JP4598647B2 - パスプロテクション方法及びレイヤ２スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、パスプロテクション方法及びレイヤ２スイッチに関し、ブリッジネットワークのパスプロテクション方法及びレイヤ２スイッチに関する。

ブリッジネットワークは当初、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｃｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で主に使用されていたが、近年、「広域Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）」という言葉で称されるようにキャリアネットワークにその使用領域が広がっている。

キャリアネットワークで使用される場合、ブリッジネットワーク、ブリッジネットワークを構成する装置、ブリッジネットワークを構成する装置間のリンク等の耐障害性の向上が要求されている。

そのために、装置の回線カードの冗長、装置の制御カードの冗長、装置間のリンクの冗長、冗長プロトコルによりネットワークトポロジーを収集し経路制御する等のさまざまなレベルの冗長構成が採用されている。

従来の技術では、ブリッジネットワークでその中のエンド・エンド間で冗長をとろうとした場合、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄで定義されるスパニング・ツリー・プロトコル（２００４年版以前での標準）やラピッド・スパニング・ツリー・プロトコル （２００４年版から標準）を用いて、レイヤ２スイッチによって構成されている。

なお、以下ではスパニング・ツリー・プロトコルと記述したものは、ラピッド・スパニング・ツリー・プロトコルを意味しており、また、スパニング・ツリー・プロトコルの機能はラピッド・スパニング・ツリー・プロトコルに包含されるため、両方のプロトコルの機能としては記述しない。

図１、図２を用いて従来のブリッジネットワークを説明する。

スイッチ＃１からスイッチ＃６はレイヤ２スイッチであり、これによってブリッジネットワークが構成されている。スイッチ＃１とスイッチ＃６はユーザ端末またはブリッジネットワーク側からは管理しないユーザネットワークと接続されており、ブリッジネットワークの端に位置することから、エンドノードと呼ぶ。また、スイッチ＃２からスイッチ＃５は外部の端末またはネットワークとの接続がなく、ブリッジネットワークを通過するトラヒックを中継することから、中継ノードと呼ぶ。

このブリッジネットワークでスパニング・ツリー・プロトコルを動作させ、経路制御を行った場合、図１に示すように、スイッチ間のポートで物理的にループが構成される位置にブロッキングポートＢＰ＃１，ＢＰ＃２，ＢＰ＃３を作成し、そこではスパニング・ツリー・プロトコルで使用するフレーム以外は通過できないように設定される。これにより、論理的にループがないネットワークトポロジーを構築する。

ここで、図２に示すように、スイッチ＃２とスイッチ＃３間のリンクで故障が発生した場合、物理的なループがなくなるため、ブロッキングポート＃３がフォワーディングポートに変更され、経路変更される。

なお、特許文献１には、ＩＥＥＥ８０２．１ＱフレームのＶＬＡＮタグ内のＶＬＡＮ ＩＤ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を論理識別子とし、エッジ−エッジ間でのＰ−Ｐ（Ｐｏｉｎｔ ｔｏ Ｐｏｉｎｔ）接続をＰ−Ｐの論理パスと定義することが記載されている。
特開２００３−２５８８２９号公報

ブリッジネットワークにスパニング・ツリー・プロトコルのような冗長プロトコルを用いる場合に、以下の問題がある。

第１に、ブリッジネットワークを構成する全てのレイヤ２スイッチで、同じ冗長プロトコルを動作させる必要がある。そのため、既に運用中のネットワークへの導入が非常に困難である。第２に、一般的に冗長プロトコルのサポートしているレイヤ２スイッチは装置単価が高くなり、設備投資が必要になる。

第３に、冗長プロトコルはソフトウェアで制御しており、この処理を行っているソフトウェアのアップグレードの際に、他のレイヤ２スイッチで切り替え処理が動作し、主信号に影響が出る場合がある。第４に、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑで標準化されているＶＬＡＮタグを使用していても、そのＶＬＡＮタグ単位にネットワークトポロジーを構築しているわけではないため、トラヒックが１つの経路に集中する。

