JP4655758B2 - リンクダウン転送方式 - Google Patents

Description

本発明は、２以上のＬＡＮポートを備え、受信したパケットを宛先ＭＡＣアドレス（媒体アクセス制御アドレス：media access control address）に基づいて特定のＬＡＮポート（local area network port）に出力するレイヤ２スイッチ（以降、Ｌ２ＳＷと記載する。）に係り、特にリンク障害の転送方式に関する。

図５〜図７を用いて説明する。
図５は、Ｌ２ＳＷを用いたネットワークを説明する図である。
図６は、Ｌ２ＳＷを用いたネットワークに障害が発生した場合を説明する図である。
図７は、障害検出のフローを説明する図である。
図５、図６において、１はキャリア網、２，３はユーザ網、４，５はＬＡＮ、１６，１７，１８はＬ２ＳＷ、２１，２２，２３，２４，２５はルータ、３１，３２はユーザ端末である。キャリア網１はルータ２１，２２，２３によって構成される網であり、それぞれの該ルータ２１，２２，２３は、受信するパケットを宛先ＭＡＣアドレスに基づいて特定のＬＡＮポートに出力するＬ２ＳＷ１６，１７，１８と接続している。ユーザ網２はルータ２４によって構成される網であり、ルータ２４はＬＡＮ４を介してユーザ端末３１と接続している。ユーザ網３はルータ２５によって構成される網であり、ルータ２５はＬＡＮ５を介してユーザ端末３２と接続している。

図５において、ユーザ端末３２がユーザ端末３１に対してパケットを送出する場合において、複数の通信ルートが考えられるが、下記のようにルーティングされると考える。ユーザ端末３２からのパケットはＬＡＮ５を介してルータ２５にて受信される。ルータ２５は該パケットをＬ２ＳＷ１７へルーティングする。Ｌ２ＳＷ１７は受信する該パケットの宛先アドレスに基づいて、ルータ２２へ該パケットをスイッチングするべく出力する。ルータ２２は該パケットをルータ２１へルーティングする。ルータ２１は該パケットをＬ２ＳＷ１６へルーティングする。Ｌ２ＳＷ１６は受信する該パケットの宛先アドレスに基づいて、ルータ２４へ該パケットをスイッチングするべく出力する。ルータ２４は該パケットをＬＡＮ４へルーティングし、該パケットはＬＡＮ４を介してユーザ端末３１が受信する。

上記のキャリア網１、ユーザ網２，３において、ルータ２１−２５、Ｌ２ＳＷ１６−１７、ユーザ端末３１−３２の有するＬＡＮポートのインタフェースは、イーサネット（登録商標）である。イーサネット（登録商標）の物理層においては、対向装置から送出されるリンクパルスを受信することによって、イーサネットの物理ポートの正常性を確認している。また、対向装置からのリンクパルスを受信できない場合には、イーサネットの物理ポートのリンク異常として認識している。

図６では、図５と同じネットワーク構成において、ルータ２２に装置障害が発生し、ルータ２１，２３との通信が断（リンク異常）となり、またＬ２ＳＷ１７との通信が断（リンク異常）となっている場合を示している。

ルータ２２に装置障害が発生し、Ｌ２ＳＷ１７、ルータ２１との通信が断になった場合、ユーザ端末３２からユーザ端末３１へ送出したパケットはルータ２５からＬ２ＳＷ１７へ送出されるが、Ｌ２ＳＷ１７にて該送出パケットは滞ってしまう。ユーザ端末３２からユーザ端末３１への通信が断になるルータ２２の要因として、Ｌ２ＳＷ１７もしくはルータ２１とのリンク障害の場合も考える事ができる。

なお、リンク（例えばＬ２ＳＷ１７とルータ２１間）にて通信が断になっているような状態をリンクダウンと言い、通信が正常に行われるような状態をリンクアップと言う。

上記のように、ルータ２１−２３（中継ルータと記載する場合もある。）のいずれかに装置障害が発生した場合に、中継ルータはリンク障害を認識し、迂回ルートを確保する。しかしながら、中継ルータがリンク障害を認識する手段として、上位層のルーティングプロトコルにおける障害検出があり、ＢＧＰ(border gateway protocol)が一般的であり、障害検出に約９０秒を要する。

