JP4610621B2 - ネットワークシステム - Google Patents

Description

参照による取り込み

本出願は、２００６年１月２５日に出願された日本特許出願第２００６−０１５７７０号の優先権を主張し、その内容を参照することにより本出願に取り込む。

本発明は、マルチキャストパスのプロテクション方法に関するものである。特に、幹線経路から派生する枝経路に対しデータをコピーして送達する形態のネットワークにおける経路管理方法及び経路切り替え方法に関する。

通信経路のプロテクションを行う場合、現用系に対する予備系を設定する必要がある。これまで経路設定及び切り替え条件の簡易性から、ポイントツーポイントでの経路切り替えのみが検討されてきた。ＳＤＨ、ＡＴＭなど従来技術においては、オペレータの手による静的なネットワーク設定を基本とするため、固定的に用意された論理パス若しくは物理パスを用いたポイントツーポイントでの通信が主体であった。ところが、現在及び次世代ネットワークにおいて主流となりつつあるイーサネット（イーサネット、Ｅｔｈｅｒｎｅｔは富士ゼロックス社の登録商標です）などのコネクションレスネットワークでは、ＳＴＰ（Ｓｐａｎｎｉｎｇ Ｔｒｅｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によるＭＡＣアドレス学習やイーサネットに具備される回線自動認識機能、ＩＰネットワークにおけるルーティングプロトコルといった自動化制御が大きな特徴であり、利用者としては便利である半面、オペレータの立場からは経路の把握が難しくなっている。さらに、パケット通信ベースのネットワークでは新たな概念としてマルチキャスト、ブロードキャストという１対多の通信がサポートされたことも、前記自動設定機能の導入と合わせて経路の管理を困難なものにしている。

次世代ネットワーク（ＮＧＮ；Ｎｅｘｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）構想においてパケット通信ベースのネットワークシステム構築が推進されていること、またイーサネットはその高速化技術が標準化されてきており、適用範囲がＬＡＮからＷＡＮ、キャリア網へと拡大していることから、コネクションレス通信における品質確保は重要な課題となってきている。イーサネットをはじめとするコネクションレス通信に特徴的なマルチキャスト機能は、今後放送、通信サービスの融合が進む上で不可欠である。

しかしながら、マルチキャストフローの通信経路はユーザのマルチキャストグループ参加状況などにより常時変化する。また、たとえ静的にマルチキャストパスを設定する場合においても、マルチキャストのパスがネットワーク上で相互に部分的に重なることから、管理対象であるパスを把握することが難しい。

一方、イーサネットの適用先としてメトロネットワークがある。メトロ領域においては、ユーザサイドに分散するネットワーク、すなわちキャリアのアクセス網（地域網）、企業サイトなどの個人設置網を収容する。リングネットワークは、個別の地域ネットワークの相互接続性を提供すると共に、ユーザ網をより広い接続性を提供するコア側（ＷＡＮ側）ネットワークに接続し、より広範囲の通信を実現する（インターネットの利用を可能にする）。

例として現状のテレビ放送のようなマスメディアとしての放送サービスの実現形態を想定すると、ユーザにとってＷＡＮ側に設置される放送局の配信装置からユーザに向けてデータストリームが配信されるという形態が想定できる。このとき、上記のような地域網をＷＡＮ側広域網で順に収容する階層型ネットワーク構成においては、地域網とＷＡＮ側広域網を接続するリング網を経由しての配信となる。また、別の例として、複数の地域網間あるいは個人サイト間において相互に情報共有する場合に、マルチキャスト機能を利用するケースが増えてくる。これらが品質及び秘匿性の確保を要求する通信であった場合に、マルチキャストパスの管理が必須の機能となる。

こうしたリング経由のネットワークの場合、マルチキャストパスがリングを構成するパスと、リングから分岐してユーザに向かう個別パスとに分類できる。この個別パスにおいて、上記のような重なりの問題を回避できる場合を想定すると、マルチキャストパスのプロテクションモデルの一つとして、リングプロテクションとリニアプロテクションの組み合わせと捉えることができ、パス管理を実現できる。

ＩＥＥＥ Ｐ８０２．１ａｇ／Ｄ５．２，"Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｒｉｄｇｅｄ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ ５：Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｆａｕｌｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ"

ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．８０８．２，"Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｒｉｎｇ" ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｙ．１７３１， "ＯＡＭ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｆｏｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｂａｓｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ" ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．８０３１"Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ" ＩＥＥＥ ８０２．１７，"Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ ｐａｃｋｅｔ ｒｉｎｇ（ＲＰＲ）ａｃｃｅｓｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ" ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．９８４．１，"Ｇｉｇａｂｉｔ−ｃａｐａｂｌｅ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＧＲＯＮ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ"

通信障害に対応しつつ、常時エンドツーエンドのパスを維持するためには、リングの幹に関するプロテクションと枝部分に関するプロテクションとを連携しなければならない。これまで２点間のポイントツーポイントパスに対するリニアプロテクション（非特許文献１）、及びリングネットワークにおけるプロテクション（非特許文献２）が議論されてきたが、エンドツーエンドのパス管理を実現するためには、複数（双方）の経路を跨るエンドツーエンドでの通信可否を管理する必要がある。そのため、従来のパス両端における通信状況管理機能に加え、パスの接続点（この場合はリングの幹と枝とを接続するポイントとなる、リングを構成するノード（ステーションともよばれる））における障害情報ハンドリング技術が要求される。
上記サービスからの要求に加え、非特許文献３で規定されているイーサネットＯＡＭ （Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）機能の設計において、既存製品との互換性とＯＡＭフレーム処理の効率化という観点からマルチキャストアドレスを用いる方式が提案されている。マルチキャストアドレスは、経路を特定するという目的以外に、ＯＡＭという「機能」を識別するＩＤとして使用される。いずれにしてもＯＳＩモデルのデータリンク層においては、マルチキャストアドレスはＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ）内でブロードキャストされるため、パス管理においてはＯＡＭ及びユーザフレームを不要な経路に流さないような設計が不可欠である。以上から、リングを介したマルチキャストパス管理においては、ノード（ステーション）におけるパス接続機能と、マルチキャストフレームのフィルタ技術が必要である。

本発明の目的は、従来、エンドツーエンドパス管理が困難であった、コネクションレス通信におけるマルチキャストパスの管理を実現する方法を提案することである。また経路に障害が発生した場合に、最小限の処理により、また同一マルチキャストを配信するツリーの他の部分に与える影響を最小限にすることにより、マルチキャストパスの一部もしくは全部に対する効果的なパスプロテクション機能を提供することである。

本発明は、幹線経路と分岐経路とで構成されるネットワークにおいてマルチキャストパスをエンドツーエンドで管理し、障害発生時に個々のエンドツーエンドパスに対して現用経路から予備経路への切り替えを行うプロテクション機能を実現することを目的とする。そのため、幹線経路上に存在するマルチキャストフローの送出元ノードにおいて、マルチキャストフローの個々の宛先まで論理的に設定されるパスについてのエンドツーエンドの通信状態を管理する。障害時を含む必要な機会に、本ポイントより切り替えを指示することで、同一マルチキャストフローの配信のために一部経路を共有している他のマルチキャストパスの通信状態に影響を与えずに個別パスのプロテクションを行うことを最も主要な特徴とする。

本発明はリング上のマルチキャストフロー発信元（以下、ルートステーションと記述する）において、マルチキャストパスの通信状態を管理することによって、エンドツーエンドに経路情報を把握でき、ネットワーク運用管理、及びサービス管理において重要な品質管理が可能になる。また最小の処理でパス切り替えを実現でき、これによりパス切り替えの処理時間を短縮し、また制御・管理用フレームの処理を低減することによってネットワークリソースの使用効率を向上できる。さらに、幹線と分岐線の接続点における切り替え機能が不要となり、装置における状態遷移が不要であり、送信側では通信可否など切り替え処理の影響を考慮する必要がなくなる。

本発明の第１の実施例では、リング上のマルチキャストフロー発信元（以下、ルートステーションと記述する）において把握する経路情報に基づき、最小の処理でパス切り替えを指示する方法を説明する。この方法ではパス切り替えの処理時間を最も短縮でき、ネットワークリソースの使用率を低減できる。

図１は、本発明を適用するネットワーク構成および該ネットワークを用いたマルチキャスト配信方法を説明する図である。本構成例では、ＷＡＮ側ネットワーク１００００と、ユーザ側ネットワークＮＸＷ、ＮＸＰ（Ｘ＝１〜４）を接続するためにリングネットワークを備える。リングネットワークは、ノードＳ０〜Ｓ５（以下、ステーションＳ０〜Ｓ５と記述する）により構成される。以下、これらのステーションＳ０〜Ｓ５とそれらをつなぐリングネットワークによって構成される通信経路を幹線と称する。また、各ステーションＳ１〜Ｓ５とユーザ端末１３１〜１３６をそれぞれのネットワークＮＸＷ、ＮＸＰ（Ｘ＝１〜４）で接続する経路を分岐線と称する。ユーザ側ネットワークＮＸＷ，ＮＸＰ（Ｘ＝１〜４）は、例えば企業サイトのネットワークや、キャリアの地域ネットワークや、ユーザのホームネットワークなどが考えられる。また、その接続形態として、リングから個別サイト網に入る際にルータやスイッチを介して相互接続するＬＡＮの形態、また一般家庭や集合住宅、企業ビルにおいて普及が進んでいるＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムを介した接続なども考えられる。

