JP2008258701A

JP2008258701A - マルチレート対応インタフェース盤を用いたネットワークの運用および実現方法

Info

Publication number: JP2008258701A
Application number: JP2007096007A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Tamura; 田村幸久; Manabu Makino; 牧野学; Koji Takatori; 鷹取耕治; Hiromi Murakami; 村上裕美; Yoshimasa Kusano; 草野慶将; Toshiyuki Atsumi; 渥美俊之; Masatoshi Shibazaki; 芝崎雅俊
Original assignee: Hitachi Communication Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Communication Technologies Ltd
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】
多様な信号が接続されたネットワークにおいて、従来の固定レート対応のインタフェース盤を搭載すると、用品数が増加するため管理が複雑になり，設備投資費も増大していた。また、回線変更の際には保守者による用品交換作業が発生していた。
【解決手段】
本発明では下記2点による課題の解決方法を提供する。今後ますます複雑化するネットワークにおいて、用品数を削減した管理の簡便なネットワークを安価に提供すると共に、サービスの追加変更，障害発生時に迅速な回線変更を可能にする。
上位オペレーションによる制御で、収容する信号種を自由に変更可能なマルチレート対応インタフェース盤。
を用いることで、回線変更の際にはインタフェース盤の交換作業が不要になるネットワーク構成。
【選択図】図7

Description

本発明は、多様な信号種が混在するネットワークにおいて、1台で様々な信号種に対応できるインタフェース盤を用いることで、操作性の優れたネットワークを提供すると共に、サービスの追加変更および障害発生時に柔軟に対応できるネットワークの提供方法に関するものである。

インターネットに代表されるトラフィックの増大にともない、ネットワークの高速化・大容量化が求められてきた。この解としてWDM(Wavelength Division Multiplexing)方式に代表される光ネットワークが急激に普及してきた。WDMは1本の光ファイバに異なる波長の光信号を多重化する方式であり、多重する波長数を増やすことで新たに光ファイバ網を敷設することなく容易に大容量通信を可能にできる。近年では大容量通信のみでなく、途中のノードで任意の波長を分岐・挿入できるネットワークや、光信号を電気信号に変換することなくルーティングできるネットワークなど、より柔軟かつ多彩な機能が求められている。前者はOADM(Optical Add Drop Multiplexer)であり、後者はOXC(Optical Cross Connect)と呼ばれている。

また近年では、ネットワークに接続される信号はその用途に応じて多様化している。LAN(Local Area Network)の主流でありIEEE802.3で標準化されたイーサネット(登録商標)、WAN(Wide Area Network)の主流でありITU-T G.707、ANSI T1.105で標準化されたSDH/SONET(Synchronous Digital Hierarchy/Synchronous Optical Network)、SAN(Storage Area Network)の主流でありANSI T11(The American National Standards Institute T11 technical committee)で標準化されているファイバチャネルなどが挙げられる。図1にネットワークに接続される信号一覧を示す。図1に示すように、光ネットワークに接続される信号種は膨大な数におよび、伝送速度も50Mbpsから40Gbpsまで広帯域である。

上述のように、ネットワークでは多くの信号を扱うため、信号ごとに異なる監視制御方法を適用していては保守を複雑化させるだけであり、信号種によらないネットワークの管理方法が求められてきた。この要求を解決する代表的な方法として、ITU-T G.709で規格化されているOTN(Optical Transport Network)が挙げられる。OTNのOch(Optical Channel)フレームは信号種によらずマッピングできるため、ネットワーク全体の一元的な監視制御を可能としている。また、誤り訂正符号として音楽や映像のメディアで利用されているFEC(Forward Error Correction)技術を採用することで、長距離伝送を可能としている。OTNでは2.5GbpsのOTU1、10GbpsのOTU2、40GbpsのOTU3が仕様化されており、2.5Gbpsに満たない低速信号は複数多重化することでOTNに接続する方法がとられている。

