JP4427196B2 - Ｉｐパケット通信装置及び冗長構成切替え方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＩＰパケット通信装置及び冗長構成切替え方法に係り、特に、冗長構成をとるＩＰパケット通信装置でのネットワークレイヤ以下のレイヤにおける障害発生時に、冗長構成の切替えを行うＩＰパケット通信装置及び冗長構成切替え方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種通信システムでの障害対策などのために、通常の運用で必要とされるシステム以外に予備のシステムを加え、各種通信をバックアップできるようにした、いわゆる冗長構成（例えば、２重化構成）を備えた通信装置が普及している。この冗長構成を備えた通信装置では、例えば、通信システムの信頼性を高めるためにプロセッサやファイル装置等を複数台（現用系及び予備系となる）備え、障害時に１＋１、１：ｎに切替え可能となっている。
【０００３】
複数のＩＰパケット通信装置から構築されるＩＰネットワークでは、経路（ルート）情報を交換するためのルーティングプロトコルを用いて、ルートの障害を検出している。このＩＰネットワークで使用されるルーティングプロトコルとしては、例えば、ＲＩＰ（Routing Information Protocol）やＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）などがある。ＯＳＰＦによる障害検出では、例えば、ＩＰパケット通信装置間の接続確認を行うためのＨｅｌｌｏパケットを用いて、ＩＰパケット通信装置間で定期的に通信を行う。このＩＰパケット通信装置間の導通試験により、ルートの信頼性を確認している。なお、ＩＰパケット通信装置間の接続情報は、例えば、プロセッサ内のルーティングテーブルに記憶される。
【０００４】
また、このＩＰネットワークで使用されるルーティングプロトコルは、障害を検出した際に、例えば、ルートの選択、ＩＰパケット通信装置間の通信、ルーティングテーブルの更新を行う。なお、障害復旧のための現用系及び予備系の切替え時間は、数十秒〜数分間必要となる。
【０００５】
一方、公衆通信網では、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）勧告G.707に規定されるＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy:北米ではＳＯＮＥＴ）システムによって、障害の検出が行われている（勧告G.707の9.2.2 ＳＯＨ bytes descriptionを参照）。このＳＤＨシステムは、例えば、ＳＤＨ伝送装置で構築されている。各ＳＤＨ伝送装置間の伝送には、ＶＣ（Virtual Container）と呼ばれるユーザ信号が多重されたフレームに、セクションオーバヘッドと呼ばれるヘッダを付与したパケットが用いられている。
【０００６】
このセクションオーバヘッドには、障害時の切替えを行う為の情報がマッピングされている。ＳＤＨシステムでは、このマッピングされた情報に基づいて、障害時、現用系及び予備系の切替えを行う。この切替え方式は、ＡＰＳ（Automatic Protection Switching）切替え方式と呼ばれ、Bellcore GR-253-CORE、ITU-T G.782で規定されている。
【０００７】
このＡＰＳ切替え方式によれば、高信頼で保守性の高い伝送路網が構築可能となり、公衆通信網に要求される高い信頼性に応えることが出来る。また、ＡＰＳ切替え方式には、対向装置を含めた切替えシーケンスが規定されており、障害復旧のための現用系及び予備系の切替え時間は、５０ｍｓ以内である。
【０００８】
また、最近では、公衆通信網においても、高速なＩＰパケット通信装置が導入されてきている。理由としては、コンピュータの急速な普及により、ネットワーク上を流れるデータ系トラヒックが急激に増加しており、従来の局用交換機による音声系トラヒック中心のネットワーク構成から、高速なＩＰパケット通信装置によるデータ系トラヒック中心のネットワーク構成への移行が顕著になってきていることが挙げられる。
【０００９】
このＩＰパケット通信装置を公衆通信網に導入したネットワークでは、一般的に、ＩＰパケット通信装置と上述のＳＤＨ伝送装置とが併用して用いられている。また、ＳＤＨ伝送装置を用いなくとも、ＳＤＨインタフェースを備えたＩＰパケット通信装置によって、ＳＤＨシステムをＩＰパケット通信装置で実現する手法もある。このようなＩＰパケット通信装置とＳＤＨシステムとを組合せたネットワークを、IP over SDH（ＳＯＮＥＴ）方式という（IEEE Communication Magazine, May 1998, p136-142参照）。
【００１０】
このIP over SDH方式による障害検出では、伝送路障害、ＩＰパケット通信装置内の物理レイヤ処理部の故障等による物理レイヤにおける障害発生時においては、ＡＰＳ切替え方式により高速に予備回線に切替えることができる。なお、この際、物理レイヤでの高速な切替えは、通常ネットワークレイヤに検出されないので、ネットワークレイヤで動作するルーティングプロトコルは起動しない。
【００１１】
また、ＩＰパケット通信装置内のネットワークレイヤ処理部の故障等によるネットワークレイヤにおける障害発生時においては、物理レイヤでの切替えでは復旧が不可能なため、ルーティングプロトコルを起動させて、ネットワークレイヤでの切替えを行う。すなわち、IP over SDH（ＳＯＮＥＴ）方式のネットワークでの障害復旧は、物理レイヤのＡＰＳによる復旧と、ネットワークレイヤのルーティングプロトコルによる復旧とからなる。
【００１２】
公衆通信網などの高い信頼性が要求されるネットワークでは、伝送路障害、装置障害等、全ての障害を高速・高信頼に救済可能であることが望ましい。そのため、ネットワークレイヤ処理部の故障等、物理レイヤのＡＰＳによる復旧だけでは、障害の復旧が不可能な時に、ネットワークレイヤで切替えを行う場合、高速・高信頼な切替え方式は必要不可欠となる。
【００１３】
このネットワークレイヤでの切替えを、公衆通信網等の高い信頼性が要求されるネットワークで実現するための手法は、いくつか提案されている。これらの手法のひとつとしては、例えば、特開平１０−１３４４９号公報に記載された技術が挙げられる。
【００１４】
この特開平１０−１３４４９号公報では、光通信オーバーヘッド信号内のＡＰＳバイトとして作用するＫ１、Ｋ２バイトの状態の変化を監視しておき、障害発生によってＡＰＳバイトに状態の変化が生じた時に、ネットワークレイヤのルーティングプロトコルを起動してルーティングテーブルを更新し、回線の切替えを行う。
【００１５】
また、他の手法としては、例えば、ルーティングプロトコルを起動せず、ルーティングテーブルの更新を行わずに現用系／予備系の回線を切替える手法が挙げられる。例えば、送信側において、ソフトウェア処理により現用系／予備系の両系にマルチキャスト的にパケットをコピーしておき、障害発生時に受信側のみ現用系から予備系に切替える手法や、ルーティングテーブル内に現用系／予備系の２つの送信先を格納し、アドレス検索に従って現用系／予備系の両系へパケットを送信しておき、上記の手法と同様に障害発生時に受信側のみ現用系から予備系に切替える手法もある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開平１０−１３４４９号公報では、切り替え時にルーティングテーブルの更新等を行うため、短時間で障害復旧するのは困難であると考えられる。
また、上述のルーティングプロトコルによるルーティングテーブルの更新を行わない手法において、ソフトウェア処理でマルチキャスト的に現用系／予備系にパケットを送信しておき、障害発生時に受信側のみ現用系から予備系に切替える場合、ソフトウェアが介在するため、やはり短時間での切替えは困難であることが想定される。
【００１７】
また、上述のルーティングプロトコルによるルーティングテーブルの更新を行わない手法において、ルーティングテーブル内に現用系／予備系の２つの送信先を格納し、アドレス検索に従って両系へパケットを送信しておき、障害発生時に受信側のみ現用系から予備系に切替える場合、送信先を格納する為のバッファ量が通常の２倍必要となってしまうので、実装化及び低コスト化が困難であることが想定される。さらに、初期設定時におけるルーティングテーブルへの書き込みは、膨大な時間を要する場合が想定される。
【００１８】
本発明は、以上の点に鑑み、冗長構成であるＩＰパケット通信装置でのネットワークレイヤにおける障害発生時に、高速かつ高信頼な障害検出及び冗長構成切替えを行うＩＰパケット通信装置及び冗長構成切替え方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
第1及び第２の系の伝送路を介して他のＩＰパケット通信装置と接続され、第１及び第２の系の切替えを行うＩＰパケット通信装置であって、
該伝送路に接続された第1及び第２の系の入出力インタフェースと、
宛先ＩＰアドレスに対応して、ルート制御部識別（ＲＰ）番号と、第1及び第２の系の入出力インタフェースにそれぞれ同一に割り当てられたポート番号とを記憶したルーティングテーブルと、
該ＲＰ番号に対応して、冗長構成切替えの有無を記憶した冗長構成制御レジスタと、
前記入出力インタフェースから入力されたＩＰパケットに含まれる宛先ＩＰアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを参照して、ＲＰ番号及びポート番号を求めることで、ＩＰパケットを出力する入出力インタフェースを決定するためのルート制御部と、
前記ルーティングテーブルにより求められるＲＰ番号及びポート番号に基づき、前記冗長構成制御レジスタを参照して、冗長構成が有りである場合、入力されたＩＰパケットをハードウェアコピーし、前記ルート制御部で決定された第1の系の前記入出力インタフェースと、第1の系の前記入出力インタフェースと同一組の第２の系の前記入出力インタフェースのポートに転送するスイッチ部と
を備えたＩＰパケット通信装置を提供する。
【００２０】
本発明の第２の解決手段によると、
第１及び第２の系の伝送路にそれぞれ接続された第１及び第２の系の入出力インタフェースと、
第１及び第２の系の前記入出力インタフェースに接続されたルート制御部と、前記ルート制御部に接続された伝送路のスイッチングを行うスイッチ部と
を備えたＩＰパケット通信装置における冗長構成切替え方法であって、
前記ルート制御部は、宛先ＩＰアドレスに対応して、ルート制御部識別（ＲＰ）番号と、第1及び第２の系の入出力インタフェースにそれぞれ同一に割り当てられたポート番号とを記憶したルーティングテーブルを参照し、
該宛先ＩＰアドレスに基づき、ＲＰ番号及びポート番号を求めることで、前記入出力インタフェースを介して入力されたＩＰパケットを出力する入出力インタフェースを決定し、
前記スイッチ部は、前記ルーティングテーブルにより求められるＲＰ番号及びポート番号に基づき、該ＲＰ番号に対応して、冗長構成切替えの有無を記憶した冗長構成制御レジスタを参照して、冗長構成が有りである場合、入力されたＩＰパケットをハードウェアコピーし、前記ルート制御部で決定された第1の系の前記入出力インタフェースと、第1の系の前記入出力インタフェースと同一組の第２の系の前記入出力インタフェースのポートに転送するようにした冗長構成切替え方法を提供する。
