JP2007533205A - タンデムノードシステム及びそのための方法 - Google Patents
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Abstract
タンデムノードシステムは、第1カスタマの第1ポート群に接続されたアクセスリンクと、第1ルータに接続された第1ネットワークリンクとを有する第1ノードを具えている。第2ノードは、前記第1カスタマの前記第1ポート群に接続されたアクセスリンクと、第2ルータに接続された第1ネットワークリンクとを有している。前記第1ノードは、前記第2ルータの第2ネットワークリンクに接続された第2ネットワークリンクを有している。
Description
本発明は、2004年1月23日に出願した米国特許出願第10/707916号の継続特許出願であり、タンデムノードシステム及びタンデムノードを介して情報を送る方法に関するものである。
マーリン(Marlin)ノードユニットから成るインフラストラクチュアの論理的トポロジーは常にハブアンドスポークである。全てのトラフィックはハブにバックホールされ、トラフィックはハブを構成するルータ又はスイッチを通ることなしに2つのアクセスインターフェース間で交換されることはない。図1の従来技術のインフラストラクチュア10は、カスタマ(顧客)C1〜C6と関連するアクセスネットワーク16に接続されたルータ12及び14を示しており、カスタマC1〜C6は、順次に内部ネットワークに接続される企業とすることができる。アクセスネットワーク16はVLAN構造に適した複数のイーサネット(登録商標)スイッチを有するメトロアクセスシステムとすることができる。イーサネットスイッチはカスタマ間の直接的な通信を可能にするが、このようないかなる通信をも回避するために、オペレータはしばしばVLAN技術及びイーサネットスイッチにおける特別な機能性を用いる。この場合、オペレータは、トラフィックを測定し、これに応じてカスタマに料金を請求することができ、更にオペレータはカスタマを互いに保護することができる。ハブノードに接続されている各トランクリンク18及び20は、システムにおけるリーフアクセスポートに帰属する幾つかのカスタマからトラフィックを伝えることができる。個々のリーフアクセスポートは、ハブノードにおけるルータサブインターフェース又はVLANテーブルエントリと関連する独特なタグで表される。
イーサネットスイッチは、宛先アドレスに基づいたパケットを転送する。イーサネットスイッチは、友好的な企業環境に対するものであり、ネットワークの設置及び操作を容易にするための多数の自動的な特徴を有している。しかし、これらの自動的な特徴は、大規模なオペレータ環境では問題となる。これらの自動的な特徴は、大規模なインフラストラクチュアにはそぐわず、安全を高めるためにしばしば切断する必要がある。このようにするには、場合によっては多数の個別のユニットを手動設定する必要がある。イーサネットスイッチの自動的な特徴の一特定例は、イーサネットスイッチが、受信したパケットのそれぞれの独自のソースアドレスを動的に学習してトラフィックの転送を最適化するようにすることである。カスタマがサービスプロバイダを介することなくして直接互いに通信しえないようにするためには、しばしば上述した学習処理を解放させる必要がある。要するに、基本的なイーサネットスイッチに対する問題には、カスタマを分離させるためのサポートがないという問題と、末端のカスタマ間の直接的なクロストラフィックが許容されているという事実により、安全の程度が低いという問題と、ドス(DoS)攻撃に対しアドレス学習が開放されるおそれがあるという問題と、多量の分散ユニットを設定及び管理する必要があるという事実の為に、分散素子の管理及びサービス生成が必要となるという問題と、標準仕様のスパニングツリープロトコル(STP)に基づく回復が遅くなるという問題が含まれる。
本発明のシステムは、上述した問題に対する解決策を提供するものである。特に、本発明のタンデムノードシステムは、第1カスタマの第1ポート群に接続されたアクセスリンクと、第1ルータに接続された第1ネットワークリンクとを有する第1ノードを具えている。第2ノードは、前記第1カスタマの前記第1ポート群に接続されたアクセスリンクと、第2ルータに接続された第1ネットワークリンクとを有している。前記第1ノードは、前記第2ノードに接続された第2ネットワークリンクを有している。各ノードは2つの別々のアクセスポート間の直接的な通信を回避する。第1ノードはアクティブ状態にしてアクセスポートからのトラフィックを転送し、第2ノードは非アクティブ状態であるスタンバイ状態にしてアクセスポートからのトラフィックを廃棄するようにするのが好ましい。
図2に示すように、物理的なトポロジー30は論理的なハブ及びスポークと異ならせることができる。第1に、ハブノードに向かう幾つかのステップでカスタマのトラフィックを集めるのにツリー構造を用いることができる。ツリーが不適切である場合に増築を簡単化するか、ファイバ又は銅のリンクの量や、ルータ又はスイッチインターフェースの数を低減させるのにマービン(Marvin)多重ユニット32及び34を用いることができる。これらのユニット32及び34は、複数のカスタマラインを接続及び合流させたり、各カスタマラインをタグに対して分離させてこれらのラインが一緒にならないようにしたりするのに用いることができる。各ユニットは、例えば、10個のアクセスポートと、2つのネットワークポートとを有することができる。ユニット32及び34はイーサネットフレームを受信及び送信する特性を有することができ、これらユニットはアクセスポートとネットワークポートとの間でのみ情報をスイッチングするだけであり、異なるアクセスポート間でも、異なるネットワークポート間でも情報をスイッチングするものではない。タグは、カスタマからの及びカスタマへのトラフィックを識別するのに用いられるため、ハブノードにおける仮想インターフェースを各カスタマに対し設置することができる。
タグは、実行を容易にするために現在多くのルータやスイッチで用いられている種類のものとするのが好ましい。
タグが付されていないトラフィックがカスタマから到来すると、マービンユニットは、このトラフィックがその上流のマービンユニット又はハブノードに送られる前にタグを付し、このタグは、トラフィックが正しい仮想インターフェースに確実に送られるようにし、このタグは最終的にこの仮想インターフェースで除去することができる。このようにして、ハブノードは、どのアクセスポートからトラフィックが送られたかをも知るものである。次に、ハブノードはIPネットワーク又はその他の何れかの適切なネットワークに接続することができる。
