JP2020191541A - パケット伝送システム、伝送装置、伝送経路切替方法及び伝送経路切替プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】伝送経路上で帯域低下が発生した場合においても伝送経路を切り替えることが可能なパケット伝送システムを提供する。【解決手段】実施の形態に係るパケット伝送システム１００は、端点装置１０１、１０２と、端点装置１０１、１０２に接続された、第１無線区間１０３を有する第１伝送経路１と、端点装置１０１、１０２に接続された、第２無線区間１０４を有する第２伝送経路２と、第１無線区間１０３、第２無線区間１０４間の帯域情報を監視する帯域監視部１０５と、第１無線区間１０３、第２無線区間１０４の帯域情報に基づいて、第１伝送経路１、第２伝送経路２それぞれの最小帯域値を判定し、判定結果に基づいてパケットを伝送するパケット伝送経路を決定する経路切替部１０６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、パケット伝送システム、伝送装置、伝送経路切替方法及び伝送経路切替プログラムに関する。

特許文献１は、２つのキャリア通信網を用い、通信キャリアが他の通信キャリアと連携し、通信経路の冗長化を行う通信システムを開示している。この通信システムでは、ユーザ拠点にキャリアアクセスのための専用装置（ユーザアクセス装置）が設置され、キャリア切替えが行われる。

対向するユーザアクセス装置間では、イーサネット（登録商標）レベルのＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance）及びＡＰＳ（Automatic Protection Switching）が実施される。各ユーザアクセス装置は、ＯＡＭにより２つのキャリア通信網の正常性を確認し、各キャリア通信網の通信断を検出すると、ＡＰＳにより通信継続可能なキャリア通信網への切替えを実施する。

また、特許文献２は、ネットワーク機器間を接続する複数の物理ポートで、１つの論理ポートを構成するリンクアグリゲーション（Link Aggregation）を利用したネットワーク機器を開示している。このネットワーク機器では、フレームの送信に用いられる物理ポートが、振り分け情報により、フレームに関連するキー情報に対応付けて固定で設定されている。受信したフレームのキー情報に応じて、物理ポートを決定することで、物理ポートの負荷を分散することが可能となる。

また、特許文献２では、振り分け情報の設定により、ネットワーク機器を冗長構成にする技術が開示されている。回線障害等により現用系の物理ポートが通信できなくなった場合、振り分け情報において、通信ができなくなった物理ポートを予備系の物理ポートに変更することで、フレームの送信を継続することができる。

特開２００９−２１９０７９号公報 特開２０１４−８６８８４号公報

ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．８０１３／Ｙ．１７３１（OAM functions and mechanisms for Ethernet-based networks）

特許文献１のような通信経路を冗長化した通信システムでは、主回線には、安定度は低いが容量の大きな回線（例えばＥ−Ｂａｎｄ帯の無線伝送路）を使用し、予備回線には、容量は小さいが安定度の高い回線（例えばＬｉｃｅｎｓｅｄ−Ｂａｎｄ帯の無線伝送路）を使用する場合が多い。このため、主回線は、天候等の影響を受けて帯域低下が発生することが多くなる。

特許文献１では、主回線の帯域低下が発生したとしても通信障害を検出しない限り予備回線への切替えは行われない。このため、主回線において輻輳が発生し、バッファメモリが枯渇した場合は主信号のフレームロスが生じてしまう虞がある。

また、特許文献２のネットワーク機器では、伝送経路が複数の無線伝送装置を直列接続した経路である場合、ある無線区間において天候等の影響により帯域低下が発生したとしても、ネットワーク機器内の物理ポートに障害が発生しない限り、フレームの伝送経路が維持される。このため、伝送経路上で輻輳が発生し、バッファメモリが枯渇した場合は主信号のフレームロスが生じてしまう虞がある。

本開示の目的は、上述した問題を鑑み、伝送経路上で帯域低下が発生した場合においても伝送経路を切り替えることが可能な、パケット伝送システム、伝送経路切替方法及び伝送経路切替プログラムを提供することにある。

本発明の一態様に係るパケット伝送システムは、端点装置と、前記端点装置に接続された、第１無線区間を有する第１伝送経路と、前記端点装置に接続された、第２無線区間を有する第２伝送経路と、前記第１無線区間、前記第２無線区間の帯域情報を監視する帯域監視部と、前記第１無線区間、前記第２無線区間の帯域情報に基づいて、前記第１伝送経路、前記第２伝送経路それぞれの最小帯域値を判定し、判定結果に基づいてパケットを伝送するパケット伝送経路を決定する経路切替部とを備えるものである。

