JP4380485B2

JP4380485B2 - ノード装置、ノード装置におけるパケット通信方法、およびプログラム

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Publication number: JP4380485B2
Application number: JP2004279433A
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Inventors: 健志北山; 和幸鹿島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: JP2006094306A

Description

この発明は、リングネットワークにおけるノード装置、特にそのパケット通信技術に関するものである。

双方向２重リング回線を介して複数のノード装置（以下ノードと略称）が接続される従来のリングネットワークにおけるパケット通信技術として、ＩＥＥＥ８０２．１７（非特許文献１）として標準化作業が進められているレジリエント・パケット・リング（ＲｅｓｉｌｉｅｎｔＰａｃｋｅｔＲｉｎｇ：以下「ＲＰＲ」と呼称）が知られている。
ＲＰＲにおいて、双方向２重リング上の各ノードは、各ノードが周期的に送信している制御パケットを利用して、それぞれの物理アドレスをリング上に広告し、各ノードはそれらの広告情報を収集して各ノードの並び順であるトポロジーマップ（配置情報）を認識する機能を有している。
そして、各ノードは、リング上にパケットを送信する際に前記トポロジーマップを参照して宛先の物理アドレスに近い系のリングを選択する機能を有している。また、各ノードは、制御パケットに含まれる障害情報を常に監視することにより、リング上の障害箇所を迅速に検出して経路を切り替える障害迂回機能（プロテクション機能）を有している。

ＩＥＥＥ８０２．１７（ＩＥＥＥＤｒａｆｔＰ８０２．１７／Ｄ３．３，Ａｐｒｉｌ２１，２００３）

非特許文献１に開示された従来のリングネットワークにおいては、各ノードを接続する各々のリンクは同一通信速度であり、通信速度が異なるリンクはひとつのリングネットワーク内に混在できないという問題点があった。このため、リングネットワークを構成する際、例えば通信速度をあまり必要としないノード間リンク（使用率が低いリンク）がある場合でも、リングネットワーク内の他のリンクと同一通信速度のリンクを設置しなければリングネットワークを形成することができないため、ネットワーク全体のコストを上昇させる要因になる等の問題が生じる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、例えばＲＰＲのようなリングネットワークにおいて、通信速度が異なるリンクの混在を可能とすることを目的としている。

この発明に係るノード装置は、双方向２重リングネットワークを構成するノード装置の並び順に対応する配置情報と、前記ノード装置間を接続するリンクの通信速度に対応するリンク速度情報とを記憶するトポロジー情報管理部と、前記トポロジー情報管理部で記憶された配置情報およびリンク速度情報に基づいて、最小の通信速度のリンクを挟む第１及び第２のノード装置を宛先として、パケットのＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＦｌｏｏｄｉｎｇ送信を制御するパケット送信制御部と、を備えるものである。
また、リングネットワークを構成するノード装置の並び順に対応する配置情報と、前記ノード装置間を接続するリンクの通信速度に対応するリンク速度情報とを記憶するトポロジー情報管理部と、
前記トポロジー情報管理部で記憶された配置情報およびリンク速度情報に基づいて、パケットの送信を制御するパケット送信制御部と、を備え、
前記トポロジー情報管理部は、リンクの通信速度に反比例するリンクコストについて、自ノード装置から宛先としての各ノード装置までの間のリンクコストの和を記憶するとともに、自ノード装置から宛先としての各ノード装置までの間のノード装置の中継数を記憶し、
前記パケット送信制御部は、前記トポロジー情報管理部で記憶されたリンクコストの和が小さい方向に、帯域保証を受けないパケットの送信方向を制御する一方、前記トポロジー情報管理部で記憶されたノード装置の中継数が小さい方向に、帯域保証を受けるパケットの送信方向を制御することを特徴とするものである。

この発明によれば、異なる通信速度のリンクを混在させてリングネットワークを構成することができ、柔軟で効率のよいリングネットワークを構成することができる。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１においては、例えば双方向２重ＲＰＲネットワーク等のリングネットワーク内の各ノード装置の並び順（配置情報）と、各ノード装置間のリンクの通信速度（リンク速度情報）とを、それぞれのノード装置に記憶しておき、これらの情報に基いて各ノード装置がパケットの送信を制御するようにしたものを示す。
このようにリングネットワーク内の各リンク速度を踏まえて、各ノード装置がパケットの送信を制御することにより、異なる通信速度のリンクがリングネットワーク内に存在していても、リングネットワークを用いた適切なパケット送受信が行えるものである。
さらに、この実施の形態１においては、リンク速度に応じてパケットの送信方向や送信量等を制御することにより、効率良くパケット通信できるものを示すものである。