異なる多くのアクセスネットワークサービスアーキテクチャを用いることができる。これらのアーキテクチャは、メトロコアネットワーク及びカスタマサイトに対する余分の(冗長的な)接続ライン数に基づかせることができる。シングル及びデュアル(二重)接続によれば、単一のカスタマが接続されるシングルネットワークを含む4つの可能な組み合わせを提供する。シングルネットワーク‐シングルカスタマのアーキテクチャでは、アクセスネットワークが1つの接続ラインを介してメトロコアに取り付けられ、カスタマが1つの接続ラインを介してアクセスシステムに接続される。ネットワークコアからアクセスシステムを介して送信される全てのトラフィックが、重複することなしにカスタマに供給され、その逆も同様である。あらゆる冗長及び回復機構がアクセスサブシステム内に隠される。このアーキテクチャでは、取り付け(アタッチメント)リンク及び取り付けノードを保護することが不可能である。
他の状況は、シングルカスタマが取り付けられたデュアルネットワークである。この場合、アクセスネットワークは2つの独立した接続ラインを介してメトロコアに取り付けられ、カスタマは1つの接続ラインを介してアクセスシステムに接続される。このようにすることにより、ルータ及びスイッチのような2つのハブノードをアクセスネットワークに接続して、ハブノードが故障した場合に、一方のハブノードを他方のハブノードに対する予備とすることができる。2つのメトロコア取り付けリンクの何れかを介してネットワークコアから送信される全てのトラフィックはカスタマに転送される。プロバイダエッジ装置が情報をフィルタリングしてIPルータのように重複を回避しうるようになっている場合には、カスタマからのトラフィックは2つのメトロコアアクセスリンクの双方に転送される。スイッチ式イーサネットのような他の環境では、イングレストラフィックが2つのメトロコアリンクのうちの一方を介してのみ送られる。この追加のフィルタリングは、メトロコアに取り付けられているマーリンノードにより行われる。このアーキテクチャでは、取り付けリンク又は取り付けノードを保護することができるが、メトロコアシステム又はカスタマシステムに追加の機能性が必要となる。これらの必要となる機能性は、VRRPや、HSRPや、一般的な動的ルーティングプロトコル、例えば、OSPFのような特定の冗長機構により満足させうる。VRRF及びHSRPのみがメトロコアシステムを有効にし、OSPFでは保護処置でカスタマも加わる必要がある。
他の分類は、シングルネットワークに二者のカスタマが帰属したものである。アクセスネットワークは1つの接続ラインを介してメトロコアに取り付けられ、カスタマは二重の接続ラインを介してアクセスサブシステムに接続される。ネットワークからアクセスシステムを介して送信される全てのトラフィックは重複することなしに何れかのカスタマ接続ラインに供給される。このシステムでは、カスタマが各フレームの1つのコピーを、取り付けられた接続ラインの双方に供給するか、又はカスタマが単一のコピーを、取り付けられた接続ラインの一方に供給する2つのモードが可能となる。これらの双方の場合、アクセスネットワークが、トラフィックを重複することなしに供給するのを保証する。カスタマがアクセスリンクの1つのみにトラフィックを送ることを選択する場合には、故障の場合の復元を達成するのに、カスタマはアクセスシステム自体又はメトロコアシステムの何れかと交信する必要がある。
最後の分類は、デュアルネットワークに二者のカスタマが帰属したものである。アクセスネットワークは二重の接続ラインを介してメトロコアに取り付けられ、カスタマも二重の接続ラインを介してアクセスサブシステムに接続される。この例は上述した例の組み合わせである。
あらゆる種類の復元機構に対する基本的な条件は、冗長資源(リソース)が存在することである。一般的な1つの模範は、1つの特定の資源を主資源として用い、これを同じ型のバックアップ、すなわち、予備資源により保護することである。多数の主資源に対し1つの資源をバックアップとすることができる。マーリンユニットで構成されたアクセスユニットにおいて重複するおそれのある種類の資源は、通信リンク及びマーリンノードである。通信リンクには、光学的なものと電気的なものとが含まれる。多くの冗長性を得るには、異なるケーブルに重複リンクを位置させて物理的に異なる通信経路を達成するようにする必要がある。マーリンユニットのようなノードを重複させて、ノードの故障に対して保護したり、これらに関する性能向上及び保守を、サービス提供を妨害することなしに実行する機構を提供したりすることができる。
以下に詳述するように、ノード及びリンクの冗長性があると、アクセスネットワーク内の故障に対しシステムを保護することができる。コアネットワークへの取り付けリンクやコアネットワークの取り付けユニットの故障に対して保護を行うには、ルータ又はスイッチのような取り付け点を重複させる必要がある。コアネットワークがIPネットワークである場合には、ルータを重複させることにより、ルータの故障やアクセスネットワークへの取り付けリンクの故障に対する保護を行うことができる。又、ルータを重複させることにより、サービス提供を妨害することなしに保守及び性能向上を実行することができる。ルータが故障した場合、この故障したルータをバックアップルータへ手動切り替えするか、又はOSPFのような動的なルーティングプロトコル或いはVRRP/HSRPのようなその他の機構を用いた自動スイッチングにより回復を達成することができる。マーリンアクセスネットワークにおいて如何にして回復機構が裏付けされているかを以下に詳細に説明する。コアネットワークがピュアレイヤ2切り替えイーサネットである場合には、イーサネットスイッチのような冗長取り付けノードにより、上述したように冗長ルータで行われるのと同じ種類の保護を達成することができる。レイヤ2イーサネットシステムでは、故障した主スイッチから補助的なバックアップスイッチへの切り替えをコアレイヤ2ネットワーク内で自動的に行うことができる。しかし、これによりマーリンアクセスネットワークに関する幾つかの追加の条件を課する。
