JP4130806B2 - ラベルスイッチングを利用したリング・ネットワーク内で故障保護を提供する方法及びシステム - Google Patents

Description

関連技術の参照
本発明は、２００１年５月２４日付けで提出された、先行出願第０９／８６５，０３５号に関連する。

本発明はラベルスイッチングに関し、より詳細には、ラベルスイッチングを利用したリング・ネットワーク内で故障保護を提供する方法及びシステムに関する。

パケット・スイッチ・ネットワークでは、ソースアドレスから宛先アドレスへ移動するパケットを、多くの中間ネットワーク・ノード、例えばスイッチ又はルータを介して伝送することができる。宛先アドレスへ向かうパケットを受信する中間ネットワーク・ノードは、ルックアップ・テーブルを利用して、パケットにネクストホップを決定する。ラベルスイッチングは、パケットがソースアドレスから宛先アドレスへ移動する際に、各々のホップにてルックアップ・プロセスを促進するために開発された技術である。要するに、ラベルスイッチングでは、パケットを受信した中間ネットワーク・ノードによって、パケットのネクストホップの迅速な決定を可能にするラベルをパケットに取り付けるというものである。インターネット・エンジニアリング・タスクフォース（ＩＥＴＦ）によって標準化されているラベルスイッチング・プロトコルの一つは、マルチプロトコル・ラベルスイッチング（ＭＰＬＳ）として知られている。

図１は、ＭＰＬＳを利用してパケットをメッシュ・ネットワークに転送する複数のネットワーク・ノード１０２を示している。これらのネットワーク・ノードは、ラベルスイッチ・ルータ（ＬＳＲ）と呼ばれ、相互接続したＬＳＲのグループがＭＰＬＳドメイン１０４を画定している。ＭＰＬＳドメインのエッジ部分に存在し、非ＭＰＬＳネットワーク・ノードにインターフェースを提供するＬＳＲはエッジＬＳＲと呼ばれる（ＭＰＬＳドメインに出入力するパケットに関連してイングレスＬＳＲ及びイグレスＬＳＲとも呼ばれる）。ラベル付けしたパケットがＭＰＬＳドメインにかけて移動するパスは、ラベルスイッチ・パス（ＬＳＰ）と呼ばれる。図１は、２個のＬＳＰ、つまりＭＰＬＳドメイン内のＬＳＲ間に伸びているワーキングＬＳＰ１と保護ＬＳＰ１の例を示している。ＬＳＰを２個のみ図示しているが、ＭＰＬＳドメインは大量の固有ＬＳＰを含むことができる。

多くの場合、ＭＰＬＳは、ネットワーク層（層３）におけるインターネット・プロトコル（ＩＰ）、及び、データリンク層（層２）プロトコル、例えばイーサネット（ＩＥＥＥ ８０２．３ｘ、登録商標名）、非同期転送モード（ＡＴＭ）、又はフレーム・リレーと共に使用される。ＭＰＬＳプロトコルによれば、「シム・ヘッダ」とも呼ばれるＭＰＬＳヘッダがネットワーク層ヘッダ（内部ヘッダ）とデータリンク層ヘッダ(外部ヘッダ)の間に挿入して、ラベル付けしたパケットをＭＰＬＳドメイン内で案内する。この分野で知られているように、複数のシム・ヘッダをスタックして、階層的なオペレーションをサポートすることができる。さらに、ＭＰＬＳを、シム・ヘッダが２つの層２のヘッダの間に配置される層２の環境で使用することも可能である。

図２は、外部ヘッダ２０８（つまり、宛先アドレス、ソースアドレス、タイプ・フィールドを含むＭＡＣヘッダ）、ラベルスイッチング・ヘッダ２１０（シム・ヘッダとも呼ばれる）、内部ヘッダ２１２及びペイロード２１４（つまり、ＩＰヘッダとＩＰペイロード）、ＭＡＣトレーラ２１６(つまりＣＲＣ)を含むラベル付けしたパケットの一例を示している。ＩＥＴＦ（ＲＦＣ３０３２、２００１年１月）に記載されており、また、図２の拡大図にも示しているように、ＭＰＬＳシム・ヘッダは２０ビットＭＰＬＳラベルフィールド２１８、３ビット経験的使用フィールド２２０、１ビット・スタッキング・フィールド２２２、８ビット存続時間（ＴＴＬ）フィールド２２４を含む。ＭＰＬＳラベルフィールドは、パケットを次のＬＳＲへ転送する目的で使用されるラベル値を含んでいる。経験的使用フィールドは未だ完全に定義されておらず、スタッキング・フィールドは、ＭＰＬＳヘッダがＭＰＬＳヘッダのスタック内の最後のＭＰＬＳヘッダであることを識別するために使用され、また、ＴＴＬフィールドは、ＭＰＬＳドメイン内でＭＰＬＳパケットがトラバースできるホップの数に制限を課するＴＴＬ値を含んでいる。

この分野でよく知られているように、現在のところ、パケット・スイッチ・ネットワークは、従来の電気通信トラフィック、例えば音声通信をサポートするべく適合されている。パケット・スイッチ・ネットワークによって従来の電気通信トラフィックをサポートするためには、パケット・スイッチ・ネットワークに、回路切り替えネットワークで達成される信頼性の基準を満たす、又はこれを超える信頼性の基準が確実に得られる故障保護機構を実装する必要がある。例えば、ラベル・スイッチ・ネットワークが、ＬＳＰの故障から５０ミリ秒（ｍｓ）以内で復元できることが重要である。

都市部において、従来の回路スイッチング・トラフィックは、多くの場合、リング・ネットワーク・アーキテクチャを使用して送信される。現在、リング・ネットワークは、パケットスイッチ・トラフィックを送信するように適合され、また、ラベルスイッチングはリング・ネットワーク上で実現されることで、サービスの質を向上させている。パケットスイッチ・リング・ネットワークで電気通信トラフィックを送信するためには、回路スイッチ・リング・ネットワークの信頼性基準を満たす、又はこれを超える信頼性の基準を、パケットスイッチ・リング・ネットワークが確立する必要がある。

メッシュ・タイプのＭＰＬＳベース・ネットワークに提案されたある故障保護技術では、各ワーキングＬＳＰに固有の保護ＬＳＰを確立し、また、ワーキングＬＳＰが故障した場合に、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへパケットをスイッチングする。例えば、図１のメッシュ・ネットワークを参照すると、ワーキングＬＳＰ１に保護パスウェイを提供するために、保護ＬＳＰ１が確立される。ワーキングＬＳＰが利用しているリンクに故障が生じた場合には、ワーキングＬＳＰ上で送信されるパケットが保護ＬＳＰへスイッチングされる。保護ＬＳＰへスイッチングされたパケットのＴＴＬ値が、パケットが保護ＬＳＰ上のホップの数をトラバースできるように設定される。スイッチングされたパケットが、保護ＬＳＰ上の全てのホップをトラバースすると、シム・ヘッダがポップされる。

図１の例では、ワーキングＬＳＰ１をサポートするリンクのうちいずれか一方に故障が生じた場合に、この技術に従って、ワーキングＬＳＰ１へ送信されたであろうパケットが保護ＬＳＰ１にスイッチングされ、また、ＴＴＬ値が、パケットが保護ＬＳＰをトラバースできるように設定される。スイッチングされたパケットによる保護ＬＳＰのトラバースは、パケットが、宛先ＬＳＲに到達して、保護ＬＳＰシム・ヘッダのポップによってＭＰＬＳドメインから出るまで継続される。この技術はメッシュ・タイプのネットワーク内では上手く機能するが、ラベルスイッチングされたパケットが、ＭＰＬＳドメインから出る前に、リング周囲で複数の異なるＬＳＰをトラバースする可能性があるリングタイプのネットワーク内ではそれ程上手く機能しない。

上述した保護スキームに伴う別の欠点は、保護ＬＳＰをトラバースするパケットが、ワーキングＬＳＰが使用しているポートとは別のポートの宛先ＬＳＲに到達してしまうことである。あるポートに以前到達したパケットが突然別のポートに到達してしまうことは、学習すべきネットワーク・トポロジーの変化が存在するということを、受信側のＬＳＲに示すものである。トポロジー学習は、他の重要なオペレーションに費やすことができたであろう貴重な処理時間を消費してしまう。

リングタイプのパケット・スイッチ・ネットワークを使用して従来の電気通信トラフィックを実施したいという願望と、最新の故障保護技術の問題とを鑑みると、さらなるトポロジー学習をトリガすることがなく、容易に実現可能な、高速保護スイッチングを提供するラベルスイッチ・リング・ネットワークのための故障保護技術が必要である。

