JP4716258B2 - COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR SWITCHING ACTIVITY DEVICE AND PREPARATION DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、ＩＰ伝送路に接続された現用装置及び予備装置で構成される冗長構成を持つ通信システムにおける現用装置と予備装置の切替方法に関する。 The present invention relates to a switching method between an active device and a standby device in a communication system having a redundant configuration including an active device and a standby device connected to an IP transmission line.
従来のシステム構成を、図９及び図１０に示す。図９は、現用装置３０が運用状態且つ予備装置４０が待機状態を示し、図１０は、現用装置３０が待機状態、予備装置４０が運用状態の場合を示す。
A conventional system configuration is shown in FIGS. FIG. 9 shows a case where the
ＩＰ伝送路に接続された現用装置３０及び予備装置４０で構成される冗長構成を持つ通信システムにおいて、現用装置３０が運用状態且つ予備装置４０が待機状態又は現用装置３０が待機状態且つ予備装置４０が運用状態のいずれの状態であるかを、対向装置１０はＩＰパケットの送信時に意識することなく、常に運用状態側の装置にＩＰパケットを渡すため、現用装置３０には現用装置３０に固有の現用ＭＡＣアドレス、予備装置４０には予備装置４０に固有の予備ＭＡＣアドレスをそれぞれ割り当て、ＩＰアドレスは現用装置３０と予備装置４０にくくりつけとはせず、運用側に運用ＩＰアドレス、待機側に待機ＩＰアドレスとして割り付ける。
In a communication system having a redundant configuration composed of an
現用装置３０が運用状態且つ予備装置４０が待機状態の場合は、運用ＩＰアドレス及び現用ＭＡＣアドレスを現用装置３０に、待機ＩＰアドレス及び予備ＭＡＣアドレスを予備装置４０に割付け、現用装置３０が待機状態且つ予備装置４０が運用状態の場合は、待機ＩＰアドレス及び現用ＭＡＣアドレスを現用装置３０に、運用ＩＰアドレス及び予備ＭＡＣアドレスを予備装置４０に割付ける。
When the
対向装置１０は、運用側にＩＰパケットを送信する時、運用ＩＰアドレス宛とし、その時のＩＰアドレスに対応したＭＡＣアドレスをＩＰヘッダとする。
When the
ＩＰ網において、直近へのルーティングはＭＡＣアドレスにて行われるので、対向装置１０が運用側にＩＰパケットを送信する場合で、現用装置３０が運用状態且つ予備装置４０が待機状態では、運用ＩＰアドレス且つ現用ＭＡＣアドレスを使用することにより、現用ＭＡＣアドレスを持つ現用装置３０にＩＰパケットは届く。
In the IP network, the most recent routing is performed by the MAC address. Therefore, when the
また、対向装置１０が運用側にＩＰパケットを送信する場合で、現用装置３０が待機状態且つ予備装置４０が運用状態では、運用ＩＰアドレス且つ予備ＭＡＣアドレスを使用することにより、予備ＭＡＣアドレスを持つ予備装置４０にＩＰパケットは届く。
Further, when the
対向装置１０は、ＡＲＰ(Address Resolution Protocol)プロトコルによって、ＩＰアドレスとＭＡＣアドレスの対応付けを常に監視し、運用状態側及び待機状態側が変更になった時は、ＩＰアドレスとＭＡＣアドレスの対応付けを変更し、ＡＲＰテーブルの書き換えを行う。
The
また、現用系と待機系とで冗長構成されたＡＴＭ通信システムにおいて、装置の出力段に選択回路部を設けることなく、現用系から待機系へ無瞬断で切り替えることができる無瞬断二重化切り替え装置がある（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来のシステム構成では、ＡＲＰは一定時間毎に実行され、ＡＲＰの実行間隔はＩＰ伝送の邪魔にならないように一般的には５分程度となっているため、現用装置３０と予備装置４０を数ミリ秒程度の短時間に切り替えることができない。 However, in the conventional system configuration, the ARP is executed at regular intervals, and the ARP execution interval is generally about 5 minutes so as not to disturb the IP transmission. Cannot be switched in a short time of several milliseconds.
現用装置３０が運用状態且つ待機装置４０が待機状態、又は現用装置３０が待機状態且つ予備装置４０が運用状態のいずれかの状態にあって、これらの状態は任意の時刻に切替が行われ、対向装置１０はＡＲＰによって始めて切り替わりを認識し、対向装置１０内のＡＲＰテーブルの書き換えが行われる。
The
そのため、切替直後から対向装置１０がＡＲＰによって切り替わりを認識するまでの時間は、対向装置１０から送信したＩＰパケットが正しい宛先に届かず、パケットの喪失が起きる問題がある。
Therefore, there is a problem that the IP packet transmitted from the
通信機器において呼制御としてＩＰパケットを使用し、且つ呼制御装置が現用装置３０、予備装置４０の冗長構成をとっている場合、重要な呼制御ＩＰパケットが１個でも喪失してしまうとシステムへの影響が大きく、従来の切替方法では問題になる。
When an IP packet is used for call control in a communication device and the call control device has a redundant configuration of the
そこで本発明は、対向装置が現用装置及び予備装置の状態を全く意識せず、且つ現用装置及び予備装置の切替が数ミリ秒程度の短時間で行われ、且つ切替時にＩＰパケットの喪失、重複が全く起きないＩＰ伝送路に接続された現用装置と予備装置の切替システム及び方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, the opposite device is completely unaware of the status of the working device and the spare device, and the switching between the working device and the spare device is performed in a short time of about several milliseconds, and the IP packet is lost or duplicated at the time of switching. It is an object of the present invention to provide a system and method for switching between an active device and a spare device connected to an IP transmission line in which no occurrence occurs.
