JP5176772B2 - 予備回線切替プロトコル処理cpuの負荷分散構成を持つ伝送装置およびcpu負荷分散制御方法 - Google Patents

予備回線切替プロトコル処理cpuの負荷分散構成を持つ伝送装置およびcpu負荷分散制御方法 Download PDF

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本発明は、予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散構成を持つ伝送装置およびCPU負荷分散制御方法に関し、特に、複数のインタフェースポートを持つインタフェースユニットを実装する伝送装置で、(1+1)冗長構成もしくはBLSR(Bi-directional
Line Switched Ring)構成での障害発生時にAPS(Auto Protection Switching)プロトコル処理を行なうCPUの負荷分散方法として用いると好適である。
図12は、(1+1)冗長構成における予備回線切替動作の説明図である。同図において、(a)通常運用状態では、伝送装置(伝送ノード)1aと伝送装置(伝送ノード)1b間に現用回線と予備回線の2本の伝送路を設置する。各伝送装置(伝送ノード)には分岐回路(DIS)2a,2bと切替回路(SEL)3a,3bを有する。現用/予備の切替は、1スパン間(=ノード間)で閉じ、他スパンには影響を与えないが、構成上からノード本体の障害には対応できない。
(b)通信障害発生では、現用回線にて障害発生を検出すると、どのようにして予備回線に切替えるかについてはいくつかの方法が存在するため、双方向切替構成では送信端装置と受信端装置が同期して現用回線か予備回線どちらかを使用するのか決定しなければならない。このため、両端局装置間で会話をする必要がある。この会話に使用するのがAPS(Auto Protection Switching)プロトコルである。
このAPSプロトコルにより現用回線に接続された各伝送装置(伝送ノード)1a,1bの切替回路(SEL)3a,3bが受信側にて動作されて予備回線に切り替わる。
(c)通信障害復旧では、障害の発生した現用回線が正常に復旧するが、障害時に上り/下り回線ともに予備回線に切替えた状態を維持する。
図13は、リング構成におけるリング切替動作の説明図である。この構成は2F−BLSR(2 Fiber Bi-directional Line Switched Ring)と称する光同期伝送ネット(SONET:Synchronous Optical Network)リングのプロテクション(障害時の回線迂回)機能の一つであり、上り1本、下り1本の合計2本のファイバで各ノード間(以降スパンと称する)を接続した構成で、各ファイバ中の帯域の半分をワーク信号用に、残り半分をプロテクション用として確保しておく。
(a)通常運用状態は、ノード4からノード2への最適な経路としてノード3を経由する経路を選択して通信路が接続されている状態図である。
(b)通信障害発生は、ノード3とノード4間のスパンで障害が発生した場合を示す。障害を検出した両端のノード(4c、4d)ではワーク信号をプロテクション帯域にループバックし、その他ノード(4a、4b)ではプロテクション帯域の信号をスルーすることにより障害スパンを回避し、信号を復旧させる。スイッチ(Switch)6は、ノード3(4c)内のワーク信号をプロテクション帯域にループバックする機能を実行し、ブリッジ(Bridge)5は、ノード4(4d)内で迂回路を設定するためのブリッジ回路を形成する。
この2F−BLSR(2 Fiber Bi-directional Line Switched Ring)でも、障害発生時には、障害検出ノードと障害発生スパンを挟んだ対向ノードとが同期してループバックを実施しなければならないためと、その他ノードでプロテクション帯域をスルー状態に設定する必要があるので、障害検出時にAPS(Auto Protection Switching)プロトコルを使用して切替ノード間で通信を行なう必要がある。
このように、伝送装置における多くのプロテクショングループのAPSプロトコル処理を、低能力のCPUを用いて、いかにして要求切替時間内に実行できるかが要求される。
図14は、本発明が対象とするハブ機構を持った伝送装置の構成図である。ハブ機構を持った伝送装置7は、LANの伝送路上に配置し、スター状に対向装置5a〜5hを接続する中継装置であり、ノード4でもある。
このように、ハブ機構を持った伝送装置7は、装置収容インタフェーススロット数を多くするため、APS処理専用のユニットを持たずに、APS処理用CPUを各インタフェースユニット上に持ち、検出した切替トリガおよび受信APSを検出したインタフェースカード上のCPUで処理をする構成である。