マルチキャストデータ配信は、マルチキャストサーバ２００００からＷＡＮ側ネットワーク１００００、リング状の幹線、分岐線を介してユーザ端末に届く。ここで、ステーションＳ０からユーザ端末１３１〜１３６までの経路を確保するため、データの転送経路は冗長構成をとるものとする。通常状態においては、図中の実線で示されるようにステーションＳ０からＳ１，Ｓ２、の順に通過する経路（順方向経路と呼ぶ）１１０に沿ってデータを転送し、リング上を一周したデータはステーションＳ０に戻り、終端される。ステーションＳ０では、マルチキャストパスの起点１０００と終端点２０００を備える。予備系に対しては、起点２０００と終端点１０００の組み合わせとなる。起点１０００と終端点２０００は、現用系と予備系夫々に独立した機能ブロックを備えてもよい。

各ステーションＳ１〜Ｓ４では、その配下のネットワークＮＸＷ、ＮＸＰ（Ｘ＝１〜４）に、当該マルチキャストを要求する（マルチキャストグループに属する）ユーザが存在する場合に、リング上で受信したマルチキャストデータをコピーし、分岐線に転送する。リング上の順方向経路１１０に障害が発生し、順方向通信１１１が中断される場合、リングはその幹線経路の一部もしくは全部を予備系に切り替えることにより、ステーション間の通信を確保する。図１では、例えば全経路が切り替わった場合の通信例を示している。すなわち、マルチキャストサーバ２００００からのデータは、ステーションＳ０において、予備系経路１２０へ転送され、ステーションＳ０からＳ５、Ｓ４、Ｓ３の順にリング上を一周してステーションＳ０で終端される。この方向でのデータフローを逆方向通信１２１と呼び、図中には点線で示してある。逆方向通信の場合も順方向通信と同様に、各ステーションＳ４〜Ｓ１は、自身の配下のネットワークＮＸＷ，ＮＸＰ（Ｘ＝１〜４）の先に当該マルチキャスト受信端末が存在する場合に、データをリング上に転送すると共にデータフレームを複製し、それを分岐線に転送する。

リングネットワークでは、通常リングの通信方向は予め決められている。本発明はマルチキャストパスについて、分岐線を含むエンドツーエンドのプロテクションを実現するための方法であり、リングの幹線部分に関するプロテクション制御方法として、例えば、非特許文献５に示されるＲＰＲを用いても良いし、また障害時にリング全体の通信方向を切り替えるのではなく、障害点を避けるように、障害点を挟むステーションにおいて、それぞれ順方向通信と逆方向通信を折り返し接続することにより、障害点を回避してリングを一周する経路を構築するといった方法も可能である。これらの方法のいずれを採用しても本発明の効果を奏する。以下、実施例の説明においては、障害が発生した場合に、リング幹線全体の通信方向を切り替える方法をとるものとする。

ＮＸＷとＮＸＰ（Ｘ＝１〜４）は、それぞれ分岐線における現用系と予備系ネットワークである。これらの分岐線における現用系と予備系ネットワークは、リングを構成するステーションＳＸ（Ｘ＝０〜４）と、エッジノードＥＮＸ（Ｘ＝１〜４）をそれぞれ端点とする通信経路において、リニアプロテクション機構を提供するために設定する。Ｎ１Ｗ及びＮ１Ｐを例にとると、通常状態では現用系であるＮ１Ｗを介してフレームが転送される。このときのデータフローはステーションＳ１とエッジノードＥＮ１を結ぶ実線で示す。Ｎ１Ｗの経路上で障害が発生したとき、例えばステーションＳ０とノード１０１間の経路が通信不能になったときは、ステーションＳ０からエッジノードＥＮ１に至る経路としてＮ１Ｐを通過する経路を選択し、ユーザ端末１３１、１３２へのマルチキャストパスを確保する。予備系フローは点線で示す。

なお、ここで現用系経路Ｎ１Ｗと予備系経路Ｎ１Ｐは互いに独立したネットワークであるように図示しているが、本来パケットベースの通信では、これらは一つのネットワーク内に混在することもできる。つまり、あるフローについて見ると現用系として用いられるパスが、他のフローに対しては予備系となるように設定されている場合も考えられる。以降の説明では、説明を明確にするため、図１に示すように現用系と予備系のネットワークを分離した形で図示する。勿論、経路の役割を区別するための概念的な（論理的な）記述である。

またリニアプロテクションを適用するネットワーク形態として、非特許文献３、非特許文型４において１＋１、１：１、１：Ｎなどの方式が規定されている。本発明ではリニアプロテクションの実現方法も特に限定しない。以降では、まず分岐線においては１：１プロテクションを想定して説明を行う。その他の方法を用いる場合のバリエーションについては、１：１プロテクションに関する実施例を説明した後に追記する。

図１において、リング幹線と分岐線のプロテクションはそれぞれ独立である。ステーションＳ１〜Ｓ５が、幹線と分岐線を相互接続する機能を備えており、その機能を図中ではＣＰＸ（Ｘ＝１〜５）で示す。また、マルチキャストパスの端点であるエッジノードＥＮ１〜４には、それぞれ現用系パスもしくは予備系パスから送られてくるフローを終端する終端機能ＥＰ１〜ＥＰ４を備える。また、リング上のマルチキャスト起点であるステーションＳ０には、マルチキャストパスの端点機能ＣＰ０を備える。

図１では、ステーションＳ０がマルチキャストの起点となっているが、本発明は、より一般的に、２つ以上の網間のマルチキャストに対しても適用可能である。つまり、ユーザ端末１３１からユーザ端末１３５、１３６へマルチキャストによってデータを送信する場合、マルチキャストパスの送信側の端点は、ステーションＳ１となる。また、他方の端点はそれぞれＥＮ３、ＥＮ４である。この例においてリング上での現用系と予備系の定義は、それぞれステーションＳ１からＳ２に直接向かう経路が現用系、Ｓ０を通過する経路が予備系となる。

図２は、図１の実施例におけるＯＡＭフレーム制御方法を説明する図である。ここでは、ネットワークの接続状態を管理する方法として、非特許文献３に従い、ＣＣ（Ｃｏｎｔｏｎｕｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）フレームを送信する方法を説明する。

ＣＣフレームは、一方向毎の通信状態を確認するためのフレームである。ここで、通信状態の確認はマルチキャストパスに対して行うものであり、マルチキャストパスの送信側端点であるステーションＳ０と個々のユーザ側端点との間には、リング幹線における現用系と予備系との違い、及び分岐線における現用系と予備系との違いにより、計４パスが設定されている。従ってプロテクションを有効に適用するには、これら４パスの通信状態を常時把握しておく必要がある。

ＣＣフレームは、データパス（マルチキャストパス）をトレースするために、データパスと同様のマルチキャストパスを使用する。ここで、個々の終端点ＥＮ１〜ＥＮ４に対し、それぞれ経由するパスを識別するために、ＣＣフレームのヘッダ部分にパスの識別子を挿入する。ヘッダに挿入するパス識別子は、すなわち分岐線での通信において現用系を用いるか予備系を用いるかを示す。ステーションＳ０においては、現用系経路に送出するＣＣフレームのうち、各ステーションで現用系の分岐線に振り分けるものと、予備系分岐線に振り分けるもの、さらにステーションＳ０から予備系経路に送出するＣＣフレームのうち現用系分岐線に振り分けるものと、予備系に振り分けるものと、計４フレームを送出する。

ここではＮ２Ｗ、Ｎ２Ｐを例として経路識別方法を説明する。他のユーザネットワークＮＸＷ，ＮＸＰ（Ｘ＝１〜４）においても同様である。図中で、Ａはリング幹線、分岐線共に現用系を通過する経路、Ｂは現用のリング幹線と予備の分岐線を通過する経路、Ｃは予備のリング幹線と現用の分岐線を通過する経路、Ｄはリング幹線、分岐線共に予備系を通過する経路である。ＣＣフレーム２０１〜２０４には、それぞれ経路識別子２１１〜２１４が含まれている。これらの識別子は、新しいプロトコルフィールドを定義しても良いが、ここでは既存のヘッダフィールドを使用する方法を説明する。すなわち、ＶＬＡＮタグもしくはＭＰＬＳラベルを含む、経路制御に用いるプロトコルフィールドにおいて、一マルチキャストアドレスあたり、かつ一受信エッジノードＥＮあたりにＶＬＡＮタグあるいはＭＰＬＳラベルを４種類ずつ設定し、それぞれＡ〜Ｄに対応させる。これにより、ステーションＳ１〜Ｓ４では、回線インタフェース毎にＶＬＡＮ（論理ポート）設定を行うか、ＭＰＬＳフォワーディングテーブルを用意することにより、現用系と予備系の振り分けが実現できる。ＶＬＡＮタグを用いる場合、Ａ〜Ｄはそれぞれ異なるＶＬＡＮ ＩＤを表す。各ステーションＳ１〜Ｓ４における分岐転送の要否についてはマルチキャストアドレスによって転送経路が異なるため、ＩＧＭＰ／ＭＬＤ ｓｎｏｏｐｉｎｇあるいは手動設定によるフィルタを設定するなどの方法を併用しても良い。

