JP4946820B2

JP4946820B2 - 自律系ネットワーク、ノード装置、ネットワーク冗長化方法及びネットワーク冗長化プログラム

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Publication number: JP4946820B2
Application number: JP2007302153A
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Inventors: 博一尾崎
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Description

本発明は、自律系ネットワーク、ノード装置、ネットワーク冗長化方法及びネットワーク冗長化プログラムに関し、特に、ネットワークの障害発生に対処可能な自律系ネットワーク、ノード装置、ネットワーク冗長化方法及びネットワーク冗長化プログラムに関するものである。

インターネットが社会インフラとして整備されつつある現在、その信頼性の向上、中でもネットワーク障害時の迅速な復旧は、極めて重要な課題である。このため、伝送路の故障（光ファイバの切断など）やノードの故障（ルータやスイッチの故障）に対し、様々な対処方法が提案されている。

一般的な対処方法としては、装置及び伝送路の冗長化が、簡便で、迅速かつ確実な方法として挙げられる。冗長化の具体例としては、世界標準となっているSDH（Synchronous Digital Hierarchy）/SONET（Synchronous Optical NETwork）のAPS（Automatic Protection Switching）切替や、Ethernet（登録商標）のLink Aggregation等が挙げられる（ITU-T 標準G．841、IEEE802．3ad）。装置の冗長化としては、主信号部や制御部の二重化等が挙げられる。

しかし、冗長化は、装置及びネットワークの規模とコストを増大させるため、全てを冗長化することは現実的ではない。しかも、もともとインターネットは、多数のネットワークの集合体であり、メッシュ状のトポロジーを基本としているため、本来的にネットワークとしての冗長性を有している。

このため、障害発生時の対処方法としては、パケットの経路変更を行って、障害箇所を迂回させる方法の方がコストメリットが大きい。しかし、上記方法を行うためには、ノードで故障情報に基づいた経路の再計算を行い、新しい経路を設定することが必要となる。

インターネットは、いくつもの自律系システム（Autonomous System）を相互に接続して構成している。また、各自律系システムは、基本的に１つの組織で管理・運営し、ネットワーク内部では、同一のルーティングプロトコルを使用する。既存の自律系ネットワークの構成例を図１４に示す。

自律系システム内部のルーティングプロトコル（IGP:Interior Gateway Protocol）としては、RIP（Routing Information Protocol）、OSPF（Open Shortest Path First）（RFC2328）、IS-IS（Intermediate System to Intermediate system）などが代表的であり、世界的に広く利用されている。

これらは、リンクステート（Link State）型のルーティングプロトコルと呼ばれ、以下のような方法で経路を設定する。まず、各ノードに出入りするリンクには、予めコスト（Cost）と呼ばれる重みがマニュアルで設定される。一般的には、リンクの伝送容量に逆比例するようにコストが設定されることが多い。

次に、各ノードは、各ノードに繋がるリンクの状態とコストとを定期的にフラッディング（ブロードキャスト）する。この結果、全ノードがネットワークトポロジーの情報を共有することになる。そして、各ノードは、経路コストが最小になるように、各ノードへの経路を決定する。この経路計算には、主に、Dijkstraのアルゴリズムと呼ばれる計算方法が用いられる。

経路計算の結果は、ツリー（shortest path tree、または、spanning tree）と呼ばれるリンクの集合となる。ツリーは、全ノードを連結する最小限のリンクの集合である。各ノードは、このツリーの情報を基に、ルーティングテーブルを更新し、さらに、フォワーディングテーブルを更新する。装置構成上、ルーティングテーブルは、制御部に格納し、フォワーディングテーブルは、各インタフェース部に格納する場合が多い。

上述した情報の収集と通知、経路計算及びその設定は、通常、ソフトウェアで周期的に処理されることになる。

図１５〜図１７は、既存ネットワークのルーティングの様子を示す図である。図１５は、故障の無い状態であり、経路を矢印で示している。図１６は、リンクに障害が発生し、ルーティングによって迂回経路が形成された状態を示し、図１７は、ノードに障害が発生し、ルーティングによって迂回経路が形成された状態を示している。

既存ルーティングプロトコルの処理フローを図１８に示す。既存ルーティングプロトコルでは、定周期タイマ起動（Ｓ１１）、自ノードリンク状態取得（Ｓ１２）、リンク状態通知（フラッディング）（Ｓ１３）、他ノードリンク状態取得（Ｓ１４）、ツリー計算（Ｓ１５）、ルーティングテーブル更新（Ｓ１６）、フォワーディングテーブル更新（Ｓ１７）の処理を、定周期タイマがタイムアウトする毎に、繰り返し行うことになる。

