JP4958234B2 - リンク障害予測方法、管理装置、通信装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク内に発生したリンク障害を、精度高く予測するリンク障害予測方法、管理装置、通信装置及びプログラムに関する。

近年、ＦＴＴＨ(Fiber To The Home)技術や他の高速アクセスライン技術によって、アクセスネットワークの通信速度が増大するに伴って、コアネットワークやメトロネットワークも含めた通信ネットワークの大容量化が必要となっている。また、ネットワーク全体の通信速度の向上と共に、レイヤ２スイッチのような通信装置の処理容量の増大も必要となっている。

ＬＡＮ(Local Area Network)内のネットワーク接続技術として開発されたイーサネット（登録商標）技術は、現在のところ、サービス事業者と加入者間の接続用途や、サービス事業者が構築するメトロエリアネットワーク内での使用が普及し始めている。このように広域にイーサネットを展開すると、サービス事業者は、加入者に対して常に安定したサービスを提供するために、ＬＡＮではあまり問題にならなかった、運用・保守・管理（ＯＡＭ：Operation Administration and Maintenance）を考慮する必要がある。従来、レイヤ３技術を用いて広域に展開したイーサネットネットワークのＯＡＭを実施していたが、より詳細なＯＡＭを実施するためには、レイヤ２でのＯＡＭ技術が望ましい。そのため、現在、ＩＴＵ−Ｔ Ｙ．１７３１ではイーサネットネットワーク内でのＯＡＭ手法が規定され、又ＩＥＥＥ８０２．１ａｇやＩＥＥＥ８０２．１Ｑａｗによって、イーサネットＯＡＭフレームや手法の規定が進んでいる。

イーサネットＯＡＭフレームは、到達性管理や、エラー通知、リンク（回線）パフォーマンスモニタ等の機能やその情報を伝達する機能を有するフレームである。イーサネットＯＡＭフレームは、宛先ＭＡＣ(Media Access Control)アドレスと、送信元ＭＡＣアドレスと、Ethernet OAM TLV(Type, Length, and Value)と、ＦＣＳ(Frame Check Sequence)とを含む。ＭＡＣアドレスは、運用保守管理対象となるレイヤ２ネットワーク装置固有の、又はネットワークインターフェイスカードに固有の、４８ビットの識別番号である。Ethernet OAM TLVは、例えば、制御情報（要求／応答）、ステータス（送信元シャーシＩＤ、管理アドレス、ポート状態、入出力ポートの応答動作情報等）等を含む。

瀬戸 康一郎、「８０２．１／８０２．３の標準化動向（３）」、 [online]、２００６年９月２５日、ＷＢＢフォーラム、[平成１９年７月２１日検索]、インターネット＜URL:http://wbb.forum.impressrd.jp/report/20060922/280?page=0%2C0＞ 「イーサネットＯＡＭ技術の概要」、[online]、ＫＤＤＩ研究所、光ネットワークアークテクチャーグループ、[平成１９年７月２１日検索]、インターネット＜URL:http://www.bugest.net/irs/docs_20070309/yoshiki-etherOAM.pdf＞ ITU-T recommendation Y.1731, "OAMfunctions and mechanisms for Ethernet based networks".、[online]、［平成１９年１１月１７日検索］、インターネット＜http://www.itu.int/rec/dologin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-Y.1731-200605-I!!PDF-E&type=items＞ IEEEP802.1ag Draft standard, "Connectivity FaultManagement", Draft 8.1.、[online]、［平成１９年１１月１７日検索］、インターネット＜http://www.ieee802.org/1/files/private/ag-drafts/d8/802-1ag-d8-1.pdf＞

ＬＡＮ内のネットワーク接続技術として開発されたイーサネット技術は、現在のところ、サービス事業者と加入者間での使用や、サービス事業者が構築するメトロエリアネットワーク内での使用が普及し始めている。このように広域にイーサネットを展開すると、ネットワークにリンク障害が発生する可能性も高くなり、またサービス事業者はこのリンク障害を迅速に遠隔から検出する必要がある。

管理装置は、イーサネットＯＡＭフレームにおける到達性管理等の機能を用いて、レイヤ２ネットワークに接続されたＬ２スイッチ毎又はそのポート毎に、リンク障害を検出することができる。特に、管理装置が、一定周期毎に、Ｌ２スイッチ毎又はそのポート毎に、疎通確認メッセージを送信することによって、その到達性を確認することができる。

しかしながら、通常、イーサネットＯＡＭフレームのような保守管理フレームは、レイヤ２ネットワークにおける通信リソースを過度に消費しないためにも、比較的長い所定周期で送信される。そのため、その所定周期の間隔の中で一時的に発生するリンク障害は、検出することができない。逆に、保守管理フレームを、短い所定周期で送信することは、通信リソースの過度な消費につながる。

一方で、Ｌ２スイッチは、他のＬ２スイッチとの間でネットワークを冗長的に構成した冗長構成プロトコルを適用することによって、耐障害性を高める技術を適応可能であり、広域にイーサネットサービスを展開する際には当該機能が適応されていることが多い。

