JP4585544B2 - 伝送路システム、リングマップ生成方法およびノード - Google Patents

Description

本発明は、複数のノードが伝送路を介してリング状に接続された伝送路システムにおいて、各ノードの情報であるリングマップを生成する技術に関する。

複数のノードが接続されることによって形成されるネットワークの形状には様々なものがある。それらのネットワークの形状の中で、複数のノードがリング状に接続されることで形成されるリング型ネットワークが存在する。

また、ネットワークを構成する複数のノードの情報を収集し、収集した情報を、ノードに接続された端末の表示装置に出力する必要がある。これによって、ネットワークの管理者は、表示装置に出力されたノードの情報を参照することで、ネットワークの構成を把握することができる。

前記したリング型ネットワークにおいて、ネットワークを構成する複数のノードの情報を収集する技術として、例えば、集中監視装置が接続されるノードを起点としてパケットを次ノード宛てに送信し、受信ノードでこのパケット内に自ノードアドレスを追加して集中監視装置まで周回させることにより、ノードの接続順をチェックするリング型ネットワークの技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２６２０７３号公報

しかしながら、前記した特許文献１に記載された技術では、例えば、ノード間を接続する回線やノードなどといった伝送路において障害が発生した場合に、障害が発生した地点から先にはパケットが伝送されないために、集中監視装置までパケットが到達せずにノードの情報を収集することができないという問題がある。

また、障害が発生した地点に隣接する２つのノードから、互いに反対廻りとなるようにパケットを送信し、受信ノードでパケット内に自ノードアドレスを追加して集中監視装置まで周回させ、集中監視装置において、両廻りからパケットを受信すると、受信した２つのパケット内の情報を統合してノードの情報を収集することもできる。しかし、２つのパケット内の情報を統合する処理を行う必要があるために、効率良くノードの情報を収集することができないという問題がある。

そこで本発明は、複数のノードがリング状に接続された伝送路システムにおいて、ノードの情報を効率良く収集することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の伝送路システムは、複数のノードがＡ系廻りおよびＢ系廻りの伝送路を介してリング状に接続され、複数のノードのそれぞれが、Ａ系廻りのフレームの伝送をブロッキングするとともにＢ系廻りのフレームの伝送が可能なマスタノードと、Ａ系廻りのフレームの伝送が可能であり、かつ、Ｂ系廻りのフレームの伝送路を終端する終端局ノードと、Ａ系廻りおよびＢ系廻りのフレームの伝送が可能な中間局ノードとのうち、いずれかひとつに動的に決定されるものである。

マスタノードは、複数のノードに関する情報であるリングマップを生成するためのリングマップ生成用フレームを生成し、生成したリングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加してＢ系廻りに伝送する。

中間局ノードは、隣接ノードからリングマップ生成用フレームを受信すると、受信したリングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して、Ｂ系廻りに伝送する。

終端局ノードは、隣接ノードからリングマップ生成用フレームを受信すると、受信したリングマップ生成用フレームに記述されたリングマップに自ノードの情報を付加することによってリングマップを完成させる。

本発明によれば、複数のノードがリング状に接続された伝送路システムにおいて、ノードの情報を効率良く収集することが可能である。

図１は、本発明の実施形態にかかわる伝送路システム、ここでは、双方向二重リング型伝送路システムの論理的な基本概念を示す図である。
図１において、符号１〜符号６は、フレーム伝送装置としてのノードであり、それぞれには、ユニークなノード番号と、ノード状態とが割り当てられており、これらがＡ系廻り（時計廻り）、Ｂ系廻り（反時計廻り）の２本の伝送路９、１０を介して適宜接続されることにより網が構築される。
図１において、符号１は、一方の終端状態（マスタノード）（以下、Ａ端局という）であり、第２のポート（ポートＢ）側の送信をブロッキング（図中、‖印で示す）するノードである。このため、Ａ端局１では、第１のポート（ポートＡ）側を網内、ポートＢ側を網外と呼ぶ。Ａ端局１において、フレームの伝送は、ポートＡ側のみで行う。また、符号２は、他方の終端状態（終端局ノード）（以下、Ｂ端局という）であり、Ｂ系廻り（反時計廻り）の伝送路１０を終端するノードである。Ｂ端局２では、ポートＢ側を網内、ポートＡ側を網外と呼ぶ。Ｂ端局２において、フレームの伝送はポートＢ側でのみ行う。

符号３〜符号６はいずれも中間局であり、Ａ系廻り（時計廻り）の伝送路９、Ｂ系廻り（反時計廻り）の伝送路１０の両伝送路に対してフレームの伝送が可能なノードである。中間局３〜６は、いずれもポートＡ、ポートＢともに網内に接続され、フレーム伝送は、ポートＡ側、ポートＢ側の両方で双方向に行われる。
なお、符号７、８は、Ａ端局１、Ｂ端局２、中間局３〜６として割り当てられる各ノードに接続される端末（ＰＣ：Personal Computerという）（計算機）である。端末７、８は、ユーザフレームを生成し、Ａ系廻り（時計廻り）の伝送路９、あるいはＢ系廻り（反時計廻り）の伝送路１０を用いてデータ交換を行う。なお、図１における太線矢印は、データ交換を模式的に示したものである。