なお、経路の更新に必要な時間は、設定する周期によって変動するが、通常、数秒〜数百秒となる。図１８に示す処理フローは、処理を簡略化して示しており、実際には、故障やトポロジーに変化があった場合にも、上述した通知と経路の再計算とが行われることになる。

なお、本発明と関連する技術文献を以下に記載する。

S．Rai et al．"IP Resilience within an Autonomous System: Current Approaches，Challenges，and Future Directions"（IEEE Communications Magazine October 2005 ｐ142−149）Ｃ，Alaettinoglu et al．"Towards Millisecond IGP Convergence"（IETF Internet Draft 2000） S．Lee et al．"Proactive vs Reactive Approach to Failure Resilient Routing"（Proc．INFOCOM，Mar．2004） S．Vellanki et al"Improving Service Availability During Link Failure Transients through Alternate Routing"（Texas A & M Univ．，Tech．rep．TAMUECE-2003−02，Feb．2003）

なお、上述した既存ルーティングプロトコルでは、制御情報が氾濫し、ネットワークに負荷をかけることを避けるため、フラッディングの最小間隔が定められており、その間は、故障を検出しても通知できないようになっている。OSPFでは、この最小間隔は５秒である。図１８に示す処理フローでは、フラッディングの最小間隔の意味も含めて定周期タイマによる周期的な処理を行っている。

既存ルーティングプロトコルでは、定周期タイマを短く設定すると、故障時の復旧時間が短くなるが、制御情報のフラッディングが頻繁に行われることになる。このため、ネットワークに負荷がかかり、主信号パケットの転送が圧迫されることになる。定周期タイマは、両者のトレードオフを勘案して設定される。ある箇所に故障が発生した場合、次回の経路更新までは、その故障箇所を通過するパケットは廃棄され、信号断が継続することになる。なお、非特許文献１には、信号断の時間をできるだけ短くするための方法が提案されている。

また、非特許文献２で提案されている方法は、経路更新の周期を短縮し、迅速な経路再計算を行うものである。しかし、上述したように、情報のフラッディングが頻繁に行われることになるため、ネットワークに過度の負荷を与えることになる。また、局所的な故障に対しても全ノードで経路の再計算を行うことになるため、ノードのソフトウェアの負担も大きくなる。

また、非特許文献３，４で提案されている方法は、故障発生に備えて予備経路を予め計算しておく方法である。しかし、全ての故障に対処するためには計算量が増大し、実現が難しい。さらに、ネットワーク内に複数の故障が発生した場合に対処できる有効な対策は今のところ提案されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上述した課題である、通信の迅速な復旧を実現することが可能な自律系ネットワーク、ノード装置、ネットワーク冗長化方法及びネットワーク冗長化プログラムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有することとする。
＜自律系ネットワーク＞
本発明にかかる自律系ネットワークは、
ネットワーク内部で同一のルーティングプロトコルを使用する自律系ネットワークであって、
既存の自律系システムである既存ネットワークに、予備ルート専用の自律系システムのネットワークであり、各ノード装置が前記既存ネットワーク内のいずれかの一つまたは二つ以上ノード装置に接続しており、全てのノード装置の接続を見ると、前記既存ネットワーク内の全てのノード装置に接続している構成となる、追加ネットワークを付加して冗長化し、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送することを特徴とする。

＜ノード装置＞
また、本発明にかかるノード装置は、
ネットワーク内部で同一のルーティングプロトコルを使用する自律系ネットワークを構成するノード装置であって、
前記自律系ネットワークは、
既存の自律系システムである既存ネットワークに、予備ルート専用の自律系システムのネットワークであり、各ノード装置が前記既存ネットワーク内のいずれかの一つまたは二つ以上ノード装置に接続しており、全てのノード装置の接続を見ると、前記既存ネットワーク内の全てのノード装置に接続している構成となる、追加ネットワークを付加して冗長化して構成し、
前記既存ネットワーク内のノード装置は、
前記追加ネットワークに切替え、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送することを特徴とする。

＜ネットワーク冗長化方法＞
また、本発明にかかるネットワーク冗長化方法は、
ネットワーク内部で同一のルーティングプロトコルを使用する自律系ネットワークで行うネットワーク冗長化方法であって、
既存の自律系システムである既存ネットワークに、予備ルート専用の自律系システムのネットワークであり、各ノード装置が前記既存ネットワーク内のいずれかの一つまたは二つ以上ノード装置に接続しており、全てのノード装置の接続を見ると、前記既存ネットワーク内の全てのノード装置に接続している構成となる、追加ネットワークを付加して冗長化し、前記既存ネットワークのトラフィックの一部
を、前記追加ネットワークを使用して伝送することを特徴とする。

