JP2013012827A

JP2013012827A - 通信システムおよび通信装置

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Publication number: JP2013012827A
Application number: JP2011142858A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takakuwa; 誠高桑
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-17

Abstract

【課題】イーサネット網との間でフレームを伝送する通信システムにおいて、複数フレームの入力間隔と、上記複数フレームの出力間隔との揺らぎを抑制する。
【解決手段】第１通信装置１０は、イーサネット網１８から受信したフレームに対して受信タイミングを示すタイムスタンプ情報を付加し、そのフレームをリング網１６の両方向へ送出する。第２通信装置１２は、リング網１６からフレームを受信し、そのタイムスタンプ情報を参照して、受信フレームと、受信フレームより前に第１通信装置１０で受信された先行フレームとの間での、第１通信装置１０におけるフレーム間隔を特定する。第２通信装置１２は、先行フレームを送出後、選択系の受信フレームを、先行フレームとのフレーム間隔を維持するようイーサネット網２０へ送出する。
【選択図】図３

Description

この発明は、データ通信技術に関し、特に通信装置と、複数の通信装置を含む通信システムに関する。

近年のデータ通信の潮流として、バックボーン回線であっても、比較的高価な装置を使用するＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのシステムから、比較的安価な装置を使用するイーサネット（登録商標）のシステムへの置き換えが進展している。イーサネットを利用した安価なシステムであってもバックボーン回線という性格上、通信品質は維持されるべきであり、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴではパス切替により実現されている無瞬断切替を実現することが望まれている。

特開２００７−１７４３２２号公報

従来は、レイヤ２のイーサネットフレームが廃棄された場合でも、上位レイヤ（レイヤ４のＴＣＰ等）における再送処理にて救済するという考え方が一般的であった。しかし、バックボーン回線の通信品質向上が要求される現在、レイヤ２において冗長構成をとり、さらにフレームの到着状況に応じて冗長化された回線における選択系を無瞬断で切り替えるという要求が増加している。

ところで、冗長化回線における選択系を無瞬断で切り替えるためには、冗長化回線のそれぞれで受け付けられたフレームを一旦メモリ等の記憶媒体へ蓄積し、正常な状態の系のフレームを読み出す必要がある。イーサネットにおいてはフレームの伝送周期が一定でないため、記憶媒体からのフレームの読み出しタイミングを適切に決定することが困難になることがあった。そしてその結果、通信システムへの複数フレームの入力間隔と、通信システムからの上記複数フレームの出力間隔が大きく変化してしまう場合があった。

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、フレームの伝送周期が一定でない通信網との間でフレームを伝送する通信システムにおいて、通信システムへの複数フレームの入力間隔と、通信システムからの上記複数フレームの出力間隔との揺らぎを抑制する技術を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の通信システムは、フレームの伝送間隔が一定でない通信網である間欠通信網においてフレームを伝送する第１通信装置および第２通信装置を備える。第１通信装置および第２通信装置は冗長化された伝送路を介して接続されており、第１通信装置は、間欠通信網からフレームを受信するフレーム受信部と、フレーム受信部において受信されたフレームに対して、当該フレームの受信タイミングを示すタイムスタンプ情報を付加する情報付加部と、タイムスタンプ情報が付加されたフレームを冗長化された伝送路のそれぞれから送出するフレーム送出部と、を含む。第２通信装置は、冗長化された伝送路のそれぞれからフレームを受信するフレーム受信部と、冗長化された伝送路のいずれかから受信されたフレームを間欠通信網へ送出するフレーム送出部と、フレーム受信部において受信されたフレームのタイムスタンプ情報を参照して、本フレームと、本フレームより前に第１通信装置で受信されたフレームである先行フレームとの間での、第１通信装置における受信間隔を特定するフレーム間隔特定部と、を含む。第２通信装置のフレーム送出部は、先行フレームを送出後、受信間隔を維持するよう本フレームを送出する。

本発明の別の態様は、通信装置である。この装置は、冗長化された伝送路を介して他の通信装置と接続された通信装置であって、フレームの伝送間隔が一定でない通信網からフレームを受信するフレーム受信部と、フレーム受信部において受信されたフレームに対して、当該フレームの受信タイミングを示すタイムスタンプ情報を付加する情報付加部と、タイムスタンプ情報が付加されたフレームを冗長化された伝送路のそれぞれから送出することにより当該フレームを他の通信網へ伝送するフレーム送出部と、を備える。

本発明のさらに別の態様もまた、通信装置である。この装置は、冗長化された伝送路を介して他の通信装置と接続された通信装置であって、冗長化された伝送路のそれぞれから、他の通信装置における受信タイミングを示すタイムスタンプ情報が付加されたフレームを受信するフレーム受信部と、冗長化された伝送路のいずれかから受信されたフレームを、フレームの伝送間隔が一定でない通信網へ送出するフレーム送出部と、フレーム受信部において受信されたフレームのタイムスタンプ情報を参照して、本フレームと、本フレームより前に他の通信装置で受信されたフレームである先行フレームとの間での、他の通信装置における受信間隔を特定するフレーム間隔特定部と、を備える。フレーム送出部は、先行フレームを送出後、受信間隔を維持するよう本フレームを送出する。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システム、プログラム、プログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、フレームの伝送周期が一定でない通信網との間でフレームを伝送する通信システムにおいて、通信システムへの複数フレームの入力間隔と、通信システムからの上記複数フレームの出力間隔との揺らぎを抑制することができる。