サービス提供者が事前に設定した閾値以上のフレーム損失が発生した場合、管理装置にてそのフレーム損失率を精度高く測定できることが望ましい。なぜならば、最初に測定された低いフレーム損失率であっても、その後、高いフレーム損失率を発生する場合がある。このような場合、一定以上の低いフレーム損失率が検出された際に、フレーム損失率を精度高く測定し、その後のリンク障害を予測する必要がある。

そこで、本発明は、遠隔に位置する管理装置が、通信装置のポート毎に適用されたネットワークの耐障害性に応じて、リンク劣化の初期段階で、精度高くリンク障害を予測できるように動作するリンク障害予測方法、管理装置、通信装置及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、複数のポート間でレイヤ２フレームを中継する複数の通信装置と、該通信装置が接続されたネットワークにおけるリンク障害の発生を予測する管理装置とを有するシステムにおけるリンク障害予測方法であって、
管理装置は、通信装置毎又はそのポート毎に、ネットワーク構成の耐障害性に基づいて初期リンク劣化指数を決定する第１のステップと、
管理装置が、通信装置毎又はそのポート毎に、疎通確認メッセージを所定周期で送信する第２のステップと、
通信装置が、通信装置毎又はそのポート毎に、疎通確認メッセージのフレーム損失率を測定し、該フレーム損失率を含む保守管理フレームを管理装置へ送信する第３のステップと、
管理装置が、初期リンク劣化指数に、フレーム損失率に応じた指数を加算したリンク劣化指数を算出し、該リンク劣化指数が所定閾値以上である場合、所定周期を短くし、再度、第２のステップへ戻る第４のステップと
を有し、通信装置又はそのポートにおけるフレーム損失率を出力することを特徴とする。

本発明のリンク障害予測方法における他の実施形態によれば、第４のステップについて、管理装置は、更に、先の単位時間におけるリンク劣化指数と後の単位時間におけるリンク劣化指数との差である時間微分リンク劣化指数を算出し、該時間微分リンク劣化指数が所定閾値以上である場合も、所定周期を短くし、再度、第１のステップへ戻ることも好ましい。

本発明のリンク障害予測方法における他の実施形態によれば、疎通確認メッセージは、運用保守管理フレームのイーサネットＯＡＭフレームにおけるＥＴＨ−ＣＣＭ(ETHernet Continuity Check Message)であり、ＥＴＨ−ＣＣＭは、所定周期の情報を含んでおり、
第４のステップについて、管理装置は、次のＥＴＨ−ＣＣＭに含めるべき所定周期に、先に送信したＥＴＨ−ＣＣＭに含められた所定周期よりも短い所定周期を設定することも好ましい。

本発明のリンク障害予測方法における他の実施形態によれば、第１のステップについて、管理装置は、ネットワーク構成の耐障害性が高い冗長構成プロトコルを備えている通信装置のポートほど、低いリンク劣化指数を初期リンク劣化指数として設定することも好ましい。

本発明によれば、複数の通信装置間又はそれらポート間でレイヤ２フレームを中継する複数の通信装置と通信可能であって、該通信装置が接続されたネットワークにおけるリンク障害の発生を予測する管理装置において、
通信装置毎又はそのポート毎に、ネットワーク構成の耐障害性に基づいて初期リンク劣化指数を決定する初期リンク劣化指数設定手段と、
通信装置毎又はそのポート毎に、疎通確認メッセージを所定周期で送信する疎通確認メッセージ送信手段と、
通信装置毎又はそのポート毎に、疎通確認メッセージのフレーム損失率を含む保守管理フレームを受信する保守管理フレーム受信手段と、
初期リンク劣化指数に、フレーム損失率に応じた指数を加算したリンク劣化指数を算出し、該リンク劣化指数が所定閾値以上である場合、所定周期を短くし、再度、疎通確認メッセージ送信手段を実行するように制御するリンク劣化指数更新制御手段と、
通信装置又はそのポートにおけるフレーム損失率を出力するユーザインタフェース手段と
を有することを特徴とする。

本発明の管理装置における他の実施形態によれば、リンク劣化指数更新制御手段は、更に、先の単位時間におけるリンク劣化指数と後の単位時間におけるリンク劣化指数との差である時間微分リンク劣化指数を算出し、該時間微分リンク劣化指数が所定閾値以上である場合も、所定周期を短くし、再度、疎通確認メッセージ送信手段を実行するように制御することも好ましい。

本発明の管理装置における他の実施形態によれば、疎通確認メッセージは、運用保守管理フレームのイーサネットＯＡＭフレームにおけるＥＴＨ−ＣＣＭであり、ＥＴＨ−ＣＣＭは、所定周期の情報を含んでおり、
リンク劣化指数更新制御手段は、次のＥＴＨ−ＣＣＭに含めるべき所定周期に、先に送信したＥＴＨ−ＣＣＭに含められた所定周期よりも短い所定周期を設定することも好ましい。

本発明の管理装置における他の実施形態によれば、初期リンク劣化指数設定手段は、ネットワーク構成の耐障害性が高い冗長構成プロトコルを備えている通信装置のポート、又は通信装置ほど、低いリンク劣化指数を初期リンク劣化指数として設定することも好ましい。

