JP2017123563A

JP2017123563A - 中継装置および経路選択方法

Info

Publication number: JP2017123563A
Application number: JP2016001619A
Authority: JP
Inventors: 佑介坂上; Yusuke Sakagami; 竜介川手; Ryusuke Kawate; 真良関口; Masayoshi Sekiguchi; 卓郎松本; Takuro Matsumoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-01-07
Also published as: JP6440640B2

Abstract

【課題】フレームを中継する際の経路制御にかかる処理負荷が増大するのを回避しつつ帯域増加を実現可能な中継装置を得ること。
【解決手段】複数の集線スイッチ装置および複数のＰＯＮインタフェース装置を備え、集線スイッチ装置は上位ネットワークとＰＯＮインタフェース装置との間で信号を中継し、ＰＯＮインタフェース装置は集線スイッチ装置と加入者側装置との間で信号を中継するＯＬＴ装置のＰＯＮインタフェース装置２０であって、集線スイッチ装置が上位ネットワークとの通信で使用する上位ポートの状態情報を収集する上位ポート状態情報収集部２１と、上位ポート状態情報収集部２１が収集した情報と、通信障害が未発生の状態で加入者側装置から上りフレームを受信した場合の転送先の情報が登録された経路テーブル２３２とに基づいて、受信した上りフレームの転送先を決定する経路選択部２３１と、を備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの局側においてフレームを中継する中継装置および経路選択方法に関する。

ＰＯＮシステムは、局側装置であるＯＬＴ（Optical Line Terminal、親局装置と称される場合もある）が加入者側装置であるＯＮＵ（Optical Network Unit、子局装置と称される場合もある）を１台以上収容し、各ＯＮＵには１台以上の加入者端末が接続可能な構成となっている。

また、局側装置として、１台のＯＬＴと同様の処理を行うＰＯＮインタフェース装置を複数備え、さらに、ＰＯＮインタフェース装置と上位ネットワークとの間でフレームを中継する集線スイッチ装置を複数備え、複数の集線スイッチ装置が１つの論理的な上位スイッチ装置として動作する構成のＯＬＴ装置が存在する。このＯＬＴ装置において、１つの論理的な上位スイッチ装置として動作する複数の集線スイッチ装置の各々は、複数の上位ネットワークとリンクアグリゲーション（Link Aggregation）によって冗長接続されている。リンクアグリゲーションは非特許文献１で規定されている。

上記従来のＯＬＴ装置においては、各集線スイッチ装置の下位に複数のＰＯＮインタフェース装置が接続されている。各ＰＯＮインタフェース装置と下位ネットワークとはそれぞれ一つの下位ポートで接続されており、その中に複数の加入者のデータが束ねられている。集線スイッチ装置とＰＯＮインタフェース装置は下位ポートの帯域以上のリンクで接続され、複数の集線スイッチ装置の中の一部をデータ転送に使用する現用系、残りを予備系として使用する。現用系の集線スイッチ装置を介した経路上で何らかの異常が発生した場合には、自動で、または、管理者によるコマンド操作等の手動により、予備系の集線スイッチ装置を介した経路に切り替えを行うよう、経路冗長化が行われている。

上記のＯＬＴ装置で行っているような経路の冗長化は、例えば特許文献１に記載されている。

また、インターネット等のデータ通信トラヒックの増大により、ＰＯＮシステムにおいても、加入者端末の高速化および１台のＯＬＴへの高密度な加入者収容が求められている。１台のＯＬＴへの高密度な加入者収容設計を行う方法として、例えば、１つのＰＯＮインタフェース装置において従来の４倍の加入者を収容するためにＰＯＮインタフェースを現在の１ポートから４ポートにマルチポート化する方法がある。

ＰＯＮインタフェース１つあたりの収容数増加、帯域増加に対応するには、集線スイッチ装置と各ＰＯＮインタフェース装置との間の接続の帯域を拡大する必要があり、接続インタフェース自体の高速化が求められる。

特許第４７０４３１１号公報

ＩＥＥＥ８０２．３ａｄ"ＬｉｎｋＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ"

上述したように、ＰＯＮシステムにおいて、加入者端末の高速化および１台のＯＬＴへの高密度な加入者収容を実現する方法として、ＰＯＮインタフェース装置のマルチポート化が考えられる。この場合、集線スイッチ装置とＰＯＮインタフェース装置との間のインタフェースの帯域を増加させる必要がある。

集線スイッチ装置とＰＯＮインタフェース装置との間のインタフェースの帯域を増加させる方法としては、例えば、該当個所のインタフェース速度を増加させる方法が考えられるが、この場合、ＯＬＴ装置内の配線の難易度が上がるという問題がある。また、既存の１０Ｇｂｐｓを超える４０Ｇｂｐｓ、１００Ｇｂｐｓといったインタフェースを有するデバイスが必要となり、コストアップの要因となる。

これらの問題を回避する方法として、集線スイッチ装置とＰＯＮインタフェース装置の間に、低速なインタフェースを複数束ねて帯域の拡大を行うことができるリンクアグリゲーション（非特許文献１参照）を適用することで、帯域を有効利用する方法が考えられる。しかし、ＯＬＴ装置と上位ネットワークとの間でも既にリンクアグリゲーションが適用されていることから、ＯＬＴ装置と上位ネットワークとの間のリンクアグリゲーションと、集線スイッチ装置とＰＯＮインタフェース装置との間のリンクアグリゲーションとを総合して制御する必要がある。ＯＬＴ装置と上位ネットワークとの間のリンクアグリゲーションと、集線スイッチ装置とＰＯＮインタフェース装置との間のリンクアグリゲーションとを個別に制御した場合、集線スイッチ装置間の渡りポートを経由した転送、すなわち、複数の集線スイッチ装置を経由した転送が発生し、転送遅延が増加するおそれがある。また、集線スイッチ装置間の渡りポートが存在しない構成のＯＬＴ装置も存在し、その場合には上記のリンクアグリゲーションの連動制御、すなわち、ＯＬＴ装置と上位ネットワークとの間のリンクアグリゲーションと、集線スイッチ装置とＰＯＮインタフェース装置との間のリンクアグリゲーションとを総合して行う制御が不可欠となる。