以下、詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１におけるリングネットワークを示す構成図である。図１において、５台のノード装置（以下ノードと略称）１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、および１００ｅが、例えば光ファイバを伝送媒体とする外側リング２００ａおよび内側リング２００ｂによる双方向２重ＲＰＲネットワーク上に配置されている。ここで各ノード間のリンクとしては、１０Ｍｂ／ｓ、１００Ｍｂ／ｓ、１０００Ｍｂ／ｓの３種類の異なる通信速度のリンクが混在している。

図２は、図１における各ノード１００ａ〜１００ｅの構成を示す構成図である。
図２において、１００はノード、１１０ａ、１１０ｂはそれぞれ外側リング２００ａ、内側リング２００ｂからのパケットを受信する外側リング受信部、内側リング受信部、１２０ａ、１２０ｂはそれぞれ外側リング２００ａ、内側リング２００ｂにパケットを送信する外側リング送信部、内側リング送信部である。
１３０は、各ノードに接続される上位装置（図示せず）との間でＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）フレーム（例えばイーサネット（登録商標）フレーム）の送受信を行うＭＡＣフレーム送受信部である。
１４０は、このＭＡＣフレーム送受信部１３０からのＭＡＣフレームを加工して上記外側リング送信部１２０ａあるいは内側リング送信部１２０ｂを介して、外側リング２００ａあるいは内側リング２００ｂに送信したり、上記外側リング受信部１１０ａ、内側リング受信部１１０ｂが受信したパケットを反対側の外側リング送信部１２０ａ、内側リング送信部１２０ｂを介して外側リング２００ａ、内側リング２００ｂに送信して中継したり、あるいは受信パケットに含まれるＭＡＣフレームを上記ＭＡＣフレーム送受信部１３０に送る等のパケット送受信制御を行うパケット送受信制御部である。
１５０は、このパケット送受信制御部１４０を介して、双方向２重リングネットワーク（外側リング２００ａ、内側リング２００ｂ）における制御パケットを利用して広告されるトポロジー情報を受け取って記憶するトポロジー情報管理部である。ここでトポロジー情報とは、リングネットワークを構成するノードの並び順に対応する配置情報と、各ノード間のリンク速度に対応するリンク速度情報とを含むものである。
そして、このトポロジー情報管理部１５０に記憶されたトポロジー情報に基づいて、パケット送信制御部としての上記パケット送受信制御部１４０が、上記外側リング送信部１２０ａ、内側リング送信部１２０ｂからのパケットの送信を制御する。

このような構成のノード１００においては、図１のように外側リング２００ａおよび内側リング２００ｂによるリングネットワーク上に異なる通信速度のリンクが混在している場合であっても、トポロジー情報管理部１５０には各リンクの通信速度を含むトポロジー情報が記憶されており、これを踏まえてパケット送受信制御部１４０がパケットの送信を制御するので、リングネットワークへの適切なパケットの送信が行える。

以下にさらに詳細に説明する。
図３は、図２に示したノード１００についてさらに詳細な構成を示した構成図である。図３において、外側リング受信部１１０ａおよび内側リング受信部１１０ｂ、外側リング送信部１２０ａおよび内側リング送信部１２０ｂ、ＭＡＣフレーム送受信部１３０は図２に示したものと同じである。
外側リング受信部１１０ａ、内側リング受信部１１０ｂは、他ノードからの受信ＲＰＲフレームを受信し、ＲＰＲインタフェース受信部１４２に受け渡す。
外側リング送信部１２０ａ、内側リング送信部１２０ｂは、ＲＰＲインタフェース送信部１４１からのＲＰＲフレームのリングネットワークへのＡｄｄ（挿入）と、他ノードからの受信ＲＰＲフレームのＴｒａｎｓｉｔ（中継）機能の両トラヒックをスケジューリングする機能を担い、ＲＰＲフレームをパケットとして送信する。

そして、図２におけるパケット送受信制御部１４０に対応するものは、図３におけるＲＰＲインタフェース送信部１４１、ＲＰＲインタフェース受信部１４２、プロテクション部１４３、外側リング用送信トラヒックシェーパ部１４４、内側リング用送信トラヒックシェーパ部１４５、外側リングＤｒｏｐ判定部１４６、内側リングＤｒｏｐ判定部１４７であり、これらによりパケット送受信制御部１４０が構成される。なお、特に送信制御にかかわるものは、ＲＰＲインタフェース送信部１４１、外側リング用送信トラヒックシェーパ部１４４、および内側リング用送信トラヒックシェーパ部１４５である。