マーリンアクセスネットワークは、デュアル冗長取り付けリンクを介してカスタマサイトを接続するのに用いることもできる。これらの場合、加入者宅内機器(CPE)がある条件を満足して、デュアルリンクをカスタマから隠すとともに、CPEと、シングル、全二重及びイーサネット接続を含むカスタマ機器との間に簡単で良好に規定されたインターフェースを有するようにする必要がある。従って、CPEはデュアル冗長取り付けリンクとシングルカスタマリンクとの間をマッピングする必要がある。CPEはそのネットワークポートの何れかからトラフィックを受信しうるとともに、全てのデータをこれらの双方を経て送信しうるようにする必要がある。これらの条件は双方とも、M1000ユニットや、ESP150CPユニットのような他のユニットにより満足させることができる。
アクセスネットワークにおけるノード及びリンクを含む資源を故障から回復させるためには、故障検出、保護ポリシー及び修復機構を含む3つの機構を適所に配置する必要がある。故障検出は、資源をモニタリングすることにより、例えば、リンク上のCRCエラーの数をモニタリングすることにより、又はウォッチドッグタイマを用いて特定のノードが生きていることをモニタリングすることにより達成しうる。これらの機構は適所にあり、ノード又はリンクの故障時に双方のネットワークポートを介して送ることのできる事象メッセージをマーリンノードが供給しうることを前提としうる。
保護ポリシーは、特定の故障が生じた際に如何なる処置をとる必要があるかに関する決定を行うことができる。このような決定を行うためには、アクセスネットワークの物理的トポロジーに関する知識が必要である。最後に、修復機構は保護ポリシーに基づいて取られる決定の実行によるものである。
保護ポリシー及び修復は、マーリンアクセスネットワークにおいて種々の異なる方法で実行しうる。解決策は、手動再構成による修復と、タンデムノードを用いることによる自動修復との2つのカテゴリーに分けることができる。
手動再構成により修復を行うことができる。この方法を用いる場合、マーリンアクセスシステムがリンク及びノードの故障を検出し、これらに関する情報を、トポロジーの知識を有するユニットに伝達し、次に、このユニットが故障に関する情報を、場合によっては対策案をも中央ネットワーク管理システムに伝達し、この中央ネットワーク管理システムにおいて、オペレータがサービスの回復のための何らかの対策を取る必要がある。
一例としては、マーリンアクセスネットワークを、如何なる動的ルーティングプロトコル又はVRRP/HSRPをも実行しない2つのルータに接続し、これらのルータ間で通信が行われないようにすることができる。ポート(P)のような特定のリーフアクセスポートに対して、ルータAのような一方のルータが主ルータであり、ルータBのような他方のルータが補助ルータであるものと仮定することができる。主ルータがポート(P)に及びポート(P)からトラフィックを転送し、コアネットワークの残余部分はルータAを介するポート(P)への経路を有する。故障がアクセスネットワークに生じてルータAからポート(P)への通信路を無効にする場合には、故障に関する情報を有するSNMPのようなメッセージを中央ネットワーク管理システムに伝送することができる。次に、オペレータがルータBを補助状態から主状態に手動で切り替えてサービスを回復させることができる。補助状態から主状態への切り替えには、ポート(P)に対応するルータBの仮想インターフェースをスタンバイモードから動作モードに設定し、これによりルータBがこのインターフェースへ及びこのインターフェースからトラフィックを転送しうるようにするとともに、仮想インターフェースに取り付けられた如何なるサブネットにも対する到着可能性をルータBの隣接ルータに通知し、この処置を介してポート(P)へのトラフィックの転送をルータAからルータBへ移動させることを含めることができる。
図3に最も良好に示すように、冗長性を得るために、システム40の2つのマーリンユニット42及び44をタンデム接続することができる。タンデム接続されると、2つのマーリンユニット、すなわちノード42及び44のU2ネットワークポート46及び48がU2リンク50を介して互いに接続され、アクセスポート52及び54が対で群に分けられ、2つのユニット42及び44の(i)=52/54(1);52/54(2);…;52/54(10)を含むアクセスポート(i)が同じ群に属するようになる。ポート群のインデックスは、ポートのインデックスと同じにすることができる。1ポート当たりに基づくタンデムノード42及び44の動作を以下に説明する。カスタマCからのイングレストラフィックをU1及びU2の双方のリンクに転送して冗長性を得ることができる。タンデムノードが1つ又は数個のIPルータを介してIPネットワークに接続されている場合には、これらのルータが、同じメッセージをIPネットワークに2度送らないようにする。タンデムノードが1つ又は数個のイーサネットを介して、スイッチングされたイーサネットに接続されている場合には、取り付けられたスイッチにメッセージが重複して送られないようにすることがタンデムノードの責務となる。
タンデムノードのイーグレストラフィックは、例えば、構成要素のマーリンノードの1つであるU1ネットワークポートのようなタンデムノード42のネットワークポートリンクU1を介して受信され、この受信されたトラフィックのタグにより決定されたポート群のアクセスポートの1つに転送される。これと同時に、タンデムノードの他のネットワークポート、すなわち、他の構成要素のマーリンノードのポートU1を介してトラフィックが受信され、同じ値のタグが付されている場合には、このトラフィックが同じポート群におけるアクセスポートの1つに転送され、タグが付されたトラフィックがタンデムノードの1つ又は他のネットワークポートを介して到来するかは問題とならない。タンデムノード42及び44内のトラフィックの経路は、個々のマーリンノード内と同様に、タグに依存し、OxXX3のタグが付されたフレームがポート群3におけるポートの1つに転送される。
ポート群におけるアクセスポートの1つを介して受信されるイングレストラフィックは双方のタンデムノード42及び44のネットワークポートU1に転送される。このポート群における他のポートを介して受信されるイングレストラフィックは破棄するのが好ましい。
従って、ポート群を抽出ポートとみなし、ポート群内の個々のポートの同一性が無視される場合には、タンデムモードの動作を通常のマーリンノードの動作と同じにできる。