各集線スイッチ装置と各ＰＯＮインタフェース装置とをリンクアグリゲーション構成とするためには、リンクアグリゲーションの起点となるＰＯＮインタフェース装置において、負荷分散のために出力先の振り分け制御を行う必要がある。しかしながら、ＰＯＮインタフェース装置では、別装置である集線スイッチ装置上の上位ポートの状態に従った転送制御が行えないため、ＰＯＮインタフェース装置単独では適切な経路選択ができない。一方、ＯＬＴ装置内のＣＰＵを使用したソフトウェア制御によって上記二つのリンクアグリゲーションを連動させることが可能であるが、この場合はＣＰＵ（Central Processing Unit）の処理負荷が増加するという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フレームを中継する際の経路制御にかかる処理負荷が増大するのを回避しつつ帯域増加を実現可能な中継装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる中継装置は、複数の上位スイッチ装置および複数の下位スイッチ装置を備え、上位スイッチ装置は上位ネットワークと下位スイッチ装置との間で信号を中継し、下位スイッチ装置は上位スイッチ装置と加入者側装置との間で信号を中継する通信装置において下位スイッチ装置として動作する。中継装置は、上位スイッチ装置の各々が上位ネットワークとの通信で使用する上位ポートの状態情報を収集し、収集した上位ポートの状態情報と、通信障害が未発生の状態で加入者側装置から上りフレームを受信した場合の転送先の情報が登録された経路テーブルとに基づいて、加入者側装置から受信した上りフレームの転送先を決定する。

本発明にかかる中継装置は、フレームを中継する際の経路制御にかかる処理負荷が増大するのを回避しつつ帯域の増加を実現できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態にかかる中継装置を含んで構成されているＯＬＴ装置の一例を示す図集線スイッチ装置の構成例を示す図上位ポート状態管理部の動作例を示すフローチャート集線スイッチ装置による上位ポート状態情報の送信動作を示す図フレーム処理部の動作例を示すフローチャート集線スイッチ装置によるフレーム転送動作を示す図ＰＯＮインタフェース装置の構成例を示す図上位ポート状態情報収集部の動作例を示すフローチャート集線スイッチ装置の上位ポートの状態を示すテーブルの例を示す図学習データベース管理部の動作例を示すフローチャート学習データベース管理部の動作例を示す図学習データベースの一例を示す図経路選択部の動作例を示すフローチャート経路テーブルの一例を示す図経路選択部の動作概要を示す図経路選択部が上りフレームの転送先を決定する詳細動作の一例を示すフローチャート集線スイッチ装置およびＰＯＮインタフェース装置を実現するハードウェア構成の一例を示す図集線スイッチ装置およびＰＯＮインタフェース装置を実現するハードウェア構成の一例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる中継装置および経路選択方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる中継装置を含んで構成されているＯＬＴ装置の一例を示す図である。ＯＬＴ装置１は、複数の集線スイッチ装置１０（集線スイッチ装置１０₁，１０₂）および複数のＰＯＮインタフェース装置２０（ＰＯＮインタフェース装置２０₁，２０₂，…，２０_N）を備える。

ＯＬＴ装置１において、集線スイッチ装置１０の各々は上位ネットワーク＃１〜＃ＭおよびＰＯＮインタフェース装置２０₁〜２０_Nに接続され、上位ネットワークとＰＯＮインタフェース装置２０₁〜２０_Nとの間でフレームを中継する。集線スイッチ装置１０は、ＯＬＴ装置１における上位スイッチ装置である。図１に示した例では集線スイッチ装置１０を２台としているが３台以上としてもよい。ＰＯＮインタフェース装置２０の各々は集線スイッチ装置１０₁および１０₂と接続され、集線スイッチ装置１０と加入者側装置との間でフレームを中継する。ＰＯＮインタフェース装置２０は、ＯＬＴ装置１における下位スイッチ装置であり、本発明にかかる中継装置に相当する。ＯＬＴ装置を構成しているＰＯＮインタフェース装置２０は、例えば１６台とすることができるがこれに限定するものではない。

ＰＯＮインタフェース装置２０₁には、光ファイバ通信路４および光スプリッタ３を介してＯＮＵである加入者側装置２が接続されている。図１では記載を省略しているが、ＰＯＮインタフェース装置２０₂〜２０_Nにも光ファイバ通信路および光スプリッタを介して加入者側装置が接続されている。各ＰＯＮインタフェース装置２０₁〜２０_Nには、複数の加入者側装置が接続可能である。

各集線スイッチ装置１０と各ＰＯＮインタフェース装置２０との間には、フレームを送受信するための主信号回線が設けられており、１つのＰＯＮインタフェース装置２０と各集線スイッチ装置１０との間の主信号回線にはリンクアグリゲーションが適用されている。また、各集線スイッチ装置１０と各ＰＯＮインタフェース装置２０との間には、フレームを送受信するための主信号回線に加えて、各集線スイッチ装置１０が上位ネットワークとの通信で使用しているポートの状態を各ＰＯＮインタフェース装置２０に通知するための信号線であるステータス同期配線が設けられている。なお、ステータス同期配線を独立に設けるのではなく、各集線スイッチ装置１０は、上位ネットワークとの通信で使用しているポートの状態を主信号回線経由で各ＰＯＮインタフェース装置２０に通知するようにしてもよい。また、これ以降の説明では、各集線スイッチ装置１０が上位ネットワークとの通信で使用しているポートを上位ポートと称する。