【００２１】
本発明の特徴のひとつとしては、ネットワークレイヤでの冗長構成切替えを行う際、ルーティングテーブルの更新を行う事なく、現用系から予備系の回線に切替える。具体的には、送信側においては、現用系と予備系でルーティングテーブル内に格納されたただ１つの送信先を使用し、現用系に送信するパケットと同一のパケットを、ソフトウェア処理ではなくハードウェア処理によりコピーして予備系へも送信する。一方、受信側においては、現用／予備回線のクローズ／オープン処理のみを行うことで、高速な冗長構成の切替えを行う。なお、この時、クローズ／オープン処理では、現用／予備回線の最大位相差の許容する範囲内で、時間差で行うことにより、パケットの２重受信等を防ぐことができる。
【００２２】
これにより、この冗長構成切替え装置及び方法によれば、ルーティングテーブルを更新する事なく、短時間で冗長構成の切替えを行うことができる。また、送信側において、現用系／予備系でルーティングテーブル内に格納されたただ１つの送信先を使用する為、余分なバッファ量も必要としない。
更に、ＩＰｖ４に替わる次世代ＩＰプロトコルとして注目されているＩＰｖ６が標準となり、ルーティングテーブルに設定するＩＰアドレスが３２ビットから１２８ビットに拡張された場合であっても、この冗長構成切替え装置及び方法によれば、ルーティングテーブルを更新することなく冗長構成の切替えができる。また、送信側において、現用系と予備系でルーティングテーブル内に格納されたただ１つの送信先を使用するので、高速切替え及びバッファ量の削減を行うことができる。
【００２３】
本発明の他の特徴としては、複数の入出力インタフェースと、各入力インタフェースから入力したＩＰパケットを、宛先ＩＰアドレスに従ってどの出力インタフェースへ転送するかを決定するルート制御手段と、前記出力インタフェースへ前記ＩＰパケットを転送するスイッチ手段とを有するＩＰパケット通信装置の、前記入出力インタフェースまたは前記ルート制御手段の障害検出時、あるいは前記ＩＰパケット通信装置に接続する光伝送路の障害検出時における冗長構成切替え方法であって、現用系及び予備系の前記入出力インタフェースを有する前記ＩＰパケット通信装置の送信側では、前記スイッチ手段でＩＰパケットをハードウェアコピーして、現用系及び予備系の前記出力インタフェースから同一のフレームを送信し、現用系の障害を検出すると、前記ＩＰパケット通信装置の受信側では、現用系から予備系へ前記入力インタフェースを切替える。
【００２４】
本発明の他の特徴としては、前記ルート制御手段は、ルーティングテーブルに記憶された情報に基づき、前記入力インタフェースが受信した前記ＩＰパケット又は信号を、前記出力インタフェースのうちどれに転送するかを決定し、前記スイッチ手段は、冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時は、現用系の前記出力インタフェースに転送する前記ＩＰパケットと同一のＩＰパケットをハードウェアコピーし、予備系の前記出力インタフェースにも転送する。
【００２５】
本発明の他の特徴としては、前記スイッチ手段は、前記冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時は、現用系の前記出力インタフェースに転送する前記ＩＰパケットと同一のＩＰパケットを予備系の前記出力インタフェースにも転送し、前記冗長構成制御レジスタが冗長構成不可に設定されている時は、現用系、予備系の前記入出力インタフェースは独立した回線となり、前記ルーティングテーブルに記憶された情報に基づき、前記ルート制御手段により決定された前記出力インタフェースにそれぞれＩＰパケットを転送する。
【００２６】
本発明の他の特徴としては、前記冗長構成制御レジスタは、前記入出力インタフェースが冗長構成か否かを回線初期化時に設定する。
本発明の他の特徴としては、前記出力インタフェースは、前記スイッチ手段から転送されてきた前記ＩＰパケットを、現用系、予備系に関わらず接続される伝送路へ送信する。
【００２７】
本発明の他の特徴としては、前記入力インタフェースは、冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時に現用系の障害を検出すると、前記ルート制御手段に割込み信号を送信し、前記ルート制御手段は、予備系制御用プロセッサから現用系制御用プロセッサへパケットを送信し、切替え要求を行う。
【００２８】
本発明の他の特徴としては、前記ルート制御手段は、冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時、現用系制御用プロセッサから予備系制御用プロセッサへパケットを送信し、現用系のリンク状態と予備系のリンク状態を揃える。
【００２９】
本発明の他の特徴としては、前記ルート制御手段は、冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時、障害が検出されない場合は、現用系に設定されている前記入力インタフェースの回線を開放し、予備系に設定されている前記入力インタフェースの回線を遮断する。
【００３０】
本発明の他の特徴としては、前記ルート制御手段は、冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時、現用系の障害を検出すると、現用系に設定されている前記入力インタフェースの回線を遮断し、その後に、予備系に設定されている前記入力インタフェースの回線を開放する。
【００３１】
本発明の他の特徴としては、複数の入出力インタフェースと、各入力インタフェースから入力したＩＰパケットを、宛先ＩＰアドレスに従ってどの出力インタフェースへ転送するかを決定するルート制御手段と、前記出力インタフェースへ前記ＩＰパケットを転送するスイッチ手段とを有するＩＰパケット通信装置であって、前記入出力インタフェースまたは前記ルート制御手段の障害検出、あるいは前記ＩＰパケット通信装置に接続する光伝送路の障害検出手段と、前記ＩＰパケット通信装置の送信側において前記スイッチ手段でＩＰパケットをハードウェアコピーして、現用系及び予備系の前記出力インタフェースから同一のフレームを送信する手段と、前記障害検出手段により現用系の障害を検出すると、前記ＩＰパケット通信装置の受信側において現用系から予備系へ前記入力インタフェースを切替える手段とを備える。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に関するＩＰパケット通信装置を含むネットワークの概略構成図である。
ネットワーク１００は、例えば、ＩＰパケット通信装置１と、このＩＰパケット通信装置１と対向するＩＰパケット通信装置２とを備える。この自ＩＰパケット通信装置１と、対向するＩＰパケット通信装置２とは、光ネットワークを介して接続されている。なお、ここでは、ネットワーク１００は、ＩＰパケット通信装置１、２から構築されているが、適宜の数のＩＰパケット通信装置を含むようにしてもよい。
【００３３】
ＩＰパケット通信装置１は、例えば、ＳＤＨネットワークインタフェースカード（ＮＩＦ）１０−１、１０−２〜１０−１０と、ルーティングプロセッサカード（ＲＰ）２０−１、２０−２〜２０−１０と、クロスバスイッチ（ＣＳＷ）３０と、ルーティングマネージャ（ＲＭ）４０とを備える。また、ＩＰパケット通信装置２は、例えば、ＮＩＦ５０−１、５０−２〜５０−１０を備え、ＩＰパケット通信装置１に含まれるＮＩＦ１０−１、１０−２〜１０−１０と対向している。なお、ＩＰパケット通信装置２は、ＩＰパケット通信装置１と同一の部材を備えているため、説明の便宜上、ＮＩＦ５０−１、５０−２〜５０−１０以外については、省略した。
【００３４】
ここで、説明の便宜上、ＲＰ２０−１、ＮＩＦ１０−１を現用系、ＲＰ２０−２、ＮＩＦ１０−２を予備系とした場合でのＳＤＨフレームの入出力に関する一連の動作を概略的に説明する。
まず、ＩＰパケット通信装置２のＮＩＦ５０−１０から出力されたＳＤＨフレームを、他ＮＩＦ１０−１０から入力し、さらに、現用系ＮＩＦ１０−１／予備系ＮＩＦ１０−２から出力する場合、ＮＩＦ１０−１０は、受信したＳＤＨフレームに対してレイヤ１、２処理を行い、ＩＰパケットを抽出する。ＮＩＦ１０−１０は、抽出したＩＰパケットをＲＰ２０−１０へ受け渡す。
【００３５】
ＲＰ２０−１０は、ＩＰパケットに対してルーティング、フォワーディング等のレイヤ３処理を行う。また、ＲＰ２０−１０は、ＩＰパケットを、ＩＰパケットに含まれる宛先アドレスに従って、ＣＳＷ３０を介して現用系ＲＰ２０−１、予備系ＲＰ２０−２へ送信する。また、現用系ＲＰ２０−１、予備系ＲＰ２０−２は、ＲＰ２０−１０から受信したＩＰパケットを、出力側となる現用系ＮＩＦ１０−１、予備系ＮＩＦ１０−２へそれぞれ送信する。この現用系ＮＩＦ１０−１、予備系ＮＩＦ１０−２は、ＩＰパケットからＳＤＨフレームの生成を行い、このＳＤＨフレームを光ネットワークへ出力する。なお、この時、現用系回線、予備系回線の両系ともＳＤＨフレームが送信されている。
【００３６】
つぎに、ＩＰパケット通信装置２のＮＩＦ５０−１、５０−２から出力されたＳＤＨフレームを、現用系ＮＩＦ１０−１／予備系ＮＩＦ１０−２から入力し、さらに、他ＮＩＦ１０−１０から出力する場合、現用系ＮＩＦ１０−１、予備系ＮＩＦ１０−２の両系ともＳＤＨフレームを受信してはいるが、ＮＩＦ１０−１は回線の開放（オープン）処理が、ＮＩＦ１０−２は回線の遮断（クローズ）処理がそれぞれ行われている。このため、回線が遮断されている予備系ＮＩＦ１０−２は、予備系ＲＰ２０−２へのＩＰパケットの受け渡しは行っていない。
【００３７】
回線が開放されている予備系ＮＩＦ１０−１は、ＳＤＨフレームのレイヤ１、２処理を行い、ＩＰパケットを抽出する。ＮＩＦ１０−１は、抽出したＩＰパケットをＲＰ２０−１へ受け渡す。ＲＰ２０−１は、ＩＰパケットのルーティング、フォワーディング等のレイヤ３処理を行う。また、ＲＰ２０−１０は、ＩＰパケットを、ＩＰパケットに含まれる宛先ＩＰアドレスに従って、ＣＳＷ３０を介して他ＲＰ２０−１０へ送信する。また、他ＲＰ２０−１０は、ＲＰ２０−１から受信したＩＰパケットを、出力側となるＮＩＦ１０−１０へ送信する。この他ＮＩＦ１０−１０は、ＩＰパケットからＳＤＨフレームを生成し、このＳＤＨフレームを光ネットワークへ出力する。
【００３８】
一方、現用系の回線障害時には、ＮＩＦ１０−１では回線の遮断処理が、ＮＩＦ１０−２では回線の開放処理がそれぞれ行われる。これにより、ＩＰパケットは、回線が開放されているＮＩＦ１０−２からＲＰ２０−２へ受け渡され、さらに、上述と同様にＮＩＦ１０−１０からＳＤＨフレームとして出力される。
【００３９】
図２は、ＩＰパケット通信装置１の送信側機能を示す説明図である。なお、ここでは、説明の便宜上、ネットワークレイヤを切替える際のＳＤＨフレームの送信側機能についてだけでなく、ＩＰパケット通信装置１内の受信側となるＮＩＦ１０−１０、ＲＰ２０−１０についても説明する。
【００４０】