図３は、図２と同一パスの逆方向通信について接続性を確認するためのＣＣフレーム送信方法を示す図である。各エッジノードＥＮ１〜ＥＮ４より、ステーションＳ０に対してＣＣフレームを送信する場合を示す。

各エッジノードＥＮ１〜ＥＮ４から、現用系分岐経路、予備系分岐経路に対してそれぞれＣＣフレームを送出する。例えば、Ｎ１Ｗではノード１０１、Ｎ１Ｐではノード１０２に向けてそれぞれＣＣフレームを送出する。このときの論理パス識別方法は、例えば、ＶＬＡＮであってもＭＰＬＳであっても構わない。ＯＡＭ及びリニアプロテクション方式の勧告に従ってもよい。いずれにしても本発明を適用できる。

各ステーションＳ１〜Ｓ４は、エッジノードＥＮ１〜ＥＮ４よりＣＣフレームを受信すると、それをリング幹線の現用系もしくは予備系に載せてステーションＳ０まで送信する。このとき、リング幹線では利用可能な一方の経路を利用すればよい。ステーションＳ０はＣＣフレームを終端し、ＣＣフレームに含まれる情報及びＣＣフレームの受信間隔を含むＯＡＭ管理パラメータに基づき、エッジノードＥＮからステーションＳ０までの経路の状態を確認する。

ここで、ＣＣフレームに用いる宛先アドレスはユニキャストアドレスである。つまりステーションＳ０の持つ識別子を用いる。その理由は、例えばＥＮ１から発信されたＣＣフレームが他のステーションにおいて分岐経路に展開されては、リンクの帯域及び中継ノードのＣＰＵリソースを過度に消費するためである。

なお、ステーションＳ０までのリング幹線上のＣＣフレーム転送では、使用するリングを予備系にする方法も考えられる。リニアプロテクションでは、通常同一経路を逆方向にトレースするようにＣＣフレームを送信するが、マルチキャストの分岐数が少ない場合などには、リング幹線については予備系を用いることで、リング幹線でのリソースの節約とパス管理の効率化が期待できる。

図２、３に示すＣＣフレーム送出の手順は、次のようになる。まずステーションＳ０よりマルチキャストアドレスを宛先とするＣＣフレームを送出する。このフレームには、ステーションＳ０の持つアドレスが送信元アドレスとして含まれており、受信側のエッジノードは、このＣＣフレーム受信によって、上り方向に送出するＣＣフレームの宛先を知る。この下りＣＣフレームから得たステーションＳ０のアドレスを宛先として、またエッジノード自身のアドレスを送信元アドレスとして、上りＣＣフレームを送出する。

図４は、本発明を適用したときのマルチキャストフレームの構成図である。

ここではイーサネットフォーマットをベースとしてフレーム構成を説明する。フレームの宛先アドレス３０１には配信するマルチキャストグループアドレスを示すアドレスが挿入される。また送信元アドレス３０２には、ブロードキャストドメイン内でマルチキャストフレームの送信元であるノードの出力インタフェースのアドレスが挿入される。イーサタイプフィールド３０３には、それがＯＡＭフレームであるか、ユーザデータフレームか、また上位プロトコルを識別するために規定されているタイプ値が挿入される。一つもしくは複数のＶＬＡＮタグを挟み、その他ヘッダ情報３０５、ペイロード３０６で構成される。

本実施例では、マルチキャストパスの識別にＶＬＡＮタグを用いる場合を例に説明する。ＶＬＡＮタグはＣＯＳ値３１０、ＣＦＩ３２０、ＶＬＡＮ ＩＤ３３０で構成される。このうち、ＶＬＡＮ ＩＤの一部を、マルチキャストパスを識別するための識別子として用いる。ここでは、ＶＬＡＮ ＩＤをフロー識別子３３１とパス識別子３３２に分割し、パス識別子を３３２−１から３３２−ｎのｎビットで構成するものとする。

パス識別子の各ビットは、０のときに現用系、１のときに予備系を使用することと定める。３３２−ｘ（Ｘ＝１〜ｎ）のＸの位置、すなわちビットの位置は、それぞれリングを構成するノード（ステーション）識別子と対応させる。

したがって、マルチキャストフロー識別子３３１で決められる個々のフローにつき、それぞれリングを構成するステーション数に対しその２倍のＶＬＡＮ ＩＤを確保しておく。分岐線の障害状況に応じ、パス識別子の各ビットを書き換えてマルチキャストフローを送出することで、ステーションＳ０からマルチキャストパスを制御できる。

上記パス制御のためのＶＬＡＮタグ空間は他のサービスと同列に定めておいてもよいし、本発明のリング以下エッジノードまでの経路において使用するタグを別途定めておき、ステーションＳ０において、つまりはマルチキャストフローが本発明におけるパス管理区間に挿入された時点で付与（スタック）し、エッジノードにおいてそれらを削除することとしてもよい。

図５〜図７は、図１のネットワークにおいて障害が発生した場合の障害情報通知方法を説明する図である。

図５は分岐線における障害がステーションＳ０へ通知されるまでの動作を示す。ここでは、例としてユーザ側ネットワークＮ３Ｗにおける障害発生の場合の処理を説明する。リング幹線、分岐線共に現用系を使用している場合の障害検出例を示す。ステーションＳ３、中継ノード１０５、１０６、エッジノードＥＮ３の間にはそれぞれノード間接続を管理するＭＥ（Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｅｎｔｉｔｙ）が設定され、またステーションＳ０とエッジノードＥＮ３間にエンドツーエンドパス管理用のＭＥが設定されているものとする。図２、図３で説明したＣＣフレームは、ＭＥの管理に用いるＯＡＭフレームである。

図２に示したように、ステーションＳ０で挿入されたＣＣフレームは、現用リング幹線を通過し、ステーションＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を通過する際にそれぞれＣＰ１〜ＣＰ４において現用分岐線に接続され、ＥＮ１〜ＥＮ４にあるパスの終端点ＥＰ１〜ＥＰ４に到達する。ここでＮ３Ｗにおいて中継ノード１０５、１０６の間で障害が発生してＣＣフレームがＥＮ３へ届かない場合、中継ノード１０６はＣＣフレームの通信異常を検出してＡＩＳ（Ａｌａｒｍ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）を発行する。ＡＩＳはさらにＭＥに沿って中継ノード１０６からエッジノードＥＮ３へ通知され、エッジノードは通信系路上の障害を認識する。

図６は、障害を検出したエッジノードＥＮ３からマルチキャストパスの送出側端点（ＭＥ端点、すなわちステーションＳ０）への障害情報通知方法を示す。

エッジノードＥＮ３からステーションＳ３への通信には、予備系経路を使用する。ここではＥＮ３から発行されるＲＤＩ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｄｅｆｅｃｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）メッセージが通知される。ＲＤＩメッセージはステーションＳ０の識別アドレスを宛先アドレスとするユニキャストフレームとして送信される。ステーションＳ３では、ＲＤＩメッセージの宛先アドレスを参照し、ＣＰ３を介してメッセージをリング幹線に転送し、ステーションＳ０へＲＤＩメッセージが到達する。これによって、マルチキャストパスの送出端点では配信系路上の障害を認識できる。

なお、リング幹線にＲＤＩメッセージを転送する際の経路は、先に述べたようにリング幹線の制御方法に依存する。ここではリング幹線でＡｃｔｉｖｅなっている経路を利用することを想定しているが、予備系経路を用いてステーションＳ０へ通知してもよい。この経路選択の自由度は本発明のポイントには影響しない。

図７では、図６で障害情報を受信した後のマルチキャストパスの送出方法を示す。ステーションＳ０では、図４のフレームフォーマットに示したように、ＶＬＡＮタグもしくはＭＰＬＳラベル（ここではＶＬＡＮタグ使用を想定して説明する）の中で、ステーションＳ３において参照するビットを書き換える。このビットはフレーム転送時に分岐線の現用系と予備系を参照するために用いるビットであり、通常状態でＮ３Ｗを示すよう設定されていたビットを、Ｎ３Ｐを示すものに変更する。ここで書き換えるものはステーションＳ３が参照するためのビットであり、各ステーションにおいて、転送先分岐線の現用、予備系を識別するために参照するビット位置は個別に用意されているため、ステーションＳ３に対する指示が他のステーションからの分岐線に影響を与えることはない。

ステーションＳ０においてフレームヘッダ情報の一部を変更することで容易に経路変更を実現できる。中継点であるステーションＳ１〜Ｓ４においては、ＶＬＡＮタグ別の転送先経路を記録したテーブルを用意しておく他、特別な機能もしくは設定の追加を必要としないため、障害発生時の切り替えが早いこと、マルチキャストパス管理が低コストで実現できることから、実用的な方法である。

