JP2014049940A - 中継装置、回線切替方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】コア網内のトラフィックを抑えつつ、コア網側のネットワーク機器のアドレステーブルを更新させる。
【解決手段】中継装置４００は、利用者端末３１０とコア網１００との通信の際に中継させるアクセス網２００を変更する場合に、変更後のアクセス網２００に接続されたポートから、利用者端末３１０のアドレスを送信元アドレスとする回線切替フレームを送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自装置とコア網との間を異なるルートで接続する複数のアクセス網に接続され、自装置と同一のＬＡＮに接続された利用者端末と前記コア網との通信の際に選択した１つのアクセス網を中継させる中継装置、回線切替方法、及びプログラムに関する。

コア網と呼ばれる大規模ネットワークを介して通信を行うシステムにおいて、通信端末が通信を行う場合、アクセス網と呼ばれる、コア網と端末とを接続するネットワークを介して通信を行うことが多い。このような場合、アクセス網の障害に備え、冗長化された複数のアクセス網の中から１つのアクセス網を選択して使用する中継装置を用いることがある。

特許文献１には、中継装置による回線の選択方法として、イーサネットＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）により回線の障害を検出し、障害が発生していない回線へ使用するアクセス網を切り替える技術が開示されている（イーサネットは登録商標）。特許文献１に記載の技術によれば、回線の両端に障害検出装置を設け、当該障害検出装置間で周期的に監視フレームを送信することで、回線状態のチェックを行い、障害がある場合に回線を切り替える。

特開２００９−３０３０９２号公報

特許文献１に記載の方法により、アクセス網の切り替えを行った場合、コア網においてアクセス網に接続されるネットワーク装置のアドレステーブルが書き換わらない。そのため、自装置と同一のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続された利用者端末からフレームを受信するまで、またはエージングによりアドレステーブルの更新がされない限り、コア網側のネットワーク装置においてアクセス網の切り替えが行われないという問題がある。

この問題を回避する方法として、回線切り替えのときにＧＳＲＰ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｓｗｉｔｃｈ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等のプロトコルによりアドレステーブルのフラッシュを要求するフレームを送信する方法が挙げられる。コア網側のネットワーク装置のアドレステーブルをフラッシュすることで、アドレステーブルの再構築がなされ、アクセス網の切り替えを行うことができるようになる。しかしながら、本方法を用いた場合、アドレステーブルの再構築の際にフラッディングが生じ、一時的にコア網のネットワーク装置の負荷が高くなり、またコア網内のトラフィックが増加してしまう。また、本方法を用いるには、アクセス網、及びコア網のネットワーク装置をＧＳＲＰに対応したものに交換する必要があるという問題がある。

本発明の目的は、ネットワークを構成する機器を交換することなく、コア網側のネットワーク装置にアクセス網の切り替えをさせる中継装置、回線切替方法、及びプログラムを提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、自装置とコア網との間を異なるルートで接続する複数のアクセス網に接続され、自装置と同一のＬＡＮに接続された利用者端末と前記コア網との通信の際に選択した１つのアクセス網を中継させる中継装置であって、前記利用者端末と前記コア網との通信の際に中継させるアクセス網を変更する場合に、変更後のアクセス網に接続された自装置のポートから、前記利用者端末のアドレスを送信元アドレスとする回線切替フレームを送信する回線切替フレーム送信部を備えることを特徴とする。

また、本発明において前記回線切替フレーム送信部は、変更前のアクセス網に接続された自装置のポートのアドレスを宛先アドレスとする回線切替フレームを送信することを特徴とする。

また、本発明において前記回線切替フレーム送信部は、前記利用者端末と前記コア網との通信に用いる回線の最大送信レートより低い送信レートで前記回線切替フレームを送信することを特徴とする。

また、本発明において前記回線切替フレーム送信部は、前記回線切替フレームを所定回数繰り返し送信することを特徴とする。

また、本発明において前記回線切替フレーム送信部は、前記利用者端末が複数存在する場合に、前記回線切替フレームの送信順を、繰り返しの送信ごとに変更することを特徴とする。

また、本発明は、自装置とコア網との間を異なるルートで接続する複数のアクセス網に接続され、自装置と同一のＬＡＮに接続された利用者端末と前記コア網との通信の際に選択した１つのアクセス網を中継させる中継装置を用いた回線切替方法であって、回線切替フレーム送信部が、前記利用者端末と前記コア網との通信の際に中継させるアクセス網を変更する場合に、変更後のアクセス網に接続された自装置のポートから、前記利用者端末のアドレスを送信元アドレスとする回線切替フレームを送信することを特徴とする。

