JP2014116817A - エッジ通信装置および中継通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】リンクアグリゲーション(LAG)障害によって減少した帯域幅のパケットがLAG障害発生区間で廃棄されてしまう。
【解決手段】物理リンク故障によるLAG障害発生時、中継ノードは、周期的なLACP送受信時の接続性異常の検知をトリガーとして障害発生LAG ID、減少帯域、有効帯域を読出し処理し、AISフレームに格納し、エッジノードへ転送する。エッジノードは、AISフレームを終端および解析することによって障害発生LAG ID、帯域減少量と当該LAGを経由するLSP IDを把握し、LSP管理テーブルにおけるLSP優先度を参照して、減少した帯域分優先度の低いLSPから順に、予め設定した予備系LSPへとトラフィックを退避させる。
【選択図】図9

Description

本発明はエッジ通信装置および中継通信装置に係り、特にMPLS−TPネットワークの中で広帯域伝送を実現するリンクアグリゲーションの障害発生時に予備系へフレームを転送するエッジ通信装置および中継通信装置に関する。
本技術分野の背景技術として、リンクアグリゲーションがある。リンクアグリゲーションは、異なる2台の装置間をつなぐ複数本の物理リンクを集約し、論理的な一つのリンクとして利用する技術である。構成する論理的なリンクの帯域は、集約した物理リンクが個々にもつ帯域の総和となるため、回線の物理速度の高速化を行うことなく伝送帯域の増強が可能となる。また、リンクアグリゲーションを構成する個々の物理リンクにおいて、いずれかのリンクに障害が発生した場合は、残りのリンクを用いて回線を縮退動作させることにより、論理的なリンク内で冗長性を確保し通信を継続することができるという利点もある。
またこれに関連する技術として特許文献1がある。特許文献1においては、リンクアグリゲーションを構成する物理リンクに障害が発生した場合、従来技術のリンクアグリゲーションにおける冗長構成では、縮退動作時に物理リンクが減少することによる有効論理帯域の減少やパケットの廃棄が発生するが、その解決手段として少なくとも一本の予備系回線をリンクアグリゲーションを構成する物理リンクの中に含ませることによって有効な論理帯域の減少やパケットの廃棄を回避している。
また、MPLS−TP(Multi Protocol Label Switching-Transport Profile)ネットワーク内の中継ノード間で、リンクアグリゲーションを構成している物理リンクに障害が発生した場合、非特許文献1で規定される障害情報を管理するOAM(Operation Administration and Maintenance)機能を用いてMPLS−TPネットワークのエッジノードに障害発生を通知することができる。
非特許文献2は、LACP(Link Aggregation Control Protocol)を用いたLAG構成技術について規定している。
特開2008−160227号公報
IETF RFC6427 IEEE802.3ad
特許文献1においては、正常運用時に用いるLAG(リンクアグリゲーション)を構成する複数の物理リンクとは別に、少なくとも一本の予備系リンクを予め敷設する。これによって冗長化を実現し、縮退動作による論理リンク帯域の減少を回避している。しかし、その回避能力はLAGを構成する物理リンクの本数と予備系リンクの本数との割合によって制限される。一般的に、経済的なネットワーク構築の観点から予備系リンクの本数が限られてしまう。このため、結果的に予備系リンクの帯域が十分確保されず、縮退動作による帯域の減少やパケットの廃棄が発生してしまう。
また、MPLS−TPネットワーク内で論理パスを用いた広帯域伝送を実現する為に、MPLS−TPネットワーク内の物理リンクにおいてLAGによる複数の物理リンクの集約を行っている場合、LAGを構成している物理リンクに何らかの障害が発生した際は、MPLS−TPネットワーク内においては、非特許文献1の中で規定されるAIS(Alarm Indication Signal)フレームをエッジノードに送信する。エッジノードはA、ISフレームを受信・解析することでエッジノードと中継ノード間、または中継ノードと中継ノード間におけるLAG障害の発生を認識することが可能である。しかし、AISフレームは、LAG障害による帯域減少幅を通知する機能を保持しない。したがって、LAG障害による論理的なリンクの帯域減少幅をエッジノードへ通知することができない。このため、エッジノードは、送信可能な論理パス帯域を正確に把握することができない。これによりLAG障害によって減少した帯域幅のパケットがLAG障害発生区間で廃棄されてしまう。
以上の点に鑑み、本発明の目的は、現用系LSP(Label Switched Path)に対応した予備系LSPを有する冗長構成およびAISフレームを用いたLAG障害発生による帯域減少幅をエッジノードへ通知することにより、伝送形態によらない柔軟なLAG障害発生時の冗長化をエッジノード間で実現することである。
上記以外の課題を解決するための手段およびその効果は、発明を実施するための形態において明らかにされる。
上記目的を実現するため、エッジノードは、予めオペレーションシステム(OpS)においてオペレータ(保守者)が設定するネットワーク間の全LSPを識別するLSP ID、現用系/予備系の対応情報、LSP優先度を取得し、エッジノード内でもつLSPを管理するテーブルにおいてその値を保持する。