入力フレームと出力フレームの揺らぎが大きくなる例を示す図である。入力フレームと出力フレームの揺らぎが大きくなる例を示す図である。実施の形態の通信システムの構成を示す図である。図３の第１通信装置の機能構成を示すブロック図である。図４の無瞬断対応カードの機能構成を詳細に示すブロック図である。実施の形態のフレーム形式を示す図である。図３の第２通信装置の機能構成を示すブロック図である。図７の無瞬断対応カードの機能構成を詳細に示すブロック図である。図８のフレーム読み出し部の機能構成を詳細に示すブロック図である。フレーム読み出し部の動作を詳細に示すフローチャートである。フレーム読み出し部の動作を詳細に示すフローチャートである。

本発明の実施の形態について説明する前にまず概要を説明する。なお本実施の形態では、フレームの伝送周期が一定でない通信網としてイーサネットを例示し、フレームとしてイーサネットフレームや、イーサネットフレームを含むＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）形式のフレーム（以下、単に「フレーム」と呼ぶ。）を例示する。しかし、本発明の技術思想の適用範囲はこれに限定されるものではなく、フレームの伝送周期が不定の様々な通信網に対して適用できる。

既述したように、冗長化された回線における選択系を無瞬断で切り替えるためには、冗長化回線のそれぞれで受け付けられたフレームを、冗長化回線それぞれの経路分の差分吸収のために一旦メモリ等の記憶媒体へ蓄積する。そして、選択系として定められた回線にて受け付けられたフレーム、もしくは、選択系が異常の場合には予備系の回線にて受け付けられたフレームをメモリから読み出す必要がある。ここでＳＤＨ／ＳＯＮＥＴにおいては、フレームの伝送周期が一定の１２５マイクロ秒（μｓ）である。そのため、メモリにフレームを蓄積する周期１２５μｓに対して、メモリからのフレーム読み出し周期も１２５μｓとすれば、通信システムへの複数フレームの入力間隔と、通信システムからの上記複数フレームの出力間隔とを一致させることができる。

しかし、イーサネットではフレームが間欠的に伝送される。すなわち、通信システムへのフレームの入力周期が一定でないため、メモリに蓄積したフレームデータを読み出すタイミングを適切に決定することが困難になることがある。例えば、蓄積されたフレームデータを一定の間隔で読み出すこととした場合、通信システムへの複数フレームの入力間隔と、通信システムからの上記複数フレームの出力間隔が大きく変わってしまうことがある。この状況を「揺らぎが大きくなる」とも表現する。

図１は、入力フレームと出力フレームの揺らぎが大きくなる例を示す。同図のフレーム読み出し方式は、冗長化回線で後に伝送されたフレーム（降着フレーム）が到着したことを契機としてフレームデータ（図１のＦ１〜Ｆ８）を読み出す降着フレーム選択方式である。また同図のシステム入力フレームは、イーサネット網から、通信システムにおける第１通信装置（例えばレイヤ２スイッチ）へ入力されたフレームを示す。Ｅａｓｔ周りフレームは、通信システムにおける第１通信装置と第２通信装置（例えばレイヤ２スイッチ）との間の冗長化された伝送路の一方を介して伝送されるフレームを示し、Ｗｅｓｔ周りフレームは他方を介して伝送されるフレームを示す。システム出力フレームは、第２の通信装置からイーサネット網へ送出されたフレームを示す。

降着フレーム選択方式では、原則として、Ｅａｓｔ周りフレームとＷｅｓｔ周りフレームの両方が到着したときにフレームを出力することになる。フレームの欠落がない場合、通常は経路が長い方のフレームが後に到着するため、経路が長い方のフレーム（図１ではＷｅｓｔ周りフレーム）を選択系として出力することになる。降着フレーム選択方式では、両系のフレーム（図１のＥａｓｔ周りフレームとＷｅｓｔ周りフレーム）が揃わない場合、フレーム出力のタイミングを決定することが困難になることがあった。例えば図１で示すようにＷｅｓｔ周りフレームのＦ３が欠落した場合、次のＦ４が来たときに、Ｗｅｓｔ周りフレームのＦ３は欠落したものとしてＥａｓｔ周りフレームを選択系へ切り替えてそのＦ３を出力することはできる。また、予め定められた期間内にＷｅｓｔ周りフレームのＦ３が到着しない場合に、Ｗｅｓｔ周りフレームのＦ３は欠落したものとしてＥａｓｔ周りフレームを選択系へ切り替えてそのＦ３を出力することはできる。したがって、Ｆ３がいずれか一方の系で到着すればＦ３の出力が欠落することはないものの、Ｗｅｓｔ周りフレームからＥａｓｔ周りフレームへ選択系を切り替えるタイミングでフレーム出力のタイミングをとることができず、その結果、フレーム出力の揺らぎが大きくなってしまう。例えば、システム入力フレームにおけるＦ２〜Ｆ３の間隔と比較して、システム出力フレームにおけるＦ２〜Ｆ３の間隔が大きくなってしまう。

