JP4704171B2 - 通信システム、伝送装置及び予約帯域設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システム、伝送装置及び予約帯域設定方法に関し、特にRPR（Resilient Packet Ring）による冗長構成を持つリングネットワーク上で、パケット通信を行う通信システム、伝送装置及び予約帯域を設定して通信を行う予約帯域設定方法に関する。

現在、長距離伝送を行う広域ネットワークの通信バックボーンは、SONET／SDH（Synchronous Optical Network／Synchronous Digital Hierarchy）をベースにしたリングネットワークが主流となっているが、近年になって、SONET／SDHに代わるRPRと呼ばれる技術が注目されている。

RPRは、IEEE 802.17で標準化が進められている新しいMAC（Media Access Control）の伝送技術であり（プロトコルの位置づけは、イーサネット（登録商標）のようなLANと同様のレイヤ２のMACサブレイヤである）、レイヤ１には依存せずに（レイヤ１は既存技術を流用して）、リングトポロジを実現する。

RPRは、MAN（Metropolitan Area Network）での使用を想定しており、SONETのOC（Optical Carrier）−nやSDHのSTM（Synchronous Transport Module）−nの伝送レート系列、または１０GbE（Eはイーサネットの略）などが含まれるレイヤ１物理層を利用して、IEEE802.17 MACフレーム（RPRフレーム）をリングネットワーク上に伝送することが可能である（RPR over SONET/SDH、RPR over GbE等が可能）。

図１０はRPRネットワークの概略構成を示す図である。RPRネットワーク１００は、ステーションＳ１〜Ｓ４を含み、光ファイバでステーションＳ１〜Ｓ４がリング状に接続されたリングネットワークである。リングを巡る情報は、ステーションＳ１〜Ｓ４を介して、トリビュタリ側へ分岐（Ｄｒｏｐ）したり、トリビュタリ側からリング内に情報が挿入（Ａｄｄ）したりする。

また、RPRの２重リングには、互いに逆向きとなるようにパケットが流れる。図では、Ringlet0は反時計周り、Ringlet1は時計周りにパケットが流れている（Ringlet0、1は現用系、予備系の関係を持つ）。なお、SONET／SDHで伝送・分配される情報単位は、OCやSTMの複数チャネルからなるストリーム単位であったが、RPRではパケット単位で情報が伝送・分配される。

一方、RPRではパケットにClass割り当てを行うことで、帯域制御を行っている。図１１はRPRのClass割り当てを示す図である。パケットのClass割り当てとしてA、B、Cの３つのClassが定義されている。

Class Aは、使用する帯域を予約して帯域保証を行ってパケット伝送を行うもので、エンドツーエンドの遅延とジッタを低い値に抑える。Class Aは、A0、A1の２つに分かれており、Class A0のパケットはすべてのClassの中で優先度が最も高く、また、Class A0として確保された帯域は、同じClass A0同士ならば異なるパスのパケットであっても利用できるが、A0以外のClassで利用することはできない（完全占有型）。

Class Bは、Class B-CIR（Committed Information Rate）、Class B-EIR（Excess Information Rate）の２つに分かれ、Class A1とClass B-CIRも帯域保証を行うが、Class A1とClass B-CIRで確保した帯域は、他Classでも利用可能である（占有型）。また、Class B-EIRとClass C（Class C-EIR）は、帯域保証は行わず、空き帯域を利用するベストエフォートの伝送を行う。

ここで、帯域予約を行う場合、オペレータは全リングにおいてすでに予約されているClass A0帯域を考慮したうえで、あらたに利用できるClass A0帯域をプロビジョニングし（オペレータが端末を通じてステーションに帯域を設定し）、設定されたステーションは全ステーションに対して、使用する帯域をステーション単位で通知する。このような動作によって、あるステーションが使用するClass A0用帯域はリング全体に亘って予約されることとなる。

図１２は従来の帯域予約の様子を示す図である。RPRネットワーク１１０は、ステーションＳ１〜Ｓ６を有し、ステーションＳ１〜Ｓ６はRinglet0、1の光ファイバでリング状に接続する。また、Ringlet0は反時計周り、Ringlet1は時計周りにパケットが伝送される。

このようなネットワークに対して、ステーションＳ３からステーションＳ４へパスＰ１としてClass A0パケットを１００Mbpsで通したいとする。オペレータは、端末１０３を使ってステーションＳ３にパスＰ１用の帯域として１００Mbpsをプロビジョニングする。すると、全ステーションに１００Mbpsの帯域が通知され、これによって、Ringlet0、1の両リングに対して、Class A0帯域として１００Mbpsが確保されることになる。

RPRの従来技術としては、信号処理負荷を減らし、動的にマルチキャスト経路制御を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００３−２４９９４０号公報（段落番号〔０００８〕〜〔００１０〕，第１図）

しかし、上記のような従来のRPR帯域予約方式では、あるパスＰにClass A0の帯域を予約すると、Ringlet0、1の両リングに帯域が予約されて、パスＰ以外の部分にも帯域が確保されてしまうことになり、帯域の有効利用ができないといった問題があった。

図１３は従来の帯域予約の問題点を示す図である。RPRネットワーク１１０に対し、ステーションＳ３にホストＨ３が接続し、ステーションＳ４にホストＨ４が接続する。ホストＨ３、Ｈ４は、ＶＬＡＮ（Virtual LAN）１に属し、ホストＨ３、Ｈ４が通信をする場合は、ＶＬＡＮ１内で閉じた通信が行われる。

また、ステーションＳ２にはホストＨ２が接続する。ホストＨ２、Ｈ３は、ＶＬＡＮ２に属し、ホストＨ２、Ｈ３が通信をする場合は、ＶＬＡＮ２内で閉じた通信が行われる。
ここで、ステーションＳ３からステーションＳ４に対するパスＰ１として１００Mbps、ステーションＳ２からステーションＳ３に対するパスＰ２として５０Mbpsの帯域を確保したいとする。すなわち、ＶＬＡＮ１のClass A0の帯域を１００Mbps、ＶＬＡＮ２のClass A0の帯域を５０Mbpsに確保する。なお、Ringlet0、1の容量は共に１００Mbpsとする。