本発明によれば、前述した管理装置と通信可能であって、複数の通信装置間又はそれらポート間でレイヤ２フレームを中継する通信装置において、
管理装置から、通信装置毎又はそのポート毎に、疎通確認メッセージを所定周期で受信する疎通確認メッセージ受信手段と、
疎通確認メッセージのフレーム損失率を測定するフレーム損失率測定手段と、
フレーム損失率を含む保守管理フレームを、管理装置へ送信する損失率送信手段と
を有することを特徴とする。

本発明の通信装置における他の実施形態によれば、疎通確認メッセージは、運用保守管理フレームのイーサネットＯＡＭフレームにおけるＥＴＨ−ＣＣＭであり、ＥＴＨ−ＣＣＭは、所定周期の情報を含んでいることも好ましい。

本発明によれば、複数の通信装置間又はそれらポート間でレイヤ２フレームを中継する複数の通信装置と通信可能であって、該通信装置が接続されたネットワークにおけるリンク障害の発生を予測する管理装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
通信装置毎又はそのポート毎に、ネットワーク構成の耐障害性に基づいて初期リンク劣化指数を決定する初期リンク劣化指数設定手段と、
通信装置毎又はそのポート毎に、疎通確認メッセージを所定周期で送信する疎通確認メッセージ送信手段と、
通信装置毎又はそのポート毎に、疎通確認メッセージのフレーム損失率を含む保守管理フレームを受信する保守管理フレーム受信手段と、
初期リンク劣化指数に、フレーム損失率に応じた指数を加算したリンク劣化指数を算出し、該リンク劣化指数が所定閾値以上である場合、所定周期を短くし、再度、疎通確認メッセージ送信手段を実行するように制御するリンク劣化指数更新制御手段と、
通信装置又はそのポートにおけるフレーム損失率を出力するユーザインタフェース手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、前述した管理装置と通信可能であって、複数の通信装置間又はそれらポート間でレイヤ２フレームを中継する通信装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
管理装置から、通信装置毎又はポート毎に、疎通確認メッセージを所定周期で受信する疎通確認メッセージ受信手段と、
疎通確認メッセージのフレーム損失率を測定するフレーム損失率測定手段と、
フレーム損失率を含む保守管理フレームを、管理装置へ送信する損失率送信手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明のリンク障害予測方法、管理装置、通信装置及びプログラムによれば、遠隔に位置する管理装置が、通信装置毎又はそのポート毎に適用されたネットワークの耐障害性に応じて、リンク劣化の初期段階で、精度高くリンク障害を予測できるように動作することができる。本発明によれば、通信装置毎又はそのポート毎に、ネットワークの耐障害性に基づいて初期リンク劣化指数を決定するために、同じフレーム損失率であっても、リンク障害を発生する可能性の低いリンクについては、リンク障害の予測対象としない。また、一度、所定閾値以上のリンク劣化指数が算出されたリンクに対しては、疎通確認メッセージを送信する所定周期を短くすることによって、精度高くフレーム損失率を測定することができる。逆に、所定閾値よりも低いリンク劣化指数が算出されている限り、長い所定周期で疎通確認メッセージを送信することによって、通信リソースを過度に消費しないようにする。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、レイヤ２ネットワークのシステム構成図である。

図１のシステムは、複数のポート間でレイヤ２フレームを中継する複数の通信装置（レイヤ２スイッチ、以下では「Ｌ２スイッチ」という）を有する。複数のＬ２スイッチ１は、階層ツリー状に接続されている。また、それらＬ２スイッチが接続されたレイヤ２ネットワークには、リンク障害の発生を予測する管理装置２が接続されている。

最初に、本発明を実現するために、以下の２つの値を定義する。
（１）レイヤ２のリンク劣化指数（ＬＬＤＤ：Layer 2 Link Degradation Degree）
（２）レイヤ２の時間微分リンク劣化指数（ＬＬＤＧ：Layer 2 Link Degradation
Gradient）

［レイヤ２リンク劣化指数（ＬＬＤＤ）］
ＬＬＤＤ値は、Ｌ２スイッチ間のリンクの劣化状態、具体的には、単位時間あたりのフレーム損失数（フレーム損失率）に応じたリンク劣化指数（自然数）を表す。ＬＬＤＤ値は、大きい数になるほど、リンク劣化の度合いが高いことを意味する。

管理装置２は、最初に、通信装置のポート毎に、ネットワーク構成の耐障害性に基づいて初期リンク劣化指数を決定し、その指数をＬＬＤＤ値とする。初期設定のＬＬＤＤ値は、例えば、そのＬ２スイッチのポートに適用された冗長構成プロトコルに基づく。高い耐障害性を有する冗長構成プロトコルの場合、同じフレーム損失率であっても、リンク障害が発生する可能性が低い。即ち、ネットワーク構成の耐障害性が高い冗長構成プロトコルを備えている通信装置のポートほど、低いリンク劣化指数を初期ＬＬＤＤ値として設定する。