また、本発明は、自装置とコア網との間を異なるルートで接続する複数のアクセス網に接続された自装置のコンピュータを、自装置と同一のＬＡＮに接続された利用者端末と前記コア網との通信の際に中継させるアクセス網を変更する場合に、変更後のアクセス網に接続された自装置のポートから、前記利用者端末のアドレスを送信元アドレスとする回線切替フレームを送信する回線切替フレーム送信部として機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、中継装置は、変更後のアクセス網に接続された自装置のポートから、自装置と同一のＬＡＮに接続された利用者端末のアドレスを送信元アドレスとする回線切替フレームを送信する。これにより、回線切替フレームが変更後のアクセス網を介してコア網に到達するため、コア網のネットワーク装置は、アドレステーブルの中の当該回線切替フレームの送信元アドレス（つまりは、利用者端末のアドレス）と一致したアドレスに関連付けられたポートを、当該回線切替フレームを受信したアクセス網側のポートに変更する。したがって、本発明によれば、ネットワークを構成する機器を交換することなく、コア網側のネットワーク装置にアクセス網の切り替えをさせることができる。

本発明の第１の実施形態による冗長通信システムの構成図である。 本発明の第１の実施形態による中継装置の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態による中継装置の動作を示すフローチャートである。

《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による冗長通信システムの構成図である。
冗長通信システムは、ＬＡＮ３００とコア網１００との間で、冗長化されたアクセス網２００群（アクセス網２００Ａ、アクセス網２００Ｂ）を介して通信を行うシステムである。ここで、ネットワーク機器同士が冗長化されたアクセス網２００群を介して接続されるということは、あるネットワーク機器が、自装置と他のネットワーク機器との間を異なるルートで接続する複数のアクセス網２００に接続されるということである。

冗長通信システムにおいて、ＬＡＮ３００は中継装置４００を介してアクセス網２００群に接続されており、コア網１００はレイヤ２スイッチ１１０を介してアクセス網２００群に接続されている。なお、ＬＡＮ３００には複数の利用者端末３１０（利用者端末３１０Ａ、利用者端末３１０Ｂ）が接続されている。

コア網１００内のレイヤ２スイッチ１１０は、一般に普及しているレイヤ２スイッチである。
ＬＡＮ３００に接続される中継装置４００は、以下に示す構成を備える。

図２は、本発明の第１の実施形態による中継装置４００の構成を示す概略ブロック図である。
中継装置４００は、ＬＡＮポート４０１、ＷＡＮポート４０２（ＷＡＮポート４０２Ａ、ＷＡＮポート４０２Ｂ）、フレームフォワーディング部４０３、記憶部４０４、記録部４０５、エージング部４０６、アクセス網選択部４０７、回線切替フレーム生成部４０８、回線切替フレーム送信部４０９を備える。

ＬＡＮポート４０１は、ケーブルによりＬＡＮ３００に接続される。
ＷＡＮポート４０２は、アクセス網２００に接続される。具体的には、ＷＡＮポート４０２Ａは、アクセス網２００Ａに接続され、ＷＡＮポート４０２Ｂは、アクセス網２００Ｂに接続される。

フレームフォワーディング部４０３は、ＬＡＮポート４０１に入力されたフレームをアクセス網選択部４０７により選択されるＷＡＮポート４０２へ転送する。また、フレームフォワーディング部４０３は、アクセス網選択部４０７により選択されるＷＡＮポート４０２に入力されたフレームをＬＡＮポート４０１へ転送する。また、フレームフォワーディング部４０３は、入力されたフレームに対してＬ２タグを挿抜する（タグの処理を行わずに単にフォワーディングしても良い）。

記憶部４０４は、ＬＡＮ３００に接続された利用者端末３１０のアドレスを格納したアドレステーブルを記憶する。
記録部４０５は、ＬＡＮポート４０１で受信したフレームから送信元アドレス（ある利用者端末３１０のアドレス）を抽出し、記憶部４０４が記憶するアドレステーブルに記録する。