ラベルスイッチングを利用したリング・ネットワーク内のネイバーＬＳＲ間のワーキングＬＳＰは、このワーキングＬＳＰに保護ＬＳＰを確立することにより保護され、この場合、ワーキングＬＳＰのための保護ＬＳＰは、ワーキングＬＳＰのネイバーＬＳＲどうしを、ワーキングＬＳＰとは反対の方向にあたる、リング周囲方向にて接続する。ワーキングＬＳＰが利用しているリンクが故障した場合、ワーキングＬＳＰからのパケットが保護ＬＳＰへスイッチングされる。スイッチングされたパケットが、パケットがワーキングＬＳＰをトラバースした場合に達するであろうネイバーＬＳＲに達するまで、保護ＬＳＰのトラバースを続ける。すなわち、保護ＬＳＰへスイッチングされたパケットが、故障したリンクの他端に位置しているネイバーＬＳＲに到達するまで、リング・ネットワークを、ワーキングＬＳＰとは反対方向へトラバースし続ける。ある実施形態では、保護ＬＳＰをトラバースするパケットのＴＴＬ値が、保護ＬＳＰ上のホップの数に合うように調整されるため、パケットのＴＴＬ値が、ワーキングＬＳＰをトラバースした場合と同様に、保護ＬＳＰのトラバース後のパケットのＴＴＬ値と同値になる。保護ＬＳＰをトラバースしたパケットのＴＴＬ値を調整することで、ラベルスイッチングしたパケットが、そのシム・ヘッダを時期尚早にポップしてしまい、これによりパケットがＭＰＬＳドメインから早く出て行ってしまうことが防止される。

ある実施形態では、保護ＬＳＰにスイッチングされたパケットが、ネイバーＬＳＲに達した後に、ワーキングＬＳＰへ再びスイッチングされる。これらのパケットは、封入されたパケットがネイバーＬＳＲの受信側ポートによって読み取られることなく、保護ＬＳＰからワーキングＬＳＰへ再びスイッチングされる。ネイバーＬＳＲの受信ポートに読み取られることなく、保護ＬＳＰからワーキングＬＳＰへとパケットが再びスイッチングされるため、受信ポートはトポロジー学習を全く開始しない。保護ＬＳＰからワーキングＬＳＰへ再びスイッチングされたパケットは、次に、ネイバーＬＳＲによって、あたかもパケットがワーキングＬＳＰ上のネイバーＬＳＰに到達したかのように扱われる。パケットは、リング・ネットワーク上のネクストホップＬＳＰへ続くか、あるいはＭＰＬＳドメインから出ることができる。別の実施形態では、保護ＬＳＰを介してネイバーＬＳＲに到達した後に、パケットは、封入されたパケットが受信側ポートによって読み取られることなく、リング・ネットワーク上でネクストホップＬＳＰに直接スイッチングされる。

ラベルスイッチング・プロトコルを利用したリング・ネットワーク内における２個のＬＳＲの間でＬＳＰを保護する方法の実施形態では、リング・ネットワーク内の第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲの間でワーキングＬＳＰを識別し、ワーキングＬＳＰが、該リング・ネットワーク周囲で第１方向を有し、さらに、ワーキングＬＳＰが利用しているリンクに故障が生じた場合に、第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲ間でパケットを通信するために、第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲの間に保護ＬＳＰを確立し、保護ＬＳＰがリング・ネットワークを使用し、第１方向と反対の方向を有し、さらに、ワーキングＬＳＰが利用しているリンクの故障に応じて、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへパケットをスイッチングする。

該方法のある実施形態では、パケットが保護ＬＳＰをトラバースした後に、保護ＬＳＰから再びワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングする。該方法の別の実施形態では、さらに、パケットが保護ＬＳＰをトラバースした後に、保護ＬＳＰからネクストホップ・ワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングする。

該方法のある実施形態では、パケットのＴＴＬ値が、保護ＬＳＰに沿ったＬＳＲの数と合うように調整される。さらなる実施形態では、Ｎを加算することによりＴＴＬ値の調整を行っているが、この場合、Ｎは、保護ＬＳＰに沿ったＬＳＲの数の関数である。

該方法の別の実施形態では、パケットが保護ＬＳＰをトラバースした後に、保護ＬＳＰから再びワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングし、保護ＬＳＰから再びワーキングＬＳＰへスイッチングしたパケットにＴＴＬ値を生成するために、保護ＬＳＰをトラバースしたパケットからのＴＴＬ値を使用する。別の実施形態では、パケットを再びワーキングＬＳＰへスイッチングするのではなく、パケットをネクストホップ・ワーキングＬＳＰへスイッチングする。

ある実施形態では、リング・ネットワーク上のネイバーＬＳＲ間の各リンクに、少なくとも１個の保護ＬＳＰを確立する。

別の実施形態では、ＬＳＲが、マルチプロトコル・ラベル・スイッチング（ＭＰＬＳ）を利用して、リング・ネットワーク周囲でパケットの通信を行う。

ラベルスイッチング・プロトコルを利用したリング・ネットワーク内における２個のＬＳＲ間でＬＳＰを保護するシステムのある実施形態は、リング・ネットワーク内の各々のＬＳＲに関連した、ラベルスイッチング・モジュールと故障保護モジュールとを備えている。各ＬＳＲのラベルスイッチング・モジュールは、各ＬＳＲとネイバーＬＳＲの間のワーキングＬＳＰを識別し、ワーキングＬＳＰが、リング・ネットワーク周囲で第１方向を有する。故障保護モジュールが、ＬＳＲとネイバーＬＳＲの間に保護ＬＳＰを確立し、ワーキングＬＳＰが利用しているリンクに故障が生じた場合に、保護ＬＳＰにより、ＬＳＲとネイバーＬＳＲの間でパケットの通信が可能になり、保護ＬＳＰは、リング・ネットワークを利用し、第１方向とは反対の方向を有する。故障保護モジュールはさらに、ワーキングＬＳＰが利用しているリンクの故障に応じて、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへパケットをスイッチングする。

該システムのある実施形態では、パケットが保護ＬＳＰをトラバースした後に、故障保護モジュールが、保護ＬＳＰから再びワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングするための論理を含む。別の実施形態では、故障保護モジュールが、保護ＬＳＰからネクストホップ・ワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングするための論理を含む。

該システムのある実施形態では、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへのパケットのスイッチングは、保護ＬＳＰに沿ったＬＳＲの数に合うように、パケットのＴＴＬ値を調整する。例えば、ＴＴＬ値にＮを追加することで、ＴＴＬ値を調整することができ、この場合、Ｎは、保護ＬＳＰに沿ったＬＳＲの数の関数である。

本発明のその他の態様及び利点は、本発明の原理を例証の方法で示している添付の図面を考慮しながらの以下の詳細な説明から明白になるだろう。

図１は、従来技術によるＭＰＬＳを使用してパケットの転送を行うＭＰＬＳドメイン内のネットワーク・ノードのグループを示す。

図２は、従来技術によるＩＰヘッダ、ＭＰＬＳシム・ヘッダ、イーサネット・ヘッダを含む、ラベルスイッチングしたパケットの一例を示す。

図３は、リング・ネットワーク内でリンクをトラバースする２個の例証的なＬＳＰを含んだリングを形成するために、伝送リンクによって接続したＬＳＲのグループを示す。

図４は、本発明のある実施形態による例証的なワーキングＬＳＰと、該ワーキングＬＳＰ用の例証的な保護ＬＳＰを備えた、図３のリング・ネットワークを示す。

図５は、本発明による例証的なワーキングＬＳＰと、該ワーキングＬＳＰ用の例証的な保護ＬＳＰを備えた、図３のリング・ネットワークを示しており、この場合、ワーキングＬＳＰと保護ＬＳＰは、図４のワーキングＬＳＰと保護ＬＳＰとは反対の方向に走行している。

図６は、例証的なワーキングＬＳＰと、ワーキングＬＳＰ用の例証的な保護ＬＳＰを備えた、リング・ネットワーク上のＬＳＲの拡大図を示しており、この場合、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂの間のリンクは、本発明の実施形態に従って正しく機能する。

図７は、図６に示したワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂをトラバースする、例証的なラベルスイッチングしたパケットを示す。

図８は、図６のリング・ネットワークを示しており、この場合、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂの間のリンクが故障しており、本発明のある実施形態に従って、保護ＬＳＰ上のＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂへパケットが転送される。

図９は、シム・ヘッダを変更した状態にある、図７のパケットを示しており、該パケットがＴＴＬ値を調整することで、パケットが、ワーキングＬＳＰではなく、保護ＬＳＰを本発明のある実施形態に従ってトラバースすることが可能となる。