図７は障害検出のフローを説明する図であり、例えば、自装置としてＬ２ＳＷ１７、対向装置としてルータ２２の場合を想定する。ＢＧＰにおいては、自装置は対向装置に対してkeep alive信号を送出し、３０秒間対向装置からのkeep alive応答信号を監視する。そしてkeep alive信号を３回連続して受信した場合に対向装置との接続は正常と判断し、３回連続して受信できなかった場合に対向装置とのリンクの障害を認識する。該リンク障害の認識後に経路を切り替えるべく経路の再設定が行われる。よって、リンクの障害を認識する約９０秒の間、ユーザ端末３２からの送出されるパケットはルータ２５からＬ２ＳＷ１７に向けて送出され、該パケットは廃棄されることになる。

上記のように上位層（レイヤ２のデータリンク層）において障害検出を行うために、障害の生じたセルが送信されてしまうことを解決する技術として、レイヤ１（物理層）において障害検出を行い、障害の生じたパケットが到着する前にパケットの送信先を迂回させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開2003-324463号公報

図６に示すように、中継ルータに障害が発生した場合（図６ではルータ２２）、図７に示すようなプロトコルによってリンク障害が検出されるため、障害発生から経路切替えまでに多くのパケットが廃棄されてしまうことになる。

本発明は、対向装置（対向するルータ）とのリンク障害、グループを構成するＬＡＮポートのいずれかがリンク障害になった時に、図７に示すＢＧＰ等を用いずにリンク障害の検出時間の短いリンクダウン転送方式を提供することを目的とする。

本発明は、２以上のＬＡＮポートを備え、受信したパケットを宛先ＭＡＣアドレスに基づいて、特定のＬＡＮポートに出力するレイヤ２スイッチのリンクダウン転送方式において、該ＬＡＮポートより送出するリンクパルスの送出停止を、自ノードの障害状態、自ＬＡＮポートの障害状態、他ＬＡＮポートの障害状態のいずれか１つの障害状態もしくは該障害状態の組合せに応じて制御することを特徴とするリンクダウン転送方式である。

本発明によれば、リンク障害要因となる障害が発生した場合に、該当するＬＡＮポートから送出されるリンクパルスが制御され、対向装置にて短い時間でのリンク障害検出が可能となる。

また、本発明は、グループを構成するＬＡＮポートのいずれかのＬＡＮポートがリンク異常の状態になった場合に、自ＬＡＮポートが属する他の正常なグループに対応する重み付けの総和が予め設定した閾値より小さくなった時に、自ＬＡＮポートのリンクパルスの送出を制御することを特徴とするリンクダウン転送方式である。

本発明によれば、バーチャルＬＡＮ(ＶＬＡＮ：virtual local area network)等によりグループ化されたユーザ端末を収容するＬＡＮポートのいずれかにリンク障害が発生した場合に、該グループに関係するＬＡＮポートの送出するリンクパルスが制御され、対向装置にて短い時間でのリンク障害検出が可能となる。

本発明のリンクダウン転送方式は、自装置の備えるＬＡＮポートにてリンクパルスの受信が検出できなくなった場合、該ＬＡＮポートとグループを構成するＬＡＮポートの対向装置へのリンクパルスの送出を抑制する。また、自装置の障害により対向装置との通信ができなくなった場合に、該対向装置へのリンクパルスの送出を抑制する。該リンクパルスの抑制により、対向装置での障害検出が敏速になり、該障害検出による敏速な経路切替えが可能となる。

以降、図面を併用して本発明の詳細について説明する。なお、図面において同一のものまたは類似するものについては同一の符号を記載している。

図１は、本発明の概要を説明する図であり、ネットワーク構成は図５，７と同じである。１はキャリア網、２，３はユーザ網、４，５はＬＡＮ、１１，１２，１３はＬ２ＳＷ、２１，２２，２３，２４，２５はルータ、３１，３２はユーザ端末である。キャリア網１はルータ２１，２２，２３によって構成される網であり、それぞれの該ルータ２１，２２，２３は、受信するパケットを宛先ＭＡＣアドレスに基づいて特定のポートに出力するＬ２ＳＷ１１，１２，１３と接続している。ユーザ網２はルータ２４によって構成される網であり、ルータ２４はＬＡＮ４を介してユーザ端末３１と接続している。ユーザ網３はルータ２５によって構成される網であり、ルータ２５はＬＡＮ５を介してユーザ端末３２と接続している。

