JP5289340B2

JP5289340B2 - フレーム転送装置、フレーム転送システム、及びフレーム転送方法

Info

Publication number: JP5289340B2
Application number: JP2010003042A
Authority: JP
Inventors: 尚石塚; 雅博齋藤; 隆行菅野; 晶彦田中; 巧大石; 誠由高瀬
Original assignee: Hitachi Ltd; NTT Communications Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; NTT Communications Corp
Priority date: 2010-01-08
Filing date: 2010-01-08
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2030-01-08
Also published as: JP2011142571A

Description

本発明は、MPLS（Multi-Protocol Label Switching）網を介して、MPLS以外の通信方式に基づくフレーム（非MPLSフレームと呼ぶ）を、ユーザの通信装置間で送受信するための技術に関するものである。

広域の通信網で使用される通信方式として、イーサネット（登録商標）が広く普及している。なお、以下では、イーサネットが登録商標であることの表記を省略する。イーサネットで拠点間を接続する通信網は、一般に、ユーザの通信装置から送出されたイーサネットフレームを運ぶアクセス網と、アクセス網を経由して受信する多数のユーザのイーサネットフレームを多重し、中継するコア網とからなる。

そして、コア網では、多重度が高く、信頼性の高いMPLS／MPLT-TP（以下、単にMPLSと呼ぶ）が用いられるようになっている。また、イーサネットベースのユーザ通信網では、ユーザ拠点間のネットワーク（回線と呼んでもよい）を柔軟に設定できる観点から、IEEE802.1qに基づくVLAN（Virtual LAN）技術が多く用いられている。つまり、アクセス網では、IEEE802.1qで規定されたVLANタグが付されたイーサネットのフレームが送受信される。本願に関連する先行技術文献として特許文献１がある。

特開2001-345865号公報

上述した通信網の構成では、アクセス網で伝送されたイーサネットフレームを、コア網におけるMPLSプロトコルで伝送する必要がある。このために、例えば、アクセス網と、コア網との間の境界部分に設置されるフレーム転送装置において、イーサネットフレームをそのヘッダ情報も含めて、MPLSフレーム内に挿入するカプセル化技術が用いられる。

また、特許文献１に記載されているように、境界部分の装置において、イーサネットフレーム内のVLANタグや宛先IPアドレスと、MPLSフレームのMPLSラベルとの対応関係を示すテーブルを備えておき、MPLS網の入口では、テーブルを参照することにより、VLANに対応したMPLSラベルを付したMPLSフレームを生成し、MPLS網の出口では、MPLSラベルに対応するVLANの信号を生成する技術もある。

しかし、上記のカプセル化技術では、コア網でMPLSフレームの転送のために参照されないヘッダ情報までMPLSフレーム内に挿入されるため、その分、伝送データ量が増加し、MPLS網の帯域を圧迫することになる。また、カプセル化技術では、アクセス網毎にVLANタグ等の空間設計及び管理を行う必要があり、ユーザ拠点間のエンドツーエンドのイーサネット回線としての設計及び管理が煩雑になる問題がある。また、特許文献１に記載された技術では、境界部分の装置内において、種々のテーブル情報を参照した処理を行う必要があり、処理負荷が高くなるという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、MPLS網と、MPLS以外の通信方式を使用した非MPLS網とが接続されて構成される通信網において、非MPLSフレームのMPLSフレームへのカプセリングに伴うデータ容量の増加を減少させるとともに、ユーザの通信装置間の回線の設計及び管理を簡略化することを可能とした技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、MPLSフレームの転送を行うMPLS網と、MPLS以外の所定の通信方式で非MPLSフレームの転送を行う非MPLS網とに接続されるフレーム転送装置であって、前記非MPLS網から非MPLSフレームを受信する非MPLSフレーム受信手段と、前記非MPLSフレーム受信手段により受信された前記非MPLSフレームの中のヘッダ情報から、前記所定の通信方式において論理回線を識別するために使用される論理回線識別情報を取得し、当該論理回線識別情報を、MPLSヘッダ内にMPLSのラベル情報として設定し、当該MPLSヘッダを含むMPLSフレームを生成するMPLSフレーム生成手段と、前記MPLSフレームを、前記ラベル情報に対応する前記MPLS網の伝送路に送出するMPLSフレーム送信手段と、を備えたことを特徴とするフレーム転送装置として構成される。