上述の課題を解決するため、本発明に係る通信システムは、ＩＰ伝送路に接続された現用装置及び予備装置で構成される冗長構成を持つ通信システムにおいて、対向装置は、前記現用装置又は予備装置にＩＰパケットを送信する際に、ＩＰヘッダにはマルチキャストＭＡＣアドレス及びマルチキャストＩＰアドレスを付与し、ペイロードにはＩＰパケット識別用のシーケンス番号を付与したＩＰパケットを、レイヤ２スイッチを通して前記現用装置及び予備装置にマルチキャストすることにより、前記現用装置及び予備装置に常に同じＩＰパケットを配信し、前記現用装置及び予備装置は、運用状態から待機状態に移行する時に運用状態と待機状態の間に切替中状態を入れ、待機状態から運用状態に移行する時に待機状態と運用状態の間に切替中状態を入れ、運用状態から待機状態へ移行する側の切替中状態のタイミングより待機状態から運用状態に移行する側の切替中状態のタイミングを遅らせ、運用状態から待機状態へ移行する側の切替中状態時に受信したＩＰパケットと、待機状態から運用状態に移行する側の切替中状態時に受信したＩＰパケットとを比較することにより、待機状態から運用状態に移行する側の重複しているＩＰパケットを削除し、待機状態から運用状態に移行する側の装置が重複したＩＰパケットを削除して残ったＩＰパケットを処理することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a communication system according to the present invention is a communication system having a redundant configuration including an active device and a standby device connected to an IP transmission line, and the opposite device is the active device or the standby device. When an IP packet is transmitted to an IP packet, a multicast MAC address and a multicast IP address are assigned to the IP header, and an IP packet to which a sequence number for IP packet identification is assigned to the payload is passed through the layer 2 switch to the active device and the spare device. By multicasting to the device, the same IP packet is always distributed to the active device and the standby device, and the active device and the standby device are switching between the operating state and the standby state when shifting from the operating state to the standby state. And switch between the standby state and the operating state Enter the intermediate state, delay the timing of the switching state on the side that transitions from the standby state to the operational state from the timing of the switching state on the side that transitions from the operational state to the standby state, and switch the side that transitions from the operational state to the standby state By comparing the IP packet received in the intermediate state with the IP packet received in the switching state on the side transitioning from the standby state to the operational state, the duplicate IP packet on the side transitioning from the standby state to the operational state And the apparatus on the side that shifts from the standby state to the operating state deletes duplicate IP packets and processes the remaining IP packets.
本発明に係る通信システムの現用装置と予備装置の切替方法は、ＩＰ伝送路に接続された現用装置及び予備装置で構成される冗長構成を持つ通信システムの現用装置と予備装置の切替方法であって、対向装置が、前記現用装置又は予備装置にＩＰパケットを送信する際に、ＩＰヘッダにはマルチキャストＭＡＣアドレス及びマルチキャストＩＰアドレスを付与し、ペイロードにはＩＰパケット識別用のシーケンス番号を付与したＩＰパケットを、レイヤ２スイッチを通して前記現用装置及び予備装置にマルチキャストすることにより、前記現用装置及び予備装置に常に同じＩＰパケットを配信し、前記現用装置及び予備装置が、運用状態から待機状態に移行する時に運用状態と待機状態の間に切替中状態を入れ、待機状態から運用状態に移行する時に待機状態と運用状態の間に切替中状態を入れ、運用状態から待機状態へ移行する側の切替中状態のタイミングより待機状態から運用状態に移行する側の切替中状態のタイミングを遅らせ、運用状態から待機状態へ移行する側の切替中状態時に受信したＩＰパケットと、待機状態から運用状態に移行する側の切替中状態時に受信したＩＰパケットとを比較することにより、待機状態から運用状態に移行する側の重複しているＩＰパケットを削除し、待機状態から運用状態に移行する側の装置が重複したＩＰパケットを削除して残ったＩＰパケットを処理することを特徴とする。 The switching method between the active device and the standby device of the communication system according to the present invention is a switching method between the active device and the standby device of the communication system having a redundant configuration composed of the active device and the standby device connected to the IP transmission path. When the opposite device transmits an IP packet to the working device or the spare device, the IP header is assigned a multicast MAC address and a multicast IP address, and the payload is assigned an IP packet identification sequence number. By multicasting the packet to the active device and the standby device through the layer 2 switch, the same IP packet is always distributed to the active device and the standby device, and the active device and the standby device shift from the operation state to the standby state. Occasionally put a switching state between the active state and the standby state and shift from the standby state to the active state Put the switching state between the standby state and the operating state when the standby state, and delay the timing of the switching state on the side that transitions from the standby state to the operational state from the timing of the switching state on the side that transitions from the operational state to the standby state, By comparing the IP packet received during the switching state on the side transitioning from the operational state to the standby state with the IP packet received during the switching state on the side transitioning from the standby state to the operational state, The duplicate IP packet on the side to be transferred to the network is deleted, and the device on the side to be transferred from the standby state to the operation state deletes the duplicate IP packet and processes the remaining IP packet.
本発明では、現用装置と予備装置が、レイヤ２スイッチにて２分岐されたＩＰ伝送路にそれぞれ接続され、レイヤ２スイッチは対向装置からのＩＰパケットをマルチキャストにて２方向にマルチキャストし、マルチキャストされたそれぞれのＩＰパケットが現用装置及び予備装置に入力され、現用装置のＩＰパケットと予備装置のＩＰパケットは常に同じパケットを受信する。運用状態側は、受信したＩＰパケットを有効ＩＰパケットとして処理を行い、待機状態側は受信したパケットを無効ＩＰパケットとして破棄し、運用状態側と待機状態側が切り替わった時、待機状態から運用状態になる側は運用状態から待機常態になる側に問い合わせを行い、運用状態から待機常態になる側にて処理済みＩＰパケットを教えてもらい、待機状態から運用状態になる側は未処理ＩＰパケットのみを処理する。運用状態側が受信したＩＰパケットと待機状態側が受信したＩＰパケットにおいて、同一ＩＰパケットであることを識別する必要があるので、対向装置からのＩＰパケットにはあらかじめシーケンス番号を付与しておく。 In the present invention, the active device and the standby device are respectively connected to the IP transmission path branched into two by the layer 2 switch, and the layer 2 switch multicasts the IP packet from the opposite device in two directions by multicast and is multicast. Each IP packet is input to the active device and the standby device, and the IP packet of the active device and the IP packet of the standby device always receive the same packet. The operation state side processes the received IP packet as a valid IP packet, the standby state side discards the received packet as an invalid IP packet, and changes from the standby state to the operation state when the operation state side and the standby state side are switched. The side that becomes the standby state from the operational state inquires about the processed IP packet on the side that becomes the standby state from the operational state, and the side that becomes the operational state from the standby state receives only unprocessed IP packets. To process. Since it is necessary to identify the same IP packet in the IP packet received by the operation side and the IP packet received by the standby side, a sequence number is assigned in advance to the IP packet from the opposite device.