本実施の形態では、ＰＯＮインタフェース装置２０が有している、加入者側装置２との通信で使用するポートである下位ポートの数が複数の場合を想定する。下位ポートの数は例えば４ポートとすることが可能であるがこれに限定するものではない。また、集線スイッチ装置１０同士が直接通信するための渡りポートは存在せず、複数の集線スイッチ装置１０は論理的に一つの集線スイッチとして動作しないものとする。

図１に示したＯＬＴ装置１において、集線スイッチ１０の各々は、自装置の上位ポートの状態の情報を各ＰＯＮインタフェース装置２０に対して送信し、また、上位ネットワークからフレームを受信すると、フレームを受信した上位ポートの識別番号をフレームに挿入してＰＯＮインタフェース装置２０へ転送する。ＰＯＮインタフェース装置２０の各々は、各集線スイッチ装置１０から上位ポートの状態の情報を受信するとこれを保持しておく。また、ＰＯＮインタフェース装置２０の各々は、集線スイッチ装置１０からフレームを受信するとフレームに挿入されている上位ポートの識別番号と、フレームの送信元に関する情報、すなわち、フレームを転送した集線装置１０の識別情報と、フレームの送信先の加入者側装置２に関する情報とを関連付けて保持しておく。そして、ＰＯＮインタフェース装置２０は、加入者側装置２からフレームを受信した場合、受信したフレームの転送先として予め決められている集線スイッチ装置１０を経由した転送が可能かどうかを、保持している上位ポートの状態の情報に基づいて判別する。ＰＯＮインタフェース装置２０の各々は、判別の結果、集線スイッチ装置１０からフレームを受信した場合に保持しておいた上位ポートの識別番号などに基づいてフレームの転送先とする集線スイッチ装置１０を決定し、フレームを転送する。

図２は、集線スイッチ装置１０の構成例を示す図である。集線スイッチ装置１０は、上位ポート状態管理部１１およびフレーム処理部１２を備える。上位ポート状態管理部１１は、各上位ネットワークとの通信で使用するポートである上位ポートの状態を管理するとともに、規定条件を満たした場合に各上位ポートの状態を各ＰＯＮインタフェース装置２０に通知する。フレーム処理部１２は、上位ネットワークと各ＰＯＮインタフェース装置２０との間でフレームを中継する。フレーム処理部１２は、上位ネットワークから受信したフレームを中継する際には、フレームを受信した上位ポートの情報をフレームに挿入する。

図３は、上位ポート状態管理部１１の動作例を示すフローチャートである。上位ポート状態管理部１１は、規定条件を満たすと図３に示した動作を実行する。規定条件とは、例えば、集線スイッチ装置１０が起動してから規定時間が経過した場合、図３に示した動作を前回実行してから一定時間が経過した場合、などが考えられるが規定条件をこれらに限定するものではない。

上位ポート状態管理部１１は、規定条件を満たすと、各上位ポートの状態を確認し（ステップＳ１１）、各上位ポートの状態情報を生成する（ステップＳ１２）。ここで、上位ポートの状態とは、リンクの状態すなわちリンクアップ状態またはリンクダウン状態のどちらか、光モジュールの実装状態すなわち光モジュール実装状態または光モジュール未実装状態のどちらか、対向装置との接続状態すなわち対向装置との接続正常状態または対向装置との接続異常状態のどちらか、などであり、フレーム転送の可否に関わる状態である。従って、ステップＳ１２で生成する各上位ポートの状態情報は、集線スイッチ装置１０が備えている上位ポートの各々について、該当する上位ポートを介した通信が可能か否かを示す情報である。上位ポート状態管理部１１は、各上位ポートの状態情報の生成が終了すると、生成した状態情報を各ＰＯＮインタフェース装置２０へ送信する（ステップＳ１３）。なお、上位ポート状態管理部１１は、ステータス同期配線を介して各ＰＯＮインタフェース装置２０へ状態情報を送信する。この上位ポート状態管理部１１の動作により、図４に示したように、各集線スイッチ装置１０から各ＰＯＮインタフェース装置２０に対して、上記のステップＳ１２で生成される状態情報である上位ポート状態情報が送信される。

なお、上位ポート状態管理部１１は、上記のステップＳ１２およびＳ１３について、ステップＳ１１の確認結果をＰＯＮインタフェース装置２０へ通知する必要がある場合にのみ実行するようにしてもよい。すなわち、上位ポート状態管理部１１は、ステップＳ１１において各上位ポートの状態を確認するとともに、前回の確認結果と今回の確認結果とを比較し、確認結果が異なっている場合にステップＳ１２およびＳ１３を実行する。このように、上位ポート状態管理部１１は、上位ポートの状態が変化した場合にのみ上位ポートの状態情報を生成してＰＯＮインタフェース装置２０へ送信することにより、不必要にステップＳ１２およびＳ１３の処理を実行してしまうのを回避でき、処理負荷を削減できる。

図５は、フレーム処理部１２の動作例を示すフローチャートである。フレーム処理部１２は、図５に従い、フレームを受信したか否かを確認し、受信したフレームに応じた処理を行う。

図５に示したように、フレーム処理部１２は、下りフレームを受信したか否か、すなわち、上位ネットワークからフレームを受信したか否かを確認し（ステップＳ２１）、下りフレームを受信していない場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、上りフレームを受信したか否か、すなわち、ＰＯＮインタフェース装置２０からフレームを受信したか否かを確認する（ステップＳ２３）。上りフレームを受信していない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、フレーム処理部１２は、ステップＳ２１に戻って処理を続ける。