図4に最も良好に示すように、内部的にはタンデムノード56を、U2ポートと2つのU1ポート58及び60を接続した2つのマーリンユニット42及び44をもって構成することができる。タンデムノード56のポート群(i)は2つの構成ユニット42及び44のアクセスポート(i)をもって構成することができる。2つのマーリンユニット42及び44の各々はタンデムモードで動作する。タンデムモードの場合、2つのタンデムモードの一方においては、マーリンユニットはアクティブ状態及びスタンバイ状態を含む1アクセスポート当たりに基づかせることができる。第1のアクセスポートに対するマーリンユニットの状態はアクティブにでき、一方、マーリンユニットは第2のアクセスポートに対しスタンバイ状態にすることができる。換言すれば、マーリンユニットの状態はアクセスポートに関連する。マーリンユニットがアクセスポート(p)に対しアクティブ状態にある場合、このマーリンユニットは完全に通常のマーリンユニットと同様に動作する。すなわち、そのネットワークポートの何れかから受信されOxpのタグが付されたデータをポート(P)に転送し、アクセスポート(P)を経て受信した全てのイングレストラフィックをそのネットワークポート58及び60の双方に転送する。アクセスポート(P)に対しスタンバイ状態にある場合、マーリンユニットは、イーグレストラフィックに対し、U1ポート58又は60を介して受信されOxXXpのタグが付された全てのトラフィックを変更せずにU2にバイパスし、イングレストラフィックに対しては、その逆にバイパスする。更に、アクセスポート(P)を介して受信されたイングレストラフィックは破棄される。
タンデムモードで動作するマーリンユニットは、1アクセスポート及びタグ当たりに基づいて動作させることもできる。この場合、第1のアクセスポート及び第1のタグ(p,t)に対するマーリンユニットの状態はアクティブ状態にでき、第2のアクセスポート及び第2のタグ(p′,t′)に対するマーリンユニットの状態はスタンバイ状態にでき、この場合、p=p′又はt=t′のどちらかを適用しうる。マーリンユニットがアクセスポート(p)及びタグ(t)に対しアクティブ状態にある場合には、このマーリンユニットは完全に通常のマーリンユニットと同様に動作し、例えば、何れかのネットワークポートから受信されOxptのタグが付されたデータをポートpに転送してタグをOxtと読まれるように変更し、アクセスポートpを介して受信されOxtのタグが付された全てのイングレストラフィックをそのネットワークポート258及び260の双方に転送してタグをOxptと読まれるように変更する。マーリンユニットがアクセスポート(p)及びタグ(t)に対しスタンバイ状態にある場合には、このマーリンユニットは、イーグレストラフィックに対し、U1ポート258又は260を介して受信されOxptのタグが付された全てのトラフィックを変更せずにU2にバイパスし、イングレストラフィックに対しては、その逆にバイパスする。更に、アクセスポート(P)を介して受信されOxtのタグが付されたイングレストラフィックは破棄される。
このようにすることにより、タンデムノードが高度の冗長性を提供する。その理由は、何れのマーリンノードの場合のように、ネットワークポートが重複され、ノード自体が重複され、アクセスポートが重複される為である。デュアルネットワークポートを有するユニット(U)をタンデムノードに接続し、ユニット(U)の双方のネットワークポートがタンデムノードの同じポート群の2つのポートに接続されるようにすることにより、保護されたアクセスネットワークを構成することができる。タンデムノードのアクセス側には如何なるシステムも接続することができ、このシステムが、双方のネットワークポートからデータを受け、アクセスポートから受けた全てのデータを双方のネットワークポートに転送する限り、このシステムを保護することができる。上述した概念を、変更することなしに受け入れうる2つのシステムは、マーリンユニット自体と、FSP150CPのようなADVAユニットとである。マーリン又はタンデムユニットから構成された完全なサブツリーはポート群に接続しうることを銘記すべきである。又、マーリンユニットから構成された非保護チェーンは上述した条件を満足し、従って、ポート群に接続しうることも銘記すべきである。
タンデムノード自体におけるノードの故障及びアクセスリンクの故障に対する保護を行うために使用される修復機構は、構成要素のマーリンユニットのタンデム状態をアクティブ状態からスタンバイ状態に及びスタンバイ状態からアクティブ状態に切り替えることである。タンデムモードから成るマーリンアクセスネットワークは、アクセスネットワーク内のノード及びリンクの故障や、タンデムノードの部分を構成するマーリンユニットの故障に対し保護を行う。
タンデムノードの修復機構は、トリー又はチェーンがポート群に接続されている場合と完全に同じにすることができる。タンデムノードはそれ自体ではアクセスネットワークをメトロコアに接続するのに用いられるリンクの故障に対し保護を行わず、しかもルータの故障に対しても保護を行わないことを銘記すべきである。しかし、タンデムノードは、VRRP、HSRPのような他の冗長機構やOSPFのような動的ルーティングプロトコルと協同して機能して、以下に説明するように上述した種類の故障に対し保護を行うことができる。
図5に最も良好に示すように、タンデムノード56は、リンクがこのタンデムノード56又は通常のマーリンノードの下に位置する場合にこのリンクをマーリンアクセスネットワークの内部に有する。リンク64及び66で示すように、アクセスポート群(P)に対して、タンデムノード56のマーリンユニット42はアクティブ(Active)状態にあるとともにマーリンユニット44はスタンバイ(Stand-by)状態にある。一般には、ポート群(P)は2つのポート、すなわち、マーリンユニット(M1 )のポート(p1 )とマーリンユニット(Mr )のポート(pr )とより成る。ポート群pのポートp1 に接続されたリンクが故障すると、マーリンユニットM1 とマーリンユニットMr との双方に、この故障を知らせる事象が発生される。この事象を受けると、マーリンユニットM1 はポート群pに対する状態をアクティブ状態からスタンバイ状態に切り替え、マーリンユニットMr はポート群pに対する状態をスタンバイ状態からアクティブ状態に切り替える。これらの切り替え後、ポート群pに対するタンデムノード56の動作が修復され、故障前の動作と修復後の動作とが同じとなる。