ＩＰパケット通信装置１は、例えば、受信側ＲＰ２０−１０、受信側ＮＩＦ１０−１０、ＣＳＷ３０、ＲＭ４０、ＲＰ＃０ ２０−１、ＮＩＦ＃０ １０−１、ＲＰ＃１ ２０−２及びＮＩＦ＃１ １０−２を備える。ＮＩＦ＃０ １０−１は、例えば、バッファ機能をもつバッファＬＳＩ１２−１、回線終端機能をもつＰＨＹ ＬＳＩ１１−１及び光電気変換機能をもつ光モジュールであるＯＥ１３−１〜１６−１を、同じく、ＮＩＦ＃１ １０−２は、例えば、バッファＬＳＩ１２−２、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２及びＯＥ１３−２〜１６−２をそれぞれ備える。ここで、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のＯＥ１３−１〜１６−１にそれぞれ対応するＰｏｒｔと、予備系ＮＩＦ＃０ １０−２のＯＥ１３−２〜１６−２にそれぞれ対応するＰｏｒｔとは、現用−予備Ｐｏｒｔ組合せ２（ポート番号：Ｐｏｒｔ２）とする。なお、現用−予備Ｐｏｒｔ組合せについては、後述する。
【００４１】
また、ＣＳＷ３０は、例えば、ＡＰＳレジスタ２３を備える。なお、障害発生時の冗長構成の切替えは、ＲＰ＃０ ２０−１及びＮＩＦ＃０ １０−１と、ＲＰ＃１ ２０−２及びＮＩＦ＃１ １０−２と、ＣＳＷ３０との交絡点で行う。この交絡点で切替えを行う事により、伝送路障害、装置障害等の全ての障害を救済する事が可能である。
【００４２】
受信側ＲＰ２０−１０は、例えば、ルーティングテーブル２２を備える。このルーティングテーブル２２には、例えば、ＳＤＨフレームから抽出されたＩＰパケットに含まれる宛先ＩＰアドレスに対応した出力ＲＰ番号及び出力ポート番号が記憶されている。
【００４３】
図３は、ルーティングテーブル２２の説明図である。
ルーティングテーブル２２には、例えば、宛先ＩＰアドレス「１９２．１６８．１．１」と、この宛先ＩＰアドレスに対応したＲＰ番号「♯０」及びＰｏｒｔ番号「Ｐｏｒｔ２」とが記憶されている。
【００４４】
ここで、ＡＰＳレジスタ２３について説明する。
まず、ＡＰＳレジスタ２３は、冗長構成の切替えを可能とするために、例えば、回線初期化時、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２とがＡＰＳ回線である（ＡＰＳ有）事を、ＲＭ４０よりレジスタ設定される。なお、ＡＰＳレジスタ２３の設定は、ＲＭ４０だけではなく、保守者によって外部から直接行われてもよい。また、ＡＰＳレジスタ２３は、ここでは、ＣＳＷ３０内に設置されているが、ＣＳＷ３０の外部にあってもよい。
【００４５】
図４は、ＡＰＳレジスタ２３の説明図である。
ＡＰＳレジスタ２３は、例えば、ＲＰ番号「♯０／１、♯２／３、♯４／５、♯６／７、♯８／９」と、このＲＰ番号に対応したＡＰＳの有無「０or１」によってレジスタ設定される。具体的には、ＲＰ番号「♯０／１」であるＲＰ＃０ ２０−１及びＲＰ＃１ ２０−２について、ＡＰＳレジスタ２３を「ＡＰＳ有：１」に設定すると、ＲＰ＃０ ２０−１が現用系、ＲＰ＃１ ２０−２が予備系のＡＰＳ回線となる。一方、ＡＰＳレジスタ２３を「ＡＰＳ無：０」に設定すると、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２は、独立した回線となる。
【００４６】
ここで、ＡＰＳレジスタ２３を「ＡＰＳ有」に設定すると共に、ルーティングテーブル２２内に宛先ＩＰアドレス「１９２．１６８．１．１」に対応したＲＰ番号「＃０」及びポート番号「Ｐｏｒｔ２」を格納すると、ＲＰ＃０ ２０−１のポート番号「Ｐｏｒｔ２」行きのＩＰパケットは、ＲＰ＃１ ２０−２のポート番号「Ｐｏｒｔ２」にも送信される。
【００４７】
すなわち、ＡＰＳレジスタ２３が「ＡＰＳ有」に設定されている時に、ルーティングテーブル２２にＲＰ番号のセットの若番側（ここでは、セット「♯０／１」のうちＲＰ＃０ ２０−１のＲＰ番号「＃０」）を格納することにより、ＣＳＷ３０は、どちらのＲＰ（ＲＰ＃０ ２０−１及びＲＰ＃１ ２０−２）が現用系かを意識することなく、両系へハードウェア処理でコピーして転送する。また、現用系から予備系に切替わった場合であっても、ルーティングテーブル２２に格納されるＲＰ番号を変更することなく、パケット転送を両系に行うことができる。
【００４８】
これにより、冗長構成切替えを行う際、現用系／予備系でルーティングテーブル２２内に格納されたただ１つの送信先（ＲＰ番号のセットの若番側）を使用するので、余分なバッファ量を必要としない。また、切り替え時でのルーティングテーブル２２の書き換えを行う必要がなくなるので、高速な冗長構成の切替えを行うことができる。なお、ルーティングテーブル２２内に格納するただ１つの送信先としては、ＲＰ番号のセットの若番側だけでなく、若番側以外を格納するように適宜設定してもよい。
【００４９】
図５は、現用系−予備系ＮＩＦのポート組合せを示す図である。
ＩＰパケット通信装置１に含まれる現用系／予備系ＮＩＦには、上述したように、多数のポートが備えられている。例えば、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１には、ＯＥ１３−１〜１６−１にそれぞれ対応する多数のＰｏｒｔがあり、同様に、予備系ＮＩＦ＃０ １０−２には、ＯＥ１３−２〜１６−２にそれぞれ対応する多数のＰｏｒｔがある。
【００５０】
現用系、予備系ＮＩＦのポートは、例えば、現用系ＮＩＦ（Ｓｌｏｔ０）３に含まれるＰｏｒｔ０〜Ｐｏｒｔ７と、予備系ＮＩＦ（Ｓｌｏｔ１）４に含まれるＰｏｒｔ０〜Ｐｏｒｔ７とを、同一ポート番号ごとに対応させることで、ポート組合せとする。例えば、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１と予備系ＮＩＦ＃０ １０−２とのポート組合せは、上述したように、現用−予備Ｐｏｒｔ組合せ２（ポート番号：Ｐｏｒｔ２）とする。
【００５１】
このように、ＮＩＦに多数のポートがある場合であっても、切替え時に同一ポート番号ごとに対応させる事により、余計な設定をする必要なく、現用系と予備系の切替えを可能とする。また、現用系ＮＩＦ３と予備系ＮＩＦ４は隣り合わせとし、ＡＰＳレジスタ２３に反映させる。
【００５２】
図６は、ＩＰパケット通信装置１の受信側機能を示す説明図（１）である。なお、ここでは、ネットワークレイヤにおける冗長構成切替えを行う際、切替え前の受信側機能を説明する。
ＩＰパケット通信装置１は、例えば、ＣＳＷ３０、ＲＭ４０、ＲＰ＃０ ２０−１、ＮＩＦ＃０ １０−１、ＲＰ＃１ ２０−２及びＮＩＦ＃１ １０−２を備える。ＩＰパケット通信装置１は、既にＡＰＳ切替え有りに設定されている。このため、ＩＰパケット通信装置１のＣＳＷ３０は、入力されたＩＰパケットをハードウェア処理でコピーして、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２に転送する。また、ＩＰパケット通信装置１のＲＰ＃０及び♯１に対応するポート（ポート番号「Ｐｏｒｔ２」）には、ここでは、図示しない対向するＩＰパケット通信装置２に接続された現用系／予備系伝送路から、パケットが入力される。現用系から予備系への切替え前に、予め現用系ＰＰＰ回線の状態をＲＰ＃０ ２０−１の制御用プロセッサ２１−１から、ＲＰ＃１ ２０−２の制御用プロセッサ２１−２へパケット通信（１００−１）で通知し、現用／予備系のＰＰＰリンク状態を揃えておく。
【００５３】
また、予備系ＲＰ＃１ ２０−２の制御用プロセッサ２１−２において、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２からのＫ１／Ｋ２バイト状態変化による割込み待ち（１００−２）を行っておく。さらに、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のバッファＬＳＩ１２−１は、制御プロセッサ２１−１からレジスタ設定により回線オープン処理（１００−３）を行う。また、予備系ＮＩＦ＃１ １０−２のバッファＬＳＩ１２−２では、制御プロセッサ２１−２からレジスタ設定により回線クローズ処理（１００−４）を行う。
【００５４】
図７は、ＩＰパケット通信装置１の受信側機能を示す説明図（２）である。なお、ここでは、ネットワークレイヤにおける冗長構成切替えを行う際、切替え後の受信側機能を説明する。
まず、ネットワークレイヤにおける冗長構成切替えを行う際、切替え前の受信機能において、上述したように、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２からのＫ１／Ｋ２バイト状態変化による割込み待ち（１００−２）を行っているので、Ｋ１／Ｋ２バイトによるＡＰＳ切替え要求検出後は、予備系ＲＰ＃１ ２０−２の制御用プロセッサ２１−２から、現用系ＲＰ＃０ ２０−１の制御用プロセッサ２１−１へパケット通信（１００−５）で切替え指示を行う。また、制御用プロセッサ２１−１は、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のバッファＬＳＩ１２−１へ回線クローズ処理信号（１００−６）を送信する。また、制御用プロセッサ２１−２は、予備系ＮＩＦ＃１ １０−２のバッファＬＳＩ１２−２へ回線オープン処理信号（１００−７）を送信する。これにより、回線切替えを行う。
【００５５】
また、本実施の形態での受信側の切替えでは、現用系の回線クローズ処理と予備系の回線オープン処理を、現用／予備回線の最大位相差の許容する範囲内で、時間差で行う。つまり、切替え時にセレクタ等により瞬時に切替えを行うのではなく、現用系のクローズ処理を先に行い、続いて予備系のオープン処理を行う。
【００５６】
これにより、パケットの２重受信等を防ぐことが可能となる。また、切替え時のパケット落ち、予備系パケットによる現用系パケットの追い越し等が起こる可能性があるが、レイヤ３以上の処理により救済可能である。
つぎに、本実施の形態に関するＩＰパケット通信装置１、２を含むネットワーク１００で障害を検出した際の動作（制御シーケンス）について説明する。
【００５７】
図８は、対向するＩＰパケット通信装置２で障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図である。
ＩＰパケット通信装置１は、既にＡＰＳ切替え有りに設定されている。このため、ＩＰパケット通信装置１のＣＳＷ３０は、入力されたＩＰパケットをハードウェア処理でコピーして、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２に転送する。また、ＩＰパケット通信装置１のＲＰ＃０及び♯１に対応するポート（ポート番号「Ｐｏｒｔ２」）には、ここでは、対向するＩＰパケット通信装置２に接続された現用系／予備系伝送路から、パケットが入力される。
【００５８】
まず、対向ＩＰパケット通信装置２において、ＬＯＳ障害が検出されると、ＩＰパケット通信装置２から、Ｋ１バイトを用いて切替え要求ＳＦが送信される。自ＩＰパケット通信装置１の予備系ＮＩＦ＃１ １０−２内のＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、受信したＫ１バイトから、ＳＦによる切替え要求を検出し、予備系ＲＰ＃１ ２０−２内の制御用プロセッサ２１−２へＡＰＳ割込信号（１００−８）を送信する。