ＶＬＡＮ１のパスＰ１と、ＶＬＡＮ２のパスＰ２とを現用パスとしてそれぞれ使用する場合、パスＰ１、Ｐ２はオーバーラップすることがないので、ＶＬＡＮ１、２それぞれのClass A0帯域は、本来確保できるはずである（Ｓ３→Ｓ４の１００Mbpsのパケット伝送と、Ｓ２→Ｓ３の５０Mbpsのパケット伝送とが共に実行可能なはずである）。

しかし、ステーションＳ３、Ｓ４間のパスＰ１に１００Mbpsの帯域予約を行うと、従来の帯域予約方式では、ステーションＳ３、Ｓ４間のリンクだけでなく、Ringlet0、1の各リンクすべてに１００Mbpsが予約されるので、ステーションＳ２、Ｓ３間のリンクにも１００Mbpsが予約されることになり、ステーションＳ２、Ｓ３間に５０MbpsのパスＰ２を確立しようとしても、帯域が１５０Mbps必要となることから、Ringletの容量１００Mbpsを超えてしまい、結局、パスＰ２を確立することができないといった問題が生じていた。

このように、従来では、通信に必要なパス部分だけでなく、Ringlet0、1全体のその他のリンクにおいても帯域予約がなされてしまい、パス単位での帯域予約ができなかったため、帯域を有効利用することができず、リングネットワークの運用性の低下を引き起こしていた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、RPR上でパス単位の帯域予約を効率よく行って、帯域の有効利用を可能にした通信システムを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、RPR上でパス単位の帯域予約を効率よく行って、帯域の有効利用を可能にした伝送装置を提供することである。

さらに、本発明の他の目的は、RPR上でパス単位の帯域予約を効率よく行って、帯域の有効利用を可能にした予約帯域設定方法を提供することである。

上記課題を解決するために、通信システムが提供される。通信システムは、送信元情報、ネットワーク識別子及び予約帯域値を含む予約帯域情報を用いて、ネットワーク内のパスに確保すべき予約帯域を、両リングから通知する予約帯域情報通知部と、自装置から前記リングネットワーク内に存在する他装置への前記両リングに対するホップ数を管理するトポロジデータベースと、前記予約帯域情報を受信して、前記送信元情報と前記ネットワーク識別子とから、自装置が該当ネットワークの宛先装置であるか否かの判別を行い、自装置が前記パスの宛先装置と認識した場合は、前記トポロジデータベースを用いて、前記宛先装置から送信元装置までのホップ数を検出し、前記ホップ数が小さい方の第１のリングを通じて、現用パス情報を前記送信元装置に向けて送信し、前記ホップ数の大きな方の第２のリングを通じて、予備パス情報を前記送信元装置に向けて送信するパス情報送信部と、前記現用パス情報を受信した場合は、前記現用パス情報が送信されてきた前記第１のリングとは逆方向の前記第２のリングの伝送方向に位置する隣接装置との間のパスに該当ネットワークの現用パスを確立するものとして予約帯域を設定し、前記予備パス情報を受信した場合は、前記予備パス情報が送信されてきた前記第２のリングとは逆方向の前記第１のリングの伝送方向に位置する隣接装置との間のパスに該当ネットワークの予備パスを確立するものとして予約帯域を設定して、パス単位での予約帯域設定を行う予約帯域設定部と、から構成されるステーション装置と、複数の前記ステーション装置をリング状に接続する多重の伝送媒体とを有する。

パス単位の帯域予約を効率よく行うことができ、帯域の有効利用を可能にし、リングネットワーク運用性の向上を図ることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は通信システムの原理図である。通信システム１は、伝送媒体（光ファイバ）Ｒ０、Ｒ１の冗長リングで互いに接続されたステーション装置（伝送装置）１０−１〜１０−ｎ（総称する場合はステーション装置１０）から構成されて、RPRの通信を行うシステムである。

ステーション装置１０は、予約帯域情報通知部１１、トポロジデータベース１２、パス情報送信部１３、予約帯域設定部１４、予約帯域／リンク情報管理部１５、トラフィック制御部１６、入出力インタフェース部（Ｉ／Ｆ）１７ａ、１７ｂから構成される。

入出力インタフェース部１７ａは、第１のリングから流れてきた情報の入力処理及び第２のリングへ情報を流す出力処理を行う。入出力インタフェース部１７ｂは、第２のリングから流れてきた情報の入力処理及び第１のリングへ情報を流す出力処理を行う。

予約帯域情報通知部１１は、送信元情報、ネットワーク識別子及び予約帯域値を含む予約帯域情報を用いて、ＶＬＡＮ内のパスに確保すべき予約帯域を、ステーション装置１０の両リングから通知する。

なお、ネットワーク識別子としては、対象ネットワークがＶＬＡＮならば、ＶＬＡＮ識別子（ＶＬＡＮ＿ＩＤ）が該当し、対象ネットワークがＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）ネットワークならば、ＭＰＬＳのラベルが該当する。以降ではＶＬＡＮを、対象ネットワークとするので、ネットワーク識別子はＶＬＡＮ識別子（ＶＬＡＮ＿ＩＤ）として説明する。

トポロジデータベース１２は、自装置からリングネットワーク内に存在する他装置への両リングに対するホップ数（ネットワークのステーション間に存在するリンクに対して、目的地に到達するまでに経由するリンクの数のこと）を管理する。

パス情報送信部１３は、予約帯域情報を受信して、送信元情報とＶＬＡＮ識別子とから、自装置が該当ＶＬＡＮの宛先装置であるか否かの判別を行い、自装置がパスの宛先装置と認識した場合は、トポロジデータベース１２を用いて、宛先装置（自装置）から送信元装置までのホップ数を検出し、ホップ数が小さい方のリング（第１のリング）を通じて、現用パス情報を送信元装置に向けて送信し、ホップ数の大きな方のリング（第２のリング）を通じて、予備パス情報を送信元装置に向けて送信する。