図１０は、図６のリング・ネットワークを示しており、この場合、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂの間のリンクが故障しており、パケットが、保護ＬＳＰ上のネクストホップＬＳＲへ転送され、その後、元のワーキングＬＳＰへ再びスイッチングされることなく、該パケットが受信ＬＳＲを介して、本発明の別の実施形態に従って転送される。

図１１は、２個の例証的なワーキングＬＳＰと、そのうち１個のワーキングＬＳＰのための例証的な保護ＬＳＰとを備えた、リング・ネットワーク上のＬＳＲの拡大図を示しており、この場合、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂ間のリンクは、本発明のある実施形態に従って正しく機能する。

図１２は、図１１に示したワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂをトラバースする、例証的なラベルスイッチングされたパケットを示す。

図１３は、図１１に示したワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃをトラバースする、図１２のラベルスイッチングしたパケットの一例を示す。

図１４は、図１１のリング・ネットワークを示しており、この場合、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂ間のリンクが故障しており、本発明のある実施形態に従って、保護ＬＳＰ上のＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂへパケットが転送される。

図１５は、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへパケットをスイッチングした後の状態、また、本発明のある実施形態に従ってＴＴＬ値を調整した後の状態にある、図１２のラベルスイッチングしたパケットの一例を示す。

図１６は、本発明のある実施形態に従って、保護ＬＳＰから再びネクストホップ・ワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングした後の状態にある、図１５のラベルスイッチングしたパケットの一例を示す。

図１７は、図１１のリング・ネットワークを示しており、この場合、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂ間のリンクが故障しており、また、本発明の別の実施形態に従って、パケットが、再び元のワーキングＬＳＰへスイッチングされることなく、保護ＬＳＰ上でＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂへ転送される。

図１８は、本発明のある実施形態による故障保護モジュールを実装したリング・ネットワーク上に存在する２個のネイバーＬＳＲの拡大図を示す。

図１９は、本発明のある実施形態によるラベルスイッチングを利用したリング・ネットワーク内における２個のＬＳＲ間でＬＳＰを保護する方法のプロセスフロー・ダイアグラムを示す。

図２０は、本発明のある実施形態によるラベルスイッチングを利用したリング・ネットワーク内における２個のＬＳＲ間でＬＳＰを保護する別の方法のプロセスフロー・ダイアグラムを示す。

図３は、伝送リンク３３１、３３３、３３５、３３７、３３９により接続し、リングを形成しているネットワークノード３３０、３３２、３３４、３３６、３３８のグループを示す。図３の実施形態では、リング上の全てのネットワークノードはラベルスイッチングをサポートし、このラベルスイッチングは、例えば、ＩＥＴＦが発行したＭＰＬＳプロトコルであり、ここではラベルスイッチ・ルータ（ＬＳＲ）と呼ぶ。リング上の全てのＬＳＲがＭＰＬＳドメインを形成する。リング上の各ＬＳＲは右側ネイバーと左側ネイバーを備えており、この場合、この説明の目的で、ネイバーＬＳＲは、すぐ隣のＬＳＲとして定義され、ＬＳＲに立っており、リングの中心に向いている人物に関連して各ＬＳＲに左右が定義される。各ＬＳＲを、ＭＰＬＳドメインの一部分ではない他のネットワークノードと接続することができる。例えば、ＬＳＲ Ａ ３３０は、ホストＸ ３４０に接続し、ＬＳＲ Ｂ ３３２はホストＹ ３４２に接続し、ＬＳＲ Ｃ ３３４はホストＺ ３４４に接続されている。図３の実施形態では、ネイバーＬＳＲ間のリンクは、少なくとも１本の光ファイバを備えるが、リンクは１本よりも多い光ファイバ、他の媒体、及び／又は仲介している他の非ＭＰＬＳノードを備えることが可能である。図３の実施形態では、ＬＳＲ３３０〜３３８は、イーサネット、ＡＴＭ、フレーム・リレー、又は他のデータリンク層（層２）プロトコルを利用して、ＬＳＲ間でパケットの伝送を実行することが可能である。さらに、ＬＳＲ及びホストは任意のデータリンク層プロトコルを利用してパケットの交換を実行することもできる。

ＭＰＬＳベースのネットワークでは、ラベル付けしたパケットが、ＬＳＰを介して、ＬＳＲ間で転送される。ＬＳＰは、ネイバーＬＳＲ間、又は非ネイバーＬＳＲ間で定義することができる。ＭＰＬＳドメイン内でラベル付けしたパケットが作成する、ネイバーＬＳＲ間の各ホップは、ラベルスイッチングされたホップと呼ばれる。ラベル付けしたパケットは、ＭＰＬＳドメイン内に複数のラベルスイッチングされたホップを作成することができる。図３は、ＭＰＬＳドメイン内に存在する、異なる２個の例証的なＬＳＰを示す。この説明全体をとおして、ＬＳＰは、そのソースＬＳＲ及び宛先ＬＳＲによって識別されるため、ＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂまで走行するＬＳＰがＬＳＰ Ａ／Ｂと識別される。ここでは、ＬＳＰのソース及び宛先ＬＳＲをパスＬＳＲと呼んでおり、ＬＳＰが１個よりも多くのラベルスイッチ・ホップにかけて伸びている場合、パスＬＳＲはネイバーＬＳＲと違っていてよい。図３のＭＰＬＳドメインはリングであるため、ソースＬＳＲから宛先ＬＳＲまでの各ＬＳＰの方向は、各図中に示され、右回り又は左回りとして特徴付けることができる。図３中に示す２個の例証的なＬＳＰは、ＬＳＰ Ａ／Ｂ及びＬＳＰ Ｃ／Ｅを含む。ＬＳＰ Ａ／Ｂは、ＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂへと右回り方向に走行し、また、ＬＳＰ Ｃ／Ｅは、ＬＳＲ ＣからＬＳＲ Ｅへと左回り方向に走行している。

本発明のある実施形態によれば、ラベルスイッチングを利用したリング・ネットワーク内におけるネイバーＬＳＲ間のワーキングＬＳＰは、ワーキングＬＳＰに保護ＬＳＰを確立することで保護され、この場合、ワーキングＬＳＰの保護ＬＳＰは、ワーキングＬＳＰのネイバーＬＳＲを、リング周囲で、ワーキングＬＳＰの方向とは反対の方向において接続する。ワーキングＬＳＰが利用するリンクが故障すると、ワーキングＬＳＰからのパケットが保護ＬＳＰにスイッチングされる。スイッチングされたパケットが、該パケットがネイバーＬＳＲに達するまで、つまり、該パケットが達するネイバーＬＳＲが、ワーキングＬＳＰをトラバースするパケットを有するまで、保護ＬＳＰのトラバースを行う。すなわち、保護ＬＳＰにスイッチングされたパケットが、故障したリンクの他端上にあるネイバーＬＳＲに達するまで、リング・ネットワークを、ワーキングＬＳＰと反対方向にトラバースする。ある実施形態では、保護ＬＳＰ上のホップの数と合うように、保護ＬＳＰをトラバースするパケットのＴＴＬ値を調整することで、ワーキングＬＳＰをトラバースした後と同様に、パケットのＴＴＬ値が、保護ＬＳＰのトラバース後にも同一のまま維持される。ある実施形態では、ネイバーＬＳＲに達した後に、保護ＬＳＰからのパケットがワーキングＬＳＰに再びスイッチングされる。保護ＬＳＰから再びワーキングＬＳＰにスイッチングされたパケットが、あたかもパケットがワーキングＬＳＰをトラバースしたかのように扱われる。例えば、リング・ネットワーク周囲でパケットのラベルスイッチングを継続して、目的の宛先ＬＳＲに到達するか、又は、パケットがＭＰＬＳドメインから出ることができる。

保護ＬＳＰとＴＴＬ調整が事前に確率されるため、ワーキングＬＳＰが利用しているリンクの故障に応じて、保護スイッチングを高速且つ容易に実行することが可能である。ワーキングＬＳＰが利用しているリンクの故障には、ファイバ切断、又は、サービスの質の許容範囲を超える低下が含まれ、このサービスの低下には、許容範囲を超える高いビットエラーレート（ＢＥＲ）又は待ち時間が含まれる。あらゆる技術を用いて故障を検出することが可能であり、どの故障検出技術を使用するかは本発明にとって重要ではない。

