JP2007060232A

JP2007060232A - スイッチングハブ及びリング型ネットワークシステム

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Publication number: JP2007060232A
Application number: JP2005242478A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kuwata; 斉桑田; Shingo Sugawara; 伸吾菅原
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2025-08-24
Also published as: JP4640039B2

Abstract

【課題】負荷分散が可能なスイッチングハブ及びリング型ネットワークシステムを提供する。
【解決手段】リング型ネットワークが正常な場合はユーザフレームを２つのグループに分け、一方のグループに属するユーザフレーム１０７を片側ポート１０５のみで中継すると共に他方のグループに属するユーザフレーム１０８を逆側ポート１０３のみで中継し、リング型ネットワークに障害が発生した場合は両グループに属するユーザフレーム１０７，１０８を上記２つのポート１０３，１０５のそれぞれより中継する。
【選択図】図１

Description

本発明は、障害発生時のための経路冗長化が可能なリング型ネットワークを構成するスイッチングハブ及びそのリング型ネットワークを運用するリング型ネットワークシステムに係り、負荷分散が可能なスイッチングハブ及びリング型ネットワークシステムに関する。

従来のＬＡＮ構築において、物理的にはループを含むネットワークを構成し、論理的にループの一部を断線させることで、ネットワーク障害に対する冗長化を実現する技術が広く使われてきた。一般的には、スパニングツリープロトコルが古くから知られている。最近になって、あるトポロジに特化したプロトコルを使用して、簡易な運用方法でネットワーク障害発生時に高速なネットワーク経路切り替えを実現する技術が注目されている。その中で、リング型ネットワークシステムによる冗長化技術も提案されてきた。

従来のリング型ネットワークシステムで冗長化を実現する手法を以下に図面を用いて説明する。図８は、リング１１０内のネットワークが正常な場合のユーザフレーム４０７の通り道（図中、フレームはこのようにフレームの経路で示す；以下同）と制御フレーム３０７の送受信を示している。制御ハブ１０１のポート１０５はリングを通して制御ハブ１０１のポート１０３に制御フレーム３０７を送信し、制御ハブ１０１のポート１０３は制御フレーム３０７を受信している間はユーザフレーム４０７を中継せず破棄する。中間ハブ１０２はユーザフレーム４０７も制御フレーム３０７も単に中継する。この結果、リング型ネットワークシステムには、物理的にループが生じているが、論理的にループが切断されるため、ユーザフレーム４０７が無限ループすることはない。

図９に中間ハブ１０２間でネットワーク障害２０９が発生したときの様子を示す。このとき制御フレーム３０７はネットワーク障害２０９のためにポート１０３に到達できないので、ポート１０３はネットワーク障害が発生したことを検知することができ、その際にユーザフレーム４０７を中継可能な状態に遷移する。この結果、ネットワーク経路の切り替えが高速に実行され、ユーザフレーム４０７はネットワーク障害２０９を迂回することができる。

特開２００４−２０１００９号公報ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ，１９９８Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｐ５８〜Ｐ１０９

従来のリンク型ネットワークシステムでは、図８のように、ループを防止するためにネットワーク正常時には制御ハブ１０１のポート１０３におけるユーザフレーム４０７の中継を禁止する。そのため、制御ハブ１０１は２つのポートを使ってリング１１０を構成しているにもかかわらず、ネットワークが正常時には１ポート分の帯域しか使うことができないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、負荷分散が可能なスイッチングハブ及びリング型ネットワークシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のスイッチングハブは、リング型ネットワークの一部を構成するべく、１つのポートが該リング型ネットワークの伝送路（以下、リングという）の片回り側に接続され、もう１つのポートが該リングの逆回り側に接続されたスイッチングハブにおいて、上記リング型ネットワークが正常な場合はユーザフレームを２つのグループに分け、一方のグループに属するユーザフレームを上記１つのポートのみで中継すると共に他方のグループに属するユーザフレームを上記もう１つのポートのみで中継し、上記リング型ネットワークに障害が発生した場合は両グループに属するユーザフレームを上記２つのポートのそれぞれより中継するものである。

上記２つのポートのそれぞれより定期的に制御フレームを送信し、これらの制御フレームを互いに他方のポートで監視し、これら互いに監視をするポートに共に制御フレームが受信されているあいだは、上記リング型ネットワークが正常であると認識し、上記監視をするポートいずれか１つでも制御フレームが受信されなくなると上記リング型ネットワークに障害が発生したと認識してもよい。