中継ノードは、OpSで管理されるテーブルから自ノードを経由するLSPのID、LSP優先度を取得し、中継ノード内でもつLSPを管理するテーブルにおいてその値を保持する。また、中継ノード間で構成するLAGに関し、物理ポート間および装置間ネゴシエーションによるLAGの確立は、LAG設定プロトコルであるLACPを周期的に送受信し、複数のリンクを集約して、論理的に一本の集約リンクとして管理する機能を有するアグリゲータの主導によって行われる。LACPを用いて確立したLAGは、中継ノード内でもつLAGを管理するテーブルによってLAGを識別するLAG IDとLAG伝送帯域、属するLSP IDが保持される。物理リンク故障によるLAG障害発生時、中継ノードは、周期的なLACP送受信時の接続性異常の検知をトリガーとして、障害発生LAG ID、減少帯域、有効帯域をLSP管理テーブルおよびLAG管理テーブルから読出し処理し、AISフレームの一部領域に格納、エッジノードへ転送する。
エッジノードは、AISフレームを終端および解析することによって障害発生LAG ID、帯域減少量と当該LAGを経由するLSP IDを把握し、LSP管理テーブルにおけるLSP優先度を参照して、減少した帯域分優先度の低いLSPから順に、予め設定した予備系LSPへとトラフィックを退避させる。
ここでは伝送形態によらず予め設定した予備系LSPへのトラフィック分散を想定しているが、バーストトラフィック挿入等予備系LSP帯域の不足が予測できる場合においては、トラフィックの緊急回避手段として伝送帯域の空きを十分に確保している他LSPへの退避を行う構成としてもよい。
同一データを異なるLSPを用いて伝送する場合は、複数LSP間の伝送遅延や経路長差等の要因によってフレーム順序逆転の恐れがあり、送信先エッジノードにおいてデータ復元不可能となる事象を防止するため、送信元エッジノードでのLSP書き換え等フレーム処理の際、フレーム内部に、元データにおけるフレームの位置情報を埋め込み、送信先エッジノードでフレーム終端する際に順序逆転を補償してフレームの位置関係を補正する。
上述した課題は、ネットワークと接続された入出力インタフェースと、パス情報を保持するパス管理テーブルと、リンクアグリゲーション情報を保持するリンクアグリゲーション管理テーブルと、制御信号挿入部と、フレーム処理部と、全体を制御する演算装置と、を含んで構成され、リンクアグリゲーションを構成する物理リンクの障害を検出したとき、制御信号挿入部は、パス管理テーブルとリンクアグリゲーション管理テーブルとを参照して、障害の発生したリンクアグリゲーションIDと障害発生帯域と障害の発生したリンクアグリゲーションに属するパスIDとを含むペイロード信号を生成し、フレーム処理部は、ペイロード信号にヘッダを付与して制御信号とし、入出力インタフェースを介して、ネットワークのエッジ通信装置に送信する中継通信装置により、達成できる。
また、第1のネットワークと接続された第1の入出力インタフェースと、第2のネットワークと接続された第2の入出力インタフェースと、パス情報を保持するパス管理テーブルと、リンクアグリゲーション情報を保持するリンクアグリゲーション管理テーブルと、フレーム解析部と、制御信号終端部と、フレーム処理部と、全体を制御する演算装置と、を含んで構成され、第1のネットワークから制御信号を受信したとき、フレーム解析部は、ヘッダを削除してペイロード信号として、制御信号終端部に転送し、制御信号終端部は、ペイロード信号から、障害の発生したリンクアグリゲーションIDと障害発生帯域と障害の発生したリンクアグリゲーションに属するパスIDとを取得し、演算装置は、パスIDに基づいて、パス管理テーブルを検索して、パス優先度を取得して、パス優先度の低いパスから順に予備系に転送するパスを決定し、フレーム処理部は、予備系に転送するパスに係るトラフィックついて、第1のパスIDから第2のパスIDに書き換えて、第1のネットワークに送信するエッジ通信装置により、達成できる。
本発明によれば、バースト性を含む伝送形態においても、LAG構成物理リンクで発生する縮退動作による帯域低減およびフレーム廃棄を柔軟に回避することができる。
ネットワークの構成を説明するブロック図である。 エッジノードの装置構成を説明するブロック図である。 中継ノードの装置構成を説明するブロック図である。 LAGに障害が発生した際のLSP現用/予備切替を説明する図である。 オペレータ端末によるデータベース入力と各ノードへのデータベース転送を説明する図である。 データベース入力情報の各ノードへの転送のフローチャートである。 OpSおよびエッジノードが保持するLSP管理テーブルを説明する図である。 中継ノードのLSP管理テーブルと、中継ノードとエッジノードのLAG管理テーブルを説明する図である。 LAG障害発生時のAISフレーム送信を説明する図である。 LAG障害発生時のAISフレーム送信のフローチャートである。 AISフレームのフォーマットである。 AISフレーム終端・解析とLSP ID書換えを説明するブロック図である。 LSP ID書換えのフローチャートである。 エッジノードのLSP管理テーブル書換えを説明する図である。 送信フレームの順序逆転を説明するブロック図である。 送信フレームの順序逆転を補償するエッジノードの装置構成を説明するブロック図である。 送信側エッジノードにおける位置情報付与のフローチャートである。 位置情報を含む主信号フレームのフォーマットである。 受信側エッジノードにおける位置情報解析のフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
実施例1では、LAG障害発生時のエッジノードへのAISフレーム送信による障害発生帯域の通知と、AISフレーム解析によるエッジノードでのLSP切替動作についての詳細を説明する。
図1を参照して、本実施例が適用されるネットワーク全体の構成を説明する。図1において、ネットワーク700は、2つのユーザサイトと、MPLS−TPネットワークで構成されている。ユーザサイトには、ユーザ装置100が配置されている。一方、MPLS−TPネットワークは、ユーザサイトと接続するMPLS−TPエッジノード200と、コア網を形成する中継ノード300とを含む。