図８は、分岐線におけるＭＥ設定方法を示す図である。ここでは、Ｎ３Ｗ、Ｎ３Ｐを例としてＭＥ設定方法を説明する。

図８において、ステーションＳ０に設定された５１０ＭＥの終端点５１０ａ及びエッジノードＥＮ３に設定された終端点５１０ｂが、ＭＥＰ（Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｅｎｔｉｔｙ Ｅｎｄ Ｐｏｉｎｔ）と呼ばれる点である。ＭＥはこれらＭＥＰ間に設定される。５１０ＭＥは現用系の通信経路を管理するためのＭＥである。また、同時に予備系を管理するため、ステーションＳ０とエッジノードＥＮ３との間には５７０ＭＥが設定される。５７０ＭＥの端点はそれぞれＭＥＰ５７０ａ、５７０ｂである。予備系経路は中継ノード１０７を通過する経路であり、現用系と異なる経路となるため、それぞれ個別に図示してある。

これらのＭＥに沿って、それぞれ下り方向及び上り方向にＣＣフレームを転送し、パス管理を行う。図８には、現用系ＭＥにて障害が検知された場合のＯＡＭメッセージの通知方法を示している。すなわち、ステーションＳ０からのＳＳフレーム５６０が中継ノード１０５と１０６との間に発生した障害によって通信できなくなった場合、ＣＣフレームを受信するはずであったエッジノードＥＮ３は、異常を通知するためＲＤＩメッセージをステーションＳ０宛てに送信する。ＲＤＩフレームは現用系の５１０ＭＥに沿って逆方向に通知される。

回線切断など物理的障害によっては、ＲＤＩをエッジノードＥＮ３からステーションＳ０に送付する現用系経路が使用できない場合がある。このような場合、リニアプロテクションで用いるＡＰＳメッセージを利用できる。ＡＰＳメッセージは、管理区間の端点より、予備系経路を介して管理区間の対抗終端点に送信される。ここではステーションＳ０において、ＶＬＡＮ ＩＤを変更しマルチキャスト送信経路を切り替えるためのトリガとしてＡＰＳを利用する。

図９は、図８と異なりＭＥを階層的に設定した場合の障害検出動作例を示す図である。具体的には図８とはＲＤＩ送出に至るトリガが異なる。

図９のようにＭＥを階層的に設定する場合、上位レベルのＭＥほど広範囲を管理する。設定された各ＭＥ階層では、それぞれ設定した区間を管理するためＣＣフレームが送信される。下位レベルのＣＣフレームにおいて、障害が検知された場合、その障害情報は検知したノード内で上位ＭＥに渡され、上位ＭＥレベルにおいてＭＥ上の他のノードに通知される。

ここでは、物理的な障害が発生した場合を想定する。ＣＣフレーム５９０は、中継ノード１０５と１０６の間での通信障害のため、中継ノード１０６に到達できない。中継ノード１０６は、５３２ＭＥにおいて障害を検知し、それをノード内でＡＩＳ信号として上位ＭＥである５２０ＭＥへ通知する。障害情報は、５２０ＭＥに沿ってエッジノードＥＮ３に通知され、最終端であるＥＮ３では、さらに上位ＭＥである５１０ＭＥレベルに障害情報が通知され、この障害情報により、ＲＤＩメッセージがエッジノードＥＮ３〜ステーションＳ０に送られる。ＡＰＳフレームの送信も同様のトリガによる。ＡＰＳ送信経路は図８の場合と同様である。

図１０は、図８のケースにおいて、図５〜図７で説明した処理の流れを説明するシーケンス図である。ステーションＳ０は、分岐線の現用、予備系それぞれに対し定期的にＣＣフレームを送出する（６０１）。ここではリング幹線のプロテクションについては考慮しないため、分岐線の経路識別のみに着目し、２系統のフローを図示する。幹線と分岐線とを接続するステーションＳ３では、フレームヘッダの経路ビットを参照して分岐線パスの現用・予備系のいずれに転送すべきかを決定する（６０２）。エッジノードでは、障害を検出（６０３）すると、現用系経路を用いステーションＳ０に障害を通知するため、ＲＤＩメッセージを送信する（６０４）。また、リニアプロテクションの切り替え手順に従い、利用可能な経路（この場合は予備系）を用い、対向するＭＥ端点（すなわちマルチキャスト送信側端点であるステーションＳ０）に対して経路切り替えを要求するＡＰＳメッセージを送信する（６０５）。ステーションＳ０では、受信情報を参照してマルチキャストパスの経路異常を検知すると、該当するステーション以下の分岐線経路を予備系に切り替えるため、マルチキャストフレームに付与するＶＩＤの経路識別ビットを変更する（６０６）。

図１１は、図９のケースにおいて、図５〜図７で説明した処理の流れを説明するシーケンス図である。ステーションＳ０は、分岐線の現用、予備系それぞれに対し定期的にＣＣフレームを送出する（６５１）。ここではリング幹線のプロテクションについては考慮しないため、分岐線の経路識別のみに着目し、２系統のフローを図示する。分岐線を構成するノード１０６では、障害を検出（６５２）すると、図９の経路管理方法に基づいて、自装置内で検地されるＣＣフレーム受信異常を、ＣＣフレームが本来送られるべきＭＥの終端点に向かって送出する。このときＡＩＳメッセージを用いる（６５３）。エッジノードＥＮ３では、このＡＩＳメッセージを受信すると（６５４）、現用系経路を用いステーションＳ０に障害を通知するため、ＲＤＩメッセージを送信する（６０４）。また、リニアプロテクションの切り替え手順に従い、利用可能な経路（この場合は予備系）を用い、対向するＭＥ端点（すなわちマルチキャスト送信側端点であるステーションＳ０）に対して経路切り替えを要求するＡＰＳメッセージを送信する（６０５）。ステーションＳ０では、受信情報を参照してマルチキャストパスの経路異常を検知すると、該当するステーション以下の分岐線経路を予備系に切り替えるため、マルチキャストフレームに付与するＶＩＤの経路識別ビットを変更する（６０６）。

次に、マルチキャストパスの分岐線において障害が発生した場合の処理を説明する。図１２は、図３に示す経路で定期的に送出されるＣＣフレームにより、エッジノードからステーションＳ３へ向かう方向（逆方向、もしくは上り方向と呼ぶ）の通信に障害が検出される場合の、傷害通知方法を示す図である。

エッジノードＥＮ３より定期的にＣＣフレームが送出される。このＣＣフレームはステーションＳ０向けユニキャストフレームである。エッジノードＥＮ３からステーションＳ０までの経路を構成するノードは、それがＯＡＭ機能をサポートするノードの場合、それぞれＣＣフレームを受信し、そのフレームが当該経路における正しい管理情報を含んでいるか、正しい時間間隔で送信されているか等、ＯＡＭフレーム制御の流れに沿ってＣＣフレームを処理し、宛先アドレスまで転送する。

途中経路（ここでは分岐線）において障害が発生した場合の処理について、以下に二通り例を挙げて説明する。

まず、経路上に図８と同様、エンドツーエンドのＭＥのみ設定した場合、ステーションＳ０は予期したＣＣフレームが到着しないことなどから、直接的に経路障害を知ることができる。

次に、図９のように階層的にＭＥを設定した場合、経路上のノードは予期したＣＣフレームが到着しないことから、経路障害を検知してＡＩＳシグナルを発行する。このＡＩＳシグナルはＡＩＳメッセージとして、障害を検出した装置よりもＭＥの終端点側（ＭＥの下流側）へ発信され、ＭＥ終端点、つまりステーションＳ０では経路障害を検知する。

それぞれのケースにおいて障害を検出した場合、一方向のみの障害であればマルチキャストフローを転送する順方向パスについては現用系を使い続ければよい。しかし回線障害の場合は双方向の通信が同時に不可能となる場合も多い。そこで、図５〜図７、図１２に示す障害のいずれかが検知された時点で当該経路を切り替える必要が生じる可能性がある。このときはＡＩＳメッセージを受信したステーションＳ０において、障害の発生している分岐線を予備系に切り替えるよう、マルチキャストフレームに付与するＶＬＡＮタグの内容を変更する。現用系ネットワークＮ３Ｗから予備系Ｎ３Ｐへの切り替え後のマルチキャスト配信経路は、図７と同じである。

図１３は図１２の説明においてエンドツーエンドＭＥのみを設定した場合の障害検知の動作を説明する図である。ステーションＳ０では、予期したＯＡＭパラメータを持つＣＣフレーム、もしくは予期した周期でＣＣフレームを受信できない場合に、障害として経路上の異常を検知する。