図2はOTNを用いたネットワークの構成例である。図1で示した信号はクライアント装置部1-1〜1-n(11-1〜11-n)、クライアント装置部2-1〜2-n(12-1〜12-n) 、クライアント装置部3-1〜3-n(13-1〜13-n)から出力され、インタフェース機能部1(10-1)、インタフェース機能部2(10-2)、インタフェース機能部3(10-3)にてOchフレームへの載せ替えを行い、OTN光伝送網に接続されている。

インタフェース機能部の詳細構成を図3に示す。インタフェース機能部(10)はFEC機能部(20)、回線の方路を選択するSW部(30)、FEC機能部の信号品質の監視とSW部の方路制御を行う制御監視部(40)から構成されている。監視制御部(40)はOpS(Operation System)などの上位制御部(50)からの制御信号に従い、インタフェース機能部(10)の制御を行っている。FEC機能部(20)はインタフェース盤から構成されおり、クライアント装置部(14-1〜14-n)からの信号をOchフレームへ載せ替える処理を行っている。図3の例では、SONETのOC-192、SDHのSTM-16、10ギガビットイーサネット(登録商標)の10GBASE-LRを扱うクライアント装置部(14-1〜14-n)が接続されている。FEC機能部(20)には各信号に対応した固定レートのインタフェース盤が配置されている。FEC機能部で処理された信号は、OTN光伝送網内での呼称が変り、10GbpsクラスはOTU2、2.5GbpsクラスはOTU1、10GBASE-LRは10GbE LAN-PHY over OTNと呼ばれている。

インタフェース盤はその機能によって2種に大別される。1つはOTN光伝送網の境界に配置され、Ochフレームへ信号の載せ替えを行うトランスポンダ盤であり、図3のインタフェース盤がトランスポンダ盤に該当する。もう1つはONT光伝送網に配置され、光信号の3R再生中継を行う再生中継盤である。3R再生中継とは、信号の等価増幅(Reshaping)、タイミング抽出(Retiming)、識別再生(Regeneration)を行う機能である。インタフェース機能部に再生中継盤を用いた構成を図4に示す。図3と比較してSW部(30)が削除された構成であるが、OTN光伝送網内で方路変更が必要な場合は、再生中継盤の前段、もしくは後段にSW部を配置してもよい。図3、図4に示すインタフェース機能部は、ネットワークを構成する基本要素であり、組み合わせることでOADMやOXCなど、任意のネットワークを構築することができる。

従来のインタフェース盤は図3、図4のように固定レート対応であり、1種の信号を処理するために1台準備する必要がある。これはインタフェース機能部に接続されるクライアント装置の数だけインタフェース盤の種類を揃えることを意味し、用品数の増加にともなう保守・運用性の複雑化、ネットワーク全体のコストアップを招いている。また、ネットワーク構成の変更の際には、インタフェース盤の交換作業が発生するため、突発的なサービスの変更・追加に速やかに対応することができない。今後、ますます増加することが予想されるトラフィック需要に応えるために、これらの課題を解決しながら柔軟に運用できるネットワーク構成が切望されている。

特開２００５−３２３３９９ ITU-T G.709 Interface for the optical transport network(OTN) ITU-T G.707 Synchronous Digital Hierarchy (SDH) ANSI T1.105 Synchronous Optical NETwork(SONET) ANSI T11 10Gbit Fiber Channel(10GFC) IEEE standard 802.3 Information Technology − Telecommunications and information exchange between systems − Local and metropolitan area networks − Specific requirements − Carrier sense multiple access whit collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications IEEE standard 802.3ae Information technology − Telecommunications and information exchange between systems − Local and metropolitan area networks − Specific requirements − Part 3: Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications-Media Access Control (MAC) Parameters, Physical Layer and Management Parameters for 10 Gb/s Operation

上記背景技術で説明したように、OTN光伝送網を適用することでネットワークの一元管理が可能になったが、従来のインタフェース盤は固定レート対応であるため、ネットワーク全体の管理面、コスト面に難があった。ネットワークの構成変更の際には保守者による用品交換作業が発生するため、回線の再開通までに時間を要していた。また、新規サービスが新設される場合には、通常であればサービスに使用される信号種が決定されるまでは、回線を新設することができなかった。