具体的に、ＬＬＤＤ値は、Ｌ２スイッチのポートに適用された冗長構成プロトコルによって、以下のように係数として設定する。ＬＬＤＤ値は、リンク障害の発生の可能性が低い場合には元の値よりも小さい方向に存在するとする。
（１）ｎ本のリンクをＬＡＧ(Link AggreGation)によって構成している場合
初期ＬＬＤＤ値＝（０．８）^ｎ
（２）ＳＴＰ(Spanning Tree Protocol)によって構成している場合
初期ＬＬＤＤ値＝０．８
（３）ＧＳＲＰ(Gigabit Switch Redundancy Protocol)によって構成している場合
初期ＬＬＤＤ値＝０．５
（４）ＲＰＲ(Resilient Packet Ring)によって構成している場合
初期ＬＬＤＤ値＝０．２
（５）Ｇ．８０３１によって構成している場合
初期ＬＬＤＤ値＝０．１

ＬＡＧ（リンクアグリゲーション、IEEE802.3ad）は、複数の物理的なリンクを、仮想的な１本のリンクとして扱うプロトコルをいう。低速の帯域幅（例えば１Ｇｂｐｓ）のリンクを、ｎ本束ねて、高速の帯域幅（例えば１×ｎＧｂｐｓ）の仮想リンクとして使用することができる。また、物理的なリンクのいずれかにリンク障害が発生したとしても、他のリンクによって、回線全体としては停止することなく動作し続けることができ、耐障害性を向上させることができる。

ＳＴＰ（スパニングツリー・プロトコル、IEEE 802.1d）は、ループ（円環）状に形成されたネットワーク内で、パケットが巡回し続けることを防止するプロトコルである。所与の優先順位に基づいて、ブリッジ間で制御情報ＢＰＤＵ(Bridge
Protocol Data Unit)を交換し、通常使用経路及び障害時迂回経路を設定する。障害時に容易に迂回経路が確保できるために、耐障害性を向上させることができる。

ＧＳＲＰ（ギガビット・スイッチ・リタンダント・プロトコル）は、Ｌ２スイッチに障害が発生した場合、同一ネットワーク上の別のＬ２スイッチを経由して通信経路を確保する、Ｌ２スイッチの冗長構成のためのプロトコルである。ＧＳＲＰは、スパニングツリー・プロトコルと比較して、２つのＬ２スイッチ間における切り替えが高速であって、耐障害性を向上させることができる。

ＲＰＲ（レジリアント・パケット・リング、IEEE 802.17）は、光ファイバで構成されたリング型ネットワークにおけるリング構成を二重化するプロトコルである。リング装置間の接続の信頼性を高め、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨと同等の障害回復速度を有するものあって、耐障害性を向上させることができる。

次に、Ｌ２スイッチ毎に又はそのポート毎に、初期設定されたＬＬＤＤ値に、フレーム損失率に応じた指数を加算したリンク劣化指数が算出される。通常、フレーム損失率が高いほど、そのＬ２スイッチ又はそのポートにおけるリンク障害の発生の可能性が高いと判断できる。

具体的には、フレーム損失率をα倍（例えば１０倍）した値を損失指数として、初期ＬＬＤＤ値に加算するものであってもよい。
損失指数＝（＋フレーム損失率）×α
ＬＬＤＤ値＝初期ＬＬＤＤ値＋損失指数

これによって、リンク障害の発生の可能性が低い場合、ＬＬＤＤ値は、小さい方向に存在し、フレーム損失率が高くなるほど、その値が大きい方向に存在する。本発明によれば、ＬＬＤＤ値が、所定閾値以上となった場合に、リンク障害の予測対象とされ、精度高くフレーム損失率を測定するように動作する。耐障害性の高い冗長構成プロトコルを適用したＬ２スイッチ又はそのポートは、比較的高いフレーム損失率であっても、リンク障害の予測対象と判断されにくくなる。一方で、耐障害性の低い冗長構成プロトコルを適用したＬ２スイッチ又はそのポートは、比較的低いフレーム損失率であっても、リンク障害の予測対象と判断されやすくなる。

［レイヤ２リンク劣化変化度（ＬＬＤＧ）］
ＬＬＤＧ値は、前述のＬＬＤＤ値に基づく変化状態、即ち、先の単位時間におけるリンク劣化指数と後の単位時間におけるリンク劣化指数との差（自然数）を表す。ＬＬＤＧ値は、大きい数になるほど、リンク劣化が急激に発生したことを意味する。ＬＬＤＧ値は、ＬＬＤＤ値が算出される際に、一緒に算出される。

図２は、本発明における管理装置及びＬ２スイッチの機能構成図である。

図２のシステムによれば、複数の通信装置間又はそれらポート間でレイヤ２フレームを中継する複数のＬ２スイッチと、それらＬ２スイッチが接続されたネットワークにおけるリンク障害の発生を予測する管理装置とを有する。

管理装置２は、ネットワーク構成蓄積部２０１と、初期リンク劣化指数設定部２０２と、リンク劣化指数更新制御部２０３と、疎通確認メッセージ送信部２０４と、保守管理フレーム受信部２０５と、ユーザインタフェース部２０６とを有する。これら機能構成部は、管理装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現できる。