第５に、ネットワーク内で故障を検出し復旧するまでに秒オーダの時間がかかる（オリジナルのスパニング・ツリー・プロトコルでは数十秒オーダになる）。第６に、ブロッキングポートとなっているポートはトラヒックが流れない。このため、ブロッキングポートを負荷分散に使用できない。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、エンドノードの機能を拡張するだけの低い設備投資でパスプロテクションを実現できるパスプロテクション方法及びレイヤ２スイッチを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態のパスプロテクション方法は、仮想ネットワーク識別子においてポイント・ツー・ポイントに接続されるエンドノード間で、１つ以上のユーザに割り振られた仮想ネットワーク識別子に現用側又は予備側の１つの制御用仮想ネットワーク識別子をスタックして１つのパスとして識別することで現用側パスと予備側パスを設定し、
前記エンドノードで処理する制御プロトコルを実装した前記制御用仮想ネットワーク識別子を持つ制御フレームにより前記現用側パスと前記予備側パスを切り替えることにより、エンドノードの機能を拡張するだけの低い設備投資でパスプロテクションを実現できる。

本発明の一実施形態のレイヤ２スイッチは、１つ以上のユーザフレームに割り振られた仮想ネットワーク識別子に組み合わせて１つのパスとして識別される現用側又は予備側の１つの制御用仮想ネットワーク識別子を持つ制御フレームを生成し現用側パスと予備側パスに送出する制御フレーム生成手段と、
前記ユーザフレームに前記制御用仮想ネットワーク識別子をスタックして前記現用側パスに送出する仮想ネットワーク識別子スタック手段と、
受信した前記ユーザフレームから前記制御用仮想ネットワーク識別子を除去する仮想ネットワーク識別子除去手段と、
前記制御フレームの受信により前記現用側パスと前記予備側パスの疎通チェックを行う疎通チェック手段と、
前記疎通チェックによる前記現用側パスの障害検出により前記制御フレームに実装された制御プロトコルに基づいて前記現用側パスから前記予備側パスへの切替を行う切替手段を有するため、このレイヤ２スイッチをエンドノードとすることにより、パスプロテクションを実現できる。

本発明によれば、エンドノードの機能を拡張するだけの低い設備投資でパスプロテクションを実現できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

＜ネットワーク構成＞
図３は、本発明方法を用いたブリッジネットワークの一実施形態の構成図を示す。同図中、レイヤ２スイッチ１１〜１６からブリッジネットワークが構成されている。レイヤ２スイッチ１１，１６はユーザ端末またはブリッジネットワーク側からは管理しないユーザネットワークと接続されており、ブリッジネットワークの端に位置することからエンドノード１１，１６と呼ぶ。また、レイヤ２スイッチ１２〜１５は、外部の端末またはネットワークとの接続がなく、ブリッジネットワークを通過するトラヒックを中継することから中継ノード１２〜１５と呼ぶ。

本発明では、エンドノード１１，１６間はポイント・ツー・ポイントで接続され、現用（Ｗｏｒｋ）側パスは例えばレイヤ２スイッチ１１，１２，１３，１６を通るパスとされ、予備（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）側パスは例えばレイヤ２スイッチ１１，１４，１５，１６を通るパスとされて、プロテクションのペアを構成する。

＜レイヤ２スイッチの機能＞
図４は、本発明のレイヤ２スイッチの機能ブロック図を示す。同図中、ブリッジネットワークにおけるエンドノード１１，１６には、少なくとも、制御フレーム生成部２０と、疎通チェック部２２と、切替部２４が設けられている。また後述のスタック方式では、破線で示すタグ変更部２６が設けられる。

本発明が前提とするブリッジネットワークでは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑの仮想ネットワーク識別子としてのＶＬＡＮタグの使い方として、ネットワークトポロジーがポイント・ツー・ポイントで接続されるユーザ端末またはユーザネットワークのグループに１つのＶＬＡＮタグを割り振っている。ＶＬＡＮタグを割り振った論理的なネットワークトポロジーとして、ポイント・ツー・マルチポイント接続やマルチポイント・ツー・マルチポイント接続は想定していない。