パケット送受信制御部１４０を構成する上記各部を以下に説明する。ＲＰＲインタフェース送信部１４１は、ＭＡＣフレーム送受信部１３０からのＭＡＣフレームにＲＰＲヘッダを付加することよりＲＰＲフレームを生成し、内側または外側リングのどちらにＡｄｄ（挿入）送信するか、またはＦｌｏｏｄｉｎｇ送信するかを選択する機能を持つ。ＲＰＲインタフェース受信部１４２は、他ノードからの受信ＲＰＲフレームがデータフレームであるのか制御フレームであるのかを識別し、各機能部に受信ＲＰＲフレームの各種情報を通知し、また受信ＲＰＲフレームからＭＡＣフレームを抽出し、ＭＡＣフレーム送受信部１３０に受け渡す。プロテクション部１４３は、ＲＰＲインタフェース受信部１４２から通知されるリング上の障害情報を管理する。外側リングＤｒｏｐ判定部１４６、内側リングＤｒｏｐ判定部１４７は、他ノードからの受信ＲＰＲフレームをＴｒａｎｓｉｔ（中継）またはＤｒｏｐ（分岐）するかを判定する。
外側リング用送信トラヒックシェーパ部１４４は、上記ＲＰＲインタフェース送信部１４１から外側リング２００ａに送信されるパケットについて、上記トポロジー情報の最小リンク速度をシェーピングレートとしたシェーピングを宛先ノード毎に実施する。内側リング用送信トラヒックシェーパ部１4５は、ＲＰＲインタフェース送信部１４１から内側リング２００ｂに送信されるパケットについて、上記トポロジー情報の最小リンク速度をシェーピングレートとしたシェーピングを宛先ノード毎に実施する。

また、図２におけるトポロジー情報管理部１５０に対応するものは、図３におけるトポロジー管理部１５１、外側リングトポロジー情報更新部１５２、および内側リングトポロジー情報更新部１５３であり、これらによりトポロジー情報管理部１５０が構成される。
トポロジー情報管理部１５０を構成する上記各部を以下に説明する。
トポロジー管理部１５１は、上記ＲＰＲインタフェース受信部１４２から通知される前記トポロジー情報として、リング上の宛先ノードまでのノード中継数や、宛先ノード毎のリンク速度に対応するリンク速度情報をトポロジー情報テーブルに登録（記憶）し、管理する。外側リングトポロジー情報更新部１５２は、外側リング２００ａから受け取るトポロジー情報を下流に向けて中継する前に、トポロジー情報内の（リンク速度に反比例する量として定義される）リンクコストに自分の外側リングのリンクコストを加算し、最小リンク速度と自分の外側リングのリンク速度とを比較した最小値を再設定する機能を担う。
内側リングトポロジー情報更新部１５３は、内側リング２００ｂから受け取るトポロジー情報を下流に向けて中継する前に、トポロジー情報内のリンクコストに自分の内側リングのリンクコストを加算し、最小リンク速度と自分の内側リングのリンク速度とを比較した最小値を再設定する機能を担う。

次に動作について説明する。
まず、トポロジー情報テーブルの生成方法について説明する。トポロジー情報テーブルは、パケットの送信制御のためのトポロジー情報が表にされたものであり、トポロジー管理部１５１に記憶される。
このトポロジー情報テーブルの生成に使われるＲＰＲ標準のトポロジー情報である配置情報は、ノードがどのような並び順で接続されているかを示すものである。配置情報の取得方法は以下のとおりである。各ノードがＴＰ（ＴｏｐｏｌｏｇｙａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）フレームと呼ばれる制御フレームを両リングに一定周期でパケットとして送信する。初期値が２５５であり、各ノードで中継する毎に１が減算されるＴＴＬ（ＴｉｍｅＴｏＡｌｉｖｅ）を用いて、各ノードはこのＴＴＬを含むＴＰフレーム受信により、各ノードからみたＴＰフレーム送信ノードの位置（ノードの中継数）を各ノード毎に把握する。これにより、ノードがどのような並び順で接続されているかを示す配置情報が得られる。

また、トポロジー情報テーブルに含まれるリンク速度情報は、リンクコストの和と最小リンク速度というものである。このリンク速度情報の取得方法は以下のとおりである。各ノード１００ａ〜１００ｅは、自ノードを送信元としたトポロジー情報を含む制御パケットを外側または内側リングに送信する場合には、ＲＰＲ標準のトポロジー情報（配置情報）に追加して、リンク速度に対応するリンクコストの和として自ノードのリンクコストを設定し、最小リンク速度情報として自ノードのリンク速度を設定する。
ここで、リンクコストは、リンク速度に反比例する量であるとし、例えば１０Ｍｂ／ｓ、１００Ｍｂ／ｓ、１０００Ｍｂ／ｓに対して、１０００、１００、１と定義する。また、最小リンク速度情報は、自ノードから宛先としての各ノードまでの間の各リンクの最小の通信速度と定義する。
ただし、各ノードは，出力側を基準としてリンク速度を認識すると仮定する。例えば、図１に示すノード１００ｅおいて、外側リングのリンク速度は１００Ｍｂｐｓ、内側リングのリンク速度は１０Ｍｂｐｓとなる。なお、入力側を基準としても良い。