また、フレーム処理部１２は、下りフレームを受信した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、下りフレームを受信した上位ポートの識別番号である上位ポート識別番号を受信した下りフレームに挿入してＰＯＮインタフェース装置２０へ転送する（ステップＳ２２）。図６は、ステップＳ２２の処理を示す図である。図６に示したように、各集線スイッチ装置１０は、各上位ネットワークから下りフレームとしてデータフレームを受信すると、データフレームを受信した上位ポートを示す上位ポート識別番号をデータフレームに挿入してＰＯＮインタフェース装置２０へ転送する。フレーム処理部１２は、上位ポート識別番号を、例えばヘッダ内の未使用領域に挿入する。

また、フレーム処理部１２は、上りフレームを受信した場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、受信した上りフレームを上位ネットワークへ転送する（ステップＳ２４）。

なお、フレーム処理部１２は、下りフレームを受信した場合、および上りフレームを受信した場合、保持しているＭＡＣ（Media Access Control）アドレステーブルを更新する。

図７は、ＰＯＮインタフェース装置２０の構成例を示す図である。ＰＯＮインタフェース装置２０は、ポート情報収集部である上位ポート状態情報収集部２１、下りフレーム処理部２２および上りフレーム処理部２３を備える。また、下りフレーム処理部２２は学習データベース管理部２２１を備え、上りフレーム処理部２３は経路選択部２３１および経路テーブル２３２を備える。

上位ポート状態情報収集部２１は、各集線スイッチ装置１０から上位ポートの状態情報を収集して保持する。

下りフレーム処理部２２の学習データベース管理部２２１は、集線スイッチ装置１０からフレームを受信すると、受信したフレームに含まれているＶＬＡＮＩＤ（Virtual Local Area Network IDentify）、送信元ＭＡＣアドレスおよび上位ポート識別番号を抽出し、学習データベースに登録する。学習データベースは、学習データベース管理部２２１内に備えてもよいし外部に備えてもよい。本実施の形態では学習データベース管理部２２１内に学習データベースが存在するものとする。ＶＬＡＮＩＤは受信したフレームの宛先の加入者側装置２が属する仮想ネットワークの識別情報である。

上りフレーム処理部２３の経路選択部２３１は、加入者側装置２からフレームを受信すると、受信したフレームの出力先とする集線スイッチ装置１０を、上位ポート状態情報収集部２１が保持している情報および経路テーブル２３２に登録されている情報に基づいて決定する。経路テーブル２３２は、加入者側装置２から送信されたフレームである上りフレームの出力先候補の集線スイッチ装置１０に関する情報が登録されたテーブルである。

図８は、上位ポート状態情報収集部２１の動作例を示すフローチャートである。上位ポート状態情報収集部２１は、ステータス同期配線を介して集線スイッチ装置１０から上位ポート状態情報を受信すると（ステップＳ３１）、上位ポート状態情報の送信元の集線スイッチ装置１０から過去に受信した上位ポート状態情報を破棄し、今回受信した上位ポート状態情報を最新の上位ポート状態情報として記憶する（ステップＳ３２）。上位ポート状態情報収集部２１は、例えば、図９に示したテーブルを生成して各集線スイッチ装置の上位ポート状態情報として記憶する。図９は、各集線スイッチ装置１０の各上位ポートの通信可否状態を示すテーブルの例を示す図である。図９に示したテーブルには、集線スイッチ装置１０の上位ポートごとに、通信が可能な状態か否かの情報が登録されている。なお、図９の「集線スイッチ」は集線スイッチ装置１０の識別情報であり、たとえば集線スイッチ装置１０のＭＡＣアドレスとするが識別情報をＭＡＣアドレスに限定するものではない。

図１０は、学習データベース管理部２２１の動作例を示すフローチャートである。学習データベース管理部２２１は、集線スイッチ装置１０から下りフレームを受信すると（ステップＳ４１）、受信した下りフレームからＶＬＡＮＩＤ、送信元ＭＡＣアドレスおよび上位ポート識別番号を抽出する（ステップＳ４２）。次に、学習データベース管理部２２１は、抽出した情報を学習データベースに登録する（ステップＳ４３）。

図１１は、学習データベース管理部２２１の動作例を示す図である。図１１に示したように、各ＰＯＮインタフェース装置２０は、各集線スイッチ装置１０から下りフレームとしてデータフレームを受信すると、学習データベース管理部２２１が、ヘッダ領域に格納されているＶＬＡＮＩＤ、送信元ＭＡＣアドレスおよび上位ポート識別番号を抽出して学習データベースに登録する。ただし、学習データベース管理部２２１は、データフレームから抽出したＶＬＡＮＩＤ、送信元ＭＡＣアドレスおよび上位ポート識別番号の組が既に学習データベースに登録済みであれば登録を行わない。図１２は、学習データベース管理部２２１が管理している学習データベースの一例を示す図である。図１２に示したように、学習データベースには、登録されているデータの管理番号であるデータ番号、ＶＬＡＮＩＤ、送信元ＭＡＣアドレスおよび上位ポート識別番号が登録されている。

図１３は、経路選択部２３１の動作例を示すフローチャートである。経路選択部２３１は、加入者側装置２から上りフレームを受信すると（ステップＳ５１）、受信した上りフレームからＶＬＡＮＩＤおよび送信元ＭＡＣアドレスを抽出する（ステップＳ５２）。次に、経路選択部２３１は、抽出したＶＬＡＮＩＤおよびフレームを受信した下位ポートの識別番号に基づいて加入者ＩＤを生成する（ステップＳ５３）。本実施の形態では、ＶＡＬＮＩＤに下位ポートの識別番号を付加して加入者ＩＤを生成する。次に、経路選択部２３１は、生成した加入者ＩＤを用いて経路テーブル２３２を検索し（ステップＳ５４）、経路テーブル２３２の検索結果および上位ポート状態情報収集部２１で保持されている上位ポート状態情報に基づいて、ステップＳ５１で受信した上りフレームの転送先の集線スイッチ装置１０を決定する（ステップＳ５５）。