ユーザ装置100−1、100−2を含むユーザサイトは、Ethernet(登録商標)のレイヤ2ネットワーク技術を用いて、異なる拠点に存在する別のユーザサイト内のユーザ装置100−3、100−4とネットワーク接続されている。さらにユーザサイト間を論理的なパスで結ぶMPLS−TPネットワークがレイヤ2の下位レイヤとして構築されている。MPLS−TPエッジノード200は、MPLS−TPネットワークとレイヤ2ネットワークの境界点においてレイヤ2フレームとMPLS−TPフレームの相互変換機能を備える。すなわち、レイヤ2ネットワークから流入するレイヤ2フレームは、MPLS−TPネットワーク内の経路情報LSPを識別するLSP ID等を含むMPLS−TPフレームにカプセル化された後、MPLS−TPネットワーク内に送出される。一方、MPLS−TPネットワークより流入したMPLS−TPフレームから抽出されたレイヤ2フレームは、レイヤ2ネットワークに送出される。
エッジノード200において形成されたMPLS−TPフレームは、中継ノード300−1、300−2、300−3、300−4のうち、LSP IDによって指定されたパスを形成するノードを中継する。
具体的には、エッジノード200−1およびエッジノード200−3で終端され、中継ノード300−1、300−3を経由するLSPをLSP103で示す論理パスとする。エッジノード200−1およびエッジノード200−3で終端され、中継ノード300−2、300−4を経由するLSPをLSP104で示す論理パスとする。エッジノード200−2およびエッジノード200−4で終端され、中継ノード300−1、300−3を経由するLSPをLSP105で示す論理パスとする。エッジノード200−2およびエッジノード104−3で終端され、中継ノード300−2、300−4を経由するLSPをLSP106で示す論理パスとする。
図1において、エッジノード200、中継ノード300、論理パスの数は、本実施例を適用するネットワーク構成に制限を与えるものではない。また、LAG107、108は中継ノード間の物理リンクを集約し構成されるLAGを示すものであるが、中継ノード間のみならず、エッジノードと中継ノード間の物理リンクを集約してLAGが構成される場合もある。
図2および図3を参照して、エッジノードおよび中継ノード内に搭載されるネットワークIFカードを主とする装置構成を説明する。ネットワークIFカード201、301は、エッジノード200および中継ノード300に複数枚搭載され、ネットワークエレメント(NE:Network Element)を構成する。ネットワークIFカードは、その枚数に応じて設定可能なLSP数を増やすことが可能である。ここでは3枚のNIFカードを図中に示しているが、搭載NIFカード数は、必ずしも3枚である必要はない。搭載できるNIFカード数は、ノードの装置構成により決定される。
図2において、エッジノード200は、NIF(Network Interface)カード201と、制御部214と、スイッチ部207と、入出力ポート220とで構成されている。NIFカード201には、論理回路203と、MPU(NIF管理部)212と、CTRL(Control) IF213と、SW IF206と、入出力回線IF(ポート)202とが搭載されている。論理回路203は、フレーム解析部204と、LACP挿入部210と、フレーム処理部205と、設定レジスタ216と、LSP管理テーブル217と、LAG管理テーブル218と、フレーム解析部208と、LACP終端部211と、OAM終端部215と、フレーム処理部209とから構成されている。
ユーザサイトより送信されるフレームは、入出力回線IF(ポート)202が受信し、カード内の論理回路部203に渡される。フレーム解析部204は、受信するユーザフレームを解析し、次ノードに送信するために必要な処理をフレーム処理部205に伝える。フレーム処理部205は、MPLS−TPネットワークにフレームを挿入するユーザフレームをMPLS−TPネットワーク内フレームフォーマットでカプセル化処理する。フレーム処理部205は、SW IF206を経由してスイッチ部207で入出力回線IF220を選択して、後段のノードにフレームを渡す。
フレーム解析部208、フレーム処理部209は、他拠点のユーザサイトからMPLS−TPネットワークを介して送信されたフレームをデカプセル化し、レイヤ2ネットワークフレームフォーマットに変換した上で入出力回線IF(ポート)202より送信する。LACP挿入部210は、MPU(NIF管理部)212であるアグリゲータによる周期的なLACPフレーム挿入指示により、対向NEのポート宛にLACPフレームを送信し、対向NEとのLAG確立ネゴシエーション処理およびLAG確立後の物理リンク接続性監視を行う。LAG管理テーブル218は、LAG確立後に各LAGを識別するLAG ID、LAGの論理パス帯域等のLAG情報を保持する。
MPU212は、LACPフレームの挿入指示のほか、NIFカード201の内部制御を行い、LAG管理テーブル218および後述するLSP管理テーブル217の書き換えを行う。ネットワーク立ち上げ時もしくは運用中に制御部214、CTRL IF213を経由してOpS500の管理するLSP管理テーブル情報を受信した場合、MPU212は、NIF201のもつLSP管理テーブル217の書き換えを行うことで現在運用中のネットワークパス設定状況をハード上で管理する。また、現用系/予備系切替の際、退避フレーム内部のLSP ID書き換え処理が正常に終了した場合、MPU212は、CTRL IF213、制御部214を経由してOpS500へ切替完了を通知し、切り替えが正常に終了したことを保守者に明示する。
OAM終端部215は、LAG障害発生ノードより送信されるAISフレームの終端/解析を行う。設定レジスタ216は、ネットワーク構成装置のMACアドレスや物理リンクの伝送帯域等の装置固有値を保持する。入出力回線IF(ポート)220は、MPLS−TPネットワークとのインタフェースである。なお、Egressはユーザからみて下り、Ingressは上りを意味する。
