JP2009212863A - 回線状態監視回路、ノード、通信システム及び障害発生判断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノード間の冗長化された回線のうちの一部に障害が発生したことを検出できる回線状態監視回路、ノード、通信システム及び障害発生判断方法を提供する。
【解決手段】複数の回線によって冗長化された冗長伝送路を介して接続された他のノードから、回線のいずれかを介してフレームを受信する回線状態回路であって、他のノードから複数の回線のいずれかを介して、回線の各々に対応する専用のヘッダが付加された回線別検査フレームを受信した際に、該回線別検査フレームと同一の検査用フレームに対応した別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信したか否かを判断し、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信しなかった場合に、最初に受信した回線別検査フレームに対応する検査用フレームを廃棄する回線別検査フレーム監視部５１を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネットワークの冗長部分において障害の発生を監視する回線状態監視回路、ノード、通信システム及び障害発生判断方法に関する。

図９に示すような冗長部分を含む通信システムは、特許文献１や特許文献２に開示されている。
図１０に、上記特許文献のように冗長部分を含んだ通信システムの一例を示す。図示する通信システムにおいて、イーサネット（登録商標）ＯＡＭ（Operations Administration Maintenance）でＣＣ（Continuity Check：接続を確認するために保守・管理の対象となるスイッチ群の端から端まで検査用フレーム（ＣＣフレーム）を送る処理）を行う場合を考える。ＣＣフレームはノード１１からはノード１４に対して、ノード１４はノード１１に対してそれぞれマルチキャストフレームとして送信される。ノード１２〜ノード１３間では、複数の物理的な回線が仮想的に束ねられてリンクアグリゲーション（Link Aggregation）が形成されており、フレーム振り分け回路によって決められたアルゴリズムに基づいてフレームの通る物理接続（回線）が決定される。

この通信システムにおいては、ノード１２〜ノード１３間の一部の回線に異常が発生すると、リンクアグリゲーションの機能によりフレーム振り分け回路で接続先の再検索が行われて接続先が変更され、イーサネットＯＡＭのＣＣフレームは異常が発生していない回線を介して送信側から受信側へ送られる。
特許第３７３０８２４号公報 特開２００６−２６２２９１号公報

ノードＡ〜ノードＤ間の単純な接続性については、上記のような動作による確認で問題ない。

しかし、特許文献１や２に開示されるような通信システムでは、図１１に示すように回線Ｂや回線Ｃが異常になったとしても、イーサネットＯＡＭが通っている回線Ａは異常になっていないため、イーサネットＯＡＭ上では回線Ｂや回線Ｃに発生した異常を検出することはできない。

また、回線Ａが異常になった場合には、リンクアグリゲーションの機能によりフレーム振り分け回路で接続先の再検索が行われ、図１２のように接続先が変更されイーサネットＯＡＭのＣＣフレームは送信側から受信側へ通ることとなる。このため、イーサネットＯＡＭ上では回線Ａに発生した異常を検出できない。

このように、イーサネットＯＡＭを用いたＣＣの動作では、ノード同士の間のリンクアグリゲーション区間が一部異常になった場合の異常状態を検出できないという問題があった。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、ノード間の冗長化された回線のうちの一部に障害が発生したことを検出できる回線状態監視回路、ノード、通信システム及び障害発生判断方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、複数の回線によって冗長化された冗長伝送路を介して接続された他のノードから、回線のいずれかを介してフレームを受信する回線状態回路であって、他のノードから複数の回線のいずれかを介して、回線の各々に対応する専用のヘッダが付加された回線別検査フレームを受信した際に、該回線別検査フレームと同一の検査用フレームに対応した別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信したか否かを判断する手段と、別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信しなかった場合に、最初に受信した回線別検査フレームに対応する検査用フレームを廃棄するフレーム廃棄手段とを有することを特徴とする回線状態監視回路を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様に係る回線状態監視回路を備えたノードを提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、複数の回線によって冗長化された冗長伝送路を介して接続された第１のノードから第２のノードへ、回線のいずれかを介してフレームを受信する通信システムであって、第１のノードは、第２のノード宛に出力する検査用フレームを受信した際に、該受信した検査用フレームに回線の各々に対応する専用のヘッダを付加して回線別検査フレームを生成する手段と、生成した回線別検査フレームを、回線の全てを介して第２のノードへ送信する手段とを有し、第２のノードは、第１のノードから複数の回線のいずれかを介して、回線別検査フレームを受信した際に、該回線別検査フレームと同一の検査用フレームに対応した別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信したか否かを判断する手段と、別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信しなかった場合に、最初に受信した回線別検査フレームに対応する検査用フレームを廃棄するフレーム廃棄手段とを有することを特徴とする通信システムを提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第４の態様として、複数の回線によって冗長化された冗長伝送路を介して接続された他のノードから複数の回線のいずれかを介して、回線の各々に対応する専用のヘッダが付加された回線別検査フレームを受信した際に、該回線別検査フレームと同一の検査用フレームに対応した別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信したか否かを判断し、別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信しなかった場合に、最初に受信した回線別検査フレームに対応する検査用フレームを廃棄することを特徴とする障害発生判断方法を提供するものである。

