JP4935737B2 - 光バースト交換ネットワーク間を波長パスにより中継したシステムでの障害検出方法および障害復旧方法 - Google Patents

光バースト交換ネットワーク間を波長パスにより中継したシステムでの障害検出方法および障害復旧方法 Download PDF

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本発明は、光バースト交換(OBS:Optical Burst Switching)ネットワークの障害検出および障害復旧に関し、より詳しくは、複数の光バースト交換ネットワークを、GMPLS(Generalized Multi−Protocol Label Switching)技術等を用いて波長パスを設定するネットワークにオーバーレイしたシステムで障害を検出するおよび障害を復旧する技術に関する。
OBSネットワークは、送信すべきデータがある場合、このデータ伝送に必要な時間だけ、ある波長を割当て、送信すべきデータを、割り当てられた波長の光バースト信号として伝送するネットワークであり、OBSエッジノードとOBSコアノードとを含んでいる(例えば、非特許文献1、参照。)。
OBSエッジノードは、送信すべきデータがある場合、まず、BHP/BCP(Burst Header Packet/Burst Control Packet)と呼ばれる制御パケットを、制御パケット用に割り当てられた波長で送信する。この制御パケットにはデータの宛先情報及びデータが使用する波長情報が含まれている。OBSエッジノードは、制御パケット送信から所定のオフセット期間経過後、データを、制御パケットで通知した波長の光バースト信号(DB:Data Burst)として送信する。
一方、OBSコアノードは、制御パケットを受信した場合、含まれる宛先情報に基づき制御パケットを転送すると共に、オフセット期間経過後に受信する光バースト信号を、制御パケットと同一経路に送信する。
2つのOBSネットワーク間を、GMPLS技術を用いた光ネットワークにより接続することを考える。なお、GMPLS光ネットワークにおいて、各光伝送装置は、リンク情報を交換してネットワークトポロジを認識しており、波長パスを必要とする光伝送装置は、設定する波長パスのルートを計算し、ルート上の各光伝送装置に波長パス設定要求メッセージを送信して、波長パスの設定を行う。
GMPLS光ネットワークは、異なる波長を使用する制御パケット及び光バースト信号を、それぞれ、独立して中継するため、宛先となるOBSネットワークは、先に光バースト信号を受信する可能性があり、この場合には、光バースト信号の伝送を行うことができなくなる。
このため、複数のOBSネットワークをGMPLS光ネットワークにオーバーレイしたネットワークモデル(OBS/GMPLS光ネットワーク)が提案され、OBSネットワーク間で、光バースト信号(DB)を転送するための波長パスと、制御パケット(BHP/BCP)を交換するための波長パスを同じGMPLS光ネットワーク上のファイバ(リンク)に異なる波長を用いて設定する手法の提案があった。
llia Baldine et al、"JumpStart:A Just−in−Time Signaling Architecture for WDM Burst−Switched Networks"、IEEE Communications Magazine、2002年2月
しかしながら、複数のOBSネットワークをGMPLS光ネットワークにオーバーレイしたシステムにおいて、GMPLS光ネットワーク内で障害が発生した場合、障害検出方法および障害復旧方法は確立されていなかった。
さらに、上記システムに障害が発生した場合、障害発生箇所がOBSネットワークであるか、GMPLS光ネットワークであるか特定することはできなかった。
したがって、本発明は、複数のOBSネットワークを、GMPLS技術等を用いて波長パスを設定するネットワークにオーバーレイしたシステムで障害を検出する方法、障害発生箇所を特定する方法および障害を復旧する方法を提供することを目的とする。
本発明における障害検出方法によれば、
複数の光バースト交換を行うネットワークを、波長パスを設定するネットワークにより中継し、該波長パスを設定するネットワークでは、光バースト信号の制御パケット用の波長パスと光バースト信号用の波長パスが同一ルートであるシステムの障害検出方法であって、前記光バースト信号の制御パケット用の波長パスの障害を検出することで、前記システムの障害を検出する。
また、本発明の障害検出方法における他の実施形態によれば、
前記波長パスの障害は、光バースト交換を行うネットワークと波長パスを設定するネットワーク間に配置されたトランスポンダが、光信号の喪失または伝送路障害による信号品質の劣化を検知することで検出され、前記トランスポンダは、光信号喪失または伝送路障害による信号品質劣化検知後、光IFをシャットダウンさせないことも好ましい。