本発明の一態様に係る伝送装置は、端点装置に直列接続され、複数の無線区間を有する伝送経路を構成する伝送装置であって、複数の前記伝送装置は、担当する前記無線区間の担当帯域情報を監視して、前記端点装置に通知する帯域監視部と、前記担当帯域情報と後段の前記伝送装置から受信した後段帯域情報とを比較する帯域比較部とを有し、前記担当帯域情報と前記後段帯域情報のうち小さい方の帯域情報を出力するものである。

本発明の一態様に係る伝送経路切替方法は、端点装置に接続された、第１伝送経路の第１無線区間と第２伝送経路の第２無線区間の帯域情報を監視し、前記第１無線区間、前記第２無線区間の帯域情報に基づいて、前記第１伝送経路、前記第２伝送経路それぞれの最小帯域値を判定し、判定結果に基づいてパケットを伝送するパケット伝送経路を決定する。

本発明の一態様に係る伝送経路切替プログラムは、端点装置に接続された、第１伝送経路の第１無線区間と第２伝送経路の第２無線区間の帯域情報を監視する処理と、前記第１無線区間、前記第２無線区間の帯域情報に基づいて、前記第１伝送経路、前記第２伝送経路それぞれの最小帯域値を判定する処理と、判定結果に基づいてパケットを伝送するパケット伝送経路を決定する処理とをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、伝送経路上で帯域低下が発生した場合においても伝送経路を切り替えることが可能な、パケット伝送システム、伝送経路切替方法及び伝送経路切替プログラムを提供することが可能である。

実施の形態に係るパケット伝送装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るパケット伝送装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係るパケット伝送装置の一部の構成を示す図である。 実施の形態２に係る伝送装置の構成を示すブロック図である。 図４の伝送装置のＢＮＭ中継動作を説明するフロー図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回線で構成することができる。また、本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。従って、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。

また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-Transitory computer Readable Medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage Medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（Transitory computer Readable Medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

実施の形態は、伝送容量の拡大を行うために複数の伝送経路を用いて、各伝送経路の帯域に応じてフローの振り分けを行い、帯域を有効活用する技術に関する。各伝送路が複数の無線伝送装置により構成される場合、無線を用いた通信は天候等の影響で帯域が変動しやすいため、帯域変動による経路制御は特に重要となる。

図１は、実施の形態に係るパケット伝送装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、パケット伝送システム１００は、端点装置１０１、１０２と、端点装置１０１、１０２に接続された、第１無線区間１０３を有する第１伝送経路１と、端点装置１０１、１０２に接続された、第２無線区間１０４を有する第２伝送経路２と、第１無線区間１０３、第２無線区間１０４間の帯域情報を監視する帯域監視部１０５と、第１無線区間１０３、第２無線区間１０４の帯域情報に基づいて、第１伝送経路１、第２伝送経路２それぞれの最小帯域値を判定し、判定結果に基づいてパケットを伝送するパケット伝送経路を決定する経路切替部１０６とを備える。

このように、実施の形態では、各伝送経路の最小帯域を判定した上で伝送経路を切り替えることができるため、伝送経路上に帯域低下が発生した場合、伝送経路を切り替えることが可能となる。これにより、不要なフレームロスを抑止することができる。以下、具体的な実施の形態について説明する。

実施の形態１．
図２は、実施の形態１に係るパケット伝送装置の構成を示すブロック図である。図２では、端点装置１０１は、第１伝送経路１及び第２伝送経路２を介して端点装置１０２と対向している例を示している。なお、以下では、第１伝送経路１に帯域劣化が発生して、第１伝送経路１から第２伝送経路２に切り替える動作について説明する。

第１伝送経路１は、６つの伝送装置１１、１２、１３、１４、１５、１６を含む。これらの伝送装置１１、１２、１３、１４、１５、１６は、順に直列に接続されている。伝送装置１１と伝送装置１２との間に無線区間１１１が設けられ、伝送装置１３と伝送装置１４との間に無線区間１１２が設けられ、伝送装置１５と伝送装置１６との間に無線区間１１３が設けられている。

また、第２伝送経路２は、６つの伝送装置２１、２２、２３、２４、２５、２６を含む。これらの伝送装置２１、２２、２３、２４、２５、２６は、順に直列に接続されている。伝送装置２１と伝送装置２２との間に無線区間１２１が設けられ、伝送装置２３と伝送装置２４との間に無線区間１２２が設けられ、伝送装置２５と伝送装置２６との間に無線区間１２３が設けられている。

