩ）の検出とに用いられる。
【００４２】
ＭＡＣ制御副層は拡張して、イーサネットによるＫ１／Ｋ２シグナリングプロトコルのサポートを可能にすることで、ＡＰＳ機能を提供する。更に、ＭＡＣ制御副層は拡張して、ＭＡＣ制御フレームにＶＬＡＮタグのオプションサポートを提供する。本発明の局面は、図２に示したように、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層２０２、２０４Ａ、２０４Ｂ、及び２０４Ｃを導入する。イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層２０２、２０４Ａ、２０４Ｂ、及び２０４Ｃは、イーサネットＭＡＣ制御ＡＰＳフレームを含み、これは、公知のＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ標準におけるＫ１／Ｋ２バイトの定義に従ったＫ１／Ｋ２バイトを含む。ＭＡＣ・ＡＰＳ副層２０２は、リンク集約副層２０３（論理ネットワークインターフェース層）及び／または物理ネットワークインターフェース層２０２Ａ、２０４Ｂ、及び２０４ＣにおけるＭＡＣ・ＡＰＳをサポートできる。同一の物理ハードウェアを用いて、ＭＡＣ・ＡＰＳ副層２０２、２０４Ａ、２０４Ｂ、及び２０３ＣのＡＰＳシグナリングプロトコルを処理できることに注目されたい。
【００４３】
イーサネットにおけるＡＰＳは、フレーミングを修正するかＡＰＳシグナリングプロトコルのフレーム間ギャップを用いることで、フレーミング処理におけるＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのように、物理層（第１層）で実装できる。或いは、これは、本発明の分野で公知の一時停止機能またはリンク集約機能のように、イーサネットＭＡＣ制御副層で実装できる。イーサネットフレーミングを修正してＡＰＳを実装すると、後方互換性がなくなり、末端ユーザや業界で標準化することが困難になる。更に、イーサネットフレームは送信すべきデータが存在する時にしか伝送されないので、イーサネットフレーミングの修正は部分的な解決策にしかならない。送信すべきデータがない場合は、ＡＰＳ信号を搬送するイーサネットフレームは存在しない。反対に、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴでは、フレームは常時生成されている（データまたはアイドル）。従って、ＡＰＳをイーサネットＭＡＣ制御副層で実装すれば、ＡＰＳシグナリングが、普通のイーサネット様式でイベント及びパケット駆動となる。
【００４４】
図３は、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層の内部アーキテクチャを示す。上述したように、ＭＡＣクライアントすなわち上位層３０６は、例えば、ＩＰなどのネットワーク層プロトコル、またはスイッチの転送機能でよい。図示した実施形態では、ＭＡＣクライアント３０６は、ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ３０５の機能も実装できる。ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ３０５は、ＭＡＣ・ＡＰＳの状態を管理し、様々なエラーや切替命令に反応する。
【００４５】
ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層３０１は、リンク集約副層３０４が形成する論理リンクのＡＰＳをサポートする。リンク集約副層３０４は、多数の物理リンクの、単一論理リンクへの集約を可能とする。ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層３０２Ａ、３０２Ｂ、及び３０２Ｃは、物理リンクのＡＰＳをサポートする。標準ＭＡＣ制御副層３０７Ａ、３０７Ｂ、及び３０７Ｃは、現在定義されている全てのＭＡＣ制御フレーム（例えば、一時停止フレーム）をサポートする。全てのＭＡＣ制御副層はオプションである。標準ＭＡＣ副層３０８Ａ、３０８Ｂ、及び３０８Ｃは、媒体へのアクセスを制御する。標準ＰＨＹ副層３０３Ａ、３０３Ｂ、及び３０３Ｃは、伝送媒体への物理層信号を実装する。
【００４６】
ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層３０１は、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御オペレーション３０１Ａを含み、これは、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファ３０１Ｂから受信したＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームに基づいてＭＡＣ・ＡＰＳ状態３０１Ｃを管理する。ＭＡＣ・ＡＰＳ制御オペレーション３０１Ａは、更に、ＡＰＳ・Ｋ１／Ｋ２の状態に変更があると、伝送路３１４に沿って割込みを生成する。ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ３０５は、ＭＡＣ・ＡＰＳ状態３０１Ｃにアクセスできる。ＭＡＣ・ＡＰＳ状態３０１Ｃは、様々な割込み状態レジスタ、Ｋ１／Ｋ２バイト状態レジスタ、受信したＡＰＳ操作符号、及び他のＡＰＳに関連した情報を含む。また、ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ３０５は、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームをＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファ３０１Ｄから送信でき、ＭＡＣ・ＡＰＳ状態３０１Ｃにレジスタを設定することで、ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ３０５により構築できる。