ネットワークに冗長構成を持たせる場合においては、現用系の信号数だけ予備回線を構築する必要があり、単純に光ファイバ回線とインタフェース盤の用品数が倍化していた。既存の光ファイバ網が枯渇した場合には新たに敷設する必要があり、設備費の増加と予備回線の保守性を悪くしていた。
本発明では、マルチレート対応インタフェース盤を用いることで、用品数を削減した安価で簡便な保守管理を提供可能な、ネットワークの実現方法を示すものである。

本発明ではさらに、光ファイバ網を節約した予備回線の構築方法を示すものである。

上記課題を解決するために、本発明では、再コンフィグレーション可能なプログラマブル論理回路部を適用したマルチレート対応インタフェース盤を採用することとした。クライアント装置からの信号は、インタフェース盤に実装されているFPGA(Field Programmable Gate Array)などのプログラマブル論理回路にて処理している。どの信号を処理するかは搭載されるプログラマブル論理回路で一意的に決定されるため、従来の方法でマルチレート化を実現する場合には、処理する信号の数だけプログラマブル論理回路を実装する必要があり、ハード規模の増大を招いていた。

本発明では、図5に示すような、プログラマブル論理回構成をインタフェース盤に適用してマルチレート化を実現している。複数の論理回路データを記憶素子(71)に格納することを特長としている。図5は論理回路の再コンフィグレーションを制御するコンフィグレーション機能部(70)、論理回路データ(72-1〜72-n)を複数保存している記憶素子(71)、信号の処理を行うプログラマブル論理回路(73)から構成されている。プログラマブル論理回路(73)の再コンフィグレーションの際は、上位制御部からのコンフィグレーション開始信号をコンフィグレーション機能部(70)が受信することで、コンフィグレーション機能部(70)が論理回路選択信号を記憶素子(71)に発出し、記憶素子(71)はプログラマブル論理回路(73)へ所望の論理回路データを送出することで再コンフィグレーションが実施される。再コンフィグレーションが完了すると、プログラマブル論理回路(73)は上位制御部に対してコンフィグレーション完了信号を返送する構成となっている。

本発明で採用する再コンフィグレーション技術によれば、回路規模を増やすことなくインタフェース盤をマルチレート対応化させることができるため、部品点数を削減した安価で小型なマルチレート対応インタフェース盤を実現することができる。

本発明によれば、様々な信号が混在するネットワークに、マルチレート対応インタフェース盤を適用することで、用品数を削減した管理の簡便なネットワークを提供できるほか、上位制御部からのオペレーションのみで、インタフェース盤で処理する信号種を変更できるため、突発的なネットワーク構成の変更が要求された際にはインタフェース盤の交換作業を省くことができる。
また、光ファイバ網を節約した予備系回線を構築できるだけでなく、障害発生時には上位制御部からのオペレーションによる迅速な回線復旧を可能にする。

以下では、本発明に関する代表的な2個の実施形態について、図面を用いて説明する。

実施例1では、マルチレート対応トランスポンダ盤を用いたネットワーク構成を説明する。

実施例2では、マルチレート対応再生中継盤を用いた、予備回線の構築方法を説明する。

実施例1では、インタフェース機能部にマルチレート対応トランスポンダ盤を適用したネットワーク構成について説明する。図6がその詳細構成であり、図3のFEC機能部(20)の固定レート対応インタフェース盤(21-1〜21-n)を全てマルチレート対応トランスポンダ盤(23-1〜23-n)に置換えた構成である。上位制御部(50)からは、マルチレート対応トランスポンダ盤(23-1〜23-n)に対してコンフィグレーション開始信号が発出され、マルチレート対応トランスポンダ盤(23-1〜23-n)はコンフィグレーション開始信号を受信することで、図5で説明したコンフィグレーションが実施される。