ネットワーク構成蓄積部２０１は、Ｌ２スイッチの接続状態だけでなく、その耐障害性に基づくネットワーク構成、例えば、冗長構成プロトコルの情報も蓄積する。この情報は、初期リンク劣化指数設定部２０２へ通知される。

初期リンク劣化指数設定部２０２は、Ｌ２スイッチ毎に又はそのポート毎に、ネットワーク構成の耐障害性に基づいて初期リンク劣化指数（初期のＬＬＤＤ値）を決定する。ここで、初期リンク劣化指数設定部２０２は、ネットワーク構成の耐障害性が高い冗長構成プロトコルを備えているＬ２スイッチほど又はそのポートほど、低いＬＬＤＤ値を初期値として設定する。初期ＬＬＤＤ値は、リンク劣化指数更新制御部２０３へ出力される。

尚、初期リンク劣化指数設定部２０２は、ネットワーク構成の耐障害性に加えて、過去にリンク障害を発生したＬ２スイッチ又はそのポートに対しては、やや高いＬＬＤＤ値を初期値として設定することも好ましい。この場合、管理装置２は、過去にリンク障害を発生した装置番号及びポート番号を記憶する記憶部を備えることを要する。

具体的には、過去のリンク障害発生回数をβ倍（例えば５０倍）した値を、耐障害性に基づく初期ＬＬＤＤ値に加算するものであってもよい。
初期ＬＬＤＤ値＝耐障害性に基づく初期ＬＬＤＤ値＋
（過去のリンク障害発生回数×β）

疎通確認メッセージ送信部２０４は、Ｌ２スイッチ毎に又はそのポート毎に、疎通確認メッセージを所定周期で送信する。疎通確認メッセージは、例えば、運用保守管理フレームであるイーサネットＯＡＭフレームにおけるＥＴＨ−ＣＣＭである。ＥＴＨ−ＣＣＭは、所定周期の情報を含む。所定周期は、リンク劣化指数更新制御部２０３からの制御によって可変される。

ＥＴＨ−ＣＣＭは、管理ポイント間の接続性をチェックするメッセージであり、ＩＥＥＥ８０２．１ａｇ及びＩＴＵ−Ｔ Ｇ．１７３１に規定されている。ＥＴＨ−ＣＣＭの周期情報は、３ビットで７種類（１０分、１分、１０秒、１秒、１０ミリ秒、３．３３ミリ秒）が規定されており、その周期情報を表すビット列が、ＥＴＨ−ＣＣＭのＰＤＵ(Protocol Data Unit)のFlagに含まれている。ＥＴＨ−ＣＣＭを周期的に受信すべきＬ２スイッチは、その周期の３．５倍以上の時間、そのＥＴＨ−ＣＣＭを受信しなかった場合、接続性損失(Loss of Continuity)を検出することができる。

保守管理フレーム受信部２０５は、Ｌ２スイッチ毎に又はそのポート毎に、ＥＴＨ−ＣＣＭのフレーム損失率（単位時間あたりの回数）を含む保守管理フレームを受信する。保守管理フレームは、インターネットＯＡＭフレームであって、例えば、アラーム通知信号フレーム（ＥＴＨ−ＡＩＳ(Alarm Indication Signal)）であってもよい。保守管理フレームに含まれるフレーム損失率は、リンク劣化指数更新制御部２０３へ出力される。

リンク劣化指数更新制御部２０３は、フレーム損失率を、保守管理フレーム受信部２０５から受け取る。そして、初期ＬＬＤＤ値に、フレーム損失率に応じた指数を加算したＬＬＤＤ値を算出する。そのＬＬＤＤ値が所定閾値以上である場合、所定周期を短くする旨を、疎通確認メッセージ送信部２０４へ通知する。これによって、疎通確認メッセージ送信部２０４は、先の所定周期よりも短い所定周期で、ＥＴＨ−ＣＣＭの送信を繰り返す。

また、リンク劣化指数更新制御部２０３は、ＬＬＤＤ値に加えて、時間微分リンク劣化指数（ＬＬＤＧ値）を算出することも好ましい。ＬＬＤＧ値は、先の単位時間におけるリンク劣化指数と後の単位時間におけるリンク劣化指数との差である。ＬＬＤＧ値が所定閾値以上である場合も、所定周期を短くする旨を、疎通確認メッセージ送信部２０４へ通知する。

ユーザインタフェース部２０６は、Ｌ２スイッチ毎に又はそのポート毎に、精度高く測定したフレーム損失率を、ネットワーク管理者に出力する。

Ｌ２スイッチ１は、前述した管理装置２と通信可能であって、複数のポート間でレイヤ２フレームを中継する。Ｌ２スイッチ１は、複数のポート部１０１と、レイヤ２フレームをポート間で中継するスイッチ部１０２と、疎通確認メッセージ受信部１０３と、フレーム損失率測定部１０４と、保守管理フレーム送信部１０５とを有する。これら機能構成部は、Ｌ２スイッチに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。