【００５９】
ＡＰＳ割込信号（１００−８）を受けた制御用プロセッサ２１−２は、ＡＰＳ切替え指示信号（１００−９）を、ＲＭ４０及び現用系ＲＰ＃０ ２０−１内の制御用プロセッサ２１−１に送信する。
この動作の後、制御用プロセッサ２１−１は、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のバッファＬＳＩ１２−１へ回線クローズ処理信号（１００−１０）を送信する。その後、制御用プロセッサ２１−２は、予備系ＮＩＦ＃１ １０−２のバッファＬＳＩ１２−２へ回線オープン処理信号（１００−１１）を送信する。これにより、回線の切替えを行う。
【００６０】
つぎに、制御用プロセッサ２１−２は、回線切替え完了信号（１００−１２）をＰＨＹ ＬＳＩ１１−２に通知する。さらに、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、Ｋ１バイトを用いて切替え応答ＲＲを対向ＩＰパケット通信装置２へ送信する。なお、対向ＩＰパケット通信装置２による障害検出から、上述の一連の切替え動作完了まで、５０ｍｓ以内である。
【００６１】
図９は、自ＩＰパケット通信装置１内でハードウェア障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図である。
ＩＰパケット通信装置１は、既にＡＰＳ切替え有りに設定されている。このため、ＩＰパケット通信装置１のＣＳＷ３０は、入力されたＩＰパケットをハードウェア処理でコピーして、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２に転送する。また、ＩＰパケット通信装置１のＲＰ＃０及び♯１に対応するポート（ポート番号「Ｐｏｒｔ２」）には、ここでは、対向するＩＰパケット通信装置２に接続された現用系／予備系伝送路から、パケットが入力される。
【００６２】
ここで、一例として、自ＩＰパケット通信装置１内のＰＨＹ ＬＳＩ１１−１でハードウェア障害が発生したとすると、まず、ＮＩＦ＃０ １０−１は、現用系ＲＰ＃０ ２０−１内の制御用プロセッサ２１−１へ割込信号（１００−１３）を送信する。割込信号（１００−１３）を受けた制御用プロセッサ２１−１は、ＡＰＳ切替え可能と判断し、ＡＰＳ切替え指示信号（１００−１４）を、ＲＭ４０及び予備系ＲＰ＃１ ２０−２内の制御用プロセッサ２１−２に送信する。
【００６３】
この動作の後、制御用プロセッサ２１−１は、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のバッファＬＳＩ１２−１へ回線クローズ処理信号（１００−１５）を送信する。その後、制御用プロセッサ２１−２は、予備系ＮＩＦ＃１ １０−２のバッファＬＳＩ１２−２へ回線オープン処理信号（１００−１６）を送信する。これにより、回線の切替えを行う。
【００６４】
つぎに、切替え指示信号（１００−１４）を受けた制御用プロセッサ２１−２は、回線切替え要求信号（１００−１７）をＰＨＹ ＬＳＩ １１−２に通知する。さらに、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、Ｋ１バイトを用いて切替え要求ＳＦを対向ＩＰパケット通信装置２へ送信する。
【００６５】
対向ＩＰパケット通信装置２では、受信側の切替えが行われた後、ＩＰパケット通信装置１へＫ１バイトを用いて切替え応答ＲＲが送信される。なお、ここでの対向ＩＰパケット通信装置２での一連の制御シーケンスは、図８で詳述した自ＩＰパケット通信装置１での制御シーケンスとほぼ同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
さらに、自ＩＰパケット通信装置１の予備系ＮＩＦ＃１ １０−２内のＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、受信したＫ１バイトからＲＲによる切替え応答を検出し、予備系ＲＰ＃１ ２０−２内の制御用プロセッサ２１−２へＡＰＳ割込信号（１００−１７）を送信する。なお、自ＩＰパケット通信装置１による障害検出から、上述の一連の切替え動作完了まで、５０ｍｓ以内である。
【００６７】
図１０は、自ＩＰパケット通信装置１が伝送路の回線障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図である。
ＩＰパケット通信装置１は、既にＡＰＳ切替え有りに設定されている。このため、ＩＰパケット通信装置１のＣＳＷ３０は、入力されたＩＰパケットをハードウェア処理でコピーして、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２に転送する。また、ＩＰパケット通信装置１のＲＰ＃０及び♯１に対応するポート（ポート番号「Ｐｏｒｔ２」）には、ここでは、対向するＩＰパケット通信装置２に接続された現用系／予備系伝送路から、パケットが入力される。
【００６８】
ここで、一例として、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１で回線障害（Ｂ２ＳＤ／ＳＦ）を検出したとすると、まず、ＮＩＦ＃０ １０−１は、現用系ＲＰ＃０ ２０−１内の制御用プロセッサ２１−１へ割込信号（１００−１８）を送信する。割込信号（１００−１８）を受けた制御用プロセッサ２１−１は、ＡＰＳ切替え可能と判断し、ＡＰＳ切替え指示信号（１００−１９）をＲＭ４０及び予備系ＲＰ＃１ ２０−２内の制御用プロセッサ２１−２に送信する。
【００６９】
この動作の後、制御用プロセッサ２１−１は、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のバッファＬＳＩ１２−１へ回線クローズ処理信号（１００−２０）を送信する。その後、制御用プロセッサ２１−２は、予備系ＮＩＦ＃１ １０−２のバッファＬＳＩ１２−２へ回線オープン処理信号（１００−２１）を送信する。これにより、回線の切替えを行う。
【００７０】
つぎに、切替え指示信号（１００−２１）を受けた制御用プロセッサ２１−２は、回線切替え要求信号（１００−２２）をＰＨＹ ＬＳＩ１１−２に通知する。さらに、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、Ｋ１バイトを用いて切替え要求ＳＦを対向ＩＰパケット通信装置２へ送信する。
【００７１】
対向ＩＰパケット通信装置２では、受信側の切替えが行われた後、ＩＰパケット通信装置１へＫ１バイトを用いて切替え応答ＲＲが送信される。なお、ここでの対向ＩＰパケット通信装置２での一連の制御シーケンスは、図８で詳述した自ＩＰパケット通信装置１での制御シーケンスとほぼ同様であるので、説明を省略する。
【００７２】
さらに、自ＩＰパケット通信装置１の予備系ＮＩＦ＃１ １０−２内のＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、受信したＫ１バイトからＲＲによる切替え応答を検出し、予備系ＲＰ＃１ ２０−２内の制御用プロセッサ２１−２へＡＰＳ割込信号（１００−２３）を送信する。なお、伝送路の回線障害検出から、一連の切替え動作完了まで、５０ｍｓ以内である。
【００７３】
このように、本実施の形態によるＩＰパケット通信装置１、２では、例えば、ルーティングテーブル２２を更新する事なく、短時間で冗長構成を切替える事が可能となる。また、上述の実施の形態では、冗長構成切替えを行う際、現用系／予備系でルーティングテーブル２２内に格納されたただ１つの送信先を使用すればよいので、余分なバッファ量を必要としない。また、上述の実施の形態では、切り替え時でのルーティングテーブル２２の書き換えを行う必要がなくなるので、高速な冗長構成の切替えを行うことができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によると、以上説明した通り、冗長構成であるＩＰパケット通信装置でのネットワークレイヤにおける障害発生時に、高速かつ高信頼な障害検出及び冗長構成切替えを行うことができる。また、本発明によると、ＩＰパケット通信装置において、装置障害、伝送路障害を短時間で高信頼に救済する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関するＩＰパケット通信装置を含むネットワークの概略構成図。
【図２】ＩＰパケット通信装置１の送信側機能を示す説明図。
【図３】ルーティングテーブル２２の説明図。
【図４】ＡＰＳレジスタ２３の説明図。
【図５】現用系−予備系ＮＩＦのポート組合せを示す図。
【図６】ＩＰパケット通信装置１の受信側機能を示す説明図（１）。
【図７】ＩＰパケット通信装置１の受信側機能を示す説明図（２）。
【図８】対向するＩＰパケット通信装置２で障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図。
【図９】自ＩＰパケット通信装置１内でハードウェア障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図。
【図１０】自ＩＰパケット通信装置１が伝送路の回線障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図。
【符号の説明】
１、２ ＩＰパケット通信装置
３ 現用系ＮＩＦ
４ 予備系ＮＩＦ
１０、５０ ＳＤＨネットワークインタフェースカード
１１ ＰＨＹ ＬＳＩ
１２ バッファＬＳＩ
１３〜１６ 光モジュール
２０ ルーティングプロセッサカード
２１ 制御用プロセッサ
２２ ルーティングテーブル
２３ ＡＰＳレジスタ
３０ クロスバスイッチ
４０ ルーティングマネージャ
１００ ネットワーク
１００−１〜１００−２３ 制御信号
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＩＰパケット通信装置及び冗長構成切替え方法に係り、特に、冗長構成をとるＩＰパケット通信装置でのネットワークレイヤ以下のレイヤにおける障害発生時に、冗長構成の切替えを行うＩＰパケット通信装置及び冗長構成切替え方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種通信システムでの障害対策などのために、通常の運用で必要とされるシステム以外に予備のシステムを加え、各種通信をバックアップできるようにした、いわゆる冗長構成（例えば、２重化構成）を備えた通信装置が普及している。この冗長構成を備えた通信装置では、例えば、通信システムの信頼性を高めるためにプロセッサやファイル装置等を複数台（現用系及び予備系となる）備え、障害時に１＋１、１：ｎに切替え可能となっている。
【０００３】