図15は、図14の構成において本発明適用前のAPS処理を示す図である。同図において、(a)通常時において、ユニットAとユニットBに実装されているCPU−AとCPU−Bは、APS処理用CPUであり、1CPUの能力が4保護グループ(ポート#1〜ポート#4)分の処理能力を持つ場合を示している。
ユニットCとユニットDに実装されているCPU−CとCPU−Dも、APS処理用CPUであり、1CPUの能力が4保護グループ(ポート#1〜ポート#4)分の処理能力を持っている。
(b)ユニット障害時において、この例では、ユニットDがユニット抜けなどのユニット障害が生じた場合を想定している。
各インタフェースユニット8a〜8dは、同一装置内に実装され、各インタフェースユニット8a〜8dに載せるCPU−A〜CPU−Dは、最大4ポートのAPSプロトコルを処理する能力を持ったCPUを使用した場合を示している。
インタフェースユニットAとインタフェースユニットB上のそれぞれポート#1〜ポート#8までそれぞれ独立した保護グループを構成しており、それぞれ各ポートは別の伝送装置へと接続されており、個々に保護構成をなしている。
また、同様にインタフェースユニットC及びインタフェースユニットDのポート#1〜ポート#8までそれぞれ独立した保護グループを構成しており、個々にプロテクション構成をなしている。
本発明適用前を示す図15では、各インタフェースユニット8a〜8dに搭載されたAPS処理CPU−A〜CPU−Dが、インタフェースユニットのポートに関わる保護動作をしているが、各APS処理CPU−A〜CPU−Dの性能はポート4本分の処理能力しかないため、保護構成を取れるのはインタフェースユニット当たり4ペアまでとの制限があった。
CPU分散処理の従来技術としては、分散制御システムで故障したCPUあるいは負荷オーバとなったCPUの負荷を複数の他のCPUで自律的に代替する発明が知られている(例えば、特許文献1)。
また、複数のCPUで分担処理しているシステムで互いの負荷を通知し、負荷の低いCPUが負荷の高いCPUから処理を引き受けるようにした発明が知られている(例えば、特許文献2)。
特開平06−250869号公報 特開平04−111041号公報
しかしながら、従来技術(特許文献1及び特許文献2)は、いずれも一般的な分散CPU処理の発明であって、分散CPUによるAPS処理能力の向上を図るようにした内容のものではない。
一方、本発明が対象とする伝送装置では、1装置内で収容するポート数を上げるべく複数のポートを1ユニットに収容したマルチポート・インタフェースユニットを採用する装置が多くなってきており、同じく、APS処理を行なうためのAPS処理専用のユニットを設けるよりもインタフェースユニット内にAPS処理用CPUを載せ、APS処理専用ユニットが実装されるスロットをインタフェースユニットに割り当て、装置内に実装するインタフェースユニット数を増大させる装置構成も増えてきている。
しかしながら、APS処理部をインタフェースユニット内に内蔵させる構成では、インタフェースユニット内の実装面積や熱的観点からAPS処理用としてあまり高性能なCPUを載せられず、収容ユニットの全ポートの同時切替を要求時間内に行なうことが難しくなってきている。
本発明は、同一機能を実行するCPUをシステム内で分散し、処理負荷が上昇し、分担されたCPUで処理しきれない場合は、互いに情報をやり取りしている分散した他のCPUで分担処理して処理能力の向上を図る伝送装置の負荷分散方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための第1の発明は、複数ポートを持つ複数インタフェースユニットを実装する伝送装置において、前記各インタフェースユニット内に、自インタフェースユニットと他ノード装置との間で予備回線切替プロトコル処理を行なうCPUと、前記各インタフェースユニット内に、前記CPUと任意の前記インタフェースユニットとの間の接続と、前記CPUと前記複数ポートとの間の接続と、前記複数ポートと任意の前記インタフェースユニットとの間の接続とを行なうプロトコル方路切替部とを有している。
この第1の発明によれば、切替処理輻輳時に他CPUにAPS処理を依頼し、他APS処理にて受信APSを処理することで、装置全体の同時受信APS処理性能を高めることが可能な伝送装置を提供できる。
第2の発明は、第1の発明に記載の予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散構成を持つ伝送装置において、前記プロトコル方路切替部は、1以上の任意の方路を選択する。
この第2の発明によれば、1インタフェースユニット内の複数ポートの予備回線切替プロトコル処理はそのインタフェースユニットに載る予備回線切替プロトコル処理CPUのみでなく、他複数のインタフェースユニット上に載るAPSプロトコル処理CPUにて処理させることが可能な伝送装置を提供できる。