図3において、中継ノード300は、NIFカード301と、制御部214と、スイッチ部207とで構成されている。NIFカード301には、論理回路302と、MPU212と、CTRL IF213と、SW IF206と、入出力回線IF(ポート)202とが搭載されている。論理回路302は、フレーム解析部208Aと、LACP挿入部210−1と、OAM挿入部303−1と、セレクタ部304−1と、フレーム処理部205と、設定レジスタ216と、LSP管理テーブル217Aと、LAG管理テーブル218と、フレーム解析部208と、LACP終端部211−2と、LACP挿入部210−2と、OAM挿入部303−2と、セレクタ部304−2と、フレーム処理部205Aとから構成されている。
中継ノード300は、MPLS−TPネットワーク内の伝送フレームを入出力IF(ポート)220より受信し、LSP ID情報に基づいてフレームスワッピング、透過等の処理を行いSW部207に渡すことでフレームを中継する。論理回路部302は、エッジノード200の論理回路部203とほぼ同様の構成をもつが、LAG障害発生時のAISフレーム挿入を行うOAM挿入部303および周期的なLACPフレーム挿入とLAG障害発生時のAISフレーム挿入が同時に行われた場合のフレーム衝突を防止するためのスケジューリングを行うセレクタ部304を独自に有する。また、OAMの終端を行わないので、OAM終端部は、不要である。なお、Egressは装置内から出る方向、Ingressは装置内へ入る方向を意味する。
図4を参照して、LAG障害発生時の現用系/予備系切替を説明する。実施例1を適用するネットワークでは、予めオペレータによって全ての現用系LSPに対応する予備系LSPと、パスを通過するトラフィック重要度に応じて要求される回線の品質保持レベルを定めるためのLSP優先度が設定されている。ここでは現用系LSP103に対応する予備系LSPをLSP104、現用系LSP105に対応する予備系LSPをLSP106とする。また、現用系LSP103の優先度と比較して、現用系LSP105の優先度は高く設定されている。ここで、LSP優先度は、若番ほど優先度が高いことを表し、数字が大きくなるほど優先度が低いことを意味する。
LAG107においてLAG障害401が発生した場合(図中×)、減少帯域分のトラフィックを予備系へ退避させることを考える。優先度の低いLSP103を経路として選択するフレームは、エッジノード200−1、200−3においてフレーム内部のLSP IDをLSP103からLSP104のものへ書き換えることで論理パス切替動作(矢印A)で示されるパス切替を行うことができる。帯域減少分のトラフィックを予備系LSPへ退避させたことにより、優先度の高いLSP105を経路として選択するフレームは、正常運用時と同じ状況下で上記LAG障害発生区間における故障物理リンク以外の有効帯域を通過することができる。このため、現用系/予備系切替時の回線瞬断によるフレーム廃棄を回避し、正常運用時の状態を維持することができる。なお、矢印Aのパス切替は、あくまでも帯域減少分のトラフィックであることに注意されたい。
図5、図6を参照して、OpS500に搭載されるLSPデータベースとLSP管理テーブルのノード200、300への転送を説明する。図5において、OpS500は、ネットワーク全体を管理するNetwork Management部(図示せず)、全てのNEを統合して管理する統合Element Management部(図示せず)、NEを個別に管理する個別Element Management部510、IF部520で構成されている。OpS500は、個別Element Management部510で、全LSPの優先度と現用系/予備系の対応関係をデータベース530で保持・管理し、IF部520およびDCN(Data Communications Network)504を介して、各ノード200、300へ転送する。各ノード200、300は、NIFカード201、301のLSP管理テーブル217、217Aで必要な情報を管理する。
図6を参照して、ネットワークの運用開始時の処理を説明する。図6において、ネットワークの運用開始時自動的に取得される全LSPに対して、オペレータは、想定する伝送トラフィック種別に応じたトラフィック重要度を考慮し、全LSP IDに対する優先度と、現用系の障害発生時にトラフィックを退避する予備系LSPを予め設定し、オペレータ端末501を用いて、これらの情報をOpS500に入力する。OpS500は、データベース503に全LSP IDに対する優先度と、予備系LSPを格納する(S11)。データベースで格納・保持されたLSPの優先度および現用系/予備系LSPの対応関係は、全てのLSPに関する情報入力が終了した時点でオペレータ端末501の操作により、DCN504、各エッジノードおよび中継ノードの制御部214、CTRL IF213を経由してMPU212へ転送され、各NIF201、301は、NIF単位で保持するLSP管理テーブル領域に、取得したLSP管理テーブル情報を書き込み、更新して(S12)、ネットワーク運用開始処理を終了する。
図7を参照して、OpSが保持するテーブルを説明する。図7において、OpS500で保持するテーブル530には、現用系LSP ID2171、現用系Valid bit2172、現用系LSP帯域2173、現用系LSP優先度2174、NIF ID2175、予備系Valid bit2176、予備系LSP ID2177、予備系LSP帯域2178、予備系LSP動作帯域2179が格納される。
現用系Valid bit2172は、現用系LSPの有効/無効を識別する。現用系LSP帯域2173は、現用系LSPが伝送可能な帯域である。NIF ID2175は、当該LSPが経由する中継ノードに搭載されるNIFカード識別IDである。予備系Valid bit2176は、予備系LSPの有効/無効を識別する。予備系LSP ID2177は、現用系LSP IDに対応する予備系のLSP IDである。予備系LSP帯域2178は、予備系LSPが伝送可能な帯域である。予備系LSP動作帯域2179は、LAG障害発生時における予備系LSPの動作帯域である。