複数のＩＰパケット通信装置から構築されるＩＰネットワークでは、経路（ルート）情報を交換するためのルーティングプロトコルを用いて、ルートの障害を検出している。このＩＰネットワークで使用されるルーティングプロトコルとしては、例えば、ＲＩＰ（Routing Information Protocol）やＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）などがある。ＯＳＰＦによる障害検出では、例えば、ＩＰパケット通信装置間の接続確認を行うためのＨｅｌｌｏパケットを用いて、ＩＰパケット通信装置間で定期的に通信を行う。このＩＰパケット通信装置間の導通試験により、ルートの信頼性を確認している。なお、ＩＰパケット通信装置間の接続情報は、例えば、プロセッサ内のルーティングテーブルに記憶される。
【０００４】
また、このＩＰネットワークで使用されるルーティングプロトコルは、障害を検出した際に、例えば、ルートの選択、ＩＰパケット通信装置間の通信、ルーティングテーブルの更新を行う。なお、障害復旧のための現用系及び予備系の切替え時間は、数十秒〜数分間必要となる。
【０００５】
一方、公衆通信網では、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）勧告G.707に規定されるＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy:北米ではＳＯＮＥＴ）システムによって、障害の検出が行われている（勧告G.707の9.2.2 ＳＯＨ bytes descriptionを参照）。このＳＤＨシステムは、例えば、ＳＤＨ伝送装置で構築されている。各ＳＤＨ伝送装置間の伝送には、ＶＣ（Virtual Container）と呼ばれるユーザ信号が多重されたフレームに、セクションオーバヘッドと呼ばれるヘッダを付与したパケットが用いられている。
【０００６】
このセクションオーバヘッドには、障害時の切替えを行う為の情報がマッピングされている。ＳＤＨシステムでは、このマッピングされた情報に基づいて、障害時、現用系及び予備系の切替えを行う。この切替え方式は、ＡＰＳ（Automatic Protection Switching）切替え方式と呼ばれ、Bellcore GR-253-CORE、ITU-T G.782で規定されている。
【０００７】
このＡＰＳ切替え方式によれば、高信頼で保守性の高い伝送路網が構築可能となり、公衆通信網に要求される高い信頼性に応えることが出来る。また、ＡＰＳ切替え方式には、対向装置を含めた切替えシーケンスが規定されており、障害復旧のための現用系及び予備系の切替え時間は、５０ｍｓ以内である。
【０００８】
また、最近では、公衆通信網においても、高速なＩＰパケット通信装置が導入されてきている。理由としては、コンピュータの急速な普及により、ネットワーク上を流れるデータ系トラヒックが急激に増加しており、従来の局用交換機による音声系トラヒック中心のネットワーク構成から、高速なＩＰパケット通信装置によるデータ系トラヒック中心のネットワーク構成への移行が顕著になってきていることが挙げられる。
【０００９】
このＩＰパケット通信装置を公衆通信網に導入したネットワークでは、一般的に、ＩＰパケット通信装置と上述のＳＤＨ伝送装置とが併用して用いられている。また、ＳＤＨ伝送装置を用いなくとも、ＳＤＨインタフェースを備えたＩＰパケット通信装置によって、ＳＤＨシステムをＩＰパケット通信装置で実現する手法もある。このようなＩＰパケット通信装置とＳＤＨシステムとを組合せたネットワークを、IP over SDH（ＳＯＮＥＴ）方式という（IEEE Communication Magazine, May 1998, p136-142参照）。
【００１０】
このIP over SDH方式による障害検出では、伝送路障害、ＩＰパケット通信装置内の物理レイヤ処理部の故障等による物理レイヤにおける障害発生時においては、ＡＰＳ切替え方式により高速に予備回線に切替えることができる。なお、この際、物理レイヤでの高速な切替えは、通常ネットワークレイヤに検出されないので、ネットワークレイヤで動作するルーティングプロトコルは起動しない。
【００１１】
また、ＩＰパケット通信装置内のネットワークレイヤ処理部の故障等によるネットワークレイヤにおける障害発生時においては、物理レイヤでの切替えでは復旧が不可能なため、ルーティングプロトコルを起動させて、ネットワークレイヤでの切替えを行う。すなわち、IP over SDH（ＳＯＮＥＴ）方式のネットワークでの障害復旧は、物理レイヤのＡＰＳによる復旧と、ネットワークレイヤのルーティングプロトコルによる復旧とからなる。
【００１２】
公衆通信網などの高い信頼性が要求されるネットワークでは、伝送路障害、装置障害等、全ての障害を高速・高信頼に救済可能であることが望ましい。そのため、ネットワークレイヤ処理部の故障等、物理レイヤのＡＰＳによる復旧だけでは、障害の復旧が不可能な時に、ネットワークレイヤで切替えを行う場合、高速・高信頼な切替え方式は必要不可欠となる。
【００１３】
このネットワークレイヤでの切替えを、公衆通信網等の高い信頼性が要求されるネットワークで実現するための手法は、いくつか提案されている。これらの手法のひとつとしては、例えば、特開平１０−１３４４９号公報に記載された技術が挙げられる。
【００１４】
この特開平１０−１３４４９号公報では、光通信オーバーヘッド信号内のＡＰＳバイトとして作用するＫ１、Ｋ２バイトの状態の変化を監視しておき、障害発生によってＡＰＳバイトに状態の変化が生じた時に、ネットワークレイヤのルーティングプロトコルを起動してルーティングテーブルを更新し、回線の切替えを行う。
【００１５】
また、他の手法としては、例えば、ルーティングプロトコルを起動せず、ルーティングテーブルの更新を行わずに現用系／予備系の回線を切替える手法が挙げられる。例えば、送信側において、ソフトウェア処理により現用系／予備系の両系にマルチキャスト的にパケットをコピーしておき、障害発生時に受信側のみ現用系から予備系に切替える手法や、ルーティングテーブル内に現用系／予備系の２つの送信先を格納し、アドレス検索に従って現用系／予備系の両系へパケットを送信しておき、上記の手法と同様に障害発生時に受信側のみ現用系から予備系に切替える手法もある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開平１０−１３４４９号公報では、切り替え時にルーティングテーブルの更新等を行うため、短時間で障害復旧するのは困難であると考えられる。
また、上述のルーティングプロトコルによるルーティングテーブルの更新を行わない手法において、ソフトウェア処理でマルチキャスト的に現用系／予備系にパケットを送信しておき、障害発生時に受信側のみ現用系から予備系に切替える場合、ソフトウェアが介在するため、やはり短時間での切替えは困難であることが想定される。
【００１７】
また、上述のルーティングプロトコルによるルーティングテーブルの更新を行わない手法において、ルーティングテーブル内に現用系／予備系の２つの送信先を格納し、アドレス検索に従って両系へパケットを送信しておき、障害発生時に受信側のみ現用系から予備系に切替える場合、送信先を格納する為のバッファ量が通常の２倍必要となってしまうので、実装化及び低コスト化が困難であることが想定される。さらに、初期設定時におけるルーティングテーブルへの書き込みは、膨大な時間を要する場合が想定される。
【００１８】
本発明は、以上の点に鑑み、冗長構成であるＩＰパケット通信装置でのネットワークレイヤにおける障害発生時に、高速かつ高信頼な障害検出及び冗長構成切替えを行うＩＰパケット通信装置及び冗長構成切替え方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
第1及び第２の系の伝送路を介して他のＩＰパケット通信装置と接続され、第１及び第２の系の切替えを行うＩＰパケット通信装置であって、
該伝送路に接続された第1及び第２の系の入出力インタフェースと、
宛先ＩＰアドレスに対応して、ルート制御部識別（ＲＰ）番号と、第1及び第２の系の入出力インタフェースにそれぞれ同一に割り当てられたポート番号とを記憶したルーティングテーブルと、
該ＲＰ番号に対応して、冗長構成切替えの有無を記憶した冗長構成制御レジスタと、
前記入出力インタフェースから入力されたＩＰパケットに含まれる宛先ＩＰアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを参照して、ＲＰ番号及びポート番号を求めることで、ＩＰパケットを出力する入出力インタフェースを決定するためのルート制御部と、
前記ルーティングテーブルにより求められるＲＰ番号及びポート番号に基づき、前記冗長構成制御レジスタを参照して、冗長構成が有りである場合、入力されたＩＰパケットをハードウェアコピーし、前記ルート制御部で決定された第1の系の前記入出力インタフェースと、第1の系の前記入出力インタフェースと同一組の第２の系の前記入出力インタフェースのポートに転送するスイッチ部と
を備えたＩＰパケット通信装置を提供する。
【００２０】
本発明の第２の解決手段によると、
第１及び第２の系の伝送路にそれぞれ接続された第１及び第２の系の入出力インタフェースと、
第１及び第２の系の前記入出力インタフェースに接続されたルート制御部と、前記ルート制御部に接続された伝送路のスイッチングを行うスイッチ部と
を備えたＩＰパケット通信装置における冗長構成切替え方法であって、
前記ルート制御部は、宛先ＩＰアドレスに対応して、ルート制御部識別（ＲＰ）番号と、第1及び第２の系の入出力インタフェースにそれぞれ同一に割り当てられたポート番号とを記憶したルーティングテーブルを参照し、
該宛先ＩＰアドレスに基づき、ＲＰ番号及びポート番号を求めることで、前記入出力インタフェースを介して入力されたＩＰパケットを出力する入出力インタフェースを決定し、
前記スイッチ部は、前記ルーティングテーブルにより求められるＲＰ番号及びポート番号に基づき、該ＲＰ番号に対応して、冗長構成切替えの有無を記憶した冗長構成制御レジスタを参照して、冗長構成が有りである場合、入力されたＩＰパケットをハードウェアコピーし、前記ルート制御部で決定された第1の系の前記入出力インタフェースと、第1の系の前記入出力インタフェースと同一組の第２の系の前記入出力インタフェースのポートに転送するようにした冗長構成切替え方法を提供する。
【００２１】
本発明の特徴のひとつとしては、ネットワークレイヤでの冗長構成切替えを行う際、ルーティングテーブルの更新を行う事なく、現用系から予備系の回線に切替える。具体的には、送信側においては、現用系と予備系でルーティングテーブル内に格納されたただ１つの送信先を使用し、現用系に送信するパケットと同一のパケットを、ソフトウェア処理ではなくハードウェア処理によりコピーして予備系へも送信する。一方、受信側においては、現用／予備回線のクローズ／オープン処理のみを行うことで、高速な冗長構成の切替えを行う。なお、この時、クローズ／オープン処理では、現用／予備回線の最大位相差の許容する範囲内で、時間差で行うことにより、パケットの２重受信等を防ぐことができる。
【００２２】
これにより、この冗長構成切替え装置及び方法によれば、ルーティングテーブルを更新する事なく、短時間で冗長構成の切替えを行うことができる。また、送信側において、現用系／予備系でルーティングテーブル内に格納されたただ１つの送信先を使用する為、余分なバッファ量も必要としない。