予約帯域設定部１４は、現用パス情報を受信した場合は、現用パス情報が送信されてきた第１のリングとは逆方向の第２のリングに該当ＶＬＡＮの現用パスを確立するものとして予約帯域を設定する。

また、予備パス情報を受信した場合は、予備パス情報が送信されてきた第２のリングとは逆方向の第１のリングに該当ＶＬＡＮの予備パスを確立するものとして予約帯域を設定する。このような制御により、パス単位での予約帯域設定を行う。

予約帯域／リンク情報管理部１５は、予約帯域情報を受信して、該当ＶＬＡＮに対応する予約帯域を更新・管理し（後述の帯域テーブルを用いての管理を行う）、かつ現用パス情報または予備パス情報を受信して、リングネットワーク内のリンク毎に、第１のリング及び第２のリングに対して、該当ＶＬＡＮのパスを現用パスまたは予備パスのいずれかで使用するかのリンク情報を更新・管理する（後述のリンクテーブルを用いての管理を行う）。

トラフィック制御部１６は、パス毎の予約帯域が異なって、各リンクで使用可能なベストエフォートのトラフィック帯域が異なる場合、全リンクの中で利用できる最小の帯域を、ベストエフォートのトラフィック帯域と設定する（トラフィック制御部１６の制御については後述する）。

次に通信システム１の動作について詳しく説明する。なお、以降ではステーション装置１０−１〜１０−ｎをステーションＳ１〜Ｓｎと呼ぶ。図２は通信システム１の全体構成を示す図である。ステーションＳ１〜Ｓ６は、Ringlet0、1でリング状に接続し、Ringlet0が反時計回り、Ringlet1が時計回りにパケットが流れるとする。Ringlet0、1の容量は１００Mbpsである。

ここで、ＶＬＡＮ１として５０Mbps、ＶＬＡＮ２として１００Mbpsの帯域を確保したいとする。図では、現用パスのみしか記述していないが、実際は逆リングを使った予備パスについても同様の帯域を確保する（なお、以降の説明では、ＶＬＡＮ１のパス設定を中心に説明する）。

つまり、ＶＬＡＮ１ではRinglet1側のステーションＳ３からステーションＳ４に向かうパスが現用、Ringlet0側のステーションＳ３からステーションＳ４に向かう遠回りのパスが予備となる。同様に、ＶＬＡＮ２ではRinglet1側のステーションＳ２からステーションＳ３に向かうパスが現用、Ringlet0側のステーションＳ２からステーションＳ３に向かう遠回りのパスが予備となる。

オペレータは、予約したい帯域をパスのIngress（入口）側ステーションに設定する。したがって、ＶＬＡＮ１の帯域はステーションＳ３に、ＶＬＡＮ２の帯域はステーションＳ２にそれぞれ設定する。

ステーションＳ３、Ｓ２に予約帯域が設定されると、ステーションＳ３、Ｓ２の予約帯域情報通知部１１は、隣接のステーションに対して双方向から（Ringlet0、1から）予約帯域情報の通知を行う。そして、予約帯域情報は、全ステーションで中継される。すなわち、EASTから受信した予約帯域情報はWEST側の隣接ステーションへ中継し、WESTから受信した予約帯域情報はEAST側の隣接ステーションへ中継する。

予約帯域情報の通知は、ＡＴＤ（Attribute discovery）フレームと呼ばれるパケットを使用する。ＡＴＤフレームには、送信元情報、予約帯域値及びＶＬＡＮ＿ＩＤの情報を入れる。

図３はＶＬＡＮ１のＡＴＤフレームによる帯域通知の様子を示す図である。ステーションＳ３からのＡＴＤフレームは両リングに対してブロードキャストされる（なお、ＡＴＤフレーム内の送信元情報は図中省略している）。

例えば、ＡＴＤフレームｆ１は、ステーションＳ３からRinglet1を通じて送出され、ＡＴＤフレームｆ２は、ステーションＳ３からRinglet0を通じて送出される。ＶＬＡＮ２の帯域通知もＶＬＡＮ１と同様に、ステーションＳ２の両リングから送出される。

次に帯域テーブルの設定動作について説明する。ＡＴＤフレームを受け取ったステーションは、予約帯域／リンク情報管理部１５において、帯域テーブル上に予約帯域とＶＬＡＮ＿ＩＤの値を更新する。

図４は帯域テーブルの内容を示す図である。ＡＴＤフレームを受け取ったステーションＳ１内の帯域テーブルＴ１を示している。ステーションＳ１は、Ringlet0を流れてきたＡＴＤフレームｆ１を受信すると、ＡＴＤフレームｆ１内に記載されているＶＬＡＮ＿ＩＤ＝１のClass A0帯域＝５０Mbpsを認識して、この情報をRinglet0のテーブル側に書き込んで管理する。

また、Ringlet1を流れてきたＡＴＤフレームｆ２を受信すると、ＡＴＤフレームｆ２内に記載されているＶＬＡＮ＿ＩＤ＝１のClass A0帯域＝５０Mbpsを認識して、この情報をRinglet1テーブル側に書き込んで管理する。

次にパス識別動作について説明する。図５はパス識別動作を示す図である。ＶＬＡＮ１のEgress（出口）であるステーションＳ４がＡＴＤフレームを受け取ると、ステーションＳ４のパス情報送信部１３は、ＶＬＡＮ１の現用パスと予備パスの識別動作を行う。

なお、ステーションＳ４では、自装置とＶＬＡＮ１で接続しているステーションは、ステーションＳ３のみであることは既知であるので、ＡＴＤフレームｆ１を受信して、ＡＴＤフレームｆ１内の送信元情報（送信元＝Ｓ３）と、ＶＬＡＮ＿ＩＤの情報（ＶＬＡＮ１）とを検出すると、ステーションＳ４は、自身がＶＬＡＮ１の宛先装置（Egress）であることを認識することができる。

