JP2013141082A

JP2013141082A - 交換装置

Info

Publication number: JP2013141082A
Application number: JP2011289701A
Authority: JP
Inventors: Yuji Tochio; 祐治栃尾
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-18
Also published as: US20130170832A1

Abstract

【課題】多重伝送の負荷削減を行なうことのできる交換装置を提供する。
【解決手段】従来のエッジ装置を交換装置と伝送装置で構成する。交換装置は、クライアント側装置からのL2パケットをL2 IDにしたがって、どのODUに収容されるべきか決定し、当該ODUが対応付けられている出力ポートにL2パケットを出力する。伝送装置は、交換装置の出力ポートと一対一に対応する入力ポートからL2パケットを受け取り、対応するODUにトランスペアレントマッピングし、ODUコネクションを用いて、信号を送信する。
【選択図】図４

Description

以下の実施形態は、交換装置に関する。

図１及び図２は、従来技術を説明する図である。
近年のインターネットトラフィックの増加に伴い、ユーザから直接アクセスを受け付ける回線の帯域の増強は必要である。一方、同時に、アクセス網からメトロ網またはコア網へのトラフィック収容を実現するために、ユーザへ提供する回線サービス(Ethernet（登録商標）, TDMなど)を多重(Aggregation)する機能が重要になっている。Aggregation によりコア区間での管理工数の削減が期待できるからである。

図１に示されるように、複数のアクセスをAggregationして１つの回線として扱い、受信側で、必要に応じて分離（Grooming）して各送信先にデータを送信するようにする。すると、AggregationしてからGroomingするまでの区間は、複数のアクセスを別個に扱わなくてよくなり、まとめて扱うことができる。したがって、回線を管理するハードウェア構成の削減ができたり、処理の数を減らすことができる。

コア・メトロ領域での回線サービス多重を実現する方式として、ITU-T G.709 規定のODU(Optical Data Unit) 多重による方式が考えられる。G.709 ODU では、ODU多重規定が充実し、1.25G 単位のODUflexの規定も導入され、多重化の柔軟性も実現され、さまざまなサービスの収容が実現できる。

また、GMPLS(Generalized Multi-Protocol Label Switching)のプロトコル拡張により、Control planeでのEnd-to-end設定、すなわち、メトロ網で定義するパケット網の回線を、コア網を経由して設定が可能になり、設定処理を自動化可能である。したがって、当形態のネットワークの導入がさらに加速されるものと考えられる。

図２に示されるように、Control planeの階層は、レイヤＮがクライアントの呼によるコネクションを規定し、たとえば、Ethernet網としてのネットワークが張られる。レイヤＮ−１では、クライアントコネクションの途中にあるサーバ間のコネクションを規定し、例えば、SDH（Synchronous Digital Hierarchy）によるネットワークが張られる。更に、レイヤＮ−２では、レイヤＮ−１のコネクションの途中にあるサーバ間のコネクションを規定し、例えば、OTN（Optical Transport Network)によるネットワークを規定する。このように、Control planeを階層的に構成し、それぞれに異なるネットワークによるコネクションを規定することにより、異なるネットワークを縦断した通信をクライアントに提供することができる。

従来技術には、複数種類のクライアント信号を特定の信号形式にマッピングし、特定信号に対して時分割多重信号単位で経路切り替えを行ない、経路切り替えされた信号を伝送に適した信号形式にマッピングして送信するものがある。

特開２００８−１１３３４４号公報

図３は、従来技術の問題点を説明する図である。
パケット網で定義される回線をODUに収容する場合には、ODUエッジ装置では、多重する際に、レイヤが異なるためパケット回線の情報(識別子: VLAN(Virtual LAN)値やMPLS(Multi-Protocol Label Switching)ラベルによる識別)に応じて、ODUk収容先を振り分ける処理負荷が問題になる。

さらに、GFP-F(Frame mapped Generic Framing Procedure) を用いてODUk に収容することが考えられるが、GFP-F化に際して、パケット単位の処理 (HEC(Header Error Control)など)が必要となる点も負荷増加につながる。

図３（ａ）のように、複数のパケット回線を束ねて１つのLO ODU(Lower Order ODU)及びHO ODU(Higher Order ODU)を使って転送するので、パケット回線を多重する場合と分離する場合に処理が多くなる。

図３（ｂ）では、GFP-Fマッピングの場合を示している。送信側エッジ装置では、クライアント信号からL2(Layer 2）（Path)判定し、出力先を決定してスイッチングし、多重GFP処理する。受信側エッジ装置では、ODUからGFP L2分離を行い、出力先を決定してスイッチングし、クライアントのアクセス網にポート多重して送信する。