図２も、入力フレームと出力フレームの揺らぎが大きくなる例を示す。同図のフレーム読み出し方式は、冗長化回線において先に伝送されたフレーム（先着フレーム）が到着したことを契機としてフレームデータを読み出す先着フレーム選択方式である。先着フレーム選択方式では、選択系のフレーム（ここではＥａｓｔ周りフレーム）が到着しない場合、予備系のフレーム（ここではＷｅｓｔ周りフレーム）を出力するために、予備系を選択系へ切り替えることになる。このとき、図２で示すように、Ｆ２〜Ｆ３の出力間隔が入力間隔と比較して大きくなってしまう。

図１および図２で示したように、従来のフレーム読み出し方式では、複数フレームの出力間隔が、それらの入力間隔と比較して大きくなってしまう、言い換えればフレームの揺らぎが大きくなってしまうことがあった。その結果、通信装置間の回線の冗長化によりフレームの欠落が救済されても、揺らぎが大きくなる結果、最終的にフレームを処理するアプリケーション側での対応が困難になることもあった。例えば、ＩＰ電話における音声品質が悪化し、また動画ストリーミングにおける映像再生品質が悪化することがあった。

そこで実施の形態の通信システムでは、第１通信装置が第２通信装置へ送信するフレームに対して、第１通信装置で当該フレームの前にイーサネット網から受信した先行フレームとの受信間隔を示すタイムスタンプ情報を付加した上で、当該フレームを冗長化回線のそれぞれへ送出する。そして第２通信装置は、冗長化回線のいずれかを介して受け付けた当該フレームを、先行フレームとの受信間隔を維持するようにイーサネット網へ送出する。これにより冗長化回線の無瞬断切替と、通信システムへの複数の入力フレーム間の揺らぎの抑制とを両立させる。

図３は、実施の形態の通信システムの構成を示す。同図では、イーサネット網１８側のサーバ（不図示）からのフレームを、リング網１６を介してイーサネット網２０側のユーザ端末（不図示）へと伝送する通信システム１０００を描いている。リング網１６は複数のレイヤ２スイッチ、すなわち第１通信装置１０、第２通信装置１２、他通信装置１４を含む。なおリング網１６は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ網でもよく、イーサネット網でもよく、イーサネット／ＳＤＨ網であってもよい。

第１通信装置１０は、イーサネット網１８からイーサネットフレームを受信して、そのフレームをリング網１６の時計回り方向（以下、「ＥＡＳＴ方向」と呼ぶ。）と反時計回り方向（以下、「ＷＥＳＴ方向」と呼ぶ。）の両方へ送出する。第１通信装置１０の詳細な構成は後述する。

第２通信装置１２は、リング網１６のＥＡＳＴ方向およびＷＥＳＴ方向のそれぞれからフレームを受信して、いずれか１つの方向から受信したフレームをイーサネット網２０へ送信する。第２通信装置１２の詳細な構成は後述する。

なお実施の形態では、フレームの伝送方向を、イーサネット網１８→リング網１６→イーサネット網２０とするが、反対方向にもフレームが伝送されてよいことはもちろんである。また第１通信装置１０と第２通信装置１２間において冗長化された通信路の態様はリングに限られず、例えば網状に冗長化されたレイヤ２通信路でもよい。

図４は、図３の第１通信装置１０の機能構成を示すブロック図である。第１通信装置１０は、無瞬断対応カード３０と、スイッチカード３２と、ＥＡＳＴ側カード３４と、ＷＥＳＴ側カード３６を備える。

本明細書のブロック図において示される各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。例えば、図４ではインタフェースカード（すなわち無瞬断対応カード３０、ＥＡＳＴ側カード３４、ＷＥＳＴ側カード３６）と、スイッチカード３２とが分離した例を示したが、ピザボックスタイプの一体型構成でもよい。

無瞬断対応カード３０は、Ｈｉｔｌｅｓｓ対応カードとも呼ばれるものであり、イーサネット網１８からフレームを受信してスイッチカード３２へ送出する。スイッチカード３２は、無瞬断対応カード３０から受け付けたフレームのスイッチ処理（言い換えれば、方路決定処理）を実行する。具体的に実施の形態では、無瞬断対応カード３０から送出されたフレームをコピーし、ＥＡＳＴ側カード３４とＷＥＳＴ側カード３６の両方へ送出する。ＥＡＳＴ側カード３４はスイッチカード３２から受け付けたフレームをリング網１６のＥＡＳＴ方向伝送路へ送出し、ＷＥＳＴ側カード３６はスイッチカード３２から受け付けたフレームをリング網１６のＷＥＳＴ方向伝送路へ送出する。