【００４７】
図３に示したように、このイーサネットＭＡＣアーキテクチャは、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層３０１、３０２Ａ、３０２Ｂ、及び３０２Ｃをサポートするように修正されている。このイーサネットＭＡＣアーキテクチャは、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファ３０１Ｂ及び３０１Ｄの、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御オペレーション３０１ＡにおけるＡＰＳ処理をサポートし、ＭＡＣ・ＡＰＳ状態３０１Ｃを維持し、更に、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームが受信された場合且つ／またはＭＡＣ・ＡＰＳ状態３０１ＣにおいてＡＰＳ状態に変更があった場合は、伝送路３１４を介して割込みを生成する。
【００４８】
このイーサネットハードウェアは、ポート障害またはリンク障害に起因するハード障害による、物理層３０３Ａ、３０３Ｂ、及び３０３Ｃからの割込みをサポートする。同様に、このイーサネットハードウェアは、予め構成された閾値を上回るエラー率などのソフト障害もサポートする。このイーサネットハードウェアは、上位層及びＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ３０５が、アクセス伝送線３１３を介してＫ１／Ｋ２バイトなどＡＰＳの現在の状態にアクセスするための付加的レジスタを、ＭＡＣ・ＡＰＳ状態３０１Ｃにおいて提供する。
【００４９】
専用ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファ３０１Ｂ及び３０１Ｄは、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームをそれぞれ受信及び伝送する。ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファ３０１Ｂ及び３０１Ｄの存在により、制御フレームの待ち行列先頭遮断（原語：head of queue blocking）が防止され、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ標準に従ってリンク切替が５０ミリ秒以内で実行できるようにする。イーサネットハードウェアは、付加的に、ＡＰＳ機能に関する別個の制御及びマスク可能状態レジスタを、ＭＡＣ・ＡＰＳ状態３０１Ｃにおいて提供してもよい。ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファ３０１ＤからのＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレーム（伝送）には、ハードウェアパス３１２を用いてＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ３０５がアクセスできる。このアクセスはレジスタとしても、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファ３０１Ｄへの直接アクセスを介しても実現できる。受信したデータフレームは、クライアントフレーム受信パス３１０を介してＭＡＣクライアント３０６まで直接通過する。ＭＡＣクライアント３０６伝送データフレームパス３１１は、ＭＡＣクライアント３０６データフレームをＭＡＣハードウェアに直接送信する。
【００５０】
図３に示したＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、リンク集約副層３０４の下に配置して、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層３０２Ａ、３０２Ｂ、及び３０２Ｃの個別の物理リンクを保護してもよい。或いは、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層は、論理リンクを保護するようにリンク集約副層３０４の上に配置してもよい。同一アーキテクチャが何れの場合もサポートする。これら異なる場合を区別するため、異なるＭＡＣ制御操作符号を用いる。
【００５１】
近い終端ノード（伝送の発信元により近いノード）で障害がローカルで検出された場合は、イーサネットＰＨＹ層３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃが割込み伝送路３１４を介して割込みを生成し、これにより、ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ３０５を呼出し、次に切替を引き起こす。
【００５２】