以上の構成によって、ＩＰ伝送路に接続された現用装置及び予備装置で構成される冗長構成を持つシステムにおいて、現用装置が運用状態且つ予備装置が待機状態、又は現用装置が待機状態且つ予備装置が運用状態のいずれの状態においても、対向装置は前記状態を意識することなく、運用状態側宛のＩＰパケットを送信することで、運用状態の現用装置又は予備装置にＩＰパケットが届き、運用状態から待機状態又は待機状態から運用状態への切替時においてもＩＰパケットの喪失、又はＩＰパケットの重複が全く無いように切替を実施できる。 With the above configuration, in a system having a redundant configuration composed of an active device and a spare device connected to an IP transmission line, the active device is in an operating state and the standby device is in a standby state, or the active device is in a standby state and the standby device is in a standby state. In any state of the operation state, the opposite device transmits the IP packet addressed to the operation state side without being aware of the state, so that the IP packet arrives at the active device or the standby device in the operation state, and from the operation state Even when switching from the standby state or the standby state to the operation state, switching can be performed so that there is no loss of IP packets or duplication of IP packets.
本発明による第１の効果は、対向装置からのＩＰパケットはレイヤ２スイッチによりマルチキャストされ常に現用装置及び予備装置に同じパケットが届いているので、現用装置が運用状態且つ予備装置が待機状態から、現用装置が待機状態且つ予備装置が運用状態への切り替わり、又は現用装置が待機状態且つ予備装置が運用状態から、現用装置が運用状態且つ予備装置が待機状態への切り替わりのいずれにおいても対向装置は現用装置及び予備装置の状態を全く意識せずに、常に運用装置側にパケットを送信することが出来る。 The first effect of the present invention is that the IP packet from the opposite device is multicast by the layer 2 switch and the same packet always arrives at the active device and the standby device, so that the active device is in the operating state and the standby device is in the standby state. The opposing device is in either the standby state of the active device and the standby device is switched to the active state, or the active device is in the standby state and the standby device is switched from the active state to the active device is switched to the active state and the standby device is switched to the standby state. Packets can always be transmitted to the operation device side without being aware of the status of the active device and the standby device.
第２の効果は、対向装置からのＩＰパケットはレイヤ２スイッチによりマルチキャストされ常に現用装置及び予備装置に同じパケットが届いているので、現用装置が運用状態且つ予備装置が待機状態から、現用装置が待機状態且つ予備装置が運用状態への切り替わり、又は現用装置が待機状態且つ予備装置が運用状態から、現用装置が運用状態且つ予備装置が待機状態への切り替わりのいずれにおいても短時間での切替が可能である。 The second effect is that since the IP packet from the opposite device is multicast by the layer 2 switch and the same packet always arrives at the active device and the standby device, the active device is in the operating state and the standby device is in the standby state. Switching between the standby state and the standby device to the operating state, or switching from the active device to the standby state and the standby device from the operating state, to switching the active device to the operating state and the standby device to the standby state in a short time. Is possible.