図２は、本実施形態にかかわる伝送路システムにおいて送受信されるフレームの種類を示す図である。図中、破線は、リング型伝送路のリングイメージを示している。
ここでは、Ａ端局とＢ端局間で伝送されるユーザフレームｃの他に、隣接するノード間で使用される第１の制御フレームとしての隣接間フレームａと、Ａ端局で生成されて網内でマルチキャスト送信され最終的にＡ端局に返る（受信する）、網制御用の第２の制御フレームとしての網制御フレームｂとが用意される。

なお、ユーザフレームｃは、不図示の支線ＬＡＮ（Local Area Network）から流入するフレームはもとより、自ノードが送受信するＴＣＰ（Transmission Control Protocol）およびＵＤＰ（User Datagram Protocol）フレームも含むものとする。

隣接間フレームａは、隣接ノード間の伝送路の健全性（切り離し、接続）の確認を行うフレームとして用いられる。具体的に、図１の各ノード１〜６は、両隣の隣接ノードとの間で、現状の自局状態を、隣接間フレームを交換することで互いに通知しあい、ハンドシェイクを行っている。ここでは、隣接ノードと論理的なハンドシェイクが完了している状態をリンクアップと定義している。この隣接間フレームにより、伝送路障害監視および伝送品質の低下についての監視が行われる。
また、リングマップ生成用フレームｄは、複数のノードに関する情報であるリングマップを生成するためのリングマップ生成用フレームとして用いられる。
網制御フレームｂには、競合開始トリガフレームと、障害隣接Ａ宣言フレームと、障害隣接Ａ遷移フレームと、障害隣接Ａ遷移応答フレームとがある。

競合開始トリガフレームは、網内に存在する１以上のＡ端局を１つのノードに調停するために用いられ、具体的には、障害回復時に複数のＡ端局が互いに競合を行い優先度に基づく調停により１以上のＡ端局を１つのノードに調停するための契機になる。
障害隣接Ａ宣言フレームは、自局が障害隣接Ａ端局であることを宣言するために用いられ、具体的には、自局がＡ端局として最高優先度を持っているため、競合開始トリガフレームによる競合要求に対して競合を中止し、他ノードは中間局に遷移するように要求する。
障害隣接Ａ遷移フレームは、自局が障害隣接Ａ端局に遷移したことを宣言するために用いられ、具体的には、自局がＡ端局として最高優先度を持ったため、競合開始トリガフレームによる競合要求に対して競合を中止し、他ノードは中間局に遷移するように要求する。
障害隣接Ａ遷移応答フレームは、障害隣接Ａ遷移フレームを送信したノードに対する応答フレームとして用いられ、具体的には、障害隣接Ａ遷移応答フレームは、障害隣接Ａ端局が送信した障害隣接Ａ遷移フレームがＢ端局まで届いたことを通知するものであり、このことにより、Ａ端局〜Ｂ端局間の伝送路を確保できる。
また、リングマップ転送用フレームｅは、完成したリングマップを他局に転送するために用いられる。

図３は、本実施形態にかかわる伝送路システムで使用されるフレームのデータ形式を示す図であり、（ａ）隣接間フレーム，リングマップ生成用フレーム、（ｂ）網制御フレーム，リングマップ転送用フレーム、（ｃ）ユーザフレームのそれぞれが示されている。

図３（ａ）に示されるように、隣接間フレームは、宛先アドレス、送信元アドレス、タグ、フレーム長／タイプ、データエリア、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）の各フィールドにより構成される。また、図３（ｂ）に示されるように、網制御フレームは、宛先アドレス、送信元アドレス、タグ、フレーム長／タイプ、データエリア、ＣＲＣの各フィールドで構成される。
なお、データエリアに割り付けられるフレーム識別番号は、競合開始トリガフレーム、障害隣接Ａ宣言フレーム、障害隣接Ａ遷移フレーム、障害隣接Ａ遷移応答フレームの識別を行うために用いられ、制御情報は、前記各フレームが競合したときに制御情報として付された優先度により、いずれかひとつのフレームを有効にするために用いられる情報である。また、タグは、任意のポートを複数のＶＬＡＮ（Virtual LAN）に所属させるための識別のために用いられる。また、前記した隣接間フレーム、網制御フレーム、リングマップ転送用フレームは、固有の宛先アドレスの値により識別されるものとする。さらに、リングマップ生成用フレームについては、フレーム識別番号の値により識別されるものとする。

また、図３（ｃ）に示されるように、ユーザフレームは、宛先アドレス、送信元アドレス、フレーム長／タイプ、データエリア、ＣＲＣの各フィールドにより構成される。
なお、前記した隣接間フレームおよび網制御フレームは、マルチキャストを用いて送信される。このため、図１の各ノード１〜６としては、マルチキャストドメインを仮想的に複数に分割するＶＬＡＮの機能を備えたノードを用いることとする。

図４は、本実施形態にかかわるデータ伝送装置の内部構成を示すブロック図であり、具体的には、図１に示す各ノード１〜６の内部構成を示している。
本実施形態にかかわるデータ伝送装置は、ポートＡ（１１）と、ポートＢ（１２）と、ポートステート制御部１３と、受信バッファ１４と、受信フレーム制御部１５と、送信バッファ１６と、送信フレーム制御部１７と、網制御部１８と、リングマップ制御部１９と、リングマップ保持部２０とで構成される。ポートステート制御部１３、受信フレーム制御部１５、送信フレーム制御部１７、網制御部１８、リングマップ制御部１９、リングマップ保持部２０は、処理部として機能する。