また、本発明にかかるネットワーク冗長化方法は、
ネットワーク内部で同一のルーティングプロトコルを使用する自律系ネットワークで行うネットワーク冗長化方法であって、
前記自律系ネットワークは、
既存の自律系システムである既存ネットワークに、予備ルート専用の自律系システムのネットワークであり、各ノード装置が前記既存ネットワーク内のいずれかの一つまたは二つ以上ノード装置に接続しており、全てのノード装置の接続を見ると、前記既存ネットワーク内の全てのノード装置に接続している構成となる、追加ネットワークを付加して冗長化して構成し、
前記既存ネットワーク内のノード装置は、
前記追加ネットワークに切替え、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送する工程を行うことを特徴とする。

＜ネットワーク冗長化プログラム＞
また、本発明にかかるネットワーク冗長化プログラムは、
ネットワーク内部で同一のルーティングプロトコルを使用する自律系ネットワークで実行させるネットワーク冗長化プログラムであって、
前記自律系ネットワークは、
既存の自律系システムである既存ネットワークに、予備ルート専用の自律系システムのネットワークであり、各ノード装置が前記既存ネットワーク内のいずれかの一つまたは二つ以上ノード装置に接続しており、全てのノード装置の接続を見ると、前記既存ネットワーク内の全てのノード装置に接続している構成となる、追加ネットワークを付加して冗長化して構成し、
前記追加ネットワークに切替え、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送する処理を、前記既存ネットワーク内のノード装置に実行させることを特徴とする。

本発明によれば、通信の迅速な復旧を実現することが可能となる。

まず、図１を参照しながら、本実施形態の自律系ネットワークの概要について説明する。

本実施形態における自律系ネットワークは、ネットワーク内部で同一のルーティングプロトコルを使用する自律系ネットワークである。なお、本実施形態の自律系ネットワークは、既存の自律系システムである既存ネットワーク（Ａ）に、予備ルート専用の自律系システムのネットワークであり、各ノード装置が前記既存ネットワーク内のいずれかの一つまたは二つ以上ノード装置に接続しており、全てのノード装置の接続を見ると、前記既存ネットワーク内の全てのノード装置に接続している構成となる、追加ネットワーク（Ｂ）を付加して冗長化し、既存ネットワーク（Ａ）のトラフィックの一部を、追加ネットワーク（Ｂ）を使用して伝送することを特徴とする。

これにより、本実施形態における自律系ネットワークは、既存ネットワーク（Ａ）のトラフィックの一部を、追加ネットワーク（Ｂ）を使用して伝送することになるため、通信の迅速な復旧を実現することが可能となる。以下、添付図面を参照しながら、本実施形態の自律系ネットワークについて詳細に説明する。

＜自律系ネットワークの構成＞
まず、図１を参照しながら、本実施形態の自律系ネットワークについて説明する。図１は、本実施形態の自律系ネットワークの構成を示す図である。

本実施形態における自律系ネットワークは、既存の自律系ネットワーク（既存ネットワーク）に対し、予備ルート専用の自律系ネットワーク（追加ネットワーク）を追加して構成している。なお、本実施形態の自律系ネッワーク内のルーティングプロトコルは、既存のルーティングプロトコルを適用することが可能であり、例えば、RIP、OSPF、IS-ISなどが適用可能である。

図１において、Ａは、既存ネットワークを示し、Ｂは、追加ネットワークを示している。既存ネットワークＡ内のノード装置は、地理的に近いもの同士を纏めていくつかのグループに分割しており、Ｃがそのグループを示す。各グループＣには、追加ネットワークＢ内のノード装置が１つ割り当てられ、既存ネットワークＡ内のノード装置と、追加ネットワークＢ内のノード装置と、が接続することになる。

本実施形態の自律系ネットワークは、追加ネットワークＢ用にノード装置を新設する。そして、既存ネットワークＡ内の各ノード装置に対し、インタフェースカードを追加し、既存ネットワークＡ内のノード装置と、追加ネットワークＢ内のノード装置と、を接続することになる。

追加ネットワークＢ内の各ノード装置は、メッシュ上に接続し、既存ネットワークＡからは独立した１つの自律系システムを構成する。追加ネットワークＢは、既存ネットワークＡの予備ルート専用に使用し、リンクの帯域やノードの転送能力は、既存ネットワークＡよりも極力低く抑えて小規模かつ経済的に構築する。

本実施形態の自律系ネットワークは、図１に示す構成を構築した上で、既存ネットワークＡ内の各ノード装置に対し、冗長切替を制御するためのソフトウェアを搭載して実現する。