第3の発明は、予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散制御方法であって、複数ポートを持つインタフェースユニットが隣接インタフェースユニット抜けを検出するステップと、自インタフェースユニットに設けられたプロトコル方路切替部は、前記複数ポー
トの一部を自予備回線切替プロトコル処理CPUと接続し、前記複数ポートの残り部を他インタフェースユニットと接続するステップと、前記自予備回線切替プロトコル処理CPUと前記他インタフェースユニットの予備回線切替プロトコル処理CPUは、前記ポートそれぞれの接続先ネットワークエレメントとプロトコルのやり取りを行なうステップと、前記やり取りの結果をそれぞれの主信号クロスコネクト部へ指示するステップとを含んでいる。
この第3の発明によれば、切替処理輻輳時に他CPUにAPS処理を依頼し、他APS処理にて受信APSを処理することで、装置全体の同時受信APS処理性能を高めることが可能なAPSプロトコル処理CPUの負荷分散制御方法を提供できる。
第4の発明は、第3の発明に記載の予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散制御方法において、1つの予備回線切替プロトコル処理CPUで複数のインタフェースユニットの予備回線切替プロトコル処理を担当させている。
この第4の発明によれば、より少ないAPSプロトコル処理CPUで多ポートの切替を処理することが可能な負荷分散制御方法を提供できる。
第5の発明は、第3の発明に記載の予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散制御方法において、現用回線と予備回線のペアを構成する保護グループを、装置内のどのポート間でも設定している。
この第5の発明によれば、インタフェースユニットを増設しても設定可能な保護グループ(Protection Group)を作り出すことができる負荷分散制御方法を提供できる。
以上、本発明の予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散構成を持つ伝送装置およびCPU負荷分散制御方法によれば、
(1)切替処理輻輳時には、他APS処理CPUにて受信APSを処理することができるので、装置全体の同時受信APS処理能力を高めることが可能となる。
(2)インタフェースカードの増設とともに、APS処理用CPUを一緒に追加できるため、装置全体のAPS処理用CPUの処理能力も増加という状況を作り出すことが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
図1は、本発明第1の一実施形態におけるAPS処理CPUの負荷分散構成(定常状態)を示す図である。
同図において、点線で囲った部分と1点鎖線で囲った部分で示すように、1インタフェースユニット当たり最大4保護グループそれぞれを補完することにより別インタフェースユニットでも4保護グループを受け持つようにする。
図15の場合と同じ1CPU当たり4保護グループを処理することができるCPUを使用したケースにおいて、
1.他インタフェースユニットのCPUがAPS処理を行なうことが可能である。
2. APS切替時間の要求は、1障害が発生しているときである。
3. APS処理は瞬間的に負荷が増大するが、通常は低負荷である。
そのため、APS処理CPUの受け持ち保護グループ数をCPUあたり何保護グループ受け持つという考え方から1インタフェースユニットあたりの何保護グループ受け持ち可能という考え方に変えることができる。
この考え方に基づいて、1インタフェースユニット内の複数ポートのAPSプロトコル処理をそのインタフェースユニット上に載るAPSプロトコル処理CPUのみではなく、他複数のインタフェースユニット上に載るAPSプロトコル処理CPUに処理させることにより、各インタフェースユニット上に載せるAPSプロトコル処理CPUへの要求性能を低くさせることができる。
図2は、図1によるAPS処理CPUの負荷分散構成(定常状態)におけるインタフェースユニットCの機能ブロック図である。本例では、代表的にインタフェースユニットCの構成を示す。同図において、81はAPS処理CPU、82はAPSプロトコル方路切替部、83は任意の伝送路から任意の伝送路へ接続・分岐させる主信号クロスコネクト部、84はクロスコネクト部の伝送路を選択制御する伝送路選択制御部、85,86はAPSプロトコル方路からの切替トリガを検出し、他のインタフェースユニットA,B,Dとの保護グループを組み込むことができる。
図3は、本発明第1の一実施形態におけるAPS処理CPUの負荷分散構成(インタフェースユニットD抜け検出時)を示す説明図である。
インタフェースユニットD抜けによる障害が発生すると、インタフェースユニットCのポート#1〜#4は、インタフェースユニットBに載ったCPUがAPS処理を行ない、インタフェースユニットCのポート#5〜#8は、インタフェースユニットCに載ったCPUがAPS処理を行なうことができる。