図５は、図４の無瞬断対応カード３０の機能構成を詳細に示すブロック図である。無瞬断対応カード３０は、ラインインタフェース（ラインＩＦ）部４０と、フレーム解析部４２と、フレーム設定部４４と、装置内ヘッダ付加部４６と、スイッチインタフェース（スイッチＩＦ）部４８を含む。

ラインＩＦ部４０は、イーサネット網１８と接続された通信ポートであるとも言え、イーサネット網１８からフレームを受信し、物理層における信号の終端処理を実行する。フレーム解析部４２は、ラインＩＦ部４０において受信されたフレームに対する正常性確認処理および転送先確認処理を実行する。

フレーム設定部４４は、ラインＩＦ部４０において受信されたフレームに対して所定の管理情報を付加する。フレーム設定部４４は、識別番号付加部５０と、タイマ部５２と、タイムスタンプ付加部５４と、フレーム整形部５６を含む。以下、実施の形態のフレーム形式を示す図６を適宜参照してこれらの機能ブロックについて説明する。なお、実施の形態のフレームはＭＰＬＳ形式であることとする。具体的には、ＭＰＬＳラベルを含むＭＰＬＳヘッダや、ＰＷ（Pseudo-Wire）ヘッダ、コントロールワード、ＰＤＵ（Protocol Data Unit）が含まれる。このＰＤＵには任意長のイーサネットフレームが含まれる。図６に示すフレームは、ＥｏＭＰＬＳ（Ethernet over MPLS）のフレームであるとも言える。

識別番号付加部５０は、ラインＩＦ部４０において受信されたフレームに対して、当該フレームの識別番号として、受信順序を示す通し番号（以下、「シーケンス番号」）を採番してコントロールワード内のシーケンス番号フィールドへ設定する。

タイマ部５２は、現在時刻を示す情報を出力するタイマである。タイムスタンプ付加部５４は、ラインＩＦ部４０において受信されたフレームに対して、タイマ部５２が出力した現在時刻を示す情報をタイムスタンプ情報として付加する。このタイムスタンプ情報は、第１通信装置１０におけるフレームの受信時刻を示す情報であるとも言える。本実施の形態では、タイムスタンプ付加部５４は、タイムスタンプ情報をコントロールワード内のリザーブフィールドへ設定する。変形例として、リザーブフィールド以外のフィールド、例えば、イーサネットフレームのヘッダやペイロード、その他未使用の他のフィールドへタイムスタンプ情報を設定してもよい。フレーム整形部５６は、リング網１６において予め定められたフレームフォーマットに応じてフレームの整形処理を実行する。

装置内ヘッダ付加部４６は、第１通信装置１０内のスイッチ処理に関する各種情報を格納するための装置内ヘッダをフレームへ付加する。スイッチＩＦ部４８は、スイッチカード６４との物理的なインタフェースであり、フレームをスイッチカード３２へ送出する。

変形例として、無瞬断対応カード３０は、スイッチカード３２に代わってフレームをコピーしてもよい。例えば、無瞬断対応カード３０のスイッチＩＦ部４８は、フレームをコピーして、ＥＡＳＴ方向伝送路へ送出すべきフレームと、ＷＥＳＴ方向伝送路へ送出すべきフレームとをスイッチカード３２へ送出してもよい。そしてスイッチカード３２は、前者のフレームをＥＡＳＴ側カード３４へ振分け、後者のフレームをＷＥＳＴ側カード３６へ振分けてもよい。ただし実施の形態で提案したように、スイッチカード３２においてフレームをコピーする場合、無瞬断対応カード３０とスイッチカード３２間の帯域を低減することができる。例えば、実施の形態におけるその帯域は、変形例において必要な帯域の半分でよい。

図７は、図３の第２通信装置１２の機能構成を示すブロック図である。第２通信装置１２は、ＷＥＳＴ側カード６０と、ＥＡＳＴ側カード６２と、スイッチカード６４と、無瞬断対応カード６６を備える。

ＷＥＳＴ側カード６０は、リング網１６においてＥＡＳＴ方向に伝送されたフレーム（以下、「ＥＡＳＴ方向フレーム」とも呼ぶ。）を受信してスイッチカード６４へ送出する。ＥＡＳＴ側カード６２は、リング網１６においてＷＥＳＴ方向に伝送されたフレーム（以下、「ＷＥＳＴ方向フレーム」とも呼ぶ。）を受信してスイッチカード６４へ送出する。なおＷＥＳＴ側カード６０およびＥＡＳＴ側カード６２はフレームに装置内ヘッダを付加する。ＷＥＳＴ側カード６０はＥＡＳＴ方向フレームであることを示す情報を装置内ヘッダへ記録し、ＥＡＳＴ側カード６２はＷＥＳＴ方向フレームであることを示す情報を装置内ヘッダに記録する。スイッチカード６４は、ＷＥＳＴ側カード６０とＥＡＳＴ側カード６２のそれぞれから受け付けたフレームを無瞬断対応カード６６へ転送する。