本発明によれば、ノード間の冗長化された回線のうちの一部に障害が発生したことを検出できる回線状態監視回路、ノード、通信システム及び障害発生判断方法を提供できる。

本発明に係る回線状態監視回路５０は、図１に示すように、複数の回線によって冗長化された冗長伝送路を介して接続されたノードから、いずれかの回線を介してフレームを受信する回線状態回路であって、冗長伝送路を介して接続されたノードから複数の回線のいずれかを介して、冗長化された回線の各々に対応する専用のヘッダが付加された回線別検査フレームを受信した際に、該回線別検査フレームに含まれる検査用フレームに対応する回線別検査フレームを、最初の回線別検査フレームを受信してから所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信したか否かを判断し、最初に受信した回線別検査フレームに含まれる検査用フレームに対応する回線別検査フレームを、最初の回線別検査フレームを受信してから所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信しなかった場合に、最初に受信した回線別検査フレームに含まれる検査用フレームを廃棄する回線別検査フレーム監視部５１を有する。
また、本発明に係る回線状態監視回路６０は、図２に示すように、複数の回線によって冗長化された冗長伝送路を介して接続されたノード宛にＯＡＭの検査用フレームを出力する際に、回線のいずれかを用いるかを決定する回線状態監視回路であって、冗長伝送路を介して接続されたノード宛に出力する検査用フレームを受信した際に、該受信した検査用フレームに冗長化された回線の各々に対応する専用のヘッダを付加して回線別検査フレームを生成し、生成した回線別検査フレームを、冗長化された回線の全てを介して冗長伝送路を介して接続されたノードへ送信するヘッダ付加部６１を有する。

複数の回線によって冗長化された冗長伝送路を介して接続されたノード宛の検査用フレームに冗長化された回線の各々に対応する専用のヘッダを付加して回線別検査フレームとして伝送することにより、回線別検査フレーム受信した側においては、ノード間の冗長化された回線のうちの一部に障害が発生したことを検出できる。
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
図３に、本実施形態に係る通信システムの構成を示す。この通信システムは、ノード１〜ノード４の四つのノードで構成されており、ノード２〜ノード３間はLink Aggregationが構成されて冗長化されている。イーサネットＯＡＭで管理する区間として、ノード１〜ノード２〜ノード３〜ノード４の区間を考える。イーサネットＯＡＭは、ITU-T Y.1731で規定されているものを使用することを前提とする。イーサネットＯＡＭの両端であるノード１及びノード４にはＭＥＰ（Maintenance End Point）が設定されている。ノード２〜ノード３は、Link Aggregationで冗長化されており、３本の物理インタフェース（回線Ａ、Ｂ、Ｃ）が接続されている。Link Aggregationを構成しているノード２〜ノード３間では、フレーム振り分け回路によって決められたアルゴリズムに基づいてフレームが通る物理接続が決定される。

ＣＣフレームはノード１からはノード４に対して、ノード４からノード１に対してそれぞれマルチキャストフレームとして送信される。それぞれの端のＭＥＰでは対向からのＣＣフレームの受信によって異常状態を監視している。

ノード２、３は、イーサネットＯＡＭ ＣＣ変換部２００、３００を備えたフレーム振り分け回路２０、３０を有する。イーサネットＯＡＭ ＣＣ変換部２００、３００は同様の構成であるため、イーサネットＯＡＭ ＣＣ変換部２００を例に説明する。図４に示すように、イーサネットＯＡＭ ＣＣ変換部２００は、ＣＣフレーム受信部２０１、ヘッダ付加部２０２、ＣＣ ＬＡＧフレーム監視部２０３、ヘッダ除去部２０４及びＣＣフレーム送信部２０５を有する。
ＣＣフレーム受信部２０１は、冗長化されていない回線側のノードからのＣＣフレームを受信する。ヘッダ付加部２０２は、ＣＣフレーム受信部２０１が受信したＣＣフレームに対して、特定のヘッダを付加した上で、冗長化されている側の各回線を介して下流のノードへ出力する。ＣＣ ＬＡＧフレーム監視部２０３は、冗長化されている側の各回線を介して送られてきたＣＣ ＬＡＧフレーム（ＣＣフレームに専用ヘッダ（ＬＡＧヘッダ）を付加したフレーム）を監視する。ヘッダ除去部２０４は、ＣＣ ＬＡＧフレームからＬＡＧヘッダを除去する。ＣＣフレーム送信部２０５は、ＬＡＧヘッダが除去されたＣＣフレームを冗長化されていない回線側のノードへ出力する。