前記MPLSフレーム生成手段は、前記非MPLSフレームから、前記論理回線識別情報を削除したフレームに、前記ラベル情報が設定された前記MPLSヘッダを付加することにより前記MPLSフレームを生成することとしてもよい。

また、前記MPLSフレーム生成手段は、前記非MPLSフレームの中のヘッダ情報から、前記所定の通信方式におけるフレーム転送の優先度を示す優先度識別情報を取得し、当該優先度識別情報を、前記MPLSヘッダ内の所定のフィールドに設定し、当該優先度識別情報が設定されたMPLSヘッダを含む前記MPLSフレームを生成することとしてもよい。

また、本発明は、MPLSフレームの転送を行うMPLS網と、MPLS以外の所定の通信方式で非MPLSフレームの転送を行う非MPLS網とに接続されるフレーム転送装置であって、前記MPLS網からMPLSフレームを受信するMPLSフレーム受信手段と、前記MPLSフレーム受信手段により受信された前記MPLSフレームのMPLSヘッダから、ラベル情報を取得し、当該ラベル情報を、前記所定の通信方式において論理回線を識別するために使用される論理回線識別情報として含めた非MPLSフレームを生成する非MPLSフレーム生成手段と、前記非MPLSフレームを、前記論理回線識別情報に対応する前記非MPLS網の伝送路に送出する非MPLSフレーム送信手段と、を備えたことを特徴とするフレーム転送装置として構成することもできる。

前記非MPLSフレーム生成手段は、前記MPLSフレームの中のMPLSヘッダの所定のフィールドから取得した情報を、前記所定の通信方式におけるフレーム転送の優先度を示す優先度識別情報として含めた前記非MPLSフレームを生成することとしてもよい。

本発明によれば、MPLS網と、MPLS以外の通信方式を使用した非MPLS網とが接続されて構成される通信網において、非MPLSフレームのMPLSフレームへのカプセリングに伴うデータ容量の増加を減少させるとともに、ユーザの通信装置間の回線の設計及び管理を簡略化することを可能とした技術を提供することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るフレーム転送システムの構成図である。イーサネットフレームのフォーマット例を示す図である。 MPLSフレームのフォーマット例を示す図である。フレーム転送装置３の機能構成図である。フレーム転送装置５の機能構成図である。フレーム転送システムの動作を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（システム構成）
図１に、本発明の実施の形態に係るフレーム転送システムの構成図を示す。図１に示すように、本実施の形態に係るフレーム転送システムは、アクセス網として機能するイーサネット網１と、コア網として機能するMPLS網２との境界部分にフレーム転送装置３が備えられ、アクセス網として機能するイーサネット網４と、MPLS網２との境界部分にフレーム転送装置５が備えられ構成をとる。また、イーサネット網１、４には、それぞれ、ユーザ側の通信装置である通信装置６、７が接続されている。通信装置６、７間では、両方向の通信がなされるが、説明を分かりやすくするために、本実施の形態では、通信装置６からイーサネットフレームが送出され、イーサネット網１、MPLS網２、及びイーサネット網４を介して、イーサネットフレームが、通信装置７により受信される場合を説明している。

通信装置６、７はそれぞれ、イーサネットフレームを送受信する機能を有する装置であり、例えば、ルータ、レイヤ２スイッチ、コンピュータ等の装置である。通信装置６から送信され、イーサネット網１において転送されるイーサネットフレームのフォーマット例を図２に示す。

図２に示すイーサネットフレームは、宛先MACアドレス（MAC DA)、送信元MACアドレス（MAC SA)、VLANタグ、種別／長さ情報（Type/Length）、ペイロード、フレームチェックシーケンス（FCS）の各フィールドを有する。また、VLANタグのフィールドは、タグプロトコル識別情報（TPID）、優先制御情報（プライオリティ）、MACアドレスの表記形式を指定する情報（CFI)、及びVLAN識別情報（VID)の各フィールドを有する。このVLAN識別情報により、VLANが識別される。VLANは、通信装置間の論理的（仮想的）な回線を形成するものなので、当該回線を識別するVLAN識別情報（VID)を、論理回線識別情報と称することができる。