そして、各ノード１００ａ〜１００ｅは、他のノードから受け取ったトポロジー情報をトポロジー管理部１５１に通知し、上記トポロジー情報を含む制御パケットを中継する。その中継前に、外側リング受信時には外側リングトポロジー情報更新部１５２が、また、内側リング受信時には内側リングトポロジー情報更新部１５３が、上記トポロジー情報のリンクコストの和に自ノードのリンク速度に対応するリンクコストを加算し、上記トポロジー情報の最小リンク速度として、その値（最小リンク速度）と自ノードのリンク速度との小さい方の値を採用し、上記トポロジー情報の値を更新する。
例えば、図４に示すように、ノード１００ａは、宛先ノード（自ノード以外のノード）毎の上記トポロジー情報を収集することにより、リンク速度情報も追加したトポロジー情報テーブルを構築し、記憶する。また、ノード１００ａ以外のノード１００ｂ〜１００ｅも同様にトポロジー情報テーブルを構築し、記憶する。

次に、宛先ノード毎の送信トラヒック制御方法（パケットの送信量制御方法）について説明する。
図４に示すトポロジー情報テーブルの構築後に、外側リング用送信トラヒックシェーパ部１４４と内側リング用送信トラヒックシェーパ部１４５は、トポロジー管理部１５１に記憶されたトポロジー情報テーブルの宛先ノード毎の最小リンク速度をシェーパ機能のパラメータとして使用する。ここで、外側リング用送信トラヒックシェーパ部１４４と内側リング用送信トラヒックシェーパ部１４５は、ＲＰＲインタフェース送信部１４１から到着するＲＰＲフレームを宛先ノード毎に分類し、宛先ノードに対応する最小リンク速度でシェーピングする。すなわち、一時的に記憶したパケットを最小リンク速度に対応する出力レートで出力する。これにより、余分な送信トラヒックをリング上から除くことが可能となる。

次に、リング選択方法（パケットの送信方向制御方法）について説明する。
まず、隣接ノード間のリング障害の検出と広告におけるＲＰＲ標準動作としては、各ノードは上記ＴＰフレームを両リングに送信する際に、直上流ノード（上流方向の隣接ノード）からのＫｅｅｐＡｌｉｖｅ用フレーム不達と自ノード受信障害により直上流ノードから自ノードまでのリンク間で障害を検出する。ＫｅｅｐＡｌｉｖｅ用フレーム送信元が直上流ノードかどうかは配置情報に基づいて判断される。この直上流ノードとのリンク状態の情報は、上記ＴＰフレームに載せて送信され、直下流ノード（下流方向の隣接ノード）を含む全受信ノードはＴＰフレーム送信元ノードのリンク状態の情報を受信し、リング上のどのリンクに障害があるのかを把握する。

また、ＲＰＲデータフレームの送信方向の切替におけるＲＰＲ標準動作としては、通常、各ノードは配置情報とリンク障害情報から、宛先ノードに到達するまでに、ノードの中継数が少なく、リング障害が発生していないリングを選択してＲＰＲデータフレームを送信する（ユニキャスト送信：既知な宛先ＭＡＣアドレス、既知な送信元ＭＡＣアドレスの場合）。またリング選択時に、ＲＰＲデータフレーム中の送信ＭＡＣフレーム（ＲＰＲヘッダを除いたフレーム）のアドレスが、未知なユニキャストの宛先ＭＡＣアドレス、マルチキャスト宛先ＭＡＣアドレス、ブロードキャスト宛先ＭＡＣアドレス、未知な送信元ＭＡＣアドレスである場合、ＲＰＲ標準動作ではＲＰＲネットワーク上の全ノードに向けて送信するＦｌｏｏｄｉｎｇを行う。Ｆｌｏｏｄｉｎｇ送信には、ＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌとＵｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌの２つの方式がある。Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ方式では、宛先ノードが異なる上記ＲＰＲデータフレームを両リングに送信し、宛先ノードに到達するまで、各リングの下流ノードが上記ＲＰＲデータフレームを中継していく。２つの隣接したノードを宛先ノードに設定することにより、全ノードに到達する。Ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ方式では、どちらかのリングに上記ＲＰＲデータフレームを送信し、送信元ノードに到達するまで、該リングの下流ノードが上記ＲＰＲデータフレームを中継していく。
なお、ＲＰＲ標準では障害迂回時間を最大５０ミリ秒とする規定があり、上記プロテクション機能は障害情報から障害発生箇所を検出し、ＲＰＲデータフレームの送信方向の切替までの動作を高速に実施する。