以上のように、イーサネット（登録商標）やMPLS などで定義されるいわゆるパケット網で定義される回線を集約し、OTNに多重する際には、いわゆるエッジ装置の負荷削減が求められる。
以下の実施形態においては、多重伝送の負荷削減を行なうことのできる交換装置を提供する。

以下の実施形態の一側面における交換装置は、クライアントレイヤの回線をサーバレイヤの回線に多重し伝送する伝送装置に接続される交換装置であって、該クライアントレイヤの回線の回線識別子にしたがって、該サーバレイヤの各回線が対応付けられている出力ポートに、該クライアントレイヤの回線のパケットを切り替え、伝送装置に出力する切り替え部を備える。

以下の実施形態によれば、多重伝送の負荷削減を行なうことのできる交換装置を提供することができる。

従来技術を説明する図（その１）である。従来技術を説明する図（その２）である。従来技術の問題点を説明する図である。本実施形態を説明する図（その１）である。本実施形態を説明する図（その２）である。本実施形態を説明する図（その３）である。本実施形態を説明する図（その４）である。本実施形態を説明する図（その５）である。本実施形態を説明する図（その６）である。本実施形態の別の構成例を示す図である。本実施形態の更に別の構成例を説明する図である。従来の構成と本実施形態の構成を比較して示す図である。

本実施形態では、イーサネットやMPLS などで定義されるいわゆるパケット網で定義される回線を集約し、OTNに多重することを実現する。
特に、本実施形態では、OTNエッジ装置の処理負荷を削減するために、OTNエッジ装置に対応する構成の一部をなす交換装置を示す。すなわち、この交換装置と後述する伝送装置とによってOTNエッジ装置が構成される。

具体的には、(LO) ODUが原則拠点間接続に適用されること、ならびにイーサネット収用はフレームベースでもポートベースでも実現可能である特性に着目する。そして、End-to-end 設定に伴って得られるエッジノードの設定情報の一部(=交換情報)を隣接する伝送装置にローカル(=GMPLSプロトコルと関係なく隣接関係として)に移植し、伝送装置にて、ODUの収用に沿ったようにパケットトラフィックを調整する。

図４〜図９は、本実施形態を説明する図である。
図４では、End-to-end回線をGMPLSで行った場合を記してあり、パスの設定方向は左から右としてある。

図４に示す交換装置Xは、C-plane(Control-plane)に依存しない装置であり、その他の装置(Dm1, Dm2, De1, De2, Dc1) は、C-planeに依存するものである。そして、C-planeに相当する装置、すなわち、GMPLSプロトコル(ルーティング、シグナリング)動作が可能な装置 Cm1,…が備え付けてある。C-planeに依存するとは、C-planeでシグナリングやルーティングに用いられるIPに従った動作を行なう機能が搭載されていることを示している。

なお、交換装置Xは、伝送装置De1との間で、数本のGbE(または10GbEなどGbE(GbEはGigabitクラスのEthernet port))がパラレル接続される構成であり、装置Dm1などのクライアント側の装置に、任意のポートで接続される。

図４の下の図において、交換装置Xには、クライアント側の信号のL2判定を行い、出力先を決定してスイッチングする出力先決定部１０が設けられる。スイッチングの出力先には、ODUに対応付けられたポートが設けられている。伝送装置De1は、入力ポートに対応するODUへ信号を転送するために、入力ポートから入力されたGbE信号をODUにマッピングする。交換装置Xと伝送装置De1の間の接続は、単に、交換装置Xの出力ポートを、対応するODUへのマッピングを行なう多重部へ一対一で接続するものとなる。

受信側の伝送装置De2では、ODUから受信した信号をGbE信号に分離し、受信したODUに対応する出力ポートから信号を出力する。分離は、ポート単位あるいはフレーム単位で行なってよい。分離処理の後は、出力先決定部１１が、ポートごとに送信先を決定し、スイッチング処理を行ってクライアント側の装置Dm2に信号を転送する。

交換装置X は、図５に示す通り、エッジ装置内にスター型に設置され、IP網上はCmx -Ce1間では、論理上隣接関係を維持するので、ルーティング・シグナリング情報には影響を与えない。なお、図５において、クライアント側装置Cm1〜Cm3、伝送装置Ce1は、C-plane上の装置を示し、装置Dm1〜Dm3、交換装置X、伝送装置De1は、Data-plane上の装置を表す。両者は、点線の矢印のように、それぞれに対応しているが、交換装置Xは、C-planeに依存しない装置なので、C-plane上には表示されていない。