＜ノード装置の構成＞
次に、図２を参照しながら、本実施形態のノード装置の構成について説明する。図２は、本実施形態のノード装置に搭載したソフトウェアの実装位置を示す図である。

本実施形態のノード装置は、制御部１と、主信号部２と、を有して構成する。制御部１は、制御部ソフトウェア１１と、制御部ハードウェア１２と、を有している。主信号部２は、共通部（スイッチ）２１と、インタフェース部２２，２３と、を有している。

制御部１の制御部ソフトウェア１１は、ＯＳ（Operating System）（通信プロトコルを含む）１１０と、アプリケーションソフトウェア１１１と、を有している。アプリケーションソフトウェア１１１は、切替制御ソフトウェア１１２と、ルーティングテーブル１１３と、ルーティングプロトコル１１４と、を有している。

主信号部２のインタフェース部２２，２３は、フォワーディングテーブル２２１，２３１と、故障検出部２２２，２３２と、を有している。

本実施形態の切替制御ソフトウェア１１２は、故障状態の参照、ルーティングテーブル１１３の参照、フォワーディングテーブル２２１，２３１の参照及び書換えを行うことになる。

＜自律系ネットワークにおける動作概要＞
次に、図１〜図１３を参照しながら、本実施形態における自律系ネットワークの動作について説明する。図３〜図７は、本実施形態における自律系ネットワークにおける第１の動作概要を示す図であり、図８〜図１２は、第２の動作概要を示す図であり、図１３は、本実施形態のソフトウェアの動作を示す状態遷移図である。

図３は、既存ネットワークＡに故障の無い通常状態を示している。この場合、既存ネットワークＡと、追加ネットワークＢと、はそれぞれ独立してルーティングプロトコルが動作する。なお、既存ネットワークＡと、追加ネットワークＢと、の両者間では、ルーティング情報のやり取りを行わないが、追加ネットワークＢの各ノード装置は、配下（既存ネットワークＡのノード装置）のアドレスも含めてルーティング情報を交換する。

なお、ノードＮＳからノードＮＤへの経路は、既存ルーティングプロトコルで交換した情報を基に計算する。これにより、図３に示す矢印の経路を設定することになる。この図３に示す経路状態で、途中のリンクに故障が発生した時の動作を図４に示す。

図４に示すように、ノードＮ１からノードＮ６に向かうリンクＬ１が断となった場合、ノードＮ１は、対向ノードＮ６からの警報転送『Ｎ６→Ｎ１方向の警報転送：例えば、SDH/SONETのRDI（Remote Detect Indication）など』で故障を直ちに検知し、ノードＮ６に向かうパケットを、追加ネットワークＢのノードＮ２に転送する。

ノードＮ２は、ノードＮ１から受信したパケットを追加ネットワークＢ内のノードＮ３に向けて転送する。ノードＮ３は、受信したパケットを既存ネットワークＡのノードＮＤに転送する。このように、本実施形態の自律系ネットワークは、既存ネットワークＡの途中のリンクで、故障が発生した場合に、故障を検知したノードＮ１が経路を切替えて追加ネットワークＢにパケットを転送し、追加ネットワークＢを介して最終目的地であるノードＮＤまでパケットを転送することになる。

なお、既存ネットワークＡは、ルーティングプロトコルを使用し、リンクＬ１を回避するための経路を計算することになる。しかし、その計算には、一定の時間を要するため、その間は、追加ネットワークＢを介してパケットを転送することになる。

既存ネットワークＡで経路の再計算を行い、再び、ノードＮＤへのパケット転送が可能になった時点で、追加ネットワークＢに転送していたパケットを、再び、既存ネットワークＡ内の経路に切戻す。この経路の切戻は、ノードＮ１が行う。経路が再び既存ネットワークＡに切戻った状態を図５に示す。図５では、故障箇所であるリンクＬ１を回避する新しい経路を矢印で示している。

図６は、経路を切替えた後に、リンク故障が復旧した時の動作を示す。この場合、故障回復を検出したノードＮ１は、再び、追加ネットワークＢへの切替を行う。これは、既存ネットワークＡでルーティングの再計算が行われ、経路が不安定になるため、計算が収束して経路が確定する間、予備ネットワークである追加ネットワークＢを介してパケットを転送するためである。

ルーティング収束後、ノードＮ１は、追加ネットワークＢから既存ネットワークＡに切戻す。この状態を、図７に示す。既存ネットワークＡ内の経路確定後に、追加ネットワークＢ→既存ネットワークＡの切戻を行う理由は、予備である追加ネットワークＢをなるべく空き状態にしておき、既存ネットワークＡ内の故障発生に備えるためである。但し、間歇的な故障により、既存ネットワークＡと、追加ネットワークＢと、の間で切替、切戻の振動が発生しないように、一定の保護時間を設けて切替、切戻を行うことにする。