パス情報送信部１３は、ＡＴＤフレームの送信元情報からＶＬＡＮ１の入口ステーションがわかるので、入口であるステーションＳ３までのRinglet0、1それぞれのホップ数をトポロジデータベース１２から導き出す。

トポロジデータベース１２は、Ringlet0、1それぞれに対して、自ステーションから他ステーションへのホップ数が設定されている。ここで、ステーションＳ４内のトポロジデータベース１２に対し、Ringlet0に対するステーションＳ４からステーションＳ３までのホップ数は１である（Ｓ４→Ｓ３までのRinglet0の中継リンクの数＝１）。また、Ringlet1に対するステーションＳ４からステーションＳ３までのホップ数は５である（Ｓ４→Ｓ３までのRinglet1の中継リンクの数＝５）。

したがって、Ringlet0側のホップ数の方が小さいため、パス情報送信部１３は、ステーションＳ４からRinglet0（第１のリングに該当）側に対して現用パス情報をステーションＳ３へ向けて送信し、Ringlet1（第２のリングに該当）に対しては予備パス情報をステーションＳ３へ向けて送信する。

図６は現用パス情報と予備パス情報の通知状態を示す図である。ステーションＳ４からRinglet0（第１のリング）を通じて、現用パス情報はステーションＳ３へ送信され、ステーションＳ４からRinglet1（第２のリング）を通じて、予備パス情報はステーションＳ３へ送信される。

図７はステーションＳ１へ向かう予備パス情報を示す図である。ステーションＳ４のパス情報送信部１３は、宛先情報、送信元情報、Ringlet情報、該当ＶＬＡＮに対して現用パスとして使用するか、予備パスとして使用するかのパス使用情報を予備パス情報に含めて送信する。

ステーションＳ４は、予備パス情報をステーションＳ３へ向けて送信しているので宛先情報は“Ｓ３”であり、予備パス情報の送信元はステーションＳ４なので送信元情報は“Ｓ４”と設定される。また、Ringlet1から予備パス情報を送信するので、Ringlet情報は“Ringlet=1”と設定し、ＶＬＡＮ１に対する予備パス情報であるので、パス使用情報として“予備パスＶＬＡＮ１”を設定する。

ここで、あるRingletから流れてきたパス情報が示す現用／予備パスの表示と、そのRingletに実際にデータを流す現用／予備パスとの関係は、反転の関係にある。つまり、例えば、Ringlet1から流れてきたパス情報が予備パス情報であるならば（Ringlet1から予備パス表示されたパス情報を受信したならば）、そのRinglet1は現用パスとして使用されるということである。

したがって、ステーションＳ１内の予約帯域設定部１４は、上記の情報を含む予備パス情報を受信すると、“Ringlet1”と“予備パスＶＬＡＮ１”の情報からRinglet1は、ＶＬＡＮ１の現用パスに使用され、Ringlet0がＶＬＡＮ１の予備パスに使用されるということを認識する。

よって、ステーションＳ１内の予約帯域設定部１４は、Ringlet情報に記載されていた内容とは逆のRingletに予備パスを設定することになる。すなわち、Ringlet1の逆のRinglet0に予備パスを設定することになる。

また、現用パス情報及び予備パス情報は、Egressのステーションから発信されてIngressへ送信されるので、実際に設定すべきパスの宛先及び送信元と、パス情報に設定されている宛先及び送信元とは、反転の関係にある。

つまり、例えば、予備パス情報の宛先＝Ｓ３、送信元＝Ｓ４のときは、送信元Ｓ３から宛先Ｓ４の方向へ予備パスを確立することになる（または、現用パス情報の宛先＝Ｓ３、送信元＝Ｓ４が設定されていたら、送信元Ｓ３から宛先Ｓ４の方向へ現用パスを確立することになる）。

したがって、上記の理由から、図７に示す予備パス情報をステーションＳ１が受信すると、予約帯域設定部１４では結局、ＶＬＡＮ１（ＶＬＡＮ＿ＩＤ＝１）に関する予備パスを、ステーションＳ３→ステーションＳ４へ、Ringlet0を使用して確立することを認識する（なお、リングネットワークの各ステーションの配置位置はトポロジデータベース１２から既知である）。

また、この予備パスの帯域は、すでにＡＴＤフレームによって通知され、帯域テーブルＴ１で管理しているので（５０Mbps）、５０Mbpsの予備パスを設定（帯域予約）することになる。

次に予約帯域／リンク情報管理部１５が管理するリンクテーブルについて説明する。図８はリンクテーブルを示す図である。ステーションＳ１で管理されているリンクテーブルＴ２と帯域テーブルＴ１を同時に示す。

リンクテーブルＴ２は、リンク情報として、リンク、ＶＬＡＮ（現用）、ＶＬＡＮ（予備）、Ringletの項目を持つテーブルである（リンクの番号は、図７に示した）。リンクテーブルＴ２記載のリンク情報は、情報変更時に各ステーション間で伝達しあうことで、随時更新し、同じ内容のリンクテーブルＴ２をすべてのステーションで共有することになる。

リンクテーブルＴ２の見方として、例えば、項目ｋ０を見ると、リンク０のRinglet0は、ＶＬＡＮ１の予備パスとして使用し、ＶＬＡＮ２の予備パスとして使用することが記載されている。また、項目ｋ１を見ると、リンク２のRinglet1は、ＶＬＡＮ２の現用パスとして使用することが記載され、項目ｋ２を見ると、リンク３のRinglet0は、ＶＬＡＮ２の予備パスとして使用することが記載されている。その他の項目も同様の見方である。このようにリンクテーブルＴ２及び帯域テーブルＴ１により、リンク毎にパス単位（またはＶＬＡＮ単位）でClass A0帯域の管理を各ステーションで行う。

なお、ステーションＳ１では、Ringlet0のみに対して、ＶＬＡＮ１の５０Mbpsの予備パス、またはＶＬＡＮ２の１００Mbpsの予備パスを確立することになるので、帯域テーブルＴ１のRinglet0に関するテーブル内容は削除される。また、帯域テーブルＴ１は、現用として利用されるRingletのみに各ＶＬＡＮの予約帯域値を保持する。