また、本発明のスイッチングハブは、リング型ネットワークの一部を構成するべく、１つのスイッチングハブの１つのポートが該リング型ネットワークの伝送路（以下、リングという）の片回り側に接続され、該１つのスイッチングハブのもう１つのポートがもう１つのスイッチングハブの１つのポートに接続され、該もう１つのスイッチングハブのもう１つのポートが上記リングの逆回り側に接続されたスイッチングハブにおいて、上記リング型ネットワークが正常な場合はユーザフレームを２つのグループに分け、一方のグループに属するユーザフレームを上記１つのスイッチングハブの１つのポートのみで中継すると共に他方のグループに属するユーザフレームを上記もう１つのスイッチングハブのもう１つのポートのみで中継し、上記リング型ネットワークに障害が発生した場合は両グループに属するユーザフレームを上記１つのスイッチングハブの１つのポートと上記もう１つのスイッチングハブのもう１つのポートのそれぞれより中継するものである。

上記１つのスイッチングハブの１つのポートと上記もう１つのスイッチングハブのもう１つのポートのそれぞれより定期的に制御フレームを送信し、これらの制御フレームを互いに他方の制御フレームを送信するポートで監視し、これら監視をするポートに共に制御フレームが受信されているあいだは、上記リング型ネットワークが正常であると認識し、上記監視をするポートいずれか１つでも制御フレームが受信されなくなると上記リング型ネットワークに障害が発生したと認識してもよい。

また、本発明のスイッチングハブは、リング型ネットワークの一部を構成するべく、１つのポートが該リング型ネットワークの伝送路（以下、リングという）の片回り側に接続され、もう１つのポートが該リングの逆回り側に接続されたスイッチングハブにおいて、上記リングから片回り及び逆回りに受信した他のスイッチングハブからの制御フレームを上記２つのポート間で転送して上記リングに中継すると共に、これらの制御フレームを上記２つのポートで監視し、これら監視をする２つのポートに共に制御フレームが受信されているあいだは、上記リング型ネットワークが正常であると認識し、上記２つのポートいずれか１つでも制御フレームが受信されなくなると上記リング型ネットワークに障害が発生したと認識するものである。

また、本発明のリング型ネットワークシステムは、複数のスイッチングハブが伝送路により順次接続されてリング型ネットワークが形成されたリング型ネットワークシステムであって、上記リング型ネットワークが正常な場合はユーザフレームを２つのグループに分け、一方のグループに属するユーザフレームを片側回りのみで中継すると共に他方のグループに属するユーザフレームを逆回りのみで中継し、上記リング型ネットワークに障害が発生した場合は両グループに属するユーザフレームをそれぞれ両回りで中継するものである。

いずれか１つ又は２つのスイッチングハブより片側回り及び逆回りに制御フレームを送信し、これら制御フレームを他のスイッチングハブで中継すると共に、これらの制御フレームを全てのスイッチングハブで監視し、両回りの制御フレームが共に受信されているあいだは、上記リング型ネットワークが正常であると認識し、片側回り又は逆回りいずれか１つでも制御フレームが受信されなくなると上記リング型ネットワークに障害が発生したと認識してもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）負荷分散が可能となる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、５つのスイッチングハブ１０１，１０２（×４個）が伝送路（リング）１１０により順次接続されてリング型ネットワークが形成されている。全てのスイッチングハブ１０１，１０２は後に図４で説明する同じ構造を有するものである。

このリング型ネットワークを運用するリング型ネットワークシステムでは、それぞれのスイッチングハブ１０１，１０２に役割を与えており、その役割に応じて名称も変えてある。すなわち、制御フレームを発信するスイッチングハブは制御ハブ１０１、制御フレームを中継するスイッチングハブは中間ハブ１０２である。この実施形態では、リング型ネットワーク上に制御ハブ１０１が１個のみ存在する。従って、次に述べる片側ポートと逆側ポートが同じ制御ハブ１０１に設定される。

各々のスイッチングハブ１０１，１０２において、１つのポートがリング１１０の片回り側に接続され、もう１つのポートがリング１１０の逆回り側に接続されている。このうち、制御ハブ１０１のポートであって時計回り側に位置するポートを片側ポート１０５、反時計回り側に位置するポートを逆側ポート１０３と呼ぶことにする。

制御ハブ１０１には、片側ポート１０５、逆側ポート１０３以外にも１つ以上のポートがあり、これらのポートは図示したリング型ネットワーク以外のネットワーク（図示せず）に接続されているが、ここでは特に名称も符号も与えない。中間ハブ１０２にも、図示したリング型ネットワークに接続する２つのポートとそれ以外のネットワークに接続する１つ以上のポートがあるが、中間ハブ１０２のポートについては特に名称も符号も与えない。