本発明では、エンドノード１１，１６間でプロテクションを行う対象を特定するのにＩＥＥＥ８０２．１Ｑで標準化されているＶＬＡＮタグを使用し、１つ以上のＶＬＡＮタグを１つのプロテクションを行うパスに対応させる。また、このパス単位に制御用ＶＬＡＮタグを持つフレームにエンドノード１１，１６のみで処理する制御プロトコルを実装する。

パスに対応させるため、１つ以上のユーザトラヒックのＶＬＡＮタグと制御用のＶＬＡＮタグがフラットなフレット方式と、１つ以上のユーザトラヒックのＶＬＡＮタグを持つフレームを制御用のＶＬＡＮタグでスタックするスタック方式とがある。

＜フラット方式＞
フラット方式について説明する。

（１）プロテクション区間でのプロテクションを行うＶＬＡＮタグと制御用ＶＬＡＮタグはポイント・ツー・ポイントのパス接続とする。

（２）現用側パス（例えばレイヤ２スイッチ１１，１２，１３，１６を通るパス）と予備側パス（例えばレイヤ２スイッチ１１，１４，１５，１６を通るパス）を含むポートでプロテクションのペアであると設定する。

（３）現用側パスに以下の条件で設定を行う。プロテクションを行うＶＬＡＮタグをＴＡＧ＃１〜９とし、制御用ＶＬＡＮタグをＴＡＧ＃１０とし、制御用ＭＡＣアドレスを０ｘ０１−００−０E−００−００−０１とし、制御用のイーサタイプ２（Ｅｔｈｅｒ Ｔｙｐｅ）を０ｘＡＡ−ＡＡとする。

（４）予備側パスに以下の条件で設定を行う。プロテクションを行うＶＬＡＮタグをＴＡＧ＃１〜９とし、制御用ＶＬＡＮタグをＴＡＧ＃１０とし、制御用ＭＡＣアドレスを０ｘ０１−００−０E−００−００−０１とし、制御用のイーサタイプ２を０ｘＡＡ−ＡＡとする。

（５）現用側パス及び予備側パスで制御プロトコルの送受を開始する（この時点では制御プロトコルのみ流れる）。

（６）制御プロトコルの中の情報を使用して、現用側パスか予備側パスかのどちらかに主信号を流し、他方は該当のＶＬＡＮタグ（ＴＡＧ＃１〜ＴＡＧ＃１０）のトラヒックを送受信ともブロックする。

これにより、フラット方式では、図５（Ａ）に示すように、ＶＬＡＮタグがＴＡＧ＃１〜９でペイロードにユーザデータを載せたユーザフレームは、エンドノード１１，１６に供給されたときのフラットな状態で、現用側パス及び予備側パスにてブリッジネットワーク内を対向するエンドノード１６，１１に送信される。なお、図中、ＤＳＴ−ＭＡＣは宛先ＭＡＣアドレス、ＳＲＣ−ＭＡＣは送信元ＭＡＣアドレスである。

エンドノード１１，１６の制御フレーム生成部２０は、図５（Ｂ）に示すように、ＶＬＡＮタグがＴＡＧ＃１０でペイロードに制御プロトコルを載せた制御フレームを生成し、この制御フレームは現用側パス及び予備側パスにて対向するエンドノード１６，１１に送信される。

＜スタック方式＞
次に、スタック方式について説明する。

（１）プロテクション区間でのスタックを行うＶＬＡＮタグはポイント・ツー・ポイントのパス接続とする。

（２）現用側パス（例えばレイヤ２スイッチ１１，１２，１３，１６を通るパス）と予備側パス（例えばレイヤ２スイッチ１１，１４，１５，１６を通るパス）を含むポートでプロテクションのペアである設定をする。

（３）現用側パスに以下の条件で設定を行う。プロテクションを行うＶＬＡＮタグをＴＡＧ＃１〜９とし、現用側のスタック用ＶＬＡＮタグをＴＡＧ＃１０とし、制御用ＭＡＣアドレスを０ｘ０１−００−０E−００−００−０１とし、制御用のイーサタイプ２を０ｘＡＡ−ＡＡとする。

