JP5413510B2 - 通信装置及び、信号劣化監視システム及び方法 - Google Patents

通信装置及び、信号劣化監視システム及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、通信装置及び信号劣化監視システム並びに信号劣化監視方法に係り、特に、パケットネットワーク上の信号劣化を検出することができる通信装置及び信号劣化監視システム並びに信号劣化監視方法に関する。
本願は、2010年7月30日に出願された特願2010−172476号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector)では、パケットネットワークでの保守管理機能(OAM(operations, administration, and maintenance)機能)として勧告Y.1731を規定している。また既存のMPLS(Multi Protocol Label Switching)をキャリアネットワークに適用するために、OAM機能を拡張したMPLS−TP(Multi Protocol Label Switching Transport Profile)について、IETFとITU-Tとが共同で標準化を進めている。
勧告Y.1731や既存のMPLS−TPのOAM機能では、ネットワーク内の任意の2地点の各々にMEP(Maintenance End Point)を定義し、これらのMEP間で様々なOAMフレームを送受信することで、その2地点間のパスなどの監視を行う。このOAM機能の1つとしてLM(Loss Measurement)機能が有る。
このLM機能は、送信側、受信側の各MEPにおいてカウントした送受信フレーム数をLMフレームに載せて相互に交換し、送信側MEPでカウントした送信フレーム数と受信側MEPでカウントした受信フレーム数との差分により、フレーム損失を検出する機能である。
このLM機能を利用して、MEP間の回線品質を監視することができる。
以下、従来技術であるLM機能による信号劣化検出のメカニズムについて説明する。
まず、回線の品質を監視したい通信装置間に、ME(Maintenance Entity)を設定する。MEはOAM機能で監視する単位のことであり、監視したいフロー毎、セクション毎、パス毎などで設定することができる。MEの両端が前述のMEPとなる。
ここで送信側の通信装置に設定されているMEPを送信元MEP、受信側の通信装置に設定されているMEPを宛先MEPと呼ぶ。また、送信側の通信装置を送信元ノード、受信側の通信装置を宛先ノードと呼ぶ。
送信元MEPでは、送信元ノードが宛先ノードに送信するMEに関連したデータフレーム、及びOAMフレーム数をカウントする。また、宛先MEPでは、MEに関連したデータフレーム、OAMフレームの受信数をカウントする。
MEPでカウントしたフレーム数は、LMメッセージとして定期的に送受信されているOAMフレーム(CCM(Continuity Check Message)フレーム)に載せ、宛先MEPから送信元MEPへと転送する。
宛先MEPでカウントしたフレームを転送により受信した送信元MEPは、以下の式により損失フレーム数を計算する。
[送信フレーム数(今回値)−送信フレーム数(前回値)] −[受信フレーム数(今回値)−受信フレーム数(前回値)]
また、勧告G.8021で勧告されている信号劣化の定義では、送信フレーム数が予め設定された閾値(最低送信フレーム数)を超えていて、かつ、上記損失フレーム数から計算された損失フレーム率が信号劣化閾値を超えている場合に、信号劣化状態を検出するとされている。
即ち、送信フレーム数が最低送信フレーム数を超えていない場合には信号劣化状態を検出することができないという問題点がある。
このように回線品質を監視することにより、フレーム損失が発生している回線で信号劣化警報を発出し、障害箇所の回避を行うことが可能になり、高信頼性のネットワークを提供することができる。
また、ITU-Tで規定している勧告G.8021では、信号劣化検出(回線品質の測定)の定義も定めている。
図7は、送信側通信装置と受信側通信装置との間で送受信されるデータフレームを示す説明図である。
同図に示すように、勧告G.8021では、送信側通信装置と受信側通信装置との間で送受信されているCCMフレームに挟まれたデータフレームの数をカウントし、それらの値から、その回線の品質を測定することを定義している。
特に勧告G.8021では、送信フレーム数が、規定した閾値よりも大きくなることが必要であり、信号劣化を測定するためには、一定期間内にある程度のフレーム数が送受信されることが必要となる。
なお、特許文献1には、データフレームの流量チェックに関連し、管理ポイント間の接続性をチェックするメッセージとして、3ビットで7種類の周期情報のうちいずれかを規定できるETH―CCMなるメッセージを用い、ETH―CCMを周期的に受信すべきL2スイッチが、この周期情報で示された周期の3.5倍以上の時間、このETH―CCMを受信しなかった場合に、接続性損失を検出する方法を記載している。
また、特許文献2には、パケット交換を行う装置として送信機能部及び受信機能部が設けられた通信装置を用意し、受信機能部のデータフレーム受信回路において、対向側の通信装置から統計情報を受信した場合、統計情報積算回路は自装置の統計情報と対向側の通信装置との統計情報同士の比較を行い、伝送路においてデータフレームの損失が無かったか否かの判定を行うシステムが開示されている。
さらに、特許文献3には、計測ノードが、それぞれのルータにおけるトラフィックの状態を定期的に、または周期的に計測して、その通信品質を表す計測パケットを専用の通信路を介して外部ネットワーク監視装置に送信するシステムが開示されている。