図１４は、経路テーブル２３２の一例を示す図である。経路テーブル２３２は、加入者側装置から受信した上りフレームの通常の転送先の集線スイッチ装置１０と、上りフレームの転送先の集線スイッチ装置１０におけるフレーム出力先の上位ポートの候補とを示すテーブルである。図１４に示した経路テーブルにおいて、「○」はフレーム出力先の上位ポートの候補に該当することを示し、「×」はフレーム出力先の上位ポートの候補に該当しないことを示している。例えば、加入者ＩＤが＃１の上りフレームの通常の転送先はＳＷ＃３（＝集線スイッチ装置＃３）であり、このＳＷ＃３におけるフレーム出力先の上位ポートの候補には上位ポート＃１が含まれている。ここで、通常の転送先とは、該当する集線スイッチ装置（通常の転送先とされている集線スイッチ装置）と上位ネットワークとの間で通信障害が発生していない場合の転送先である。詳細については後述するが、経路選択部２３１は、例えば、加入者ＩＤ＃２に対応する上りフレームを受信した場合、加入者ＩＤ＃２を使用して図１４に示した経路テーブルを検索し、対応するＳＷ＃２のフレーム出力先の上位ポートの候補である上位ポート＃２，＃Ｎ（ここではフレーム出力先の上位ポートの候補が上位ポート＃２および＃Ｎの２つとする）のいずれを経由した通信経路においても通信障害が発生していない場合、通常の転送先であるＳＷ＃２を上りフレームの転送先に決定する。一方、上位ポート＃２を経由した通信経路および上位ポート＃Ｎを経由した通信経路の少なくとも一方において通信障害が発生している場合、経路選択部２３１は、通常の転送先であるＳＷ＃２以外の集線スイッチ装置と上位ネットワークとの間の通信経路の状態を確認し、ＳＷ＃２以外の集線スイッチ装置またはＳＷ＃２を上りフレームの転送先に決定する。

経路テーブル２３２は予め作成され、ＰＯＮインタフェース装置２０を構成するメモリ等に記憶されている。経路テーブル２３２は、例えば、ネットワークオペレータによって作成される。ネットワークオペレータは、ＯＬＴ装置１を構成している各集線スイッチ装置１０の処理負荷、各集線スイッチ装置１０を流れるトラヒック量を考慮し、処理負荷およびトラヒック量が分散するよう、加入者側装置から受信した上りフレームの通常の転送先、通常の転送先におけるフレーム出力先の上位ポートの候補を決定し、決定結果を経路テーブル２３２に登録する。図１４に示したように、上りフレームの通常の転送先におけるフレーム出力先の上位ポートの候補を複数としてもよい。

図１５は、経路選択部２３１の動作概要を示す図である。図１５に示したように、経路選択部２３１は、上りフレームとしてデータフレームを受信すると、上りフレームを受信した下位ポートの識別番号、上りフレーム内のＶＬＡＮＩＤおよび宛先ＭＡＣアドレスを使用して、経路テーブル２３２、上位ポート状態情報収集部２１が保持している上位ポート状態情報および学習データベースを検索し、上りフレームの転送先の集線スイッチ装置を決定する。

図１５に示した経路選択部２３１の動作の詳細について、図１６を参照しながら説明する。図１６は、経路選択部２３１が上りフレームの転送先を決定する詳細動作の一例を示すフローチャートである。

経路選択部２３１は、加入者側装置から上りフレームを受信すると、すなわち、下位ポートからフレーム入力があると（ステップＳ６１）、入力された上りフレームから宛先ＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮＩＤを抽出する（ステップＳ６２）。次に、経路選択部２３１は、上りフレームが入力された下位ポートの識別番号およびステップＳ６２で抽出したＶＬＡＮＩＤから加入者ＩＤを生成し（ステップＳ６３）、生成した加入者ＩＤが経路テーブル２３２（図１４参照）内に存在するか否かを確認する（ステップＳ６４）。ステップＳ６３で生成した加入者ＩＤに該当する加入者ＩＤが経路テーブル２３２内に存在しない場合（ステップＳ６４：Ｎｏ）、経路選択部２３１は、ステップＳ６１で入力された上りフレームを廃棄して処理を終了する（ステップＳ７４）。

ステップＳ６３で生成した加入者ＩＤに該当する加入者ＩＤが経路テーブル２３２内に存在する場合（ステップＳ６４：Ｙｅｓ）、経路選択部２３１は、ステップＳ６３で生成した加入者ＩＤを用いて、通常使用する経路の集線スイッチ装置すなわち通常の転送先の集線スイッチ装置を検索し（ステップＳ６５）、さらに、フレーム出力先候補の上位ポートを検索する（ステップＳ６６）。次に、経路選択部２３１は、ステップＳ６６で検索した上位ポートの状態を確認する（ステップＳ６７）。このステップＳ６７では、経路選択部２３１が、上位ポート状態情報収集部２１で保持されている上位ポート状態情報（図９参照）を確認し、ステップＳ６６で検索した各上位ポートを経由した通信が可能な否かを確認する。

一例として、経路テーブル２３２が図１４に示した内容、かつ上位ポート状態情報収集部２１が保持している上位ポート状態情報が図９に示した内容であり、ステップＳ６３で生成した加入者ＩＤが＃１の場合、経路選択部２３１は、ステップＳ６５ではＳＷ＃３を検索し、ステップＳ６６では上位ポート＃１を検索し、ステップＳ６７では上位ポート＃１を経由した通信が不可能、すなわち通信障害が発生していると判断する。