図4は、図3によるAPS処理CPUの負荷分散構成(インタフェースユニットD抜け検出時)におけるインタフェースユニットC,Bの動作フローチャートである。
以下に図4に示すインタフェースユニットCとインタフェースユニットB間の負荷分散制御手順について、図3を参照して説明する。
S1.インタフェースユニットCは、インタフェースユニットDの抜けを検出する。
S2.APS方路切替部は、ポート#1〜#4を自ユニットのAPS処理CPUと接続し、ポート#5〜#8ユニットBへ接続する。
S3.自CPUにて、ポート#1〜#4それぞれの接続先NEとAPSプロトコルの遣り取りを実施する。
S4.ポート#1〜#4のAPSプロトコルのやり取りの結果(切替状態)を主信号切替部へ指示する。
S5.ポート#1〜#4の切替が完了する。
S6.インタフェースユニットBのCPUにて、ポート#5〜#8それぞれの接続先NEとAPSプロトコルのやり取りをインタフェースユニットCのAPS方路切替部を介して主信号切替部へ指示する。
S8.ポート#5〜#8の切替が完了する。
図5は、図3によるAPS処理CPUの負荷分散構成(インタフェースユニットD抜け検出時)におけるインタフェースユニットCの機能ブロック図である。
同図において、太線で示すように、インタフェースユニットCのAPSプロトコル方路切替部82は、自APS処理CPU81からAPSプロトコル&切替トリガ検出部86を経由してポート#1〜#4への接続ルートを確立する。更に、APSプロトコル方路切替部82は、インタフェースユニットBからAPSプロトコル&切替トリガ検出部86を経由してポート#5〜#8への接続ルートを確立する。
図6は、図3によるAPS処理CPUの負荷分散構成(インタフェースユニットD抜け検出時)におけるインタフェースユニットBの機能ブロック図である。
同図において、太線で示すように、インタフェースユニットBのAPSプロトコル方路切替部82は、自APS処理CPU81からAPSプロトコル&切替トリガ検出部85を経由してインタフェースユニットCへの接続ルートを確立する。
図7は、本発明第2の一実施形態におけるAPS処理CPUの負荷分散構成を示す説明図である。本図において処理担当CPUを決める際の条件は、1CPUが担当する同一インタフェースユニット内のポート数がCPUの処理能力を超えないことのみである。
前述の図1及び図3では、隣り合ったインタフェースユニット間で保護グループを設定しているが、図7において、設定可能な保護グループペアは、隣り合ったインタフェースユニット間との制限は無く、自由に設定することができる。
この例では、CPU−AとCPU−Bで処理する保護グループは、保護グループA、保護グループEおよび保護グループFとし、CPU−CとCPU−Dで処理する保護グループは、保護グループB、保護グループCおよび保護グループDとする場合を示す。
図8は、図7によるAPS処理CPUの負荷分散構成におけるインタフェースユニットAの機能ブロック図である。
同図において、太線で示すように、インタフェースユニットAのAPSプロトコル方路切替部82は、自APS処理CPU81からAPSプロトコル&切替トリガ検出部86を経由して自ポート#1への接続ルートを確立する。更に、APSプロトコル方路切替部82は、自APS処理CPU81からAPSプロトコル&切替トリガ検出部85を経由してインタフェースユニットB,C,Dへの接続ルートを確立する。
図9は、図7によるAPS処理CPUの負荷分散構成におけるインタフェースユニットBの機能ブロック図である。
同図において、太線で示すように、インタフェースユニットBのAPSプロトコル方路切替部82は、インタフェースユニットAをAPSプロトコル&切替トリガ検出部85,86を経由して自ポート#1への接続ルートを確立する。
図10は、図7によるAPS処理CPUの負荷分散構成におけるインタフェースユニットCの機能ブロック図である。
同図において、太線で示すように、インタフェースユニットCのAPSプロトコル方路切替部82は、インタフェースユニットAをAPSプロトコル&切替トリガ検出部85,86を経由して自ポート#8への接続ルートを確立する。
図11は、図7によるAPS処理CPUの負荷分散構成におけるインタフェースユニットDの機能ブロック図である。
同図において、太線で示すように、インタフェースユニットDのAPSプロトコル方路切替部82は、インタフェースユニットAをAPSプロトコル&切替トリガ検出部85,86を経由して自ポート#8への接続ルートを確立する。
本発明は、ハブ機構を持った伝送装置において、必須機能である予備回線切替プロトコル処理(APSプロトコル処理)を行なうCPUで多ポート間切替処理を自在に行なうことができるため、低能力のCPUで構成しても効率の良い装置を構築できる