図８〜図１２は、既存ネットワークＡにおいて、ノードＮＳ→ノードＮＤの経路上のノードＮ２で故障が発生した時の切替動作と、切戻動作と、を示している。図８は、既存ネットワークＡに故障の無い通常状態を示している。図９は、ノードＮ２で故障が発生した状態を示している。図９では、追加ネットワークＢを使用し、ノードＮ４から追加ネットワークＢ内のノードＮ５にパケットを転送し、ノードＮＤまでパケットを転送している状態を示している。図１０は、既存ネットワークＡ内で再経路を構築した状態を示している。図１０では、追加ネットワークＢを使用せず、ノードＮ４から既存ネットワークＡ内のノードにパケットを転送し、ノードＮＤまでパケットを転送している状態を示している。図１１は、ノードＮ２が復旧した直後の状態を示している。図１１では、追加ネットワークＢを使用し、ノードＮ４から追加ネットワークＢ内のノードＮ５にパケットを転送し、ノードＮＤまでパケットを転送している状態を示している。図１２は、ノードＮ２が復旧してから所定の時間が経過した状態を示している。図１２では、追加ネットワークＢを使用せず、ノードＮ４から復旧後のノードＮ２にパケットを転送し、ノードＮＤまでパケットを転送している状態を示している。なお、上述した既存ネットワークＡと、追加ネットワークＢと、の間の切替、切戻は、ノードＮ４が行うことになる。

本実施形態の自律系ネットワークでは、上述した切替、切戻を実行するため、既存ネットワークＡの各ノードは、切替制御ソフトウェアを搭載している。切替制御ソフトウェアは、ルーティングの結果（次の転送先）が書き込まれたテーブルを、故障情報及びルーティング情報に従って上書きし、転送先を変更することで、上記の切替、切戻を実行する。なお上記テーブルは、図２に示すフォワーディングテーブル２２１，２３１に該当する。通常、上記テーブルは、インタフェースカード（インタフェース部２２，２３）に搭載する。切替制御ソフトウェアの状態遷移図を図１３に示す。

追加ネットワークＢの各ノードは、配下の既存ネットワークＡのノードも含めてルーティングプロトコルを動作する。ルーティングプロトコルとして、OSPFを使用する場合には、各ノードは、既存ネットワークＡの各グループＣを、OSPFのエリアに対応させて階層化ルーティングを行う。これにより、追加ネットワークＢのルーティングテーブルを圧縮することが可能となる。

このように、本実施形態の自律系ネットワークを構成する追加ネットワークＢは、既存ネットワークＡに、故障または故障復旧が発生した場合に、一部のトラフィックを一時的に伝送するために設置される。このため、追加ネットワークＢは、大きな転送能力を必要としない。従って、追加ネットワークＢは、必要最小限の機器と伝送路とで安価に構成することが可能となる。

次に、図１３を参照しながら、各ノード装置に搭載される切替制御ソフトウェア１１２の処理フローについて説明する。各ノード装置に搭載される切替制御ソフトウェア１１２は、定周期で動作し、物理層やデータリンク層から通知される故障情報、または、経路制御部（ルーティングエンジン）から通知される新たな転送先情報を基に、フォワーディングテーブル２２１，２３１を上書きし、パケット転送先の切替、切戻を行う。

なお、切替、切戻は、一定の保護時間を確保して実行する。また、ルーティング変動／収束の判定は、ルーティングテーブル１１３の変動を監視し、一定時間の変動継続、変動停止を条件として実行する。

図１３の状態『Ｓ１：故障無し、切替無し』は、図３、図８に対応する。また、状態『Ｓ１：故障無し、切替無し』→状態『Ｓ２：故障有り、切替中』は、図４、図９に対応する。また、状態『Ｓ２：故障有り、切替中』→状態『Ｓ３：故障有り、切替無し』は、図５、図１０に対応する。また、状態『Ｓ３：故障有り、切替無し』→状態『Ｓ４：故障無し、切替中』は、図６、図１１に対応する。また、状態『Ｓ４：故障無し、切替中』→状態『Ｓ１：故障無し、切替無し』は、図７、図１２に対応する。

このように、本実施形態における自律系ネットワークでは、既存ネットワークＡに、予備転送用の小規模な追加ネットワークＢを付加し、ネットワークの冗長化を経済的に実現している。そして、故障発生時には、既存ネットワークＡから追加ネットワークＢに切替え、通信を復旧することを可能にしている。