（４）予備側パスで以下の条件で設定を行う。プロテクションを行うＶＬＡＮタグをＴＡＧ＃１〜９とし、予備側のスタック用ＶＬＡＮタグをＴＡＧ＃１１とし、制御用ＭＡＣアドレスを０ｘ０１−００−０E−００−００−０１とし、制御用のイーサタイプ２を０ｘＡＡ−ＡＡとする。

（５）現用側パス及び予備側パスで制御プロトコルの送受を開始する（この時点では制御プロトコルのみ流れる）。

（６）制御プロトコルの中の情報を使用して、現用側パスか予備側パスかのどちらかに主信号を流し、他方はスタックしたＶＬＡＮタグ（ＴＡＧ＃１０またはＴＡＧ＃１１）のトラヒックを送受信ともブロックする。

これにより、スタック方式では、図６（Ａ）に示すように、ＶＬＡＮタグがＴＡＧ＃１〜９でペイロードにユーザデータを載せたユーザフレームは、エンドノード１１，１６のタグ変更部２６において現用側ＶＬＡＮタグのＴＡＧ＃１０をスタックされ、現用側パスにてブリッジネットワーク内を対向するエンドノード１６，１１に送信される。これと共に、ユーザフレームは、図７（Ａ）に示すように、エンドノード１１，１６のタグ変更部２６において予備側ＶＬＡＮタグのＴＡＧ＃１１をスタックされ、予備側パスにてブリッジネットワーク内を対向するエンドノード１６，１１に送信される。

対向するエンドノード１６，１１のタグ変更部２６では、受信したユーザデータのフレームから現用側ＶＬＡＮタグのＴＡＧ＃１０と予備側ＶＬＡＮタグのＴＡＧ＃１１のスタックを取り除く。

エンドノード１１，１６の制御フレーム生成部２０は、図６（Ｂ）に示すように、現用側ＶＬＡＮタグのＴＡＧ＃１０でペイロードに制御プロトコルを載せた制御フレームを生成し、この制御フレームは現用側パスにて対向するエンドノード１６，１１に送信される。また、制御フレーム生成部２０は、図７（Ｂ）に示すように、予備側ＶＬＡＮタグのＴＡＧ＃１１でペイロードに制御プロトコルを載せた制御フレームを生成し、この制御フレームは予備側パスにて対向するエンドノード１６，１１に送信される。

図８に、制御フレームの一実施形態のフレームフォーマットを示す。同図中、ＭＡＣ部の宛先ＭＡＣアドレスを０ｘ０１−００−０Ｅ−００−００−０１とし、イーサタイプ１は０ｘ８１００を初期値としてポートに設定された任意の値とし、ＶＩＤはＴＡＧ＃１０，１１とし、制御用のイーサタイプ２は０ｘＡＡ−ＡＡとする。また、制御部にはパス番号以降の情報（ＡＰＳ１，２）に変更がある場合にインクリメントして制御プロトコルの変更があることを示すシーケンス番号と、送信側でのパスプロテクション（現用側パスと予備側パスのペア）の番号を示すパス番号、制御プロトコルとしてのＡＰＳ１，２が設けられている。このＡＰＳ１，２を用いてリモート故障通知、切替トリガのやり取りを行う。

なお、フラット方式は（６）で制御プロトコルの中の情報を使用して、現用側パスか予備側パスかのどちらかに主信号を流し、他方は該当のＶＬＡＮタグ（ＴＡＧ＃１〜ＴＡＧ＃１０）のトラヒックを送受信ともブロックする設定を行うのに対し、スタック方式は（６）で現用側パスか予備側パスかのどちらかに主信号を流し、他方はスタックしたＶＬＡＮタグ（ＴＡＧ＃１０またはＴＡＧ＃１１）のトラヒックを送受信ともブロックする設定を行う点で、この設定処理が簡単になる。

＜制御プロトコルの機能＞
制御プロトコルの機能としては、以下の機能を持つ。

（１）中継ノード故障に対応するため、エンドノードで周期的に制御フレームを送信し、それを対向するエンドノードで制御フレームの受信確認することによってパス上の疎通確認する機能を持つ。