無瞬断対応カード６６は、無瞬断対応カード３０と同様にＨｉｔｌｅｓｓ対応カードとも呼ばれるものである。無瞬断対応カード６６は、冗長化回線（リング網１６のＥＡＳＴ方向経路およびＷＥＳＴ方向経路）を介して伝送されたフレームにもとづいて無瞬断切替のための揺らぎ吸収処理を実行する。そして、いずれかの経路で伝送されたフレームを選択的にイーサネット網２０へ送出する。

図８は、図７の無瞬断対応カード６６の機能構成を詳細に示すブロック図である。無瞬断対応カード６６は、メモリ７０と、スイッチＩＦ部７２と、受信系特定部７４と、ＥＡＳＴ経路処理部７６と、ＷＥＳＴ経路処理部８２と、フレーム書込部８８と、フレーム読み出し部９０と、出力フレーム生成部９２と、ラインＩＦ部９４を含む。

メモリ７０は、冗長化回線（リング網１６のＥＡＳＴ方向経路およびＷＥＳＴ方向経路）で伝送されたフレームを一時的に保持する記憶領域である。スイッチＩＦ部７２は、スイッチＩＦ部７２から転送されたフレームを受け付け、物理的な信号を終端する。受信系特定部７４は、受け付けられたフレームの装置内ヘッダを参照して、当該フレームがＥＡＳＴ方向フレームであるか、もしくはＷＥＳＴ方向フレームであるかを判定する。そして、ＥＡＳＴ方向フレームをＥＡＳＴ経路処理部７６へ送出し、ＷＥＳＴ方向フレームをＷＥＳＴ経路処理部８２へ送出する。

ＥＡＳＴ経路処理部７６は、シーケンス番号特定部７８とタイムスタンプ特定部８０を含む。シーケンス番号特定部７８は、ＥＡＳＴ方向フレームに設定されたシーケンス番号を取得する。タイムスタンプ特定部８０は、ＥＡＳＴ方向フレームに設定されたタイムスタンプ情報を取得する。ＥＡＳＴ経路処理部７６は、ＥＡＳＴ方向フレームをフレーム書込部８８へ送出し、当該フレームから取得したシーケンス番号およびタイムスタンプ情報をフレーム読み出し部９０へ通知する。

ＷＥＳＴ経路処理部８２は、シーケンス番号特定部８４とタイムスタンプ特定部８６を含む。シーケンス番号特定部８４は、ＷＥＳＴ方向フレームに設定されたシーケンス番号を取得する。タイムスタンプ特定部８６は、ＷＥＳＴ方向フレームに設定されたタイムスタンプ情報を取得する。ＷＥＳＴ経路処理部８２は、ＷＥＳＴ方向フレームをフレーム書込部８８へ送出し、当該フレームから取得したシーケンス番号およびタイムスタンプ情報をフレーム読み出し部９０へ通知する。なお、ＥＡＳＴ経路処理部７６とＷＥＳＴ経路処理部８２は必ずしも分離される必要はなく、例えば１つの機能ブロックにおいて、ＥＡＳＴ方向フレームとＷＥＳＴ方向フレームの両方を処理してもよい。

フレーム書込部８８は、ＥＡＳＴ経路処理部７６から受け付けたＥＡＳＴ方向フレームおよびＷＥＳＴ経路処理部８２から受け付けたＷＥＳＴ方向フレームをメモリ７０へ格納する。フレーム読み出し部９０は、メモリ７０に格納されたＥＡＳＴ方向フレームとＷＥＳＴ方向フレームのいずれかを選択的に読み出して出力フレーム生成部９２へ送出する。なおフレーム読み出し部９０は、先に読み出したフレームのシーケンス番号を一時的に保持し、そのシーケンス番号の次の番号（例えばインクリメント後の番号）が付加されたフレームを次回の読み出し対象として特定する。言い換えれば、シーケンス番号順にメモリ７０からのフレーム読み出しを行う。これによりフレームの欠落を防止する。

図９は、図８のフレーム読み出し部９０の機能構成を詳細に示すブロック図である。フレーム読み出し部９０は、読み出し系制御部１００と、フレーム間隔特定部１０２と、読み出し実行部１０４を含む。

読み出し系制御部１００は、メモリ７０に格納されたＥＡＳＴ方向フレームとＷＥＳＴ方向フレームのうちどちらのフレームを読み出すべきかを示す情報を管理する。具体的には、冗長化回線の両系（リング網１６のＥＡＳＴ方向とＷＥＳＴ方向）のうち一方を、フレームを読み出すべき系（以下、「選択系」とも呼ぶ。）として選択する。選択系として未選択の系は「予備系」と呼ぶこととする。読み出し系制御部１００は、ＥＡＳＴ方向フレームのシーケンス番号およびタイムスタンプ情報と、ＷＥＳＴ方向フレームのシーケンス番号およびタイムスタンプ情報とにもとづいて選択系と予備系を適宜切り替える。