特に、リンク64に故障(Fail)62が生じるものとする。ノード42は、リンク64でトラフィックを受信しない為、アクティブモードからスタンバイ状態に切り替わる。ノード44は、タンデムリンク70で情報を受信しない為に、スタンバイモードからアクティブモードに切り替わることができる。ノード44は、リンク66における到来トラフィックとタンデムリンク70における到来トラフィックとを比較するように設定することもできる。これらのトラフィック間に大きな不一致が存在する場合には、ノード44は、リンク故障が存在するということ、又はノード42が故障中であるということを結論することができる。リンク64の故障62はノード42により見つけることもでき、このノードが警報メッセージをリンク58に送るとともにタンデムリンク70を介してノード44に送り、ノード42がスタンバイモードに切り替わることを知らせる。ノード44はこの警報信号を受信すると、アクティブモードに切り替わる。
ノード44はアクティブモードにある為、このノード44はリンク66で送られる情報を受け、この情報をリンク60に転送する。ノード44は、情報をリンク70にも転送し、この情報がノード42により受けられてリンク58に転送される。従って、ノードにおける情報の流れが反転され、情報はリンク58及び60の双方に転送される。
図6は、マーリンユニット42及び44間に延在するタンデムリンク70におけるタンデムリンク故障68の修復を示す線図である。図6の左側の部分は、マーリンユニット42がポート群pに対しアクティブ状態にあり、右側のマーリンユニット44がスタンバイ状態にある通常の状況を示している。これらのタンデムユニットを相互接続するタンデムリンク68が故障する場合には、これらの双方のタンデムユニットに、リンクダウンのような直接検出機構を介するか、又はタンデムノードにおけるノード42及び44間の通信の存在又は非存在に基づく間接検出機構を介するかを通知しうる。ノード42及び44はリンク70上の状態情報を規則的に交換し、リンク70が故障した場合にスタンバイノードが通知され、アクティブノードが故障した場合にスタンバイノードがアクティブ状態に切り替わるようにすることができる。双方のマーリンユニット42及び44は、タンデムリンク故障68の通知を受けると、全てのポート群に対しアクティブ状態に入り、双方のリンク64お66がアクティブとなってトラフィックを通し、このトラフィックが双方のリンク58及び60を経て転送されるようにするのが好ましい。この状態変化後、タンデムノード56の動作は、タンデムリンクの故障前と同じとなり、トラフィックはリンク58及び60を経て接続ルータに流れるようになる。
図7は、ノード72の修復の一例を示す。マーリンアクセスネットワークの内部の故障、すなわち、ルータのすぐ下でない故障は、内部リンク故障と同様に処理しうる。コアネットワーク又はルータに直接接続されたタンデムノードのノード故障にはある追加の説明が必要となる。その理由は、ルータへのリンクが完全に失われている為である。例えば、タンデムノード56のノード42にノード故障72が存在するものとする。このノード42はルータ12に直接接続されており、故障72とルータ12との間にノードが存在しない。ノード44が、リンクダウン信号により又はノード42からリンク70を介する通信の不存在により故障72を検出し、全てのポート群に対しスタンバイ状態をアクティブ状態に変更する。この状態変更後は、最も左側のリンク64を介して送られるイングレストラフィックがその目的地に到達せず、トラフィックがネットワークリンク58を介してルータ12に受信されないということを除いて、タンデムノード56の動作を修復させることができる。トラフィックはルータ14からリンク60及びマーリンユニット44を介してリンク66を流れたり、その逆に流れたりする。マーリンアクセスネットワークに1つのみの動作取り付け点しか残っていないこの状態は避けることができない。その理由は、ユニットは故障したコアネットワークに取り付けられているものである為である。このような種類の故障に対しサービスを保護するためには、アクセスネットワークを重複ルータを介してコアネットワークに接続することができ、サービスの修復を自動化する必要がある場合には、ルータが、OSPFのようなある種類の動的ルーティングプロトコル、或いはVRRP又はHSRP74のような他の種類のある一般的な保護用ソフトウェアを実行し、ルータ12及び14がU2リンク70やリンク58及び60を介して通信しうるようにする必要がある。ノード42が故障すると、ルータ12により送られるVRRP情報はリンク70及びリンク60を介してルータ14に到達しえない。その理由は、VRRP情報は故障したノード42を通過しない為である。
図7のマーリンアクセスネットワークは、VRRP/HSRPを実行する2つのルータ12及び14を用いるコアネットワークに接続されているものとする。ユニット42に取り付けられているルータ12はアクティブ状態にあり、一方、ユニット44に取り付けられたルータ12はスタンバイ状態にある。
ノード42が故障すると、例えばルータインターフェースにおけるリンクダウン信号を介して、取り付けリンク58又はノード42の何れかが故障しているという事実をルータ12が知るようになる。従って、ルータ12は、影響されたインターフェース及びそのサブインターフェースを、その取り付けられたサブネットワークのルーティングテーブルからコアネットワークの残りの部分へ移動させるとともに、コアネットワークの残りの部分に対する、取り付けられたサブネットワークの到達可能性の通知を停止させることができる。これにより、ルータ12はアクティブ状態を終了することができる。従って、ルータ14は、ルータ12からのメッセージが存在しないことにより故障を検出し、アクティブ状態に入ることができる。この状態では、ルータ14が、マーリンアクセスネットワークを介して接続された全てのサブネットワークへの到達可能性の通知を開始し、タンデムノード56に接続されたリンクを介して受信されたイングレストラフィックの転送を開始することができる。
ノード42が故障し、ルータ12がこの故障を直接知ることなく、リンクが依然としてアクティブ状態にあるがマーリンノード42がトラフィックを転送しないようになると、タンデム保護機構がこの故障を、例えばノード42からの通信の不存在により検出し、
上述したようにして動作を修復しうるようになる。
上述したようにして動作を修復しうるようになる。