第３の効果は、現用装置及び予備装置が運用状態又は待機状態への切替を行う時に切替中状態を設定し、切替中状態は現用装置側及び予備装置側は受信したＩＰパケットをそれぞれのメモリに記憶し、パケットの喪失及び重複がないように管理することにより、切替時にパケットの喪失及び重複を完全に防止できる。 The third effect is that the switching state is set when the active device and the standby device are switched to the operation state or the standby state. In the switching state, the active device side and the standby device side receive the received IP packets in their respective memories. And managing such that there is no packet loss and duplication, packet loss and duplication can be completely prevented at the time of switching.
次に、本発明の最良の形態について図面を参照して説明する。 Next, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施例として、ＩＰ網における現用装置３０及び予備装置４０による冗長構成のシステムを示す。図１において、（１）対向装置１０は、（２）レイヤ２スイッチ２０を介して、（３）現用装置３０及び、（４）予備装置４０宛にＩＰパケットを送る。（以下同様に各部の構成を説明していく）
（１）：ＩＰ網に接続された対向装置１０であり、ＩＰパケットを送信及び受信する一般的な装置であって、本発明ではＩＰパケットのうちマルチキャストＩＰパケットを扱う。マルチキャストＩＰパケットは、ＭＡＣアドレスの下位２３ビットがＩＰアドレスの下位２３ビットと同じであり、ＭＡＣアドレスの残りの上位２５ビットが“0000_0001_0000_0000_0101_1110_1”と定義されているので、ＡＲＰによってＩＰアドレスとＭＡＣアドレスの対応付けをする必要はない。対向装置１０は、現用装置３０又は予備装置４０にＩＰパケットを送信する時、ＩＰアドレス（ＩＰ＿Ｍ：Ｍはmulti_castを示す）及びＭＡＣアドレス（ＭＡＣ＿Ｍ：Ｍはmulti_castを示す）をＩＰヘッダとする。
FIG. 1 shows a redundant configuration system using an
(1): The
（２）：レイヤ２スイッチ２０であり、複数のＰＯＲＴ（図１の例ではＰＯＲＴ１からＰＯＲＴ７までの７個のＰＯＲＴを持つ）を持ち、各ＰＯＲＴから入ってきたＩＰパケットの宛先ＭＡＣアドレス（ディスティネーションＭＡＣアドレス）とレイヤ２スイッチ２０が持っているルーティングテーブル２１を比較し、ルーティングテーブル２１に登録されている場合はルーティングテーブル２１に従って、出力すべきＰＯＲＴ番号を決めてＩＰパケットを出力する。
(2): Layer 2
（３）：現用装置３０であり、ＩＰパケットの送信及び受信を行うことが出来る。図２に現用装置３０の詳しい構成を示す。外部から入ってきたＩＰパケットはＭＡＣ制御部３３を通り、ＯＳ部３４を通りアプリケーション部３５に渡される。ＭＡＣ制御部３３は、受信すべきＭＡＣアドレスとしてＭＡＣ＿Ｍ３１を記憶し、ＯＳ部３４が受信すべきＩＰアドレスとしてＩＰ＿Ｍ３２を記憶している。アプリケーション部３５は、受信したＩＰパケットの情報を記憶するためにメモリ３６を持っている。
(3): The
（４）：予備装置４０であり、ＩＰパケットの送信及び受信を行うことが出来る。図２に予備装置４０の詳しい構成を示す。外部から入ってきたＩＰパケットは、ＭＡＣ制御部４３を通り、ＯＳ部４４を通りアプリケーション部４５に渡される。ＭＡＣ制御部４３は、受信すべきＭＡＣアドレスとしてＭＡＣ＿Ｍ４１を記憶し、ＯＳ部４４が受信すべきＩＰアドレスとしてＩＰ＿Ｍ４２を記憶している。アプリケーション部４５は、受信したＩＰパケットの情報を記憶するためにメモリ４６を持っている。
(4): It is a
現用装置３０のアプリケーション部３５と予備装置４０のアプリケーション部４５は、互いにメモリ内の情報のやり取りが出来るように現用予備間通信回路５０を持っている。
The
次に、上記構成のシステムの動作について説明する。対向装置１０は、運用側にＩＰパケットを送信するために、ＩＰヘッダとしてＭＡＣ＿Ｍ及びＩＰ＿Ｍを付加し、ペイロードの一部にシーケンス番号を付加する。シーケンス番号は、現用装置３０及び予備装置４０でＩＰパケットを受信した時、全てのＩＰパケットをユニークに識別するためのものである。
Next, the operation of the system configured as described above will be described. The
対向装置１０から出力されたＩＰパケットは、レイヤスイッチ２０に入力される。レイヤスイッチ２０は、７個のＰＯＲＴを持っており、ＰＯＲＴ１から入力する。ＰＯＲＴ１から入力されたＩＰパケットの宛先ＭＡＣアドレス（ディスティネーションＭＡＣアドレスでＭＡＣ＿Ｍ）でレイヤ２スイッチ内部に持っているルーティングテーブル２１を検索し、入力されたＩＰパケットのディスティネーションＭＡＣアドレスと一致するテーブルを探す。一致した場合、ルーティングテーブル２１に従い、出力ポートをＰＯＲＴ４及びＰＯＲＴ５と決定する。ＰＯＲＴ１から入力されたＩＰパケットは、二つにコピーされ、ＰＯＲＴ４及びＰＯＲＴ５から出力される。ＰＯＲＴ５から出力されたＩＰパケットは、現用装置３０へ、ＰＯＲＴ４から出力されたＩＰパケットは、予備装置４０へそれぞれ渡される。
The IP packet output from the
次に図２について説明する。図２は、現用装置３０が運用状態、予備装置４０が待機状態である。
Next, FIG. 2 will be described. In FIG. 2, the
現用装置３０に入力されたＩＰパケットは、ＭＡＣ制御部３３に入り、イーサーフレームのフレーム構造及びチェックコードのチェックを行い、誤りがない場合には受信すべきＭＡＣアドレスであることのチェックが行われる。なお、イーサーフレームとは、物理レイヤで送受信されるデータの単位である。またＩＰパケットとは、論理的に送受信するデータの単位である。大きなＩＰパケットを物理レイヤで送受信する時は、フラグメントにより小さなイーサーフレームに分解される場合がある。またイーサーフレームは、レイヤ２で処理され、ＩＰパケットは、レイヤ３で処理される。
The IP packet input to the
期待しているＭＡＣアドレスは、ＭＡＣ＿Ｍなので、入力されたイーサーフレームは期待通りとして取り込まれ、ＯＳ部３４に渡される。ＯＳ部３４では、ＩＰヘッダの正常性及び期待するＩＰアドレスであることのチェックが行われる。期待するＩＰアドレスは、ＩＰ＿Ｍなので、入力されたＩＰパケットは期待通りとして取り込まれ、アプリケーション部３５に渡される。アプリケーション部３５では、自装置が運用状態であることを知っているので、受信したＩＰパケットを処理する。
Since the expected MAC address is MAC_M, the input Ether frame is captured as expected and passed to the