フレーム転送装置３は、通信装置６から送信されたイーサネットフレームを受信し、後述する処理を行って、MPLSフレームを生成し、MPLS網２に送出する。フレーム転送装置５は、フレーム転送装置３から送出されたMPLSフレームを、MPLS網２を介して受信し、後述する処理を行って、当該MPLSフレームからイーサネットフレームを生成し、通信装置７に向けて送信する。

図３に、MPLS網２を転送されるMPLSフレームのフォーマット例を示す。図３に示すMPLSフレームは、レイヤ２ヘッダ（PPPヘッダ、MACヘッダ等）、MPLSヘッダ（シムヘッダ等）、イーサネットフレームやIPパケット等が挿入されるペイロード、及びFCSの各フィールドを有する。また、MPLSヘッダは、ラベル、優先度等を表すEXPビット、ラベル多重有無を示すSビット、及びTTLの各フィールドを有する。

図４に、フレーム転送装置３の機能構成図を示し、図５に、フレーム転送装置５の機能構成図を示す。本実施の形態では、フレーム転送装置３とフレーム転送装置５は同じ構成を有するが、本実施の形態でのフレームの転送方向に応じて、図４では、フレーム転送装置３におけるイーサネットフレーム受信／MPLSフレーム送信に係る機能部を示し、図５では、フレーム転送装置５におけるMPLSフレーム受信／イーサネットフレーム送信に係る機能部を示している。実際には、フレーム転送装置３、５のそれぞれが、イーサネットフレーム受信／MPLSフレーム送信に係る機能部と、イーサネットフレーム受信／MPLSフレーム送信に係る機能部との両方を備えるものである。ただし、片方向通信を目的とする場合等には、イーサネットフレーム受信／MPLSフレーム送信に係る機能部のみを備えるフレーム転送装置３、及び、MPLSフレーム受信／イーサネットフレーム送信に係る機能部のみを備えるフレーム転送装置５を提供してもよい。

図４に示すように、フレーム転送装置３は、受信部３１（複数個備えられる）と、MPLSフレーム生成部３２と、MPLSフレーム転送部３３と、送信部３４（複数個備えられる）を有する。各受信部３１は、イーサネット網１を構成する伝送路に接続されるインタフェースであり、イーサネット網１からイーサネットフレームを受信し、当該イーサネットフレームを、MPLSフレーム生成部３２に渡す。

MPLSフレーム生成部３２は、受信したイーサネットフレームのVLANタグからVIDを取得し、それを、MPLSヘッダの中のラベルのフィールドにマッピングする（書き込む）ことにより、MPLSヘッダを生成する。つまり、VIDが、MPLSのラベルとして使用されることになる。また、MPLSフレーム生成部３２は、イーサネットフレームのVLANタグにおけるプライオリティの値を、MPLSヘッダのEXPフィールドに設定する。そして、受信したイーサネットフレームからVLANタグのフィールドの情報を削除したフレームに、MPLS用のレイヤ２ヘッダ及び上記のMPLSヘッダを付加することにより、MPLSフレームを生成する。なお、削除する情報を、VIDとプライオリティのフィールドのみとしてもよい。

MPLSフレーム生成部３２により生成されたMPLSフレームは、MPLSフレーム転送部３３に渡される。MPLSフレーム転送部３３は、MPLSの機能として、MPLSフレームを出力するべき宛先の送信部３４と、ラベルとを対応付けたテーブル情報を保持しており、当該テーブル情報を参照することにより、MPLSヘッダの中のラベル（つまりVID)に対応した送信部３３にMPLSフレームを渡す。

送信部３４は、MPLS網２を構成する伝送路と接続されており、MPLSフレーム転送部３３から渡されたMPLSフレームを、伝送路に送り出す機能を有する。

図５に、フレーム転送装置５におけるMPLSフレーム受信／イーサネットフレーム送信に係る機能部の構成を示す。

図５に示すように、フレーム転送装置５は、受信部５１（複数個備えられる）と、イーサネットフレーム生成部５２と、イーサネットフレーム転送部５３と、送信部５４（複数個備えられる）を有する。各受信部５１は、MPLS網２を構成する伝送路に接続されるインタフェースであり、フレーム転送装置３から送出されたMPLSフレームをMPLS網２から受信し、当該MPLSフレームを、イーサネットフレーム生成部５２に渡す。