図９は全リンクの予約帯域を示す図である。帯域テーブルＴ１とリンクテーブルＴ２から、現用パスに関しては、リンク２のRinglet1はＶＬＡＮ２の現用パスが通過するので１００Mbps、リンク３のRinglet1はＶＬＡＮ１の現用パスが通過するので５０Mbpsの予約をする。

予備パスの予約帯域については、リンク０のRinglet0はＶＬＡＮ１とＶＬＡＮ２の予備パスが通過する。ＶＬＡＮ１が予備パスに切り替わるのはリンク３のRinglet1に障害が発生した時、ＶＬＡＮ２ではリンク２で障害が発生した時である。よって使用帯域が大きいＶＬＡＮ２の１００Mbpsをリンク０のRinglet0に予約すると予備パスに切り替わった時に全パスを救済できる。

ここで、上記の例における予備パスの帯域設定の動作について説明する。ステーションＳ３からステーションＳ４へ向かうＶＬＡＮ１のパスと、ステーションＳ２からステーションＳ３へ向かうＶＬＡＮ２のパスと、が両方とも現用として使用されるとき、現用パスに関しては、通過するリンク全部に帯域確保を行う。また、予備パスに関しては、障害ポイントにより現用から予備パスに切り替わるパスを考慮したうえで、予備パス帯域を確保する。

上記の例では、Ringlet0のリンク０はＶＬＡＮ１、ＶＬＡＮ２の予備パス帯域のため、合計１５０Mbpsを確保する必要があるように一見みえる。しかし、ＶＬＡＮ１のパスが予備に切り替わるのはリンク３が障害ポイントの時、ＶＬＡＮ２が予備に切り替わるのはリンク２が障害ポイントの時である。

つまり、ＶＬＡＮ１とＶＬＡＮ２が同時に予備側に切り替わることはないため、予備帯域としてＶＬＡＮ１とＶＬＡＮ２の合計帯域を確保する必要はない（従来では、このようなことを何ら考慮せずに、単にRinglet0、1の両リングに亘ってプロビジョニングされた帯域を予約しようとしていたので、帯域を有効利用することができなかった）。

ＶＬＡＮ１に比べて、ＶＬＡＮ２の帯域の方が大きいので、ＶＬＡＮ２の帯域を予備帯域として確保しておけば、ＶＬＡＮ１が予備に切り替わった時にも割り当てることができる。

したがって、予備パスに対する必要な帯域を求めるときは、あるリンクを予備パスとして利用するパスは障害ポイントにより異なるので、障害ポイント（全障害ポイント）に対してリンクを通過する予備パスを決定し（例えば、上記の例ではリンク２が障害ポイントのときはＶＬＡＮ１のパスは、予備パスには切り替わらないため、リンク０で予備パスとして通過するものはＶＬＡＮ２の予備パスだけである）、リンクを通過する予備パスの組み合わせの中で、帯域の最大値を予備パス帯域とする。

以上説明したように、通信システム１ではパス単位（ＶＬＡＮ単位）でClass A0の帯域を予約確保する構成とした。従来ではClass A0帯域をパスの経路に関係なく全リンクに亘って予約していたため、過剰な予約帯域を設定することになり、あるパスを張ることができなくなる等の問題が生じていたが、通信システム１では、パス単位の予約を行って各リンク上のパス情報の管理を行うために、過剰な予約帯域を設定する必要がなく、また、予備パスに関しても障害が発生したときにどのパスが切り替えられるかを把握した上で予約帯域を設定することが可能になるため、帯域の有効利用が可能になり、RPRネットワークの運用性の向上を図ることが可能になる。

次にトラフィック制御部１６が実行するベストエフォート・トラフィック制御について説明する。なお、RPR上でのベストエフォートに対応する通信は、fairness eligibleと呼ばれるので、以下fairness eligibleと記載する。

fairness eligible通信は、予約帯域された残りの帯域を使って伝送を行う。図９において、リング容量を１５０Mbpsとすると、Ringlet1のＳ３→Ｓ４に現用パス５０Mbpsが予約され、Ringlet0の遠回りのＳ３→Ｓ４に予備パス５０Mbpsが予約されているので、Ringlet0のリンク２の残り帯域は１００Mbpsであり、この１００Mbpsがfairness eligibleトラフィックとして利用可能な帯域となる。

また、Ringlet1のＳ２→Ｓ３に現用パス１００Mbpsが予約され、Ringlet0の遠回りのＳ２→Ｓ３に予備パス１００Mbpsが予約されているので、Ringlet0のリンク１の残り帯域は５０Mbpsであり、この５０Mbpsがfairness eligibleトラフィックとして利用可能な帯域となる。

ここで、Ringlet0でステーションＳ３からステーションＳ１に対してfairness eligibleトラフィックを送信する時、ステーションＳ３は１００Mbpsで送信できるが、ステーションＳ２を通過する時、リンク１は５０Mbpsしか使用できないため、ステーションＳ２で５０Mbps分のパケットが廃棄され、パケットロスが生じてしまう。

このように、リンク毎に利用できるfairness eligibleトラフィックの帯域が異なると、パケットロスが発生する可能性が生じる。このため、各リンクにおけるfairness eligibleトラフィックが利用できる帯域の中で最も小さな値を、全リンクの利用できるfairness eligibleトラフィック帯域（Ringlet毎）の上限とする。

fairness eligibleトラフィックが利用できる帯域は、（リング容量）−（Class A0帯域）なので、Class A0帯域として多く予約されているリンクでは、fairness eligibleトラフィックが利用できる帯域は少なくなる。

したがって、トラフィック制御部１６では、帯域テーブルＴ１とリンクテーブルＴ２を使ってリンクに予約されるClass A0帯域の中での最大値を見つけることにより、全リンクで利用できるfairness eligibleトラフィック帯域の上限値を検出する。