また、予備装置４０に入力されたＩＰパケットは、ＭＡＣ制御部４３に入り、イーサーフレームのフレーム構造及びチェックコードのチェックを行い、誤りがない場合には受信すべきＭＡＣアドレスであることのチェックが行われる。期待しているＭＡＣアドレスは、ＭＡＣ＿Ｍなので、入力されたイーサーフレームは期待通りとして取り込まれ、ＯＳ部４４に渡される。ＯＳ部４４では、ＩＰヘッダの正常性及び期待するＩＰアドレスであることのチェックが行われる。期待するＩＰアドレスは、ＩＰ＿Ｍなので、入力されたＩＰパケットは期待通りとして取り込まれ、アプリケーション部４５に渡される。アプリケーション部４５では、自装置が待機状態であることを知っているので、受信したＩＰパケットを破棄する。
Also, the IP packet input to the
次に図３について説明する。図３は、現用装置３０が待機状態、予備装置４０が運用状態である。
Next, FIG. 3 will be described. In FIG. 3, the
現用装置３０に入力されたＩＰパケットは、ＭＡＣ制御部３３に入り、イーサーフレームのフレーム構造及びチェックコードのチェックを行い、誤りがない場合には受信すべきＭＡＣアドレスであることのチェックが行われる。期待しているＭＡＣアドレスは、ＭＡＣ＿Ｍなので、入力されたイーサーフレームは期待通りとして取り込まれ、ＯＳ部３４に渡される。ＯＳ部３４では、ＩＰヘッダの正常性及び期待するＩＰアドレスであることのチェックが行われる。期待するＩＰアドレスは、ＩＰ＿Ｍなので、入力されたＩＰパケットは期待通りとして取り込まれ、アプリケーション部３５に渡される。アプリケーション部３５では、自装置が待機状態であることを知っているので、受信したＩＰパケットを破棄する。
The IP packet input to the
また、予備装置４０に入力されたＩＰパケットは、ＭＡＣ制御部４３に入り、イーサーフレームのフレーム構造及びチェックコードのチェックを行い、誤りがない場合には受信すべきＭＡＣアドレスであることのチェックが行われる。期待しているＭＡＣアドレスは、ＭＡＣ＿Ｍなので、入力されたイーサーフレームは期待通りとして取り込まれ、ＯＳ部４４に渡される。ＯＳ部４４では、ＩＰヘッダの正常性及び期待するＩＰアドレスであることのチェックが行われる。期待するＩＰアドレスは、ＩＰ＿Ｍなので、入力されたＩＰパケットは期待通りとして取り込まれ、アプリケーション部４５に渡される。アプリケーション部４５では、自装置が運用状態であることを知っているので、受信したＩＰパケットを処理する。
Also, the IP packet input to the
図４について説明する。図４は、現用装置３０が運用状態から待機状態に、予備装置４０が待機状態から運用状態に移行する途中の切替中状態を示す。
FIG. 4 will be described. FIG. 4 shows a switching state during the transition of the
切替が発生した時点から一定時間、現用装置３０は切替中状態として、受信したＩＰパケットを処理すると同時に受信したＩＰパケットを処理済みとしてメモリ部３６に時系列に記憶する。予備装置４０は、受信したパケットを処理せずにそのままメモリ４６に時系列に記憶しておく。メモリ部３６及びメモリ部４６に書かれている数字は、記憶したＩＰパケットのシーケンス番号を示している。
The
予備装置４０は、待機状態から運用状態に移行するので、いままでは受信したＩＰパケットを破棄していたのを処理する事になるが、切替時点以降の受信ＩＰパケットを無条件に処理すると、いままで運用状態だった現用装置３０がすでに処理したＩＰパケットと同じＩＰパケットを処理してしまう重複処理の危険性がある。また、逆に、現用装置３０は待機状態に移行した直後のＩＰパケットを廃棄するが、予備装置４０で待機状態時に同じＩＰパケットをすでに廃棄していた場合、そのＩＰパケットが現用装置３０及び予備装置４０のいずれでも処理されないのでＩＰパケットが喪失される危険性がある。
Since the
なぜなら、対向装置１０からのＩＰパケットは、レイヤ２スイッチ２０を通過する時、ＰＯＲＴ４の通過時間とＰＯＲＴ５の通過時間が異なるためである。レイヤ２スイッチ２０の各出力ＰＯＲＴにはバッファがあり、通過するＩＰパケットが混んでいれば通過時間が長くなり、混んでいなければ通過時間が短くなる。そのため、同一ＩＰパケットが現用装置３０に到達する時刻と予備装置４０に到達する時刻との間に時間差が生じることになる。一般的にＩＰパケットの揺らぎと呼ばれている現象である。
This is because when the IP packet from the
これらの問題を解決するため、待機状態から運用状態に移行しようとしている予備装置４０は、現用装置３０と予備装置４０間を接続する現用予備間通信回路５０を通して、切替中状態で記憶した現用装置３０内のメモリ３６のＩＰパケットの情報を読み取り、予備装置４０のメモリ４６に記憶している切替中状態で記憶したＩＰパケットと比較し、現用装置３０ですでに処理済みのＩＰパケットを予備装置４０での処理対象ＩＰパケットから削除する。予備装置４０は、メモリ４６上に削除されずに残ったＩＰパケット及び今後受信するＩＰパケットのみを処理していく。
In order to solve these problems, the
図５は、切替動作を時系列に示したものである。ＩＰパケットはレイヤ構造を持っており、レイヤ２（Ｌ２）はＭＡＣ制御部で処理され、レイヤ３（Ｌ３）はＯＳ部で処理される。レイヤ２は、物理レイヤを流れるデータの単位（イーサーフレーム）を処理し、レイヤ３は、論理的な情報単位（ＩＰパケット）を示す。一つのＩＰパケットが長いデータの場合、複数のイーサーフレームに分割されて伝送される。フラグメントと呼ばれているプロトコルである。ＯＳ処理部は、フラグメントされたイーサーフレームを集めてひとつのＩＰパケットを組み立てる。 FIG. 5 shows the switching operation in time series. The IP packet has a layer structure. Layer 2 (L2) is processed by the MAC control unit, and layer 3 (L3) is processed by the OS unit. Layer 2 processes data units (ether frames) flowing through the physical layer, and layer 3 indicates logical information units (IP packets). When one IP packet is long data, it is divided into a plurality of ether frames and transmitted. It is a protocol called fragment. The OS processing unit collects the fragmented ether frames and assembles one IP packet.