本実施形態では、制御ハブ１０１において、ユーザフレームを２つのグループに分ける。図１には、それぞれ別のグループに分けられた２つのユーザフレーム１０７，１０８が示されている。

リング型ネットワークが正常な場合は、制御ハブ１０１の２つのポート１０３，１０５は互いに異なるグループに属するユーザフレーム１０７，１０８を中継又は廃棄するようになっている。例えば、片側ポート１０５は一方のグループに属するユーザフレーム１０７のみを中継し、他方のグループに属するユーザフレーム１０８は廃棄する。逆側ポート１０３は、他方のグループに属するユーザフレーム１０８のみを中継し、一方のグループに属するユーザフレーム１０７は廃棄する。

中間ハブ１０２はグループによらず、ユーザフレーム１０７，１０８を中継するようになっている。

以上のように各スイッチングハブに役割が与えてあるため、ユーザフレーム１０７は図示の実線のような経路で中継される。すなわち、リング型ネットワーク外から制御ハブ１０１に到着したユーザフレーム１０７は、片側ポート１０５からリング型ネットワーク内に中継され、逆側ポート１０３では廃棄される（実線○内×印）。制御ハブ１０１の片側ポート１０５からリング型ネットワーク内に中継されたユーザフレーム１０７は、時計回りに中間ハブ１０２を順次中継され適正な中間ハブ１０２からリング型ネットワーク外に中継される。また、リング型ネットワーク外から中間ハブ１０２に到着したユーザフレーム１０７は、中間ハブ１０２の両方のポートからリング型ネットワーク内に中継される。中間ハブ１０２からリング型ネットワーク内に中継されたユーザフレーム１０７は、時計回り又は反時計回りに中間ハブ１０２を順次中継され適正な中間ハブ１０２からリング型ネットワーク外に中継される。反時計回りに中継されたユーザフレーム１０７が制御ハブ１０１の片側ポート１０５に到着すると、制御ハブ１０１はこのユーザフレーム１０７をリング型ネットワーク外に中継する。しかし、時計回りに中継されたユーザフレーム１０７が制御ハブ１０１の逆側ポート１０３に到着すると、逆側ポート１０３はこれを廃棄する。

ユーザフレーム１０８は図示の破線のような経路で中継される。すなわち、リング型ネットワーク外から制御ハブ１０１に到着したユーザフレーム１０８は、逆側ポート１０３からリング型ネットワーク内に中継され、片側ポート１０５では廃棄される（実線○内×印）。制御ハブ１０１の逆側ポート１０３からリング型ネットワーク内に中継されたユーザフレーム１０８は、反時計回りに中間ハブ１０２を順次中継され適正な中間ハブ１０２からリング型ネットワーク外に中継される。また、リング型ネットワーク外から中間ハブ１０２に到着したユーザフレーム１０８は、中間ハブ１０２の両方のポートからリング型ネットワーク内に中継される。中間ハブ１０２からリング型ネットワーク内に中継されたユーザフレーム１０８は、時計回り又は反時計回りに中間ハブ１０２を順次中継され適正な中間ハブ１０２からリング型ネットワーク外に中継される。時計回りに中継されたユーザフレーム１０８が制御ハブ１０１の逆側ポート１０３に到着すると、制御ハブ１０１はこのユーザフレーム１０８をリング型ネットワーク外に中継する。しかし、反時計回りに中継されたユーザフレーム１０８が制御ハブ１０１の片側ポート１０５に到着すると、片側ポート１０５はこれを廃棄する。

この結果、全てのユーザフレーム１０７，１０８はリング型ネットワークをループすることがない。つまり、物理的なループに対し論理的にループの一部を断線させる冗長化が達成される。

そして、同時に、制御ハブ１０１を経由する全てのユーザフレーム１０７，１０８は、制御ハブ１０１がリング１１０に接続している２つのポート１０３，１０５のどちらかを通ることになる。その結果、２つのポートの帯域が使用されることになる。

なお、ユーザフレームを２つのグループに分けるには、ユーザフレーム中のヘッダ部に格納されているＶＬＡＮのＩＤ、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスなどのヘッダ情報のうち適宜な情報を利用することができる。制御ハブ１０１にて、あらかじめこれらの情報に基づくユーザフレームのグループ分けを決めておき、２つのポート１０３，１０５のどちらでどのグループのユーザフレームを中継するかを決定しておけば、それぞれのポート１０３，１０５でグループ別にユーザフレームを中継・廃棄することができる。