これらの伝送装置には、それぞれ端点装置１０１に向けて、担当する無線区間の帯域情報を送信するためのＭＥＰ（Maintenance End Point）（以下、サーバＭＥＰ）が配置されている。図２に示す例では、伝送装置１１に設けられたサーバＭＥＰ１１ａが無線区間１１１を担当し、伝送装置１３に設けられたサーバＭＥＰ１３ａが無線区間１１２を担当し、伝送装置１５に設けられたサーバＭＥＰ１５ａが無線区間１１３を担当する。また、伝送装置２１に設けられたサーバＭＥＰ２１ａが無線区間１２１を担当し、伝送装置２３に設けられたサーバＭＥＰ２３ａが無線区間１２２を担当し、伝送装置２５に設けられたサーバＭＥＰ２５ａが無線区間１２３を担当する。

帯域情報を通知する手段としては、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union - Telecommunicationselector）勧告等に規定されている。例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．８０１３／Ｙ．１７３１（非特許文献１）では、イーサネットＯＡＭの一つの機能としてＥＴＨ−ＢＮ（Ethernet Bandwidth Notification）という帯域情報の通知手段が規定されている。数区間を無線で経路構築する場合、経路振り分けを行う端点装置は、各無線区間の帯域監視が必要となる。各サーバＭＥＰは、ＩＴＵ−Ｔ勧告準拠のＥＴＨ−ＢＮメッセージ（ＢＮＭパケット）を用いて帯域情報を端点装置１０１に向けて送信する。

端点装置１０１には、サーバＭＥＰに１対１に対応して、各サーバＭＥＰから帯域情報を受け取るためのＭＥＰ（以下、クライアントＭＥＰとする）が配置されている。図２に示す例では、サーバＭＥＰ１１ａ、１３ａ、１５ａにそれぞれ対応して、クライアントＭＥＰ１１ｂ、１３ｂ、１５ｂが設けられている。また、サーバＭＥＰ２１ａ、２３ａ、２５ａにそれぞれ対応して、クライアントＭＥＰ２１ｂ、２３ｂ、２５ｂが設けられている。

続いて、図１を参照して、第１実施形態に係るパケット伝送システム１００の動作について説明する。端点装置１０１は、受信トラフィックの受信ポート、ＶＬＡＮ ＩＤ（Virtual LAN IDentifier）、ＣｏＳ（Class of Service）値等の情報からフロー識別を行い、所定のフロー条件に従って受信トラフィックの振り分け先（第１伝送経路１又は第２伝送経路２）を決定し、送信する。

第１伝送経路１、第２伝送経路２には、それぞれ異なる無線区間を担当するサーバＭＥＰが配置されている。各無線区間は、それぞれのサーバＭＥＰにより帯域監視が実行される。そして、各サーバＭＥＰは、得られた帯域情報を、ＢＮＭパケットを用いて端点装置１０１に向けて送信する。なお、上記の勧告上、ＢＮＭパケットの送信周期は１ｓ、１０ｓ、１ｍｉｎと定義されている。帯域に変化がないときは、サーバＭＥＰは、定義された周期でＢＮＭパケットを送信する。一方で、担当区間の帯域変化を検出時は、サーバＭＥＰは即時ＢＮＭパケットを送信する。

端点装置１０１は、第１伝送経路１及び第２伝送経路２に配置されたサーバＭＥＰからＢＮＭパケットを受信し、無線伝送路毎に帯域情報を比較して最小帯域値を判定する。この最小帯域値を、その伝送経路の帯域として、経路切替の判定条件として使用する。すなわち、クライアントＭＥＰ１１ｂ、１３ｂ、１５ｂにより受信された帯域情報を比較して、これらのうち最も小さい帯域値を、第１伝送経路１の帯域値とする。また、クライアントＭＥＰ２１ｂ、２３ｂ、２５ｂにより受信された帯域情報を比較して、これらのうち最も小さい帯域値を、第２伝送経路２の帯域値とする。なお、ＢＮＭパケットの定周期の受信が途絶えた場合は、該伝送経路の帯域はゼロとして扱うことができる。

このように、各伝送装置にて各無線区間の帯域監視を行い、端点装置１０１が各無線区間の帯域情報を受信することで、各伝送経路の最小帯域を認識することができる。端点装置１０１は、この判定結果に基づいて、パケットを伝送するパケット伝送経路を決定することができる。