すなわち、IP網（C-plane)上では、装置Cm1〜Cm3が装置Ce1にツリー状に接続される。したがって、C-planeの装置構成とData-planeでの装置構成が対応していることが、C-planeでのシグナリングによって経路形成する場合に、Data-planeにおいてその経路が実現されるために必要である。このツリー状の接続関係を維持するために、ODUにつながる伝送装置De1にツリー状に交換装置Xを複数接続し、交換装置Xにツリー状にクライアント側装置Dm1〜Dm3を接続するようにする。これによれば、IP網での接続関係を維持したまま、交換装置X、伝送装置De1、クライアント側装置Dm1〜Dm3が接続されるので、IP網のシグナリングによって確立されるコネクションは、全て物理装置で確立可能である。

GMPLSの設定では、クライアント(パケット回線)とサーバ(ODU回線)間で連携しながらシグナリングを実行するのでエッジ装置では、パケット入力ポート・回線情報とならびに出力ODUの関係が形成される。一方、本実施形態では、OTNパケット入力ポートを GbE などのGbE回線(物理イーサネットポート)とみたて、図４の交換装置XにL2処理を移譲する。

図６及び図７は、従来と本実施形態の入出力テーブルを示す図である。
図６は、従来の入出力テーブルを示す。従来は、エッジ装置において、テーブル１のマッピングが行なわれる。テーブル１においては、クライアント側装置からの入力ポートに対し、L2 ID（識別子）が複数対応している。そして、これをODUに振り分けるために、L2 IDごとに、どのLO ODUにマッピングするかが決定され、各LO ODUについて、HO ODUに多重するための出力ポートが割り振られる。

図７は、本実施形態の入出力テーブルである。図７においては、テーブル2aが交換装置Xに保持され、テーブル2bが伝送装置De1に保持される。テーブル2aでは、クライアント側装置からの入力ポートにL2 IDが複数対応付けられている。そして、L2 IDごとに、どの出力ポートに出力するかが定義される。出力ポートは、それぞれ、LO ODUに対応付けられており、どの出力ポートから出力されるかによって、どのLO ODUにマッピングされるかが決定される。テーブル2bにおいては、交換装置Xの出力ポートに一対一で対応付けられたLO ODUの入力ポートに対し、HO ODUに対応した出力ポートが対応付けられている。テーブル2aとテーブル2bとの間は、トランスペアレントマッピングとなっている。

図６では、各L2 IDに対し、HO ODUが対応付けられたが、図７では、伝送装置De1の入力ポートに対しHO ODUが対応付けられている。図７においては、L2 IDからLO ODUへのマッピングは、交換装置Xがどの出力ポートに信号を出力するかによってなされる。したがって、テーブル2bのように、伝送装置De1では、既にLO ODUにマッピングされた入力ポートからの信号をHO ODUにマッピングすればよいので、テーブルとして保持するデータ量が少なくて済む。

図８は、交換装置と伝送装置の装置構成を示す図である。
交換装置Xには、L2（Path）判定部１９、スイッチである出力先決定部１８、及びX1多重処理制御部２０が設けられる。X1多重処理制御部２０は、図７のテーブル2aを保持し、入力された信号のL2 IDから、この信号が収容されるべきLO ODUに対応した出力ポートに信号を切り替え出力する。X1多重処理制御部２０は、L2判定部１９、及び、出力先決定部１８を制御する。

伝送装置De1には、経路設定制御部（シグナリング制御部）２１、処理分割制御部２２、De1多重処理制御部２３、ODU Mux２４、Transparent mapping部２５−１〜２５−３が設けられる。経路設定制御部２１は、シグナリングを制御するもので、クライアント装置間の経路設定の制御を行なう。処理分割制御部２２は、シグナリング処理のうち、交換装置Xが行なうべきL2 IDとLO ODUの対応付けと、伝送装置De1が行なうべきLO ODUとHO ODUとの対応付けとを、交換装置Xと伝送装置De1に割り振る。De1多重処理制御部２３は、図７のテーブル2bを保持し、ODU Mux２４を制御して、LO ODUに対応した入力ポートから入力された信号をHO ODUに多重する。Transparent mapping部２５−１〜２５−３は、フレームを入れ替える処理を施さないで、入力されたポートからのフレームをLO ODUにビットあるいはバイト単位でそのままマッピングし、ODU Mux２４の入力ポートへ信号を転送する。トランスペアレントマッピングは、通常のマッピングがフレームを解体し、ヘッダ情報を見て別のフレームに組み立てなおすのに対し、入力フレームのデータをそのまま別のフレームのペイロードに入れ込むものである。このように、元のフレームを気にせず、データをそのままペイロードに入れ込むことをビットあるいはバイト単位でマッピングすると述べている。ODU Mux２４は、入力されたLO ODUを、HO ODU単位あるいは波長単位で多重する。