次に、本実施の形態１に特有のリング選択方法について説明する。ＲＰＲインタフェース送信部１４１は、ＭＡＣフレーム送受信部１３０から入力されたＭＡＣフレームのアドレスを確認し、リング選択時には、ユニキャスト送信であるかＦｌｏｏｄｉｎｇ送信であるかを判断する。
例えば、ユニキャスト送信で、かつ、図５に示すように、ノード１００ａがノード１００ｄ宛に送信する場合、図４に示す上記トポロジー情報テーブルにおいて、宛先ノードがノード１００ｄの外側リングのリンクコストの和（２１）と内側リングのリンクコストの和（１１０）を比較し、小さい方である外側リング２００ａを選択してＲＰＲデータフレームを送信する。これにより、通信速度の低いパスを避けて効率良くユニキャスト送信を行うことができる。次に、例えば図６に示すように、ノード１００ｃとノード１００ｄとの間で障害が発生した場合、ＲＰＲ標準動作と同様に、障害発生箇所を迂回するように内側リング２００ｂを使用した経路を選択する。このとき、上記トポロジー情報テーブルにおけるノード１００ｄの内側リングの最小リンク速度が１０Ｍｂ／ｓとなっており、図３に示す内側リング用送信トラヒックシェーパ部１４５により、送信トラヒックが１０Ｍｂ／ｓにシェーピングされる。これにより、余分な送信トラヒックをリング上から除くことが可能となる。

また、ノード１００ａからＦｌｏｏｄｉｎｇ送信する場合、ノード１００ａのＲＰＲインタフェース送信部１４１は、予め、上記トポロジー情報からリング上のリンク速度で最も小さいものを選択し、Ｆｌｏｏｄｉｎｇ時の宛先ノードを決定しておく。ここでは、図７に示すように、リンク１０Ｍｂ／ｓを挟むノードであるノード１００ｄとノード１００ｅとが選択され、宛先ノード１００ｄのＲＰＲデータフレームを外側リング２００ａに、かつ宛先ノード１００ｅのＲＰＲデータフレームを内側リング２００ｂにＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＦｌｏｏｄｉｎｇ送信を行う。これにより、通信速度の低いリンクを避けて効率良くＦｌｏｏｄｉｎｇ送信を行うことができる。

次に例えば図８に示すようにノード１００ｃとノード１００ｄとの間で障害が発生した場合、ＲＰＲ標準動作と同様に、障害発生箇所を挟むような経路となり、外側リング２００ａへ送信されるＲＰＲデータフレームは宛先ノードがノード１００ｃ、内側リング２００ｂへ送信されるＲＰＲデータフレームは宛先ノードがノード１００ｄとなるように動作する。このとき、上記トポロジー情報テーブルにおけるノード１００ｄの最小リンク速度が１０Ｍｂ／ｓとなっており、図３に示す内側リング用送信トラヒックシェーパ部１４５により、送信トラヒックが１０Ｍｂ／ｓにシェーピングされる。これにより、余分な送信トラヒックをリング上から除くことが可能となる。

以上のように、この発明の実施の形態１によるノード装置においては、各ノードの配置情報およびリンク速度情報を用いた上記トポロジー情報テーブル生成方法、上記宛先ノード毎の送信トラヒック制御方法、および上記リング選択方法（ユニキャスト送信、Ｆｌｏｏｄｉｎｇ送信）の動作により、ＲＰＲネットワークにおいて、異なる通信速度のリンクを混在させてリングネットワークを構成することができ、柔軟で効率のよいリングネットワークを構成することができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２によるノード装置は、パケット送信制御部に、帯域保証型フローと非帯域保証型フローを判別し、リンク速度とノード中継数に基づいたトポロジー情報を使用して、ユニキャスト送信における送信すべきリングを選択する機能（パケットの送信方向制御機能）を備えるようにしたものである。

この発明の実施の形態２によるノード装置の構成は、図３に示した実施の形態１と同様であるが、パケット送信制御部としてのＲＰＲインタフェース送信部１４１において、ＭＡＣフレーム送受信部１３０から到着するＭＡＣフレームを帯域保証型フローまたは非帯域保証型フローに判別し、例えばノード１００ａでは図９に示すトポロジー情報テーブルを用いて、ユニキャスト送信における送信すべきリングを選択する機能を備えるようにしている。

次に動作について説明する。例えばノード１００ａのトポロジー情報管理部１５０は、図９に示すトポロジー情報テーブルを構築する。そして、帯域保証型フロー（帯域保証を受けるパケットの送信）に対しては、ＲＰＲインタフェース送信部１４１は、図９に示すトポロジー情報テーブルにおけるノード中継数が少ない方の経路を選択する動作を行う。一方、非帯域保証型フロー（帯域保証を受けないパケットの送信）に対しては、ＲＰＲインタフェース送信部１４１は、図９に示すトポロジー情報テーブルにおけるリンクコストの和が小さい方の経路を選択する動作を行う。また、障害発生時には、実施の形態１と同様に、ＲＰＲインタフェース送信部１４１は、障害リンクを避けるような経路を選択する動作を行う。