ポートステート制御部１３は、隣接するノード１〜６間で隣接間フレームを交換して周期的にハンドシェイクを行い、Ａ系廻り、Ｂ系廻りの伝送路９、１０（図１）の障害を監視する。
また、ポートステート制御部１３は、ポートＡ（１１）およびポートＢ（１２）を介して受信した、隣接間フレーム、あるいは網制御フレームの宛先アドレスを判別して、ポートＢ（１２）およびポートＡ（１１）に対する隣接間フレーム、あるいは網制御フレームの伝送をフォワーディングするかブロッキングするかを決定し、受信フレーム制御部１５を介して受信バッファ１４に格納する。

また、ポートステート制御部１３は、ポートＢ（１２）を介して受信したリングマップ生成用フレームをリングマップ制御部１９に出力し、リングマップ制御部１９から自ノードの情報が付加されたリングマップ生成用フレームが返却されると、返却されたリングマップ生成用フレームを、ポートＡ（１１）を介して伝送する。
また、ポートステート制御部１３は、ポートＡ（１１）を介して受信したリングマップ転送用フレームに記述されたリングマップをリングマップ保持部２０に出力するとともに、受信したリングマップ転送用フレームを、ポートＢ（１２）を介して伝送する。
また、ポートステート制御部１３は、リングマップ制御部１９からリングマップ転送用フレームが入力されると、入力されたリングマップ転送用フレームを、ポートＢ（１２）を介して伝送する。

網制御部１８は、伝送路９（１０）の障害が検知されることにより、障害隣接Ａ端局に遷移するノードからＡ系廻りの伝送路９を用いてマルチキャスト送信される網制御フレームを受信し、ポートＢ（１２）を用いたユーザフレームの伝送をブロッキングする１以上のＡ端局を調停することにより決定される唯一のＡ端局と、当該唯一のＡ端局に隣接し、フレームの伝送をポートＢにより行いＢ系廻りの伝送路１０を終端する障害隣接Ｂ端局に遷移するノードとの間の伝送路を再構築する。

また、網制御部１８は、受信バッファ１４に格納された網制御フレームに含まれるフレーム識別番号により、網制御フレームが、障害が発生したＡ系廻り、もしくはＢ系廻りの伝送路９（１０）の回復を検知したときに、競合開始トリガフレーム、障害隣接Ａ宣言フレーム、障害隣接Ａ遷移フレーム、または障害隣接Ａ遷移応答フレームのいずれかを判別し、この判別結果に従い各ノードの状態遷移を制御する。

網制御部１８は更に、各ノード状態に基づき、隣接間フレーム、網制御フレームを送信する場合、送信フレーム制御部１７を介して送信バッファ１６から該当フレームを読み込んでポートステート制御部１３へ送信し、このとき、ポートステート制御部１３は、受信した該当フレームに含まれるタグを判別し、ポートＡ（１１）に送信するか、ポートＢ（１２）に送信するかを決定して送信する。

すなわち、前記したポートステート制御部１３および網制御部１８は、他のノードにおけるポートステート制御部と網制御部と協働することにより、以下に列挙する手段（１）〜（４）として機能する。これらの機能によって、伝送路１０における障害が検知された場合などに、網の再構築が適宜行われ、各ノードの状態が動的に決定される。
（１）自身のノードの状態について、ポートＢ（１２）を用いたフレームの送信をブロッキングし、フレームの伝送に関してポートＡ（１１）を用いて行うＡ端局、Ｂ系廻りの伝送路１０を終端し、ポートＢ（１２）を用いてフレームの伝送を行う終端局、伝送路に対してフレームを伝送し、ポートＡ（１１）、ポートＢ（１２）の両方を用いてフレームの双方向伝送を行う中間局、のいずれかひとつに設定して網を構築する手段
（２）隣接するノードとの間で隣接間フレームを交換し、Ａ系廻りの伝送路９、およびＢ系廻りの伝送路１０の障害を監視する手段
（３）監視の結果、障害を検知したノードが、Ｂ系廻りの伝送路１０を用いて網制御フレームをマルチキャストにより送信し、他のノードに対して、自身がＡ端局に遷移したことを通知して、Ｂ系廻りに隣接するノードを終端局に、他のノードを中間局に遷移させる手段
（４）監視の結果、障害の回復を検知したＡ端局が、Ａ系廻りの伝送路９を用いて網制御フレームをマルチキャストにより送信し、この網制御フレームを受信した１以上のＡ端局による調停が行われ決定される唯一のＡ端局と、調停の結果、中間局に遷移する他のノードを経由して終端局に遷移するノードとの間の網を再構築する手段
前記したいずれの手段についても詳細は後記する。

リングマップ制御部１９は、自ノードの状態に基づいて処理を行う。すなわち、自ノードの状態が中間局ノードである場合には、リングマップ制御部１９は、ポートステート制御部１３からリングマップ生成用フレームが入力されると、入力されたリングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して、ポートステート制御部１３に出力する。

自ノードの状態が終端局ノードである場合には、リングマップ制御部１９は、ポートステート制御部１３からリングマップ生成用フレームが入力されると、入力されたリングマップ生成用フレームに記述されたリングマップに自ノードの情報を付加してリングマップを完成させ、完成させたリングマップをリングマップ保持部２０に出力する。