また、本実施形態における自律系ネットワークでは、追加ネットワークＢの規模と転送能力とを拡大することで、機器や伝送路への投資コストに比例させて信頼性の向上させることが可能となる。さらに、本実施形態における自律系ネットワークでは、既存ルーティングプロトコルを使用するため、既存ネットワークＡからのマイグレーションを容易にすることが可能となる。

なお、上記実施形態の自律系ネットワークでは、追加ネットワークＢをメッシュ状にしたが、追加ネットワークＢを、リング状やバス状にすることも可能である。

また、本実施形態の自律系ネットワークでは、既存ネットワークＡ内の故障のみならず、装置や伝送路の保守、交換等でトラフィックを迂回する必要がある場合には、手動で追加ネットワークＢへの切替えを行うようにすることも可能である。

さらに、本実施形態の自律系ネットワークでは、輻輳回避やQoS（Quality Of Service）実現のために、追加ネットワークＢを利用することも可能である。その場合には、経路切替のポリシーを設定できるようにしておき、状況に応じて切替制御ソフトウェア１１２が自動的に経路切替を実行するように構築する。

また、上記実施形態の自律系ネットワークでは、既存ネットワークＡと、追加ネットワークＢと、の間のインタフェース接続を、１：１としたが、既存ネットワークＡと、追加ネットワークＢと、の間に集線装置を設け、追加ネットワークＢ側のインタフェースを削減することも可能である。また、本実施形態の切替制御ソフトウェア１１２は、ハードウェアのステートマシンで実現することも可能である。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において当業者が上記実施形態の修正や代用を行い、種々の変更を施した形態を構築することが可能である。

例えば、上述した本実施形態における自律系ネットワークを構成する各装置における制御動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。

なお、ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。

例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）に予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、リムーバブル記録媒体に、一時的、あるいは、永続的に格納（記録）しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。なお、リムーバブル記録媒体としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＭＯ（Magneto optical）ディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、磁気ディスク、半導体メモリなどが挙げられる。

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールすることになる。また、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送することになる。また、ネットワークを介して、コンピュータに有線で転送することになる。

また、本実施形態における自律系ネットワークは、上記実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に実行するように構築することも可能である。
以上の実施形態の説明より、本発明では、以下の特徴を有することになる。

本実施形態における自律系ネットワークは、ネットワーク内部において同一のルーティングプロトコルが使用される自律系ネットワークであって、
既存の自律系システムである既存ネットワークに前記既存ネットワークとは独立に設けられかつ予備ルート専用の自律系システムである追加ネットワークを付加して冗長化し、前記既存ネットワーク内のノード装置及び伝送路のうちの少なくとも一方に故障が発生した時に前記既存ネットワークのトラフィックの一部を前記追加ネットワークにて一時的に伝送している。

また、本実施形態におけるノード装置は、ネットワーク内部において同一のルーティングプロトコルが使用される既存の自律系システムである既存ネットワークを構成するノード装置であって、
自装置及び自装置への伝送路のうちの少なくとも一方に故障が発生した時に前記自装置への伝送路のトラフィックの一部を前記既存ネットワークとは独立に設けられかつ予備ルート専用の自律系システムである追加ネットワークにて一時的に伝送させるために前記追加ネットワークへの切替えを制御する切替制御ソフトウェアを備えている。

また、本実施形態におけるネットワーク冗長化方法は、ネットワーク内部において同一のルーティングプロトコルが使用される自律系ネットワークに用いるネットワーク冗長化方法であって、
既存の自律系システムである既存ネットワークに前記既存ネットワークとは独立に設けられかつ予備ルート専用の自律系システムである追加ネットワークを付加して冗長化し、前記既存ネットワーク内のノード装置及び伝送路のうちの少なくとも一方に故障が発生した時に前記既存ネットワークのトラフィックの一部を前記追加ネットワークにて一時的に伝送している。

即ち、本実施形態の自律系ネットワークは、ネットワーク内部において同一のルーティングプロトコルが使用される自律系システム内のノードやリンクの故障に対し、冗長化と経路変更とを組み合わせることによって、リンクやノードの故障時に通信の迅速な復旧を経済的に実現することを特徴とする。

また、本実施形態の自律系ネットワークでは、既存の自律系ネットワーク（既存ネットワーク）に予備ルート専用の自律系ネットワーク（追加ネットワーク）を追加して構成しており、既存ネットワークのノード装置は地理的に近いもの同士をまとめていくつかのグループに分割し、各グループに追加ネットワークのノード装置が１つ割り当てられ、対応する既存ネットワークの複数のノード装置が接続されている。