このように、この発明の実施の形態２によるノード装置においては、ＲＰＲインタフェース送信部１４１に帯域保証型フローと非帯域保証型フローに応じてリンクを選択する機能を備えるようにしたので、帯域保証型フローの場合、宛先ノードに対して最短経路で送信することにより、遅延やジッタが小さくなるという効果が得られ、また、非帯域保証型フローの場合、リンクコストの小さい経路を選択することにより、宛先ノードまでに到着するパケットが廃棄される可能性が少なくなるという効果が得られる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３によるノード装置は、パケット送信制御部に、最小リンク速度を超過するＭＡＣフレームを廃棄する送信トラヒックポリシング部を備えるようにしたものであり、実施の形態１とは、送信トラヒック制御方法が異なる。

図１０は、この発明の実施の形態３によるノード装置を示す構成図である。
図１０において、１００Ａはノード、１４８はＭＡＣフレーム送受信部１３０から到着するＭＡＣフレームを宛先ノード毎に分類し、トポロジー情報テーブルにおける最小リンク速度を入力レートとしたポリシングを実施する送信トラヒックポリシング部である。
なお、１１０ａ〜１４７は、図３に示した実施の形態１における構成と同様である。

次に動作について説明する。送信トラヒックポリシング部１４８は、図４に示すトポロジー情報テーブルにおける宛先ノード毎の最小リンク速度をポリシング機能のパラメータとして使用する。すなわち、送信トラヒックポリシング部１４８は、ＭＡＣフレーム送受信部から到着するＭＡＣフレームを宛先ノード毎に分類し、最小リンク速度を超過するＭＡＣフレームを廃棄する動作を行う。

このように、この発明の実施の形態３によるノード装置においては、パケット送信制御部に、最小リンク速度を超過するＭＡＣフレームを廃棄する送信トラヒックポリシング部を備えることにより、宛先ノード毎に使用する帯域を制御することができ、最小リンク速度を超過する送信トラヒックをリングネットワークに出力しないようにすることにより、帯域使用の効率化を図ることができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４によるノード装置は、パケット送信制御部に、帯域保証型フローと非帯域保証型フローを判別し、リンク速度とノード中継数に基づいたトポロジー情報テーブルを使用してＦｌｏｏｄｉｎｇ送信を制御する機能を備えるようにしたものである。

この発明の実施の形態４によるノード装置の構成は、図３に示した実施の形態１と同様であるが、パケット送信制御部としてのＲＰＲインタフェース送信部１４１において、ＭＡＣフレーム送受信部１３０から到着するＭＡＣフレームを帯域保証型フローまたは非帯域保証型フローに判別し、図９に示すトポロジー情報テーブルを用いて、Ｆｌｏｏｄｉｎｇ送信を制御する機能を備えるようにしている。

次に動作について説明する。図１１に示すように、帯域保証型フロー（帯域保証を受けるパケットの送信）に対しては、ＲＰＲインタフェース送信部１４１は、図９に示すトポロジー情報テーブルのノード中継数から、送信元ノードであるノード１００ａから最も遠い隣り合った２台のノードであるノード１００ｃとノード１００ｄとを、Ｆｌｏｏｄｉｎｇ送信時の宛先ノードとして選択する動作を行う。一方、図１２に示すように、非帯域保証型フロー（帯域保証を受けないパケットの送信）に対しては、実施の形態１と同様に、ＲＰＲインタフェース送信部１４１は、図９に示すトポロジー情報テーブルの最小リンク速度のうち最も小さいリンク速度を挟む両ノードであるノード１００ｄとノード１００ｅとを、Ｆｌｏｏｄｉｎｇ送信時の宛先ノードとして選択する動作を行う。また、障害発生時には、実施の形態１と同様に、障害リンクを挟む両ノードを、Ｆｌｏｏｄｉｎｇ送信時の宛先ノードとして選択する。

このように、この発明の実施の形態４によるノード装置においては、ＲＰＲインタフェース送信部１４１に帯域保証型フローと非帯域保証型フローに応じてＦｌｏｏｄｉｎｇ送信を制御する機能を備えるようにしたので、帯域保証型フローの場合、各ノードに対して、最大中継遅延や最大ジッタが小さくなるという効果が得られ、また、非帯域保証型フローの場合、最小リンク速度を避けるような宛先ノードを選択することにより、宛先ノードまでに到着するパケットが廃棄される可能性が少なくなるという効果が得られる。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５によるノード装置は、トポロジー情報テーブル生成方法として、リンク速度登録後に宛先ノードまでのリンクコストおよび最小リンク速度を算出するようにしたものである。