なお、OTNエッジ装置De2 (図４)での処理は、従来通りの L2 による Demux で実現可能であり、交換装置X に相当する装置は不要である。しかし、装置の上下回線の対称性を考慮して、図９の通り、交換装置X1のみではなく、交換装置X2 を設けることも可能である。

図９において、左から右に信号が転送されるとする場合、送信側の交換装置X1と伝送装置De1の動作は、上記したとおりであるが、受信側の伝送装置De2では、L2単位のDemuxを行なう。そして、受信側の交換装置X2では、パケットの構成を見るだけで、直接の処理をしないでパケットを転送する（snooping）処理を行う。

なお、クライアント側ネットワークとしては、Ethernetではなく、MPLSなどのLSPでも適用可能である。具体的には、図７のテーブル2aでL2 ID がラベル相当になり、他の処理は同等になる。

本実施形態では、実際の形態として、交換装置Xとクライアント側装置Dm1との間をODU0 GbE などのポートで直結し、OTNエッジ装置（伝送装置De1）に集約される複数のLパスを収容する形を想定している。しかし、実際の拠点間が xGbE (例えば5GbE, などODU0, 2(e), 3, 4で直接収容できないレート)という形態でも実現可能である。

図１０は、本実施形態の別の構成例を示す図である。
伝送装置De1〜De2間はODU0がバンドル(並列に設定し、一リンクとする)されていることをシステム内で通知し、シグナリングを行うことを想定している。伝送装置De1は、ODU０がバンドルされたことを受けて、交換装置X〜伝送装置De間はLink Aggregationを実施し、交換装置Xでは、多重されたリンクは同一の出力ポートへ出力するとして入出力テーブルを管理する。この様な処理を行うことの通知を他の装置に対し、伝送装置De1から行い、図７のテーブル2aにおいて、その旨が設定される。

この結果、ODU0はそのままであるため、交換装置Xと伝送装置Deとの間は、GbE が n本リンクアグリゲーション(LAG)されたかたちと等価になる。LAGになっているため、この間では、リンク間冗長の技術を適用できる。すなわち、n本のうち、i 本だけにトラフィックを集約させることなどが可能になる。
冗長技術は、現用・予備併せて2本のリンクであればITU-T G.8031の適用も可能である。

図１１は、本実施形態の更に別の構成例を説明する図である。
図１０の構成に加え、更に、図１１に示す通り、交換装置X₁とX₂との間でLAGしたGbEの提供も可能である。

但し、交換装置X は、GMPLSに対応していない装置であることから、設定時に、交換装置X1〜伝送装置De3〜伝送装置De4〜交換装置X2が存在していると、Control plane などで、GMPLSに関する問題が生じるので、以下の手順での設定が必要になる。
なお、予め、{X1, De1, De3}, {X2, De2, De4}は相互間で設定ができるとする。
１）X1-De3, X2-De4はリンクを断にする
２）X1〜De1〜De2〜X2で一連の設定を行う際に、De1はDe3に, De2はDe4に一連の設定を行なう旨通達する。つまり、De1-De2を設定する傍ら、De3-De4を設定する。実際には、クライアントのシグナリング(X1〜De1〜De2〜X2)の際に、De1〜De2のサーバーレイヤ(ODU)へシグナリングのトリガがかかったとき、De3〜De4で同様のシグナリングを独立で行うよう指示を出す。
３）X1, X2の設定の完了後に、X1-De3, X2-De4でリンクを立ち上げるとともに、これらのリンクがODUにマッピングできるようDe3, De4 で設定を行う。
４）Link Aggregation をX1〜X2間でローカルに設定する (LACP（Link Aggregation Control Protocol）実行)。ローカルに設定とは、X1〜X2間でポート同士を接続することなどを言う。

図１２は、従来の構成と本実施形態の構成を比較して示す図である。
図１２（ａ）は、従来の構成を示す。従来のエッジ装置３０は、左から入力されるEthernetなどのクライアント信号をL2スイッチ３１で、L2 IDにしたがってスイッチング処理する。L2スイッチ３１から出力されるイーサフレームは、GFP-Fマッピング部３２において、L2 IDに従いLO ODUにマッピングされる。GFP-Fマッピング部３２から出力される信号は、ODUスイッチ３３によって、対応するHO ODUのMUX３４に入力されるようにスイッチングされる。MUX３４では、LO ODUにマッピングされた信号をHO ODUに多重し、出力する。