疎通確認メッセージ受信部１０３は、管理装置２から、ポート毎に、疎通確認メッセージを所定周期で受信する。疎通確認メッセージは、例えばイーサネットＯＡＭフレームにおけるＥＴＨ−ＣＣＭであって、ＥＴＨ−ＣＣＭは、所定周期の情報を含む。疎通確認メッセージ受信部１０３は、ＥＴＨ−ＣＣＭを損失した場合、その旨を、フレーム損失率測定部１０４へ通知する。

フレーム損失率測定部１０４は、ＥＴＨ−ＣＣＭのフレーム損失率（単位時間あたりのフレーム損失回数）を測定する。そのフレーム損失率は、保守管理フレーム送信部１０５へ出力される。

保守管理フレーム送信部１０５は、フレーム損失率を含む保守管理フレームを、管理装置２へ送信する。保守管理フレームは、インターネットＯＡＭフレームであって、例えば、アラーム通知信号フレームであってもよい。

図３は、本発明におけるシーケンス図である。

（Ｓ３０１）管理装置２は、Ｌ２スイッチ１毎に又はそのポート毎に、ＥＴＨ−ＣＣＭ（疎通確認メッセージ）を周期Ｔ１（例えば１０分）で送信する。ＥＴＨ−ＣＣＭは、周期Ｔ１の情報を含む。Ｌ２スイッチ１は、そのＥＴＨ−ＣＣＭのフレーム損失率（単位時間あたりのフレーム損失数）を測定する。

（Ｓ３０２）Ｌ２スイッチ１は、所定時間を経過後、過去に受信したＥＴＨ−ＣＣＭのフレーム損失率を含む保守管理フレームを、管理装置２へ送信する。Ｌ２スイッチ１は、例えば、１日（２４時間）毎に、保守管理フレームを管理装置２へ送信するものであってもよい。

（Ｓ３０３）管理装置２は、初期ＬＬＤＤ値に、フレーム損失率に応じた指数を加算したＬＬＤＤ値を算出する。図３によれば、装置番号及びポート番号に、算出されたＬＬＤＤ値が表されている。例えば、ＳＷ１５について、ポート番号１はＬＬＤＤ値「−５０」であり、ポート番号２はＬＬＤＤ値「＋７０」であり、ポート番号３はＬＬＤＤ値「−２０」である。

そして、そのＬＬＤＤ値が所定閾値以上であるか否かを判定する。ＬＬＤＤ値が所定閾値よりも低い場合、リンク障害の予測対象となるリンクは存在しないものとして、管理装置は、先の周期Ｔ１（例えば１０分）で、ＥＴＨ−ＣＣＭの送信を繰り返す（Ｓ３０１へ戻る）

例えば、所定閾値「５０」であるとする。図３によれば、ＳＷ１５のポート番号２のＬＬＤＤ値「＋７０」が、所定閾値「５０」以上となっている。この場合、ＳＷ１５のポート番号２へ送信するＥＴＨ−ＣＣＭについて、所定周期を短くする。例えば、周期Ｔ１（例えば１０分）よりも、次に短い周期Ｔ２（例えば１分）を設定する。

また、ＬＬＤＧ値が所定閾値以上であるか否かも判定する。ＬＬＤＧ値が、所定閾値以上である場合も、所定周期を短くする。

（Ｓ３０４）管理装置２は、Ｌ２スイッチ１毎に又はそのポート毎に、ＥＴＨ−ＣＣＭを周期Ｔ２で送信する。Ｌ２スイッチ１は、ＥＴＨ−ＣＣＭのフレーム損失率を測定する。

（Ｓ３０５）Ｌ２スイッチ１は、所定時間を経過後、過去に受信したＥＴＨ−ＣＣＭのフレーム損失率を含む保守管理フレームを、管理装置２へ送信する。

（Ｓ３０６）管理装置２は、初期ＬＬＤＤ値に、フレーム損失率に応じた指数を加算したＬＬＤＤ値を算出する。そして、そのＬＬＤＤ値が所定閾値以上であるか否かを判定する。ＬＬＤＤ値が所定閾値よりも低い場合、リンク障害の予測対象となるリンクは存在しないものとして、管理装置は、先の周期Ｔ１（例えば１０分）で、ＥＴＨ−ＣＣＭの送信を繰り返す（Ｓ３０１へ戻る）。一方で、ＬＬＤＤ値が所定閾値以上である場合、管理装置は、周期Ｔ２（例えば１分）よりも、次に短い周期Ｔ３（例えば１０秒）に設定する。

（Ｓ３０７〜Ｓ３０９）管理装置２は、Ｌ２スイッチ１毎に又はそのポート毎に、ＥＴＨ−ＣＣＭを周期Ｔ３（例えば１０秒）で送信する。そして、前述のＳ３０４〜Ｓ３０６と全く同様の処理を繰り返す。ＬＬＤＤ値が、所定閾値以上である場合、ＥＴＨ−ＣＣＭを送信する所定周期を、更に、１秒−＞１００ミリ秒−＞１０ミリ秒−＞３．３３ミリ秒と短くしていくこともできる。

前述したように、ＥＴＨ−ＣＣＭを送信する所定周期を段階的に短くしていくことによって、単位時間に送信するフレーム数を増加させ、必然的にフレーム損失数も増加させることによって、精度高くフレーム損失率を導出することができる。