遠い終端ノード（伝送の宛先により近いノード）で障害がリモートで検出され、切替を要求する場合は、それが、Ｋ１／Ｋ２バイトの必要性に従って、適切なＡＰＳ命令及び情報を付けてＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファ３０１ＤからＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームを送る。近い終端ノードでＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームが受信されると、近い終端のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層３０１Ａ、３０２Ａは、このＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームをＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファ３０１Ｂから受信し、この新たな要求を反映するためにＭＡＣ・ＡＰＳ状態３０１ＣにおけるＭＡＣ・ＡＰＳハードウェア状態／レジスタを更新する。ＭＡＣ・ＡＰＳ状態３０１ＣにおいてＭＡＣ・ＡＰＳ状態のバイトに変更があれば、ハードウェアが受信したＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームのマスク可能割込みを提供する。こうした割込みが起これば、それがＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ３０５を再び呼び出し、このコントローラがＡＰＳ切替を実行する。
【００５３】
伝送方向では、Ｋ１／Ｋ２レジスタがＭＡＣ・ＡＰＳ状態３０１Ｃに存在するように、またＡＰＳコントローラ３０５がＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームを送信する必要がある時は、コントローラ３０５が、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファ３０１Ｄに制御レジスタのハードウェアパス３１２を介して書き込みするように、ハードウェアを実装できる。
【００５４】
本発明の諸局面をＭＡＣ層で実装するための幾つかの実施形態がある。論理または物理の内どちらのＭＡＣ・ＡＰＳコンテキストが任意の例で存在するかを区別するため、以下に示す幾つかの処理の何れかが発生する。１つの実装は、ＭＡＣ制御フレーム、マルチキャスト宛先アドレス０１−８０−Ｃ２−００−００−０３、タイプ０ｘ８８０８、及び物理ＡＰＳ、論理ＡＰＳフレーム、及びパスＡＰＳフレームの３つの操作符号を用いるものである。２番目の実装は、操作符号の代わりに異なるフレームタイプを利用できる。或いは、一実施形態では、ＭＡＣ・ＡＰＳを、イーサネット標準で定義されているスロープロトコルの１つのクラス（単位時間に所定の最大フレーム数以外は決して発信しないプロトコルクラス）として実装できる。更に、別の実施形態は、ベンダ固有の、マルチキャスト宛先アドレスを用いた実装を含む。通常の技能を備えた当業者であれば、上述の実施形態及び具体的に指定されていない他の実施形態を様々に組み合わせて使用可能なことは理解するはずである。後述する例示的な一実施形態は、最初の選択肢を用いて本発明を実装したものである。
【００５５】
図４は、例示的なイーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレーム４００の形式を示す。全てのイーサネットフレームは、それぞれが値０ｘ５５を含む７バイトのプリアンブル４０１から始まる。フレーム開始デリミタ（ＳＦＤ）４０２は、値０ｘＤ５を含んでいる。宛先アドレス４０３は、ＭＡＣ・ＡＰＳオペレーションに予約した固有のマルチキャストアドレス０１−８０−Ｃ２−００−００−０３を含む。これは８０２標準委員会に登録する必要がある。宛先アドレス４０３は、宛先ポートのユニキャストＭＡＣアドレスでもよい。宛先ポートは、システムソフトウェアなどの外部機構を介して構成することとなろう。宛先アドレス４０３は６バイトを必要とする。発信元アドレス４０４も６バイトを必要とし、当該ＭＡＣ・ＡＰＳフレームを送信する発信元インターフェースのユニキャストアドレスを含む。ＶＬＡＮタグフィールド４１０はオプションで、このフィールドの最初の２バイトに標準ＶＬＡＮプロトコルＩＤ０ｘ８１００を含み、２番目の２バイトは、ＶＬＡＮ識別子、優先順位、及びタグ制御情報ビットを含む。これらは８０２．１Ｑ／１ｐ標準により定義されている。タイプフィールド４０５は、全てのＭＡＣ制御フレームに使用される予約値０ｘ８８０８を含み、２バイトを必要とする。ＭＡＣ・ＡＰＳ物理リンクレベルに関するＭＡＣ・ＡＰＳ制御操作符号４０６は、０ｘ０００２である。ＭＡＣ・ＡＰＳ論理リンクレベルに関するＭＡＣ・ＡＰＳ制御操作符号４０６は、０ｘ０００３である。ＭＡＣ・ＡＰＳパスレベルに関するＭＡＣ・ＡＰＳ制御操作符号４０６は０ｘ０００４である。これは８０２標準委員会に登録する必要がある。全ての場合において、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御操作符号４０６は２バイトを必要とする。ＭＡＣ・ＡＰＳ制御パラメータフィールド４０７は、Ｋ１ワード４０７Ａ及びＫ２ワード４０７Ｂと呼ばれる２つのパラメータが占める。これらは４バイトの符号無し整数で、標準的なＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳのＫ１及びＫ２バイトを含む。ワード長を使用することで、Ｋ１バイトの増加に対処し、Ｋ２バイトに１６局を上回るＩＤを入れることが可能となる。ＭＡＣ・ＡＰＳ制御パラメータ内には、ポートＩＤ４０７Ｃ、スロットＩＤ４０７Ｄ、シャーシＩＤ４０７Ｅ、ブリッジＩＤ４０７Ｆ、及びノードＩＤ／ＩＰ４０７Ｇに関する付加的なオプションフィールドも含まれる。これらフィールドは、パスＡＰＳ保護を行う場合は障害特定のために用いることができ、図示したバイト数を必要とする。警告を発したり、障害が発生した場所の状態を報告したりするため、外部ソフトウェアがこれらのフィールドを用いることができる。予約フィールド４０８は、将来の拡張のために確保されており、全てゼロに設定される。フレーム検査シーケンス（ＦＣＳ）フィールド４０９は、宛先アドレス４０３から予約フィールド４０８の終端までのフレームの内容を計算したチェックサムである。