また、リングマップ制御部１９は、完成させたリングマップが記述されたリングマップ転送用フレームをさらに生成し、ポートステート制御部１３に出力することとしてもよい。これによって、リングマップ転送用フレームを他のノードにも送信可能となり、リングマップ転送用フレームを受信した一部または全部のノードは、リングマップ転送用フレームに記述されているリングマップを内部に保持することが可能となる。ノードの内部にリングマップが保持されていれば、そのノードに接続された端末７（８）（図１参照）は、図示しない表示装置にリングマップを表示することが可能である。これによって管理者は、図示しない表示装置に表示されたリングマップを参照することで、どのようなノードによってネットワークが構成されているかを示す構成情報を把握することができる。

自ノードの状態がマスタノードである場合には、リングマップ制御部１９は、例えば、所定の時間ごと（例えば、３秒周期に）に、リングマップ生成用フレームを生成して、生成したリングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して、ポートステート制御部１３に出力する。

ここで、自ノードの状態が中間局ノード、終端局ノードおよびマスタノードである場合において、リングマップ生成用フレームに付加する自ノードの情報は、特に限定されるものではなく、例えば、ＭＡＣアドレス（Media Access Controlアドレス）、ＩＰアドレス（Internet Protocolアドレス）などといった自ノードのアドレスであってもよいし、マスタノード、中間局ノード、終端局ノードなどといった自ノードの状態を示すものであってもよい。また、自ノードに接続された端末７（８）（図１参照）の情報（例えば、ＭＡＣアドレスやＩＰアドレスなど）であってもよい。自ノードの情報が付加される領域は、リングマップ生成用フレーム内のどこであってもよいが、例えば、データエリア（図３（ａ）参照）とすることが可能である。また、各ノードにおいて、リングマップ生成用フレームに自ノードの情報を他のノードの情報の後に付加していくことが好ましい。これによって、管理者は、前記した構成情報とともに、ノードの接続順を把握することができる。

リングマップ保持部２０は、ポートステート制御部１３からリングマップが入力されると、入力されたリングマップを内部（例えば、自ノード内の図示しない記憶部）に格納する。

図６〜図１３は、本実施形態にかかわる伝送路システムにおける網の構築の動作を示す図である。いずれも図５に示す本発明の伝送路システムの物理的構成に基づき示してある。図６〜図１３に示した網の構築動作によって、各ノードの状態が動的に決定される。
また、図６、図７は、障害発生時における網制御の手順を、図８、図９は、障害回復時における網制御の手順を、図１０、図１１は、複数ループ統合時における網制御の手順を、図１２、図１３は、電源投入時における網制御の手順を示す。なお、図６〜図１３中、○印は中継ポートとして割り当てられるポートを、●印は論理切り替えポートとして割り当てられるポートを、‖は、ブロッキング（論理切断）状態のそれぞれを示す。また、図中、各ノードに付された＃１〜＃６の番号は、図１に示す各ポートの付番１〜６のそれぞれに相当する。

以下、図６〜図１３を参照しながら、本実施形態にかかわる伝送路システムにおける網の構築の動作について詳細に説明する。

まず、図６、図７を参照しながら、障害発生時の網制御について説明する。ここでは、ノード＃１がＡ端局に割り当てられてポートＢがブロッキングされ、ノード＃２がＢ端局に割り当てられてポートＡがブロッキングされ、ノード＃３〜＃６のそれぞれが中間局として網が構築されているものとして説明する。

各ノード＃１〜＃６は、隣接間フレーム通信を周期的に実行することにより、伝送路９（１０）の健全性を確認する（図６（ａ））。隣接間フレームがｎ回連続で失敗することにより障害が発生したものとし、ここでは、３回連続で失敗したことを検知することによりノード＃４〜＃５間に断線による障害が発生したものとする（図６（ｂ））。
このことにより、障害を検知したノード＃４は、障害隣接Ａ端局モードに遷移し、障害隣接Ａ端局に遷移したことを宣言するフレーム（障害隣接Ａ遷移フレーム）をＢ系廻りにマルチキャスト送信する。これをうけてノード＃５は障害隣接Ｂ端局モードに遷移する（図６（ｃ））。

一方、ノード＃１は、障害隣接Ａ遷移フレームを受信することにより、他にＡ端局があることを認識し、中間局に遷移してブロッキングを解除する。また、ノード＃２は、ノード＃１が中間局になることで、自ノードはＢ端局ではないことを認識し、中間局に遷移してブロッキングを解除する（図７（ｄ））。
続いて、ノード＃５は、障害隣接Ｂ端局モードに遷移したため、障害隣接Ａ遷移フレームを受信したら応答フレーム（障害隣接Ａ遷移応答フレーム）をＡ系廻りにマルチキャスト送信する（図７（ｅ））。
ノード＃４は、障害隣接Ａ遷移応答フレームを受信したことでＢ端局から応答があったことを認識し、障害隣接Ａ遷移フレームの送信を停止する。なお、各ノード＃１〜＃６は、以降も隣接間フレームを周期的に通信して伝送路の健全性を確認し続ける（図７（ｆ））。