図５に示すように、イーサネットＯＡＭのＣＣフレームに付加されるＬＡＧヘッダは、専用のＭＡＣアドレスからなる送信元アドレス及び宛先アドレス（ＳＡ：Source Address／ＤＡ：Destination Address）、シークエンスＩＤ、コネクションＩＤを含む。ＳＡ／ＤＡは、ＣＣ ＬＡＧフレーム監視部２０３が自ノード宛のフレームであることを認識するために用いられる。シーケンスＩＤは、ＣＣ ＬＡＧフレーム監視部２０３が各回路からのＣＣ ＬＡＧフレームの同一性及び連続性を判断するために用いられる。コネクションＩＤは、ＣＣ ＬＡＧフレームがどの回線を介して送信されてきたのかをＣＣ ＬＡＧフレーム監視部２０３が判断するために用いられる。
ＤＡ／ＳＡのＭＡＣアドレスとしては、専用のＭＡＣアドレスが定義されて用いられる。シーケンスＩＤは一つのＣＣフレームに対して同一のシーケンス番号がそれぞれのＣＣ ＬＡＧフレームに対して付加される。コネクションＩＤは、それぞれのポートを区別するために各物理ポートごとに異なる番号が付加される。

冗長化されていない回線側のノードからのＣＣフレームをフレーム振り分け回路２０が受信すると、ヘッダ付加部２０２はＬＡＧヘッダを付加したＣＣ ＬＡＧフレームを生成する。フレーム振り分け回路２０はLink Aggregationを構成している各回線（Ａ、Ｂ、Ｃ）に対して、それぞれＣＣ ＬＡＧフレームを送信する。
一方、冗長化されている側のノードから回線Ａ、Ｂ、Ｃを介して送信されてきたＣＣ ＬＡＧフレームは、ＣＣ ＬＡＧフレーム監視部２０３によって受信される。ＣＣ ＬＡＧフレーム監視部２０３は、あるシーケンスＩＤを含むＣＣ ＬＡＧフレームを最初に受信した時点から、そのシーケンスＩＤに関して所定の時間内に全てのコネクションＩＤを含むＣＣ ＬＡＧフレームを受信したかを監視する。具体的には、シーケンスＩＤ“１”を含むＣＣ ＬＡＧフレームのうち最初に受信したもののコネクションＩＤが“Ａ”であったならば、最初のＣＣ ＬＡＧフレームを受信してから所定の時間内に、シーケンスＩＤ“１”且つコネクションＩＤ“Ｂ”のＣＣ ＬＡＧフレームと、シーケンスＩＤ“１”且つコネクションＩＤ“Ｃ”のＣＣ ＬＡＧフレームとを受信したかを監視する。所定時間内に全てのコネクションＩＤに該当するＣＣ ＬＡＧフレームを受信した場合、ヘッダ除去部２０４はＬＡＧヘッダを削除する。そして、ＣＣフレーム送信部２０５は、ＬＡＧヘッダが削除されたＣＣフレームを冗長化されていない側のノードに対して送信する。所定時間内に全てのコネクションＩＤに該当するＣＣ ＬＡＧフレームを受信できなかった場合や、全てのコネクションＩＤに該当するＣＣ ＬＡＧフレームを受信するよりも前に別のシーケンスＩＤのＣＣ ＬＡＧフレームを受信した場合には、ＣＣ ＬＡＧフレーム監視部２０３は、そのシーケンスＩＤに該当するＣＣ フレームを廃棄する。

ノード２からノード３への伝送を例とすると、Link Aggregationを構成しているノード２では、イーサネットＯＡＭのＣＣフレームをノード１から受信した場合は、イーサネットＯＡＭ ＣＣ変換部２００において、ＣＣフレームに対して専用のＭＡＣアドレスを付加したＣＣ ＬＡＧフレームを生成し、Link Aggregationを構成している各回線（Ａ、Ｂ、Ｃ）に対してそれぞれ送信する。