【００５６】
図５は、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳオペレーションの例示的な一実施形態を示す。ＭＡＣクライアントすなわち上位層５０１は、例えば、ＩＰなどのネットワーク層プロトコルまたはスイッチの転送機能でよい。図示した実施形態では、ＭＡＣクライアント５０１は、ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ５０１Ａの機能も実装している。ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ５０１Ａは、ＡＰＳの状態を管理し、様々なエラーや切替命令に反応する。ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層５０３及び５１４は、リンク集約副層５０４及び５１５が形成する論理リンクのＡＰＳをサポートする。リンク集約副層５０４及び５１５は、多数の物理リンクの、単一論理リンクへの集約を可能とする。ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層５０５、５０９、５１６、及び５２０は、物理リンクのＭＡＣ・ＡＰＳをサポートする。次の層には標準ＭＡＣ制御副層５０６、５１０、５１７、及び５２１が存在し、現在定義されている全てのＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレーム（例えば、一時停止フレーム）をサポートする。全てのＭＡＣ制御副層はオプションである。ＭＡＣ制御副層の後には、媒体へのアクセスを制御する標準ＭＡＣ副層５０７、５１１、５１８、及び５２２が設けられている。次には、伝送媒体への物理層信号を実装する標準ＰＨＹ副層５０８、５１２、５１９、及び５２３が設けられている。
【００５７】
論理レベルの動作リンク５０２の伝送５０２Ａ及び受信５０２Ｂを、アクティブ状態のトラフィックを表す実線矢印で示した。論理レベルの保護リンク５１３の伝送５１３Ａはアクティブ状態となっていることが示され、受信５１３Ｂは待機モードとなっていることが示されている。同様に、各物理リンクは、物理動作リンク５２３及び５２５、対応するアクティブ状態の伝送リンク５２３Ａ及び５２５Ａ、並びに対応するアクティブ状態の受信リンク５２３Ｂ及び５２５Ｂとして図示した。物理保護リンク５２４及び５２６も示し、対応するアクティブ状態の伝送リンク５２４Ａ及び５２６Ａ、並びに対応する待機受信リンク５２４Ｂ及び５２６Ｂを備える。
【００５８】
ＡＰＳの動作は図５に示した通りであり、論理（リンク集約）ＡＰＳリンクが、動作リンク５０２及び保護リンク５１３となる場合を図示している。図５は、物理ＡＰＳリンクが、動作リンク５２３及び５２５並びに保護リンク５２４及び５２６となる場合も示す。ＡＰＳコントローラ５０１Ａは、参照したＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ標準で標準化されているものと同一の状態マシンに従い、同一の命令を実行する。
【００５９】
ＡＰＳオペレーション制御の流れは図６に示す一方、本発明の動作説明に当たっては図４及び５も参照する。まず、障害が検出されたか否かを判断する（ステップ６１０）。何の障害も検出されていなければ、何の動作も行わない（ステップ６１２）。例えば、動作リンク５２３において、リンク障害または閾値を超えたビットエラーなどのローカル障害が検出された場合は、イーサネットＭＡＣ５０７またはＰＨＹ５０８層が、ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ５０１Ａの割り込みを発生する（ステップ６２０）。すると、ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ５０１Ａが呼び出される（ステップ６３０）。ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ５０１Ａは、障害を被っている全ての物理リンクを、動作リンク５２３から保護リンク５２４に切り替えさせる（ステップ６４０）。これは、論理動作リンク５０２と関連付けられた全ての物理リンクに関して実行できる。再度、障害がなお検出されているかどうかを判断する（ステップ６５０）。障害が無くなっていれば、それ以上は何の動作も行わない（ステップ６５２）。論理リンクがエラーを被り続けている場合は、ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラは、論理動作リンク５０２から論理保護リンク５１３への論理リンクの切替を行うことができる（ステップ６６０）。
【００６０】
リモートすなわち遠い終端ノードが切替を要求する場合は、その終端ノードは、Ｋ１／Ｋ２バイトに適切なＡＰＳ命令を付けたイーサネットＭＡＣ・ＡＰＳフレームを送る（ステップ６４２、６６２、及び６８２）。近い終端ノードがこのフレームを受信すると、適切な切替が実行される。操作符号が０ｘ０００２であれば、物理リンクが切り替わる（ステップ６４０を実行）。操作符号が０ｘ０００３であれば、論理リンクが切り替わる（ステップ６６０を実行）。操作符号が０ｘ０００４であれば、パスが切り替わる（ステップ６８０を実行）。