フレーム間隔特定部１０２は、あるシーケンス番号が設定されたフレーム（以下、「Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレーム」とも呼ぶ。）と、そのシーケンス番号の前の番号が設定されたフレーム（以下、「Ｓｅｑ番号（Ｎ−１）フレーム」とも呼ぶ）との第１通信装置１０における受信間隔（以下、「フレーム間隔」とも呼ぶ。）を特定する。具体的には、フレーム間隔特定部１０２は、前回処理したフレーム、すなわちＳｅｑ番号（Ｎ−１）フレームのタイムスタンプ情報を一時的に保持し、Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームのタイムスタンプ情報が示す時刻から、Ｓｅｑ番号（Ｎ−１）フレームのタイムスタンプ情報が示す時刻を減算した値をフレーム間隔として算出する。なお、Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームは、第１通信装置１０が、Ｓｅｑ番号（Ｎ−１）フレームの次にイーサネット網１８から受信したフレームを示している。

読み出し実行部１０４は、Ｓｅｑ番号（Ｎ−１）フレームをメモリ７０から読み出した後、Ｓｅｑ番号（Ｎ−１）フレームとＳｅｑ番号（Ｎ）フレームのフレーム間隔だけ待機し、選択系のＳｅｑ番号（Ｎ）フレームをメモリ７０から読み出す。言い換えれば、第１通信装置１０におけるＳｅｑ番号（Ｎ−１）フレームとＳｅｑ番号（Ｎ）フレームのフレーム間隔を維持するよう、Ｓｅｑ番号（Ｎ−１）フレーム読み出し後、Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームの読み出しを遅延させる。読み出し実行部１０４は、読み出したフレームを出力フレーム生成部９２へ送出する。

出力フレーム生成部９２は読み出し実行部１０４から受け付けたフレームをイーサネット網２０において伝送可能な形式へ整形する。ラインＩＦ部９４は、イーサネット網２０と接続された通信ポートであるとも言え、イーサネット網２０へフレームを送出する。上述したように読み出し実行部１０４がＳｅｑ番号（Ｎ−１）フレームとＳｅｑ番号（Ｎ）フレームのフレーム間隔を維持するようフレーム読み出しを実行するため、ラインＩＦ部９４もまた、そのフレーム間隔を維持してフレーム送出を実行することになる。

以上の構成による通信システム１０００の動作を以下説明する。
第１通信装置１０の無瞬断対応カード３０は、イーサネット網２０へ伝送すべきフレームをイーサネット網１８から受信する。無瞬断対応カード３０の識別番号付加部５０は受信されたフレームに対してシーケンス番号を付加し、タイムスタンプ付加部５４は受信時刻を示すタイムスタンプ情報を付加する。第１通信装置１０のＥＡＳＴ側カード３４はリング網１６のＥＡＳＴ方向へフレームを送出する一方、ＷＥＳＴ側カード３６はリング網１６のＷＥＳＴ方向へ同フレームを送出する。他通信装置１４は、リング網１６のＥＡＳＴ方向とＷＥＳＴ方向のそれぞれの経路においてフレームを伝送する。

第２通信装置１２のＷＥＳＴ側カード６０はＥＡＳＴ方向フレームを受信し、ＥＡＳＴ側カード６２はＷＥＳＴ方向フレームを受信する。第２通信装置１２の無瞬断対応カード６６は、ＥＡＳＴ方向フレームおよびＷＥＳＴ方向フレームをスイッチカード６４から受け付ける。無瞬断対応カード６６のフレーム書込部８８はＥＡＳＴ方向フレームおよびＷＥＳＴ方向フレームをメモリへ格納する。フレーム読み出し部９０は、メモリ７０に格納されたフレームのうち選択系のフレームを、第１通信装置１０におけるフレーム間隔を維持するよう順次読み出す。ラインＩＦ部９４は、フレーム読み出し部９０により読み出された各フレームをイーサネット網２０へ順次送出することにより、第１通信装置１０におけるフレーム間隔を維持して選択系の各フレームを送出する。

図１０は、フレーム読み出し部９０の動作を詳細に示すフローチャートである。フレーム読み出し部９０の読み出し系制御部１００は、リング網１６のＥＡＳＴ方向経路とＷＥＳＴ方向経路の一方を選択系とし、他方を予備系として定めた情報を保持する。読み出し系制御部１００は、ＥＡＳＴ経路処理部７６からＥＡＳＴ方向フレームのシーケンス番号が通知された場合、同一のシーケンス番号がＷＥＳＴ経路処理部８２から通知済であるか否かを判定する。また、ＷＥＳＴ経路処理部８２からＷＥＳＴ方向フレームのシーケンス番号が通知された場合、同一のシーケンス番号がＥＡＳＴ経路処理部７６から通知済であるか否かを判定する。すなわち、Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームがリング網１６の両系にて到着したか否かを判定する。

Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームがリング網１６の両系で到着した場合（Ｓ１０のＹ）、フレーム間隔特定部１０２は、Ｓｅｑ番号（Ｎ−１）フレームと選択系のＳｅｑ番号（Ｎ）フレームのフレーム間隔を特定する（Ｓ１２）。読み出し実行部１０４は、読み出し系制御部１００からＳｅｑ番号（Ｎ）を受け付け、フレーム間隔特定部１０２からＳｅｑ番号（Ｎ−１）フレームと選択系のＳｅｑ番号（Ｎ）フレームのフレーム間隔を受け付ける。読み出し実行部１０４は、予め保持しておいたＳｅｑ番号（Ｎ−１）フレームの送出時刻からフレーム間隔が経過するまで待機する（Ｓ１４のＮ）。読み出し実行部１０４は、フレーム間隔の経過を検出すると（Ｓ１４のＹ）、選択系のＳｅｑ番号（Ｎ）フレームの読み出し用パルスをメモリ７０へ送信して（Ｓ１６）、選択系のＳｅｑ番号（Ｎ）フレームを読み出す（Ｓ１８）。読み出し実行部１０４は、Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームの読み出し時刻を所定のタイマから取得して保持し、次回のフレーム読出し時に参照する。

Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームがリング網１６の両系では到着しておらず（Ｓ１０のＮ）、いずれの系でも未到着の場合（Ｓ２０のＮ）、Ｓ１０に戻り、読み出し系制御部１００は、Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームがリング網１６の両系にて到着したか否かを再度判定する。片系でのみ到着している場合（Ｓ２０のＹ）、フレーム間隔特定部１０２は、Ｓｅｑ番号（Ｎ−１）フレームと到着している系（以下、「到着系」とも呼ぶ。）のＳｅｑ番号（Ｎ）フレームのフレーム間隔を特定する（Ｓ２２）。Ｓｅｑ番号（Ｎ−１）フレームの送出時刻からフレーム間隔が経過してなければ（Ｓ２４のＮ）、Ｓ１０に戻る。すなわち読み出し系制御部１００は、Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームがリング網１６の両系にて到着したか否かを再度判定する。読み出し系制御部１００は、フレーム間隔の経過を検出すると（Ｓ２４のＹ）、フレームが到着した系を選択系へ切り替える。（Ｓ２６）。例えば、Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームが予備系で到着した一方、フレーム間隔の経過時点において選択系では未到着の場合、それまでの予備系を選択系へ切り替える。そして読み出し実行部１０４はＳ１６およびＳ１８を実行する。

本実施の形態の通信システム１０００によれば、フレームの伝送間隔が一定でないイーサネット網からフレームを受け付け、冗長化回線でそのフレームを伝送して無瞬断切替処理を実行する場合であっても、複数フレームの入力間隔を維持して、それら複数フレームを出力することができる。言い換えれば、複数フレームの入力間隔を出力時に再現することにより、通信システム１０００内のフレーム伝送における揺らぎ発生を抑制することができる。これにより、フレームの揺らぎに対応が困難なアプリケーションに対するフレーム伝送が可能となる。またフレームの揺らぎの抑止と、フレームの無瞬断切替とを両立させることができ、信頼性の高い通信システムを実現できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上記実施の形態では、第１通信装置１０のタイムスタンプ付加部５４は、Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームに付加するタイムスタンプ情報として、第１通信装置１０における当該フレームの受信時刻を設定することとした。変形例として、タイムスタンプ付加部５４は、タイムスタンプ情報として、Ｓｅｑ番号（Ｎ−１）フレームの受信時刻と、Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームの受信時刻との時間間隔（１００μｓ等）を示す情報を設定してもよい。

この変形例において、第２通信装置１２のフレーム間隔特定部１０２は、Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームに設定されたタイムスタンプ情報が示す時間間隔をそのままフレーム間隔として特定してもよい。他の処理は実施の形態と同様であり、本変形例においても実施の形態で既述した効果を奏する。

また上記実施の形態の図１０では、フレーム選択方式として、通常は両系のフレームが揃ってから選択系のフレームを出力する動作、典型的には降着フレーム選択方式にあたる動作を説明した。変形例として、フレーム選択方式は先着フレーム選択方式であってもよい。以下、図１１を参照して説明する。

図１１は、図１０に対応するフローチャートであり、フレーム読み出し部９０の動作を詳細に示す。フレーム読み出し部９０はＳｅｑ番号（Ｎ）フレームがリング網１６の少なくともいずれかの系で到着するまで待つ（Ｓ３０のＮ）。Ｓｅｑ番号（Ｎ）フレームがリング網１６の少なくともいずれかの系で到着すると（Ｓ３０のＹ）、フレーム間隔特定部１０２は、Ｓｅｑ番号（Ｎ−１）フレームとＳｅｑ番号（Ｎ）フレームのフレーム間隔を特定する（Ｓ３２）。読み出し実行部１０４は、予め保持しておいたＳｅｑ番号（Ｎ−１）フレームの送出時刻からフレーム間隔が経過するまで待機する（Ｓ３４のＮ）。フレーム間隔が経過し（Ｓ３４のＹ）、選択系のＳｅｑ番号（Ｎ）フレームが到着している場合（Ｓ３６のＹ）、読み出し実行部１０４は、選択系のＳｅｑ番号（Ｎ）フレームの読み出し用パルスをメモリ７０へ送信して（Ｓ３８）、当該フレームを読み出す（Ｓ４０）。