現用装置３０又は予備装置４０でパケットの廃棄又は処理を行うのは、ＩＰパケット単位で行われるので、レイヤ３レベルでの処理となる。レイヤ３でのＩＰパケットは、アプリケーション部にて管理される。運用状態及び待機状態もアプリケーション部で管理され、手動により、又は障害等の自動により、運用状態と待機状態の切替が発生した場合、現用装置３０は、運用状態から待機状態に直ちに遷移せず、一旦切替中状態に遷移し、予備装置４０も同様に待機状態から運用状態に直ちに遷移せず、一旦切替中状態に遷移する。
Since the packet discarding or processing in the
切替中状態で、現用装置３０が処理したＩＰパケットと予備装置４０が受信したＩＰパケットとの照合を行い、処理すべきＩＰパケットの喪失、又は重複処理が起こらないように管理される。
In the switching state, the IP packet processed by the
図５の例で具体的な説明を行う。現用装置３０が運用状態から待機状態に、予備装置４０が待機状態から運用状態に移行する状態を示している。縦方向は時間の経過を示す。切替トリガの部分が、切替が発生した時刻である。切替トリガ以前の状態も示している。
A specific description will be given with reference to the example of FIG. The
現用装置３０は、切替トリガ以前の運用状態において、ＩＰパケット５３番（数字はＩＰパケットのシーケンス番号を示す）、９２番、及び０３番を受信し、切替トリガ後の切替中状態では、６３番、２２番、７１番、７２番、０８番、２５番、５５番、及び１１番を受信し、切替中状態が終わって待機状態に遷移後では、５７番、４１番、８６番、７９番、２７番、及び０４番を受信している。
The
シーケンス番号が連番にならないのは、対向装置１０がひとつではなく複数の対向装置１０から同時期にＩＰパケットが送られてきている場合を想定しているためである。シーケンス番号は、対向装置１０毎に管理されるため、受信したＩＰパケットをユニークに管理するためには、シーケンス番号及びソースＩＰアドレスの組み合わせでシステム内の全てのＩＰパケットをユニークに識別している。
The reason why the sequence number does not become a sequential number is because it is assumed that IP packets are sent from a plurality of opposing
予備装置４０は、切替トリガ以前の待機状態において、ＩＰパケット０７番（数字はＩＰパケットのシーケンス番号を示す）、５３番、９２番、０３番、及び６３番を受信し、切替トリガ後の切替中状態では、２２番、７１番、０８番、７２番、２５番、５５番、８６番、１１番、及び４１番を受信し、切替中状態が終わって待機状態へ遷移後では、５７番、７９番、及び２７番を受信している。
In the standby state before the switching trigger, the
５３番のＩＰパケットは、現用装置３０のほうが早い時刻で受信しており、予備装置４０は５３番を遅く受信している。この時間のずれはＩＰパケットの揺らぎによるものである。揺らぎによるＩＰパケットの時間のずれを吸収するため、切替中状態は運用状態から待機状態に移行する側と待機状態から運用状態に移行する側であらかじめ時間をずらしておく。
The 53rd IP packet is received by the
この時間のずれをＴｄとし、Ｔｄは予想されるＩＰパケットの揺らぎ時間以上の時間とする。このＴｄを設けない場合、例えば、予備装置４０は、現用装置３０の切替中状態で、９２番及び０３番が現用装置３０のメモリ３６に記憶したＩＰパケットリストにないと判断し、９２番及び０３番を処理してしまい、重複処理となってしまう。Ｔｄを設けることにより、この重複処理を防止できる。
This time lag is defined as Td, where Td is a time longer than the expected IP packet fluctuation time. In the case where this Td is not provided, for example, the
待機状態から運用状態に移行する予備装置４０は、切替中状態で受信したＩＰパケットと現用装置３０が切替中状態で受信したＩＰパケットを比較する。予備装置４０が切替中状態で受信したＩＰパケットは、２２番、７１番、０８番、７２番、２５番、５５番、８６番、１１番、及び４１番であり、現用装置３０が切替中状態に受信したＩＰパケットは、６３番、２２番、７１番、７２番、０８番、２５番、５５番、及び１１番となっており、２２番、７１番、０８番、７２番、２５番、５５番、及び１１番が一致する。一致したＩＰパケットは、現用装置３０で処理済みとし、予備装置４０は残った８６番及び４１番を処理する。切替中状態が完了すると、現用装置３０は待機状態となるので、受信したＩＰパケットを全て廃棄し、予備装置４０は運用状態となるので、受信したＩＰパケットは全て処理する。
The
図６は、図５と同じ切替状態を示し、現用装置３０が受信したＩＰパケットが、予備装置４０が受信したＩＰパケットより遅い場合を示す。この場合も予備装置４０側をＴｄ時間だけ切替中状態の時刻を遅らせることで、ＩＰパケットの重複処理が防止できる。
FIG. 6 shows the same switching state as in FIG. 5, and shows a case where the IP packet received by the
現用装置３０は、切替トリガ以前の運用状態において、ＩＰパケット５３番、９２番、及び０３番を受信し、切替トリガ後の切替中状態では、６３番、２２番、７１番、７２番、０８番、２５番、５５番、及び１１番を受信し、切替状態が終わって待機状態に遷移後では、５７番、４１番、８６番、７９番、２７番、及び０４番を受信している。
The
予備装置４０は、切替トリガ以前の待機状態において、ＩＰパケット５３番、９２番、０３番、６３番、２２番、７１番、及び０８番を受信し、切替トリガ後の切替中状態では、７２番、２５番、５５番、８６番、１１番、４１番、５７番、７９番、２７番、及び０４番を受信し、切替状態が終わって待機状態へ遷移後では、２９番を受信している。
The
５３番のＩＰパケットは、予備装置４０のほうが早い時刻で受信しており、現用装置３０は５３番を遅く受信している。この時間のずれはＩＰパケットの揺らぎによるものである。揺らぎによるＩＰパケットの時間のずれを吸収するため、切替中状態は現用装置３０と予備装置４０であらかじめ時間をＴｄだけずらしておく。
The 53rd IP packet is received earlier by the
待機状態から運用状態に移行する予備装置４０は、切替中状態で受信したＩＰパケットと現用装置３０が切替中状態で受信したＩＰパケットを比較する。予備装置４０が切替中状態で受信したＩＰパケットは、７２番、２５番、５５番、８６番、１１番、４１番、５７番、７９番、２７番、及び０４番であり、現用装置３０が切替中状態に受信したＩＰパケットは、６３番、２２番、７１番、７２番、０８番、２５番、５５番、及び１１番となっており、７２番、２５番、５５番、及び１１番が一致する。一致したＩＰパケットは、現用装置３０で処理済みとし、予備装置４０は残った８６番、４１番、５７番、７９番、２７番、及び０４番を処理する。切替中状態が完了すると、現用装置３０は待機状態となるので、受信したＩＰパケットを全て廃棄し、予備装置４０は運用状態となるので、受信したＩＰパケットを全て処理する。
The
以上のように、運用状態から待機状態に移行する側が早くＩＰパケットを受信する場合、又は待機状態から運用状態に移行する側が早くＩＰパケットを受信する場合のいずれの場合においても、待機状態から運用状態に移行する側の切替中状態を、運用状態から待機状態に移行する側の切替中状態よりＴｄだけ時刻を遅らすことでＩＰパケットの揺らぎを吸収できる。 As described above, in either case where the side that transitions from the operating state to the standby state receives an IP packet early, or the case that the side that transitions from the standby state to the operational state receives an IP packet earlier, the operation starts from the standby state. The fluctuation of the IP packet can be absorbed by delaying the time in the switching state on the side transitioning to the state by Td from the switching state on the side transitioning from the operation state to the standby state.