次に、リング型ネットワークに障害が発生した場合を図２により説明する。

図示のようにリング１１０が断線するなどしてリング型ネットワークに障害２０９が発生し、その障害発生がなんらかの方法により、制御ハブ１０１に認識されたとする。制御ハブ１０１は、図１で説明したグループ別中継・廃棄を行う状態から、グループに関係なく中継を行う状態に遷移する。中間ハブ１０２は、図１の場合と同様、グループによらず、ユーザフレーム１０７，１０８を中継する。

以上のように各スイッチングハブに役割が与えてあるため、ユーザフレーム１０７は図示の実線のような経路で中継される。

すなわち、リング型ネットワーク外から制御ハブ１０１に到着したユーザフレーム１０７は、片側ポート１０５と逆側ポート１０３の両方からリング型ネットワーク内に中継される。

制御ハブ１０１の片側ポート１０５からリング型ネットワーク内に中継されたユーザフレーム１０７は、時計回りに中間ハブ１０２を順次中継され適正な中間ハブ１０２からリング型ネットワーク外に中継される。また、リング型ネットワーク外から中間ハブ１０２を経てリング型ネットワーク内に中継されたユーザフレーム１０７は、時計回り又は反時計回りに中間ハブ１０２を順次中継され適正な中間ハブ１０２からリング型ネットワーク外に中継される。もちろん、障害２０９から先に中継されることはない。反時計回りに中継されたユーザフレーム１０７が制御ハブ１０１の片側ポート１０５に到着すると、制御ハブ１０１はこのユーザフレーム１０７をリング型ネットワーク外に中継するか又は逆側ポート１０３に転送する。

制御ハブ１０１の逆側ポート１０３からリング型ネットワーク内に中継されたユーザフレーム１０７は、反時計回りに中間ハブ１０２を順次中継され適正な中間ハブ１０２からリング型ネットワーク外に中継される。また、リング型ネットワーク外から中間ハブ１０２を経てリング型ネットワーク内に中継されたユーザフレーム１０７は、時計回り又は反時計回りに中間ハブ１０２を順次中継され適正な中間ハブ１０２からリング型ネットワーク外に中継される。もちろん、障害２０９から先に中継されることはない。

ユーザフレーム１０８は、ユーザフレーム１０７と全く同様に中継されるので、説明は省略する。

このように、リング型ネットワークに障害が発生した場合は、両グループに属するユーザフレームを２つのポート１０３，１０５のそれぞれより中継するので、障害２０９を迂回してユーザフレームを宛先まで中継することが可能となる。

次に、障害発生検知のための制御フレームの送受信について説明する。

図３に示したリング型ネットワークは、図１のリング型ネットワークと同じ構成のものである。既に述べたように、制御フレームを発信する制御ハブ１０１がリング型ネットワーク上に１個のみ存在し、その同じ制御ハブ１０１に片側ポート１０５と逆側ポート１０３が設定されている。他のスイッチングハブは制御フレームを中継する中間ハブ１０２である。

逆側ポート１０３は、片側ポート１０５に向けて反時計回りに制御フレーム３０８（破線）を発信する（破線○印）。中間ハブ１０２で順次中継された制御フレーム３０８が片側ポート１０５に到着する（破線○印）。片側ポート１０５は、制御フレーム３０８を受信している間はリング型ネットワークが正常であると認識し、一方のグループに属するユーザフレーム１０７のみを中継し、他方のグループに属するユーザフレーム１０８は廃棄するという状態を保持する。しかし、制御フレーム３０８を受信しなくなると、リング型ネットワークに障害が発生したと認識し、両方のグループに属するユーザフレーム１０７，１０８を中継する状態に移行する。

片側ポート１０５は、逆側ポート１０３に向けて時計回りに制御フレーム３０７（実線）を発信する（実線○印）。中間ハブ１０２で順次中継された制御フレーム３０７が逆側ポート１０３に到着する（実線○印）。逆側ポート１０３は、制御フレーム３０７を受信している間はリング型ネットワークが正常であると認識し、他方のグループに属するユーザフレーム１０８のみを中継し、一方のグループに属するユーザフレーム１０７は廃棄するという状態を保持する。しかし、制御フレーム３０７を受信しなくなると、リング型ネットワークに障害が発生したと認識し、両方のグループに属するユーザフレーム１０７，１０８を中継する状態に移行する。