一方、受信側であるノード３では、図６に示すようにLink Aggregationを構成しているそれぞれの回線の全てからＣＣ ＬＡＧフレームを受信した場合に、イーサネットＯＡＭ ＣＣ変換部３００において専用ヘッダを削除したＣＣフレームを生成し、ノード４に対して送信する。
図７に示すように、各回線のうち一つでも受信できなかった場合にはノード４に対してＣＣフレームを送信しない。このため、回線Ａ、Ｂ、Ｃのどれが異常になった場合にもノード４に対してＣＣフレームを送信しないためノード４で異常を検出できる。

イーサネットＯＡＭの仕組み及びＣＣフレームについては、ＩＴＵ−Ｔ Ｙ．１７３１で規定されており、当業者にとって良く知られているため、これに関する詳細な説明は割愛する。

このように、本実施形態に係る通信システムは、イーサネットがＬＡＧなどで物理回線が冗長化されているところ全てにＣＣ ＬＡＧフレームを送信し到達チェックを行ってから次ノードにＣＣフレームを送信しているので、イーサネットがＬＡＧなどで物理回線が冗長化されている場合でも、それぞれの異常状態を検出できる。しかも、ＬＡＧ区間に隣接しないノード１及びノード４では、通常のイーサネットによる方式と何ら変わりなく通信を行える。

（１）Link Aggregationのすべての物理ポートに対してＣＣ ＬＡＧフレームを送信しているため、全物理ポートの接続状態を確認できる。
（２）既存のイーサネットＯＡＭの仕組みを用いているため、ＬＡＧ区間のみに本発明を適用すれば、End-to-Endでは既存の仕組みを使用できる。
（３）実際に全物理ポートにＣＣ ＬＡＧフレームを送信しているので、Link Aggregation以外の他の冗長方式にも対応可能である。

〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。
図８に、本実施形態に係るフレーム振り分け回路２０の構成を示す。第１の実施形態とほぼ同様の構成であるが、障害情報追加部２０６をさらに有する。障害情報追加部１０６は、ＣＣ ＬＡＧフレーム監視部２０３から通知される障害情報をＣＣフレームに追加する。

本実施形態においては、ＣＣ ＬＡＧフレーム監視部２０３は、所定時間内に全てのコネクションＩＤに該当するＣＣ ＬＡＧフレームを受信できなかった場合や、全てのコネクションＩＤに該当するＣＣ ＬＡＧフレームを受信するよりも前に別のシーケンスＩＤのＣＣ ＬＡＧフレームを受信した場合でも、そのシーケンスＩＤに該当するＣＣフレームを廃棄しない。その代わりに、ＣＣ ＬＡＧフレーム監視部２０３は、受信できなかったＣＣ ＬＡＧフレームに関する情報を障害情報として障害情報追加部２０６へ出力する。障害情報として出力する情報は、受信できなかったＣＣ ＬＡＧフレームのＬＡＧヘッダに含まれているコネクションＩＤやＳＡ／ＤＡに相当する情報である。

障害情報追加部２０６において障害情報が追加されたＣＣフレームを受信した下流側のノードは、ノード２〜ノード３間のどの回線で障害が発生したのかを認識することが可能となる。

この他の点については第１の実施形態と同様であるため、重複する説明は割愛する。

なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態においては。各回線のうち一つでも受信できなかった場合にはノード４に対してＣＣフレームを送信しない動作を行う例を挙げたが、全てのＣＣ ＬＡＧフレームのうち所定のしきい値以上のＣＣ ＬＡＧフレームを受信した場合にＣＣフレームをノード４へ送信するようにしても良い。
このように、本発明は様々な変形が可能である。

本発明に係る回線状態監視回路の構成を示す図である。 本発明に係る回線状態監視回路の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１の実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。 第１の実施形態に係るフレーム振り分け回路の構成を示す図である。 ＣＣ ＬＡＧフレームに含まれるＬＡＧヘッダの構成を示す図である。 第１の実施形態に係る通信システムの動作の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る通信システムの動作の一例を示す図である。 本発明を好適に実施した第２の実施形態に係るフレーム振り分け回路の構成を示す図である。 冗長部分を含む通信システムの構成を示す図である。 冗長部分を含む通信システムの構成を示す図である。 冗長部分を含む通信システムにおいて一部の回線に障害が発生した状態を示す図である。 冗長部分を含む通信システムにおいて一部の回線に障害が発生した状態を示す図である。