エージング部４０６は、所定の時間（例えば、５分）の間に、ある利用者端末３１０のアクセスが無い場合に、記憶部４０４が記憶するアドレステーブルから当該利用者端末３１０のアドレスを削除する（エージング処理）。
アクセス網選択部４０７は、ＷＡＮポート４０２の障害監視及び障害検出を行い、障害を検出した場合に、通信に用いるアクセス網２００を切り替える。具体的には、アクセス網選択部４０７は、フレームフォワーディング部４０３に対し、ＬＡＮポート４０１から受信したフレームを、切替後のＷＡＮポート４０２にフォワーディングさせる指示を出力する。また、アクセス網選択部４０７は、アクセス網２００の切替時に、回線切替フレーム生成部４０８に対し、回線切替フレームの生成命令を出力する。

回線切替フレーム生成部４０８は、レイヤ２スイッチ１１０のアドレステーブルを更新するための回線切替フレームを生成する。具体的には、回線切替フレームとは、利用者端末３１０のアドレスを送信元アドレスとし、アクセス網選択部４０７によって切り替えられる前のアクセス網２００に接続されているＷＡＮポート４０２のアドレスを宛先アドレスとするフレームである。
回線切替フレーム送信部４０９は、回線切替フレーム生成部４０８が生成したフレームを、アクセス網選択部４０７が切り替えたＷＡＮポート４０２へ送信する。

次に、中継装置４００によるアクセス網２００の切り替えの際の動作について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による中継装置４００の動作を示すフローチャートである。
中継装置４００のアクセス網選択部４０７は、定期的にアクセス網２００を監視し、コア網１００との通信に用いるアクセス網２００を変更するか否かを判定する（ステップＳ１）。アクセス網選択部４０７は、コア網１００との通信に用いるアクセス網２００を変更しないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、アクセス網２００の切り替えの際の動作を終了する。

アクセス網選択部４０７が、コア網１００との通信に用いるアクセス網２００を変更すると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、回線切替フレーム生成部４０８は、記憶部４０４が記憶するアドレステーブルから、全てのアドレスを取得し、アドレスのリストを生成する（ステップＳ２）。なお、ＬＡＮポート４０１に関連付けられたアドレスは、何れも自装置と同一のＬＡＮであるＬＡＮ３００に接続された利用者端末３１０を示す。

次に、回線切替フレーム送信部４０９は、回線切替フレーム生成部４０８が生成したリストに格納されるアドレスの数で１秒を除算することで、回線切替フレームの送信レートを算出する（ステップＳ３）。本送信レートを用いて回線切替フレームを送信することで、全てのアドレスについての回線切替フレームを１秒で送出し切ることができる。なお、回線切替フレーム送信部４０９が算出した送信レートは、回線の最大送信レートと比較して十分に低速なものとなる。
次に、回線切替フレーム生成部４０８は、生成したリストに格納された順にアドレスを選択し、中継装置４００は当該アドレスごとに以下に示すステップＳ５〜ステップＳ６の処理を実行する（ステップＳ４）。

まず、回線切替フレーム生成部４０８は、ステップＳ４で選択したアドレスを送信元アドレスとし、変更前のアクセス網２００に接続されるＷＡＮポート４０２を宛先アドレスとする回線切替フレームを生成する（ステップＳ５）。つまり、アクセス網選択部４０７が、コア網１００との通信に用いるアクセス網２００をアクセス網２００Ａからアクセス網２００Ｂに変更した場合、回線切替フレーム生成部４０８は、アクセス網２００Ａに接続されるＷＡＮポート４０２Ａのアドレスを回線切替フレームの宛先アドレスとする。同様に、アクセス網選択部４０７が、コア網１００との通信に用いるアクセス網２００をアクセス網２００Ｂからアクセス網２００Ａに変更した場合、回線切替フレーム生成部４０８は、アクセス網２００Ｂに接続されるＷＡＮポート４０２Ｂのアドレスを回線切替フレームの宛先アドレスとする。
なお、回線切替フレームとしては、例えば、イーサネットＯＡＭ（イーサネットは登録商標）のＭＣＣ（Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ）フレームを用いることができる。

そして、回線切替フレーム送信部４０９は、回線切替フレーム生成部４０８が生成した回線切替フレームを、ステップＳ３で算出した送信レートで、アクセス網選択部４０７が選択したＷＡＮポート４０２へ、出力する（ステップＳ６）。

回線切替フレーム生成部４０８が生成したリストに格納された全てのアドレスについて上記ステップＳ５〜ステップＳ６の処理を実行すると、回線切替フレーム送信部４０９は、当該処理の実行回数が所定回数（例えば、３回）に達したか否かを判定する（ステップＳ７）。回線切替フレーム送信部４０９は、ステップＳ５〜ステップＳ６の処理の実行回数が所定回数に達していないと判定した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、まず所定時間（例えば、１秒）の経過を待機する（ステップＳ８）。次に、回線切替フレーム生成部４０８は、ステップＳ２で生成したリストが格納するエントリを並べ替える（ステップＳ９）。そして、ステップＳ４に戻り、回線切替フレームの送信処理を実行する。