イーサネットフレーム生成部５２は、受信したMPLSフレームのMPLSヘッダの中のラベルフィールドからVIDを取得するとともに、EXPフィールドからプライオリティ値を取り出し、取り出したVIDとプライオリティ値とを設定したVLANタグを生成する。

また、イーサネットフレーム生成部５２は、受信したMPLSフレームから、レイヤ２ヘッダ及びMPLSヘッダを削除し、レイヤ２ヘッダ及びMPLSヘッダを削除したフレームに、上記のVLANタグを挿入することにより、イーサネットフレームを生成する。また、フレーム転送装置３において、削除した情報がVIDとプライオリティのみである場合には、これらの情報が上記フレームに挿入されて、イーサネットフレームが生成される。

イーサネットフレーム生成部５２により生成されたイーサネットフレームは、イーサネットフレーム転送部５３に渡される。イーサネットフレーム転送部５３は、イーサネットの機能により、イーサネットフレームを出力するべき宛先の送信部５４と、VIDとを対応付けたテーブル情報を保持しており、当該テーブル情報を参照することにより、VIDに対応した適切な送信部５４にイーサネットフレームを渡す。

送信部５４は、イーサネット網４を構成する伝送路と接続されており、イーサネットフレーム転送部５３から渡されたイーサネットフレームを、伝送路に送り出す機能を有する。

（システムの動作）
次に、図１の構成を有するフレーム転送システムにおける全体の動作を、通信装置６から通信装置７にイーサネットフレームが送信される場合を例にとり説明する。ここでは、フレーム転送システムにおける各箇所でのフレームの内容の遷移を示した図６を参照しながら説明する。

まず、通信装置６からイーサネットフレーム６１が送出される。このイーサネットフレーム６１は、MAC情報（宛先MACアドレス、送信元MACアドレス）、VLANタグ（VID＝A、及びプライオリティ値＝P）、及びペイロードを含む。イーサネット網１においては、イーサネット網１を構成する伝送装置により、MAC情報及びVLANタグが参照され、イーサネットフレーム６１の転送がなされる。その際、プライオリティ値＝Pに基づく優先制御がなされる。例えば、各伝送装置において、当該イーサネットフレーム６１を他のイーサネットフレームよりも優先的に送出するといった優先制御がなされる。

イーサネットフレーム６１がフレーム転送装置３に到着すると、フレーム転送装置３におけるMPLSフレーム生成部３２が、前述したとおり、VIDがマッピングされたラベルと、プライオリティ値とを含むMPLSヘッダ６２を生成し、そのMPLSヘッダ６２を付したMPLSフレーム６３を生成する。

フレーム転送装置３は、MPLSフレーム転送部３３により、MPLSフレーム６３を適切な送信部３４からMPLS網２に送出する。MPLS網２に送出されたMPLSフレーム６３は、MPLS網２を構成する伝送装置により、ラベルに基づき転送され、フレーム転送装置５に到達する。MPLS網２内での転送にあたっては、MPLSヘッダ６２のEXPフィールドに書き込まれたプライオリティ値＝Pが参照され、この値に応じた優先制御が行われる。例えば、当該MPLSフレーム６３を、他のMPLSフレームが経由する経路よりも、コストの小さい経路に送り出すといった優先制御がなされる。

フレーム転送装置３から送出されたMPLSフレーム６３を受信したフレーム転送装置５では、前述したとおり、イーサネットフレーム生成部５２により、ラベルフィールドからVIDを取り出し、EXPフィールドからプライオリティ値を取り出し、取り出したVIDとプライオリティ値とを含むVLANタグ６４を生成し、レイヤ２ヘッダ及びMPLSヘッダを削除したMPLSフレームに、上記のVLANタグ６４を挿入することにより、イーサネットフレーム６５を生成する。そして、イーサネットフレーム転送部５３の機能により、イーサネットフレーム６５は、適切な送信部５４からイーサネット網４に送出され、通信装置７に到達する。イーサネット網４でも、イーサネット網１と同様に、プライオリティ値に基づくイーサネットフレーム６５の優先制御が行われる。