次に、経路選択部２３１は、通信障害の発生が無い場合、すなわち、ステップＳ６６で検索した上位ポートを経由した通信経路のいずれにおいても通信障害が発生していない場合（ステップＳ６８：Ｎｏ）、上りフレームの転送先を通常使用する集線スイッチ装置、すなわち、ステップＳ６５で検索した集線スイッチ装置とする（ステップＳ７９）。一方、経路選択部２３１は、通信障害の発生が有る場合、すなわち、ステップＳ６６で検索した上位ポートを経由した通信経路のうち、１つ以上において通信障害が発生している場合（ステップＳ６８：Ｙｅｓ）、他の集線スイッチ装置において通信障害が有るか否か、すなわち、他の集線スイッチ装置のフレーム出力先候補の上位ポートにおいて通信障害が有るか否かを確認する（ステップＳ６９）。他の集線スイッチ装置とは、ステップＳ６５で検索した集線スイッチ装置以外の集線スイッチ装置である。経路選択部２３１は、上位ポート状態情報収集部２１が保持している上位ポート状態情報および経路テーブル２３２を確認することにより、他の集線スイッチ装置において通信障害が有るか否かを判別する。

例えば、上位ポート状態情報収集部２１が保持している上位ポート状態情報が図９に示した内容、かつ上位ポート状態情報収集部２１が保持している上位ポート状態情報が図９に示した内容であり、ステップＳ６５で検索した集線スイッチ装置がＳＷ＃２の場合、経路選択部２３１は、ステップＳ６９において、ＳＷ＃２以外の集線スイッチ装置におけるフレーム出力先候補の上位ポートの各々について通信可否状態を確認し、フレーム出力先候補の上位ポートの全てが「通信可」となっている集線スイッチ装置が１台以上存在する場合、他の集線スイッチ装置において通信障害なしと判断する。一方、経路選択部２３１は、ＳＷ＃２以外の集線スイッチ装置におけるフレーム出力先候補の上位ポートの各々について通信可否状態を確認し、他の集線スイッチ装置の全てにおいて、「通信不可」となっているフレーム出力先候補の上位ポートが１つ以上存在する場合には、他の集線スイッチ装置において通信障害有りと判断する。

経路選択部２３１は、他の集線スイッチ装置において通信障害が無い場合（ステップＳ６９：Ｎｏ）、上りフレームの転送先を他の集線スイッチ装置とする（ステップＳ８０）。なお、経路選択部２３１は、ステップＳ８０において、他の集線スイッチ装置のうち、通信障害の無い集線スイッチ装置、すなわち全ての上位ポートが「通信可」となっている集線スイッチ装置を使用する経路として選択する。経路選択部２３１は、通信障害の無い集線スイッチ装置が複数存在する場合、複数の該当集線スイッチ装置の中の１台を選択する。選択方法については特に規定しない。識別番号が最も小さいものを選択するようにしてもよいしランダムに選択してもよい。

経路選択部２３１は、他の集線スイッチ装置において通信障害が有る場合（ステップＳ６９：Ｙｅｓ）、ステップＳ６２で上りフレームから抽出した宛先ＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮＩＤを使用して学習データベース（図１２参照）を検索し（ステップＳ７０）、該当するＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮＩＤが学習データベースに存在するか否かを確認する（ステップＳ７１）。なお、経路選択部２３１は、宛先ＭＡＣアドレスについては、学習データベースの「送信元ＭＡＣアドレス」に該当する宛先ＭＡＣアドレスが存在するか否かを確認する。経路選択部２３１は、該当するＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮＩＤが学習データベースに存在する場合（ステップＳ７１：Ｙｅｓ）、該当するＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮＩＤに対応付けられて学習データベースに登録されている上位ポートの状態を確認し、通信障害の有無を確認する（ステップＳ７２）。経路選択部２３１は、上位ポート状態情報収集部２１が保持している上位ポート状態情報を確認することにより、ステップＳ７０で検索した上位ポート（検索に用いたＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮＩＤに対応付けられて学習データベースに登録されている上位ポート）を経由した経路での通信障害の有無を判断する。

経路選択部２３１は、ステップＳ７０で検索した上位ポートを経由した経路で通信障害が発生していない場合（ステップＳ７２：Ｎｏ）、通信障害が発生していない集線スイッチ装置、すなわち、ステップＳ６２で上りフレームから抽出した宛先ＭＡＣアドレスに対応する集線スイッチ装置を上りフレームの転送先とする（ステップＳ７３）。一方、経路選択部２３１は、ステップＳ７０で検索した上位ポートを経由した経路で通信障害が発生している場合（ステップＳ７２：Ｙｅｓ）、上りフレームの転送先を通常使用する集線スイッチ装置、すなわち、ステップＳ６５で検索した集線スイッチ装置とする（ステップＳ７７）。

また、経路選択部２３１は、ステップＳ７０で学習データベースを検索した結果、該当するＭＡＣアドレスおよびＶＬＡＮＩＤが学習データベースに存在しない場合（ステップＳ７１：Ｎｏ）、他の集線スイッチ装置におけるフレーム出力先候補の上位ポートの中の一部のみで通信障害が発生しているか否か、すなわち、他の集線スイッチ装置におけるフレーム出力先候補の上位ポートの中に通信障害が発生していないものがあるか否かを確認する（ステップＳ７５）。経路選択部２３１は、他の集線スイッチ装置におけるフレーム出力先候補の上位ポートの中の一部のみで通信障害が発生している場合（ステップＳ７５：Ｙｅｓ）、全ての集線スイッチ装置を上りフレームの転送先とする（ステップＳ７６）。この場合、ＰＯＮインタフェース装置２０の上りフレーム処理部２３は、転送する上りフレームをコピーして全ての集線スイッチ装置へ送信する。上りフレームを全ての集線スイッチ装置へ送信することにより、上りフレームが上位ネットワークへ正しく転送される確率を高めることができ、信頼性の高いＯＬＴ装置を実現できる。経路選択部２３１は、他の集線スイッチ装置におけるフレーム出力先候補の上位ポートの全てにおいて通信障害が発生している場合（ステップＳ７５：Ｎｏ）、上りフレームの転送先を通常使用する集線スイッチ装置、すなわち、ステップＳ６５で検索した集線スイッチ装置とする（ステップＳ７８）。