図7は実際のネットワークにマルチレート対応トランスポンダ盤を適用した実施例であり、例として図2で示したクライアント装置部1-1〜1-n (11-1〜11-n)とクライアント装置部2-1〜2-n (12-1〜12-n)の区間を示している。図8は図7で示したネットワークの回線設定手順であり、例としてクライアント装置部1-1(11-1)とクライアント装置部2-1(12-1)の区間をOC-192にて、クライアント装置部1-n(11-n)とクライアント装置部2-n(12-n)の区間を10GBASE-LRにて回線設定する場合を示している。

OC-192の回線開通手順は、上位制御部(50)から発出されたOC-192へのコンフィグレーション開始信号を受信したマルチレート対応トランスポンダ盤1-1(23-1)とマルチレート対応トランスポンダ盤2-1(24-1)は、プログラマブル論理回路をOC-192信号処理用の回路構成へコンフィグレーションする。コンフィグレーション完了後、コンフィグレーション完了信号が上位制御部(50)へ返送される。コンフィグレーション完了信号を受信した上位制御部(50)は、SW部1(30-1)とSW部2(30-2)に対して方路制御信号を発出し、回線の方路を決定することでクライアント装置1-1(23-1)とクライアント装置2-1(24-1)の区間でOC-192の回線が開通する。
クライアント装置部1-n(23-n)とクライアント装置部2-n(24-n)の区間に10GBASE-LRの回線を開通する場合は、上記OC-192の回線設定手順と同様に実施される。

上述のように、マルチレート対応トランスポンダ盤を上位制御部からのオペレーションのみで、任意の固定レート対応トランスポンダ盤相当の機能に変更できるため、ネットワーク全体の用品種を削減できることができる。

続いて、マルチレート対応トランスポンダ盤を用いた回線変更手順を説明する。図9は図8で開通させた回線の方路変更手順であり、例としてクライアント装置部1-1(11-1)とクライアント装置部2-n(12-n)の区間をOC-192に、クライアント装置部1-n(11-n)とクライアント装置部2-1(12-1)の区間を10GBASE-LRに変更する場合を示している。

回線変更手順は、上位制御部(50)から各マルチレート対応トランスポンダ盤に対して回線切断信号を発出し、上位制御部(50)は回線断を確認後、マルチレート対応トランスポンダ盤2-n(12-n)に対しては、OC-192信号処理用の論理回路へコンフィグレーション開始信号を発出し、マルチレート対応トランスポンダ盤2-1(12-1)に対しては、10GBASE-LR信号処理用の論理回路へコンフィグレーション開始信号が発出され、再コンフィグレーションを行われる。上位制御部(50)は、コンフィグレーション完了信号の返送を待って、SW部1(30-1)とSW部2(30-2)に対して方路制御信号を発出し、方路制御を行うことで、回線変更が完了する。

上述のように、上位制御部からの再コンフィグレーション制御とSW部の方路変更制御のみで回線変更が可能なため、保守者の手を介したトランスポンダ盤の交換作業が不要になり、迅速な回線変更を実施することができる。

実施例2では、マルチレート対応再生中継盤を適用した予備回線の構成方法について説明する。図10はインタフェース機能部にマルチレート対応再生中継盤を使用した詳細構成であり、図4のFEC機能部(20)の再生中継盤(22-1〜22-n)を全てマルチレート対応再生中継盤(25-1〜25-n)に置換えた構成である。上位制御部(50)からは、マルチレート対応再生中継盤に対してコンフィグレーション開始信号が発出され、図5で説明したコンフィグレーションが実施される。

図11は実際のネットワークにマルチレート対応再生中継盤を適用した実施例であり、例として図2で示したクライアント装置部1-1〜1-n(11-1〜11-n)とクライアント装置部2-1〜2-n (12-1〜12-n)の区間に3R再生中継部を配置した構成である。図11では予備回線を1回線設けており、予備回線にのみマルチレート対応再生中継盤(26)を配置している。