【００６１】
上述のこの機能は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ標準で定義されているように、リングトポロジにおいてパスレベルの保護を可能とする。メッシュトポロジでパスレベルＡＰＳの保護をサポートするには、この方法は次のように継続する。
【００６２】
図４に示した宛先アドレス４０３のエンドポイントのユニキャストＭＡＣアドレスと、操作符号フィールド４０６のパスレベルＡＰＳ操作符号０ｘ０００３とを用いて、パスレベルＡＰＳをサポートできる。ユニキャストＭＡＣアドレスは、動作または保護ポートのものでも、ＡＰＳにより保護されているポートのものでもよい。ＡＰＳパスが構成されると、外部ソフトウェアが、そのパスをＡＰＳコントローラに提供する。この情報は、ＭＡＣ・ＡＰＳ状態レジスタにも格納でき、またパスＡＰＳ制御フレームを作成するのに使用できる。パスレベルＡＰＳサポートを行う例示的な場合では、ＡＰＳフレームが回線の２つのエンドポイントに送られ、そこでＭＡＣハードウェアが、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームで指定されたパスＡＰＳ操作符号が付いたそのフレームを受信する。これを実現するためには、上位レベルアプリケーションが、この時点までに、これらエンドポイントまでのパスを学習させ、ＡＰＳパス構成が除去されるまで古く（原語：aged）ならないようにしておけばよい。或いは、この上位レベルアプリケーションは、学習機能に継続的に依存してもよいが、学習では５０ミリ秒未満の回復時間を達成できるとは限らない。ＡＰＳフレーム４００を優先するには、ＶＬＡＮフィールド４１０に適切な優先順位を付けて設定すればよい。
【００６３】
図６に示した方法を継続すると、再度、障害がなお存在するかを判断する（ステップ６７０）。何の障害も存在しなければ、何の動作も行わない（ステップ６７２）。障害が存在している場合は、ＡＰＳフレーム４００は汎用ＡＰＳ制御機構を通過し、ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ５０１Ａを呼び出す。すると、このコントローラ５０１Ａが、これがパスレベル要求として受信されていることを検出し（ステップ６８２）、パスレベルの切替を実行する（ステップ６８０）。ＭＡＣ・ＡＰＳコントローラ５０１Ａは、次に上位アプリケーションを呼び出すと、このアプリケーションが、そのパス状態及び付加的な切替後処理を更新する。切替後処理には、代替保護パスを発見するための構成や、その他の機能が含まれる。
【００６４】
ＶＬＡＮタグ４１０がパスレベル保護に使用されている場合は、定義によって、全ての局／ノードはＶＬＡＮを認識している必要がある。これ以外の方法としては、エッジ局／ノードがこのＶＬＡＮタグを削除してもよい。構成は、これがＶＬＡＮエッジ局／ノードであることを示す必要がある。
【００６５】
更に、ＡＰＳフレーム４００は、ポートＩＤ４０７Ｃ、スロットＩＤ４０７Ｄ、ブリッジＩＤ４０７Ｆ、及びノードＩＤ／ＩＰ４０７Ｇなどの付加的な情報を含むよう構築できる。これらは欠陥の特定に使用できる。
【００６６】
反応速度を向上させるためには、２つのＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファを設け、一方をリンクレベル保護用とし、他方をパスレベル保護用とすることもできる。これら２つのＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームはかなり異なる可能性があるので、これらは障害が起こった瞬間に構築されるべきではない。論理及び物理リンクフレームは非常に類似しているので、論理リンクフレームと物理リンクフレームとの間には付加的フレームバッファを置く必要性はない可能性もある。この実装は、コストと効率との兼ね合いである。
【００６７】
３つの保護全て（すなわち、物理レベル保護、リンクレベル保護、及びパスレベル保護）が行われている場合は、物理レベル保護が最初に反応する（ステップ６４０を実行する）。障害が解消されない場合は（ステップ６５０で判断されるように）、論理リンク保護が反応する（ステップ６６０を実行する）。障害が解消されない場合は（ステップ６７０で判断されるように）、パスレベル保護が動作開始し、終端局（原語：end station）が、パスレベルの切替を実行（ステップ６８０を実行する）。障害が無くなったことがその後判定すれば、それ以上は何の動作も行わない（ステップ６９２）。しかし、障害が依然として検出される場合は、外部ソフトウェアが回路障害を知らせる警告を発し（ステップ６９５）、本発明に関連した動作の方法を終了する。
【００６８】