図４は、例証的なワーキングＬＳＰ、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂ ４２６、及び、ワーキングＬＳＰ用の例証的な保護ＬＳＰ、保護ＬＳＰ Ａ／Ｂ ４２８を備えた、図３のリング・ネットワークを図示している。この説明全体をとおして、類似の参照符号は類似の要素を示すべく使用されている。ワーキングＬＳＰは、ＬＳＲ Ａ ４３０からＬＳＲ Ｂ ４３２までのネイバーＬＳＢの間で、右方向に向かって走行し、また、保護ＬＳＰは、ＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂまでの間を左方向に向かって走行している。ワーキングＬＳＰ Ａ/Ｂが使用しているリンク上で故障が発生した場合、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂ用にラベル付けされたパケットが保護ＬＳＰにスイッチングされる。保護ＬＳＰにスイッチングされたパケットが、パケットがワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂを（右回り方向に）トラバースした場合と同様に、保護ＬＳＰを（ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂと反対方向に）トラバースし、ＬＳＲ Ｂへと伝送される。ある実施形態では、スイッチングされたパケットが保護ＬＳＰの端部（つまり、ＬＳＲ Ｂ）に到達すると、パケットが再び元のワーキングＬＳＰにスイッチングされ、その後、あたかも、パケットがワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂをトラバースした場合と同様に扱われる。

リング・ネットワークでは、ネイバーＬＳＲ間で同一のリンクを利用する複数のワーキングＬＳＰが存在してよい。ある実施形態では、同一のリンクを利用する全てのワーキングＬＳＰが、特定のワーキングＬＳＰに固有の保護ＬＳＰによって同様の方法で保護される。別の実施形態では、同一のリンクを利用する複数のワーキングＬＳＰが、１個の保護ＬＳＰによって保護される。つまり、リンク故障が生じた場合に、故障したリンクを利用する全てのワーキングＬＳＰが１個の保護ＬＳＰにスイッチングされる。別の実施形態では、異なるグループのワーキングＬＳＰを、異なる保護ＬＳＰで保護することができる。

本発明のある実施形態では、少なくとも１個のワーキングＬＳＰが、リング・ネットワーク上の各ネイバーＬＳＲを接続し、各ワーキングＬＳＰについて保護ＬＳＰが確立される。全ての保護ＬＳＰは、図４を参照して記述したように確立され、この場合、各保護ＬＳＰが、特定のワーキングＬＳＰの２個のネイバーＬＳＲを、リング周囲において、ワーキングＬＳＰとは反対の方向に接続する。

ＬＳＲ Ａ ４３０とＬＳＲ Ｂ ４３２間のリンクが、ＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂへ右回り方向で走行するワーキングＬＳＰをサポートする一方で、これと同じリンクが、さらに、ＬＳＲ ＢからＬＳＲ Ａへ左回り方向で走行するワーキングＬＳＰをもサポートすることが可能である。図５は、図３、図４のリング・ネットワークを示しており、図４に示したワーキングＬＳＰと保護ＬＳＰとは反対の方向に走行する例証的なワーキングＬＳＰ ５２６と例証的な保護ＬＳＰ ５２８を備えている。ワーキングＬＳＰは、ＬＳＲ Ｂ ５３２からＬＳＲ Ａ ５３０へ左回り方向に走行し、保護ＬＳＰは、ＬＳＲ ＢからＬＳＲ Ａへ右回り方向に走行している。ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ａが利用しているリンク上に故障が生じると、ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ａにラベル付けしたパケットが各保護ＬＳＰにスイッチングされる。スイッチングされたパケットは、保護ＬＳＰを（ワーキングＬＳＰとは反対方向に向かって）トラバースし、パケットがワーキングＬＳＰ Ｂ／Ａをトラバースした場合と同様に、ＬＳＲ Ａへ伝送される。ある実施形態では、パケットが保護ＬＳＰの端部に到達すると、パケットが、元のワーキングＬＳＰに再びスイッチングされ、また、ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ａをトラバースした場合と同様に扱われる。

図６〜図１０は、本発明の実施形態によってワーキングＬＳＰが保護される方法をより詳細に示した例証である。図６を参照すると、ホストＸ ６４０からホストＹ ６４２へパケットを送信することが望ましく、この両方はＭＰＬＳドメイン外に存在する。パケットが、各ホストとＬＳＲ間の接続６５０、６５２を介して、また、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂの間に確立したワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂを介して、ホストＸからホストＹへ送信される。図４を参照して上述したように、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂ ６２６に保護ＬＳＰ ６２８が確立されている。図６の実施形態では、保護ＬＳＰはワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂに固有のものであるが、これは必須ではない。ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂの保護ＬＳＰは、破線で示され、ＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂへ左回り方向に走行している。

さらに図６は、リング・ネットワーク上のＬＳＲ ６３０〜６３８の拡大図を示す。各々のＬＳＲは、右側送信、受信モジュール６４２、６４４（ＴＭ及びＲＭ）、左側送信、受信モジュール６４３、６４５を含む。送信モジュールは、パケットを処理し、そのネイバーＬＳＲへ送信する。例えば、ＬＳＲ Ａの左送信モジュールが、パケットを処理し、ＬＳＲ Ｂへ送信する。ＭＰＬＳベースのネットワーキングの分野で知られているように、送信モジュールは、パケット・バッファとパケット・プロセッサを備えている。受信モジュールは、そのネイバーＬＳＲから受信したパケットを処理する。例えば、ＬＳＲ Ｂの右側受信モジュールが、ＬＳＲ Ａからパケットを受信し、この処理を行う。パケットベースのネットワーキングの分野で知られているように、受信モジュールは、パケット・バッファとパケット・プロセッサを備えている。

図７は、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂをトラバースする、例証的なラベルスイッチング・パケット７０６を示している。パケットは、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂをトラバースするために使用される外部ヘッダ７０８と、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂを識別するシム・ヘッダ７１０と、封入されたパケット７１１とを備え、この封入されたパケット７１１は、ヘッダ７１２（ここでは内部ヘッダと呼ぶ）と、ペイロード７１４と、恐らくは１個又はそれ以上のトレーラを含む。

ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂをサポートするリンクが正しく機能している限り、ＭＰＬＳドメイン内のパケットが、ワーキングＬＳＰを使用して、ＬＳＲ Ａ ６３０からＬＳＲ Ｂ ６３２へ転送される。しかし、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂが利用するリンクの故障、例えばファイバ切断又はＢＥＲの劣化が生じた場合には、ワーキングＬＳＰ Ａ/Ｂを介して送信されていたパケットが保護ＬＳＰにスイッチングされる。スイッチングされたパケットは、ＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂへと保護ＬＳＰを左回り方向にトラバースする。

図８は、ＬＳＲ Ａ ８３０とＬＳＲ Ｂ ８３２の間のリンクに故障が生じた場合におけるパケットトラバースのパスの一例を示している。ＬＳＲ Ａを参照すると、ホストＸ ８４０から受信され、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂへの使用を目的としたパケットが、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂ間のリンクが十分に動作している場合と同様に、依然として左側送信モジュール及びワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂへ伝送される。左側送信モジュールにて、パケットが、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂから保護ＬＳＰ Ａ／Ｂへスイッチング、又は「バウンシング」される。ある実施形態では、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへのパケットのスイッチングには、送信モジュールのバッファから受信モジュールのバッファへのパケットのスイッチング、パケットのシム・ヘッダの変更が含まれる。シム・ヘッダの変更では、シム・ヘッダのＭＰＬＳラベルをワーキングＬＳＰラベルから保護ＬＳＰラベルへスイッチングし、シム・ヘッダのＴＴＬフィールドを調整する。シム・ヘッダのＴＴＬフィールドの調整については、以下で図９を参照してより詳細に説明する。ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへのＭＰＬＳラベルの変更では、さらに、外部ヘッダの変更がされることで、保護ＬＳＰ上のネクストホップＬＳＲが識別される。保護ＬＳＰが事前に確立されているので、外部ヘッダの変更は単純なタスクである。

図９は、図７のパケット９０６を示しているが、この場合は、シム・ヘッダ９１０が変更されたため、パケットが、ワーキングＬＳＰではなく保護ＬＳＰをトラバースすることが可能である。詳細には、シム・ヘッダのＭＰＬＳラベルフィールド９１８が、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂの識別から保護ＬＳＰ Ａ／Ｂの識別に変更される。封入されたパケット９１１のヘッダ９１２とペイロード９１４には何の変更も加えられない。シム・ヘッダを変更するために必要な動作は、パケットをワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへのリルートすることだけであるため、また、リング・ネットワーク周囲に保護ＬＳＰが事前に確立されているため、保護処理を迅速且つ容易に実現することができる。パケットが保護ＬＳＰをトラバースする際に、封入されたパケットのヘッダ及びペイロードが中間ＬＳＲによって検査されることはない。保護スイッチングは、故障したリンクに直接接続したＬＳＲによって制御されるため、リンクの故障を迅速且つ容易に検出することが可能であり、また、リンクの故障と保護スイッチングの間の遅延を最小化することが可能である。これとは反対に、他の保護スイッチング技術は、故障を検出するため及び保護スイッチングを開始するための多数のダウンストリーム・ホップであってよいＬＳＲからのアップストリーム生存性メッセージを基となし得る。