更に、ＩＰｖ４に替わる次世代ＩＰプロトコルとして注目されているＩＰｖ６が標準となり、ルーティングテーブルに設定するＩＰアドレスが３２ビットから１２８ビットに拡張された場合であっても、この冗長構成切替え装置及び方法によれば、ルーティングテーブルを更新することなく冗長構成の切替えができる。また、送信側において、現用系と予備系でルーティングテーブル内に格納されたただ１つの送信先を使用するので、高速切替え及びバッファ量の削減を行うことができる。
【００２３】
本発明の他の特徴としては、複数の入出力インタフェースと、各入力インタフェースから入力したＩＰパケットを、宛先ＩＰアドレスに従ってどの出力インタフェースへ転送するかを決定するルート制御手段と、前記出力インタフェースへ前記ＩＰパケットを転送するスイッチ手段とを有するＩＰパケット通信装置の、前記入出力インタフェースまたは前記ルート制御手段の障害検出時、あるいは前記ＩＰパケット通信装置に接続する光伝送路の障害検出時における冗長構成切替え方法であって、現用系及び予備系の前記入出力インタフェースを有する前記ＩＰパケット通信装置の送信側では、前記スイッチ手段でＩＰパケットをハードウェアコピーして、現用系及び予備系の前記出力インタフェースから同一のフレームを送信し、現用系の障害を検出すると、前記ＩＰパケット通信装置の受信側では、現用系から予備系へ前記入力インタフェースを切替える。
【００２４】
本発明の他の特徴としては、前記ルート制御手段は、ルーティングテーブルに記憶された情報に基づき、前記入力インタフェースが受信した前記ＩＰパケット又は信号を、前記出力インタフェースのうちどれに転送するかを決定し、前記スイッチ手段は、冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時は、現用系の前記出力インタフェースに転送する前記ＩＰパケットと同一のＩＰパケットをハードウェアコピーし、予備系の前記出力インタフェースにも転送する。
【００２５】
本発明の他の特徴としては、前記スイッチ手段は、前記冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時は、現用系の前記出力インタフェースに転送する前記ＩＰパケットと同一のＩＰパケットを予備系の前記出力インタフェースにも転送し、前記冗長構成制御レジスタが冗長構成不可に設定されている時は、現用系、予備系の前記入出力インタフェースは独立した回線となり、前記ルーティングテーブルに記憶された情報に基づき、前記ルート制御手段により決定された前記出力インタフェースにそれぞれＩＰパケットを転送する。
【００２６】
本発明の他の特徴としては、前記冗長構成制御レジスタは、前記入出力インタフェースが冗長構成か否かを回線初期化時に設定する。
本発明の他の特徴としては、前記出力インタフェースは、前記スイッチ手段から転送されてきた前記ＩＰパケットを、現用系、予備系に関わらず接続される伝送路へ送信する。
【００２７】
本発明の他の特徴としては、前記入力インタフェースは、冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時に現用系の障害を検出すると、前記ルート制御手段に割込み信号を送信し、前記ルート制御手段は、予備系制御用プロセッサから現用系制御用プロセッサへパケットを送信し、切替え要求を行う。
【００２８】
本発明の他の特徴としては、前記ルート制御手段は、冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時、現用系制御用プロセッサから予備系制御用プロセッサへパケットを送信し、現用系のリンク状態と予備系のリンク状態を揃える。
【００２９】
本発明の他の特徴としては、前記ルート制御手段は、冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時、障害が検出されない場合は、現用系に設定されている前記入力インタフェースの回線を開放し、予備系に設定されている前記入力インタフェースの回線を遮断する。
【００３０】
本発明の他の特徴としては、前記ルート制御手段は、冗長構成制御レジスタが冗長構成可に設定されている時、現用系の障害を検出すると、現用系に設定されている前記入力インタフェースの回線を遮断し、その後に、予備系に設定されている前記入力インタフェースの回線を開放する。
【００３１】
本発明の他の特徴としては、複数の入出力インタフェースと、各入力インタフェースから入力したＩＰパケットを、宛先ＩＰアドレスに従ってどの出力インタフェースへ転送するかを決定するルート制御手段と、前記出力インタフェースへ前記ＩＰパケットを転送するスイッチ手段とを有するＩＰパケット通信装置であって、前記入出力インタフェースまたは前記ルート制御手段の障害検出、あるいは前記ＩＰパケット通信装置に接続する光伝送路の障害検出手段と、前記ＩＰパケット通信装置の送信側において前記スイッチ手段でＩＰパケットをハードウェアコピーして、現用系及び予備系の前記出力インタフェースから同一のフレームを送信する手段と、前記障害検出手段により現用系の障害を検出すると、前記ＩＰパケット通信装置の受信側において現用系から予備系へ前記入力インタフェースを切替える手段とを備える。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に関するＩＰパケット通信装置を含むネットワークの概略構成図である。
ネットワーク１００は、例えば、ＩＰパケット通信装置１と、このＩＰパケット通信装置１と対向するＩＰパケット通信装置２とを備える。この自ＩＰパケット通信装置１と、対向するＩＰパケット通信装置２とは、光ネットワークを介して接続されている。なお、ここでは、ネットワーク１００は、ＩＰパケット通信装置１、２から構築されているが、適宜の数のＩＰパケット通信装置を含むようにしてもよい。
【００３３】
ＩＰパケット通信装置１は、例えば、ＳＤＨネットワークインタフェースカード（ＮＩＦ）１０−１、１０−２〜１０−１０と、ルーティングプロセッサカード（ＲＰ）２０−１、２０−２〜２０−１０と、クロスバスイッチ（ＣＳＷ）３０と、ルーティングマネージャ（ＲＭ）４０とを備える。また、ＩＰパケット通信装置２は、例えば、ＮＩＦ５０−１、５０−２〜５０−１０を備え、ＩＰパケット通信装置１に含まれるＮＩＦ１０−１、１０−２〜１０−１０と対向している。なお、ＩＰパケット通信装置２は、ＩＰパケット通信装置１と同一の部材を備えているため、説明の便宜上、ＮＩＦ５０−１、５０−２〜５０−１０以外については、省略した。
【００３４】
ここで、説明の便宜上、ＲＰ２０−１、ＮＩＦ１０−１を現用系、ＲＰ２０−２、ＮＩＦ１０−２を予備系とした場合でのＳＤＨフレームの入出力に関する一連の動作を概略的に説明する。
まず、ＩＰパケット通信装置２のＮＩＦ５０−１０から出力されたＳＤＨフレームを、他ＮＩＦ１０−１０から入力し、さらに、現用系ＮＩＦ１０−１／予備系ＮＩＦ１０−２から出力する場合、ＮＩＦ１０−１０は、受信したＳＤＨフレームに対してレイヤ１、２処理を行い、ＩＰパケットを抽出する。ＮＩＦ１０−１０は、抽出したＩＰパケットをＲＰ２０−１０へ受け渡す。
【００３５】
ＲＰ２０−１０は、ＩＰパケットに対してルーティング、フォワーディング等のレイヤ３処理を行う。また、ＲＰ２０−１０は、ＩＰパケットを、ＩＰパケットに含まれる宛先アドレスに従って、ＣＳＷ３０を介して現用系ＲＰ２０−１、予備系ＲＰ２０−２へ送信する。また、現用系ＲＰ２０−１、予備系ＲＰ２０−２は、ＲＰ２０−１０から受信したＩＰパケットを、出力側となる現用系ＮＩＦ１０−１、予備系ＮＩＦ１０−２へそれぞれ送信する。この現用系ＮＩＦ１０−１、予備系ＮＩＦ１０−２は、ＩＰパケットからＳＤＨフレームの生成を行い、このＳＤＨフレームを光ネットワークへ出力する。なお、この時、現用系回線、予備系回線の両系ともＳＤＨフレームが送信されている。
【００３６】
つぎに、ＩＰパケット通信装置２のＮＩＦ５０−１、５０−２から出力されたＳＤＨフレームを、現用系ＮＩＦ１０−１／予備系ＮＩＦ１０−２から入力し、さらに、他ＮＩＦ１０−１０から出力する場合、現用系ＮＩＦ１０−１、予備系ＮＩＦ１０−２の両系ともＳＤＨフレームを受信してはいるが、ＮＩＦ１０−１は回線の開放（オープン）処理が、ＮＩＦ１０−２は回線の遮断（クローズ）処理がそれぞれ行われている。このため、回線が遮断されている予備系ＮＩＦ１０−２は、予備系ＲＰ２０−２へのＩＰパケットの受け渡しは行っていない。
【００３７】
回線が開放されている予備系ＮＩＦ１０−１は、ＳＤＨフレームのレイヤ１、２処理を行い、ＩＰパケットを抽出する。ＮＩＦ１０−１は、抽出したＩＰパケットをＲＰ２０−１へ受け渡す。ＲＰ２０−１は、ＩＰパケットのルーティング、フォワーディング等のレイヤ３処理を行う。また、ＲＰ２０−１０は、ＩＰパケットを、ＩＰパケットに含まれる宛先ＩＰアドレスに従って、ＣＳＷ３０を介して他ＲＰ２０−１０へ送信する。また、他ＲＰ２０−１０は、ＲＰ２０−１から受信したＩＰパケットを、出力側となるＮＩＦ１０−１０へ送信する。この他ＮＩＦ１０−１０は、ＩＰパケットからＳＤＨフレームを生成し、このＳＤＨフレームを光ネットワークへ出力する。
【００３８】
一方、現用系の回線障害時には、ＮＩＦ１０−１では回線の遮断処理が、ＮＩＦ１０−２では回線の開放処理がそれぞれ行われる。これにより、ＩＰパケットは、回線が開放されているＮＩＦ１０−２からＲＰ２０−２へ受け渡され、さらに、上述と同様にＮＩＦ１０−１０からＳＤＨフレームとして出力される。
【００３９】
図２は、ＩＰパケット通信装置１の送信側機能を示す説明図である。なお、ここでは、説明の便宜上、ネットワークレイヤを切替える際のＳＤＨフレームの送信側機能についてだけでなく、ＩＰパケット通信装置１内の受信側となるＮＩＦ１０−１０、ＲＰ２０−１０についても説明する。
【００４０】
ＩＰパケット通信装置１は、例えば、受信側ＲＰ２０−１０、受信側ＮＩＦ１０−１０、ＣＳＷ３０、ＲＭ４０、ＲＰ＃０ ２０−１、ＮＩＦ＃０ １０−１、ＲＰ＃１ ２０−２及びＮＩＦ＃１ １０−２を備える。ＮＩＦ＃０ １０−１は、例えば、バッファ機能をもつバッファＬＳＩ１２−１、回線終端機能をもつＰＨＹ ＬＳＩ１１−１及び光電気変換機能をもつ光モジュールであるＯＥ１３−１〜１６−１を、同じく、ＮＩＦ＃１ １０−２は、例えば、バッファＬＳＩ１２−２、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２及びＯＥ１３−２〜１６−２をそれぞれ備える。ここで、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のＯＥ１３−１〜１６−１にそれぞれ対応するＰｏｒｔと、予備系ＮＩＦ＃０ １０−２のＯＥ１３−２〜１６−２にそれぞれ対応するＰｏｒｔとは、現用−予備Ｐｏｒｔ組合せ２（ポート番号：Ｐｏｒｔ２）とする。なお、現用−予備Ｐｏｒｔ組合せについては、後述する。
【００４１】
また、ＣＳＷ３０は、例えば、ＡＰＳレジスタ２３を備える。なお、障害発生時の冗長構成の切替えは、ＲＰ＃０ ２０−１及びＮＩＦ＃０ １０−１と、ＲＰ＃１ ２０−２及びＮＩＦ＃１ １０−２と、ＣＳＷ３０との交絡点で行う。この交絡点で切替えを行う事により、伝送路障害、装置障害等の全ての障害を救済する事が可能である。
【００４２】