なお、MPLS網２内で、ラベルの変換が行われる場合でも、フレーム転送装置５が受信するMPLSフレーム６３内のラベルはフレーム転送装置３で付されたラベル（VID)と同じものになるように、MPLS網２の設定がなされているものとする。

上述した例では、アクセス網のプロトコル、すなわち、ユーザ拠点間のエンドツーエンドの通信プロトコル（通信方式）として、イーサネットを使用する例を示したが、アクセス網のプロトコルは、イーサネットに限られるわけではない。例えば、ATM、イーサネット以外のレイヤ２プロトコル等を使用でき、それぞれのプロトコルにおけるフレームフォーマット中の論理回線を識別するための情報を、MPLSのラベルとして使用できる。例えば、ATMであればVPI／VCIをラベルとして使用できる。なお、本明細書及び特許請求の範囲において"フレーム"の用語は、まとまったデータを示す広い意味で使用しており、パケットやセル等を含むものである。

（実施の形態の効果）
上述した実施の形態の技術によれば、通信装置６、７の間の全区間で、イーサネットでのVIDを論理回線識別情報として使用するので、イーサネット網とMPLS網とで構成された通信網において、イーサネットレイヤのみでのエンドツーエンドの回線設計及び管理が容易となる。

また、イーサネットフレームからVLANタグを削除してMPLSフレームへのカプセリングを行うので、VLANタグを削除しない場合に比べて、使用帯域の削減を図ることができる。また、フレーム転送装置３、５における処理が、特許文献１に記載された技術に比べて簡略化されるので、処理負荷が減り、処理の高速化を図ることが可能となる。また、ラベルからVIDを再生できるので、装置の使用メモリ容量を削減できる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

１、４イーサネット網
２ MPLS網
３、５フレーム転送装置
６、７通信装置
３１受信部
３２ MPLSフレーム生成部
３３ MPLSフレームフレーム転送部
３４送信部
５１受信部
５２イーサネットフレーム生成部
５３イーサネットフレーム転送部
５４送信部
６１、６５イーサネットフレーム
６２ MPLSヘッダ
６３ MPLSフレーム
６４ VLANタグ