シム・ヘッダのＭＰＬＳラベルフィールドの、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへの変更に加えて、本発明のある実施形態によれば、パケットがそのワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへスイッチングされた際に、シム・ヘッダ内のＴＴＬフィールドの値（ＴＴＬ値）が調整される。ＴＴＬ値の調整は、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂの間に、保護ＬＳＰに沿って存在するホップの追加の数Ｎと合うように行われる。つまり、パケットが、ワーキングＬＳＰと保護ＬＳＰのいずれかを介してネクストホップＬＳＲに到達するかに関わらず、ネクストホップＬＳＲに到達するパケットのＴＴＬ値は同一でなければならず、また、保護ＬＳＰに沿って、ワーキングＬＳＰのホップよりも多数のホップが存在しているので、保護ＬＳＰへスイッチングされたパケットのＴＴＬ値を上方に調整しなければならない。

図８、図９の例では、パケットが、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂと保護ＬＳＰ Ａ／ＢのいずれをトラバースすることによってＬＳＲ Ｂに到達するかに関わらず、各パケットのＴＴＬ値は同一でなければならない。保護ＬＳＰは、ワーキングＬＳＰよりも３だけ大きいホップ（Ｎ＝３）を必要とするため、保護ＬＳＰをトラバースするパケットのＴＴＬ値が３だけ上昇して追加のホップと合うようにすることで、パケットがワーキングＬＳＰと保護ＬＳＰのいずれをトラバースしたかに関わらず、ＬＳＰ Ｂにおいて各パケットのＴＴＬ値が同一になる。図８を参照すると、ワーキングＬＳＰをトラバースするパケットのＴＴＬ値は、まず最初に２に設定され、ＬＳＲ Ｂにて減少された際にＴＴＬ値が１になるようにされる。図８の実施形態では、０又は１のＴＴＬ値が、パケットがそれ以上ラベルスワップされるべきでないことを示す。パケットのＴＴＬ値は、まず最初に、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂをトラバースするために２に設定され、次に、調整されたＴＴＬ値が、保護ＬＳＰをトラバースするために５（２＋３＝５）に設定される。その後、パケットのＴＴＬ値が、保護ＬＳＰ上でトラバースされた、ラベルスイッチした各々のホップにつき１だけ減少する。図９は、例えば図８の保護ＬＳＰについて調整されたＴＴＬ値を計算するアルゴリズムを示している。特定の保護ＬＳＰの各々についてのＴＴＬ調整アルゴリズムが事前に確立されるため、ＴＴＬ値の調整を迅速且つ容易に実行することが可能である。調整したＴＴＬ値を含んだパケットが、そのＴＴＬ値が各ホップにおいて減少している状態で、その保護ＬＳＰをトラバースすると、宛先ＬＳＲにおけるＴＴＬ値が、パケットがその関連するワーキングＬＳＰをトラバースした場合と同様に、全て同値になる。

ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂ間のリンク上のワーキングＬＳＰを保護する全ての保護ＬＳＰが同一の保護ルートをトラバースし、同数のホップを形成するため、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂ間のリンク用の全ての保護ＬＳＰのための調整されたＴＴＬ値が、同一のアルゴリズムを使用して生成される。例えば、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂ間のリンク用の全ての保護ＬＳＰが、ワーキングＴＴＬ値に３個のホップを追加して生成した、調整されたＴＴＬ値を有する。

図８を参照して、保護スイッチングの実施形態についてさらに説明する。ＬＳＲ Ａ ８３０を参照すると、パケットの左側送信モジュールから左側受信モジュールへのスイッチングを含む、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへのパケットのスイッチングの後に、パケットが、通常にラベル付けしたパケットと全く同様に、左側受信モジュールから右側送信モジュールへと、ＬＳＲ Ａ上で転送される。保護ＬＳＰ ８２８上のパケットがＬＳＲ Ａの右側送信モジュールから送信され、保護ＬＳＰをトラバースし、ＬＳＲ Ｅ、Ｄ、Ｃ（８３８、８３６、８３４）を通過し、ＬＳＲ Ｂ ８３２の左側受信モジュールへ到達する。各ＬＳＲにおいて、シム・ヘッダのＴＴＬ値が１だけ減少し、この減少したＴＴＬ値が、出力ラベルスイッチングされたパケットに算入される。保護ＬＳＰ上のＬＳＲ Ｂにて受信されたパケットが、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂに再びスイッチングされるべきパケットとして認識される。

図８の実施形態では、ＬＳＲ Ｂ ８３２にてパケットを保護ＬＳＰからワーキングＬＳＰへ再びスイッチングするには、パケットを左側受信モジュールから右側受信モジュールへスイッチングする。パケットをＬＳＲ Ｂの右側受信モジュールへスイッチングするためには、パケットをまずＬＳＲ Ｂにかけて右側送信モジュールへと通過させ、次に右側受信モジュールへとスイッチングする。図８の実施形態では、伝送パスウェイが容易に使用可能なＬＳＲ内に出るため、パケットをＬＳＲにかけて、左側受信モジュールから右側送信モジュールへと通過させる。パケットが右側送信モジュールに伝送されると、パケットが右側受信モジュールにスイッチングされる。パケットを右側受信モジュールにスイッチングするには、パケットを保護ＬＳＰから再び元のワーキングＬＳＰへスイッチングし、ＴＴＬ値を、保護ＬＳＰシム・ヘッダからワーキングＬＳＰシム・ヘッダへ送信する。例えば、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂの保護ＬＳＰ上で受信したパケットが、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂへ再びスイッチングされ、これと同時に、受信したパケットからのＴＴＬ値が持ち越される。右側受信モジュールにて、パケットはあたかもワーキングＬＳＰをＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂへ（右回り方向に）トラバースしたかのように扱われる。右側受信モジュールにおいて、（減少後の）ＴＴＬ値は１であるため、パケットのシム・ヘッダがポップされ、また、封入されたパケットがあたかもパケットがワーキングＬＳＰ Ａ／ＢへトラバースしたかのようにホストＹ ８４２へ転送される。シム・ヘッダは、パケットが再び元のワーキングＬＳＰへスイッチングされるまでポップされないので、受信側のポートは内部ヘッダを読み取らず、トポグラフィ学習（例えば、ＭＡＣムーブ）がトリガされない。

ある実施形態では、保護ＬＳＰ上で受信されたパケットを関連するワーキングＬＳＰへ再度スイッチングする動作は、自動的に、また、任意のリンク故障表示とは無関係に実施される。例えば、ＬＳＲ Ｂは、保護ＬＳＰ上で受信された全てのパケットを、関連するワーキングＬＳＰへスイッチングするようにプログラムされている。各ＬＳＰは固有のＭＰＬＳラベルを有するため、ＬＳＲが、保護ＬＳＰ上で受信されたパケットを認識し、このパケットを自動的に対応するワーキングＬＳＰへ再びスイッチングすることができる。これ以外のＬＳＰ上で受信されたパケットは、通常のＭＰＬＳパケットとして扱われる。再び、保護ＬＳＰ上で受信されたパケットは、自動的にワーキングＬＳＰへスイッチングされるため、内部ヘッダが読み取られず、トポグラフィ学習は開始されない。

保護ＬＳＰ上で受信されたパケットを対応するワーキングＬＳＰへ再びスイッチングすることにより、また、保護ＬＳＰ上へ送信されたパケットのＴＴＬ値を調整することにより、保護ＬＳＰをトラバースするパケットが、ワーキングＬＳＰをトラバースした状態と同様の状態に迅速且つ容易に戻る。ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへパケットをスイッチングする特定の技術、また、保護ＬＳＰから再びワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングする特定の技術について説明したが、本発明から逸脱しないこれ以外の技術を使用してスイッチングを達成することも可能である。

図１０は、保護ＬＳＰ上で受信されたパケットを扱う方法を示す別の例である。図１０は、保護ＬＳＰ上のＬＳＲ Ｂ １０３２にて受信されたパケットが、元のワーキングＬＳＰへスイッチングされないことを除いて、図８と同一である。図１０の実施形態では、ＬＳＲ Ｂは、保護ＬＳＰ上で受信されたパケットのＴＴＬ値を読み取り、このパケットが引き続きラベルスイッチングされるべきではないと認識する。例えば、０又は１のＴＴＬ値は、パケットがそれ以上ラベルスイッチングされるべきではない旨を示す。パケットがラベルスイッチングされるべきでないと認識されると、シム・ヘッダがポップされ、封入されたパケットが通常のパケットとして転送される。ＬＳＲ Ｂを参照すると、右側受信モジュールとホストＹ １０４２間の太線１０５４は、パケットが、図８を参照して説明したように元のワーキングＬＳＰへスイッチングされないことを示す。