次に、図８、図９を参照しながら、障害回復時の網制御について説明する。ここでは、ノード＃４〜＃５間に断線などの障害が発生し、ノード＃４が障害隣接Ａ端局となってポートＢがブロッキングされ、ノード＃５が障害隣接Ｂ端局となってポートＡがブロッキングされ、ノード＃１〜＃３、＃６が中間局として網が構築されている。
各ノード＃１〜＃６は、隣接間フレーム通信を周期的に実行することにより、伝送路９（１０）の健全性を確認する（図８（ａ））。

次に、ノード＃４〜＃５間で発生した断線を結線することで障害が回復したものとする。ここでは、隣接間フレーム通信が３回連続して成功したことを検知してノード＃４〜＃５間の障害回復を認識する（図８（ｂ））。
ノード＃４は、ポートＢがリンクアップしたことを契機に、障害隣接Ａ端局モードから論理切断Ａ端局競合モードに遷移し、競合開始トリガフレームをＡ系廻りにマルチキャスト送信する。このことにより、ノード＃５は、ポートＡがリンクアップしたことを契機に障害隣接Ｂ端局モードから論理切断Ｂ端局モードに遷移する（図８（ｃ））。

中間局とＢ端局は、ノード＃４から送信された競合開始トリガフレームは無視する。このため、ノード＃４は、自身が送信した競合開始トリガフレームを受信することにより、網内にＡ端局が自ノードしか存在しないことを認識する。このことにより、ノード＃４は、論理切断Ａ端局競合モードから論理切断Ａ端局モードに遷移する（図９（ｄ））。
なお、各ノード＃１〜＃６は、以降も隣接間フレームを周期的に交換して伝送路９（１０）の健全性を確認し続ける（図９（ｅ））。

次に、図１０、図１１を参照しながら複数ループ統合時の網制御について説明する。ここでは、ノード＃１〜＃２間、ノード＃４〜＃５間に障害が発生したものとし、ノード＃１およびノード＃４が障害隣接Ａ端局となってポートＢをブロッキングし、ノード＃２およびノード＃５が障害隣接Ｂ端局ポートとなってポートＡをブロッキングし、ノード＃３およびノード＃６が中間局として網が構築されているものとする。

各ノード＃１〜＃６は、隣接間フレーム通信を周期的に実行することにより、伝送路９（１０）の健全性を確認する（図１０（ａ））。
ここで、ノード＃１〜＃２間の障害が回復したものとする。すなわち、隣接間フレームが３回連続して成功することにより、障害隣接Ａ端局となるノード＃１が、ノード＃１〜＃２間の障害回復を検知する（図１０（ｂ））。
続いて、ノード＃１は、ポートＢがリンクアップしたことを契機に障害隣接Ａ端局モードから論理切断Ａ端局競合モードに遷移し、競合開始トリガフレームをＡ系廻りにマルチキャスト送信する。また、ノード＃２は、ポートＡがリンクアップしたことを契機に障害隣接Ｂ端局モードから論理切断Ｂ端局モードに遷移する（図１０（ｃ））。

中間局としてのノード＃３、＃６と、Ｂ端局としてのノード＃２、＃５は、ノード＃１から送信される競合開始トリガフレームを無視する。ノード＃４は、競合開始トリガフレームを受信するが、この時ノード＃４は障害隣接Ａ端局モードであり、優先度が最大である。そのため、競合開始トリガフレームの送信元であるノード＃１へ、障害隣接Ａ宣言フレームを送信し、自ノードの優先度が高いことを通知する（図１１（ｄ））。
ノード＃１は、障害隣接Ａ宣言フレームを受信し、網内に優先度が高いＡ端局が存在することを認識する。このため、論理切断Ａ端局競合モードから中間局に遷移してブロッキングを解除する。また、ノード＃２は、ノード＃１が中間局になることで、自ノードはＢ端局でないことを認識し、中間局に遷移してブロッキングを解除する。各ノードは以降も隣接間フレームを周期的に交換して伝送路の健全性を確認し続ける（図１１（ｅ））。

最後に、図１２、図１３を参照しながら、電源投入時における網制御の手順について説明する。ここでは、３つあるノードのうち、ノード＃１とノード＃２を立ちあげ、ノード＃３が電源ＯＦＦのままであったとする（図１２（ａ））。
まず、電源ＯＮしたノード＃１、＃２は、電源ＯＦＦの状態から孤立モードに遷移する。続いて、隣接間フレームが３回連続して成功し、ノード＃１、＃２がリンクアップしたことを契機に、ノード＃１は、孤立モードから障害隣接Ｂ端局に、ノード＃２は、障害隣接Ａ端局モードに遷移する（図１２（ｂ））。

続いて、ノード＃３を立ち上げたとする。このことにより、ノード＃３は、電源ＯＦＦの状態から孤立モードに遷移する（図１２（ｃ））。
続いて、隣接間フレームが３回連続して成功することでノード＃３は、孤立モードから障害隣接Ｂ端局モードに遷移する。また、ノード＃１は、ポートＡがリンクアップしたことを契機に障害隣接Ｂ端局モードから中間局に遷移してブロッキングを解除する（図１３（ｄ））。