図12は図10で示した予備回線の設定手順であり、例としてクライアント装置部1-1(11-1)とクライアント装置部2-1(12-1)のOC-192回線区間に障害が発生した場合について説明する。障害が発生すると、障害発生区間のインタフェース盤は上位制御部(50)に対して回線断通知信号を送信する。回線断通知信号を受信した上位制御部は、障害区間の信号種を識別し、予備回線のマルチレート対応再生中継盤(26)に対して障害区間の信号種へのコンフィグレーション開始信号を発出する。図12の例では、OC-192信号処理用の論理回路へコンフィグレーションを行う。マルチレート対応再生中継盤(26)のコンフィグレーション完了信号を受信した上位制御部(50)は、SW部1(30-1)とSW部2(30-2)に対して方路制御信号を発出し、予備回線への方路変更することでOC-192回線を復旧することができる。

上述のように、マルチレート対応再生中継盤を用いることで、用品交換作業をすることなく、障害区間の回線を即座に予備回線に切替えることができる。また、ネットワークに接続されている信号数分の予備回線を設ける必要がないため、限られた光ファイバ網を有効活用した冗長構成を提供することができる。予備回線を節約できるため、予備回線の管理工数を最小限にできる。図11の構成では予備回線を1回線のみ設けたが、回線数の多いネットワーク区間では予備回線の数を増やし、冗長性を強化してもよい。

ネットワークに接続される信号種の多様化に伴い、ネットワークを構成している用品種が増加し、保守者の操作性を悪化させるだけでなく、設備投資費が莫大になることが懸念されている。
本課題に対し、上位制御部からのオペレーションのみで、インタフェース盤で処理できる信号種を変更できる手段は、これからますます複雑化することが予想されるネットワークにおいて、ネットワーク構成を柔軟に変更できることを示ており、本発明の利用価値は極めて高いと考える。

本発明のネットワークに接続される信号種を示す一覧表。本発明が適用されるOTNを用いたネットワーク構成の一例を示す説明図。本発明が適用されるインタフェース機能部の従来構成を示す説明図。本発明が適用される3R再生中継機を用いたインタフェース機能部の従来構成を示す説明図。本発明で適用している再コンフィグレーション可能なプログラマブル論理回路部を示すブロック図。本発明の実施例であるマルチレート対応トランスポンダ盤を用いたインタフェース機能部を示す説明図。本発明の実施例であるマルチレート対応トランスポンダ盤を用いたネットワーク構成を示す説明図。本発明の実施例であるマルチレート対応トランスポンダ盤を用いたネットワーク構成において回線設定手順を示す説明図。本発明の実施例であるマルチレート対応トランスポンダ盤を用いたネットワーク構成において回線変更手順を示す説明図。本発明の実施例であるマルチレート対応トランスポンダ盤を3R再生中継機に適用したインタフェース機能部を示す説明図。本発明の実施例であるマルチレート対応再生中継盤を用いたネットワークの冗長構成を示す説明図。本発明の実施例であるマルチレート対応再生中継盤を用いたネットワーク構成において予備回線設定手順を示す説明図。

符号の説明

10-1・・・インタフェース機能部1
10-2・・・インタフェース機能部2
10-3・・・インタフェース機能部3
11-1〜11-n・・・クライアント装置部1-1〜1-n
12-1〜12-n・・・クライアント装置部2-1〜2-n
13-1〜13-n・・・クライアント装置部3-1〜3-n
10・・・インタフェース機能部
14-1・・・SONET(OC-192)対応クライアント装置部
14-2・・・SDH(STM-16)対応クライアント装置部
14-n・・・10ギガビットイーサネット(10GBASE-LR)対応クライアント装置部
21-1・・・OC-192信号収容インタフェース盤
21-2・・・STM-16信号収容インタフェース盤
21-n・・・10GBASE-LR信号収容インタフェース盤
30・・・SW部
40・・・監視制御部
50・・・上位制御部
60・・・3R再生中継部
70・・・コンフィグレーション機能部