このように、逆側ポート１０３と片側ポート１０５との間で、制御フレーム３０７，３０８を双方向に送受信し、受信する側のみで障害の有無を判断することで、逆側ポート１０３と片側ポート１０５の状態遷移をそれぞれ個別に（独立に）高速で行うことができる。

ここで「制御フレームを受信している間」、及び「制御フレームを受信しなくなる」の意味を詳述しておく。制御フレームがあらかじめ定めた所定時間おきに発信されるとすると、受信する側では発信の時間間隔よりも長い期限時間を設定しており、１つの制御フレームを受信してから期限時間内に次の制御フレームが受信されると、現在は「制御フレームを受信している間」であると判断し、１つの制御フレームを受信してから期限時間を過ぎても次の制御フレームが受信されないとき「制御フレームを受信しなくなった」と判断するということである。

本発明に係るスイッチングハブは、ハードウェア構成としては従来公知のものと同じでよく、また、基本的な機能として従来公知の機能を過不足なく備えていればよい。以下に、スイッチングハブのハードウェア構成と基本的な機能について簡単に説明しておく。

図４に示されるように、スイッチングハブは、各ポートに個別に直結している複数の外部Ｉ／Ｆ回路９０１と、それらの外部Ｉ／Ｆ回路９０１間の中継路のオン／オフを切り替えるスイッチング制御部９０２と、中継したユーザフレームの送信元ＭＡＣアドレスを学習してユーザフレームを転送するポートの検索に使用するＭＡＣアドレス学習テーブル９０３と、従来技術及び本発明に関する種々の制御を行う制御用ＣＰＵ９０４と、これら制御に使用する諸定数・諸変数を格納する制御用メモリ（図示せず）とを備える。

スイッチングハブでは、ユーザフレームを中継する際に、ユーザフレームの送信元ＭＡＣアドレスを読み取ってそのユーザフレームが到着したポートと共にＭＡＣアドレス学習テーブル９０３に保存する。ユーザフレームを中継する場合には、そのユーザフレームの宛先ＭＡＣアドレスが既にＭＡＣアドレス学習テーブル９０３に保存されていれば転送するべきポートを特定することができるので、そのポートのみからユーザフレームを中継することができる。このように、スイッチング制御部９０２は、ＭＡＣアドレス学習テーブル９０３の保存・検索及びユーザフレームの転送先ポートの決定を行っている。

制御用ＣＰＵ９０４は、外部Ｉ／Ｆ回路９０１及びスイッチング制御部９０２と制御バスによって接続されている。制御用ＣＰＵ９０４は、自身が発生させた制御フレーム又は中継するべき制御フレームを制御バス経由で外部Ｉ／Ｆ回路９０１から送信することができる。一方、外部Ｉ／Ｆ回路９０１は、受信した制御フレームを制御バス経由で制御用ＣＰＵ９０４にコピーすることができる。外部Ｉ／Ｆ回路９０１は、受信した制御フレームをカウントすることができる。

スイッチングハブは、到達した制御フレームをカウントするためのハードウェアを備えておく必要がある。

スイッチングハブが制御フレームを認識するために、宛先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、イーサタイプなどを使用することができる。ＭＡＣアドレスは、世界的にユニークなアドレスであり、内部に製造メーカを識別するための数字列とメーカで自由に指定できる数字列が含まれており、このメーカで自由に指定できる数字列において本発明の制御フレームを識別する情報を付与することができる。イーサタイプも同様にメーカごとに割り当てられており、この値によって本発明の制御フレームを識別することができる。

本発明では、双方向で制御フレームの送受信を行うことから、２方向の制御フレームについて別々の情報をこれらＭＡＣアドレスとイーサタイプに付与して、２方向の制御フレームを別々に識別することを可能にしておくとよい。

スイッチングハブは、ソフトウェアの設定によって自身が制御ハブであるか中間ハブであるかを認識することができる。よって、本発明のリング型ネットワークシステムでは、リング型ネットワークが構築されたとき、各々のスイッチングハブについて制御ハブか中間ハブのどちらかに設定する必要がある。ただし、ハードウェアでもって制御ハブか中間ハブかが決まっているスイッチングハブを構成し使用することは妨げない。

また、後述する実施形態では、制御ハブの機能を２つのスイッチングハブに分散するが、このとき両者の制御ハブにおけるポートの役割分担はソフトウェアの設定によって決めることができる。