受信側ＲＰ２０−１０は、例えば、ルーティングテーブル２２を備える。このルーティングテーブル２２には、例えば、ＳＤＨフレームから抽出されたＩＰパケットに含まれる宛先ＩＰアドレスに対応した出力ＲＰ番号及び出力ポート番号が記憶されている。
【００４３】
図３は、ルーティングテーブル２２の説明図である。
ルーティングテーブル２２には、例えば、宛先ＩＰアドレス「１９２．１６８．１．１」と、この宛先ＩＰアドレスに対応したＲＰ番号「♯０」及びＰｏｒｔ番号「Ｐｏｒｔ２」とが記憶されている。
【００４４】
ここで、ＡＰＳレジスタ２３について説明する。
まず、ＡＰＳレジスタ２３は、冗長構成の切替えを可能とするために、例えば、回線初期化時、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２とがＡＰＳ回線である（ＡＰＳ有）事を、ＲＭ４０よりレジスタ設定される。なお、ＡＰＳレジスタ２３の設定は、ＲＭ４０だけではなく、保守者によって外部から直接行われてもよい。また、ＡＰＳレジスタ２３は、ここでは、ＣＳＷ３０内に設置されているが、ＣＳＷ３０の外部にあってもよい。
【００４５】
図４は、ＡＰＳレジスタ２３の説明図である。
ＡＰＳレジスタ２３は、例えば、ＲＰ番号「♯０／１、♯２／３、♯４／５、♯６／７、♯８／９」と、このＲＰ番号に対応したＡＰＳの有無「０or１」によってレジスタ設定される。具体的には、ＲＰ番号「♯０／１」であるＲＰ＃０ ２０−１及びＲＰ＃１ ２０−２について、ＡＰＳレジスタ２３を「ＡＰＳ有：１」に設定すると、ＲＰ＃０ ２０−１が現用系、ＲＰ＃１ ２０−２が予備系のＡＰＳ回線となる。一方、ＡＰＳレジスタ２３を「ＡＰＳ無：０」に設定すると、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２は、独立した回線となる。
【００４６】
ここで、ＡＰＳレジスタ２３を「ＡＰＳ有」に設定すると共に、ルーティングテーブル２２内に宛先ＩＰアドレス「１９２．１６８．１．１」に対応したＲＰ番号「＃０」及びポート番号「Ｐｏｒｔ２」を格納すると、ＲＰ＃０ ２０−１のポート番号「Ｐｏｒｔ２」行きのＩＰパケットは、ＲＰ＃１ ２０−２のポート番号「Ｐｏｒｔ２」にも送信される。
【００４７】
すなわち、ＡＰＳレジスタ２３が「ＡＰＳ有」に設定されている時に、ルーティングテーブル２２にＲＰ番号のセットの若番側（ここでは、セット「♯０／１」のうちＲＰ＃０ ２０−１のＲＰ番号「＃０」）を格納することにより、ＣＳＷ３０は、どちらのＲＰ（ＲＰ＃０ ２０−１及びＲＰ＃１ ２０−２）が現用系かを意識することなく、両系へハードウェア処理でコピーして転送する。また、現用系から予備系に切替わった場合であっても、ルーティングテーブル２２に格納されるＲＰ番号を変更することなく、パケット転送を両系に行うことができる。
【００４８】
これにより、冗長構成切替えを行う際、現用系／予備系でルーティングテーブル２２内に格納されたただ１つの送信先（ＲＰ番号のセットの若番側）を使用するので、余分なバッファ量を必要としない。また、切り替え時でのルーティングテーブル２２の書き換えを行う必要がなくなるので、高速な冗長構成の切替えを行うことができる。なお、ルーティングテーブル２２内に格納するただ１つの送信先としては、ＲＰ番号のセットの若番側だけでなく、若番側以外を格納するように適宜設定してもよい。
【００４９】
図５は、現用系−予備系ＮＩＦのポート組合せを示す図である。
ＩＰパケット通信装置１に含まれる現用系／予備系ＮＩＦには、上述したように、多数のポートが備えられている。例えば、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１には、ＯＥ１３−１〜１６−１にそれぞれ対応する多数のＰｏｒｔがあり、同様に、予備系ＮＩＦ＃０ １０−２には、ＯＥ１３−２〜１６−２にそれぞれ対応する多数のＰｏｒｔがある。
【００５０】
現用系、予備系ＮＩＦのポートは、例えば、現用系ＮＩＦ（Ｓｌｏｔ０）３に含まれるＰｏｒｔ０〜Ｐｏｒｔ７と、予備系ＮＩＦ（Ｓｌｏｔ１）４に含まれるＰｏｒｔ０〜Ｐｏｒｔ７とを、同一ポート番号ごとに対応させることで、ポート組合せとする。例えば、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１と予備系ＮＩＦ＃０ １０−２とのポート組合せは、上述したように、現用−予備Ｐｏｒｔ組合せ２（ポート番号：Ｐｏｒｔ２）とする。
【００５１】
このように、ＮＩＦに多数のポートがある場合であっても、切替え時に同一ポート番号ごとに対応させる事により、余計な設定をする必要なく、現用系と予備系の切替えを可能とする。また、現用系ＮＩＦ３と予備系ＮＩＦ４は隣り合わせとし、ＡＰＳレジスタ２３に反映させる。
【００５２】
図６は、ＩＰパケット通信装置１の受信側機能を示す説明図（１）である。なお、ここでは、ネットワークレイヤにおける冗長構成切替えを行う際、切替え前の受信側機能を説明する。
ＩＰパケット通信装置１は、例えば、ＣＳＷ３０、ＲＭ４０、ＲＰ＃０ ２０−１、ＮＩＦ＃０ １０−１、ＲＰ＃１ ２０−２及びＮＩＦ＃１ １０−２を備える。ＩＰパケット通信装置１は、既にＡＰＳ切替え有りに設定されている。このため、ＩＰパケット通信装置１のＣＳＷ３０は、入力されたＩＰパケットをハードウェア処理でコピーして、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２に転送する。また、ＩＰパケット通信装置１のＲＰ＃０及び♯１に対応するポート（ポート番号「Ｐｏｒｔ２」）には、ここでは、図示しない対向するＩＰパケット通信装置２に接続された現用系／予備系伝送路から、パケットが入力される。現用系から予備系への切替え前に、予め現用系ＰＰＰ回線の状態をＲＰ＃０ ２０−１の制御用プロセッサ２１−１から、ＲＰ＃１ ２０−２の制御用プロセッサ２１−２へパケット通信（１００−１）で通知し、現用／予備系のＰＰＰリンク状態を揃えておく。
【００５３】
また、予備系ＲＰ＃１ ２０−２の制御用プロセッサ２１−２において、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２からのＫ１／Ｋ２バイト状態変化による割込み待ち（１００−２）を行っておく。さらに、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のバッファＬＳＩ１２−１は、制御プロセッサ２１−１からレジスタ設定により回線オープン処理（１００−３）を行う。また、予備系ＮＩＦ＃１ １０−２のバッファＬＳＩ１２−２では、制御プロセッサ２１−２からレジスタ設定により回線クローズ処理（１００−４）を行う。
【００５４】
図７は、ＩＰパケット通信装置１の受信側機能を示す説明図（２）である。なお、ここでは、ネットワークレイヤにおける冗長構成切替えを行う際、切替え後の受信側機能を説明する。
まず、ネットワークレイヤにおける冗長構成切替えを行う際、切替え前の受信機能において、上述したように、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２からのＫ１／Ｋ２バイト状態変化による割込み待ち（１００−２）を行っているので、Ｋ１／Ｋ２バイトによるＡＰＳ切替え要求検出後は、予備系ＲＰ＃１ ２０−２の制御用プロセッサ２１−２から、現用系ＲＰ＃０ ２０−１の制御用プロセッサ２１−１へパケット通信（１００−５）で切替え指示を行う。また、制御用プロセッサ２１−１は、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のバッファＬＳＩ１２−１へ回線クローズ処理信号（１００−６）を送信する。また、制御用プロセッサ２１−２は、予備系ＮＩＦ＃１ １０−２のバッファＬＳＩ１２−２へ回線オープン処理信号（１００−７）を送信する。これにより、回線切替えを行う。
【００５５】
また、本実施の形態での受信側の切替えでは、現用系の回線クローズ処理と予備系の回線オープン処理を、現用／予備回線の最大位相差の許容する範囲内で、時間差で行う。つまり、切替え時にセレクタ等により瞬時に切替えを行うのではなく、現用系のクローズ処理を先に行い、続いて予備系のオープン処理を行う。
【００５６】
これにより、パケットの２重受信等を防ぐことが可能となる。また、切替え時のパケット落ち、予備系パケットによる現用系パケットの追い越し等が起こる可能性があるが、レイヤ３以上の処理により救済可能である。
つぎに、本実施の形態に関するＩＰパケット通信装置１、２を含むネットワーク１００で障害を検出した際の動作（制御シーケンス）について説明する。
【００５７】
図８は、対向するＩＰパケット通信装置２で障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図である。
ＩＰパケット通信装置１は、既にＡＰＳ切替え有りに設定されている。このため、ＩＰパケット通信装置１のＣＳＷ３０は、入力されたＩＰパケットをハードウェア処理でコピーして、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２に転送する。また、ＩＰパケット通信装置１のＲＰ＃０及び♯１に対応するポート（ポート番号「Ｐｏｒｔ２」）には、ここでは、対向するＩＰパケット通信装置２に接続された現用系／予備系伝送路から、パケットが入力される。
【００５８】
まず、対向ＩＰパケット通信装置２において、ＬＯＳ障害が検出されると、ＩＰパケット通信装置２から、Ｋ１バイトを用いて切替え要求ＳＦが送信される。自ＩＰパケット通信装置１の予備系ＮＩＦ＃１ １０−２内のＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、受信したＫ１バイトから、ＳＦによる切替え要求を検出し、予備系ＲＰ＃１ ２０−２内の制御用プロセッサ２１−２へＡＰＳ割込信号（１００−８）を送信する。
【００５９】
ＡＰＳ割込信号（１００−８）を受けた制御用プロセッサ２１−２は、ＡＰＳ切替え指示信号（１００−９）を、ＲＭ４０及び現用系ＲＰ＃０ ２０−１内の制御用プロセッサ２１−１に送信する。
この動作の後、制御用プロセッサ２１−１は、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のバッファＬＳＩ１２−１へ回線クローズ処理信号（１００−１０）を送信する。その後、制御用プロセッサ２１−２は、予備系ＮＩＦ＃１ １０−２のバッファＬＳＩ１２−２へ回線オープン処理信号（１００−１１）を送信する。これにより、回線の切替えを行う。
【００６０】
つぎに、制御用プロセッサ２１−２は、回線切替え完了信号（１００−１２）をＰＨＹ ＬＳＩ１１−２に通知する。さらに、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、Ｋ１バイトを用いて切替え応答ＲＲを対向ＩＰパケット通信装置２へ送信する。なお、対向ＩＰパケット通信装置２による障害検出から、上述の一連の切替え動作完了まで、５０ｍｓ以内である。
【００６１】
図９は、自ＩＰパケット通信装置１内でハードウェア障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図である。