他方、ステップＳ７でステップＳ５〜ステップＳ６の処理の実行回数が所定回数に達した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、アクセス網２００の切り替えの際の動作を終了する。

このように、本実施形態によれば、中継装置４００は、利用者端末３１０とコア網１００との通信の際に中継させるアクセス網２００を変更する場合に、変更後のアクセス網２００に接続されたＷＡＮポート４０２から、利用者端末３１０のアドレスを送信元アドレスとする回線切替フレームを送信する。これにより、アクセス網２００群に接続されるレイヤ２スイッチ１１０の学習により、当該レイヤ２スイッチ１１０のアドレステーブルに格納される、利用者端末３１０のアドレスに関連付けられたポートを、変更後のアクセス網２００に接続されたポートに変更させることができる。また、利用者端末３１０からのフレーム送信やレイヤ２スイッチ１１０のアドレステーブルのエージング時間を待たずにレイヤ２スイッチ１１０のアドレステーブルが更新されるので、利用者端末３１０宛フレームがレイヤ２スイッチ１１０から更新前のポートに送信されてしまう期間を短くすることができる。また、レイヤ２スイッチ１１０のアドレステーブルのエージングによるフラッディングを防ぐことができる。
また、レイヤ２スイッチ１１０は、通常のアドレス学習によりアドレステーブルの更新を行うため、中継装置４００及びレイヤ２スイッチ１１０にＧＳＲＰなどの特殊なプロトコルを実装することなく、レイヤ２スイッチ１１０のアドレステーブルを更新させることができる。

また、本実施形態によれば、回線切替フレームの宛先アドレスは、変更前のアクセス網２００に接続されたＷＡＮポート４０２のアドレスである。これにより、回線切替フレームは、変更後のアクセス網２００を通過し、レイヤ２スイッチ１１０にて変更前のアクセス網２００へ転送される。したがって、本実施形態によれば、コア網１００内のトラフィックを抑えつつ、レイヤ２スイッチ１１０のアドレステーブルを更新させることができる。

また、本実施形態によれば、中継装置４００は、回線切替フレームを、回線の最大送信レートより低い送信レートで送信する。これにより、レイヤ２スイッチ１１０において、各回線切替フレームについて、処理に時間が掛かるアドレス学習が実行される可能性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、中継装置４００は、回線切替フレームを所定回数繰り返し送信する。これにより、１回目の回線切替フレームの送信においてアドレス学習がされなかった利用者端末３１０についても、２回目以降の送信において学習がされる可能性があるため、レイヤ２スイッチ１１０におけるアドレステーブルの更新の網羅率を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、中継装置４００は、繰り返しの送信ごとに回線切替フレーム生成部４０８が生成したリストのエントリを並べ替えることで、回線切替フレームの送信順を変更する。これにより、アドレス学習の処理に時間がかかり、レイヤ２スイッチ１１０において、送信された回線切替フレームのうち送信順が後のものの学習がされないような場合にも、送信順が変わることで、当該回線切替フレームの学習がされる可能性を高めることができる。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
中継装置４００においては、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ：論理リンク）機能を有するものがある。この場合、設定されたＶＬＡＮ毎にフレームが異なるルートをたどることがある。そのため、あるＶＬＡＮのルートではアクセス網２００に障害が検出され、他のＶＬＡＮのルートではアクセス網２００に障害が検出されないといったことが起こりうる。
そこで、アクセス網選択部４０７は、ＶＬＡＮごとにコア網１００との通信に用いるべきアクセス網２００の変更を行うか否かを判定し、回線切替フレーム生成部４０８は、アクセス網２００の変更がなされたＶＬＡＮに属する利用者端末３１０のアドレスを送信元アドレスとする回線切替フレームを生成する。
このように、第２の実施形態によれば、中継装置４００は、ＶＬＡＮごとにアクセス網２００の切り替えを行うことができる。

以上、図面を参照してこの発明のいくつかの実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、中継装置４００がＷＡＮポート４０２を２つ備え、２つのアクセス網２００に接続されている場合について説明したが、これに限られず、３つ以上のアクセス網２００に接続されていても良い。