すなわち、端点装置１０１は、各伝送装置から受け取った帯域情報から各伝送経路の最小帯域を認識した上で、転送するパケットのフロー条件に応じた伝送経路の切り替えを行うことができる。これにより、伝送経路上の帯域低下が発生した場合、端点装置が伝送経路を切り替えることが可能となり不要なフレームロスを抑止することが可能となる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係るパケット伝送装置の一部の構成を示す図である。図３では、第１伝送経路１の一部のみを示している。また、図４は、実施の形態２に係る伝送装置の構成を示すブロック図である。実施の形態２では、実施の形態１と異なり、無線区間１１１を担当する伝送装置１１、無線区間１１２を担当する伝送装置１３として、図４に示す構成の伝送装置が用いられる。なお、第２伝送経路２における、伝送装置２１、２３としても、同様に、図４に示す構成の伝送装置が用いられる。

図３に示すように、端点装置１０１から最も遠端となる、帯域監視を行う伝送装置１５には、無線区間１１３の帯域を監視し、端点装置１０１に向けてＢＮＭパケットを送信するサーバＭＥＰ１５ａが配置されている。また、端点装置１０１には、帯域情報を受け取るためのクライアントＭＥＰ１５ｂが一つ、サーバＭＥＰ１５ａに対向する形で配置される。

ＢＮＭパケットはサーバＭＥＰ１５ａから送信され、伝送装置１３及び伝送装置１１で中継されて端点装置１０１に到達する。ここで、伝送装置１３、１１は、担当区間の担当帯域情報と、後段の伝送装置から受信したＢＮＭに含まれる後段帯域情報とを比較する手段を有している。

図４には、一例として、伝送装置１３の構成が示されている。伝送装置１３は、ＢＮＭ受信部３１、帯域監視部３２、帯域比較部３３、ＢＮＭ送信部３４を備えている。ＢＮＭ受信部３１は、後段の伝送装置１５から受信したＢＮＭパケットの帯域情報を抽出して帯域比較部３３へ出力を行うとともに、受信したＢＮＭパケットをそのままＢＮＭ送信部３４に送信する。帯域監視部３２は、担当する無線区間１１２の帯域を監視し、担当帯域情報として帯域比較部３３に出力する。

帯域比較部３３は、ＢＮＭ受信部３１から入力された後段帯域情報と、帯域監視部３２から入力された担当帯域情報を比較し、比較結果をＢＮＭ送信部３４に出力する。ＢＮＭ送信部３４は、担当帯域情報と後段帯域情報のうち小さい方の帯域情報を出力する。

ここで、図５を参照して、図４の伝送装置のＢＮＭパケットの中継動作について説明する。まず、サーバＭＥＰ１３ａが設定された契機で、ＢＮＭ受信部３１はＢＮＭ受信動作を開始し、帯域監視部３２は帯域監視を開始する。（ステップＳ１）。次に、後段装置からＢＮＭパケットを受信した契機で、ＢＮＭ受信部３１は受信したＢＮＭパケットから後段帯域情報（Ｂ１）を抽出し、帯域比較部３３へ出力する（ステップＳ２）。

その後、帯域比較部３３は、帯域監視部３２から担当区間の担当帯域情報（Ｂ２）を取得し（ステップＳ３）、担当区間の担当帯域情報（Ｂ２）がＢＮＭパケットから抽出した後段帯域情報（Ｂ１）よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ４）。担当帯域情報（Ｂ２）が後段帯域情報（Ｂ１）よりも小さい場合（ステップＳ４、ＹＥＳ）、ＢＮＭ送信部３４は、受信ＢＮＭパケットの帯域情報を担当帯域情報（Ｂ２）に更新して、該ＢＮＭパケットを装置外部に送信する（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ４において、担当区間の帯域情報（Ｂ２）が後段帯域情報（Ｂ１）以上である場合、受信ＢＮＭパケットの帯域情報は後段帯域情報（Ｂ１）のまま、該ＢＮＭパケットを装置外部に送信する（ステップＳ６）。

その後、伝送装置１１においても、同様に、後段の伝送装置１３から入力されるＢＮＭパケットの後段帯域情報と、担当する無線区間１１１の担当帯域情報とが比較され、小さい方の帯域情報がＢＮＭパケットとして端点装置１０１に向けた送信される。