ＩＰパケット通信装置１は、既にＡＰＳ切替え有りに設定されている。このため、ＩＰパケット通信装置１のＣＳＷ３０は、入力されたＩＰパケットをハードウェア処理でコピーして、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２に転送する。また、ＩＰパケット通信装置１のＲＰ＃０及び♯１に対応するポート（ポート番号「Ｐｏｒｔ２」）には、ここでは、対向するＩＰパケット通信装置２に接続された現用系／予備系伝送路から、パケットが入力される。
【００６２】
ここで、一例として、自ＩＰパケット通信装置１内のＰＨＹ ＬＳＩ１１−１でハードウェア障害が発生したとすると、まず、ＮＩＦ＃０ １０−１は、現用系ＲＰ＃０ ２０−１内の制御用プロセッサ２１−１へ割込信号（１００−１３）を送信する。割込信号（１００−１３）を受けた制御用プロセッサ２１−１は、ＡＰＳ切替え可能と判断し、ＡＰＳ切替え指示信号（１００−１４）を、ＲＭ４０及び予備系ＲＰ＃１ ２０−２内の制御用プロセッサ２１−２に送信する。
【００６３】
この動作の後、制御用プロセッサ２１−１は、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のバッファＬＳＩ１２−１へ回線クローズ処理信号（１００−１５）を送信する。その後、制御用プロセッサ２１−２は、予備系ＮＩＦ＃１ １０−２のバッファＬＳＩ１２−２へ回線オープン処理信号（１００−１６）を送信する。これにより、回線の切替えを行う。
【００６４】
つぎに、切替え指示信号（１００−１４）を受けた制御用プロセッサ２１−２は、回線切替え要求信号（１００−１７）をＰＨＹ ＬＳＩ １１−２に通知する。さらに、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、Ｋ１バイトを用いて切替え要求ＳＦを対向ＩＰパケット通信装置２へ送信する。
【００６５】
対向ＩＰパケット通信装置２では、受信側の切替えが行われた後、ＩＰパケット通信装置１へＫ１バイトを用いて切替え応答ＲＲが送信される。なお、ここでの対向ＩＰパケット通信装置２での一連の制御シーケンスは、図８で詳述した自ＩＰパケット通信装置１での制御シーケンスとほぼ同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
さらに、自ＩＰパケット通信装置１の予備系ＮＩＦ＃１ １０−２内のＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、受信したＫ１バイトからＲＲによる切替え応答を検出し、予備系ＲＰ＃１ ２０−２内の制御用プロセッサ２１−２へＡＰＳ割込信号（１００−１７）を送信する。なお、自ＩＰパケット通信装置１による障害検出から、上述の一連の切替え動作完了まで、５０ｍｓ以内である。
【００６７】
図１０は、自ＩＰパケット通信装置１が伝送路の回線障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図である。
ＩＰパケット通信装置１は、既にＡＰＳ切替え有りに設定されている。このため、ＩＰパケット通信装置１のＣＳＷ３０は、入力されたＩＰパケットをハードウェア処理でコピーして、ＲＰ＃０ ２０−１とＲＰ＃１ ２０−２に転送する。また、ＩＰパケット通信装置１のＲＰ＃０及び♯１に対応するポート（ポート番号「Ｐｏｒｔ２」）には、ここでは、対向するＩＰパケット通信装置２に接続された現用系／予備系伝送路から、パケットが入力される。
【００６８】
ここで、一例として、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１で回線障害（Ｂ２ＳＤ／ＳＦ）を検出したとすると、まず、ＮＩＦ＃０ １０−１は、現用系ＲＰ＃０ ２０−１内の制御用プロセッサ２１−１へ割込信号（１００−１８）を送信する。割込信号（１００−１８）を受けた制御用プロセッサ２１−１は、ＡＰＳ切替え可能と判断し、ＡＰＳ切替え指示信号（１００−１９）をＲＭ４０及び予備系ＲＰ＃１ ２０−２内の制御用プロセッサ２１−２に送信する。
【００６９】
この動作の後、制御用プロセッサ２１−１は、現用系ＮＩＦ＃０ １０−１のバッファＬＳＩ１２−１へ回線クローズ処理信号（１００−２０）を送信する。その後、制御用プロセッサ２１−２は、予備系ＮＩＦ＃１ １０−２のバッファＬＳＩ１２−２へ回線オープン処理信号（１００−２１）を送信する。これにより、回線の切替えを行う。
【００７０】
つぎに、切替え指示信号（１００−２１）を受けた制御用プロセッサ２１−２は、回線切替え要求信号（１００−２２）をＰＨＹ ＬＳＩ１１−２に通知する。さらに、ＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、Ｋ１バイトを用いて切替え要求ＳＦを対向ＩＰパケット通信装置２へ送信する。
【００７１】
対向ＩＰパケット通信装置２では、受信側の切替えが行われた後、ＩＰパケット通信装置１へＫ１バイトを用いて切替え応答ＲＲが送信される。なお、ここでの対向ＩＰパケット通信装置２での一連の制御シーケンスは、図８で詳述した自ＩＰパケット通信装置１での制御シーケンスとほぼ同様であるので、説明を省略する。
【００７２】
さらに、自ＩＰパケット通信装置１の予備系ＮＩＦ＃１ １０−２内のＰＨＹ ＬＳＩ１１−２は、受信したＫ１バイトからＲＲによる切替え応答を検出し、予備系ＲＰ＃１ ２０−２内の制御用プロセッサ２１−２へＡＰＳ割込信号（１００−２３）を送信する。なお、伝送路の回線障害検出から、一連の切替え動作完了まで、５０ｍｓ以内である。
【００７３】
このように、本実施の形態によるＩＰパケット通信装置１、２では、例えば、ルーティングテーブル２２を更新する事なく、短時間で冗長構成を切替える事が可能となる。また、上述の実施の形態では、冗長構成切替えを行う際、現用系／予備系でルーティングテーブル２２内に格納されたただ１つの送信先を使用すればよいので、余分なバッファ量を必要としない。また、上述の実施の形態では、切り替え時でのルーティングテーブル２２の書き換えを行う必要がなくなるので、高速な冗長構成の切替えを行うことができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によると、以上説明した通り、冗長構成であるＩＰパケット通信装置でのネットワークレイヤにおける障害発生時に、高速かつ高信頼な障害検出及び冗長構成切替えを行うことができる。また、本発明によると、ＩＰパケット通信装置において、装置障害、伝送路障害を短時間で高信頼に救済する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関するＩＰパケット通信装置を含むネットワークの概略構成図。
【図２】ＩＰパケット通信装置１の送信側機能を示す説明図。
【図３】ルーティングテーブル２２の説明図。
【図４】ＡＰＳレジスタ２３の説明図。
【図５】現用系−予備系ＮＩＦのポート組合せを示す図。
【図６】ＩＰパケット通信装置１の受信側機能を示す説明図（１）。
【図７】ＩＰパケット通信装置１の受信側機能を示す説明図（２）。
【図８】対向するＩＰパケット通信装置２で障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図。
【図９】自ＩＰパケット通信装置１内でハードウェア障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図。
【図１０】自ＩＰパケット通信装置１が伝送路の回線障害を検出した場合の制御シーケンスを示す図。
【符号の説明】
１、２ ＩＰパケット通信装置
３ 現用系ＮＩＦ
４ 予備系ＮＩＦ
１０、５０ ＳＤＨネットワークインタフェースカード
１１ ＰＨＹ ＬＳＩ
１２ バッファＬＳＩ
１３〜１６ 光モジュール
２０ ルーティングプロセッサカード
２１ 制御用プロセッサ
２２ ルーティングテーブル
２３ ＡＰＳレジスタ
３０ クロスバスイッチ
４０ ルーティングマネージャ
１００ ネットワーク
１００−１〜１００−２３ 制御信号
Claims (3)
- 第1及び第２の系の伝送路を介して他のＩＰパケット通信装置と接続され、第１及び第２の系の切替えを行うＩＰパケット通信装置であって、
該伝送路に接続された第1及び第２の系の入出力インタフェースと、
宛先ＩＰアドレスに対応して、ルート制御部識別（ＲＰ）番号と、第1及び第２の系の入出力インタフェースにそれぞれ同一に割り当てられたポート番号とを記憶したルーティングテーブルと、
該ＲＰ番号に対応して、冗長構成切替えの有無を記憶した冗長構成制御レジスタと、
前記入出力インタフェースから入力されたＩＰパケットに含まれる宛先ＩＰアドレスに基づき前記ルーティングテーブルを参照して、ＲＰ番号及びポート番号を求めることで、ＩＰパケットを出力する入出力インタフェースを決定するためのルート制御部と、
前記ルーティングテーブルにより求められるＲＰ番号及びポート番号に基づき、前記冗長構成制御レジスタを参照して、冗長構成が有りである場合、入力されたＩＰパケットをハードウェアコピーし、前記ルート制御部で決定された第1の系の前記入出力インタフェースと、第1の系の前記入出力インタフェースと同一組の第２の系の前記入出力インタフェースのポートに転送するスイッチ部と
を備えたＩＰパケット通信装置。 - 第１及び第２の系の伝送路にそれぞれ接続された第１及び第２の系の入出力インタフェースと、
第１及び第２の系の前記入出力インタフェースに接続されたルート制御部と、
前記ルート制御部に接続された伝送路のスイッチングを行うスイッチ部と
を備えたＩＰパケット通信装置における冗長構成切替え方法であって、
前記ルート制御部は、宛先ＩＰアドレスに対応して、ルート制御部識別（ＲＰ）番号と、第1及び第２の系の入出力インタフェースにそれぞれ同一に割り当てられたポート番号とを記憶したルーティングテーブルを参照し、
該宛先ＩＰアドレスに基づき、ＲＰ番号及びポート番号を求めることで、前記入出力インタフェースを介して入力されたＩＰパケットを出力する入出力インタフェースを決定し、
前記スイッチ部は、前記ルーティングテーブルにより求められるＲＰ番号及びポート番号に基づき、該ＲＰ番号に対応して、冗長構成切替えの有無を記憶した冗長構成制御レジスタを参照して、冗長構成が有りである場合、入力されたＩＰパケットをハードウェアコピーし、前記ルート制御部で決定された第1の系の前記入出力インタフェースと、第1の系の前記入出力インタフェースと同一組の第２の系の前記入出力インタフェースのポートに転送するようにした冗長構成切替え方法。 - 冗長構成の切替え前に、予め第１の系の前記ルート制御部から第２の系の前記ルート制御部へパケットを送信して、第１の系のリンク状態と第２の系のリンク状態を揃え、又は第１の系と第２の系の前記ルート制御部を共通化し、共通化した前記ルート制御部において第１及び第２の系の前記入出力インタフェースを一元管理し、
第１の系の障害を検出すると、第１の系の前記入出力インタフェースの回線を遮断し、その後に、第２の系の前記入出力インタフェースの回線を開放し、冗長構成の切替えを行うようにした請求項２に記載の冗長構成切替え方法。
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