更に、VRRP/HSRPプロトコルにより、ルータ14がバックアップ状態からアクティブ状態へ切り替わるようにしうる。この場合の問題は、ルータ12がローカルノードの故障を知ることができず、VRRP/HSRPトラフィックが存在しないことにより、バックアップルータ14が故障していると、間違って結論づけてしまう場合が生じることである。従って、ルータ12がアクティブ状態に維持されるおそれがある。従って、バックアップルータ14は、ルータ12からいかなるトラフィックも受信しない為にバックアップ状態からアクティブ状態に切り替わるおそれがある。従って、情報の流れは図7の右側部分に示すようになり、双方のルータ12及び14がアクティブ状態にあり、これらルータの双方が、接続されたサブネットワークへの到達可能性を通知するようになる。しかし、ルータ14のみがサブネットワークからトラフィックを受信したり、サブネットワークへトラフィックを送信したりするものである。カスタマポートを介してルータ12が受信した全てのイングレストラフィックはメトロコアネットワークに転送されるが、カスタマサイトに向かうトラフィックの幾らかはルータ12に送られるおそれがあり、このルータはこのトラフィックを意図する目的地に供給することができない。換言すれば、ノード12が完全に故障し、リンク58に情報を送らない場合には、ルータ12がアクティブ状態にあることは問題とならない。問題は、ノード42が部分的に故障し、何らかの情報をリンク58においてルータ12に送り、このルータがこの情報を所望の目的地に転送する場合に生じるものである。他の問題は、ルータ12がアクティブ状態にあり、従って、ノード42の故障の為にカスタマがルータ12から連絡を受けることができないが、カスタマに転送すべきトラフィックを受けることができるということをこのルータ12がネットワークの残りの部分に通知することである。
この問題は一般的なものであり、基本的にはイーサネットリンクに対しリンクプロトコルが存在しないことに依存する。すなわち、イーサネットポートを動作状態“アップ”にすることができるが、2つの通信路の層が依然として破壊されるおそれがある。このことは、ネットワーク管理処理センタ76に対するSNMPトラップのような通知を発生させることにより解決しうる。このネットワーク管理処理センタ76においては、オペレータがコンフィギュアダウン( Config down)信号78を送信し、この処理により問題を解決することによりルータ12を非アクティブ状態に構成しうる。ノード42及び44は、規則的な状態信号をルータ12及び14にそれぞれ送信し、これらルータが直接接続されたノードの1つが故障した場合を知りうるように設計することもできる。ノード42が故障した場合に、完全に機能しているノード44が警報メッセージを、ルータ14を介してネットワーク管理処理センタ76に送るようにすることもできる。その理由は、リンク70を介して受信する状態通信が欠乏していることにより、ノード44がこの故障を知りうるようになる為である。
リンク58及び60における故障のようなネットワークリンクの故障中に、タンデムノード56をコアネットワークに接続しているネットワークリンクが故障すると、タンデムノード56により何の処置もとられない。ネットワークリンク58及び60の一方の故障は、ルータ12及び14に直接接続された上側のノード42,44の故障と等価である。VRRP/HSRPのようなルータ冗長機構を介するか、又はOSPFのような動的ルーティングプロトコルを用いることにより修復を達成することができる。上述したリンク故障を検出することに対する問題は、この事態においても存在する。タンデムノードは、修復を容易にするために、ネットワーク管理処理センタに事象通知メッセージを送ることができる。
デュアルネットワークリンク58及び60を設けることにより、ルータの故障中に、マーリンアクセスネットワークがルータの冗長性に対する支援を行うことができる。VRRP/HSRPに対する制御トラフィックはデュアルネットワークリンク間で転送される。ルータが故障すると、マーリンシステムにより何の特定の処置もとられない。
故障後にタンデムノード56がカスタマサービスを修復する時間は主として、リンク又はユニット故障を検出するのに必要な時間と、タンデムノード56における2つのマーリンユニット42及び44に故障通知を伝搬するのに必要な時間と、1ポート当たりの状態をバックアップ側でパッシブ状態からアクティブ状態に切り替えるのに必要な時間とに依存する。リンクの故障を検出する有効な方法があれば、カスタマに対するサービスを50ミリ秒以内で修復しうる。
トリー、チェーン及びポイント‐ポイントトポロジーを含む少なくとも3つの基本的なトポロジーをマーリンユニットで構成しうる。多レベルのマーリンネットワークでは、多くの組み合わせが可能である。非プロテクトトポロジーや、プロテクトトポロジーの全てのサポートされたトポロジーでは、サポートされたトポロジーが多くとも2つのアップリンクを有し、プロテクトトポロジーはシングルルートであり、従ってトップに1つのマーリンノード又は1つのタンデムノードがあり、トリートポロジーは常にシングルルートとなっており、従ってトップに1つのマーリンノード又は1つのタンデムノードがあり、トリー及びリングトポロジーでは、リーフポートに1つのシングルポート‐IDが関連するという特徴がある。
サポートされたトポロジーは以下に説明するようにトリー、チェーン及びポイント‐ポイントトポロジーである。これらの3つの異なる種類のトポロジーは全て、冗長性の無い非プロテクトトポロジーや、冗長性の有るプロテクトトポロジーとして構成することができる。シングルマーリンは定義上トリーである。2レベルのトリーは、マーリンユニットのネットワークポートを他のマーリンユニットのアクセスポートに接続することにより構成することができる。
図8に最も良好に示すように、トリーを3レベルまで構成することができる為、非プロテクトトリートポロジー80を構成することができる。トップマーリンユニット82はルータ84及び86に接続されている。このようにすることにより、接続しうるカスタマの数が著しく増大する。
図9に最も良好に示すように、マーリンユニットは、第1のマーリンユニット92の1つのネットワークポート90が他のマーリンユニットのネットワークポート94に接続されており、以下同様に接続が行われているデイジーチェーントポロジー88に配置することができる。タグの第1部分は、マーリンユニットのレベルをアドレス指定し、タグの第2部分はマーリンユニットにおけるポートをアドレス指定することができる。このようにすると、マーリンユニットは、これがタグの第1部分において参照されたマーリンユニットでない限り、情報を転送する。マーリンユニットがアクセスポートの1つ内に情報を受信すると、このマーリンユニットはこのマーリンユニットに対するタグ番号の第1部分と、情報を送ったカスタマ又はポート番号に対するタグ番号の第2部分とを加えることができる。この場合、マーリンユニットは、上述したように双方のアップリンクで情報を転送する。1つのチェーンでは12個までのユニットを接続することができる。所望に応じ、より多くの、又はより少ないユニットを用いることができること勿論である。同一の又は2つの独立のルータ98及び100をチェーンの2つの端点102及び104に接続することにより、このチェーンにおけるルータの冗長性をサポートすることもできる。チェーンが切断されると、VRRP/HSRP信号伝達が信頼的に機能しなくなる。その理由は、ルータに到達するチェーンノードに対するイーグレストラフィックが切断部の逆側で失われ、システムが決して修復されない為である。この事態においてもあるカスタマは依然としてサービスを有しうる。