図１において、図６と同じようにルータ２２に装置障害が発生し、ルータ２１，２３との通信が断となり、またＬ２ＳＷ１２との通信が断となっており、ルータ２２の有するＬＡＮポート（図示せず）からリンクパルスは送出されていない（201,202,203にて示す）。Ｌ２ＳＷ１２は、ルータ２２からのリンクパルス203を検出できない場合、リンクパルス203のＬＡＮポートに関係するＬＡＮポートのリンクパルス204の送出を抑制する。ルータ２５は、Ｌ２ＳＷ１２とインタフェースするＬＡＮポートのリンクパルス204を検出できなくなった場合、Ｌ２ＳＷ１２との回線障害が発生したと認識し、Ｌ２ＳＷ１２との回線をＬ２ＳＷ１３との回線に切替える。これにより、図５で説明したユーザ端末３２からユーザ端末３１への通信ルートは、例えば、ルータ２５〜Ｌ２ＳＷ１３〜ルータ２３〜ルータ２１〜Ｌ２ＳＷ１１〜Ｌ２ＳＷ１１〜ルータ２４の経路に切替えることになる。

図２はＬ２ＳＷの構成を説明する図である。１０はＬ２ＳＷ、101,102,10nはＰＨＹ部、111はＬＦ／ＲＦ検出部、112はＲＦ転送部、113は操作部、114はリンクグループ設定部、120はテーブル、121はテーブル120に格納されるポート状態テーブル、122はテーブル120に格納されるＶＬＡＮテーブル、123はテーブル120に格納されるリンクグループテーブルである。

ＰＨＹ部10nは、対向装置とインタフェースするイーサネット（登録商標）を収容するＬＡＮポートを備え、パケットを終端すると共に、リンクパルスを送受信する。

ＬＦ／ＲＦ検出部111は、自装置の装置障害及びＰＨＹ部10nの回線受信部（図示せず）にて検出する回線障害であるローカルフォルト（ＬＦ：local fault）と、対向装置から送出されるリンクパルスの受信を検出することで対向装置の障害と認識できるリモートフォルト（ＲＦ：remote fault）を検出する。

ＲＦ転送部112は、ＬＦ／ＲＦ検出部111にて自装置の装置障害が検出され、ＰＨＹ部10nよりパケットの送出ができない状態になった場合、ＰＨＹ部10nに対してリンクパルス送出を抑制するように制御する。また、ＬＦ／ＲＦ検出部111にて対向装置からのリンクパルスの受信を検出できない状態のＰＨＹ部に基づいて、リンクグループテーブル123を参照して、該ＰＨＹ部のＬＡＮポートと同じグループのＬＡＮポートを有するＰＨＹ部に対して、リンクパルス送出を抑制するように制御する。

操作部113では、保守者がリンクグループの設定、ＶＬＡＮの設定等の操作を行う。

リンクグループ設定部114は、保守者の操作に基づいて、ＶＬＡＮテーブル122を参照して、ＶＬＡＮにてグループに設定されているＬＡＮポートにおいて、対向装置からのリンクパルスの受信を検出できない状態になった場合に、グループに設定されている全てのＬＡＮポートのリンクパルスを抑制できるようにグループ化するリンクグループを設定する。

ポート状態テーブル121は、ＰＨＹ部10nに備えるＬＡＮポートの障害状態等のＬＡＮポートの正常性を判断できる情報、ＬＡＮポートの重み付けの値、閾値を、ＬＡＮポート毎に格納している。

ＶＬＡＮテーブル122は、前記のＬＡＮポート毎に設定されているＶＬＡＮの識別情報を格納しており、ＬＡＮポート毎にどのＶＬＡＮに設定されているかを確認できる。

リンクグループテーブル123は、ＶＬＡＮにてグループに設定されているＬＡＮポートにおいて、対向装置からのリンクパルスの受信を検出できない状態になった場合に、グループに設定されている全てのＬＡＮポートのリンクパルスを抑制できるようにするＬＡＮポートのグループ構成を格納しており、ＬＡＮポート毎にどのグループに設定されているかを確認できる。