続いて、ノード＃２とノード＃３間の隣接間フレームが３回連続して成功することで、ノード＃３は、障害隣接Ｂ端局モードから論理切断Ｂ端局モードに遷移する。また、ノード＃２は、ポートＢがリンクアップしたことを契機に障害隣接Ａ端局モードから論理切断Ａ端局競合モードに遷移し、競合開始トリガフレームをＡ系廻りにマルチキャスト送信する（図１３（ｅ））。
このとき、中間局であるノード＃１とＢ端局であるノード＃３は、ノード＃２から送信された競合開始トリガフレームを無視する。また、ノード＃２は、自身が送信した競合開始トリガフレームが返ってきたことから、網内にＡ端局が自ノードしか存在しないことを認識する。そして、ノード＃２は、論理切断Ａ端局競合モードから論理切断Ａ端局モードに遷移する。
各ノード＃１，＃３は、以降も隣接間フレームを周期的に交換して伝送路の健全性を確認し続ける（図１３（ｆ））。

図１４は、本実施形態にかかわる伝送路システムのモード間の状態遷移を示す図である。図６〜図１３を用いて説明した動作を模式的に示している。図中、“アップ”は、隣接局と論理的に接続されている状態を、“ダウン”は論理的に切断されている状態を示す。

以上の説明のように本実施形態では、複数のノード＃１〜＃６が、Ａ系廻りの伝送路９、Ｂ系廻りの伝送路１０を用いてフレームの伝送を行うもので、それぞれのノードを、ポートＢを用いた制御フレームの送信をブロッキングし、フレームの送信に関してポートＡを用いて行うＡ端局、Ｂ系廻りの伝送路を終端し、ポートＢを用いてフレームの伝送を行う終端局ノード、（３）伝送路の両方に対してフレームを送受信し、ポートＡ、ポートＢの両方を用いてフレームの双方向伝送を行う中間ノード、のいずれかに割り当て、伝送路システムを構築する。
このとき、各ノード＃１〜＃６（フレーム伝送装置）は、隣接するノードとの間で第１の制御フレームを交換して伝送路の障害監視を行う。そして、障害を検知したノードが、Ｂ系廻りの伝送路１０を用いて第２の制御フレームをマルチキャストにより送信して他のノードに対して自身がＡ端局に遷移したことを通知し、隣接するノードを終端局ノードに、他のノードを中間局ノードに遷移させる。一方、障害の回復を検知したＡ端局は、Ａ系廻りの伝送路９を用いて第２の制御フレームをマルチキャスト送信し、当該第２の制御フレームを受信した１以上のＡ端局による調停が行われ決定される唯一のＡ端局と、調停の結果中間局ノードに遷移する他のノードを経由して終端局ノードに遷移するノードとの間の網を再構築する。

このことにより、双方向二重リング型伝送路システムにおいて伝送路の障害の発生および回復の検知を、隣接するノード間で第１の制御フレームを交換するハンドシェイクにより実現することができ、また、障害発生を検知したノードがＡ端局に遷移し、第２の制御フレームをマルチキャストして調停を行い、網を再構築することで、論理的トポロジ構築に要する時間の短縮をはかることができる。
また、第２の制御フレームはトポロジ情報交換のトリガとしての意味も持ち、マルチキャストにより第２の制御フレームが一斉に各ノードに通知されるため、トポロジ構築、およびトポロジ修復のための処理を高速化することができる。

なお、前記した本発明の実施形態によれば、障害として、伝送路の断線のみ例示して説明したが、ノード障害等についても同様に、隣接する障害検出ノードがＡ端局として動作するものであり、同様の効果が得られるものである。

図１５〜図１６は、各ノードの状態が動的に決定される伝送路システム（図６〜図１３参照）において、リングマップを生成および転送する動作を示す図である。図１５は、障害発生前におけるリングマップ生成およびリングマップ転送の手順を、図１６は、障害発生後におけるリングマップ生成およびリングマップ転送の手順を示す。

以下、図１５〜図１６を参照しながら、本実施形態にかかわる伝送路システムにおけるリングマップ生成およびリングマップ転送の動作について詳細に説明する。

図１５（ａ）に示すように、Ａ端局であるノード＃１は、例えば、所定の時間ごとにリングマップ生成用フレームを生成し、生成したリングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して一方向（Ｂ系廻り）に伝送する。中間局であるノード＃６、＃５、＃４および＃３は、リングマップ生成用フレームを受信すると、受信したリングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して一方向（Ｂ系廻り）に伝送する。Ｂ端局であるノード♯２は、リングマップ生成用フレームを受信すると、受信したリングマップ生成用フレームに記述されたリングマップに自ノードの情報を付加することによってリングマップを完成させる。

図１５（ｂ）に示すように、Ｂ端局であるノード♯２は、さらに、完成したリングマップが記述されたリングマップ転送用フレームを他方向（Ａ系廻り）に伝送することによって、他のノードの一部または全部にリングマップを保持させることとしてもよい。例えば、他のノード全部にリングマップを保持させる場合には、Ｂ端局であるノード♯２は、マルチキャストによってリングマップ転送用フレームを他方向（Ａ系廻り）に伝送する。そして、中間局（ノード＃３〜＃６）は、リングマップ転送用フレームを受信すると、受信したリングマップ転送用フレームに記述されたリングマップを内部（例えば、自ノード内の図示しない記憶部）に格納し、受信したリングマップ転送用フレームを他方向（Ａ系廻り）に転送する。Ａ端局（ノード＃１）は、リングマップ転送用フレームを受信すると、受信したリングマップ転送用フレームに記述されたリングマップを内部（例えば、自ノード内の図示しない記憶部）に格納する。