例えば、図８において、Ringlet1側で予約される最大帯域は、ＶＬＡＮ２の現用パス帯域である１００Mbpsとなる。このことは、Ringlet0側の最大帯域は、ＶＬＡＮ２の予備パスが通過するリンクに１００Mbpsが予約されることになる。よって、Ringlet0、1の全リンクにおいて利用できるfairness eligibleトラフィック帯域の上限値は、リング容量が１５０Mbpsのときは５０Mbpsとなる。

このように、トラフィック制御部１６において、パス毎の予約帯域が異なって、各リンクで使用可能なfairness eligibleのトラフィック帯域が異なる場合、全リンクの中で利用できる最小の帯域（リング容量から最大予約帯域を差し引いたもの）を、fairness eligibleのトラフィック帯域と設定することで、パケットロスの発生を防止することが可能になる。

以上説明したように、本発明によれば、以下のような効果がある。
・パス単位でClass A0帯域の予約を実現することができ、帯域の有効利用が可能になる。

・パス単位でのClass A0帯域の情報を管理、通知できる。
・現用パスだけでなく、障害が発生した時の予備パスの帯域も確保することができる。
・各パス（現用、予備）が通過するリンク情報を管理するので、各ステーションはどのパスがどのステーションを通過するのかを理解することができる。

・fairness eligibleトラフィック通信によるパケットロスの発生を防ぐことが可能になる。
（付記１） 冗長構成のリングネットワーク上で通信を行う通信システムにおいて、
送信元情報、ネットワーク識別子及び予約帯域値を含む予約帯域情報を用いて、ネットワーク内のパスに確保すべき予約帯域を、両リングから通知する予約帯域情報通知部と、自装置から前記リングネットワーク内に存在する他装置への前記両リングに対するホップ数を管理するトポロジデータベースと、前記予約帯域情報を受信して、前記送信元情報と前記ネットワーク識別子とから、自装置が該当ネットワークの宛先装置であるか否かの判別を行い、自装置が前記パスの宛先装置と認識した場合は、前記トポロジデータベースを用いて、前記宛先装置から送信元装置までのホップ数を検出し、前記ホップ数が小さい方の第１のリングを通じて、現用パス情報を前記送信元装置に向けて送信し、前記ホップ数の大きな方の第２のリングを通じて、予備パス情報を前記送信元装置に向けて送信するパス情報送信部と、前記現用パス情報を受信した場合は、前記現用パス情報が送信されてきた前記第１のリングとは逆方向の前記第２のリングに該当ネットワークの現用パスを確立するものとして予約帯域を設定し、前記予備パス情報を受信した場合は、前記予備パス情報が送信されてきた前記第２のリングとは逆方向の前記第１のリングに該当ネットワークの予備パスを確立するものとして予約帯域を設定して、パス単位での予約帯域設定を行う予約帯域設定部と、から構成されるステーション装置と、
複数の前記ステーション装置をリング状に接続する多重の伝送媒体と、
を有することを特徴とする通信システム。

（付記２） 前記ステーション装置は、前記予約帯域情報を受信して、該当ネットワークに対応する予約帯域を更新・管理し、かつ前記現用パス情報または前記予備パス情報を受信して、前記リングネットワーク内のリンク毎に、前記第１のリング及び前記第２のリングに対して、該当ネットワークのパスを現用パスまたは予備パスのいずれかで使用するかのリンク情報を更新・管理する予約帯域／リンク情報管理部をさらに有することを特徴とする付記１記載の通信システム。

（付記３） 前記パス情報送信部は、自装置を前記宛先装置と認識した場合には、前記現用パス情報及び前記予備パス情報に、宛先情報と、送信元情報と、Ringlet情報と、該当ネットワークに対して現用パスとして使用するか、予備パスとして使用するかのパス使用情報と、の少なくとも１つを含めて、前記現用パス情報及び前記予備パス情報を、前記ホップ数の大小関係によって決まるリング方向へ送信することを特徴とする付記１記載の通信システム。

（付記４） 前記予約帯域設定部は、前記現用パス情報または前記予備パス情報を受信すると、前記宛先情報及び前記送信元情報に記載の方向とは逆方向に、かつ前記Ringlet情報に記載のRingletとは逆のRingletに、前記パス使用情報に記載のパスを、前記予約帯域情報に記載されている前記予約帯域値で設定することを特徴とする付記３記載の通信システム。

（付記５） パス毎の予約帯域が異なって、各リンクで使用可能なベストエフォートのトラフィック帯域が異なる場合、全リンクの中で利用できる最小の帯域を、ベストエフォートの前記トラフィック帯域と設定するトラフィック制御部をさらに有することを特徴とする付記１記載の通信システム。

（付記６） 前記予約帯域設定部は、予備パス帯域を設定する場合には、同時に予備パスに切り替わるＶＬＡＮの組み合わせの中で合計予約帯域が最大の値を予備パスに設定することを特徴とする付記１記載の通信システム。

（付記７） 冗長構成のリングネットワーク上で通信を行う伝送装置において、
送信元情報、ネットワーク識別子及び予約帯域値を含む予約帯域情報を用いて、ネットワーク内のパスに確保すべき予約帯域を、両リングから通知する予約帯域情報通知部と、
自装置から前記リングネットワーク内に存在する他装置への前記両リングに対するホップ数を管理するトポロジデータベースと、
前記予約帯域情報を受信して、前記送信元情報と前記ネットワーク識別子とから、自装置が該当ネットワークの宛先装置であるか否かの判別を行い、自装置が前記パスの宛先装置と認識した場合は、前記トポロジデータベースを用いて、前記宛先装置から送信元装置までのホップ数を検出し、前記ホップ数が小さい方の第１のリングを通じて、現用パス情報を前記送信元装置に向けて送信し、前記ホップ数の大きな方の第２のリングを通じて、予備パス情報を前記送信元装置に向けて送信するパス情報送信部と、
前記現用パス情報を受信した場合は、前記現用パス情報が送信されてきた前記第１のリングとは逆方向の前記第２のリングに該当ネットワークの現用パスを確立するものとして予約帯域を設定し、前記予備パス情報を受信した場合は、前記予備パス情報が送信されてきた前記第２のリングとは逆方向の前記第１のリングに該当ネットワークの予備パスを確立するものとして予約帯域を設定して、パス単位での予約帯域設定を行う予約帯域設定部と、
を有することを特徴とする伝送装置。