第１の実施例では、切替中状態において受信したＩＰパケットの記憶は、現用装置３０及び予備装置４０のメモリ３６及びメモリ４６に行い、メモリ３６とメモリ４６の情報のやり取りは現用予備間通信回路５０を使用していたが、この部分を変更した第２の実施例を以下に示す。
In the first embodiment, the IP packet received in the switching state is stored in the
（１）：図７に示すように、現用装置３０及び予備装置４０が互いにアクセス可能なデュアルポートＲＡＭ６０を持つことにより、現用装置３０と予備装置４０間を結ぶ現用予備間通信回路５０が不要となり、現用装置３０及び予備装置４０はデュアルポートＲＡＭ６０に直接にアクセスして情報のやり取りが出来るので、処理の高速化が出来る。
(1): As shown in FIG. 7, since the
（２）：図８に示すように、対向装置１０、現用装置３０、及び予備装置４０を互いに結んでいるレイヤ２スイッチ２０を通して、現用装置３０内のメモリ３６の情報と予備装置４０内のメモリ４６の情報のやり取りを行うことにより、現用予備間通信回路５０が不要になる。図８において、ＭＡＣ＿Ｎは現用装置３０を示すユニキャストＭＡＣアドレス、ＩＰ＿Ｎは現用装置３０を示すユニキャストＩＰアドレス、ＭＡＣ＿Ｅは予備装置４０を示すユニキャストＭＡＣアドレス、ＩＰ＿Ｅは予備装置４０を示すユニキャストＩＰアドレスである。
(2): As shown in FIG. 8, the information in the
上述の実施例では、対向装置は、運用状態側宛のＩＰパケットにて運用状態側にＩＰパケットを渡すことで説明していたが、待機状態側を指定して待機状態側へＩＰパケットを渡すことも出来る。以下に例を示す。 In the above-described embodiment, the opposite device has been described by passing the IP packet to the operation state side using the IP packet addressed to the operation state side. However, the standby device is designated and passed to the standby state side. You can also An example is shown below.
（３）：対向装置は、ＩＰパケットのヘッダとしてＭＡＣ＿ＭＳ（ＭＳはmulti_cast、standbyを示す）及びＩＰ＿ＭＳ（ＭＳはmulti_cast、standbyを示す）を定義し、現用装置及び予備装置は、ＭＡＣ＿Ｍ、ＩＰ＿Ｍに加えてＭＡＣ＿ＭＳ、ＩＰ＿ＭＳも受信対象ＩＰパケットとする。運用状態側の装置は、ＭＡＣ＿ＭＳ、ＩＰ＿ＭＳのＩＰパケットを受信したならば、受信したＩＰパケットを廃棄し、待機状態側の装置は、ＭＡＣ＿ＭＳ、ＩＰ＿ＭＳを受信したならば受信したＩＰパケットを処理することにより待機状態側にＩＰパケットを渡したことになる。 (3): The opposite device defines MAC_MS (MS indicates multi_cast, standby) and IP_MS (MS indicates multi_cast, standby) as the header of the IP packet, and the active device and the standby device add MAC_M, IP_M MAC_MS and IP_MS are also set as reception target IP packets. If the device on the operation side receives the IP packet of MAC_MS and IP_MS, it discards the received IP packet, and the device on the standby side processes the received IP packet if it receives MAC_MS and IP_MS. Thus, the IP packet is passed to the standby state side.
無線基地局装置内における各機能ユニットをＩＰ伝送路で結ぶシステムにおいて、各ユニットは冗長構成として現用ユニット及び予備ユニットにて構成される。本発明を利用することで、現用ユニット及び予備ユニットの切替を数ミリ秒で実行でき、ＩＰパケットの喪失、重複が全くないので、現用ユニット及び予備ユニットの切替があっても、装置の動作は全く切れ目無く連続で動作可能となる。 In a system in which each functional unit in the radio base station apparatus is connected by an IP transmission path, each unit is configured by a working unit and a spare unit as a redundant configuration. By using the present invention, the switch between the active unit and the spare unit can be executed in a few milliseconds, and there is no loss or duplication of IP packets. It becomes possible to operate continuously without any breaks.
１０ 対向装置
２０ レイヤ２スイッチ
３０ 現用装置
４０ 予備装置
10
Claims (9)
対向装置は、前記現用装置又は予備装置にＩＰパケットを送信する際に、ＩＰヘッダにはマルチキャストＭＡＣアドレス及びマルチキャストＩＰアドレスを付与し、ペイロードにはＩＰパケット識別用のシーケンス番号を付与したＩＰパケットを、レイヤ２スイッチを通して前記現用装置及び予備装置にマルチキャストすることにより、前記現用装置及び予備装置に常に同じＩＰパケットを配信し、
前記現用装置及び予備装置は、運用状態から待機状態に移行する時に運用状態と待機状態の間に切替中状態を入れ、待機状態から運用状態に移行する時に待機状態と運用状態の間に切替中状態を入れ、運用状態から待機状態へ移行する側の切替中状態のタイミングより待機状態から運用状態に移行する側の切替中状態のタイミングを遅らせ、運用状態から待機状態へ移行する側の切替中状態時に受信したＩＰパケットと、待機状態から運用状態に移行する側の切替中状態時に受信したＩＰパケットとを比較することにより、待機状態から運用状態に移行する側の重複しているＩＰパケットを削除し、待機状態から運用状態に移行する側の装置が重複したＩＰパケットを削除して残ったＩＰパケットを処理することを特徴とする通信システム。 In a communication system having a redundant configuration composed of an active device and a spare device connected to an IP transmission path,
When the opposite device transmits an IP packet to the working device or the standby device, a multicast MAC address and a multicast IP address are assigned to the IP header, and an IP packet to which a sequence number for IP packet identification is assigned to the payload. , By multicasting to the active device and the spare device through the layer 2 switch, always deliver the same IP packet to the active device and the spare device,
The active device and the standby device enter a switching state between the operation state and the standby state when shifting from the operation state to the standby state, and are switching between the standby state and the operation state when shifting from the standby state to the operation state. Enter the status, delay the timing of the switching state on the side that transitions from the standby state to the operational state from the timing of the switching state on the side that transitions from the operational state to the standby state, and switching the side that transitions from the operational state to the standby state By comparing the IP packet received during the state with the IP packet received during the switching state on the side that transitions from the standby state to the operational state, the duplicate IP packet on the side that transitions from the standby state to the operational state A communication system, wherein an apparatus on the side of deleting and transferring from a standby state to an operating state deletes duplicate IP packets and processes the remaining IP packets .