本発明には幾つかの利点がある。本発明はイーサネットフレーミングを変更しないので、後方互換性があり、イーサネット標準に準拠する。オプションのイーサネットＭＡＣ制御副層を修正するので、ベンダは、本発明の機能を実装するかどうかを選択できる。本発明の洗練され簡潔な設計及び構成により、ＭＡＣハードウェアにおける実装を比較的簡単なものとしている。本発明の方法はイベント駆動型であり、従ってＡＰＳフレームは必要な時にのみ送信される。従って、本発明の装置はオーバーヘッドを低く維持し、帯域幅の消費が非常に少なくなる。本発明を実装すると、標準ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのＡＰＳ定義及び処理を再利用するので、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴの標準プロトコルに完全に準拠する。本発明は予め構成されたフレームをサポートし、待ち行列の先頭遮断は起こらないので、５０ミリ秒以下の切替をサポートするように実装できる。更に、本発明は、標準ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのＡＰＳ定義及び処理を利用するので、リニア、メッシュ、及びリングトポロジの保護、物理レベル、論理レベル、及びパスレベルの保護、並びに１＋１、Ｎ＋１、及びＮ：１保護をサポートできる。
【００６９】
本発明の多くの修正及び代替実施形態は、上述の記載を考慮すれば通常の技能を備えた当業者には明白となるはずである。従って、この記載は、例示的なものとしてのみ解釈されるべきであり、又、これは、本発明を実施するための最良の様態を、通常の技能を備えた当業者に教示するためのものである。上述の構成の詳細は、本発明の精神から逸脱することなく実質的に変更することができ、添付した特許請求の範囲内に入る全ての修正の排他的使用権は、保持されている。本発明は、添付の特許請求の範囲及び適用法規が要求する範囲においてのみ限定されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
本発明の上述及びその他の特徴及び利点、並びに他の特徴及び局面は、次の説明及び添付の図面を参照すればより明確に理解されるはずである。
【図１】（Ａ）本発明の一局面による、ＡＰＳを用いたパスの切替を示す。
（Ｂ）本発明の一局面による、ＡＰＳを用いたパスの切替を示す。
【図２】本発明の一実施形態に従った、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御アーキテクチャの概略図である。
【図３】本発明の一局面に従った、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層の内部アーキテクチャの概略図である。
【図４】本発明の一局面に従った、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームの形式の概略図である。
【図５】本発明の一実施形態に従った、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳオペレーションの概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に従った、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御の流れの概略図である。

Claims (39)

1. メディアアクセス制御（ＭＡＣ）自動保護スイッチング（ＡＰＳ）機能をサポートするためのＭＡＣハードウェア装置であって、
   ＡＰＳフレームを処理し、ＡＰＳ状態を維持するためのＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層と、
   ＭＡＣオペレーションを実行するための複数のＭＡＣ副層とを含む、ＭＡＣハードウェア装置。
2. 前記複数のＭＡＣ副層がリンク集約副層を更に含む、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
3. 前記複数のＭＡＣ副層が、制御フレームを生成するための少なくとも１つのＭＡＣ制御副層を更に含む、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
4. 前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層がＭＡＣ内部に位置した、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
5. ＭＡＣ制御層が、制御フレーム内にあるオプションのＶＬＡＮタグを処理する、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
6. 前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、前記ＭＡＣハードウェアにおいて実装されている、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
7. 前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、リンク集約副層により作成された論理リンクのＡＰＳをサポートする、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
8. 前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、物理リンクのＡＰＳをサポートする、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
9. 前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、ネットワーク層パスのＡＰＳをサポートする、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
10. 前記ＭＡＣ副層が、イーサネットスイッチ装置及びイーサネットＭＡＣ装置の少なくとも一方において実装可能な、請求項９に記載のＭＡＣハードウェア。