Claims

第1の信号を処理可能なインタフェース盤において、ネットワーク内で運用状態であっても、上位オペレーションによる制御で第1の信号とは仕様の異なる、第2の信号を処理可能なインタフェース盤に変更することのできるマルチレート対応インタフェース盤。
請求項1に記載のマルチレート対応インタフェース盤であって、第1の信号と第2の信号だけでなく、さらに仕様の異なる複数の信号を任意に処理可能なインタフェース盤に変更することのできるマルチレート対応インタフェース盤であって、他の信号を処理するインタフェース盤に変更する手段として、論理回路を再コンフィグレーション可能な回路構成を実装しており、1個の論理回路記憶素子に複数のコンフィグレーションデータを格納することで、回路規模を小型にできることを特長とするマルチレート対応インタフェース盤。
請求項1及び請求項2に記載のマルチレート対応インタフェース盤であって、該マルチレート対応インタフェース盤を適用することができ、上位オペレーションによる制御でマルチレート対応インタフェース盤を再コンフィグレーション可能な制御方式を有しており、仕様の異なる複数の信号が接続されたネットワーク構成において、該マルチレート対応インタフェース盤に任意の信号が接続された場合であっても、再コンフィグレーションすることによって、信号を適切に処理できることを特徴とするネットワーク。
請求項3に記載のネットワークであって、仕様の異なる複数の信号が接続されたネットワーク構成であり、請求項1及び請求項2に記載のマルチレート対応インタフェース盤を適用することで、任意に接続される信号の数だけ固定レートのインタフェース盤を使用することなく、ただ一種類のマルチレート対応インタフェース盤のみでネットワークを構築することでき、ネットワークを構成する用品種を削減することができることを特徴とするネットワーク。
請求項3に記載のネットワークであって、サービスの変更に伴う回線の変更が生じた場合に、請求項1及び請求項2に記載のマルチレート対応インタフェース盤に接続されている信号種が変更されることになるが、上位オペレーションによる制御で該マルチレート対応インタフェース盤を再コンフィグレーションし、新たに接続された信号を処理できるインタフェース盤に変更する手段を持ち、ネットワークに接続されるサービスの要求に応じて、柔軟にネットワーク構成を変更できることを特徴とするネットワーク。
請求項1及び請求項2に記載のマルチレート対応インタフェース盤であって、該マルチレート対応インタフェース盤を3R再生中継機としての機能を有し、請求項3に記載のネットワークに適用することとのできるマルチレート対応インタフェース盤。
請求項1、請求項2及び請求項6に記載のマルチレート対応インタフェース盤であって、請求項3に記載のネットワークに該マルチレート対応インタフェース盤を用いた予備回線を設けることで、該ネットワークに任意のサービスが新設された場合においても、予備回線に配置された該マルチレート対応インタフェース盤を、上位オペレーションによる制御で新設された任意の信号を処理できるインタフェース盤に変更することで、新設されるサービス内容が決定される以前に、あらかじめ予備回線を構築することができるネットワーク。
請求項7に記載の予備回線を有するネットワークであって、該ネットワークに接続されている任意の現用系回線に障害が発生した場合に、予備回線に配置されたマルチレート対応インタフェース盤を上位オペレーションによる制御で、切断された回線の任意の信号を処理できるインタフェース盤に変更し、障害回線を予備回線に切替えることで、どの信号が通っている回線が切断された場合においても、ただ1回線の予備回線のみで迅速な復旧作業が可能なネットワーク。
請求項3及び請求項7に記載のネットワーク構成であって、ITU-T G.707 、ANSI T1.105で規定されているSDH/SONET信号に適用可能なネットワーク。
請求項3及び請求項7に記載のネットワーク構成であって、IEEE802.3で規定されているイーサネット信号に適用可能なネットワーク構成
請求項3及び請求項7に記載のネットワーク構成であって、ANSI T11で規定されているファイバチャネル信号に適用可能なネットワーク構成
請求項3及び請求項7に記載のネットワーク構成であって、ITU-T G.709で規定されているOTNに適用可能なネットワーク構成