これはVRRP/HSRPに関連する問題であり、原理的にはタンデムノードに関連して上述した問題と同じである。OSPFのような他の機構は、チェーンが切断した後でも完全に修復しうる。VRRP/HSRPはルータの冗長性を提供するとともに、ルータポートに直接接続されたリンクを保護するが、他の故障からは信頼的に修復しえない。
図10に最も良好に示すように、マーリンユニット106及び108は、マーリンユニット106のネットワークポート112を他のマーリンユニット108のネットワークポート114に接続することにより、ポイント‐ポイントトポロジー110に接続しうる。カスタマ109はマーリンユニット106に接続され、カスタマ111はマーリンユニット108に接続されている。
保護されていないトリーをマーリンユニットから構成するのと同様にして、保護されたトリートポロジーを、タンデムノードを用いて構成することができる。タンデムノードは保護されたトリーである。多レベルの保護されたトリーは、マーリンユニット又はタンデムノードのネットワークポートの双方をタンデムノードのポート群の2つのポートに接続することにより構成することができる。
保護されたトリーには以下の条件を課すことができる。トリーは、レベル(i)でも保護される場合にのみ、レベル(i+1)で保護される。この条件は、保護されたトリーは、ルートから開始してトップダウン(上から下)に向かうように構成されるということを意味する。例えば、第2のレベルがタンデムノードを用いて構成される場合には、このレベルは第1のレベルである。冗長トリートポロジーの例は、以下の図に示す。
図11は、トップレベルを、タンデムノード118を用いて構成した冗長トリートポロジー116を示す。各トリートポロジーは、ルータに直接接続された1つのみのトップノードを有するのが好ましい。図12には、冗長タンデムノード122、124及び126を用いて第2のレベルをも構成しているトリートポロジーを示す。ルータの冗長性は、保護されていないトリーにおけるのと全く同様に、すなわち、デュアル冗長ルータを保護されたトリーのデュアルアップリンクに接続することにより、保護されたトリーでサポートすることができる。
図13に最も良好に示すように、保護されたチェーントポロジー128は、保護されていないチェーン134のアップリンク130及び132をタンデムノード140のポート群の2つのポート136及び138に接続することにより構成されている。ルータの冗長性は、2つのデュアル冗長ルータ142及び144をタンデムノード140の2つのネットワークポートに接続することにより得ることができる。タンデムノード118が受信するトラフィックは、何れのノードがアクティブ又はスタンバイモードにあるかに応じてリンク130及び132の一方において情報を欠落し、タンデムノード118は双方のアップリンク141及び143において情報を送る。タンデムノード140が受信するトラフィックは、上述したようにリンク130又はリンク132の何れかにおいてチェーン134に送られる。
図14に示すように、2つのトランクリンク146及び148がポイント‐ポイント構造150で用いられている場合には、データは常に双方のリンクで送られる。この場合、ポイント‐ポイント構造150はルータを有していないことを銘記すべきである。例えば、ユニット152は双方のリンク146及び148でデータを送ることができる。ユニット154のような受信側では、データはリンク146及び148のうちの一方から受信される。ユニットは、データを受信する1つのアップリンクポートを自動的に選択することができる。ユニットは、アクティブリンクに故障がある場合に受信側の他のリンクに自動的に切り替えることができる。
タンデム状態をポート群に対して同期させるとともに、故障の場合にアクティブ/スタンバイ状態への切り替えを行うためには、上述したタンデムノード保護機構は、タンデムノードを構成するノード間での通信を必要とするおそれがある。タンデムノードを構成するノード間のシグナリングのこの条件を回避するためには、以下に説明する処置を例えば、軽量タンデム動作(LWTO)において用いることができる。
LWTOでは、タンデムノードの双方の半部が最初にアクティブ状態にある。これらの半部の1つに接続されているアクセスリンクが故障した場合、或いはこれらの半部の1つの下にあるリンク/ノードが故障した場合には、タンデムノードの有効部分が、いかなるシグナリングも行なわれることなしに直接スタンバイ状態に切り替わる。アクティブ状態及びスタンバイ状態における動作は、上述した動作とは僅かに相違する。LWTOも、タンデムリンクを介して送られるあらゆるフレームのタグにおいて1ビットを使用する。
LWTOでは、アクティブ状態は、ポート群pに対して次のように動作する。すなわち、ポート群pのアクセスポートから受信したトラフィックはネットワークポートU1に伝送される。更に、トラフィックがマーキングされてネットワークポートU2に送られる。ネットワークポートU1から受信され、OxXXpのタグが付されたトラフィックは、アクセスポートpに送信される。ネットワークポートU2から受信され、OxXXpのタグが付されているが、マーキングされていないトラフィックも、アクセスポートpに送信される。ネットワークポートU2から受信され、OxXXpのタグが付され、マーキングされたトラフィックは破棄される。
LWTOでは、スタンバイ状態はポート群pに対して次のように動作する。すなわち、アクセスポートpから受信されたトラフィックは破棄される。ネットワークポートU1から受信され、OxXXpのタグが付されたトラフィックは、マーキングされない状態でネットワークポートU2に送信される。ネットワークポートU2から受信され、OxXXpのタグが付され、マーキングされたトラフィックは、マーキングが外されてネットワークポートU1を介して送信される。ネットワークポートU2から受信され、OxXXpのタグが付されているが、マーキングされていないトラフィックは破棄される。