本発明第1の一実施形態におけるAPS処理CPUの負荷分散構成(定常状態)を示す説明図である。 図1によるAPS処理CPUの負荷分散構成(定常状態)におけるインタフェースユニットCの機能ブロック図である。 本発明第1の一実施形態におけるAPS処理CPUの負荷分散構成(インタフェースユニットD抜け検出時)を示す説明図である。 図3によるAPS処理CPUの負荷分散構成(インタフェースユニットD抜け検出時)におけるインタフェースユニットC,Bの動作フローチャートである。 図3によるAPS処理CPUの負荷分散構成(インタフェースユニットD抜け検出時)におけるインタフェースユニットCの機能ブロック図である。 図3によるAPS処理CPUの負荷分散構成(インタフェースユニットD抜け検出時)におけるインタフェースユニットBの機能ブロック図である。 本発明第2の一実施形態におけるAPS処理CPUの負荷分散構成を示す説明図である。 図7によるAPS処理CPUの負荷分散構成におけるインタフェースユニットAの機能ブロック図である。 図7によるAPS処理CPUの負荷分散構成におけるインタフェースユニットBの機能ブロック図である。 図7によるAPS処理CPUの負荷分散構成におけるインタフェースユニットCの機能ブロック図である。 図7によるAPS処理CPUの負荷分散構成におけるインタフェースユニットDの機能ブロック図である。 (1+1)冗長構成における予備回線切替動作の説明図である。 リング構成におけるリング切替動作の説明図である。 本発明が対象とするハブ機構を持った伝送装置のブロック図である。 図14の装置構成において本発明適用前のAPS処理を示す図である。
符号の説明
1a,1b 伝送装置
2a,2b 分岐回路(DIS)
3a,3b 切替回路(SEL)
4a,4b,4c,4d ノード(Node)
5 ブリッジ(Bridge)
6 スイッチ(Switch)
7 ハブ機構を備えた伝送装置
8a,8b,8c,8d インタフェースユニットA/B/C/D
81 APS処理CPU
82 APSプロトコル方路切替部
83 主信号クロスコネクト部
84 伝送路選択制御部
85,86 APSプロトコル&切替トリガ検出部

Claims (5)

  1. 複数ポートを持つ複数インタフェースユニットを実装する伝送装置において、
    前記各インタフェースユニット内に、自インタフェースユニットと他ノード装置との間で予備回線切替プロトコル処理を行なうCPUと、
    前記各インタフェースユニット内に、前記CPUと任意の前記インタフェースユニットとの間の接続と、前記CPUと前記複数ポートとの間の接続と、前記複数ポートと任意の前記インタフェースユニットとの間の接続とを行なうプロトコル方路切替部と、
    を有することを特徴とする予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散構成を持つ伝送装置。
  2. 請求項1記載の予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散構成を持つ伝送装置において、
    前記プロトコル方路切替部は、1以上の任意の方路を選択することを特徴とする予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散構成を持つ伝送装置。
  3. 予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散制御方法であって、
    複数ポートを持つインタフェースユニットが隣接インタフェースユニット抜けを検出するステップと、
    自インタフェースユニットに設けられたプロトコル方路切替部は、前記複数ポートの一部を自予備回線切替プロトコル処理CPUと接続し、前記複数ポートの残り部を他インタフェースユニットと接続するステップと、
    前記自予備回線切替プロトコル処理CPUと前記他インタフェースユニットの予備回線切替プロトコル処理CPUは、前記ポートそれぞれの接続先ネットワークエレメントとプロトコルのやり取りを行なうステップと、
    前記やり取りの結果をそれぞれの主信号クロスコネクト部へ指示するステップと、
    を含むことを特徴とするCPU負荷分散制御方法。
  4. 請求項3記載の予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散制御方法であって、
    1つの前記予備回線切替プロトコル処理CPUで前記複数のインタフェースユニットの予備回線切替プロトコル処理を担当させることを特徴とするCPU負荷分散制御方法。
  5. 請求項3記載の予備回線切替プロトコル処理CPUの負荷分散制御方法であって、
    現用回線と予備回線のペアを構成する保護グループを、装置内のどのポート間でも設定することを特徴とするCPU負荷分散制御方法。
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