図１と図２を比較して分かるようにネットワークの障害発生時と障害復旧時には、リング１１０を流れるユーザフレーム１０７，１０８の経路が大幅に変更される。一般にスイッチングハブはユーザフレームの送信元ＭＡＣアドレスと受信ポートとを対応させて登録しておくことで、次に受信したユーザフレームの宛先ＭＡＣアドレスが登録されたＭＡＣアドレスに一致した場合にそのＭＡＣアドレスに対応するポートへユーザフレームを転送する機能を備えており、ネットワーク経路の切替時にはこの登録されたＭＡＣアドレスをクリアする。

本発明においては、このリング型ネットワークに含まれる制御ハブ１０１の逆側ポート１０３と片側ポート１０５で、制御フレーム３０７，３０８を受信しなくなったことで障害発生を認識し、制御フレーム３０７，３０８を受信しはじめたことで障害復旧を認識することができる。既に説明したユーザフレームの中継状態を変化させながら、ＭＡＣアドレス学習テーブル９０３に登録されたＭＡＣアドレスをクリアすることで、制御ハブ１０１において問題なくネットワーク経路の切り替えが実行可能である。

また、このリング型ネットワークに含まれる中間ハブ１０２においては、ネットワーク正常時には図３のように制御フレーム３０７，３０８の両方をリング１１０に接続する２ポートで受信することができる。

しかし、図２のようにネットワーク障害発生時には、片側ポート１０５と障害２０９の間に位置する中間ハブ１０２は片側ポート１０５から送信される制御フレーム３０７（図示せず；図３参照）のみしか受信できず、逆側ポート１０３と障害２０９の間に位置する中間ハブ１０２は逆側ポート１０３から送信される制御フレーム３０８（図示せず；図３参照）のみしか受信できない。このことから、中間ハブ１０２でも制御ハブ１０１と同様に２つの制御フレームを認識するハードウェアを備えておくことで、両方の制御フレームを共に受信していることによってネットワークが正常であることを認識し、片方の制御フレームが受信できなくなったことによってネットワークに障害が発生したことを認識することができる。

このようにして中間ハブ１０２がネットワークに障害が発生したことを認識し、それによってネットワーク経路の切り替えが発生したことを検知したら、中間ハブ１０２が登録されたＭＡＣアドレスをクリアすることで、中間ハブ１０２でも問題なくネットワーク経路の切り替えが実行可能である。

制御ハブ１０１と各々の中間ハブ１０２が経路の切り替えの発生を検知することで、ネットワーク全体のスイッチングハブがそれまで学習したＭＡＣアドレスをクリアすることになる。

以上のような制御ハブ１０１と中間ハブ１０２を用いることで制御フレームを双方向で送受信するリング型ネットワークシステムを構築することが可能となる。

ところで、既に述べたように逆側ポート１０３と片側ポート１０５は、それぞれ独立にネットワークの正常性を監視することができる。このことにより、逆側ポート１０３と片側ポート１０５を別々のスイッチングハブに設定し、リング型ネットワーク内に２つの制御ハブ１０１を設ける形態が可能である。

図５に示されるように、６つのスイッチングハブ１０１（×２個），１０２（×４個）が伝送路（リング）１１０により順次接続されてリング型ネットワークが形成されている。全てのスイッチングハブ１０１，１０２は図４で説明した同じ構造を有するものである。

このリング型ネットワークを運用する実施形態では、リング型ネットワーク上に制御ハブ１０１が２個存在し、片側ポート１０５と逆側ポート１０３が異なる制御ハブ１０１に設定される。具体的には、図示右側の制御ハブ１０１の１つのポート１０５がリング型ネットワークの伝送路（リング１１０）の片回り側に接続され、該右側の制御ハブ１０１のもう１つのポート（符号なし）が図示左側の制御ハブ１０１の１つのポート（符号なし）に接続され、該左側の制御ハブ１０１のもう１つのポート１０３がリング１１０の逆回り側に接続されている。

この実施形態においても、前述の実施形態と同様にユーザフレームをユーザフレーム１０７のグループとユーザフレーム１０８のグループとに分ける。リング型ネットワークが正常な場合、片側ポート１０５は一方のグループに属するユーザフレーム１０７のみを中継し、他方のグループに属するユーザフレーム１０８は廃棄する（破線○内×印）。逆側ポート１０３は、他方のグループに属するユーザフレーム１０８のみを中継し、一方のグループに属するユーザフレーム１０７は廃棄する（実線○内×印）。片側ポート１０５の役割と逆側ポート１０３の役割とは互いに正反対であるが、どちらがどの役割を分担するかは２つの制御ハブ１０１間で統一しておくものとする。