図１５（ｃ）に示すように、ノード♯４とノード♯５との間で障害が発生したとする。

図１６（ｄ）に示すように、ノード♯４がＡ端局に、ノード♯１〜♯３および♯６が中間局に、ノード♯５がＢ端局に遷移する。各ノードの状態遷移の動作については、図６〜図７を用いて前記した通りである。各ノードの状態が遷移すると、Ａ端局であるノード♯４は、例えば、所定の時間ごとにリングマップ生成用フレームを生成し、生成したリングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して一方向（Ｂ系廻り）に伝送する。中間局であるノード＃３、＃２、＃１および＃６は、リングマップ生成用フレームを受信すると、受信したリングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して一方向（Ｂ系廻り）に伝送する。Ｂ端局であるノード♯５は、リングマップ生成用フレームを受信すると、受信したリングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して、完成したリングマップを自ノードの内部（例えば、自ノード内の図示しない記憶部）に格納する。

図１６（ｅ）に示すように、Ｂ端局であるノード♯５は、さらに、完成したリングマップが記述されたリングマップ転送用フレームを他方向（Ａ系廻り）に伝送することによって、他のノードの一部または全部にリングマップを保持させることとしてもよい。例えば、他のノード全部にリングマップを保持させる場合には、Ｂ端局であるノード♯５は、マルチキャストによってリングマップ転送用フレームを他方向（Ａ系廻り）に伝送する。そして、中間局（ノード＃１〜＃３および＃６）は、リングマップ転送用フレームを受信すると、受信したリングマップ転送用フレームに記述されたリングマップを内部（例えば、自ノード内の図示しない記憶部）に格納し、受信したリングマップ転送用フレームを他方向（Ａ系廻り）に転送する。Ａ端局（ノード＃４）は、リングマップ転送用フレームを受信すると、受信したリングマップ転送用フレームに記述されたリングマップを内部（例えば、自ノード内の図示しない記憶部）に格納する。

以上に示した例のように、障害の発生などによって、各ノードの状態が遷移し、各ノードの状態が動的に決定される。本実施形態では、このような状況において、マスタノード（Ａ端局）が、リングマップ生成用フレームを生成し、生成したリングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加してＢ系廻りに伝送し、中間局ノード（中間局）が、隣接ノードからリングマップ生成用フレームを受信すると、受信したリングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して、Ｂ系廻りに伝送し、終端局ノード（終端局）が、隣接ノードからリングマップ生成用フレームを受信すると、受信したリングマップ生成用フレームに記述されたリングマップに自ノードの情報を付加することによってリングマップを完成させることとした。これによって、各ノードの情報を効率良く収集することが可能となる。

また、図４に示したポートステート制御部１３、受信フレーム制御部１５、送信フレーム制御部１７、網制御部１８、リングマップ制御部１９およびリングマップ保持部２０のそれぞれが持つ機能をプログラムにより実現し、このプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納し、各ノードの制御中枢となるＣＰＵ（Central Processing Unit）がそのプログラムを逐次読み出して実行することによっても前記した双方向二重リング型伝送路システムならびにフレーム伝送装置を構築することができる。

本発明の実施形態にかかわる伝送路システムの論理的な基本概念を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムにおいて送受信されるフレームの種類を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムで使用されるフレームのデータ形式を示す図であり、（ａ）隣接間フレーム、（ｂ）網制御フレーム、（ｃ）ユーザフレーム、それぞれのデータ形式が示される。 本実施形態にかかわるデータ伝送装置の内部構成を示すブロック図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムの物理的な基本構成を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムの障害発生時における網制御の手順を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムの障害発生時における網制御の手順を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムの障害回復時における網制御の手順を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムの障害回復時における網制御の手順を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムの複数ループ統合時における網制御の手順を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムの複数ループ統合時における網制御の手順を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムの電源投入時における網制御の手順を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムの電源投入時における網制御の手順を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムのモード間の状態遷移を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムの障害発生前におけるリングマップ生成およびリングマップ転送の手順を示す図である。 本実施形態にかかわる伝送路システムの障害発生後におけるリングマップ生成およびリングマップ転送の手順を示す図である。

符号の説明

１〜６ ノード（フレーム伝送装置）
７、８ 端末
９、１０ 伝送路（Ａ系廻り、Ｂ系廻り）
１１ ポートＡ（第１のポート）
１２ ポートＢ（第２のポート）
１３ ポートステート制御部
１４ 受信バッファ
１５ 受信フレーム制御部
１６ 送信バッファ
１７ 送信フレーム制御部
１８ 網制御部
１９ リングマップ制御部
２０ リングマップ保持部

Claims (5)