以上のように、経路選択部２３１は、上りフレームの入力があると、経路テーブル２３２に登録されている集線スイッチ装置である通常使用する集線スイッチ装置におけるフレーム出力先候補の上位ポートの状態を確認し、フレーム出力先候補の上位ポートのどれを使用した場合にも通信が可能な状態であれば、通常使用する集線スイッチ装置を上りフレームの転送先に決定し、１つ以上の上位ポートで通信が不可能な場合には、通常使用する集線スイッチ装置以外の集線スイッチ装置におけるフレーム出力先候補の上位ポートの状態に応じて、上りフレームの転送先を決定する。具体的には、経路選択部２３１は、通常使用する集線スイッチ装置以外の集線スイッチ装置の中にフレーム出力先候補の上位ポートのどれを使用した場合にも通信が可能な状態のもの、すなわち通信障害が発生していないものがあれば、通信障害が発生していない集線スイッチ装置を上りフレームの転送先とする。また、経路選択部２３１は、フレーム出力先候補の上位ポートのどれを使用した場合にも通信が可能な状態のものが無い場合、上りフレームの送信元の加入者側装置が属するＶＬＡＮに向けた下りフレームを受信した実績がありかつ通信障害が発生していない上位ポートを有している集線スイッチ装置が存在していれば、これを上りフレームの転送先とする。また、経路選択部２３１は、通常使用する集線スイッチ装置以外の集線スイッチ装置におけるフレーム出力先候補の上位ポートの中に通信が可能な状態のものが１つ以上存在する場合、すなわち、通常使用する集線スイッチ装置以外の集線スイッチ装置の中に上位ネットワークとの通信が可能なものが存在する場合、全ての集線スイッチ装置を上りフレームの転送先に決定する。また、経路選択部２３１は、通常使用する集線スイッチ装置以外の集線スイッチ装置の全てにおいて、上位ネットワークとの通信が可能なフレーム出力先候補の上位ポートが存在しない場合には、通常使用する集線スイッチ装置を上りフレームの転送先に決定する。

次に、集線スイッチ装置１０およびＰＯＮインタフェース装置２０を実現するハードウェアについて説明する。

集線スイッチ装置１０およびＰＯＮインタフェース装置２０は、例えば、図１７に示したプロセッサ１０１、メモリ１０２、送信装置１０３および受信装置１０４により実現される。プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）などである。メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等である。送信装置１０３はフレームの送信を行い、受信装置１０４はフレームを受信する。

集線スイッチ装置１０の上位ポート状態管理部１１およびフレーム処理部１２は、プロセッサ１０１およびメモリ１０２に格納されているプログラムにより実現される。具体的には、プロセッサ１０１が、上位ポート状態管理部１１として動作するためのプログラムおよびフレーム処理部１２として動作するためのプログラムをメモリ１０２から読み出して実行することにより実現される。

ＰＯＮインタフェース装置２０の上位ポート状態情報収集部２１、下りフレーム処理部２２の学習データベース管理部２２１および上りフレーム処理部２３の経路選択部２３１は、プロセッサ１０１およびメモリ１０２に格納されているプログラムにより実現される。具体的には、プロセッサ１０１が、上位ポート状態情報収集部２１として動作するためのプログラム、学習データベース管理部２２１として動作するためのプログラムおよび経路選択部２３１として動作するためのプログラムをメモリ１０２から読み出して実行することにより実現される。経路テーブル２３２はメモリ１０２により実現される。

なお、集線スイッチ装置１０の上位ポート状態管理部１１およびフレーム処理部１２、ＰＯＮインタフェース装置２０の上位ポート状態情報収集部２１、学習データベース管理部２２１および経路選択部２３１を専用のハードウェアで実現してもよく、これらの一部を専用のハードウェアで実現し、残りをソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現してもよい。

集線スイッチ装置１０の上位ポート状態管理部１１およびフレーム処理部１２、ＰＯＮインタフェース装置２０の上位ポート状態情報収集部２１、学習データベース管理部２２１および経路選択部２３１を専用のハードウェアで実現する場合の集線スイッチ装置１０およびＰＯＮインタフェース装置２０のハードウェア構成は、例えば図１８に示したものとなる。すなわち、集線スイッチ装置１０の上位ポート状態管理部１１およびフレーム処理部１２、ＰＯＮインタフェース装置２０の上位ポート状態情報収集部２１、学習データベース管理部２２１および経路選択部２３１は処理回路２０１により実現される。処理回路２０１は例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。

このように、本実施の形態のＯＬＴ装置において、集線スイッチ装置は、上位ネットワークとの通信で使用している各上位ポートの通信可否状態を各ＰＯＮインタフェース装置へ通知するとともに、上位ネットワークからの下りフレームをＰＯＮインタフェース装置に向けて転送する際には、転送する下りフレームを受信した上位ポートの識別番号を下りフレームに挿入して転送し、ＰＯＮインタフェース装置は、各集線スイッチ装置から通知された上位ポートの状態と、集線スイッチ装置から受信した下りフレームに挿入されている上位ポート識別番号の学習結果とに基づいて、加入者側装置からの上りフレームの転送先の集線スイッチ装置を決定することとした。これにより、加入者側装置からＰＯＮインタフェース装置および集線スイッチ装置を経由して上位ネットワークへ転送される上りトラヒックについて、ＰＯＮインタフェース装置は、集線スイッチ装置と上位ネットワークとの間の接続のいずれかまたは複数の箇所で通信障害が発生しているケースにおいて、上位ポートで通信障害が発生していない集線スイッチ装置への経路を選択して上りトラヒックを転送することができ、複数存在する経路への上りトラヒックの振分制御にかかる処理負荷が増大するのを防止できる。また、コストが増加するのを抑えつつ帯域を増加させることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ＯＬＴ装置、２加入者側装置、３光スプリッタ、４光ファイバ通信路、１０，１０₁，１０₂ 集線スイッチ装置、１１上位ポート状態管理部、１２フレーム処理部、２０，２０₁〜２０_N ＰＯＮインタフェース装置、２１上位ポート状態情報収集部、２２下りフレーム処理部、２３上りフレーム処理部、２２１学習データベース管理部、２３１経路選択部、２３２経路テーブル。