前述の実施形態と同様に中間ハブ１０２はグループによらず、ユーザフレーム１０７，１０８を中継するようになっている。

このような役割分担により、ユーザフレーム１０７は図示の実線のような経路で中継され、また、ユーザフレーム１０８は図示の破線のような経路で中継される。

図６に示したリング型ネットワークは、図５のリング型ネットワークと同じ構成のものである。既に述べたように、制御フレームを発信する制御ハブ１０１がリング型ネットワーク上に２個存在し、別々の制御ハブ１０１に片側ポート１０５と逆側ポート１０３が設定されている。他のスイッチングハブは制御フレームを中継する中間ハブ１０２である。

この実施形態においても、図３の実施形態と同様に、逆側ポート１０３が片側ポート１０５に向けて反時計回りに制御フレーム３０８（破線）を発信し（破線○印）、片側ポート１０５が逆側ポート１０３に向けて時計回りに制御フレーム３０７（実線）を発信する（実線○印）。

片側ポート１０５におけるリング型ネットワークの正常、障害発生の判断、逆側ポート１０３におけるリング型ネットワークの正常、障害発生の判断、及び中間ハブ１０２の各ポートにおけるリング型ネットワークの正常、障害発生の判断は、図３の実施形態と同様である。

図７に示されるように、リング型ネットワークに障害２０９が発生した場合は、両グループに属するユーザフレーム１０７，１０８を右側の制御ハブ１０１の片側ポート１０５と左側の制御ハブ１０１の逆側ポート１０３のそれぞれより中継する。よって、ユーザフレーム１０７は図示の実線のような経路で中継され、また、ユーザフレーム１０８は図示の破線のような経路で中継される。このように、リング型ネットワークに障害が発生した場合は、両グループに属するユーザフレーム１０７，１０８を２つのポート１０３，１０５のそれぞれより中継するので、障害２０９を迂回してユーザフレームを宛先まで中継することが可能となる。

なお、２つの制御ハブ１０１間を互いに繋ぐポート６０１，６０１間は、ユーザフレーム１０７，１０８を両方通すことができればよく、制御フレーム３０７，３０８を通す必要はない。

この実施形態では、制御ハブ１０１を２つ設けた。言い換えると、制御ハブに必要な機能を２つのスイッチングハブに分散させた。これにより、制御フレーム３０７，３０８の送受信と監視、ポート１０３，１０５の状態遷移といった処理を２つのスイッチングハブに分散させることができる。よって、制御ハブ１０１の制御用ＣＰＵ９０４にかかる負荷を下げ、より高速な経路切り替えを実現することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ユーザフレームを２つのグループに分けておき、これら２つのグループをユーザフレームを各々一方のポートのみから中継するようにしたので、２つのポートの一方のみ使用され他方のポートが不使用になってしまう従来技術に比べて、負荷が分散され、スイッチングハブの帯域が効率よく利用できる。

本発明によれば、２つのポート間で双方向の制御フレームを送受信することによって、これら２つのポートにおいてそれぞれ独立にネットワークの正常性を確認することができると共に、障害発生時には経路の切り替えをこれら２つのポートにおいて互いに独立に実行することが可能になる。また、制御ハブの機能を２つのスイッチングハブに分散することが可能になる。

本発明によれば、中間ハブにおいても制御フレームを利用してネットワークの正常性を監視することが可能になる。

さらに、本発明の実施形態によれば、経路の切り替えの際に、ＭＡＣアドレス学習テーブル９０３に登録されたＭＡＣアドレスをクリアすることで、正常にユーザフレームの経路を切り替えることが可能になる。

本発明の一実施形態を示すリング型ネットワークのネットワーク構成図（経路付き）である。本発明の一実施形態を示すリング型ネットワークのネットワーク構成図（経路付き）である。本発明の一実施形態を示すリング型ネットワークのネットワーク構成図（経路付き）である。本発明の一実施形態を示すスイッチングハブの内部構成図である。本発明の他の実施形態を示すリング型ネットワークのネットワーク構成図（経路付き）である。本発明の他の実施形態を示すリング型ネットワークのネットワーク構成図（経路付き）である。本発明の他の実施形態を示すリング型ネットワークのネットワーク構成図（経路付き）である。従来のリング型ネットワークのネットワーク構成図（経路付き）である。従来のリング型ネットワークのネットワーク構成図（経路付き）である。