図３はリンクグループ構成を説明する図である。１０はＬ２ＳＷである。Ｌ２ＳＷ１０は、ＬＡＮポート（ポートと記載する場合もある。）１〜ＬＡＮポート５を備えている。ポート１，２，３，４はＶＬＡＮに設定されており、ＶＬＡＮ１０とする。ＶＬＡＮ１０と同じグループとしてリンクグループ（グループ１０）が構成されているとする。ポート３，４，５はＶＬＡＮに設定されており、ＶＬＡＮ２０とする。ＶＬＡＮ２０と同じグループとしてリンクグループ（グループ２０）が構成されているとする。そして、ＬＡＮポート１にはルータ２６、ＬＡＮポート２にはルータ２７、ＬＡＮポート３にはルータ２８、ＬＡＮポート４にはルータ２９、ＬＡＮポート５にはルータ３０が接続している。

図４はリンクグループ構成における重み付けを説明する図である。前記の図３にて説明したように、グループ１０はＬＡＮポート１，２，３，４から構成され、グループ２０はＬＡＮポート３，４，５から構成されている。グループ１０でのポート１の重みは100、ポート２の重みは100、ポート３の重みは70、ポート４の重みは０とする。グループ２０でのポート３の重みは30、ポート４の重みは100、ポート５の重みは100とする。そして、リンクパルスの送出を抑制する閾値として、ポート１，２，５の閾値は100、ポート３，４の閾値は50とする。

リンクグループにおけるＬＡＮポート（Ａ）の重み付けの値の合計値をΣＷ（Ａ，ｕｐ）とする。ＬＦ／ＲＦ検出部111においてＬＡＮポートにリンクダウンが検出されると、リンクグループテーブル123を参照し、該リンクダウンが検出されたＬＡＮポートと同じリンクグループに属するＬＡＮポート（Ａ）に対して、該重み付けの値の合計値ΣＷ（Ａ，ｕｐ）から該当する重み付け値を減算する。該減算後の重み付けの値の合計値ΣＷ（Ａ，ｕｐ）とＬＡＮポート（Ａ）の閾値（Ａ）が、ΣＷ（Ａ，ｕｐ）＜閾値（Ａ）の関係にある時に、前記のリンクダウンが検出されたＬＡＮポートと同じリンクグループに属するＬＡＮポート（Ａ）をリンクダウン状態にするために、ＬＡＮポート（Ａ）のリンクパルスの送出を抑制する。

例えば、ポート１にてＬＦが検出されたとする。つまり、ポート１の回線異常が発生したとする。ポート１が属するのはグループ１０であるので、ポート２の重みは100−100＝ 0、ポート３の重みは100-70＝30、ポート４の重みは100− 0＝100となる。そして、ポート２の閾値は100であり、前記ポート２の重みは 0になったので閾値より小さくなり、リンクパルス送出の抑制対象となる。ポート３の閾値は50であり、前記ポート３の重みは30になったので閾値より小さくなり、リンクパルス送出の抑制対象となる。ポート４の閾値は100であり、前記ポート４の重みは100になったので閾値より小さくないので、リンクパルス送出の抑制対象とはならない。よって、ポート１にＬＦが検出されたとすると、ポート２，３のリンクパルス送出は抑制されることになり、ポート４のリンクパルス送出は抑制されない。

例えば、ポート３にてＬＦが検出されたとする。つまり、ポート３の回線異常が発生したとする。ポート３が属するのはグループ１０、グループ２０であるので、ポート１の重みは100−70＝30、ポート２の重みは100-70＝30、ポート４の重みは100−30＝70、ポート５の重みは100−30＝70となる。そして、ポート１，２の閾値は100であり、前記ポート１，２の重みは70になったので閾値より小さくなり、リンクパルス送出の抑制対象となる。ポート４の閾値は50であり、前記ポート４の重みは70になったので閾値より小さくないので、リンクパルス送出の抑制対象とはならない、前記ポート５の重みは70になったので閾値より小さくなり、リンクパルス送出の抑制対象となる。よって、ポート３にＬＦが検出されたとすると、ポート１，２，５のリンクパルス送出は抑制されることになり、ポート４のリンクパルス送出は抑制されない。