図４は、本発明によって用いられる疎通確認メッセージのフレーム構成図である。

本発明によれば、疎通確認メッセージにＥＴＨ−ＣＣＭを用いる。「宛先ＭＡＣアドレス」は、Ｌ２スイッチ１のポートのＭＡＣアドレスを意味する。「送信元ＭＡＣアドレス」は、管理装置２のＭＡＣアドレスを意味する。「８０２．１Ｑイーサタイプ」はＶＬＡＮタグを付与する場合に設定され、「ＯＡＭイーサタイプ」は例えばSlowプロトコルが設定される。「ＤＡＴＡ」には、本発明に基づくＥＴＨ−ＣＣＭの内容が含まれる。「OpCode」には、ＥＴＨ−ＣＣＭを意味する「０１」が含まれる。「Flags」には、ＥＴＨ−ＣＣＭの所定周期が含まれる。所定周期は、３ビットで７種類（１０分、１分、１０秒、１秒、１００ミリ秒、１０ミリ秒、３．３３ミリ秒）が規定される。従って、本発明によれば、例えば、１０分−＞１分−＞１０秒−＞１秒−＞１００ミリ秒−＞１０ミリ秒−＞３．３３ミリ秒の順に、所定周期を段階的に短くすることができる。更に、「TLV」には、本発明に基づくＬＤ値及びポート閉鎖順位が含まれる。

以上、詳細に説明したように、本発明のリンク障害予測方法、管理装置、通信装置及びプログラムによれば、遠隔に位置する管理装置が、通信装置のポート毎に適用されたネットワークの耐障害性に応じて、リンク劣化の初期段階で、精度高くリンク障害を予測できるように動作することができる。本発明によれば、通信装置のポート毎に、ネットワークの耐障害性に基づいて初期リンク劣化指数を決定するために、同じフレーム損失率であっても、リンク障害を発生する可能性の低いリンクについては、リンク障害の予測対象としない。また、一度、所定閾値以上のリンク劣化指数が算出されたリンクに対しては、疎通確認メッセージを送信する所定周期を短くすることによって、精度高くフレーム損失率を測定することができる。逆に、所定閾値よりも低いリンク劣化指数が算出されている限り、長い所定周期で疎通確認メッセージを送信することによって、通信リソースを過度に消費しないようにする。

前述した本発明における種々の実施形態によれば、当業者は、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

レイヤ２ネットワークのシステム構成図である。 本発明における管理装置及びＬ２スイッチの機能構成図である。 本発明におけるシーケンス図である。 本発明によって用いられる疎通確認メッセージのフレーム構成図である。

符号の説明

１ Ｌ２スイッチ、通信装置
１０１ ポート部
１０２ スイッチ部
１０３ 疎通確認メッセージ受信部
１０４ フレーム損失率測定部
１０５ 保守管理フレーム送信部
２ 管理装置
２０１ ネットワーク構成蓄積部
２０２ 初期リンク劣化指数設定部
２０３ リンク劣化指数更新制御部
２０４ 疎通確認メッセージ送信部
２０５ 保守管理フレーム受信部
２０６ ユーザインタフェース部

Claims (12)