図１３は、この発明の実施の形態５によるノード装置を示す構成図である。
図１３において、図３に示した実施の形態１における外側リングトポロジー情報更新部１５２および内側リングトポロジー情報更新部１５３を省略し、構成が簡単になっている。この場合、トポロジー管理部１５１がトポロジー情報管理部に該当する。

次に動作について説明する。例えばノード１００Ｂａはリンク速度情報を付加したトポロジー情報を含む制御パケットを送信する。そして、ノード１００Ｂａのトポロジー管理部１５１は、他のノード装置から受け取った制御パケットに含まれるリンク速度情報に基づいて、図１４に示すようなトポロジー情報テーブルを生成する。そして、ノード１００Ｂａのトポロジー管理部１５１は、図１４に示すトポロジー情報テーブルを用いて、宛先ノードに至るまでのすべてのノードにおけるリンクコストの和と、宛先ノードに至るまでのすべてのノードにおける最小リンク速度を算出することにより、図１５に示すトポロジー情報テーブルを生成し、記憶する。ノード１００Ｂａ以外の各ノードも同様に上記生成方法を実施し、図１５に示すようなトポロジー情報テーブルを構築し、記憶する。
このように、この発明の実施の形態５によるノード装置においては、トポロジー情報テーブル生成方法として、リンク速度登録後に宛先ノードまでのリンクコストの和および最小リンク速度を算出するようにしたので、実施の形態１における外側リングトポロジー情報更新部１５２および内側リングトポロジー情報更新部１５３が行うような、他のノードから受け取るトポロジー情報の更新（リンクコスト加算、最小リンク速度比較）を伴う中継動作を行う必要がなくなり、装置構成も簡単にできるという効果が得られる。

なお、上述のように、この発明の実施の形態１〜５では、ＩＥＥＥ８０２．１７として標準化作業が進められているＲＰＲに準拠した基本機能を有する場合を示したが、リングネットワークがこれに限られるものでないことは言うまでもない。例えば双方向２重リングではなく、単一方向２重リング、１重リング、双方向４重リング等も可能である。

また、この発明の実施の形態１〜５で用いるＭＡＣフレームのフレーム形式としては、パケット通信に対応したものであればどのようなものでも良く、例えばイーサネット（登録商標）フレームを用いることができる。

また、この発明の実施の形態１〜５で用いるリンクとしては、パケット通信に対応したものであれば良く、例えば光ファイバを伝送媒体とする光リンクを初めとして、光や電気の有線通信や、無線通信等どのようなリンクにも適用可能である。

また、この発明の実施の形態１〜５によるノードおけるパケット通信方法は、ノードに設けたマイクロコンピュータ等に実行させるプログラムを用いてソフトウエア処理により実現しても良い。

この発明の実施の形態１によるリングネットワークを示す構成図この発明の実施の形態１によるノード装置を示す構成図この発明の実施の形態１によるノード装置を示す構成図この発明の実施の形態１によるトポロジー情報テーブルを示す説明図この発明の実施の形態１によるリングネットワークを示す構成図この発明の実施の形態１によるリングネットワークを示す構成図この発明の実施の形態１によるリングネットワークを示す構成図この発明の実施の形態１によるリングネットワークを示す構成図この発明の実施の形態２によるトポロジー情報テーブルを示す説明図この発明の実施の形態３によるノード装置を示す構成図この発明の実施の形態４によるリングネットワークを示す構成図この発明の実施の形態４によるリングネットワークを示す構成図この発明の実施の形態５によるノード装置を示す構成図この発明の実施の形態５によるトポロジー情報テーブルを示す説明図この発明の実施の形態５によるトポロジー情報テーブルを示す説明図

符号の説明

１００ノード装置
１４０パケット送受信制御部
１４１ＲＰＲインタフェース送信部
１４４外側リング用送信トラヒックシェーパ部
１４５内側リング用送信トラヒックシェーパ部
１４８送信トラヒックポリシング部
１５０トポロジー情報管理部
１５１トポロジー管理部
１５２外側リングトポロジー情報更新部
１５３内側リングトポロジー情報更新部
２００ａ外側リング
２００ｂ内側リング