11. 前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、イーサネットＭＡＣ制御ＡＰＳフレームを処理する、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
12. 前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、イーサネットＭＡＣ制御ＡＰＳ状態を維持する、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
13. ＡＰＳフレームが検出された時は、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御層が、ＭＡＣクライアントＡＰＳコントローラを呼び出すための割込みを生成する、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
14. ＡＰＳ状態の変更が検出された時は、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御層が、ＭＡＣクライアントＡＰＳコントローラを呼び出すための割込みを生成する、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
15. 前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、イーサネットＭＡＣクライアントＡＰＳコントローラと情報のやりとりをする、請求項１に記載のＭＡＣハードウェア。
16. イーサネットＰＨＹハードウェア装置であって、
    デコーダと、
    少なくとも１つの物理副層とを含み、該少なくとも１つの物理副層が、ポート／リンク障害が検出されると、ＭＡＣクライアントＡＰＳコントローラを呼び出すための割込みを生成する、イーサネットＰＨＹハードウェア装置。
17. ＭＡＣ・ＡＰＳハードウェア装置における、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳシグナリングプロトコルをサポートするためのイーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームであって、
    標準イーサネットフレームのプリアンブルフィールドと、
    標準イーサネットのフレーム開始デリミタフィールドと、
    標準イーサネットの宛先ＭＡＣアドレスフィールドと、
    標準イーサネットの発信元ＭＡＣアドレスフィールドと、
    オプションの標準イーサネットのＶＬＡＮタグフィールドと、
    標準イーサネットのタイプフィールドと、
    標準イーサネットのＭＡＣ制御操作符号フィールドと、
    複数の標準イーサネットのＭＡＣ制御パラメータであって、操作符号固有のＭＡＣ制御パラメータと、
    標準イーサネットのフレーム検査シーケンスフィールドとを含む、イーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレーム。
18. 前記イーサネットＭＡＣ制御操作符号が、論理リンク障害と、物理リンク障害と、パス障害とを区別する機能を更に含む、請求項１７に記載のイーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレーム。
19. 前記複数のイーサネットＭＡＣ制御パラメータが、
    ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのＫ１バイトを含むＫ１ワードフィールドと、
    ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのＫ２バイトを含むＫ２ワードフィールドと、
    ポートＩＤフィールドと、
    スロットＩＤフィールドと、
    シャーシＩＤフィールドと、
    ブリッジＩＤフィールドと、
    ノードＩＤ／ＩＰフィールドと、
    ゼロまたは１以上のオクテットのゼロ値を含む予約フィールドとからなる、請求項１７に記載のイーサネットＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレーム。
20. イーサネットＭＡＣクライアントであって、
    ネットワーク層プロトコル及びスイッチの転送機能の少なくとも１つと、
    少なくとも１つのＭＡＣ制御クライアントＡＰＳコントローラとを含む、イーサネットＭＡＣクライアント。
21. ＭＡＣハードウェア及びＰＨＹハードウェア上でＡＰＳ機能を提供するための方法であって、
    第１リンクにおける障害を近い終端ネットワークノードにおいて検出する段階と、
    ポート／リンク障害が検出されると、物理層が、ＭＡＣクライアントＡＰＳコントローラを呼び出すための割込みを生成する段階と、
    前記障害を修正するため第２リンクに切り替える段階とを含む、ＡＰＳ機能を提供するための方法。
22. イーサネットプロトコルネットワーク上で回復機能を提供すべく、前記方法が５０ミリ秒以内で実行される、請求項２１に記載の方法。
23. ＭＡＣハードウェア上でＡＰＳ機能を提供するための方法であって、
    近い終端のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、ＡＰＳ要求を含んだＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームを、ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームバッファから受信する段階と、