図１２（ｂ）は、本実施形態の構成を示す。図１２（ｂ）においては、交換装置３５と伝送装置３６を併せて、従来のエッジ装置に相当する機能を構成する。クライアント信号は、交換装置３５のL2スイッチ３７に入力される。L2スイッチ３７は、L2 IDにしたがって、クライアント信号のイーサフレームが収容先のLO ODUに対応する出力ポートに出力されるようにスイッチング処理する。このL2スイッチ３７は、図８のL2判定部１９と出力先決定部１８を併せて記載したものである。交換装置３５の出力ポートから出力された信号は、伝送装置３６のマッピング部３８に入力される。このマッピング部３８は、トランスペアレントなマッピングを行う。すなわち、これは、フレームを入れ替えるマッピングをするわけではなく、入力されたイーサフレームをLO ODUにビット単位あるいはバイト単位でそのままのせて転送する処理をする。マッピング部３８は、図８のTransparent mapping部２５−１〜２５−３に対応する。マッピング部３８から出力されたLO ODU信号は、MUX３９において、HO ODUに多重されて出力される。MUX３９は、図８のODU Mux２４に対応し、HO ODU単位あるいは、波長単位で多重を行なう。

以上に述べた通り、従来のエッジ装置であると、Ethernet と ODUの双方でスイッチング機能が必要であり、ODU容量に依存する大容量が必要になる。しかし、本実施形態によれば、L2の時点でGFP-Fの処理負荷を削減する。その代わりに、イーサネットポートから入力（受信）される信号をビットまたはバイト単位でのODUマッピングを実現する。LO ODUがHO ODUにトランスペアレントにマッピングされる場合には、LO／HO ODUに収容する際のスイッチ処理も不要(多重で十分)になり回路規模の削減が実現可能になる。

また、交換装置そのものは、既存のEthernetスイッチ技術で実現されるものであり、設定に伴う信号のやりとりが行われるだけで、ハード費用上のインパクトは発生しない。

１０、１１出力先決定部（ＳＷ）
１８出力先決定部
１９ L2（Path）判定部
２０ X1多重処理制御部
２１経路設定制御部
２２処理分割制御部
２３ De1多重処理制御部
２４ ODU Mux
２５−１〜２５−３ Transparent mapping部
３１ L2スイッチ
３２ GFP-Fマッピング部
３３ ODUスイッチ
３４、３９ MUX
３５交換装置
３６伝送装置
３７ L2スイッチ
３８ GFP-Tマッピング部

Claims

クライアントレイヤの回線をサーバレイヤの回線に多重し伝送する伝送装置に接続される交換装置であって、
該クライアントレイヤの回線の回線識別子にしたがって、該サーバレイヤの各回線が対応付けられている出力ポートに、該クライアントレイヤの回線のパケットを切り替え、前記伝送装置に出力する切り替え部、
を備えることを特徴とする交換装置。
前記伝送装置は、前記出力ポートから入力されるパケットを前記サーバレイヤの回線にトランスペアレントにマッピングすることを特徴とする請求項１に記載の交換装置。
前記クライアントレイヤを上位レイヤ、前記サーバレイヤを下位レイヤとして、上位レイヤの回線を物理ポートとして下位レイヤに収容することを特徴とする請求項１に記載の交換装置。
前記クライアントレイヤとして、IEEE802.1で定義されるイーサネットを、前記サーバレイヤとして、OTNを適用することを特徴とする請求項１に記載の交換装置。
前記クライアントレイヤとして、MPLS（Multi-Protocol Label Switching)を、前記サーバレイヤとして、OTNを適用することを特徴とする請求項１に記載の交換装置。
サーバレイヤでのコネクションがバンドルされている場合、前記伝送装置と前記交換装置間とのリンクをバンドルし、管理することを特徴とする請求項１に記載の交換装置。
クライアントレイヤの回線をサーバレイヤの回線に多重し伝送するエッジ装置システムであって、
該クライアントレイヤの回線の回線識別子にしたがって、該サーバレイヤの各回線が対応付けられている出力ポートに、該クライアントレイヤの回線のパケットを切り替え出力する切り替え部と、
前記出力ポートから入力されるパケットを該サーバレイヤの回線にトランスペアレントにマッピングするマッピング部と、
を備えることを特徴とするエッジ装置システム。