本発明における障害復旧方法によれば、
複数の光バースト交換を行うネットワークを、波長パスを設定するネットワークにより中継し、該波長パスを設定するネットワークでは、光バースト信号の制御パケット用の波長パスと光バースト信号用の波長パスが同一ルートであるシステムの障害復旧方法であって、前記光バースト信号用の波長パスを設定するために要する設定時間を計測するステップと、前記光バースト信号の制御パケット用の波長パスの障害を検出するステップと、前記検出した障害を前記光バースト交換を行うネットワークに通知するステップと、前記光バースト交換を行うネットワークは、前記通知がなされた場合、前記設定時間が経過するまで、前記光バースト信号の制御パケットの送信を抑止するステップと、を含む。
また、本発明の障害復旧方法における他の実施形態によれば、
前記波長パスの障害は、光バースト交換を行うネットワークと波長パスを設定するネットワーク間に配置されたトランスポンダが、光信号の喪失または伝送路障害による信号品質の劣化を検知することで検出され、前記トランスポンダは、光信号喪失または伝送路障害による信号品質劣化検知後、光IFをシャットダウンさせないことも好ましい。
また、本発明の障害復旧方法における他の実施形態によれば、
前記送信を抑止するステップは、前記光バースト信号用の波長パスを再設定するときのみ、行うことも好ましい。
複数のOBSネットワークを、GMPLS技術等を用いて波長パスを設定するネットワークにオーバーレイしたシステムで、制御パケット用の波長パスのLOLまたは信号品質障害を検出することにより、上記システム内の障害を検出することが可能になる。また、トランスポンダを用いることにより、OBSネットワークとGMPLS技術等を用いて波長パスを設定するネットワークとで障害発生箇所を切り分けることが可能になる。さらに、障害検出後、光バースト信号用の波長パスの設定時間経過後に制御パケットを送出することにより、安定かつ高速な障害復旧が可能になる。
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明によるネットワークシステムの構成図を示す。図1によると、本ネットワークシステム(OBS/GMPLS光ネットワーク)は、3つのOBSネットワーク1(OBS−1〜OBS−3)と、GMPLS光ネットワーク2とを含んでおり、GMPLS光ネットワーク2は、OBSネットワーク1間を接続、つまり、OBSネットワーク1間で送受信される制御パケット及び光バースト信号の中継を行う。
GMPLS光ネットワーク2は、複数のGMPLS光ノード13(R1〜R4)を含むネットワークであり、GMPLS技術により、必要に応じて波長パスを設定する。なお、以下では、GMPLS技術を用いた光ネットワークが複数のOBSネットワーク1間の中継を行う形態にて説明するが、本発明は、各光伝送装置からの要求に基づき波長パスを設定するネットワークであれば、GMPLS技術を用いたものに限定されない。
OBSネットワーク1は、OBSエッジノード11(EN1〜EN3)と、OBSコアノード(図示せず)と、OBSボーダノード12(BN1〜BN3)とを備えている。
OBSエッジノード11は、送信すべきデータがある場合、所定波長の制御パケットを送信する。この制御パケットにはデータの宛先情報及びデータが使用する波長情報が含まれている。OBSエッジノード11は、制御パケット送信から所定のオフセット期間経過後、送信データを、制御パケットで通知した波長の光バースト信号として、制御パケットと同一経路に送信する。
OBSコアノードは、ルーティングテーブルを有し、制御パケットを受信した場合、含まれる宛先情報と、ルーティングテーブルに基づき制御パケットを転送すると共に、オフセット期間経過後に受信する光バースト信号を、制御パケットと同一経路に送信する。
OBSボーダノード12は、各OBSネットワーク1と、GMPLS光ネットワーク2との相互接続を行う為の光通信装置であり、各OBSネットワーク1と、GMPLS光ネットワーク2との境界に設置される。
OBSボーダノード12は、OBSネットワーク1から受信する制御パケットに基づき、GMPLS光ネットワーク2に対して、制御パケット用の波長パスと、光バースト信号用の波長パスとを同一ルートで設定する様に制御する。つまり、各波長パスは、同じファイバ(リンク)に異なる波長を用いて設定される。その後、制御パケットを、制御パケット用の波長パスに送信する。続いて、オフセット期間経過後に受信する光バースト信号を、光バースト信号用の波長パスに送信する。2つの波長パスは同一ルートであるため、対向するOBSボーダノード12は、制御パケットを先に受信し、よって、光バースト信号を正しく伝送することができる。