1. 複数のノードがＡ系廻りおよびＢ系廻りの伝送路を介してリング状に接続され、前記複数のノードのそれぞれが、
   前記Ａ系廻りのフレームの伝送をブロッキングするとともに前記Ｂ系廻りのフレームの伝送が可能なマスタノードと、
   前記Ａ系廻りのフレームの伝送が可能であり、かつ、前記Ｂ系廻りのフレームの伝送路を終端する終端局ノードと、
   前記Ａ系廻りおよびＢ系廻りのフレームの伝送が可能な中間局ノードとのうち、
   いずれかひとつに動的に決定され、
   前記マスタノードと前記終端局ノードとの間の伝送路以外の伝送路に障害が発生した場合、
   前記マスタノードが、元のノードから、前記障害が発生した伝送路のＢ系廻り側に接続されているノードに変わり、
   前記終端局ノードが、元のノードから、前記障害が発生した伝送路のＡ系廻り側に接続されているノードに変わる伝送路システムであって、
   前記マスタノードは、所定の時間ごとに、前記複数のノードに関する情報であるリングマップを生成するためのリングマップ生成用フレームを生成し、生成した前記リングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して前記Ｂ系廻りに伝送し、
   前記中間局ノードは、隣接ノードからリングマップ生成用フレームを受信すると、受信した前記リングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して、前記Ｂ系廻りに伝送し、
   前記終端局ノードは、隣接ノードからリングマップ生成用フレームを受信すると、受信した前記リングマップ生成用フレームに記述されたリングマップに自ノードの情報を付加することによってリングマップを完成させ、完成させた前記リングマップを前記Ａ系廻りに伝送することによって、他のノードに前記リングマップを転送する
   ことを特徴とする伝送路システム。
2. 前記複数のノードは、
   前記自ノードの情報として、自ノードのアドレスを用いる
   ことを特徴とする請求項１に記載の伝送路システム。
3. 前記複数のノードの一部または全部は、
   前記リングマップ生成用フレームに、自ノードに接続された計算機の情報をさらに付加する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の伝送路システム。
4. 複数のノードがＡ系廻りおよびＢ系廻りの伝送路を介してリング状に接続され、前記複数のノードのそれぞれが、
   前記Ａ系廻りのフレームの伝送をブロッキングするとともに前記Ｂ系廻りのフレームの伝送が可能なマスタノードと、
   前記Ａ系廻りのフレームの伝送が可能であり、かつ、前記Ｂ系廻りのフレームの伝送路を終端する終端局ノードと、
   前記Ａ系廻りおよびＢ系廻りのフレームの伝送が可能な中間局ノードとのうち、
   いずれかひとつに動的に決定され、
   前記マスタノードと前記終端局ノードとの間の伝送路以外の伝送路に障害が発生した場合、
   前記マスタノードが、元のノードから、前記障害が発生した伝送路のＢ系廻り側に接続されているノードに変わり、
   前記終端局ノードが、元のノードから、前記障害が発生した伝送路のＡ系廻り側に接続されているノードに変わる伝送路システムにおけるリングマップ生成方法であって、
   前記マスタノードは、所定の時間ごとに、前記複数のノードに関する情報であるリングマップを生成するためのリングマップ生成用フレームを生成し、生成した前記リングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して前記Ｂ系廻りに伝送し、
   前記中間局ノードは、隣接ノードからリングマップ生成用フレームを受信すると、受信した前記リングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して、前記Ｂ系廻りに伝送し、
   前記終端局ノードは、隣接ノードからリングマップ生成用フレームを受信すると、受信した前記リングマップ生成用フレームに記述されたリングマップに自ノードの情報を付加することによってリングマップを完成させ、完成させた前記リングマップを前記Ａ系廻りに伝送することによって、他のノードに前記リングマップを転送する
   ことを特徴とするリングマップ生成方法。
5. 複数のノードがＡ系廻りおよびＢ系廻りの伝送路を介してリング状に接続され、前記複数のノードのそれぞれが、
   前記Ａ系廻りのフレームの伝送をブロッキングするとともに前記Ｂ系廻りのフレームの伝送が可能なマスタノードと、
   前記Ａ系廻りのフレームの伝送が可能であり、かつ、前記Ｂ系廻りのフレームの伝送路を終端する終端局ノードと、
   前記Ａ系廻りおよびＢ系廻りのフレームの伝送が可能な中間局ノードとのうち、
   いずれかひとつに動的に決定され、
   前記マスタノードと前記終端局ノードとの間の伝送路以外の伝送路に障害が発生した場合、
   前記マスタノードが、元のノードから、前記障害が発生した伝送路のＢ系廻り側に接続されているノードに変わり、
   前記終端局ノードが、元のノードから、前記障害が発生した伝送路のＡ系廻り側に接続されているノードに変わる伝送路システムにおけるノードであって、
   情報の入出力を行う第１のポートおよび第２のポートと、情報を処理する処理部と、情報を記憶する記憶部とを備え、
   前記処理部は、
   前記マスタノードに決定されている場合には、所定の時間ごとに、前記複数のノードに関する情報であるリングマップを生成するためのリングマップ生成用フレームを生成し、生成した前記リングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して前記第１のポートを介して前記Ｂ系廻りに伝送し、
   前記中間局ノードに決定されている場合には、前記第２のポートを介して隣接ノードからリングマップ生成用フレームを受信すると、受信した前記リングマップ生成用フレームに自ノードの情報を付加して、前記第１のポートを介して前記Ｂ系廻りに伝送し、
   前記終端局ノードに決定されている場合には、前記第２のポートを介して隣接ノードからリングマップ生成用フレームを受信すると、受信した前記リングマップ生成用フレームに記述されたリングマップに自ノードの情報を付加することによってリングマップを完成させ、完成させた前記リングマップを前記記憶部に格納し、格納した前記リングマップを前記第２のポートを介して前記Ａ系廻りに伝送することによって、他のノードに前記リングマップを転送する
   ことを特徴とするノード。

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