構成部分の上述した作用の場合、タンデムノードの動作は以下の通りである。最初は、タンデムノードを構成する双方のノードがアクティブ状態にある。ポート群pのアクセスポートから受信されたトラフィックは、構成ノードのU1リンクのようなタンデムノードのネットワークポートを介して送信される。バックアップトラフィックはタンデムリンクを介してマーキングされて送信され、受信側で廃棄される。タンデムノードの何れかのネットワークポートを介して受信され、OxXXpのタグが付されたトラフィックは、トラフィックを受信する構成ノードによりポート群のアクセスポートpに送信される。ポート群pのポートに接続されているアクセスリンクの1つに故障が生じた場合には、この故障したリンクが接続されているノードがポート群pに対してスタンバイ状態に切り替わる。スタンバイ/アクティブを含むこの構成では、トラフィックの流れは次の通りである。すなわち、スタンバイノードは、OxXXpのタグが付され、マーキングされたトラフィックを、ネットワークポートU2を介して受信し、このトラフィックを、マーキングを外してネットワークポートU1を介して送信する。ネットワークポートU1から受信され、OxXXpのタグが付されたトラフィックは、マーキングされない状態でネットワークポートU2を介して送信される。アクセスポートpからのトラフィックは廃棄される。タンデムノードのアクティブ部分は、OxXXpのタグが付されているが、マーキングされていないトラフィックを、スタンバイノードからタンデムリンクを介して受信し、これをアクセスポートpに転送する。この動作モードでは、故障を検出したノードのみが動作を変更し、従って、タンデムノードの構成部分間のシグナリングが必要とならないことを銘記すべきである。
本発明を好適な構成及び実施例で説明したが、特許請求の範囲及びその精神を逸脱することなしに、種々の変更を施しうること、明らかである。
Claims (12)
- 第1カスタマの第1ポート群に接続されたアクセスリンクと、第1ルータに接続された第1ネットワークリンクとを有する第1ノードと、
前記第1カスタマの前記第1ポート群に接続されたアクセスリンクと、第2ルータに接続された第1ネットワークリンクとを有する第2ノードと
を具えるタンデムノードシステムであって、
前記第1ノードは、前記第2ノードの第2ネットワークリンクに接続された第2ネットワークリンクを有しているタンデムノードシステム。 - 請求項1に記載のタンデムノードシステムにおいて、前記第1ノードをアクティブ状態にし、前記第2ノードを非アクティブ状態であるスタンバイノードとしたタンデムノードシステム。
- 請求項1に記載のタンデムノードシステムにおいて、前記第1ノードは、第1カスタマに接続された第1アクセスリンクの第1ポートを有しており、前記第2ノードは、前記第1カスタマに接続された第1アクセスリンクの第1ポートを有しているタンデムノードシステム。
- 請求項3に記載のタンデムノードシステムにおいて、前記第1ノードは、第2カスタマに接続された第2アクセスリンクの第2ポートを有しており、前記第2ノードは、前記第2カスタマに接続された第2アクセスリンクの第2ポートを有しているタンデムノードシステム。
- 請求項4に記載のタンデムノードシステムにおいて、前記第1ノードの前記第1ポートが、前記第1ノードの前記第2ポートから分離され、前記第1ノードの前記第1ポートと前記第1ノードの前記第2ポートとの間の直接的な通信が許容されないようになっているタンデムノードシステム。
- タンデムノードシステムにおいて情報を送信する送信方法において、この送信方法が、
第1カスタマの第1ポート群に接続された第1アクセスリンクと、第1ルータに接続された第1ネットワークリンクとを有する第1ノード、及び前記第1カスタマの前記第1ポート群に接続された第2アクセスリンクと、第2ルータに接続された第1ネットワークリンクとを有する第2ノードを提供し、前記第1ノードは、前記第2ノードの第2ネットワークリンクに接続された第2ネットワークリンクを有しているようにする過程と、
前記第1アクセスリンクにおける前記第1ノードに情報を送る過程と、
前記第1ノードが情報を受信して、この情報を前記第1ネットワークリンクにおいて前記第1ルータに転送する過程と、
前記第1ノードが、前記情報と同じ情報を前記第2ネットワークリンクにおいて前記第2ノードに転送する過程と、
前記第2ノードが、前記第2ネットワークリンクにおいて前記第1ノードから前記情報を受信する過程と、
前記第2ノードが、受信した情報を前記第1ネットワークリンクにおいて前記第2ルータに送信する過程と
を有している送信方法。 - 請求項6に記載の送信方法において、この送信方法が更に、
前記第1ノードをアクティブ状態に設定するとともに前記第2ノードをスタンバイ状態に設定する過程
を有している送信方法。 - 請求項6に記載の送信方法において、この送信方法が更に、
前記第2ノードがスタンバイ状態にある際に、この第2ノードが前記第1カスタマからの情報を無視し、前記第2ノードがスタンバイ状態にある際に、この第2ノードが前記第2ネットワークリンクにおいて前記第1ノードから情報を受信するようにする過程
を有している送信方法。 - 請求項6に記載の送信方法において、この送信方法が更に、
前記第2ノードをスタンバイ状態にし、この第2ノードがスタンバイ状態にある際に、この第2ノードがこの第2ノードのアクセスポートで受信される情報を無視するとともに、前記第2ネットワークリンクで受信される情報を受け入れ、この受信された情報を第1ネットワークリンクに転送する過程
を有している送信方法。 - 請求項6に記載の送信方法において、この送信方法が更に、
前記第2ノードを、第1ポート群に対してスタンバイ状態にするとともに第2ポート群に対してアクティブモードにする過程
を有している送信方法。 - 請求項6に記載の送信方法において、この送信方法が更に、
前記第1ノードをアクティブ状態に設定するとともに、前記第2ノードを非アクティブ状態に設定する過程
を有している送信方法。 - 請求項11に記載の送信方法において、この送信方法が更に、
前記第1ノードと関連する故障を識別し、この第1ノードをアクティブ状態からスタンバイ状態に切り替える過程
を有している送信方法。
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