具体的に説明すると、本実施形態の自律系ネットワークでは、追加ネットワーク用にノード装置を新設し、既存ネットワークの各ノード装置にインタフェースカードを追加して両者を接続する。追加ネットワークの各ノード装置は、メッシュ上に接続され、既存ネットワークからは独立した１つの自律系システムを構成する。

追加ネットワークは、既存ネットワークの予備ルート専用に使用し、リンクの帯域やノード装置の転送能力は、既存ネットワークよりも極力低く抑えて小規模かつ経済的に構築する。

追加ネットワークは、既存ネットワークに故障または故障復旧が発生した場合に一時的に一部のトラフィックを運ぶために設置されるものであり、大きな転送能力は必要としない。このため、追加ネットワークは、必要最小限の機器と伝送路で安価に構成するものとする。

また、本実施形態の自律系ネットワークでは、既存ネットワークの各ノード装置に冗長切替を制御する切替制御ソフトウェアを搭載することによって実現している。

これにより、本実施形態の自律系ネットワークでは、既存ネットワークに予備転送用の小規模の追加ネットワークを付加することで、ネットワークの冗長化を経済的に実現し、故障発生時には迅速な切替によって通信を復旧させることが可能となる。

また、本実施形態の自律系ネットワークでは、付加する追加ネットワークの規模と転送能力を拡大することで、機器や伝送路への投資コストに比例させて信頼性の向上を図ることが可能となる。さらに、本実施形態の自律系ネットワークでは、既存ルーティングプロトコルをそのまま動作させるため、既存ネットワークからのマイグレーションが容易であるという利点もある。

本実施形態の自律系ネットワークの構成例を示すブロック図である。本実施形態のノード装置におけるソフトウェアの実装位置を示すブロック図である。本実施形態の自律系ネットワークにおける第１の動作概要を示す第１の図である。本実施形態の第１の動作概要を示す第２の図である。本実施形態の第１の動作概要を示す第３の図である。本実施形態の第１の動作概要を示す第４の図である。本実施形態の第１の動作概要を示す第５の図である。本実施形態の自律系ネットワークにおける第２の動作概要を示す第１の図である。本実施形態の第２の動作概要を示す第２の図である。本実施形態の第２の動作概要を示す第３の図である。本実施形態の第２の動作概要を示す第４の図である。本実施形態の第２の動作概要を示す第５の図である。本実施形態のソフトウェアの動作例を示す状態遷移図である。既存自律ネットワークの構成例を示す図である。既存ネットワークにおけるルーティング例を示す図である。既存ネットワークにおけるルーティング例を示す図である。既存ネットワークにおけるルーティング例を示す図である。既存ルーティング方法の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１制御部
２主信号部
１１制御部ソフトウェア
１２制御部ハードウェア
２１共通部（スイッチ）
２２，２３インタフェース部
１１０ＯＳ（通信プロトコルを含む）
１１１アプリケーションソフトウェア
１１２切替制御ソフトウェア
１１３ルーティングテーブル
１１４ルーティングプロトコル
２２１，２３１フォワーディングテーブル
２２２，２３２故障検出部
Ａ既存ネットワーク
Ｂ追加ネットワーク
Ｃグループ
Ｎ１，Ｎ６，ＮＳ，ＮＤノード
Ｌ１リンク