図１４は、図９同様に階層的にＭＥを設定する場合において、図１２に示す障害検知を行うときの処理を説明する図である。

それぞれのＭＥレベルにおいて、ＣＣフレーム８０１、８０２、８０３が定期的に送信される。ここで、中継ノード１０６と１０５との間に回線障害が発生した場合、ＭＥＰ５３２ｂ〜送信されたＣＣフレーム８０３が、対向ＭＥＰ５３２ａに到達できず、ＭＥＰ５３２ａは障害を検知する。するとＭＥＰ５３２ａは上位ＭＥレベルへＡＩＳシグナル８１１を通知し、障害情報は５２０ＭＥに沿ってＭＥＰ５３１ａに通知される。同様にＭＥＰ５３１ａは上位ＭＥレベルへＡＩＳシグナルを通知し、上位ＭＥレベルによってステーションＳ０へＡＩＳ情報が通知される。本実施例のようにリング上に単一のＭＥのみ設定する構成では、ステーションＳ０にＡＩＳ情報を通知する装置は、ステーションＳ３である。

図１５は、図１２の障害検知のケースにおいて、図１３のようにＭＥを設定した場合の障害情報通知処理を説明するシーケンス図である。エッジノードＥＮ３は、分岐線の現用、予備系それぞれに対し定期的にＣＣフレームを送出する（９０１）。ここでは図１３に示すようにＣＣを設定する。つまり、リング幹線のプロテクションについては考慮せず、リング幹線と分岐線に跨るエンドツーエンドのパスを設定している。ステーションＳ０は、ＣＣフレームに含まれるＯＡＭパラメータが予期しないものである場合、またＣＣフレーム受信間隔が設定値どおりでない場合に障害を検知し、当該エッジノードＥＮ３向けに利用可能な他の経路にパスを変更する（ＶＬＡＮ ＩＤを書き換える）（９０３）。

図１６は、図１４のようにＣＣを設定した場合の障害検知動作を示すシーケンスである。ここでは、最も下位に相当するＭＥ５３２ＭＥにおける障害情報がステーションＳ０に至るまでの動作を説明する。上位ＭＥは下位ＭＥよりも広範囲をカバーするよう設定されるため、下位のＭＥでの異常はそのまま上位のＭＥに影響を及ぼす。したがって、障害を検知した最下位のＭＥにおいてプロテクション処理を行わなければならない。

中継ノード１０５は管理区間５３２ＭＥに沿って定期的にＣＣフレームを送出する（９０１）。分岐線を構成するノード１０６では、障害を検出すると、図１４の経路管理方法に基づいて、自装置内で検地されるＣＣフレーム受信異常を、ＣＣフレームが本来送られるべきＭＥの終端点Ｓ３に向かって送出する。このときＡＩＳメッセージを用いる。ＡＩＳフレームはＳ０へ転送され、ステーションＳ０では、このＡＩＳメッセージを受信すると経路切り替えを行う。具体的には、受信ＡＩＳ情報を参照してマルチキャストパスの経路異常を検知すると、該当するステーション以下の分岐線経路を予備系に切り替えるため、マルチキャストフレームに付与するＶＩＤの経路識別ビットを変更する。

図１７では、リング幹線経路において障害が発生した場合の処理を示す。本発明ではリング幹線部分はプロテクション機能が用意されていることを想定している。リングプロテクションには非特許文献５のＲＰＲや、非特許文献４のリニアプロテクション方式を適用してもよい。これら幹線部分のプロテクション機能は本発明では何を用いてもよいが、本実施例ではエンドツーエンドのパスを確保するための二通りの方法を例に挙げて説明する。

一つは、ステーションＳ０において、ＲＰＲの制御管理プロトコルを利用し、リング全体の経路を予備系に切り替えるように指示を出す方法である。ＲＰＲでは隣接ステーション間のリンクを管理し、またリング全体のトポロジ情報を管理する制御管理プロトコルがある。ノード間のリンクに障害が発生した場合、その障害情報が隣接ノード間で順次通知され、リング経路が予備系に変更される。ステーションＳ０では、アクティブになった予備系に対してＣＣフレーム及びマルチキャストフレームを送出する。このとき、フレームに付与するＶＬＡＮ ＩＤを、リング予備系を使用するマルチキャストパスを示すＶＬＡＮ ＩＤに切り替える。なお、ＲＰＲのように隣接ノード間の接続について、自律管理を適用する場合には、図１７の経路１００２のように障害情報をステーションＳ０に通知する必要はなく、Ｓ３において直ちにリンク異常を検知し、隣接ノード間で経路切り替えを開始することもできる。

もう一つは、マルチキャストパスの送出側端点と受信側端点に加え、リング幹線の送出側端点と終端側端点に対してＭＥを設定する方法である。この場合はステーションＳ０で障害情報を受信する方法には、図１２で示したものと同様に二通り考えられる。すなわち、ステーションＳ０が自身の送出したＣＣフレームの到着確認を行い、それによって経路状態を管理する場合と、リング幹線に沿ってＣＣを階層的に構築し、中継ステーションにおいてＡＩＳメッセージを発行することによりステーションＳ０に経路の異常を通知する方法である。前者の場合はＣＣメッセージ以外にはメッセージのやりとりが発生しない。図１７には後者の場合のメッセージ処理を示している。後者の場合、図１７の経路１００２によって障害情報ＡＩＳを受信すると、直ちに当該マルチキャストフローに付与する送出ＶＬＡＮ ＩＤを、リング幹線の予備系を通過するように変更する。

図１８は、図１７の幹線切り替えの説明において第二の切り替え方法を採用した場合の、切替え後のマルチキャストフロー通信経路を示す。

図１９、図２０、図２１、図２２は図１７で説明した第二の切り替え方法を採用した場合の、障害情報通知から経路切り替えまでの処理を説明するシーケンスである。特に、エンドツーエンドＭＥ１２１０ＭＥを設定する点に関しては、本実施例でステーションＳ０がマルチキャストパスの状態を把握する上で重要であるが、それ以外の部分、すなわち図２０、図２２で説明する階層化したＭＥ設定において、経路障害を検知し、リング幹線における障害を検出する方法に関しては、非特許文献１あるいは非特許文献４のプロトコルに置き換えても構わない。

図１９は図１７の説明においてリング幹線の起点（実施例の中ではステーションＳ０）からリング幹線の終端点（同じくステーションＳ０）の間にエンドツーエンドＭＥ１２１０ＭＥのみを設定した場合の障害検知の動作を説明する図である。ステーションＳ０では、自身がリング起点からマルチキャストパスに沿って送出した予期したＯＡＭパラメータを持つＣＣフレーム、もしくは予期した周期でＣＣフレームを受信できない場合に、障害として経路上の異常を検知する。

図２０は、リング幹線に対して階層的にＭＥを設定し、リング幹線の障害検知を行う場合の処理を説明する図である。

それぞれのＭＥレベルにおいて、ＣＣフレーム１２０１、１２０２が定期的に送信される。ここで、ステーションＳ２とＳ３との間に回線障害が発生した場合、ＭＥＰ１２２３ｂから送信されたＣＣフレーム１２０２が、対向ＭＥＰ１２２３ａに到達できず、ＭＥＰ１２２３ａは障害を検知する。するとＭＥＰ１２２３ａは上位ＭＥレベルへＡＩＳシグナル１２１１を通知し、障害情報は１２１０ＭＥに沿ってＭＥＰ１２１０ａに通知される。

図２１は、図１９の障害検知のケースにおける障害情報通知処理を説明するシーケンス図である。ステーションＳ０は、分岐線の現用、予備系それぞれに対し定期的にＣＣフレーム１２０１を送出する（１３０１）。リングを構成するステーションでは、ＣＣフレーム１２０１をリング終端点まで転送し、ステーションＳ０は自身がマルチキャストパスに沿って送出したＣＣフレームを受信して、そこに含まれるＯＡＭパラメータを確認することによりリングの通信状態を把握できる。ＣＣフレームを正しく受信できない場合に、ステーションＳ０ではリングの障害を検出し（１３０２）、マルチキャストフレーム送出パスを変更する（１３０３）。

図２２では、図２０の経路管理方法に従ってリング幹線の障害を検出する。各ステーション間で設定されたＭＥに沿ってＣＣフレームが定期的に送出される。ここではステーションＳ２とステーションＳ３間のＭＥ１２２３ＭＥにおいては、ＣＣフレーム１２０２が送出される（１３１１）。ＭＥの対向ＭＥＰでは、予定するＣＣフレームが正しく受信されない場合に障害を検出し（１３１２）、自装置内で検地されるＣＣフレーム受信異常を知らせるＡＩＳフレーム１２１２を、ＣＣフレームが本来送られるべきＭＥの終端点に向かって送出する（１３１３）。ステーションＳ０では、このＡＩＳメッセージを受信すると（１３１４）、経路切り替えを行う（１３０３）。具体的には、受信ＡＩＳ情報を参照してマルチキャストパスの経路異常を検知すると、該当するステーション以下の分岐線経路を予備系に切り替えるため、マルチキャストフレームに付与するＶＩＤの経路識別ビットを変更する。