このように、OBSボーダノード12間は、GMPLS光ネットワーク2内の同一ルートのリンク(バーチャルインタードメインリンク3)で仮想的に接続されている。GMPLS光ネットワーク2の物理的なリンクは、OBSボーダノード12間を以下で説明するグループLSP(Group Label Switched Path)で接続している。
図2は、グループLSPの一例を示す。グループLSPは、制御パケット用のLSPと光バースト信号用のLSPを同一ファイバ上にまとめたパスであり、各LSPは別の波長を使用している。図2では、制御パケット用のLSP(BHP LSP)と2本の光バースト信号用のLSP(Data burst LSP1および2)が1本の光ファイバ(点線で記載されている)に収容されていることを示している。
図3は、OBSネットワーク間をGMPLS光ネットワークで接続する構成およびメッセージ・シーケンスを示す。図3では、OBSボーダノード12(OBS−B1、OBS−B2)間を、WSS19(WSS1、WSS2:波長選択スイッチ)、PXC20(光クロスコネクト)を含むGMPLS光ネットワーク2で中継する。OBSボーダノード12とGMPLS光ネットワーク2間には、トランスポンダ17および1+1プロテクションスイッチ18が挿入されている。また、OBSネットワーク1を制御するバーストコントローラ14(BC1、BC2)、GMPLS光ネットワーク2を制御するGMPLSボーダコントローラ15(GBC1、GBC2)とGMPLSコントローラ16(GC1〜GC3)も含まれている。なお、GMPLS光ネットワーク2はWSS19およびPXC20を使用したフルトランスペアレントなネットワークである。
図3に基づいて、OBSネットワーク1間の接続手順を示す。最初OBSボーダノード12は、制御パケット用の波長パスの設定要求をGMPLS光ネットワーク2に行う(1:Request BHP LSP)。この設定要求に基づいて波長パスがGMPLS光ネットワーク2内に設定されると、レスポンスが返ってくる(2:Response)。この波長パスにルーティング情報を送信することにより、OBSネットワーク1同士が認識される。
この設定要求には、設定する波長パスの波長λ0とプロテクションタイプが含まれている。制御パケット用のプロテクションタイプは、無しと、とA(1+1プロテクション)と、B(プリプランドリルーティング)と、C(フル・リルーティング)の4種類がある。無しは障害発生時に何もしないことを意味し、1+1プロテクションは、ワーキングパスとプロテクションパスの2つのLSPを設定することを意味し、プリプランドリルーティングは、ワーキングパスを設定し、プロテクションパスは経路のみを計算し、帯域を予約しておくことを意味し、フル・リルーティングは障害発生時に再度波長パスの設定を行うことを意味する。
OBSボーダノード12に光バースト制御信号(BHP)が入ってきた時、光バースト信号用の波長パスの設定要求を行う(3:Request
DB LSP)。この波長パスは、上記で説明したように制御パケット用の波長パスのファイバと同じファイバが使用される。このように設定されたOBSネットワーク1間を接続するグループLSPは、図3で最も太い実線で記載されている。光バースト信号用の波長パスが複数必要であるときは。複数の波長パスを設定する。図3では、光バースト信号用の波長パスはλ1〜λnのn本の波長を使用している。
なお、図3ではOBSボーダノード12とGMPLS光ネットワーク2との接続には、制御パケット用の波長パスと光バースト信号用の波長パスとが用いられているが、これらの波長パスは、同じファイバ上であっても、別のファイバ上であってもかまわない。また、トランスポンダは、制御パケット用の波長パスにのみ接続されている。
光バースト信号用の波長パスの設定要求には、設定する波長パスの波長λ1とプロテクションタイプが含まれている。光バースト信号用のプロテクションタイプは、無しと、A(1+1プロテクション)と、B(プリプランドリルーティング)と、C(フル・リルーティング)の4種類が定義されている。これはOBSユーザのSLA(サービスレベルアグリメント)に応じて、光バースト信号用の波長パスに設定される。無しはワーキングパスのみ設定し、このパスに障害が発生した時に何もしない方式である。1+1プロテクションは、ワーキングパスとプロテクションパスの2つのグループLSPを設定する方式である。パス切り替え時間は数十ミリ秒であり、最も切り替え時間が短い。そのため、本方式は最も優先度の高いOBSユーザに使用される。次のプリプランドリルーティングは、ワーキングパスを設定し、プロテクションパスは経路のみを計算し、帯域を予約しておく方式である。パス切り替え時間は数百ミリ秒であり、パス切り替えにはプロテクションパスのアクティべーションを要するため、切り替え時間は1+1プロテクションより多く必要になる。フル・リルーティングは、ワーキングパスのみを設定し、プロテクションパスは切り替え時に設定する方式である。切り替え時間は数秒であり、プロテクションパスの経路計算が更に必要となるため、切り替え時間はプリプランドリルーティングより多く必要になる。