例えば、ポート４にてＬＦが検出されたとする。つまり、ポート４の回線異常が発生したとする。ポート４が属するのはグループ１０、グループ２０であるので、ポート１の重みは100− 0＝100、ポート２の重みは100- 0＝100、ポート３の重みは(70− 0)＋(30−100)＝70（30-100= 0とする）、ポート５の重みは100−30＝70となる。そして、ポート１，２の閾値は100であり、前記ポート１，２の重みは100になったので閾値より小さくないので、リンクパルス送出の抑制対象とはならない。ポート３の閾値は50であり、前記ポート３の重みは70になったので閾値より小さくないので、リンクパルス送出の抑制対象とはならない、前記ポート５の重みは70になったので閾値より小さくなり、リンクパルス送出の抑制対象となる。よって、ポート４にＬＦが検出されたとすると、ポート１，２，５のリンクパルス送出は抑制されることになり、ポート３のリンクパルス送出は抑制されない。

実施例１では、リンク障害（リンクダウン）要因となる障害が発生した場合に、該当するＬＡＮポートから送出されるリンクパルスが制御され、対向装置にて短い時間でのリンク障害検出が可能となる。

実施例２では、ＶＬＡＮ等によりグループ化されたユーザ端末を収容するＬＡＮポートのいずれかにリンク障害が発生した場合に、該グループに属するＬＡＮポートの重み付けと閾値に基づいて、ＬＡＮポートの送出するリンクパルスが制御され、対向装置にて短い時間でのリンク障害検出が可能となる。なお、該ＬＡＮポートの属するグループ、重み付け、閾値の設定は、保守者により操作部113を介してリンクグループの設定部114の制御に基づき、リンクグループテーブル123、ポート状態テーブル121に格納される。

Ｌ２ＳＷを用いたネットワークにおける本発明の概要を説明する図 Ｌ２ＳＷの構成を説明する図 リンクグループ構成を説明する図 リンクグループ構成における重み付けを説明する図 Ｌ２ＳＷを用いたネットワークを説明する図 Ｌ２ＳＷを用いたネットワークに障害が発生した場合を説明する図 障害検出のフローを説明する図

符号の説明

１ キャリア網
２，３ ユーザ網
４，５ ＬＡＮ
１０，１１，１２，１３，１６，１７，１８ Ｌ２ＳＷ
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０ ルータ
３１，３２ ユーザ端末
101,102,10n ＰＨＹ部
111 ＬＦ／ＲＦ検出部
112 ＲＦ転送部
113 操作部
114 リンクグループ設定部
120 テーブル
121 ポート状態テーブル
122 ＶＬＡＮテーブル
123 リンクグループテーブル
201、202、203、204 リンクパルス

Claims (3)

1. ２以上のＬＡＮポートを備え、受信したパケットを宛先ＭＡＣアドレスに基づいて特定のＬＡＮポートに出力するレイヤ２スイッチのリンクダウン転送方式において、
   自ノードの障害状態、自ＬＡＮポートの障害状態、他ＬＡＮポートの障害状態のいずれか１つの障害状態もしくは該障害状態の組合せに応じて検出されるリンク障害が、グループを構成するＬＡＮポートのいずれかのＬＡＮポートに生じた場合、ＬＡＮポート毎に各グループに対応して設定された重み付けに基づいてＬＡＮポートより送出するリンクパルスの送出停止を制御することを特徴とするリンクダウン転送方式。
2. 請求項１に記載のリンクダウン転送方式において、該グループに属する他のＬＡＮポートがリンク障害になった場合に、自ＬＡＮポートが属する他の正常なグループに対応する該重み付けの総和が予め設定した閾値より小さくなった時に、自ＬＡＮポートのリンクパルスの送出を制御することを特徴とするリンクダウン転送方式。
3. 請求項１に記載のリンクダウン転送方式において、前記グループの構成はＶＬＡＮの構成に基づき設定することを特徴とするリンクダウン転送方式。

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