続いて、本実施例において必要となるノード構成を説明する。マルチキャストパスの受信側ノードＥＮＸ（Ｘ＝１〜４）は、ＯＡＭ機能をサポートする従来のノードを使用できる。また、リングを構成するステーションはリング幹線と分岐線とを接続する相互接続点ＣＰＸ（Ｘ＝１〜５）が必要であるが、本第１の実施例においては、ＣＰ機能としてはステーションＳ０から送信されるユーザフレーム及びＯＡＭフレームのヘッダ情報（ＶＬＡＮタグあるいはＭＰＬＳラベル）を参照して経路を振り分けるというものであり、転送先を識別するためには既存ノードで用いられるＬ２、Ｌ３等フレーム、パケット転送を実現するＯＳＩ層の経路表、もしくはヘッダ変換表が設定されていればよい。マルチキャスト起点となるノードについては、マルチキャストパスの状態管理とマルチキャストフローの送信パス制御のため一部新規機能が必要となる。

図２３は、リングを構成し、その上でマルチキャストパスの起点及び終端点となるステーションの構成例を示す機能ブロック図である。

ステーションＳ０は、装置制御部１４００、スイッチ部１４２０、入出力制御部１４１０−ｘ（Ｘ＝１〜Ｎ、以下まとめて記述する際には１４１０を用いる）から構成される。装置制御部１４００は、プロセッサ１４０１、メモリ１４０２、入出力制御部１４０３を含む。プロセッサ１４０１は、メモリ１４０２に格納されるプログラムを実行するために使用する。この処理には、立ち上げ時等における装置設定の実行、経路表の作成及び更新、メモリからフレームを送出する際のフレーム生成、またファームウエア処理を必要とするフレームの解析及びフレーム情報に基づく装置設定及び制御が含まれる。メモリ１４０２には、装置制御のためのプログラム、フレーム転送先（ネットワークのトポロジ）を管理する経路表１４３１、本実施例においてマルチキャストパスの制御、管理を行うマルチキャストパス制御表１４３０、ステーションＳ０の各インタフェースにおけるＯＡＭパラメータ設定状況を保持するＯＡＭ情報データベース１４４０、ＯＡＭフレームから学習するネットワーク上のＯＡＭトポロジを学習し保持するＣＣＤＢ（ＣＣデータベース）１４４１、障害発生時にノード内及びネットワーク上の他ノードに対し障害情報を通知するためのＯＡＭフレームを生成するフレーム生成部１４４２、を含む。

入出力制御部１４０３は、プロセッサ１４０１とメモリ１４０２とのアクセス制御、プロセッサ１４０１とスイッチ１４２０との制御情報通信、メモリからスイッチへのフレーム送出処理、スイッチ１４２０からメモリへ格納されるフレーム情報のＣＰＵへの通知、を含む、装置制御部１４００とスイッチ部１４２０との間における装置制御情報をハンドリングする。

入出力処理部１４１０は、通信回線を終端する物理インタフェースＰＨＹ５１１、受信フレームを集約し、ヘッダ解析及びヘッダ変換を行い、必要ならばメモリ１４１５内に格納されるＣＣＤＢ１４５０を参照して、スイッチ部１４１３又はメモリ１４１５に転送する受信制御部１４１２、ヘッダ情報に基づきメモリ１４１５又は上位スイッチ１４２０に受信フレームを転送するスイッチ部１４１３、入出力処理部１４１０内の各種制御プログラムの実行、スイッチ部１４１３の制御を行うプロセッサ１４１４、さらにスイッチ１４１６より受信したフレームについて、キューイング等による送出制御、内部ヘッダ処理及びヘッダ情報記入・削除といったヘッダ処理を行う送信制御部１４１６から構成される。

図２４は図２３のメモリに格納されるマルチキャストパス制御テーブルの構成例である。図４に示したマルチキャストフレームのＶＬＡＮタグを決定する際に、本テーブルを参照する。テーブルには、転送対象フローを示すマルチキャストアドレス１５０１、リング状の各ステーションを示す識別子１５０２、各ステーションにおいて当該マルチキャストフローを下流側に転送すべきか否かを示す転送有効フラグ１５０３、各ステーションから下流へ転送する際に使用する経路が現用系か予備系か、を示す転送経路フラグ１５０４、その他パス識別情報１５０５を含む。転送経路フラグは、例えば０のときに現用系、１のときに予備系を使用する。転送経路フラグ１５０４は、図４のフレームタグ（ラベル）フィールドに格納し、各ステーションにおける経路制御に用いる。その他パス識別情報１５０５とは、たとえば同一マルチキャストパスに対するフレーム送出を行う場合であっても、ユーザフレームとＯＡＭフレームとで異なるパスを使用する場合など、より詳細に通信経路を指定する場合に用いる。そこで、本フィールドに格納される情報として、例えばＥｔｈｅｒＴＹＰＥ、ＯＡＭ種別、フレーム処理の優先度等の情報が含まれる。
本実施例では、マルチキャストパス管理をマルチキャストフロー送信元で行うことができ、ステーションＳ０からユーザまでのネットワークにおけるエンドツーエンドの通信状況を把握することができる。ステーションＳ０自身がＭＥ起点及び終点であるため、障害元がリング幹線であっても分岐線であっても、通常のＯＡＭ管理機能を備えていれば、障害に直ちに対応できるため、最もノード設定が容易で実現し易い方法である。

次に、第２の実施例を説明する。第１の実施例では、ステーションＳ０と各エッジノードＥＮＸ（Ｘ＝１〜４）との間にＭＥを設定したため、リング幹線においてＣＣフレームをはじめとしてＯＡＭフレームが、現用、予備の両経路に送信されるため、ステーションが多い場合には帯域を圧迫する可能性がある。一方でマルチキャストパスの管理をステーションＳ０で行うことが、エンドツーエンドのパス管理には必要である。そこで、第２の実施例では、ＭＥを分岐線のみに設定し、ＯＡＭ情報を共有することによりステーションＳ０でパス管理を行う方法を示す。

ユーザ向けマルチキャストフレームの転送経路は図１と同様である。

図２５及び図２６は、それぞれ分岐線におけるＭＥ設定及びＣＣフレーム送信方法を示す。ＭＥは分岐線のみに設定され、ＣＣフレームは各ステーションからエッジノードへ、現用系と予備系の管理のために定期的に送出する（図２５）。逆方向も、現用、予備それぞれにつき経路管理のためにＣＣフレームを用いる（図２６）。この分岐線に関するＯＡＭは、非特許文献３及び４に基づくものであってもよい。

分岐線における障害発生時の処理は、図５〜図７、図１２で説明したものと同様の動きになる。以下、これを実現するためのＭＥ設定方法及び動作シーケンスを説明する。

図２７は、分岐線において単一階層のＭＥを設定した場合の障害情報処理方法を示す。ＣＣフレームは設定されたＭＥ区間においてエッジノードＥＮ３方向に転送される。障害が検出された場合に、ＭＥ区間に障害情報がとどまるのではなく、ＭＥ外のパス管理装置であるステーションＳ０にまで障害情報が通知される点が、非特許文献４及び第１の実施例と異なる。具体的にはＯＡＭフレーム１７６１、１７６２の転送区間がＭＥを超えるものであること、が本実施例のポイントとなる。

本来ＯＡＭフレームはＭＥ区間で終端される。本実施例のように外部まで転送するには、そのこと自体が異常現象としてＯＡＭの障害対象にならないようにする必要がある。ＯＡＭが機能していない区間を転送するにはフレームのカプセリングなどが利用できる。具体的には、リング内のみで有効なＶＬＡＮタグを設定しておき、ＯＡＭフレームのステーションＳ０への通知にはそのタグを使用することにより、本実施例を実現できる。

また、ステーションＳ０に通知されたＯＡＭ情報を、装置内で正しく処理することが必要である。そのためＳ０のＯＡＭ情報データベースには、分岐線に設定されたＭＥに関して、そのＯＡＭパラメータ及び運用状況を保持しておくことが必要である。

図２８は、分岐線に各ノード間のＭＥを設定し、階層的にＭＥが存在する場合の障害情報処理方法である。障害情報の検知に関しては図５ｂと同様である。また、検知した障害情報の転送については、図２７と同様である。

図２９は図２７の場合の障害情報処理シーケンスである。ＣＣフレームの生成と送出元が分岐線の起点となるステーションＳ３となる（１８０１）。障害情報受信後のシステム内処理シーケンスについて、図１０と異なる点は、ステーションＳ３からステーションＳ０へ障害情報を通知する際にリング幹線を通過するためのカプセリング処理１８０２、１８０３が入る点である。

図３０は、図２８の設定をしたときのシーケンスを示す。ステーションＳ３からステーションＳ０へ障害情報を通知する際にリング幹線を通過するためのカプセリング処理１８０２、１８０３が入る以外は、図１１と同様である。

図３１、図３２は図７のように分岐線の逆方向通信経路における経路管理方法（ＭＥ設定方法）及び障害情報処理方法を示す。

図３１は単一階層のＭＥを設定した場合の処理方法を示す。ＭＥ終端点であるステーションＳ３では、ＣＣフレームの到着状況から障害の有無を検出する（２００１）。障害が発生した場合、通常のリニアプロテクションでは、ＭＥ端点においてパス切り替えを行うところ、本実施例では切り替え機能をステーションＳ０の備えたために、ＡＩＳメッセージ１９０１を用いてＭＥ外部のステーションＳ０に切り替えトリガを通知する。