符号の説明

１、２、３、４、１１、１２、１３、１４ ノード
２０ フレーム振り分け回路
５０、６０ 回線状態監視回路
５１ 回線別検査フレーム監視部
６１、２０２ ヘッダ付加部
２００、３００ Ether OAM CC変換部
２０１ ＣＣフレーム受信部
２０３ ＣＣ ＬＡＧフレーム監視部
２０４ ヘッダ除去部
２０５ ＣＣフレーム送信部
２０６ 障害情報追加部

Claims (10)

1. 複数の回線によって冗長化された冗長伝送路を介して接続された他のノードから、前記回線のいずれかを介してフレームを受信する回線状態回路であって、
   前記他のノードから前記複数の回線のいずれかを介して、前記回線の各々に対応する専用のヘッダが付加された回線別検査フレームを受信した際に、該回線別検査フレームと同一の検査用フレームに対応した別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信したか否かを判断する手段と、
   前記別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信しなかった場合に、最初に受信した回線別検査フレームに対応する検査用フレームを廃棄するフレーム廃棄手段とを有することを特徴とする回線状態監視回路。
2. 前記別の回線別検査フレームを、最初の回線別検査フレームを受信してから所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信しなかった場合に、前記別の回線別検査フレームを受信できなかった回線を特定する情報を前記検査用フレームへ付加する障害情報付加手段を、前記フレーム廃棄手段の代わりに有することを特徴とする請求項１記載の回線状態監視回路。
3. 前記他のノード宛に出力する検査用フレームを受信した際に、該受信した検査用フレームに前記専用のヘッダを付加して前記回線別検査フレームを生成する手段と、
   生成した回線別検査フレームを、前記回線の全てを介して前記他のノードへ送信する手段とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の回線状態監視回路。
4. 複数の回線によって冗長化された冗長伝送路を介して接続された他のノード宛にＯＡＭの検査用フレームを出力する際に、前記回線のいずれかを用いるかを決定する回線状態監視回路であって、
   前記他のノード宛に出力する検査用フレームを受信した際に、該受信した検査用フレームに前記冗長化された回線の各々に対応する専用のヘッダを付加して回線別検査フレームを生成する手段と、
   前記生成した回線別検査フレームを、冗長化された回線の全てを介して前記他のノードへ送信する手段とを有する回線状態監視回路。
5. 前記専用のヘッダは、自ノード及び前記他のノードのアドレスからなる送信元／宛先情報と、自フレームの送信に用いられる回線を特定する情報とを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の回線状態監視回路。
6. 前記送信元／宛先情報は、自ノード及び前記他のノードのＭＡＣアドレスで構成されることを特徴とする請求項５記載の回線状態監視回路。
7. 請求項１から６のいずれか１項記載の回線状態監視回路を備えたノード。
8. 複数の回線によって冗長化された冗長伝送路を介して接続された第１のノードから第２のノードへ、前記回線のいずれかを介してフレームを受信する通信システムであって、
   前記第１のノードは、前記第２のノード宛に出力する検査用フレームを受信した際に、該受信した検査用フレームに前記回線の各々に対応する専用のヘッダを付加して回線別検査フレームを生成する手段と、
   生成した回線別検査フレームを、前記回線の全てを介して前記第２のノードへ送信する手段とを有し、
   前記第２のノードは、
   前記第１のノードから前記複数の回線のいずれかを介して、前記回線別検査フレームを受信した際に、該回線別検査フレームと同一の検査用フレームに対応した別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信したか否かを判断する手段と、
   前記別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信しなかった場合に、最初に受信した回線別検査フレームに対応する検査用フレームを廃棄するフレーム廃棄手段とを有することを特徴とする通信システム。
9. 前記第２のノードは、前記別の回線別検査フレームを、最初の回線別検査フレームを受信してから所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信しなかった場合に、前記別の回線別検査フレームを受信できなかった回線を特定する情報を前記検査用フレームへ付加する障害情報付加手段を、前記フレーム廃棄手段の代わりに有することを特徴とする請求項８記載の通信システム。
10. 複数の回線によって冗長化された冗長伝送路を介して接続された他のノードから前記複数の回線のいずれかを介して、前記回線の各々に対応する専用のヘッダが付加された回線別検査フレームを受信した際に、該回線別検査フレームと同一の検査用フレームに対応した別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信したか否かを判断し、
    前記別の回線別検査フレームを、所定の時間内に所定数以上の回線を介して受信しなかった場合に、最初に受信した回線別検査フレームに対応する検査用フレームを廃棄することを特徴とする障害発生判断方法。

Images