（付記８） 冗長構成のリングネットワーク上で予約帯域を設定して通信を行う予約帯域設定方法において、
送信元情報、ネットワーク識別子及び予約帯域値を含む予約帯域情報を用いて、ネットワーク内のパスに確保すべき予約帯域を、両リングから通知し、
自装置から前記リングネットワーク内に存在する他装置への前記両リングに対するホップ数をトポロジデータベースで管理し、
前記予約帯域情報を受信して、前記送信元情報と前記ネットワーク識別子とから、自装置が該当ネットワークの宛先装置であるか否かの判別を行い、自装置が前記パスの宛先装置と認識した場合は、前記トポロジデータベースを用いて、前記宛先装置から送信元装置までのホップ数を検出し、
前記ホップ数の検出後、前記ホップ数が小さい方の第１のリングを通じて、現用パス情報を前記送信元装置に向けて送信し、
前記ホップ数の大きな方の第２のリングを通じて、予備パス情報を前記送信元装置に向けて送信し、
前記現用パス情報を受信した場合は、前記現用パス情報が送信されてきた前記第１のリングとは逆方向の前記第２のリングに該当ネットワークの現用パスを確立するものとして予約帯域を設定し、
前記予備パス情報を受信した場合は、前記予備パス情報が送信されてきた前記第２のリングとは逆方向の前記第１のリングに該当ネットワークの予備パスを確立するものとして予約帯域を設定することで、パス単位での予約帯域設定を行う予約帯域設定方法。

（付記９） 前記予約帯域情報を受信して、該当ネットワークに対応する予約帯域を更新・管理し、かつ前記現用パス情報または前記予備パス情報を受信して、前記リングネットワーク内のリンク毎に、前記第１のリング及び前記第２のリングに対して、該当ネットワークのパスを現用パスまたは予備パスのいずれかで使用するかのリンク情報を更新・管理することを特徴とする付記８記載の予約帯域設定方法。

（付記１０） 自装置を前記宛先装置と認識した場合には、前記現用パス情報及び前記予備パス情報に、宛先情報と、送信元情報と、Ringlet情報と、該当ネットワークに対して現用パスとして使用するか、予備パスとして使用するかのパス使用情報と、の少なくとも１つを含めて、前記現用パス情報及び前記予備パス情報を、前記ホップ数の大小関係によって決まるリング方向へ送信することを特徴とする付記８記載の予約帯域設定方法。

（付記１１） 前記現用パス情報または前記予備パス情報を受信すると、前記宛先情報及び前記送信元情報に記載の方向とは逆方向に、かつ前記Ringlet情報に記載のRingletとは逆のRingletに、前記パス使用情報に記載のパスを、前記予約帯域情報に記載されている前記予約帯域値で設定することを特徴とする付記１０記載の予約帯域設定方法。

（付記１２） パス毎の予約帯域が異なって、各リンクで使用可能なベストエフォートのトラフィック帯域が異なる場合、全リンクの中で利用できる最小の帯域を、ベストエフォートの前記トラフィック帯域と設定することを特徴とする付記８記載の予約帯域設定方法。

（付記１３） 予備パス帯域を設定する場合には、同時に予備パスに切り替わるＶＬＡＮの組み合わせの中で合計予約帯域が最大の値を予備パスに設定することを特徴とする付記９記載の予約帯域設定方法。

通信システムの原理図である。 通信システムの全体構成を示す図である。 ＶＬＡＮ１のＡＴＤフレームによる帯域通知の様子を示す図である。 帯域テーブルの内容を示す図である。 パス識別動作を示す図である。 現用パス情報と予備パス情報の通知状態を示す図である。 ステーションへ向かう予備パス情報を示す図である。 リンクテーブルを示す図である。 全リンクの予約帯域を示す図である。 RPRネットワークの概略構成を示す図である。 RPRのClass割り当てを示す図である。 従来の帯域予約の様子を示す図である。 従来の帯域予約の問題点を示す図である。

符号の説明

１ 通信システム
１０、１０−１〜１０−ｎ ステーション装置（伝送装置）
１１ 予約帯域情報通知部
１２ トポロジデータベース
１３ パス情報送信部
１４ 予約帯域設定部
１５ 予約帯域／リンク情報管理部
１６ トラフィック制御部
１７ａ、１７ｂ 入出力インタフェース部
Ｒ０、Ｒ１ 伝送媒体

Claims (10)