このように、実施の形態２によれば、端点装置１０１での帯域比較処理が不要となるため、ＣＰＵ負荷の上昇を回避することができ、伝送経路の切り替えに要する処理時間を低減することが可能となる。また、各伝送経路上にサーバＭＥＰとクライアントＭＥＰを各々１つずつ配置するだけで、無線伝送路上の最小帯域を監視することができるため、ネットワーク内におけるＭＥＰリソースの払出し管理が容易となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 第１伝送経路
２ 第２伝送経路
１１、１２、１３、１４、１５、１６ 伝送装置
１１ａ、１３ａ、１５ａ、２１ａ、２３ａ、２５ａ サーバＭＥＰ
１１ｂ、１３ｂ、１５ｂ、２１ｂ、２３ｂ、２５ｂ クライアントＭＥＰ
２１、２２、２３、２４、２５、２６ 伝送装置
３１ ＢＮＭ受信部
３２ 帯域監視部
３３ 帯域比較部
３４ ＢＮＭ送信部
１００ パケット伝送システム
１０１ 端点装置
１０２ 端点装置
１０３ 第１無線区間
１０４ 第２無線区間
１０５ 帯域監視部
１０６ 経路切替部
１１１、１１２、１１３ 無線区間
１２１、１２２、１２３ 無線区間

Claims (9)

1. 端点装置と、
   前記端点装置に接続された、第１無線区間を有する第１伝送経路と、
   前記端点装置に接続された、第２無線区間を有する第２伝送経路と、
   前記第１無線区間、前記第２無線区間の帯域情報を監視する帯域監視部と、
   前記第１無線区間、前記第２無線区間の帯域情報に基づいて、前記第１伝送経路、前記第２伝送経路それぞれの最小帯域値を判定し、判定結果に基づいてパケットを伝送するパケット伝送経路を決定する経路切替部と、
   を備える、
   パケット伝送システム。
2. 前記第１伝送経路は、前記端点装置に接続された第１伝送装置を含み、
   前記第２伝送経路は、前記端点装置に接続された第２伝送装置を含み、
   前記帯域監視部は、前記第１伝送装置、前記第２伝送装置にそれぞれ設けられる、
   請求項１に記載のパケット伝送システム。
3. 前記第１伝送経路は、直列に接続される複数の前記第１伝送装置を含むとともに、複数の前記第１無線区間を有し、
   複数の前記第１伝送装置の前記帯域監視部はそれぞれ、異なる前記第１無線区間の帯域情報を監視し、
   前記第２伝送経路は、直列に接続される複数の前記第２伝送装置を含むとともに、複数の前記第２無線区間を有し、
   複数の前記第２伝送装置の前記帯域監視部はそれぞれ、異なる前記第２無線区間の帯域情報を監視する、
   請求項２に記載のパケット伝送システム。
4. 前記第１伝送装置は、担当する前記第１無線区間の担当帯域情報と後段の伝送装置から入力される後段帯域情報とを比較する帯域比較部をさらに備え、
   前記担当帯域情報と前記後段帯域情報のうち小さい方の帯域情報を出力する、
   請求項３に記載のパケット伝送システム。
5. 前記第１伝送装置は、
   後段の伝送装置から入力されるＢＮ（bandwidth notification）メッセージから前記後段帯域情報を抽出して前記帯域比較部に入力するＢＮＭ受信部と、
   前記担当帯域情報が前記後段帯域情報よりも小さい場合、前記ＢＮメッセージの前記後段帯域情報を前記担当帯域情報に更新して出力するＢＮＭ送信部と、
   をさらに備える、
   請求項４に記載のパケット伝送システム。
6. 前記経路切替部は前記端点装置に設けられ、
   前記帯域監視部は、前記端点装置に前記第１無線区間、前記第２無線区間の前記帯域情報を通知する、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のパケット伝送システム。
7. 端点装置に直列接続され、複数の無線区間を有する伝送経路を構成する伝送装置であって、
   複数の前記伝送装置は、
   担当する前記無線区間の担当帯域情報を監視して、前記端点装置に通知する帯域監視部と、
   前記担当帯域情報と後段の前記伝送装置から受信した後段帯域情報とを比較する帯域比較部と、
   を有し、
   前記担当帯域情報と前記後段帯域情報のうち小さい方の帯域情報を出力する、
   伝送装置。
8. 端点装置に接続された、第１伝送経路の第１無線区間と第２伝送経路の第２無線区間の帯域情報を監視し、
   前記第１無線区間、前記第２無線区間の帯域情報に基づいて、前記第１伝送経路、前記第２伝送経路それぞれの最小帯域値を判定し、
   判定結果に基づいてパケットを伝送するパケット伝送経路を決定する、
   伝送経路切替方法。
9. 端点装置に接続された、第１伝送経路の第１無線区間と第２伝送経路の第２無線区間の帯域情報を監視する処理と、
   前記第１無線区間、前記第２無線区間の帯域情報に基づいて、前記第１伝送経路、前記第２伝送経路それぞれの最小帯域値を判定する処理と、
   判定結果に基づいてパケットを伝送するパケット伝送経路を決定する処理と、
   をコンピュータに実行させる、
   伝送経路切替プログラム。

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