このための送信側処理としては、制御フレーム生成部２０にて系選択、リンク状態を含む制御フレームを作成し、定期間隔Ｔｔｘ秒で送信する。また、受信側処理としては、疎通チェック部２２で正常に受信時は制御フレーム中の情報と自局の情報の照合を行う。定期間隔Ｔｔｘ秒を超えて制御フレームを受信できない状態が保護回数Ｎ（例えばＮ＝３）回を超えた場合は該当リンクが使用不可になったとして、他系への切り替えが可能であれば切り替えを実施する。

図９に、制御フレームの送受信における詳細な要求事項を示す。すなわち、制御フレームの送信はＴｔｘ秒間隔または切り替え事象発生時に現用側パス／予備側パスを含むポートから行われる。制御フレームの受信はＴｔｘ秒間隔で行われ、３回続けてタイムアウトするとＣＣ（Ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）未検出状態に遷移し、制御プロトコル（ＡＰＳ）の指示またはＲＤＩ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｄｅｆｅｃｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）通知で切替えを実行する。

また、エンドノードと隣接する中継ノードとの間でＩＥＥＥ８０２．３ａｄで定義されるようなリンクアグリゲーションが行われる場合は、リンクアグリゲーションを構成する１つのポートからこの制御プロトコルを受信することによって、リンクアグリゲーションのリンクが正常であると認識を持つこととする。

また、制御フレーム生成部２０をハードウェア構成とし、周期的に制御フレームを送信できる機能を有することで、ソフトウェアが動作できないときに、対向ノード側で疎通できなくなったと誤認することがなくなる。つまり、主信号（ユーザデータ）が断することなく、ソフトウェアのアップグレードを実施することが可能である。

（２）ユーザトラヒックが流れる現用側パスで対向ノードがリンク故障を検出している場合に、双方向で予備側パスに切り替えるために、パスのリモート故障と切り替えトリガを通知する機能を持つ。

（３）オプションとして、現用側パスが故障から復旧したときに切り戻しを行う場合に、切り替えトリガを通知する機能を持つ。

また、プロテクションを行っているＶＬＡＮタググループが現用側パスを選択しているときに、予備側パスの帯域を、現用側ポートと予備側ポートでパスに登録されているＶＬＡＮタグ以外の別のＶＬＡＮタグを登録することにより、そのトラヒックで使用できるようにする。

更に、プロテクションのパス切り替え時にパス収容されているＩＥＥＥ８０２．１ＱのＶＬＡＮタグで学習しているフォワーディング・データベースのＭＡＣアドレス情報をクリアする。

＜疎通チェック部の監視処理＞
図１０、図１１は、疎通チェック部２２が実行する監視処理のフローチャートを示す。図１０の監視処理は、制御フレームの受信割り込みにより開始される。ステップＳ１で制御フレームのパス番号に対応するカウンタを０にリセットし、ステップＳ２で受信した制御フレームのシリアル番号が前回に対して変化しているか否か、つまり、制御プロトコルの変更があるか否かを判別し、制御プロトコルの変更がある場合にのみステップＳ３で変化点通知、つまり、切替部２４に対し切替え指示を行う。

図１１の監視処理は、監視周期（Ｔｒｘ秒）で起動される。ステップＳ１１でパス番号毎に当該パスが有効か否かを判別し、有効なパスの場合にはステップＳ１２で当該パス番号に対応するカウンタが３（保護回数）であるか否かを判別し、カウンタ＝３の場合にはステップＳ１３で当該パス番号に対応するＬＯＣ（パス番号）にＹＥＳをセットし、当該パス番号に対応する受信ポートをブロックしてステップＳ１１に進む。なお、ＬＯＣはＬｏｓｓ Ｏｆ ＣＣの略、ＣＣはＣｏｎｔｉｎｕｉｔｙ Ｃｈｅｃｋの略である。

一方、カウンタ≠３の場合にはステップＳ１４で当該パス番号に対応するカウンタの値を１だけインクリメントしてステップＳ１５に進む。ステップＳ１１で当該パスが有効ではない場合もステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では最後のパスか否かを判別し、最後でない場合にはパス番号を変更してステップＳ１１に進む。