符号の説明

１０１制御ハブ
１０２中間ハブ
１０３逆側ポート
１０５片側ポート
１０７，１０８ユーザフレーム
１１０リング
３０７，３０８制御フレーム

Claims

リング型ネットワークの一部を構成するべく、１つのポートが該リング型ネットワークの伝送路（以下、リングという）の片回り側に接続され、もう１つのポートが該リングの逆回り側に接続されたスイッチングハブにおいて、上記リング型ネットワークが正常な場合はユーザフレームを２つのグループに分け、一方のグループに属するユーザフレームを上記１つのポートのみで中継すると共に他方のグループに属するユーザフレームを上記もう１つのポートのみで中継し、上記リング型ネットワークに障害が発生した場合は両グループに属するユーザフレームを上記２つのポートのそれぞれより中継することを特徴とするスイッチングハブ。
上記２つのポートのそれぞれより定期的に制御フレームを送信し、これらの制御フレームを互いに他方のポートで監視し、これら互いに監視をするポートに共に制御フレームが受信されているあいだは、上記リング型ネットワークが正常であると認識し、上記監視をするポートいずれか１つでも制御フレームが受信されなくなると上記リング型ネットワークに障害が発生したと認識することを特徴とする請求項１記載のスイッチングハブ。
リング型ネットワークの一部を構成するべく、１つのスイッチングハブの１つのポートが該リング型ネットワークの伝送路（以下、リングという）の片回り側に接続され、該１つのスイッチングハブのもう１つのポートがもう１つのスイッチングハブの１つのポートに接続され、該もう１つのスイッチングハブのもう１つのポートが上記リングの逆回り側に接続されたスイッチングハブにおいて、上記リング型ネットワークが正常な場合はユーザフレームを２つのグループに分け、一方のグループに属するユーザフレームを上記１つのスイッチングハブの１つのポートのみで中継すると共に他方のグループに属するユーザフレームを上記もう１つのスイッチングハブのもう１つのポートのみで中継し、上記リング型ネットワークに障害が発生した場合は両グループに属するユーザフレームを上記１つのスイッチングハブの１つのポートと上記もう１つのスイッチングハブのもう１つのポートのそれぞれより中継することを特徴とするスイッチングハブ。
上記１つのスイッチングハブの１つのポートと上記もう１つのスイッチングハブのもう１つのポートのそれぞれより定期的に制御フレームを送信し、これらの制御フレームを互いに他方の制御フレームを送信するポートで監視し、これら監視をするポートに共に制御フレームが受信されているあいだは、上記リング型ネットワークが正常であると認識し、上記監視をするポートいずれか１つでも制御フレームが受信されなくなると上記リング型ネットワークに障害が発生したと認識することを特徴とする請求項３記載のスイッチングハブ。
リング型ネットワークの一部を構成するべく、１つのポートが該リング型ネットワークの伝送路（以下、リングという）の片回り側に接続され、もう１つのポートが該リングの逆回り側に接続されたスイッチングハブにおいて、上記リングから片回り及び逆回りに受信した他のスイッチングハブからの制御フレームを上記２つのポート間で転送して上記リングに中継すると共に、これらの制御フレームを上記２つのポートで監視し、これら監視をする２つのポートに共に制御フレームが受信されているあいだは、上記リング型ネットワークが正常であると認識し、上記２つのポートいずれか１つでも制御フレームが受信されなくなると上記リング型ネットワークに障害が発生したと認識することを特徴とするスイッチングハブ。
複数のスイッチングハブが伝送路により順次接続されてリング型ネットワークが形成されたリング型ネットワークシステムであって、上記リング型ネットワークが正常な場合はユーザフレームを２つのグループに分け、一方のグループに属するユーザフレームを片側回りのみで中継すると共に他方のグループに属するユーザフレームを逆回りのみで中継し、上記リング型ネットワークに障害が発生した場合は両グループに属するユーザフレームをそれぞれ両回りで中継することを特徴とするリング型ネットワークシステム。
いずれか１つ又は２つのスイッチングハブより片側回り及び逆回りに制御フレームを送信し、これら制御フレームを他のスイッチングハブで中継すると共に、これらの制御フレームを全てのスイッチングハブで監視し、両回りの制御フレームが共に受信されているあいだは、上記リング型ネットワークが正常であると認識し、片側回り又は逆回りいずれか１つでも制御フレームが受信されなくなると上記リング型ネットワークに障害が発生したと認識することを特徴とする請求項６記載のリング型ネットワークシステム。