フレーム間隔が経過したとき（Ｓ３４のＹ）、選択系のＳｅｑ番号（Ｎ）フレームが到着していなければ（Ｓ３６のＮ）、読み出し系制御部１００は、フレームが到着した系を選択系へ切り替える（Ｓ４２）。以降、読み出し実行部１０４はＳ３８およびＳ４０を実行する。なお、図１１の先着フレーム選択方式を採用する場合に一番最初にフレームを出力するタイミングは、リング網１６のＥＡＳＴ方向とＷＥＳＴ方向それぞれの距離差にもとづいて適宜遅延させてもよいことはもちろんである。

請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、実施の形態および変形例において示された各構成要素の単体もしくはそれらの連係によって実現されることも当業者には理解されるところである。

１０第１通信装置、１２第２通信装置、５０識別番号付加部、５２タイマ部、５４タイムスタンプ付加部、８８フレーム書込部、９０フレーム読み出し部、１００読み出し系制御部、１０２フレーム間隔特定部、１０４読み出し実行部、１０００通信システム。

Claims

フレームの伝送間隔が一定でない通信網である間欠通信網においてフレームを伝送する第１通信装置および第２通信装置を備え、
前記第１通信装置および第２通信装置は冗長化された伝送路を介して接続されており、
前記第１通信装置は、
間欠通信網からフレームを受信するフレーム受信部と、
前記フレーム受信部において受信されたフレームに対して、当該フレームの受信タイミングを示すタイムスタンプ情報を付加する情報付加部と、
前記タイムスタンプ情報が付加されたフレームを前記冗長化された伝送路のそれぞれから送出するフレーム送出部と、
を含み、
前記第２通信装置は、
前記冗長化された伝送路のそれぞれからフレームを受信するフレーム受信部と、
前記冗長化された伝送路のいずれかから受信されたフレームを間欠通信網へ送出するフレーム送出部と、
前記フレーム受信部において受信されたフレームのタイムスタンプ情報を参照して、本フレームと、本フレームより前に前記第１通信装置で受信されたフレームである先行フレームとの間での、前記第１通信装置における受信間隔を特定するフレーム間隔特定部と、
を含み、
前記第２通信装置のフレーム送出部は、前記先行フレームを送出後、前記受信間隔を維持するよう前記本フレームを送出することを特徴とする通信システム。
前記第１通信装置の情報付加部は、前記フレーム受信部において受信されたフレームに対して、当該フレームを他のフレームと識別するための識別情報をさらに付加し、
前記第２通信装置のフレーム送出部は、同一の識別情報が付加されたフレームが予め定められた選択系および予備系の両方で受信された場合、選択系で受信されたフレームを送出する一方、予備系で受信されたフレームと同一の識別情報が付加されたフレームが選択系で未受信の場合、予備系で受信されたフレームを送出することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記第１通信装置の情報付加部は、前記フレーム受信部において受信されたフレームに対して、当該フレームの受信時刻を示す情報を前記タイムスタンプ情報として付加し、
前記第２通信装置のフレーム間隔特定部は、前記先行フレームのタイムスタンプ情報が示す受信時刻と、前記本フレームのタイムスタンプ情報が示す受信時刻との差を前記受信間隔として特定することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
前記第１通信装置の情報付加部は、前記フレーム受信部において受信されたフレームに対して、前記先行フレームを受信してから本フレームを受信するまでの時間間隔を示す情報を前記タイムスタンプ情報として付加し、
前記第２通信装置のフレーム間隔特定部は、前記本フレームのタイムスタンプ情報が示す時間間隔を前記受信間隔として特定することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
冗長化された伝送路を介して他の通信装置と接続された通信装置であって、
フレームの伝送間隔が一定でない通信網からフレームを受信するフレーム受信部と、
前記フレーム受信部において受信されたフレームに対して、当該フレームの受信タイミングを示すタイムスタンプ情報を付加する情報付加部と、
前記タイムスタンプ情報が付加されたフレームを前記冗長化された伝送路のそれぞれから送出することにより当該フレームを前記他の通信網へ伝送するフレーム送出部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
冗長化された伝送路を介して他の通信装置と接続された通信装置であって、
前記冗長化された伝送路のそれぞれから、前記他の通信装置における受信タイミングを示すタイムスタンプ情報が付加されたフレームを受信するフレーム受信部と、
前記冗長化された伝送路のいずれかから受信されたフレームを、フレームの伝送間隔が一定でない通信網へ送出するフレーム送出部と、
前記フレーム受信部において受信されたフレームのタイムスタンプ情報を参照して、本フレームと、本フレームより前に前記他の通信装置で受信されたフレームである先行フレームとの間での、前記他の通信装置における受信間隔を特定するフレーム間隔特定部と、
を備え、
前記フレーム送出部は、前記先行フレームを送出後、前記受信間隔を維持するよう前記本フレームを送出することを特徴とする通信装置。