ステップＳ１５で最後のパスの場合にはステップＳ１６に進み、通知要のイベントがないか（ＬＯＣ（パス番号）にＹＥＳをセットされているものがないか）を判別する。通知要のイベントがある場合にはステップＳ１７でＬＯＣ（パス番号）＝ＹＥＳを切替部２４に通知する。

＜制御フレームのフィルタリング＞
１つの物理ポートの中に複数のパスが入る場合がある。図１２に示すように、パス＃１はエンドノード２１からノード２２を経由してエンドノード２３で終端され、パス＃２はエンドノード２１からノード２２，２３を経由してエンドノード２４で終端される場合である。このため、制御フレームの終端のためのフィルタリングは、制御ＶＬＡＮタグと宛先ＭＡＣアドレスで行う。

＜パス切り替え制御のためのハードウェア機構＞
図１３に示すように、エンドノードとなるレイヤ２スイッチは、複数のカード３１〜３４を有し、各カード３１〜３４は１つ（または複数の）物理ポートを収容している。各３１〜３４には、イングレス（Ｉｎｇｒｅｓｓ：入口）とイグレス（Ｅｇｒｅｓｓ：出口）それぞれに、パスプロテクション（現用側パスと予備側パスのペア）の番号とポート番号とＶＬＡＮタグに応じて、フレームを通過するか、廃棄するかを設定できるイングレスフィルタ３１Ｉ，３２Ｉ，３３Ｉ，３４Ｉと、イグレスフィルタ３１Ｅ，３２Ｅ，３３Ｅ，３４Ｅをハードウェアとして具備する。

ここで、カード３１に現用側パスの物理ポートがあり、カード３２に予備側パスの物理ポートがあるものとする。現用側パスを選択している場合は、現用側パスのカード３１のイングレスフィルタ３１Ｉ及びイグレスフィルタ３１Ｅはそのパスに属するＶＬＡＮタグを通過し、予備側パスのカード３２のイングレスフィルタ３２Ｉ及びイグレスフィルタ３２Ｅはそのパスに属するＶＬＡＮタグを廃棄するよう制御する。

また、予備側パスを選択している場合は、現用側パスのカード３１のイングレスフィルタ３１Ｉ及びイグレスフィルタ３１Ｅはそのパスに属するＶＬＡＮタグを廃棄し、予備側パスのカード３２のイングレスフィルタ３２Ｉ及びイグレスフィルタ３２Ｅはそのパスに属するＶＬＡＮタグを通過するよう制御する。

＜パスプロテクションの構築方法＞
パスプロテクション（現用側パスと予備側パスのペア）を構築する場合、以下の手順で行う。

（１）ポートにポート種別設定。現用側パス及び予備側パスになるポートはＶＬＡＮタグ付きのポートに設定する。

（２）パスプロテクションに対する番号を登録。パスプロテクションの管理番号１〜６３を決定する。

（３）パスプロテクションの制御用ＶＬＡＮタグと現用側パスを含むポート及び予備側パスを含むポート設定。ここではポートではなくリンクアグリゲーションを含むリンクを含むことができる。

（４）パスプロテクションに含まれるＶＬＡＮタグを登録。

＜パスプロテクションの切り替え方法＞
パスプロテクション（現用側パスと予備側パスのペア）の切り替えは切替部２４のソフトウェア主体に行われる。切り替え元の回線カードが制御可能（Ｒｅｍｏｖｅ及びＦａｕｌｔ以外）な場合、以下の手順で行う。