図３２では、エンドツーエンドＭＥ５１０ＭＥが不要となる点が図１４と異なる。これにより、分岐線内で検出された障害情報は、ステーションＳ３で一旦終端される。その後、図３１と同様にＭＥ外部のステーションＳ０へ、切り替えトリガとしてＡＩＳフレーム１９１４を送信する。
図３３は図３１の場合の障害情報処理シーケンスである。ＣＣフレームの生成と送出元がエッジノードＥＮ３となる。障害情報受信後のシステム内処理シーケンスについて、図１５と異なる点は、ステーションＳ３において障害検出２００１、ステーションＳ０へ障害情報を通知する際にリング幹線を通過するためのＡＩＳフレーム生成及びカプセリング処理２００２が入る点である。

図３４は、図３２の設定をしたときのシーケンスを示す。ステーションＳ３における障害検知２００４、ステーションＳ０へ障害情報を通知する際にリング幹線を通過するため、中継ノード１０５からのＡＩＳフレームを転送するためカプセリング処理２００５が入る以外は、図１６と同様の流れとなる。
実施例２では、ステーションＳ０で経路状態を把握するという点で実施例１と同様であるが、実施例１ではステーション数が多いためにリング上にＣＣフレームが太陽に流出する可能性がある。そこで、ＣＣフレームを利用する区間を分岐線に限定することにより、リング幹線のユーザフレーム用の帯域利用効率を向上できること、リング幹線区間のプロテクションに関して、他のプロトコルを併用する場合の連携が行い易いこと、などの利点がある。

なお、本発明の説明では、リング上のマルチキャスト発信ポイントであるステーションＳ０をマルチキャストパスの起点（端点）とし、Ｓ０からユーザ側パス終端点ＥＮＸ（Ｘ＝１〜４）までのパスに対するプロテクションを考えたが、マルチキャスト送信側におけるパスの端点がステーションＳ０の外側にあってもよい。すなわち、ネットワーク１００００内のデータ中継ノードあるいはマルチキャスト配信サーバを端点としてマルチキャストパスを設定し、該マルチキャストパスに対するエンドツーエンドのプロテクション機能を実現することも出来る。この場合は、ステーションＳ０におけるＯＡＭ情報管理機能及びプロテクション制御機能が前記中継ノードもしくはマルチキャストサーバ２００００に備えられる。

また、ユーザ網間でマルチキャストを行う場合、マルチキャストパスの送信側の端点は、ＥＮ１もしくはステーションＳ１となる。また、他方の端点はそれぞれＥＮ３、ＥＮ４である。この例においてリング上での現用系と予備系の定義は、それぞれステーションＳ１からＳ２に向かう側が現用、Ｓ０に向かう側が予備系となる。

さらに、ここでは、個別の通信パスが存在する場合のそのフローに関する通信状態を監視することを想定するため、ＣＣフレームにはデータフローと同じマルチキャストアドレスを含むこととした。一方で特定の領域を常時監視する方法もあり、その場合はリング幹線と分岐線を含む系全体に対して、リング上のパスの起点からユーザ側のパス終端点に至る全経路をトレースするよう、全ＥＮが受信するマルチキャストアドレスを持つＣＣフレームを送出することで同様の処理を利用できる。

ユーザ網間のマルチキャストなどを考慮すると、管理すべきマルチキャストパスが膨大になる恐れがある。そこで、マルチキャストパスの設定状態及びリングの構成規模に応じて、ユーザデータと同じマルチキャストアドレスを用いる場合と、上記固定的に割当てられるマルチキャストアドレスを用いる場合とを使い分ける必要が生じる。放送など送信経路がある程度固定されている場合は前者、ユーザ個別に発信されるマルチキャストが多い場合は後者とすることが望ましい。

マルチキャストフレームの経路制御はＩＰ情報を用いても実現できる。上記実施例ではデータリンク層での処理を想定したため、マルチキャストフレームはＶＬＡＮ内においてブロードキャストされる。そのためマルチキャストパケットを余分な経路へ展開しないためには、ＩＧＭＰ／ＭＬＤ ｓｎｏｏｐｉｎｇあるいは新規マルチキャストフレーム転送経路制御機構を用いる必要がある。ノードがＩＰパケットを処理できる場合には、オペレータにより静的に、もしくはプロトコルの働きにより動的に設定されるマルチキャスト経路制御テーブルを用いることにより、データフロー及びＯＡＭフレームの経路を特定できる。

１＋１プロテクションの場合、分岐線の現用系、予備系双方に同時にデータが送信され、受信側エッジノードにおいてどちらの系からのデータを採用するかを選択する。従って、分岐線における障害情報は下りＣＣフレームで検出されたものについては、エッジノードからＡＩＳフレームを送出する際に、エッジノード内のセレクタ設定を変更する。上り方向については、エッジノードから現用、予備系の双方にＣＣフレームが送出される。このときの通信障害に関しては、実施例１の場合はステーションＳ０におけるエッジノードとの間に設定されたＭＥ別にセレクタ設定を変更する。また、実施例２においては、各ステーションにおいて一旦ＭＥが終端されるため、ステーションに備えたセレクタの設定を変更することで対応する。

図３５は、本発明を適用するネットワークの一般形を示した図である。マルチキャストパスを、幹線と分岐線とに分割し、幹線部分において現用、予備系を設定し、また分岐線において現用、予備系を設定する。これらの接続は、幹線系の現用系、予備系双方からそれぞれ分岐線の現用、予備系に通信できるよう、相互接続点ＣＰは一ノード上に設定されることになる。論理パスに関しては現用、予備系それぞれ独立に存在してもよい。重要なことは、論理パスを集約し、その識別子を相互に対応付ける機能が中継ノードあるいはステーションに備えられる点である。
本システムは、マルチキャストパスの分岐線にアクセス回線を使用する場合にも適用可能である。アクセスシステムとは、例えば非特許文献６に記載されるＧ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ−ｃａｐａｂｌｅ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムが代表例である。非特許文献６に示されるように、Ｇ−ＰＯＮシステムは利用者側に設置されるＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と、加入者回線を終端するＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）及びそれらを接続する光ファイバーケーブルとで構成される。この加入者回線における障害を回避するための冗長構成例として、（１）ＯＬＴとスプリッタは単一の接続インタフェースを使用し、その間の光ケーブルのみを二重化する方法、（２）ＯＬＴのＰＯＮインタフェース、スプリッタの接続口とも複数用意し、それぞれを光ファイバで接続する方法、（３）ＯＮＵ側も複数インタフェースを用意し、ＯＬＴ−スプリッタ間、スプリッタ−ＯＮＵ間をそれぞれ複数光ファイバで接続することにより冗長経路を確保する方法、（４）（３）に加えてスプリッタを複数段用意し、スプリッタ間も複数経路で接続することによるボトルネック解消方法、が挙げられる（非特許文献６）。
図３６は、本発明をアクセス回線に適用した場合のネットワーク構成を示した図である。ここでは上記（３）の場合のネットワーク構成について説明する。他の場合でも、現用系と予備系として合計二系統の経路を設定することができれば、同様の制御が可能である。冗長構成によって異なるのは、その障害耐性である。
Ｎ１Ｗ〜Ｎ４Ｗ、Ｎ１Ｐ〜Ｎ１Ｗに変えて、それぞれステーションＳ１〜Ｓ４のコネクションポイントＣＰ１〜ＣＰ４より、現用系Ｗ１〜Ｗ４、予備系Ｐ１〜Ｐ４を設定できる。各ＰＯＮ区間は、スプリッタ３６０１〜３６０４で接続された光ファイバで構成されており、光ファイバ経路はＯＬＴからスプリッタを介してＯＮＵに至る区間を二重化する。これにより、コネクションポイントＣＰ１〜ＣＰ４からエッジ（終端）ポイントＥＰ１〜ＥＰ４までのそれぞれの経路について図３５までの実施例と同様にＯＡＭを用いることにより、上位装置における経路制御が可能となる。

本発明は、その最も主要な適用先として、リングネットワーク及びリングに接続されたノードを経由してデータを送信する際の、データ転送経路（パス／フローと読み替えても可）の管理及び切り替えが挙げられる。

なお、マルチキャストフロー以外にもユニキャストフローを通信するパスのプロテクション機能としても適用できる。（リング形態の場合、特にリングと枝との接続点においてユニキャストのデータパスを考えてもＷｏｒｋｉｎｇ／Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎの組合せを選択する必要があり、この点が従来のＰ２Ｐプロテクションと異なる。）
上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。