Claims

複数の上位スイッチ装置および複数の下位スイッチ装置を備え、前記上位スイッチ装置は上位ネットワークと前記下位スイッチ装置との間で信号を中継し、前記下位スイッチ装置は前記上位スイッチ装置と加入者側装置との間で信号を中継する通信装置において前記下位スイッチ装置として動作する中継装置であって、
前記上位スイッチ装置の各々が前記上位ネットワークとの通信で使用する上位ポートの状態情報を収集するポート情報収集部と、
前記ポート情報収集部が収集した情報と、通信障害が未発生の状態で前記加入者側装置から上りフレームを受信した場合の転送先の情報が登録された経路テーブルとに基づいて、前記加入者側装置から受信した上りフレームの転送先を決定する経路選択部と、
を備えることを特徴とする中継装置。
前記経路テーブルには、前記転送先の情報として上位スイッチ装置の情報が登録されるとともに、当該上位スイッチ装置の情報が示す上位スイッチ装置が前記上位ネットワークと通信する際に使用する候補の上位ポートの情報が一つ以上登録され、
前記経路選択部は、前記加入者側装置から上りフレームを受信すると、当該受信した上りフレームの転送先として前記経路テーブルに登録されている上位スイッチ装置を経由した通信が可能か否かを前記ポート情報収集部が収集した情報に基づいて判別し、前記経路テーブルに登録されている前記上位スイッチ装置を経由した通信が可能な場合、当該受信した上りフレームの転送先として前記経路テーブルに登録されている前記上位スイッチ装置を当該上りフレームの転送先に決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
前記経路選択部は、前記受信した上りフレームの転送先として前記経路テーブルに登録されている前記上位スイッチ装置が備えている上位ポートのうち、前記上位ネットワークと通信する際に使用する候補とされている上位ポートのいずれを経由した通信経路においても通信障害が発生していない場合、前記受信した上りフレームの転送先として前記経路テーブルに登録されている前記上位スイッチ装置を前記上りフレームの転送先に決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の中継装置。
前記経路選択部は、
前記受信した上りフレームの転送先として前記経路テーブルに登録されている前記上位スイッチ装置が備えている上位ポートのうち、前記上位ネットワークと通信する際に使用する候補とされている上位ポートを経由した通信経路において通信障害が発生している場合、前記上位ネットワークとの通信で使用する候補のいずれの上位ポートを経由した通信経路においても通信障害が発生していない上位スイッチ装置が存在するか否かを前記ポート情報収集部が収集した情報に基づいて判別し、
前記上位ネットワークとの通信で使用する候補のいずれの上位ポートを経由した通信経路においても通信障害が発生していない上位スイッチ装置が存在する場合、前記上位ネットワークとの通信で使用する候補のいずれの上位ポートを経由した通信経路においても通信障害が発生していない上位スイッチ装置を前記上りフレームの転送先に決定する、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の中継装置。
前記上位スイッチ装置から下りフレームを受信すると、当該下りフレームに挿入されている、前記上位スイッチ装置が前記上位ネットワークから当該下りフレームを受信した上位ポートの情報と、前記上位スイッチ装置の識別情報と、受信した下りフレームの宛先の加入者側装置が属する仮想ネットワークの識別情報とを学習データベースに登録する学習データベース管理部、
を備え、
前記経路選択部は、
前記受信した上りフレームの転送先として前記経路テーブルに登録されている前記上位スイッチ装置である優先上位スイッチ装置が備えている上位ポートのうち、前記上位ネットワークと通信する際に使用する候補とされている上位ポートを経由した通信経路において通信障害が発生している状態、かつ、前記優先上位スイッチ装置以外の上位スイッチ装置において、上位ネットワークとの通信で使用する候補の上位ポートを経由した通信経路において通信障害が発生している状態の場合、前記受信した上りフレームの宛先の上位スイッチ装置の識別情報および送信元の加入者側装置が属する仮想ネットワークの識別情報を用いて前記学習データベースを検索し、得られた上位ポートの情報が示す上位ポートを経由した通信経路において通信障害が発生していない場合、前記学習データベースの検索で使用した上位スイッチ装置の識別情報が示す上位スイッチ装置を前記上りフレームの転送先に決定する、
ことを特徴とする請求項２、３または４に記載の中継装置。
前記経路選択部は、
前記学習データベースの検索により得られた上位ポートの情報が示す上位ポートを経由した通信経路において通信障害が発生しており、かつ、前記上位ネットワークとの通信で使用する候補の一部の上位ポートを経由した通信経路では通信障害が発生していない状態の場合、全ての上位スイッチ装置を前記上りフレームの転送先に決定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の中継装置。
複数の上位スイッチ装置および複数の下位スイッチ装置を備え、前記上位スイッチ装置は上位ネットワークと前記下位スイッチ装置との間で信号を中継し、前記下位スイッチ装置は前記上位スイッチ装置と加入者側装置との間で信号を中継する通信装置において前記下位スイッチ装置が実行する経路選択方法であって、
前記上位スイッチ装置の各々が前記上位ネットワークとの通信で使用する上位ポートの状態情報を収集するポート情報収集ステップと、
前記ポート情報収集ステップで収集した情報と、通信障害が未発生の状態で前記加入者側装置から上りフレームを受信した場合の転送先の情報が登録された経路テーブルとに基づいて、前記加入者側装置から受信した上りフレームの転送先を決定する経路決定ステップと、
を含むことを特徴とする経路選択方法。