保護モードでの動作は様々な異なる方法で終了することができる。ある実施形態では、伝送ＬＳＲは、保護ＬＳＰの使用から、ワーキングＬＳＰ及び前回故障したリンクの使用へと再び手動で変更される。別の実施形態では、伝送ＬＳＲが、指定された時間後に、ワーキングＬＳＰ及び故障したリンクへ再び復帰しようと試みる。別の実施形態では、ワーキングＬＳＰがリマップされ、故障したリンクを回避する。

図６〜図１０を参照して説明した例では、パケットはＭＰＬＳドメイン外のソースにおいて開始しているが、ワーキングＬＳＰ上のリング周囲を移動する任意のパケットであれば、これと同一の方法で保護することができる。例えば、ワーキングＬＳＰ Ｅ／ＡからワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂへ（右回り方向に）通過するパケットは、上述したものと同一の方法で、保護ＬＳＰ Ａ／Ｂによって保護することができる。

図１１は、当該パケットがＭＰＬＳドメイン内の複数のワーキングＬＳＰをトラバースすることを除いて、図６〜図１０を参照して説明した例と類似している、保護スイッチングの例を示している。図１１を参照すると、ＭＰＬＳドメイン外にある、ホストＸ １１４０からホストＺ １１４４へパケットを送信することが望ましい。パケットは、それぞれホストとＬＳＲ間の接続１１５０、１１５３を介して、また、ＭＰＬＳドメイン内に確立したワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂ １１２６とＬＳＰ Ｂ／Ｃ １１２７を介して、ホストＸからホストＺへ送信される。図１１の例では、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂが、ＬＳＲ Ａ １１３０とＬＳＲ Ｂ １１３２間のリンクを使用し、ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃが、ＬＳＲ Ｂ及びＬＳＲ Ｃ １１３４の間のリンクを使用する。ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂの保護ＬＳＰ１１２８については、例証的な目的のために、以降で詳細に説明しているが、ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃについて、類似の保護ＬＳＰも確立されなければならないことが理解されるべきである。ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂの保護ＬＳＰは、破線で示され、ＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂへ左回り方向に走行している。図１１の実施形態では、保護ＬＳＰは、ＬＳＲ Ａの右側送信モジュールからＬＳＲ Ｂの左側受信モジュールへ走行している。当該パケットの最終宛先ＬＳＲがＬＳＲ Ｃであっても、保護ＬＳＰはＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂへ走行する。

図１２は、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂをトラバースする例証的なパケット１２０６を示している。パケットは、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂのトラバースに使用される外部ヘッダ１２０８、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂを識別するシム・ヘッダ１２１０、封入されたパケット１２１１を備えており、この封入されたパケット１２１１は、ヘッダ１２１２（内部ヘッダと呼ぶ）とペイロード１２１４を備えている。シム・ヘッダのＴＴＬ値が、ラベルスイッチングされたホップの数に関連し、パケットがリング周囲を移動するとされる値に設定される。

同様に、図１３は、ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃをトラバースする、図１２のパケットの例を示す。このパケットは、図１１の、ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃのトラバースに使用される外部ヘッダ１３０８、ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃを識別するシム・ヘッダ１３１０、及び、封入されたヘッダ１３１２とペイロード１３１４を備えている。パケットがワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂ、ＬＳＰ Ｂ／Ｃをトラバースする際に、封入されたヘッダ及びペイロードは変更されずに利用される点に留意すること。さらに、封入されたパケットが、ＬＳＰ Ａ／ＢからＬＳＰ Ｂ／Ｃへスワップされ、また、入力パケットからのＴＴＬ値が、出力パケットのＴＴＬ値を計算するために使用される。詳細には、出力パケットのＴＴＬ値は、入力ＴＴＬ値を１だけ減少させることで計算する。

ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂをサポートするリンクが正しく機能している限り、パケットが、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂ １１２６上で、ＬＳＲ Ａ １１３０からＬＳＲ Ｂ １１３２へ転送される。しかし、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂが使用するリンクに故障、例えばファイバ切断又はＢＥＲの劣化がある場合には、ＬＳＰ保護が実現され、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂにかけて送信されたパケットが、保護ＬＳＰ１１２８にスイッチングされる。スイッチングされたパケットが、保護ＬＳＰを、ＬＳＲ ＡからＬＳＲ Ｂへ左回り方向にトラバースする。

図１４は、ＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂの間にリンクの故障がある場合に、パケットがトラバースするパスの例を示している。ＬＳＲ Ａ １４３０を参照すると、ホストＸ １４４０から受信され、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂ用に意図されるパケットが、あたかもワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂが動作中であるかのように、左側送信モジュール及びワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂへ伝送される。左側送信モジュールにおいて、パケットが、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂから保護ＬＳＰへスイッチング又は「バウンシング」される。ある実施形態では、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへパケットをスッチングするためには、送信モジュールのバッファから受信モジュールのバッファへパケットをスイッチングし、シム・ヘッダを変更する。シム・ヘッダを変更するには、ワーキングＬＳＰラベルから保護ＬＳＰラベルへＭＰＬＳラベルをスイッチングし、シム・ヘッダのＴＴＬ値を調整して、保護ＬＳＰ上でラベルスイッチングしたホップの数の増加に合うようにする。ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへのＭＰＬＳラベルの変更によって、さらに、パケットの外部ヘッダが変更され、これにより、保護ＬＳＰ上のネクストホップＬＳＲが識別される。

図１５は、パケットがワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへスイッチングされた状態にある、図１２のパケットを示している。詳細には、パケットのシム・ヘッダ１５１０が、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂの識別から、保護ＬＳＰ Ａ／Ｂの識別へと変更され、また、外部ヘッダ１５０８が、保護ＬＳＰ上のネクストホップＬＳＲを識別するべく変更される。シム・ヘッダの拡大図に示すように、シム・ヘッダのＴＴＬ値も上述のように調整され、これにより、保護ＬＳＰに沿ったＬＳＲ ＡとＬＳＲ Ｂの間に存在する追加のホップ数と合うようになる。図１４の実施形態では、元のＴＴＬ値が３に設定され、ＬＳＲ Ｃでシム・ヘッダがポップされる前に、パケットが２個のラベルスイッチングされたホップを有することが可能になる。初期のＴＴＬ値に３を追加することで（つまり、３＋３＝６）、調整したＴＴＬ値が６に設定される。封入されたパケット１５１１のヘッダ１５１２とペイロード１５１４には変更は行われない。

再び図１４を参照すると、パケットがワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂから保護ＬＳＰ Ａ／Ｂ １４２８へスイッチングされた後に、パケットが、通常のラベルスイッチングされたパケットと同様に、ＬＳＲ Ａ １４３０上で、左側受信モジュールから右側送信モジュールへ転送される。保護ＬＳＰ上のパケットが、ＬＳＲ Ａの右側送信モジュールから送信され、ＬＳＲ Ｅ、Ｄ、Ｃ（１４３８、１４３６、１４３４）を通過して保護ＬＳＰをトラバースし、ＬＳＲ Ｂ １４３２の左側受信モジュールに到達する。各々のＬＳＲにおいて、シム・ヘッダのＴＴＬ値が１だけ減少し、この減少したＴＴＬ値が出力ラベルスイッチングされたパケットに算入される。保護ＬＳＰ Ａ／Ｂ上でＬＳＲ Ｂにて受信されたパケットが、ＬＳＲ Ｂによって、ワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂへ再びスイッチングされるべきパケットとして認識される。

図１４の実施形態では、保護ＬＳＰ Ａ／ＢからＬＳＲ Ｂ １４３２にてワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂへパケットを再びスイッチングするには、パケットを左側受信モジュールから右側受信モジュールへスイッチングする。右側受信モジュールへパケットを送信するためには、まず、パケットをＬＳＲ Ｂ上で右側送信モジュールへ送信し、次に、右側受信モジュールへスイッチングする。右側送信モジュールから右側受信モジュールへパケットをスイッチングするには、パケットを保護ＬＳＰから元のワーキングＬＳＰへ再びスイッチングし、その後、ＴＴＬ値を、保護ＬＳＰシム・ヘッダからワーキングＬＳＰシム・ヘッダへ送信する。パケットが保護ＬＳＰからワーキングＬＳＰへスイッチングした後、保護ＬＳＰ上に到達した、ＬＳＲ Ｂにおけるパケットは、図１２を参照して説明した、ワーキングＬＳＰ上のＬＳＲＢに到達したパケットと同一のものである。特に、パケットが保護ＬＳＰへスイッチングされた際に各パケットのＴＴＬ値が調整されるため、パケットのＴＴＬ値は、ワーキングＬＳＰをトラバースしたパケットのＴＴＬ値と同一である。これに加え、シム・ヘッダがＬＳＲ Ｂによってポップされないため、ＬＳＲが入力パケットの内部ヘッダを読み取らず、また、保護ＬＳＰ上で受信されたパケットがトポロジー学習のトリガを実行しない。