前記現用装置及び予備装置のうち前記運用状態側の装置は、前記運用状態側の装置宛のＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットを処理し、 Among the active device and the standby device, the device on the operation state side receives the IP packet addressed to the device on the operation state side, processes the received IP packet,
前記現用装置及び予備装置のうち前記待機状態側の装置は、前記運用状態側の装置宛のＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットを廃棄することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の通信システム。 5. The device according to claim 1, wherein the standby-side device among the active device and the standby device receives the IP packet addressed to the operation-side device, and discards the received IP packet. The communication system according to item 1.
前記現用装置及び予備装置のうち前記運用状態側の装置は、前記待機状態側の装置宛のＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットを廃棄し、 Among the active device and the standby device, the device on the operation state side receives the IP packet addressed to the device on the standby state side, discards the received IP packet,
前記現用装置及び予備装置のうち前記待機状態側の装置は、前記待機状態側の装置宛のＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットを処理することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の通信システム。 6. The device according to claim 1, wherein the device on the standby state side among the active device and the standby device receives the IP packet addressed to the device on the standby state side, and processes the received IP packet. The communication system according to item 1.
対向装置が、前記現用装置又は予備装置にＩＰパケットを送信する際に、ＩＰヘッダにはマルチキャストＭＡＣアドレス及びマルチキャストＩＰアドレスを付与し、ペイロードにはＩＰパケット識別用のシーケンス番号を付与したＩＰパケットを、レイヤ２スイッチを通して前記現用装置及び予備装置にマルチキャストすることにより、前記現用装置及び予備装置に常に同じＩＰパケットを配信し、
前記現用装置及び予備装置が、運用状態から待機状態に移行する時に運用状態と待機状態の間に切替中状態を入れ、待機状態から運用状態に移行する時に待機状態と運用状態の間に切替中状態を入れ、運用状態から待機状態へ移行する側の切替中状態のタイミングより待機状態から運用状態に移行する側の切替中状態のタイミングを遅らせ、運用状態から待機状態へ移行する側の切替中状態時に受信したＩＰパケットと、待機状態から運用状態に移行する側の切替中状態時に受信したＩＰパケットとを比較することにより、待機状態から運用状態に移行する側の重複しているＩＰパケットを削除し、待機状態から運用状態に移行する側の装置が重複したＩＰパケットを削除して残ったＩＰパケットを処理することを特徴とする通信システムの現用装置と予備装置の切替方法。 A switching method between a working device and a spare device in a communication system having a redundant configuration composed of a working device and a spare device connected to an IP transmission line,
When the opposite device transmits an IP packet to the active device or the standby device, a multicast MAC address and a multicast IP address are assigned to the IP header, and an IP packet to which a sequence number for IP packet identification is assigned to the payload. , By multicasting to the active device and the spare device through the layer 2 switch, always deliver the same IP packet to the active device and the spare device,
The active device and the standby device enter a switching state between the operating state and the standby state when shifting from the operating state to the standby state, and are switching between the standby state and the operating state when shifting from the standby state to the operating state. Enter the status, delay the timing of the switching state on the side that transitions from the standby state to the operational state from the timing of the switching state on the side that transitions from the operational state to the standby state, and switching the side that transitions from the operational state to the standby state By comparing the IP packet received during the state with the IP packet received during the switching state on the side that transitions from the standby state to the operational state, the duplicate IP packet on the side that transitions from the standby state to the operational state deleted, the communication system characterized in that the device on the side to shift to the operation state from the standby state to process IP packets remaining to delete the IP packet duplicates Switching method of use and Backup units.
前記現用装置及び予備装置のうち前記運用状態側の装置が、前記運用状態側の装置宛のＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットを処理し、 Among the active device and the standby device, when the device on the operation state side receives the IP packet addressed to the device on the operation state side, the received IP packet is processed,
前記現用装置及び予備装置のうち前記待機状態側の装置が、前記運用状態側の装置宛のＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットを廃棄することを特徴とする請求項７に記載の通信システムの現用装置と予備装置の切替方法。 8. The communication system according to claim 7, wherein, when the standby-side device among the active device and the standby device receives an IP packet addressed to the operation-side device, the received IP packet is discarded. To switch between the active device and the spare device.
前記現用装置及び予備装置のうち前記運用状態側の装置が、前記待機状態側の装置宛のＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットを廃棄し、 Among the active device and the standby device, when the device on the operation state side receives an IP packet addressed to the device on the standby state side, the received IP packet is discarded,
前記現用装置及び予備装置のうち前記待機状態側の装置が、前記待機状態側の装置宛のＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットを処理することを特徴とする請求項７又は８に記載の通信システムの現用装置と予備装置の切替方法。 The device according to claim 7 or 8, wherein when the device on the standby state side of the active device and the standby device receives an IP packet addressed to the device on the standby state side, the received IP packet is processed. A method for switching between an active device and a standby device in a communication system.
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