本発明を適用するネットワーク構成および該ネットワークを用いたマルチキャスト配信方法を説明する図である。 図１の実施例におけるＯＡＭフレーム制御方法を説明する図である。 図２と同一パスの逆方向通信について接続性を確認するためのＣＣフレーム送信方法を示す図である。 本発明を適用したときのマルチキャストフレームの構成図である。 図１のネットワークにおいて障害が発生した場合の障害情報通知方法を説明する図であり、分岐線における障害がステーションＳ０へ通知されるまでの動作を示す。 障害を検出したエッジノードＥＮ３からマルチキャストパスの送出側端点（ＭＥ端点、すなわちステーションＳ０）への障害情報通知方法を示す。 図６で障害情報を受信した後のマルチキャストパスの送出方法を示す。 分岐線におけるＭＥ設定方法を示す図である。 ＭＥを階層的に設定した場合の障害検出動作例を示す図である。 図８のケースにおいて、図５〜図７で説明した処理の流れを説明するシーケンス図である。 図９のケースにおいて、図５〜図７で説明した処理の流れを説明するシーケンス図である。 図３に示す経路で定期的に送出されるＣＣフレームにより、エッジノードからステーションＳ３へ向かう方向（逆方向、もしくは上り方向と呼ぶ）の通信に障害が検出される場合の、傷害通知方法を示す図である。 図１２の説明においてエンドツーエンドＭＥのみを設定した場合の障害検知の動作を説明する図である。 図９同様に階層的にＭＥを設定する場合において、図１２に示す障害検知を行うときの処理を説明する図である。 図１２の障害検知のケースにおいて、図１３のようにＭＥを設定した場合の障害情報通知処理を説明するシーケンス図である。 図１４のようにＣＣを設定した場合の障害検知動作を示すシーケンスである。 リング幹線経路において障害が発生した場合の処理を示す。 図１７の説明において第二の切替え方法を採用した場合の、切替え後のマルチキャストフロー通信経路を示す。 図１７の説明においてリング幹線の起点（実施例の中ではステーションＳ０）からリング幹線の終端点（同じくステーションＳ０）の間にエンドツーエンドＭＥ１２１０ＭＥのみを設定した場合の障害検知の動作を説明する図である。 リング幹線に対して階層的にＭＥを設定し、リング幹線の障害検知を行う場合の処理を説明する図である。 図１９の障害検知のケースにおける障害情報通知処理を説明するシーケンス図である。 図２０の経路管理方法に従ってリング幹線の障害を検出する方法を示すシーケンス図である。 リングを構成し、その上でマルチキャストパスの起点及び終端点となるステーションの構成例を示す機能ブロック図である。 図２３のメモリに格納されるマルチキャストパス制御テーブルの構成例である。 分岐線におけるＭＥ設定及び順方向へのＣＣフレーム送信方法を示す。 分岐線におけるＭＥ設定及び逆方向へのＣＣフレーム送信方法を示す。 分岐線において単一階層のＭＥを設定した場合の障害情報処理方法を示す。 分岐線に各ノード間のＭＥを設定し、階層的にＭＥが存在する場合の障害情報処理方法である。 図２７の場合の障害情報処理シーケンスである。 図２８の設定をしたときのシーケンスを示す。 単一階層のＭＥを設定した場合の分岐線の逆方向通信経路における経路管理方法（ＭＥ設定方法）及び障害情報処理方法を示す。 分岐線の逆方向通信経路における経路管理方法（ＭＥ設定方法）及び障害情報処理方法を示す。 図３１の場合の障害情報処理シーケンスである。 図３２の設定をしたときのシーケンスを示す。 本発明を適用するネットワークの一般形を示した図である。 本発明をアクセス回線に適用した場合のネットワーク構成図である。

Claims (11)

1. マルチキャストデータを転送する第一及び第二のネットワークと、該第一のネットワークに接続された第一のデータ転送装置と、該第一及び第二のネットワークの両方に接続された第二のデータ転送装置と、該第二のネットワークに接続された第三のデータ転送装置とを有するネットワークシステムであって、
   上記マルチキャストデータは上記第一のデータ転送装置から上記第二のデータ転送装置を介して上記第三のデータ転送装置に転送され、
   上記第一のネットワークにおける上記第一のデータ転送装置と上記第二のデータ転送装置の間の通信経路及び上記第二のネットワークにおける上記第二のデータ転送装置と上記第三のデータ転送装置の間の通信経路にはそれぞれ現用系、予備系の通信経路が設定されており、
   上記第一のデータ転送装置は、上記第一のネットワークの現用系及び第二のネットワークの現用系をつなぐ通信経路用、上記第一のネットワークの現用系及び第二のネットワークの予備系をつなぐ通信経路用、上記第一のネットワークの予備系及び第二のネットワークの現用系をつなぐ通信経路用、並びに上記一のネットワークの予備系及び第二のネットワークの予備系をつなぐ通信経路用のそれぞれの保守管理データを上記第二のデータ転送装置を介して上記第三のデータ転送装置に送信することを特徴とするネットワークシステム。
2. マルチキャストデータを転送する第一及び第二のネットワークと、該第一のネットワークに接続された第一のデータ転送装置と、該第一及び第二のネットワークの両方に接続された第二のデータ転送装置と、該第二のネットワークに接続された第三のデータ転送装置とを有するネットワークシステムであって、
   上記マルチキャストデータは上記第一のデータ転送装置から上記第二のデータ転送装置を介して上記第三のデータ転送装置に転送され、
   上記第一及び第二のネットワークにはそれぞれ現用系、予備系の通信経路が設定されており、
   上記第三のデータ転送装置は、上記第一のネットワーク及び第二のネットワークの現用系をつなぐ通信経路用、並びに上記第一のネットワーク及び第二のネットワークの予備系をつなぐ通信経路用のそれぞれの保守管理データを上記第二のデータ転送装置を介して上記第一のデータ転送装置に送信することを特徴とするネットワークシステム。
3. 請求項１記載のネットワークシステムであって、
   上記第一のデータ転送装置が送信する保守管理データの宛先アドレスはマルチキャストアドレスであり、送信元アドレスは該第一のデータ転送装置のアドレスであることを特徴とするネットワークシステム。
4. 請求項３記載のネットワークシステムであって、
   上記第三のデータ転送装置は、上記第一のデータ転送装置が送信する保守管理データを受信すると、該保守管理データの送信元アドレスに基づいて、上記第一のデータ転送装置宛てに、上記第一のネットワーク及び第二のネットワークの現用系をつなぐ通信経路用、並びに上記一のネットワーク及び第二のネットワークの予備系をつなぐ通信経路用のそれぞれの保守管理データを上記第二のデータ転送装置を介して送信することを特徴とするネットワークシステム。
5. 請求項１記載のネットワークシステムであって、
   上記保守管理データ内には、上記第一及び第二のネットワークにおける上記現用系及び予備系のいずれの通信経路に関する保守管理データであるかを識別する識別子が含まれることを特徴とするネットワークシステム。
6. 請求項５記載のネットワークシステムであって、
   上記第二のデータ転送装置は、上記保守管理データを上記第三のデータ転送装置に送信する際に、上記識別子に基づいて送信経路を決定することを特徴とするネットワークシステム。
7. 請求項５記載のネットワークシステムであって、
   上記保守管理データ内には、ＶＬＡＮタグが含まれており、上記識別子は、該ＶＬＡＮタグ内に含まれていることを特徴とするネットワークシステム。
8. 請求項５記載のネットワークシステムであって、
   上記保守管理データ内には、ＭＰＬＳラベルが含まれており、上記識別子は、該ＭＰＬＳラベル内に含まれていることを特徴とするネットワークシステム。
9. 請求項１記載のネットワークシステムであって、
   上記第一のデータ転送装置は、
   上記第一及び第二のネットワークにおける上記現用系及び予備系の通信経路のそれぞれに関する保守管理情報を保持する記憶部を有することを特徴とするネットワークシステム。
10. 請求項１記載のネットワークシステムであって、
    上記第二のネットワークシステムの現用系の通信経路に障害が発生した場合は、
    該障害が上り通信経路に関するものであれば、上記第二のデータ転送装置が上記第一のデータ転送装置に、該障害が下り通信経路に関するものであれば、上記第三のデータ転送装置が上記第二のデータ転送装置を介して上記第一のデータ転送装置に、それぞれ障害通知用データを送信し、
    上記第一のデータ転送装置は、上記障害通知用データを受信した場合は、上記通信経路の切替指示用データを送信することを特徴とするネットワークシステム。
11. マルチキャストデータを転送する第一及び第二のネットワークと、該第一のネットワークに接続された第一のデータ転送装置と、該第一及び第二のネットワークの両方に接続された第二のデータ転送装置と、該第二のネットワークに接続された第三のデータ転送装置とを有するネットワークシステムであって、
    上記マルチキャストデータは、上記第一のデータ転送装置から上記第二のデータ転送装置を介して上記第三のデータ転送装置に転送され、
    上記第二のネットワークシステムの現用系の通信経路に障害が発生した場合は、
    該障害が上り通信経路に関するものであれば、上記第二のデータ転送装置が上記第一のデータ転送装置に、該障害が下り通信経路に関するものであれば、上記第三のデータ転送装置が上記第二のデータ転送装置を介して上記第一のデータ転送装置に、それぞれ障害通知用データを送信し、
    上記第一のデータ転送装置は、上記障害通知用データを受信した場合は、上記障害の発生した第二のネットワークシステムに関する通信経路の切替指示用データを送信することを特徴とするネットワークシステム。