図4は、OBSネットワーク間を接続するGMPLS光ネットワークで障害が発生した場合の障害検知の方法を示す。なお、図4は光バースト信号用のプロテクションタイプが無しとして設定された構成である。
GMPLS光ネットワーク2内でケーブル障害が発生した場合を示す。光断が発生すると、障害箇所より下流の装置は、光信号の喪失(LOL:Loss of light)を検知する。これにより障害を検出することが可能になる。ただし、光バースト信号は、バースト的に光信号が入ってくるため、障害の場合以外にもLOLが検知される。そのため、LOLを検知したからといって、障害と断定することはできない。しかしながら、本実施形態では、制御パケット用の波長パスと光バースト信号用の波長パスは同じファイバに収容されている。さらに、制御パケット用の波長パスは連続光信号であるため、LOLは障害時のみに検知される。このため、制御パケット用の波長パスのLOLを検知することにより、OBS/GMPLS光ネットワークの障害を検出することが可能になる。
図4では、トランスポンダ17が制御パケット用の波長パスのLOLを検知して、障害を認識する。トランスポンダ17はLOSをGMPLSボーダコントローラ15に通知し、GMPLSボーダコントローラ15が障害通知信号(notify)で対向のGMPLSボーダコントローラ15に障害を通知する。さらに障害通知信号でバーストコントローラ14に障害を通知することにより、OBSネットワーク1は、OBS/GMPLS光ネットワークに障害が発生したことを検知できる。
なお、本実施形態では、トランスポンダ17がLOLを検知して障害を通知していたが、LOLを検出する装置であれば、他の装置でもかまわない。
また、図4のようにGMPLS光ネットワーク2とOBSネットワーク1の境界にトランスポンダ17を配置した場合、トランスポンダ17は光信号が途絶したリンクの光IFをシャットダウンさせず、代わりにAIS(Alarm indication signal)等の障害の発生を伝える信号を生成し、リンクの下流方向に通知する。フルトランスペアレントな構成であり、下流の装置は、光の有無(光パワーレベル)を検出するが、光信号の内容をチェックしないため、AIS信号がきていることより、障害の発生を認識しない。つまり、トランスポンダ17より下流の装置であるOBSネットワーク1内の装置は、障害を検知しない。そのため、障害がGMPLS光ネットワーク2内で発生したことが分かり、障害箇所の切り分けが可能になる。
次に障害検出後のOBSネットワーク1とGMPLS光ネットワーク2との連携による障害復旧について説明する。
図5は、1+1プロテクション構成で障害が発生した後のOBSネットワークとGMPLS光ネットワークとの連携による障害復旧方法を示す。
OBSボーダノード12は、光バースト信号用の波長パスの設定要求を行う(3:Request DB LSP)。1+1プロテクション構成で設定するため、プロテクションタイプはAを指定してある。実線のようにワーキングパスが、点線のようにプロテクションパスが設定される(4A、4B:Response)。この時、ワーキングパスとプロテクションパスのそれぞれの設定時間を測定して、それをOBSエッジノード12に送る(5A、5B:Measure LSP setup latency)。
GMPLS光ネットワーク2内で障害が発生した場合、前述のようにトランスポンダ17がLOLを検知し、バーストコントローラ14に障害が通知される。また、1+1プロテクションスイッチ18も障害を検知し、ワーキングパスからプロテクションパスへの切り替えを行う。さらに、切り替えを行った後、送り出しの出力を切断することにより、上流側の1+1プロテクションスイッチ18も障害を検知し、このスイッチも切り替えを行う。OBSエッジノード12は障害を通知されたが、波長パスが1+1プロテクションの構成であり、プロテクションパスに自動的に切り替わり、この切り替えが瞬時に行われることを認識しているため、障害検出後の制御パケットの送出に関して、何ら制御を行わない。または、1+1プロテクションは安定的に切り替えが行われるので、予め数msのオフセットタイムを設定しておいてもよい。
図6は、プリプランドリルーティング構成で障害が発生した後のOBSネットワークとGMPLS光ネットワークとの連携による障害復旧方法を示す。