1. 複数のポート間でレイヤ２フレームを中継する複数の通信装置と、該通信装置が接続されたネットワークにおけるリンク障害の発生を予測する管理装置とを有するシステムにおけるリンク障害予測方法であって、
   前記管理装置は、前記通信装置毎又はそのポート毎に、ネットワーク構成の耐障害性に基づいて初期リンク劣化指数を決定する第１のステップと、
   前記管理装置が、前記通信装置毎又はそのポート毎に、疎通確認メッセージを所定周期で送信する第２のステップと、
   前記通信装置が、前記通信装置毎又はそのポート毎に、前記疎通確認メッセージのフレーム損失率を測定し、該フレーム損失率を含む保守管理フレームを前記管理装置へ送信する第３のステップと、
   前記管理装置が、前記初期リンク劣化指数に、前記フレーム損失率に応じた指数を加算したリンク劣化指数を算出し、該リンク劣化指数が所定閾値以上である場合、前記所定周期を短くし、再度、第２のステップへ戻る第４のステップと
   を有し、前記通信装置間又はそのポート間におけるフレーム損失率を出力することを特徴とするリンク障害予測方法。
2. 第４のステップについて、前記管理装置は、更に、先の単位時間におけるリンク劣化指数と後の単位時間におけるリンク劣化指数との差である時間微分リンク劣化指数を算出し、該時間微分リンク劣化指数が所定閾値以上である場合も、前記所定周期を短くし、再度、第１のステップへ戻ることを特徴とする請求項１に記載のリンク障害予測方法。
3. 前記疎通確認メッセージは、運用保守管理フレームのイーサネットＯＡＭ(Operation Administration and Maintenance)フレームにおけるＥＴＨ−ＣＣＭ(ETHernet Continuity Check Message)であり、該ＥＴＨ−ＣＣＭは、前記所定周期の情報を含んでおり、
   第４のステップについて、前記管理装置は、次のＥＴＨ−ＣＣＭに含めるべき所定周期に、先に送信したＥＴＨ−ＣＣＭに含められた所定周期よりも短い所定周期を設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のリンク障害予測方法。
4. 第１のステップについて、前記管理装置は、ネットワーク構成の耐障害性が高い冗長構成プロトコルを備えている前記通信装置ほど又はそのポートほど、低いリンク劣化指数を初期リンク劣化指数として設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のリンク障害予測方法。
5. 複数の通信装置間又はそれらポート間でレイヤ２フレームを中継する複数の通信装置と通信可能であって、該通信装置が接続されたネットワークにおけるリンク障害の発生を予測する管理装置において、
   前記通信装置毎又はそのポート毎に、ネットワーク構成の耐障害性に基づいて初期リンク劣化指数を決定する初期リンク劣化指数設定手段と、
   前記通信装置毎又はそのポート毎に、疎通確認メッセージを所定周期で送信する疎通確認メッセージ送信手段と、
   前記通信装置毎又はそのポート毎に、前記疎通確認メッセージのフレーム損失率を含む保守管理フレームを受信する保守管理フレーム受信手段と、
   前記初期リンク劣化指数に、前記フレーム損失率に応じた指数を加算したリンク劣化指数を算出し、該リンク劣化指数が所定閾値以上である場合、前記所定周期を短くし、再度、前記疎通確認メッセージ送信手段を実行するように制御するリンク劣化指数更新制御手段と、
   前記通信装置又はその当該ポートにおける前記フレーム損失率を出力するユーザインタフェース手段と
   を有することを特徴とする管理装置。
6. 前記リンク劣化指数更新制御手段は、更に、先の単位時間におけるリンク劣化指数と後の単位時間におけるリンク劣化指数との差である時間微分リンク劣化指数を算出し、該時間微分リンク劣化指数が所定閾値以上である場合も、前記所定周期を短くし、再度、前記疎通確認メッセージ送信手段を実行するように制御することを特徴とする請求項５に記載の管理装置。
7. 前記疎通確認メッセージは、運用保守管理フレームのイーサネットＯＡＭフレームにおけるＥＴＨ−ＣＣＭであり、該ＥＴＨ−ＣＣＭは、所定周期の情報を含んでおり、
   前記リンク劣化指数更新制御手段は、次のＥＴＨ−ＣＣＭに含めるべき所定周期に、先に送信したＥＴＨ−ＣＣＭに含められた所定周期よりも短い所定周期を設定する
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の管理装置。
8. 前記初期リンク劣化指数設定手段は、前記ネットワーク構成の耐障害性が高い冗長構成プロトコルを備えている前記通信装置又はそのポートほど、低いリンク劣化指数を初期リンク劣化指数として設定することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の管理装置。
9. 請求項５から８のいずれか１項に記載の管理装置と通信可能であって、複数の通信装置間又はそれらポート間でレイヤ２フレームを中継する通信装置において、
   前記管理装置から、前記通信装置毎又はそのポート毎に、前記疎通確認メッセージを所定周期で受信する疎通確認メッセージ受信手段と、
   前記疎通確認メッセージのフレーム損失率を測定するフレーム損失率測定手段と、
   前記フレーム損失率を含む保守管理フレームを、前記管理装置へ送信する損失率送信手段と
   を有することを特徴とする通信装置。
10. 前記疎通確認メッセージは、運用保守管理フレームのイーサネットＯＡＭフレームにおけるＥＴＨ−ＣＣＭであり、該ＥＴＨ−ＣＣＭは、前記所定周期の情報を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
11. 複数の通信装置間又はそれらポート間でレイヤ２フレームを中継する複数の通信装置と通信可能であって、該通信装置が接続されたネットワークにおけるリンク障害の発生を予測する管理装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    前記通信装置毎又はそのポート毎に、ネットワーク構成の耐障害性に基づいて初期リンク劣化指数を決定する初期リンク劣化指数設定手段と、
    前記通信装置毎又はそのポート毎に、疎通確認メッセージを所定周期で送信する疎通確認メッセージ送信手段と、
    前記通信装置毎又はそのポート毎に、前記疎通確認メッセージのフレーム損失率を含む保守管理フレームを受信する保守管理フレーム受信手段と、
    前記初期リンク劣化指数に、前記フレーム損失率に応じた指数を加算したリンク劣化指数を算出し、該リンク劣化指数が所定閾値以上である場合、前記所定周期を短くし、再度、前記疎通確認メッセージ送信手段を実行するように制御するリンク劣化指数更新制御手段と、
    前記通信装置又はそのポートにおける前記フレーム損失率を出力するユーザインタフェース手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とする管理装置用のプログラム。
12. 請求項５から８のいずれか１項に記載の管理装置と通信可能であって、複数の通信装置間又はそれらポート間でレイヤ２フレームを中継する通信装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    前記管理装置から、前記通信装置毎又はそのポート毎に、前記疎通確認メッセージを所定周期で受信する疎通確認メッセージ受信手段と、
    前記疎通確認メッセージのフレーム損失率を測定するフレーム損失率測定手段と、
    前記フレーム損失率を含む保守管理フレームを、前記管理装置へ送信する損失率送信手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とする通信装置用のプログラム。

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