（１）切り替え元のポート（トランク）の受信停止（切り替え元を含む回線カードのみ、ＬＯＣにより自律制御）。

（２）切り替え元のポート（トランク）の送信停止（切り替え元を含む回線カードのみ、ＬＯＣによる自律制御）。

（３）切り替え元のポート（トランク）のフォワーディング・データベースのエントリ削除（全回線カード対象）。

（４）切り替え先のポート（トランク）からの切り替え指示送出。

（５）切り替え先のポート（トランク）の受信開始（切り替え先を含む回線カードのみ）。

（６）切り替え先のポート（トランク）の送信開始（切り替え先を含む回線カードのみ）。

一方、切り替え元の回線カードが制御不可能（Ｒｅｍｏｖｅ及びＦａｕｌｔ）な場合は、上記のステップ１３〜１６の手順で行う。

＜アップグレード中のプロテクション制御＞
疎通チェック部２２及び切替部２４等のソフトウェアのアップグレード中は直接ハードウェアを制御できない時間が存在するため、対向装置でＬＯＣ検出にならないように、アップグレード前に切り替えを動作させないように制御フレーム生成部２０のハードウェアが自律で制御フレームを送信する機能を有効とする。これにより、アップグレード中も疎通確認ができるため、主信号が断することがない。このための手順を以下に示す。

（１）ハードウェア自律の制御フレーム送信開始。

（２）通常のアップグレード処理。

（３）ハードウェア自律の制御フレーム送信停止（以後は疎通チェック部２２及び切替部２４等のソフトウェア処理開始）。

＜故障検出・回復処理＞
図１４（Ａ），（Ｂ）に、故障検出条件、故障回復条件を示す。
故障検出の要因としては、ＬＯＣ（Ｌｏｓｓ ｏｆ ＣＣ）、ＡＰＳ（切り替え指示）受信、現用／予備側パスの含むポートを持つカードの故障／抜去、現用／予備側パスの含むポートの光入力断、１０Ｂ８Ｂ変換エラー、ＦＣＳエラー多発、ＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ Ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）モジュールの故障／抜去等の物理故障、オペレータ切り替え要求コマンドがある。故障回復の要因としては、ＣＣ受信時（即時）、ＡＰＳ（切り替え指示）受信、現用／予備側パスの含むポートを持つカードの故障／抜去、現用／予備側パスの含むポートの光入力断、１０Ｂ８Ｂ変換エラー、ＦＣＳエラー多発、ＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ Ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）モジュールの故障／抜去等の物理故障がある。

＜エンドノードにおけるデータ要素＞
図１５に、エンドノードにおけるデータ要素を示す。データ要素としては、システム単位のデータとして、制御用ＭＡＣアドレス、制御用イーサタイプ、制御フレーム用ＣｏＳがある。プロテクション単位のデータとして、プロテクションリンクタイプ（ポート・リンクアグリゲーション）、プロテクションＶＬＡＮタグのリスト、プロテクション開始指示（開始・停止）、プロテクション状態（運用・閉塞・未使用）、選択パス（現用側パス・予備側パス）、切り戻しタイマー（分単位）、制御フレーム送信間隔（ミリ秒単位）、制御フレーム受信間隔（ミリ秒単位）、現用側パスを含むリンクとして、現用側パス状態（運用・故障・閉塞・未使用）、制御用ＶＬＡＮタグ、制御フレーム送信指示（開始・停止）、制御フレーム受信指示（開始・停止）、ＶＬＡＮ ＳＴＡＣＫＩＮＧ（有効・無効）、予備側パスを含むリンクとして、予備側パス状態（運用・故障・閉塞・未使用）、制御用ＶＬＡＮタグ、制御フレーム送信指示（開始・停止）、制御フレーム受信指示（開始・停止）、ＶＬＡＮ ＳＴＡＣＫＩＮＧ（有効・無効）がある。

また、ポート 単位のデータとして、ポート状態（運用・故障・閉塞・未使用）、プロテクションパス使用リスト、許可ＶＬＡＮタグのリスト、リンクアグリゲーション使用有無（使用・未使用）がある。リンクアグリゲーション単位のデータとして、リンク状態（運用・故障・閉塞・未使用）、プロテクションパス使用リスト、許可ＶＬＡＮタグのリスト、ポート使用リストがある。

なお、図１６にフラット方式のデータ要素を図１５に対応して示し、図１７にスタック方式のデータ要素を図１５に対応して示す。

上記実施形態によれば、以下のことが実現できる。

（１）本発明を適用したエンドノードを用いることにより、中継ノードを拡張または入れ替えなくても、エンドノード−エンドノード間のパスプロテクションを構築することができ、ネットワークの対故障性の向上を図ることができる。