再び図１４を参照すると、パケットが、ＬＳＲ Ｂ １４３２の右側受信モジュールへスイッチングされた後に、パケットが、ＬＳＲ Ｂ上で、左側送信モジュールへ送信され、次に、ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃ １４２７上に配置される。保護ＬＳＰシム・ヘッダから送信されたＴＴＬ値が、ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃシム・ヘッダにＴＴＬ値を設定するために使用される。図１６は、シム・ヘッダがワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃへスイッチングされた後の状態にある、図１５のパケットを示している。図１６に示すパケットは、図１３に示されたパケットと同一であり、ＭＰＬＳラベル、ＴＴＬ値、外部ヘッダを含んでいる。図１６に示したパケットは、保護スイッチングが不要である場合における、図１１、図１３を参照した説明のとおりに、ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃをトラバースする。

ワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃ上のパケットがＬＳＲ Ｃ １４３４に到達すると、シム・ヘッダのＴＴＬ値によって、シム・ヘッダがポップされ、封入されたパケットがホストＺ １４４４へ転送される。例えば、図１６を参照すると、前回封入されたパケット１６１１を残したまま、外部ヘッダ１６０８が除去され、シム・ヘッダ１６１０がポップされる。前回封入されたパケットはＭＰＬＳドメインを出て、通常のパケットと同様に、ホストＺへ転送される。

図１７は、保護ＬＳＰ上で受信されたパケットを扱う方法の別の例を示している。保護ＬＳＰ上で受信されたパケットが元のワーキングＬＳＰへスイッチングされないことを除いて、図１７は図１４と同一である。図１７の実施形態では、ＬＳＲ Ｂ １７３２が、保護ＬＳＰ上で受信されたパケットのＴＴＬ値を読み取り、依然としてパケットをラベルスイッチングする必要があることを認識する。例えば、パケットの（減少後の）ＴＴＬ値が１よりも大きい場合には、依然としてパケットをラベルスイッチングする必要がある。ＬＳＲ Ｂの右側受信モジュールへパケットをスイッチングすることを含む、元のワーキングＬＳＰへのパケットのスイッチングを行う代わりに、パケットをネクストホップ・ワーキングＬＳＰへ直接スイッチングすることができる。図１７の実施形態では、左側受信モジュール・バッファから左側送信モジュール・バッファへパケットをスイッチングし、シム・ヘッダを変更することにより、パケットが、保護ＬＳＰからネクストホップ・ワーキングＬＳＰへスイッチングされる。シム・ヘッダを変更するには、シム・ヘッダのＭＰＬＳラベルを、保護ＬＳＰラベルからネクストホップ・ワーキングＬＳＰラベルへスイッチングし、ＴＴＬ値を、入力ＴＴＬ値を減少した値に設定する。

図１８は、図３のリング・ネットワーク上に存在する２個のネイバーＬＳＲ １８３０、１８３２の拡大図を示す。各ＬＳＲは、右側送信モジュール１８４２、右側受信モジュール１８４４、左側送信モジュール１８４３、左側受信モジュール１８４５、パケットプロセッサ１８５８、ラベルスイッチング・モジュール１８６０、及び故障保護モジュール１８６２を備えている。

パケットプロセッサ１８５８が、ＬＳＲ内でスイッチングされたパケットを管理する。詳細には、パケットプロセッサは、ＬＳＲによって実行されるデータリンク層機能とネットワーク層機能を扱う。

ラベルスイッチング・モジュール１８６０が、ＬＳＲのラベルスイッチング機能を管理する。ラベルスイッチング・モジュールの特定の機能には、パケットへのシム・ヘッダの生成、転送同値クラス（ＦＥＣ）の確立、ＴＴＬ値の減少、ラベル値の提供、ラベル情報ベースの維持が含まれる。本発明のある実施形態では、最後から２番目のホップ・ポッピング機能が使用不能になるため、ＴＴＬ値の継続性が維持される。

ラベルスイッチング・モジュール１８６０のその他の機能は、ＭＰＬＳドメインのトポロジーを学習することである。リングＬＳＲにより多くの異なるプロトコルを使用することで、リング上の別のＬＳＲにトポロジー情報を通信することが可能である。ある実施形態では、リング上の各ＬＳＲが左右のネイバーに対して、定期的な広告メッセージをリングのトポロジーに関する情報とともに送信する。この広告には、リング上のＬＳＲの数、リング上のＬＳＲのＭＡＣアドレス、ＬＳＲの左右にあるリンクのタイプ、リング上のＬＳＲの左右側トラフィック情報などの情報が含まれる。

ラベルスイッチング・モジュール１８６０の別の機能は、入力パケットのＴＴＬ値を、同一の出力パケットの減少したＴＴＬ値にスティッチングするものである。つまり、ＬＳＲの送信モジュールにおけるラベルスイッチングしたパケットのＴＴＬ値は、ＬＳＲの受信モジュールにおける同じパケットのＴＴＬ値の減少した値でなければならない。例えば、図１８を参照すると、ＬＳＲ Ａの右側受信モジュールにて受信され、ＬＳＲ Ｂへ移動するパケットのＴＴＬ値は、ＬＳＲからパケットが伝送される前に減少される。リングパケットのＴＴＬ値は、各ホップにて減少する必要がある。ある実施形態では、ラベルスイッチング・モジュールによって、パケットが受信された際に、リングパケットのＴＴＬ値が減少し、また、リングパケットが次のリングＬＳＰ上で出力される前に、ＴＴＬ値がリングＬＳＲ上でスティッチングされる。次のリングＬＳＰ上でリングパケットが出力される前におけるＴＴＬ値の減少に関しては、最新の発明の譲受人に譲渡された出願番号０９／８６５，０３５号の特許明細書「ラベルスイッチング・ドメインにおける伝送ループを防止する方法及びシステム（Method and System for Preventing Transmission Loops in a Label Switching Domain）」に記述されており、本願に引用して援用している。ある実施形態では、ＴＴＬスティッチングは、ハードウェアデバイスによって実行される。ラベルスイッチング・モジュールは、ソフトウェア、ハードウェア、又はこれらの任意の組み合わせを含むことができる。

故障保護モジュール１８６２は、図３〜図１７を参照して上述した故障保護機能を管理する。ある実施形態では、リング上の全てのＬＳＲは故障保護モジュールを備え、故障保護が正確に、確実に実行される。故障保護モジュールの特定の機能には、保護ＬＳＰの確立、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへ、また、保護ＬＳＰから再びワーキングＬＳＰへのパケットのスイッチング、及び、ＴＴＬ値の調整が含まれる。ラベルスイッチング・モジュールは、ソフトウェア、ハードウェア、又はこれらの任意の組み合わせを含むことができる。

例証の目的から、ＭＰＬＳをラベルスイッチング・プロトコルとして説明したが、本発明は、ラベル、又はこの同等物、ＴＴＬフィールド、又はこの同等物を使用する、あらゆるラベルスイッチング・プロトコルで実現することができる。

図１９は、ラベルスイッチングを利用したリング・ネットワーク内における２個のＬＳＲ間でＬＳＰを保護する方法のプロセスフロー・ダイアグラムを示している。ステップ１９７０では、リング・ネットワーク内の第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲの間でワーキングＬＳＰが識別され、ワーキングＬＳＰは、リング・ネットワーク周囲で第１方向を有する。ステップ１９７１では、ワーキングＬＳＰが利用しているリンクの故障が生じた場合に、第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲの間でパケットを通信するために、第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲの間に保護ＬＳＰが確立され、該保護ＬＳＰはリング・ネットワークを利用し、第１方向とは反対の方向を有する。ステップ１９７２では、ワーキングＬＳＰが利用しているリンクの故障に応じて、パケットが、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへスイッチングされる。ステップ１９７３では、パケットが保護ＬＳＰをトラバースした後に、パケットが、保護ＬＳＰから再びワーキングＬＳＰへスイッチングされる。