なお、OpSで保持するテーブル530は、エッジノード200のLSP管理テーブル217と同一である。
図8を参照して、中継ノードのLSP管理テーブル217Aと、中継ノードとエッジノードのLAG管理テーブル218を説明する。図8(a)において、中継ノード300に搭載されるNIF301は、OpS500より転送されたLSP管理テーブル530の内、NIF ID2175の値を参照することで自ノードを経由するLSP IDに関するテーブル値のみを読み出し、LSP管理テーブル217Aを作成する。
LSP管理テーブル217Aは、収容LSP ID71、LSP優先度72、LSP帯域73、所属LAG ID74で構成する。ここで、LSP優先度72は、収容するLSPの優先度である。LSP帯域73は、収容するLSPが伝送可能な帯域である。
NIF301は、収容LSP ID71、LSP優先度72、LSP帯域73、を選択的にLSP管理テーブル217Aに書き込む。
図8(b)において、LAG管理テーブル218は、LAG ID2181、LAG帯域2182、LAG構成port ID2183、所属LSP ID2184を保持する。LAG管理テーブル218は、対向ノードとのLAG確立後、作成する。
LAG ID2181は、LAGを識別する。LAG帯域2182は、当該LAGが集約する物理リンクの総和である。LAG構成port ID2183は、当該LAGを構成する物理リンクの入出力IF(ポート)を識別する。
LAGによって構成される論理パスを経由するLSPが存在する場合は、そのLSPが経由するLAGの所属LAG ID74をLSP管理テーブル217Aで、LAGを経由する所属LSP ID2184をLAG管理テーブル218で相互に管理する。
エッジノード200に搭載されるNIF201は、OpS500より転送されるLSP管理テーブル530内の全ての情報を各NIF201内のLSP管理テーブル217で保持する。また、NIF201は、対向ノードとLAGを構成している場合、図8(b)のLAG管理テーブル218と同様のテーブルでLAGの情報を保持する。
図8の数値およびLSP ID、LAGを構成する入出力IF番号等の振分けパターンは、ネットワークの構成によって様々に変化する。このため、ここで挙げた数値は、本実施例の適用されるネットワーク構成を制限するものではない。
図9を参照して、中継ノード、エッジノードの装置構成において、MPLS−TPネットワーク内でのLAG障害発生に伴うAISフレーム転送を説明する。なお、ここでは、中継ノードに搭載されるNIF間でのLAG障害発生時の動作を説明する。しかし、中継ノードNIFとエッジノードNIF間のLAG障害発生時にも、本実施例は適用することが可能である。したがって、装置構成は、この限りではない。
図9において、図示の簡便のためNIF301と、NIF201との接続関係で説明するが、基本的には中継ノード300とエッジノード200の接続関係であり、中継ノード300にエッジノード200−A、200−Bが接続されている。また、図示の簡便のため、入出力IF部220について、NIF201の一部として記載している。なお、NIF301に入出力IF部220を2か所、描いているのも図示の簡便のためである。
LAGを構成するNEは、MPU(NIF管理部)212内部のアグリゲータ指令による周期的なLACPフレーム挿入を自律的に実行するActiveモード動作装置(Master)と、LACPフレームを終端後、Acknowledge信号(ACK)を対向NEのポートに向けて返すPassiveモード動作装置(Slave)というNE間の主従関係により成立している。LAG901が集約する物理リンクの一部にLAG障害902が発生した場合、Activeモード動作するNEから挿入されるLACPフレームが物理リンクの故障発生箇所において廃棄される。Activeモード動作装置は、Passiveモード動作装置からのACKを一定時間受信しないことをトリガーとして、物理リンクの接続性異常をLAG障害および物理リンクの故障発生と見なし、LAG障害時の処理を開始する。Activeモード動作装置は、図10を参照して説明する処理を実行し、取得した情報をAISフレーム903のOAMペイロードへ格納し、エッジノード200−A、200−Bへ送信する
図10を参照して、LAG障害時の処理を説明する。図10において、LACPフレームは、LAGを構成する全ての物理リンクに向けて挿入されるため、Passiveモード動作する装置からのACK信号の返送が確認できない物理リンクおよび物理ポートがすなわち故障箇所と断定でき、MPU(NIF管理部)212は、障害の発生したLAG IDおよび障害発生物理ポート情報を、LAG管理テーブル218で予め保持している障害発生LAGを構成する全ての物理ポート情報を参照することで、NIF301内部において収集する(S21)。各物理リンクの伝送帯域は、NIF301の設定レジスタ216によって予め設定されるため、MPU(NIF管理部)212は、取得した情報を元に、障害発生LAGにおける物理リンク故障による論理パス帯域減少幅と、物理リンク故障を免れた物理リンクによりLAG構成が維持される論理パス有効帯域を算出する(S22)。MPU(NIF管理部)212は、NIF301が保持するLAG管理テーブル218を参照し、障害発生LAGに属するLSP IDを取得する(S23)。MPU(NIF管理部)212は、ステップ21〜ステップ23で収集した項目をAISフレーム903に確保したOAMペイロードへ格納する(S24)。MPU(NIF管理部)212は、全エッジノードへAISフレームを送信して(S25)、LAG障害発生時のAISフレーム送信フローを終了する。