1. 冗長構成のリングネットワーク上で通信を行う通信システムにおいて、
   送信元情報、ネットワーク識別子及び予約帯域値を含む予約帯域情報を用いて、ネットワーク内のパスに確保すべき予約帯域を、両リングから通知する予約帯域情報通知部と、自装置から前記リングネットワーク内に存在する他装置への前記両リングに対するホップ数を管理するトポロジデータベースと、前記予約帯域情報を受信して、前記送信元情報と前記ネットワーク識別子とから、自装置が該当ネットワークの宛先装置であるか否かの判別を行い、自装置が前記パスの宛先装置と認識した場合は、前記トポロジデータベースを用いて、前記宛先装置から送信元装置までのホップ数を検出し、前記ホップ数が小さい方の第１のリングを通じて、現用パス情報を前記送信元装置に向けて送信し、前記ホップ数の大きな方の第２のリングを通じて、予備パス情報を前記送信元装置に向けて送信するパス情報送信部と、前記現用パス情報を受信した場合は、前記現用パス情報が送信されてきた前記第１のリングとは逆方向の前記第２のリングの伝送方向に位置する隣接装置との間のパスに該当ネットワークの現用パスを確立するものとして予約帯域を設定し、前記予備パス情報を受信した場合は、前記予備パス情報が送信されてきた前記第２のリングとは逆方向の前記第１のリングの伝送方向に位置する隣接装置との間のパスに該当ネットワークの予備パスを確立するものとして予約帯域を設定して、パス単位での予約帯域設定を行う予約帯域設定部と、から構成されるステーション装置と、
   複数の前記ステーション装置をリング状に接続する多重の伝送媒体と、
   を有することを特徴とする通信システム。
2. 前記ステーション装置は、前記予約帯域情報を受信して、該当ネットワークに対応する予約帯域を更新・管理し、かつ前記現用パス情報または前記予備パス情報を受信して、前記リングネットワーク内のリンク毎に、前記第１のリング及び前記第２のリングに対して、該当ネットワークのパスを現用パスまたは予備パスのいずれかで使用するかのリンク情報を更新・管理する予約帯域／リンク情報管理部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記パス情報送信部は、自装置を前記宛先装置と認識した場合には、前記現用パス情報及び前記予備パス情報に、宛先情報と、送信元情報と、Ringlet情報と、該当ネットワークに対して現用パスとして使用するか、予備パスとして使用するかのパス使用情報と、の少なくとも１つを含めて、前記現用パス情報及び前記予備パス情報を、前記ホップ数の大小関係によって決まるリング方向へ送信することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
4. 前記予約帯域設定部は、前記現用パス情報または前記予備パス情報を受信すると、前記宛先情報及び前記送信元情報に記載の方向とは逆方向に、かつ前記Ringlet情報に記載のRingletとは逆のRingletに、前記パス使用情報に記載のパスを、前記予約帯域情報に記載されている前記予約帯域値で設定することを特徴とする請求項３記載の通信システム。
5. パス毎の予約帯域が異なって、各リンクで使用可能なベストエフォートのトラフィック帯域が異なる場合、全リンクの中で利用できる最小の帯域を、ベストエフォートの前記トラフィック帯域と設定するトラフィック制御部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
6. 前記予約帯域設定部は、予備パス帯域を設定する場合には、同時に予備パスに切り替わるＶＬＡＮの組み合わせの中で合計予約帯域が最大の値を予備パスに設定することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
7. 冗長構成のリングネットワーク上で通信を行う伝送装置において、
   送信元情報、ネットワーク識別子及び予約帯域値を含む予約帯域情報を用いて、ネットワーク内のパスに確保すべき予約帯域を、両リングから通知する予約帯域情報通知部と、
   自装置から前記リングネットワーク内に存在する他装置への前記両リングに対するホップ数を管理するトポロジデータベースと、
   前記予約帯域情報を受信して、前記送信元情報と前記ネットワーク識別子とから、自装置が該当ネットワークの宛先装置であるか否かの判別を行い、自装置が前記パスの宛先装置と認識した場合は、前記トポロジデータベースを用いて、前記宛先装置から送信元装置までのホップ数を検出し、前記ホップ数が小さい方の第１のリングを通じて、現用パス情報を前記送信元装置に向けて送信し、前記ホップ数の大きな方の第２のリングを通じて、予備パス情報を前記送信元装置に向けて送信するパス情報送信部と、
   前記現用パス情報を受信した場合は、前記現用パス情報が送信されてきた前記第１のリングとは逆方向の前記第２のリングの伝送方向に位置する隣接装置との間のパスに該当ネットワークの現用パスを確立するものとして予約帯域を設定し、前記予備パス情報を受信した場合は、前記予備パス情報が送信されてきた前記第２のリングとは逆方向の前記第１のリングの伝送方向に位置する隣接装置との間のパスに該当ネットワークの予備パスを確立するものとして予約帯域を設定して、パス単位での予約帯域設定を行う予約帯域設定部と、
   を有することを特徴とする伝送装置。
8. 冗長構成のリングネットワーク上で予約帯域を設定して通信を行う予約帯域設定方法において、
   送信元情報、ネットワーク識別子及び予約帯域値を含む予約帯域情報を用いて、ネットワーク内のパスに確保すべき予約帯域を、両リングから通知し、
   自装置から前記リングネットワーク内に存在する他装置への前記両リングに対するホップ数をトポロジデータベースで管理し、
   前記予約帯域情報を受信して、前記送信元情報と前記ネットワーク識別子とから、自装置が該当ネットワークの宛先装置であるか否かの判別を行い、自装置が前記パスの宛先装置と認識した場合は、前記トポロジデータベースを用いて、前記宛先装置から送信元装置までのホップ数を検出し、
   前記ホップ数の検出後、前記ホップ数が小さい方の第１のリングを通じて、現用パス情報を前記送信元装置に向けて送信し、
   前記ホップ数の大きな方の第２のリングを通じて、予備パス情報を前記送信元装置に向けて送信し、
   前記現用パス情報を受信した場合は、前記現用パス情報が送信されてきた前記第１のリングとは逆方向の前記第２のリングの伝送方向に位置する隣接装置との間のパスに該当ネットワークの現用パスを確立するものとして予約帯域を設定し、
   前記予備パス情報を受信した場合は、前記予備パス情報が送信されてきた前記第２のリングとは逆方向の前記第１のリングの伝送方向に位置する隣接装置との間のパスに該当ネットワークの予備パスを確立するものとして予約帯域を設定することで、パス単位での予約帯域設定を行う予約帯域設定方法。
9. 前記予約帯域情報を受信して、該当ネットワークに対応する予約帯域を更新・管理し、かつ前記現用パス情報または前記予備パス情報を受信して、前記リングネットワーク内のリンク毎に、前記第１のリング及び前記第２のリングに対して、該当ネットワークのパスを現用パスまたは予備パスのいずれかで使用するかのリンク情報を更新・管理することを特徴とする請求項８記載の予約帯域設定方法。
10. 自装置を前記宛先装置と認識した場合には、前記現用パス情報及び前記予備パス情報に、宛先情報と、送信元情報と、Ringlet情報と、該当ネットワークに対して現用パスとして使用するか、予備パスとして使用するかのパス使用情報と、の少なくとも１つを含めて、前記現用パス情報及び前記予備パス情報を、前記ホップ数の大小関係によって決まるリング方向へ送信することを特徴とする請求項８記載の予約帯域設定方法。

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