Claims

双方向２重リングネットワークを構成するノード装置の並び順に対応する配置情報と、前記ノード装置間を接続するリンクの通信速度に対応するリンク速度情報とを記憶するトポロジー情報管理部と、
前記トポロジー情報管理部で記憶された配置情報およびリンク速度情報に基づいて、最小の通信速度のリンクを挟む第１及び第２のノード装置を宛先として、パケットのＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＦｌｏｏｄｉｎｇ送信を制御するパケット送信制御部と、
を備えることを特徴とするノード装置。
前記双方向２重リングネットワークのうちの一方に接続され、前記パケットを前記第１のノード装置までの最小リンク速度情報に対応する出力レートで前記第１のノード装置宛てに出力するシェーパ部と、
前記双方向２重リングネットワークのうちの他方に接続され、前記パケットを前記第２のノード装置までの最小リンク速度情報に対応する出力レートで前記第２のノード装置へ出力するシェーパ部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のノード装置。
前記パケット送信制御部は、前記トポロジー情報管理部で記憶された配置情報およびリンク速度情報に基づいて、パケットの送信量を制御することを特徴とする請求項１に記載のノード装置。
前記トポロジー情報管理部は、自ノード装置から宛先としての各ノード装置までの間の各リンクの通信速度のうちの最小の通信速度に対応する最小リンク速度情報を記憶し、
前記パケット送信制御部は、前記トポロジー情報管理部で記憶された最小リンク速度情報に基づいて、パケットの送信量を制御することを特徴とする請求項３に記載のノード装置。
前記パケット送信制御部は、前記最小リンク速度情報に対応する入力レートを超過して入力したパケットを廃棄するポリシング部を備えることを特徴とする請求項４に記載のノード装置。
前記パケット送信制御部は、前記トポロジー情報管理部で記憶された配置情報およびリンク速度情報に基づいて、最小の通信速度のリンクを挟む前記第１及び第２のノード装置を宛先として、帯域保証を受けないパケットのＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＦｌｏｏｄｉｎｇ送信を制御することを特徴とする請求項１に記載のノード装置。
前記パケット送信制御部は、前記トポロジー情報管理部で記憶された配置情報およびリンク速度情報に基づいて、自ノード装置から最も遠い隣り合った２つのノード装置を宛先として、帯域保証を受けるパケットのＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＦｌｏｏｄｉｎｇ送信を制御することを特徴とする請求項１に記載のノード装置。
リングネットワークを構成するノード装置の並び順に対応する配置情報と、前記ノード装置間を接続するリンクの通信速度に対応するリンク速度情報とを記憶するトポロジー情報管理部と、
前記トポロジー情報管理部で記憶された配置情報およびリンク速度情報に基づいて、パケットの送信を制御するパケット送信制御部と、を備え、
前記トポロジー情報管理部は、リンクの通信速度に反比例するリンクコストについて、自ノード装置から宛先としての各ノード装置までの間のリンクコストの和を記憶するとともに、自ノード装置から宛先としての各ノード装置までの間のノード装置の中継数を記憶し、
前記パケット送信制御部は、前記トポロジー情報管理部で記憶されたリンクコストの和が小さい方向に、帯域保証を受けないパケットの送信方向を制御する一方、前記トポロジー情報管理部で記憶されたノード装置の中継数が小さい方向に、帯域保証を受けるパケットの送信方向を制御することを特徴とするノード装置。
前記トポロジー情報管理部は、中継する制御パケットに含まれる前記リンクコストの和に自ノード装置のリンクコストを加算することにより、中継する制御パケットに含まれるリンクコストの和を更新するトポロジー情報更新部を備えることを特徴とする請求項８に記載のノード装置。
前記トポロジー情報管理部は、中継する制御パケットに含まれる前記最小リンク速度情報に対応する通信速度と自ノードの通信速度とを比較し、そのうちの小さい値を最小リンク速度情報として再設定することにより、中継する制御パケットに含まれる最小リンク速度情報を更新するトポロジー情報更新部を備えることを特徴とする請求項８に記載のノード装置。
双方向２重リングネットワークを構成するノード装置の並び順に対応する配置情報と、前記ノード装置間を接続するリンクの通信速度に対応するリンク速度情報とを記憶するトポロジー情報管理ステップと、
前記トポロジー情報管理ステップで記憶された配置情報およびリンク速度情報に基づいて、最小の通信速度のリンクを挟む２つのノード装置を宛先として、パケットのＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＦｌｏｏｄｉｎｇ送信を制御するパケット送信制御ステップと、
を備えることを特徴とするノード装置におけるパケット通信方法。
双方向２重リングネットワークを構成するノード装置の並び順に対応する配置情報と、前記ノード装置間を接続するリンクの通信速度に対応するリンク速度情報とを記憶するトポロジー情報管理ステップと、
前記トポロジー情報管理ステップで記憶された配置情報およびリンク速度情報に基づいて、最小の通信速度のリンクを挟む２つのノード装置を宛先として、パケットのＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＦｌｏｏｄｉｎｇ送信を制御するパケット送信制御ステップと、
を備えることを特徴とするノード装置におけるパケット通信方法を電子計算機に実行させるプログラム。