図9に戻って、AISフレームの生成および挿入は、NIF301のOAM挿入部303において行われる。AISフレームは、セレクタ部304−2によるスケジューリングを経てフレーム処理部205Aへ渡される。フレーム処理部205Aは、OAM挿入部303で生成されたAISフレームに、内部ヘッダ、宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、LSP IDを付与する。AISフレームは、入出力IF部(ポート)220より全エッジノード200宛に送信される。
エッジノード200に搭載されるNIF201は、AISフレームを入出力IF(ポート)220より受信し、フレーム解析部208でフレームの解析を行う。フレーム解析部208におけるフレーム解析の後、内部ヘッダ、宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、LSP IDは、フレームフォーマットより削除され、AISフレームであると判断された場合、OAM終端部215においてAISフレームを終端し、フレーム内部のOAMペイロード情報の読み出しを行う。
図11を参照して、AISフレームのフォーマットを説明する。図11において、AISフレーム903は、先頭から内部ヘッダ9031、宛先アドレス(DA)9032、送信元アドレス(SA)9033、LSP ID9034のヘッダと、障害発生LAG ID9035、障害発生LAG帯域9036、有効LAG帯域9037、障害発生LAGに属するLSP ID9038のOAM payloadとで構成されている。
内部ヘッダ9031は、OAMフレームであることを示すOAM識別bit、非特許文献1で規定されるAISのOpCode、フレーム長などの情報を含む。LSP ID9034は、エッジノードまでのLSPを識別する。
図12を参照して、エッジノードに搭載されるNIFにおけるOAM終端時のOAMペイロード情報読み出し処理およびトラフィックのLSP ID書き換えによる現用系LSPから予備系LSPへの切替を説明する。
図12において、OAM終端部215は、AISフレームOAMペイロードに格納された障害発生LAG ID、障害発生LAG帯域、有効LAG帯域、障害発生LAGに属するLSP IDを読み出す。OAM終端部215は、取得した値をMPU(NIF管理部)212へ通知する。MPU(NIF管理部)212は、障害発生LAGに属するLSP IDについて、NIF201内部で管理するLSP管理テーブル217における当該LSP IDの欄を参照し、当該LSPの優先度情報を取得する。複数のLSPが障害発生LAGに属し、LSP優先度が複数存在する場合、MPU(NIF管理部)212は、優先度の種別数を変数Nとして保持し、以下、図13に示すフローに従ってトラフィックのLSP ID書き換えおよびLSP管理テーブル217の現用系LSP帯域、予備系Valid bit、予備系LSP動作帯域を更新する。
図13を参照して、トラフィックのLSP ID書き換えおよびLSP管理テーブル217の更新を説明する。AISフレームの終端・解析結果に基づいて、MPU(NIF管理部)212は、LSP管理テーブルを参照することで優先度種別数Nを取得する(S31)。優先度の低い現用系LSPのトラフィックから順に予備系LSPへ退避させるため、優先度の高い順から数えてN番目の現用系LSP(以下、優先度N番目のLSPと表現する)を対象としたフローを開始する。MPU(NIF管理部)212は、N=0か判定する(S32)。YESのとき、MPU(NIF管理部)212は、終了する。ステップ32でNOのとき、優先度N番目のLSPを識別するLSP IDについて、MPU(NIF管理部)212は、LSP管理テーブル217よりLSP帯域を読み出し、障害発生LAGの減少帯域以下か判定する(S33)。優先度N番目のLSP帯域が減少帯域より広い帯域をもつ場合(S33:NO)、即ちLAG障害発生による減少帯域分の現用系LSP帯域のみを予備系へ移行させることによりトラフィックの分散が完了する場合、MPU(NIF管理部)212は、優先度N番目のLSP IDを、対応する予備系LSP IDに書き換え(S34)、終了する。
優先度N番目のLSP帯域が減少帯域以下の場合(S33:NO)、即ち優先度N番目のLSPのトラフィックを全て予備系へ退避させる必要がある場合、MPU(NIF管理部)212は、優先度N番目の全てのLSP IDを、対応する予備系LSP IDへと書き換える(S35)。MPU(NIF管理部)212は、優先度N番目のLSP帯域が、減少帯域と等しいか判定する(S36)。YESのとき、MPU(NIF管理部)212は、フローを終了する。ステップ36でNOのとき、MPU(NIF管理部)212は、LAG断帯域を(LAG断帯域−優先度N番目のLSP帯域)とする(S37)。MPU(NIF管理部)212は、Nをデクリメントして(S38)、ステップ32に遷移する。
図14を参照して、LSP管理テーブルで保持する値の更新を説明する。図14では、現用系LSP優先度2をもつLSP002について、現用系LSP帯域50Mbpsのうち30Mbpsを予備系LSPへと退避させる場合について示す。図14において、現用系LSP帯域50Mbpsをパス切替後のLSP帯域20Mbpsとし、予備系へのトラフィック退避を示す予備系LSP有効bitを「1」とし、予備系LSPへのトラフィック退避後の予備系LSP動作帯域を30Mbpsへと更新している。
なお、ここで示す具体的な数値は、予備系LSPへのトラフィック退避帯域に制限を与えるものではない。
図12に戻って、LAG障害発生による減少帯域に対して全てのトラフィックを退避完了した場合、MPU(NIF管理部)212は、退避完了時のLSP管理テーブル217を、制御部214を介してOpSへ通知し、LSP切替の正常終了と退避トラフィックの内訳等をオペレータに明示する。フレーム処理前のフレーム1201、1202のうち、LSP IDが書き換えられたフレーム1203は、書き換え後のLSPが経由する中継ノード300へと送信される。一方、LSP IDの書き換えが行われなかったフレーム1204については、元々保持するLSP IDが経由する中継ノード300へ送信される。