OBSボーダノード12は、光バースト信号用の波長パスの設定要求を行う(3:Request DB LSP)。プリプランドリルーティング構成で設定するため、プロテクションタイプはBを指定してある。実線のようにワーキングパスが設定され、点線のようにプロテクションパスの経路が計算される(4A、4B:Response)。この時、ワーキングパスの設定時間とプロテクションパスの経路計算時間を測定して、それをOBSエッジノード12に送る(5A、5B:Measure LSP setup latency)。
GMPLS光ネットワーク2内で障害が発生した場合、前述のようにトランスポンダ17がLOLを検知し、バーストコントローラ14に障害が通知される。OBSボーダノード12は障害を検知すると、ワーキングパスの解放を行い、その後、プロテクションパスのアクティべーションを行う。OBSエッジノード12は、障害検出後の制御パケットの送出を、予め測定したプロテクションパスの経路計算時間分を経過した後に実行する。
図7は、フル・リルーティング構成で障害が発生した後のOBSネットワークとGMPLS光ネットワークとの連携による障害復旧方法を示す。
OBSボーダノード12は、光バースト信号用の波長パスの設定要求を行う(3:Request DB LSP)。フル・リルーティング構成で設定するため、プロテクションタイプはCを指定してある。実線のようにワーキングパスが設定される(4:Response)。この時、ワーキングパスの設定時間を測定して、それをOBSエッジノード12に送る(5:Measure LSP setup latency)。
GMPLS光ネットワーク2内で障害が発生した場合、前述のようにトランスポンダ17がLOLを検知し、バーストコントローラ14に障害が通知される。OBSボーダノード12は障害を検知すると、ワーキングパスの解放を行い、その後、点線のようにプロテクションパスの設定を行う。この設定には時間がかかるため、OBSボーダノード12は、障害検出後の制御パケットを前記の設定時間を経過した後に送出する。このように、一定時間制御パケットの送出を抑えるため、安定かつ高速な障害復旧が可能になる。
また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。
本発明によるネットワークシステムの構成図を示す。 グループLSPの一例を示す。 OBSネットワーク間をGMPLS光ネットワークで接続する構成およびメッセージ・シーケンスを示す。 OBSネットワーク間を接続するGMPLS光ネットワークで障害が発生した場合の障害検知の方法を示す。 1+1プロテクション構成で障害が発生した後のOBSネットワークとGMPLS光ネットワークとの連携による障害復旧方法を示す。 プリプランドリルーティング構成で障害が発生した後のOBSネットワークとGMPLS光ネットワークとの連携による障害復旧方法を示す。 フル・リルーティング構成で障害が発生した後のOBSネットワークとGMPLS光ネットワークとの連携による障害復旧方法を示す。
符号の説明
1 OBSネットワーク
2 GMPLS光ネットワーク
3 バーチャルインタードメインリンク
11 OBSエッジノード
12 OBSボーダノード
13 GMPLS光ノード
14 バーストコントローラ
15 GMPLSボーダコントローラ
16 GMPLSコントローラ
17 トランスポンダ
18 1+1プロテクションスイッチ
19 WSS
20 PXC

Claims (3)

  1. 複数の光バースト交換を行うネットワークを、波長パスを設定するネットワークにより中継し、該波長パスを設定するネットワークでは、光バースト信号の制御パケット用の波長パスと光バースト信号用の波長パスが同一ルートであるシステムの障害復旧方法であって、
    前記光バースト信号用の波長パスを設定するために要する設定時間を計測するステップと、
    前記光バースト信号の制御パケット用の波長パスの障害を検出するステップと、
    前記検出した障害を前記光バースト交換を行うネットワークに通知するステップと、
    前記光バースト交換を行うネットワークは、前記通知がなされた場合、前記設定時間が経過するまで、前記光バースト信号の制御パケットの送信を抑止するステップと、
    を含むことを特徴とする障害復旧方法。
  2. 前記波長パスの障害は、光バースト交換を行うネットワークと波長パスを設定するネットワーク間に配置されたトランスポンダが、光信号の喪失または伝送路障害による信号品質の劣化を検知することで検出され、
    前記トランスポンダは、光信号喪失または伝送路障害による信号品質劣化検知後、光IFをシャットダウンさせないことを特徴とする請求項に記載の障害復旧方法。
  3. 前記送信を抑止するステップは、前記光バースト信号用の波長パスを再設定するときのみ、行うことを特徴とする請求項またはに記載の障害復旧方法。
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