また、上述した実施形態では、記憶部４０４が記憶するアドレステーブルが、記録部４０５によるアドレス学習またはエージング部４０６によるエージング処理に応じて更新される場合について説明したが、これに限られない。例えばアドレステーブルは、スタティックな情報を格納し、管理者の手入力によって書き換えられるものであっても良い。

また、上述した実施形態では、回線切替フレームの送信元アドレスのリストを生成する際、アドレステーブルのうち、ＬＡＮポート４０１に関連付けられたアドレスを全て取得する場合について説明したが、これに限られない。

例えば、ＬＡＮポート４０１に関連付けられたエントリのうち、スタティックなエントリは、エージング部４０６によるエージング処理がなされない。したがって、回線切替フレーム生成部４０８は、アドレステーブルのうち、ＬＡＮポート４０１に関連付けられたスタティックなエントリのアドレスを取得してリストを生成するようにしても良い。また、回線切替フレーム生成部４０８は、スタティックなエントリのアドレスを優先して抽出してからダイナミックなエントリを抽出するようにしても良い。

また、例えば、回線切替フレーム生成部４０８は、アドレステーブルのうち、エージング部４０６によるエージングがされるまでの残り時間が所定時間以上であるエントリのアドレスを取得してリストを生成するようにしても良い。これにより、通信が発生する可能性が低い利用者端末３１０のアドレスを送信元アドレスとする回線切替フレームの発生を抑止し、レイヤ２スイッチ１１０において他の利用者端末３１０についての学習がなされる可能性を高めることができる。

また、上述した実施形態では、回線切替フレームの送信レートを、全てのアドレスについての回線切替フレームを１秒で送出し切ることができる送信レートとする場合について説明したが、これに限られない。例えば、管理者の手入力により、通常の通信に用いるレートと比較して十分に低速な送信レートを設定しても良い。

上述の中継装置４００は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１００…コア網 １１０…レイヤ２スイッチ ２００…アクセス網 ３００…ＬＡＮ ３１０…利用者端末 ４００…中継装置 ４０１…ＬＡＮポート ４０２…ＷＡＮポート ４０３…フレームフォワーディング部 ４０４…記憶部 ４０５…記録部 ４０６…エージング部 ４０７…アクセス網選択部 ４０８…回線切替フレーム生成部 ４０９…回線切替フレーム送信部

Claims (7)

1. 自装置とコア網との間を異なるルートで接続する複数のアクセス網に接続され、自装置と同一のＬＡＮに接続された利用者端末と前記コア網との通信の際に選択した１つのアクセス網を中継させる中継装置であって、
   前記利用者端末と前記コア網との通信の際に中継させるアクセス網を変更する場合に、変更後のアクセス網に接続された自装置のポートから、前記利用者端末のアドレスを送信元アドレスとする回線切替フレームを送信する回線切替フレーム送信部
   を備えることを特徴とする中継装置。
2. 前記回線切替フレーム送信部は、変更前のアクセス網に接続された自装置のポートのアドレスを宛先アドレスとする回線切替フレームを送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
3. 前記回線切替フレーム送信部は、前記利用者端末と前記コア網との通信に用いる回線の最大送信レートより低い送信レートで前記回線切替フレームを送信する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中継装置。
4. 前記回線切替フレーム送信部は、前記回線切替フレームを所定回数繰り返し送信する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の中継装置。
5. 前記回線切替フレーム送信部は、前記利用者端末が複数存在する場合に、前記回線切替フレームの送信順を、繰り返しの送信ごとに変更する
   ことを特徴とする請求項４に記載の中継装置。
6. 自装置とコア網との間を異なるルートで接続する複数のアクセス網に接続され、自装置と同一のＬＡＮに接続された利用者端末と前記コア網との通信の際に選択した１つのアクセス網を中継させる中継装置を用いた回線切替方法であって、
   回線切替フレーム送信部が、前記利用者端末と前記コア網との通信の際に中継させるアクセス網を変更する場合に、変更後のアクセス網に接続された自装置のポートから、前記利用者端末のアドレスを送信元アドレスとする回線切替フレームを送信する
   ことを特徴とする回線切替方法。
7. 自装置とコア網との間を異なるルートで接続する複数のアクセス網に接続された自装置のコンピュータを、
   自装置と同一のＬＡＮに接続された利用者端末と前記コア網との通信の際に中継させるアクセス網を変更する場合に、変更後のアクセス網に接続された自装置のポートから、前記利用者端末のアドレスを送信元アドレスとする回線切替フレームを送信する回線切替フレーム送信部
   として機能させるためのプログラム。

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