なお、同一データをパケットとして細分化し伝送する際は、受信側のユーザサイトでパケットを元データとして正確に復元するためにパケットの順序が重要となる。本実施例において本来同一LSPを伝送するパケットのパスを予備系へ切り替えた場合、その経路長や経路に依存する遅延量などが原因となり受信側エッジノードでパケットの順序逆転が起きる可能性がある。
図15を参照して、フレーム順序逆転を説明する。ここで示すネットワークを構成するノード数、送出フレーム数、LSP数は、ネットワークの構成に制限を与えるものではない。
図15において、フレーム1501とフレーム1502が同一LSPを伝送することを想定していた場合、LAG障害1503の発生によりフレーム1504はここで定める現用系LSP103を経路として選択し、フレーム1505はここで定める予備系LSP104を経路として選択する。これによって、一部のフレームを予備系へ退避する。ここではフレーム1504は本来フレーム1505よりも後に受信側エッジノードでの受信が期待されるが、LSP104を中継する中継ノード数がLSP103を中継する中継ノード数よりも大きい場合など、LSP104を経路として選択するフレーム1505が中継ノード内での処理等による遅延発生により、受信側エッジノードへのフレーム到達が遅れ、結果として受信側エッジノードからL2ネットワークへのフレームの送出順序がフレーム1507、フレーム1506の順に逆転し、ユーザ装置でのデータ復元が困難となる。
そこで本実施例を適用するエッジノードには、フレームの順序逆転を補償する機能を具備する。図16を参照して、フレーム順序逆転を補償する送信側エッジノードおよび受信側エッジノードに搭載されるNIFの装置構成を説明する。ここではフレーム順序逆転を補償する機能の説明を行うために、送信側エッジノードにおいて必要な処理を行うための機能に関する装置構成と、受信側エッジノードにおいて必要な処理を行うための機能に関する装置構成を分離している。しかし、エッジノードは送信ノードおよび受信ノードどちらにもなり得るため、エッジノードが具備する装置構成は、両者のANDである。
図16において、送信側エッジノード200−AのNIF201−Aは、中継ネットワーク107と、中継ネットワーク108とを介して、受信側エッジノード200−BのNIF201−Bと接続されている。なお、図示の簡便のため、入出力IF部220をNIF201の上に描いている。NIF201−Aは、カウンタテーブル241をさらに備えている。NIF201−Bは、バッファ242とセレクタ部243をさらに備えている。
図17を参照して、送信側エッジノードの処理を説明する。図17において、エッジノード200は、入出力IF部202におけるL2フレームの受信をトリガーとして、送信側エッジノードのフレーム処理フローを開始する。エッジノード200は、フレーム処理部205においてフレーム位置情報をフレームに付与する。MPU(NIF制御部)212は、LSP管理テーブル205を参照し、LSP IDをフレームに付与することでL2フレームのカプセル化を行い、またカウンタテーブル241を参照し、細分化されたL2フレームの元データに対する順序情報(以後フレーム位置と表現する)を付与する(S41)。ここでカウンタテーブル241は、フレーム位置情報へ付与する値を管理し、フレームに位置情報を付与するたびに値をインクリメントしてテーブルを更新・管理する。またこのとき、送信側エッジノード200は、MPLS−TPネットワーク内におけるLAG障害発生の有無を、AISフレームの受信を元に判別する(S42)。LAG障害が発生している場合、エッジノード200は、現用系LSP IDを対応する予備系LSP IDへ書き換える(S43)。ステップ42で障害が発生していない場合およびステップ43のあと、エッジノード200は、MPLS−TPネットワークへフレームを送出して(S44)、終了する。
図18を参照して、ノード装置の主信号フレームのフォーマットを説明する。図18において、送信フレーム80は、内部ヘッダ81、宛先MACアドレス(DA)82、送信元MACアドレス(SA)83等のフレーム位置情報およびLAG障害発生による予備系LSPへのLSP ID書き換えが発生した場合は、書き換え後のLSP ID84、書き換え前のLSP ID85、フレーム位置86が付与される。ここで示すフレームフォーマット80は、順序逆転を補償するための機能をエッジノードに具備するために必要なフレーム付与情報を示すものであり、本フォーマットが本実施例を適用するネットワークに必要な情報を全て含んでいるものではなく、本実施例を適用するネットワーク構成に制限を与えるものではない。
図16に戻って、現用系LSPを経路選択するフレームと、現用系LSPのLAG障害発生により一部予備系LSPへ退避したフレームは中継ネットワーク107、108を経由して、受信側エッジノードで受信される。このとき現用系LSPと予備系LSPの経路長および中継する中継ノードの数が異なる場合は、物理リンク固有の遅延や、中継ノードでの内部処理による遅延等の要因によりフレームの順序逆転が発生する可能性があるため、受信側エッジノードにおいて順序逆転を補償する。受信側エッジノードは入出力IF部220におけるフレーム受信をトリガーとして、図19に示すフレームの解析および必要に応じてフレームのバッファへの格納とフレーム送出制御フローを開始する。
図19において、エッジノード200は、受信したフレームをフレーム解析部208において解析し、MPU(NIF制御部)212は、フレームに付与されたフレーム位置情報を取得し、変数Nへ格納する(S51)。エッジノード200は、N=1か判定する(S52)、N=1の場合(YES)、先頭フレームなので順序逆転の可能性はなく、そのままフレームをL2ネットワークへ送出する。エッジノード200は、このとき送出したフレームが保持していた位置情報を変数Xに格納する(S53)。MPU(NIF制御部)212はこの値を保持することでフローを完了し、フレーム受信待機状態へ移行する。