Claims

ネットワーク内部で同一のルーティングプロトコルを使用する自律系ネットワークであって、
既存の自律系システムである既存ネットワークに、予備ルート専用の自律系システムのネットワークであり、各ノード装置が前記既存ネットワーク内のいずれかの一つまたは二つ以上ノード装置に接続しており、全てのノード装置の接続を見ると、前記既存ネットワーク内の全てのノード装置に接続している構成となる、追加ネットワークを付加して冗長化し、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送することを特徴とする自律系ネットワーク。
前記既存ネットワーク内で障害が発生した場合に、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送することを特徴とする請求項１記載の自律系ネットワーク。
前記既存ネットワーク内のノード装置と伝送路との少なくとも一方で障害が発生した場合に、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送することを特徴とする請求項１または２記載の自律系ネットワーク。
前記既存ネットワーク内のノード装置を複数のグループに分割し、各グループに、前記追加ネットワーク内のノード装置を割り当て、前記既存ネットワーク内の各グループのノード装置と、前記追加ネットワーク内のノード装置と、を接続することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の自律系ネットワーク。
前記既存ネットワーク内のノード装置にインタフェースカードを追加し、前記既存ネットワーク内のノード装置と、前記追加ネットワーク内のノード装置と、を接続することを特徴とする請求項４記載の自律系ネットワーク。
前記既存ネットワーク内のノード装置は、前記追加ネットワークへの切替えを制御する切替制御部を有すること特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の自律系ネットワーク。
前記切替制御部は、
前記既存ネットワーク内の障害発生時に、前記追加ネットワークに切替え、前記トラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送するように制御すること特徴とする請求項６記載の自律系ネットワーク。
前記切替制御部は、
前記既存ネットワーク内の経路変動時に、前記追加ネットワークに切替え、前記トラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送するように制御すること特徴とする請求項６記載の自律系ネットワーク。
前記切替制御部は、
前記既存ネットワーク内の障害復旧時に、前記追加ネットワークに切替え、前記トラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送するように制御すること特徴とする請求項６記載の自律系ネットワーク。
ネットワーク内部で同一のルーティングプロトコルを使用する自律系ネットワークを構成するノード装置であって、
前記自律系ネットワークは、
既存の自律系システムである既存ネットワークに、予備ルート専用の自律系システムのネットワークであり、各ノード装置が前記既存ネットワーク内のいずれかの一つまたは二つ以上ノード装置に接続しており、全てのノード装置の接続を見ると、前記既存ネットワーク内の全てのノード装置に接続している構成となる、追加ネットワークを付加して冗長化して構成し、
前記既存ネットワーク内のノード装置は、
前記追加ネットワークに切替え、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送することを特徴とするノード装置。
前記ノード装置は、
前記ノード装置自身と、前記ノード装置への伝送路と、の少なくとも一方に障害が発生した場合に、前記追加ネットワークに切替え、前記ノード装置への伝送路のトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送することを特徴とする請求項１０記載のノード装置。
前記既存ネットワークのノード装置に接続するための第１のインタフェースカードと、前記追加ネットワークのノード装置に接続するための第２のインタフェースカードと、を有することを特徴とする請求項１０または１１記載のノード装置。
前記追加ネットワークへの切替えを制御する切替制御部を有すること特徴とする請求項１０から１２の何れか１項に記載のノード装置。
ネットワーク内部で同一のルーティングプロトコルを使用する自律系ネットワークで行うネットワーク冗長化方法であって、
既存の自律系システムである既存ネットワークに、予備ルート専用の自律系システムのネットワークであり、各ノード装置が前記既存ネットワーク内のいずれかの一つまたは二つ以上ノード装置に接続しており、全てのノード装置の接続を見ると、前記既存ネットワーク内の全てのノード装置に接続している構成となる、追加ネットワークを付加して冗長化し、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送することを特徴とするネットワーク冗長化方法。
前記既存ネットワーク内で障害が発生した場合に、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送することを特徴とする請求項１４記載のネットワーク冗長化方法。
ネットワーク内部で同一のルーティングプロトコルを使用する自律系ネットワークで行うネットワーク冗長化方法であって、
前記自律系ネットワークは、
既存の自律系システムである既存ネットワークに、予備ルート専用の自律系システムのネットワークであり、各ノード装置が前記既存ネットワーク内のいずれかの一つまたは二つ以上ノード装置に接続しており、全てのノード装置の接続を見ると、前記既存ネットワーク内の全てのノード装置に接続している構成となる、追加ネットワークを付加して冗長化して構成し、
前記既存ネットワーク内のノード装置は、
前記追加ネットワークに切替え、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送する工程を行うことを特徴とするネットワーク冗長化方法。
前記ノード装置は、
前記ノード装置自身と、前記ノード装置への伝送路と、の少なくとも一方に障害が発生した場合に、前記追加ネットワークに切替え、前記ノード装置への伝送路のトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送することを特徴とする請求項１６記載のネットワーク冗長化方法。
ネットワーク内部で同一のルーティングプロトコルを使用する自律系ネットワークで実行させるネットワーク冗長化プログラムであって、
前記自律系ネットワークは、
既存の自律系システムである既存ネットワークに、予備ルート専用の自律系システムのネットワークであり、各ノード装置が前記既存ネットワーク内のいずれかの一つまたは二つ以上ノード装置に接続しており、全てのノード装置の接続を見ると、前記既存ネットワーク内の全てのノード装置に接続している構成となる、追加ネットワークを付加して冗長化して構成し、
前記追加ネットワークに切替え、前記既存ネットワークのトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送する処理を、前記既存ネットワーク内のノード装置に実行させることを特徴とするネットワーク冗長化プログラム。
前記ノード装置自身と、前記ノード装置への伝送路と、の少なくとも一方に障害が発生した場合に、前記追加ネットワークに切替え、前記ノード装置への伝送路のトラフィックの一部を、前記追加ネットワークを使用して伝送する処理を、前記ノード装置に実行させることを特徴とする請求項１８記載のネットワーク冗長化プログラム。