（２）中継ノードを拡張または入れ替えないことにより、この部分に関する設備投資が不要になり、既存ネットワークを中継ネットワークとして活用もできるため、ネットワークへの導入を容易にすることもできる。

（３）他のノードで切り替え処理が動作せずに、ソフトウェアのアップグレードを行うことができる。

（４）ＩＥＥＥ８０２．１Ｑで標準化されているＶＬＡＮタグを使用し、パスとして扱うことにより、経路選択をネットワーク管理者側で行うことができ、トラヒックの負荷分散を行うことができる。

（５）フレーム到着の確認間隔の周期を小さくすることにより、パスが不通になったことを高速に検出でき、１秒未満で切り替えを行うことができる。

（６）現用側パスを含むポートより予備側パスを含むポートに疎通できるＩＥＥＥ８０２．１ＱのＶＬＡＮタグの数を多くすることで、現用側パスが正常時にユーザトラヒックが流れない予備側パスの空き帯域を余剰のＶＬＡＮタグのユーザトラヒックを転送することができる。

なお、制御フレーム生成部２０が請求項記載の制御フレーム生成手段に相当し、疎通チェック部２２が疎通チェック手段に相当し、切替部２４が切替手段に相当し、タグ変更部２６が仮想ネットワーク識別子スタック手段及び仮想ネットワーク識別子除去手段に相当する。

従来のブリッジネットワークを説明するための図である。 従来のブリッジネットワークを説明するための図である。 本発明方法を用いたブリッジネットワークの一実施形態の構成図である。 本発明のレイヤ２スイッチの機能ブロック図である。 フラット方式を説明するための図である。 スタック方式を説明するための図である。 スタック方式を説明するための図である。 制御フレームの一実施形態のフレームフォーマットを示す図である。 制御フレームの送受信における詳細な要求事項を示す図である。 監視処理のフローチャートである。 監視処理のフローチャートである。 制御フレームのフィルタリングを説明するための図である。 パス切り替え制御のためのハードウェア機構を説明するための図である。 故障検出条件、故障回復条件を示す図である。 エンドノードにおけるデータ要素を示す図である。 フラット方式のデータ要素を示す図である。 スタック方式のデータ要素を示す図である。

符号の説明

１１，１６ エンドノード（レイヤ２スイッチ）
１２〜１５ 中継ノード（レイヤ２スイッチ）
２０ 制御フレーム生成部
２２ 疎通チェック部
２４ 切替部
２６ タグ変更部

Claims (2)

1. 仮想ネットワークにおいてポイント・ツー・ポイントに接続されるエンドノード間で、１つ以上のユーザに割り振られた仮想ネットワーク識別子に現用側又は予備側の１つの制御用仮想ネットワーク識別子をスタックして１つのパスとして識別することで現用側パスと予備側パスを設定し、
   前記エンドノードで処理する制御プロトコルを実装した前記制御用仮想ネットワーク識別子を持つ制御フレームにより前記現用側パスと前記予備側パスを切り替えることを特徴とするパスプロテクション方法。
2. １つ以上のユーザフレームに割り振られた仮想ネットワーク識別子に組み合わせて１つのパスとして識別される現用側又は予備側の１つの制御用仮想ネットワーク識別子を持つ制御フレームを生成し現用側パスと予備側パスに送出する制御フレーム生成手段と、
   前記ユーザフレームに前記制御用仮想ネットワーク識別子をスタックして前記現用側パスに送出する仮想ネットワーク識別子スタック手段と、
   受信した前記ユーザフレームから前記制御用仮想ネットワーク識別子を除去する仮想ネットワーク識別子除去手段と、
   前記制御フレームの受信により前記現用側パスと前記予備側パスの疎通チェックを行う疎通チェック手段と、
   前記疎通チェックによる前記現用側パスの障害検出により前記制御フレームに実装された制御プロトコルに基づいて前記現用側パスから前記予備側パスへの切替を行う切替手段を
   有することを特徴とするレイヤ２スイッチ。

Images