ステップ52でN≠1の場合は、MPU(NIF制御部)が保持する変数Xの値を参照し、X=N−1か判定する(S55)。X=N−1であった場合(YES)、エッジノード200は、今回受信したフレームは最後に送出したフレームの次に送出されるべきフレームであるため、受信フレームを送出、そのフレームがもつ位置情報を変数Xに上書き保持し(S54)、フレーム受信待機状態へ移行する。
ステップ55でX≠N−1であった場合は、エッジノード200は、フレーム順序の入れ替わりが発生しているためフレームを送出せず、受信側エッジノードがもつバッファ242にフレームを一時格納する(S56)。エッジノード200は、このときバッファに保持するフレームがもつフレーム位置情報を取得する(S57)。エッジノード200は、バッファ242内に既に格納されているフレームの位置情報と、最後に送出したフレームの位置情報Xを比較する(S58)。バッファ内にフレームが格納されていない場合、エッジノード200は、比較処理を行わずフローを完了し、フレーム待機状態へ移行する。
バッファ242内に既に格納されているフレーム位置情報の内、最後に送出されたフレーム位置情報X+1の値をもつものが存在する場合、エッジノード200は、当該位置情報をもつフレームの送出を開始し、変数Xに送出したフレームの位置情報を上書き保持して(S59)、ステップ58に遷移する。
図16にもどって、図19のフローにおいて、バッファ242に格納されずに送出されるフレームと、バッファ242から取り出され送出されるフレームの衝突を回避するため、受信側エッジノード201−Bには、L2ネットワークへ送出するフレームのスケジューラ管理を行うセレクタ部243を具備する。フレームをバッファ242から取り出し、送出した後は再びバッファ242に格納されているフレームと、フレーム送出によって更新された変数Xとの比較を行い、前述したフローと同様の処理によってバッファ242内フレームの送出可否判断を行う。また、フレーム位置情報X+1をもつフレームがバッファ242内に存在しない場合またはバッファ242内にフレームが存在しない場合、比較処理を終了してフローを終了して、受信待機状態へ移行する。
上述した実施例に依れば、LAG構成物理リンクで発生する縮退動作による帯域低減およびフレーム廃棄を柔軟に回避することができる。また、予備系への転送による順序逆転を補償することができる。
100…ユーザ装置、200…エッジノード、201…NIFカード、300…中継ノード、301…NIFカード、500…オペレーションシステム、700…ネットワーク、903…AISフレーム。

Claims (8)

  1. ネットワークと接続された入出力インタフェースと、パス情報を保持するパス管理テーブルと、リンクアグリゲーション情報を保持するリンクアグリゲーション管理テーブルと、制御信号挿入部と、フレーム処理部と、全体を制御する演算装置と、を含んで構成され、
    リンクアグリゲーションを構成する物理リンクの障害を検出したとき、
    前記制御信号挿入部は、前記パス管理テーブルと前記リンクアグリゲーション管理テーブルとを参照して、障害の発生したリンクアグリゲーションIDと障害発生帯域と障害の発生したリンクアグリゲーションに属するパスIDとを含むペイロード信号を生成し、
    前記フレーム処理部は、前記ペイロード信号にヘッダを付与して制御信号とし、前記入出力インタフェースを介して、前記ネットワークのエッジ通信装置に送信することを特徴とする中継通信装置。
  2. 請求項1に記載の中継通信装置であって、
    前記ネットワークは、MPLS−TPネットワークであることを特徴とする中継通信装置。
  3. 請求項1に記載の中継通信装置であって、
    前記物理リンクの障害は、LACPフレーム送信に対するACKを一定時間受信しないことにより、検出することを特徴とする中継通信装置。
  4. 請求項1に記載の中継通信装置であって、
    前記制御信号は、AISフレームであることを特徴とする中継通信装置。
  5. 第1のネットワークと接続された第1の入出力インタフェースと、第2のネットワークと接続された第2の入出力インタフェースと、パス情報を保持するパス管理テーブルと、リンクアグリゲーション情報を保持するリンクアグリゲーション管理テーブルと、フレーム解析部と、制御信号終端部と、フレーム処理部と、全体を制御する演算装置と、を含んで構成され、
    前記第1のネットワークから制御信号を受信したとき、
    前記フレーム解析部は、ヘッダを削除してペイロード信号として、前記制御信号終端部に転送し、
    前記制御信号終端部は、前記ペイロード信号から、障害の発生したリンクアグリゲーションIDと障害発生帯域と障害の発生したリンクアグリゲーションに属するパスIDとを取得し、
    前記演算装置は、前記パスIDに基づいて、前記パス管理テーブルを検索して、パス優先度を取得して、前記パス優先度の低いパスから順に予備系に転送するパスを決定し、
    前記フレーム処理部は、前記予備系に転送するパスに係るトラフィックついて、第1のパスIDから第2のパスIDに書き換えて、前記第1のネットワークに送信することを特徴とするエッジ通信装置。
  6. 請求項5に記載のエッジ通信装置であって、
    前記第1のネットワークは、MPLS−TPネットワークであることを特徴とするエッジ通信装置。
  7. 請求項5に記載のエッジ通信装置であって、
    前記第2のネットワークは、L2ネットワークであることを特徴とするエッジ通信装置。
  8. 請求項5に記載のエッジ通信装置であって、
    前記制御信号は、AISフレームであることを特徴とするエッジ通信装置。
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