    前記近い終端のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、ＭＡＣ・ＡＰＳ状態ハードウェアレジスタを更新して、前記ＡＰＳ要求の受信を反映する段階と、
    前記ＭＡＣ・ＡＰＳハードウェアが、受信したＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームのマスク可能割込みを提供する段階と、
    前記終端のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、ＡＰＳコントローラを呼び出すための割込みを生成する段階と、
    前記ＡＰＳコントローラが、前記ＡＰＳ要求を処理する段階とを含む、ＭＡＣハードウェア上でＡＰＳ機能を提供するための方法。
24. 前記ＡＰＳ要求が、ＡＰＳ・Ｋ１／Ｋ２シグナリングプロトコルを用いた切替要求及びＡＰＳ管理要求の少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の方法。
25. 手動及び自動切替ＡＰＳ要求の少なくとも１つを更に含む、請求項２３に記載の方法。
26. 論理障害と、物理障害と、パス障害とを区別する段階を更に含んだ、請求項２３に記載の方法。
27. 回復機能を提供すべく、前記方法が５０ミリ秒以内で実行される、請求項２３に記載の方法。
28. ＭＡＣハードウェア装置上でＡＰＳ機能を提供するための方法であって、
    近い終端のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、伝送すべきＡＰＳコントローラ要求を受信する段階と、
    前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、要求された制御パラメータを備えたＡＰＳ制御フレームを作成する段階と、
    前記近い終端のＭＡＣ・ＡＰＳ制御副層が、前記ＭＡＣ・ＡＰＳ制御フレームを伝送する段階とを含む、ＭＡＣハードウェア装置上でＡＰＳ機能を提供するための方法。
29. 前記ＡＰＳコントローラ要求が、ＡＰＳ・Ｋ１／Ｋ２シグナリングプロトコルを用いた切替要求及びＡＰＳ管理要求の少なくとも１つを含む、請求項２８に記載の方法。
30. 前記ＡＰＳコントローラ要求が、手動及び自動切替ＡＰＳ要求の少なくとも１つを含む、請求項２８に記載の方法。
31. 回復機能を提供すべく、前記方法が５０ミリ秒以内で実行される、請求項２８に記載の方法。
32. イーサネットプロトコルネットワーク上でＡＰＳ機能を提供するための方法であって、
    第１ポート／リンクにおいて障害を被る段階と、
    割込みを生成する段階と、
    前記割込みをＡＰＳコントローラに転送して、該ＡＰＳコントローラが、前記第１ポート／リンクから第２ポート／リンクへの切替を開始する段階とを含む、イーサネットプロトコルネットワーク上でＡＰＳ機能を提供するための方法。
33. 回復機能を提供すべく、前記方法が５０ミリ秒以内で実行される、請求項３２に記載の方法。
34. イーサネットプロトコルネットワーク上でＡＰＳ機能を提供するための方法であって、
    ＡＰＳ要求を備えたＡＰＳ制御フレームを受信する段階と、
    前記ＡＰＳ制御フレームのＡＰＳ要求を処理する段階と、
    割込みを生成する段階と、
    前記割込みをＡＰＳコントローラに転送し、該ＡＰＳコントローラが前記受信したＡＰＳ要求を処理する段階とを含む、イーサネットプロトコルネットワーク上でＡＰＳ機能を提供するための方法。
35. 回復機能を提供すべく、前記方法が５０ミリ秒以内で実行される、請求項３４に記載の方法。
36. リニア、リング、及びメッシュトポロジに関する標準ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ機能のサポートを、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳシグナリングプロトコルのＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・Ｋ１／Ｋ２バイトを用いて、イーサネットプロトコルネットワークに提供する、請求項３４に記載の方法。
37. イーサネットプロトコルネットワーク上でＡＰＳ機能を提供するための方法であって、
    ＡＰＳコントローラクライアントからＡＰＳ要求を受信する段階と、
    前記ＡＰＳ要求を備えたＡＰＳ制御フレームを作成する段階と、
    前記ＡＰＳ制御フレームを伝送する段階とを含む、イーサネットプロトコルネットワーク上でＡＰＳ機能を提供するための方法。
38. 回復機能を提供すべく、前記方法が５０ミリ秒以内で実行される、請求項３７に記載の方法。
39. リニア、リング、及びメッシュトポロジに関する標準ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳ機能のサポートを、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・ＡＰＳシグナリングプロトコルのＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ・Ｋ１／Ｋ２バイトを用いて、イーサネットプロトコルネットワークに提供する、請求項３７に記載の方法。

Images