図２０は、ラベルスイッチングを利用したリング・ネットワーク内における２個のＬＳＲ間でＬＳＰを保護する別の方法のプロセスフロー・ダイアグラムを示す。ステップ２０７４では、リング・ネットワーク内の第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲの間でワーキングＬＳＰが識別され、ワーキングＬＳＰはリング・ネットワーク周囲で第１方向を有する。ステップ２０７５では、ワーキングＬＳＰが利用しているリンクに故障が生じた場合に、第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲの間でパケットを通信するために、第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲの間に保護ＬＳＰが確立され、該保護ＬＳＰは、リング・ネットワークを使用し、第１方向とは反対の方向を有する。ステップ２０７６では、ワーキングＬＳＰが利用しているリンクの故障に応じて、ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへパケットがスイッチングされる。ステップ２０７７では、スイッチングされたパケットのＴＴＬ値が、保護ＬＳＰに沿ったＬＳＲの数の関数である値によって調整される。ステップ２０７８では、パケットが、保護ＬＳＰをトラバースした後に、保護ＬＳＰからワーキングＬＳＰへ再びスイッチングされる。ステップ２０７９では、保護ＬＳＰをトラバースしたパケットからのＴＴＬ値を使用して、保護ＬＳＰからワーキングＬＳＰへ再びスイッチングされたパケットのＴＴＬ値が生成される。

本発明の特定の実施形態を説明及び例証してきたが、本発明は、説明及び例証した部分の特定の形態及び配置に制限されるものではない。本発明は特許請求項によってのみ制限される。

、従来技術によるＭＰＬＳを使用してパケットの転送を行うＭＰＬＳドメイン内のネットワーク・ノードのグループを示す図である。 従来技術によるＩＰヘッダ、ＭＰＬＳシム・ヘッダ、イーサネット・ヘッダを含む、ラベルスイッチングしたパケットの一例を示す図である。 リング・ネットワーク内でリンクをトラバースする２個の例証的なＬＳＰを含んだリングを形成するために、伝送リンクによって接続したＬＳＲのグループを示す図である。 本発明のある実施形態による例証的なワーキングＬＳＰと、該ワーキングＬＳＰ用の例証的な保護ＬＳＰを備えた、図３のリング・ネットワークを示す図である。 本発明による例証的なワーキングＬＳＰと、該ワーキングＬＳＰ用の例証的な保護ＬＳＰを備えた、図３のリング・ネットワークを示す図である。 例証的なワーキングＬＳＰと、ワーキングＬＳＰ用の例証的な保護ＬＳＰを備えた、リング・ネットワーク上のＬＳＲの拡大図である。 図６に示したワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂをトラバースする、例証的なラベルスイッチングしたパケットを示す図である。 図６のリング・ネットワークを示す図である。 シム・ヘッダを変更した状態にある、図７のパケットを示す図である。 図６のリング・ネットワークを示す図である。 ２個の例証的なワーキングＬＳＰと、そのうち１個のワーキングＬＳＰのための例証的な保護ＬＳＰとを備えた、リング・ネットワーク上のＬＳＲの拡大図である。 図１１に示したワーキングＬＳＰ Ａ／Ｂをトラバースする、例証的なラベルスイッチングされたパケットを示す図である。 図１１に示したワーキングＬＳＰ Ｂ／Ｃをトラバースする、図１２のラベルスイッチングしたパケットの一例を示す図である。 図１１のリング・ネットワークを示す図である。 ワーキングＬＳＰから保護ＬＳＰへパケットをスイッチングした後の状態、また、本発明のある実施形態に従ってＴＴＬ値を調整した後の状態にある、図１２のラベルスイッチングしたパケットの一例を示す図である。 本発明のある実施形態に従って、保護ＬＳＰから再びネクストホップ・ワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングした後の状態にある、図１５のラベルスイッチングしたパケットの一例を示す図である。 図１１のリング・ネットワークを示す図である。 本発明のある実施形態による故障保護モジュールを実装したリング・ネットワーク上に存在する２個のネイバーＬＳＲの拡大図である。 本発明のある実施形態によるラベルスイッチングを利用したリング・ネットワーク内における２個のＬＳＲ間でＬＳＰを保護する方法のプロセスフロー・ダイアグラムを示す図である。 本発明のある実施形態によるラベルスイッチングを利用したリング・ネットワーク内における２個のＬＳＲ間でＬＳＰを保護する別の方法のプロセスフロー・ダイアグラムを示す図である。

Claims (8)

1. 情報のパケットを通信するために、ラベルスイッチング・プロトコルを利用したリング・ネットワーク内における２個のラベルスイッチルータ（ＬＳＲ）の間でラベルスイッチングされたパス（ＬＳＰ）を保護する方法であって、前記リング・ネットワーク内の各ＬＳＲが、それぞれのリンクによって、右側ネイバーＬＳＲおよび左側ネイバーＬＳＲと接続しており、前記方法が、
   前記リング・ネットワーク内の第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲの間でワーキングＬＳＰを識別し、前記ワーキングＬＳＰが、前記リング・ネットワーク周囲の第１方向を有し；
   前記ワーキングＬＳＰが利用している前記リンクに故障が生じた場合に、前記第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲ間でパケットを通信するために、前記第１ネイバーＬＳＲと第２ネイバーＬＳＲの間に保護ＬＳＰを確立し、前記保護ＬＳＰが前記リング・ネットワークを使用し、前記第１方向と反対の方向を有し、
   前記ワーキングＬＳＰから前記保護ＬＳＰへのパケットのスイッチングに、前記パケットの存続時間（ＴＴＬ）値を調整して、前記保護ＬＳＰに沿ったＬＳＲの数と合わせることが含まれ；
   前記ワーキングＬＳＰが利用している前記リンクの故障に応じて、前記ワーキングＬＳＰから前記保護ＬＳＰへパケットをスイッチングする方法。
2. さらに、前記パケットが前記保護ＬＳＰをトラバースした後に、前記保護ＬＳＰから再び前記ワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングする、請求項１に記載の方法。
3. さらに、前記パケットが前記保護ＬＳＰをトラバースした後に、前記保護ＬＳＰからネクストホップ・ワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングする、請求項１に記載の方法。
4. 前記ＴＴＬ値の調整に、前記ＴＴＬ値へのＮの追加が含まれ、この場合、Ｎは、前記保護ＬＳＰに沿ったＬＳＲの数の関数である、請求項１に記載の方法。
5. ラベルスイッチング・プロトコルを利用したリング・ネットワーク内における２個のラベルスイッチ・ルータ（ＬＳＲ）間でラベルスイッチングされたパス（ＬＳＰ）を保護し、前記リング・ネットワーク内のＬＳＲ間で情報のパケットを通信するシステムであって、前記リング・ネットワーク内の各ＬＳＲが、それぞれのリンクによって、右側ネイバーＬＳＲと左側ネイバーＬＳＲと接続しており、前記リング・ネットワーク内の各ＬＳＲが、
   ラベルスイッチング・モジュールを備え、該ラベルスイッチング・モジュールが、ＬＳＲに関連しており、前記ＬＳＲとネイバーＬＳＲの間のワーキングＬＳＰを識別するものであり、また、前記ワーキングＬＳＰが、前記リング・ネットワーク周囲の第１方向を有し；
   さらに、故障保護モジュールを備え、前記故障保護モジュールが；
   前記ＬＳＲと前記ネイバーＬＳＲの間に保護ＬＳＰを確立し、前記ワーキングＬＳＰが利用している前記リンクに故障が生じた場合に、前記保護ＬＳＰにより、前記ＬＳＲと前記ネイバーＬＳＲの間でパケットの通信が可能になり、前記保護ＬＳＰが前記リング・ネットワークを使用し、前記第１方向とは反対の方向を有し、
   前記ワーキングＬＳＰから前記保護ＬＳＰへのパケットのスイッチングに、前記保護ＬＳＰに沿ったＬＳＲの数と合わせるように、前記パケットのＴＴＬ値を調整することが含まれ；
   前記ワーキングＬＳＰが利用している前記リンクの故障に応じて、前記ワーキングＬＳＰから前記保護ＬＳＰへパケットをスイッチングするシステム。
6. 前記パケットが前記保護ＬＳＰをトラバースした後に、前記故障保護モジュールが、前記保護ＬＳＰから再び前記ワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングするための論理を含む、請求項５に記載のシステム。
7. 前記故障保護モジュールが、前記保護ＬＳＰからネクストホップ・ワーキングＬＳＰへパケットをスイッチングするための論理を含む、請求項５に記載のシステム。
8. 前記ＴＴＬ値の調整に、前記ＴＴＬ値へのＮの追加が含まれ、この場合、Ｎは、前記保護ＬＳＰに沿ったＬＳＲの数の関数である、請求項５に記載のシステム。

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