Claims

MPLSフレームの転送を行うMPLS網と、MPLS以外の所定の通信方式で非MPLSフレームの転送を行う非MPLS網とに接続されるフレーム転送装置であって、
前記非MPLS網から非MPLSフレームを受信する非MPLSフレーム受信手段と、
前記非MPLSフレーム受信手段により受信された前記非MPLSフレームの中のヘッダ情報から、前記所定の通信方式において論理回線を識別するために使用される論理回線識別情報を取得し、当該論理回線識別情報を、MPLSヘッダ内にMPLSのラベル情報として設定し、当該MPLSヘッダを含むMPLSフレームを生成するMPLSフレーム生成手段と、
前記MPLSフレームを、前記ラベル情報に対応する前記MPLS網の伝送路に送出するMPLSフレーム送信手段と、
を備えたことを特徴とするフレーム転送装置。
前記MPLSフレーム生成手段は、前記非MPLSフレームから、前記論理回線識別情報を削除したフレームに、前記ラベル情報が設定された前記MPLSヘッダを付加することにより前記MPLSフレームを生成することを特徴とする請求項１に記載のフレーム転送装置。
前記MPLSフレーム生成手段は、前記非MPLSフレームの中のヘッダ情報から、前記所定の通信方式におけるフレーム転送の優先度を示す優先度識別情報を取得し、当該優先度識別情報を、前記MPLSヘッダ内の所定のフィールドに設定し、当該優先度識別情報が設定されたMPLSヘッダを含む前記MPLSフレームを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載のフレーム転送装置。
MPLSフレームの転送を行うMPLS網と、MPLS以外の所定の通信方式で非MPLSフレームの転送を行う非MPLS網とに接続されるフレーム転送装置であって、
前記MPLS網からMPLSフレームを受信するMPLSフレーム受信手段と、
前記MPLSフレーム受信手段により受信された前記MPLSフレームのMPLSヘッダから、ラベル情報を取得し、当該ラベル情報を、前記所定の通信方式において論理回線を識別するために使用される論理回線識別情報として含めた非MPLSフレームを生成する非MPLSフレーム生成手段と、
前記非MPLSフレームを、前記論理回線識別情報に対応する前記非MPLS網の伝送路に送出する非MPLSフレーム送信手段と、
を備えたことを特徴とするフレーム転送装置。
前記非MPLSフレーム生成手段は、前記MPLSフレームの中のMPLSヘッダの所定のフィールドから取得した情報を、前記所定の通信方式におけるフレーム転送の優先度を示す優先度識別情報として含めた前記非MPLSフレームを生成することを特徴とする請求項４に記載のフレーム転送装置。
MPLSフレームの転送を行うMPLS網と、MPLS以外の所定の通信方式で非MPLSフレームの転送を行う第１の非MPLS網とに接続される第１のフレーム転送装置と、
前記MPLS網と、前記所定の通信方式で非MPLSフレームの転送を行う第２の非MPLS網とに接続される第２のフレーム転送装置と、を備えたフレーム転送システムであって、
前記第１のフレーム転送装置は、
前記第１の非MPLS網から非MPLSフレームを受信する非MPLSフレーム受信手段と、
前記非MPLSフレーム受信手段により受信された非MPLSフレームの中のヘッダ情報から、前記所定の通信方式において論理回線を識別するために使用される論理回線識別情報を取得し、当該論理回線識別情報を、MPLSヘッダ内にMPLSのラベル情報として設定し、当該MPLSヘッダを含むMPLSフレームを生成するMPLSフレーム生成手段と、
前記MPLSフレームを、前記ラベル情報に対応する前記MPLS網の伝送路に送出するMPLSフレーム送信手段と、を備え、
前記第２のフレーム転送装置は、
前記第１のフレーム転送装置から送出された前記MPLSフレームを、前記MPLS網から受信するMPLSフレーム受信手段と、
前記MPLSフレーム受信手段により受信された前記MPLSフレームのMPLSヘッダから、ラベル情報を取得し、当該ラベル情報を、前記所定の通信方式において論理回線を識別するために使用される論理回線識別情報として含めた非MPLSフレームを生成する非MPLSフレーム生成手段と、
前記非MPLSフレームを、前記論理回線識別情報に対応する前記第２の非MPLS網の伝送路に送出する非MPLSフレーム送信手段と、を備える
ことを特徴とするフレーム転送システム。
MPLSフレームの転送を行うMPLS網と、MPLS以外の所定の通信方式で非MPLSフレームの転送を行う第１の非MPLS網とに接続される第１のフレーム転送装置と、
前記MPLS網と、前記所定の通信方式で非MPLSフレームの転送を行う第２の非MPLS網とに接続される第２のフレーム転送装置と、を備えたフレーム転送システムが実行するフレーム転送方法であって、
前記第１のフレーム転送装置が、
前記第１の非MPLS網から非MPLSフレームを受信し、
前記受信された非MPLSフレームの中のヘッダ情報から、前記所定の通信方式において論理回線を識別するために使用される論理回線識別情報を取得し、当該論理回線識別情報を、MPLSヘッダ内にMPLSのラベル情報として設定し、当該MPLSヘッダを含むMPLSフレームを生成し、
前記MPLSフレームを、前記ラベル情報に対応する前記MPLS網の伝送路に送出し、
前記第２のフレーム転送装置が、
前記第１のフレーム転送装置から送出された前記MPLSフレームを、前記MPLS網から受信し、
前記受信された前記MPLSフレームのMPLSヘッダから、ラベル情報を取得し、当該ラベル情報を、前記所定の通信方式において論理回線を識別するために使用される論理回線識別情報として含めた非MPLSフレームを生成し、
前記非MPLSフレームを、前記論理回線識別情報に対応する前記第２の非MPLS網の伝送路に送出する、
ことを特徴とするフレーム転送方法。