特開2009−130474号公報 特開2009−130786号公報 特開2009−224947号公報
しかしながら、上記背景技術で述べた従来のパケット網における信号劣化監視方法にあっては、送信フレーム数が最低送信フレーム数を超えていない場合には信号劣化状態を検出することができないという問題点がある。
例えば、勧告G.8021で勧告されている信号劣化の定義に準拠した場合、前述のとおり、送信フレーム数が予め設定された閾値(最低送信フレーム数)を超えている状態で、計算された損失フレーム率が信号劣化閾値を超えている場合に信号劣化状態を検出するとされている。よって、この定義では、送信フレーム数が最低送信フレーム数を超えていない場合には信号劣化状態を検出することができないことになる。
図8は、送信側通信装置と受信側通信装置との間で送受信される他のデータフレームを示す説明図である。
図8に示すように、送信するデータが存在しない場合や、少ない場合には、必ずしもデータフレームが流れているとは限らず、勧告G.8021で規定されている方法では、信号劣化を監視および検出することはできないという問題点が有る。
図9は、送信側通信装置と受信側通信装置との間でダミーフレームを挿入して送受信されるデータフレームを示す説明図である。
先願の特許資料(特願2009−266344)に記載の技術では、パケット伝送ネットワークにおいて迅速なビットエラー率測定を行なうことを目的とした、伝送路品質推定方法が示されている。この方法は、送信流量を監視し、送信するデータパケットが存在しない場合には、図9に示すようにダミーパケットを生成して送信する方法である。
しかしながら、先願の特許資料(特願2009−266344)に記載の技術では、送信パケットが存在しない場合には必ずダミーパケットを挿入してしまうことなる。
このため、隣接ノード間のセクションの品質監視を行う場合には適した方法となるが、複数の通信装置を経由するパスの監視を行う場合は、ダミーパケットにより帯域を占有してしまい、他のパスに影響を与えてしまうので、パス監視には適さないという問題点がある。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、パケットネットワーク上に流れるユーザのデータフレームの数が少ない場合や、流れていない場合にあっても信号劣化を検出することができる通信装置及び信号劣化監視システム並びに信号劣化監視方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明に係る通信装置は、接続しているパケットネットワークを介して、フレームを受信する手段と、前記受信したフレーム及び自局発信のフレームを、前記パケットネットワークに送信する手段と、前記送信するフレームの流量を監視する手段と、前記フレームの流量が所定の閾値以上である場合は、前記自局発信のOAMフレームの送信周期を通常状態用として設定されている所定の送信周期とする手段と、前記フレームの流量が所定の閾値を下回る場合には、送信フレーム数の不足分を補うことができるOAMフレームの送信周期を割り出し、該割り出した送信周期を前記自局発信のOAMフレームの送信周期とする手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る信号劣化監視システムは、送受信されているフレームの流量を監視する手段と、前記フレームの流量が所定の閾値以上である場合は、OAMフレームの送信周期を通常状態用として設定されている所定の送信周期とする手段と、前記フレームの流量が所定の閾値を下回る場合には、送信フレーム数の不足分を補うことができるOAMフレームの送信周期を割り出し、該割り出した送信周期をOAMフレームの送信周期とする手段と、を備えたことを特徴とする。
さらに、本発明に係る信号劣化監視方法は、送受信されているフレームの流量を監視するステップと、前記フレームの流量が所定の閾値以上である場合は、OAMフレームの送信周期を通常状態用として設定されている所定の送信周期とするステップと、前記フレームの流量が所定の閾値を下回る場合には、送信フレーム数の不足分を補うことができるOAMフレームの送信周期を割り出し、該割り出した送信周期をOAMフレームの送信周期とするステップと、を有することを特徴とする。
なお、本発明は、
(1) パケットネットワークにおける通信装置間での回線品質を、送受信したフレーム数の比較により監視する方式であり、
(2) 通信装置間のデータフレームの流量を監視し、
(3) 当該流量が、回線の品質測定に利用可能な閾値よりも少ない場合には、OAMフレーム(CCMフレーム)の送信周期を変更し、一定以上の流量(トラヒック)を与える、
ことを骨子としている。
よって、前述の特許文献1に記載の技術は、接続性損失を検出する方法を示すものであるため、本発明とは目的が異なる。
また、前述の特許文献2,3に記載の技術は、前述の本発明の骨子として記載した第(3)項を構成要件として含むものではない。
以上説明したように、本発明の通信装置によれば、ユーザのデータフレームの流量が少ない場合には、OAMフレーム(CCMフレーム)の送信周期を増やすので、このような場合にあっても信号劣化の検出ができる効果が有る。
また、パケットネットワークでの保守管理に必要な情報伝達用のフレームとしては、勧告Y.1731や、MPLS−TP標準化で規定しているフレーム(即ちOAMフレーム)を使用しているため、本発明を用いる場合に、本発明に対応していない装置とも対向させることができる効果が有る。
送信側通信装置と受信側通信装置との間で送信されるユーザのデータフレームの流量が少ない場合の通信状態を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る通信装置1の全体構成を示す構成図である。 上記通信装置1のフレーム送信機能部のブロック構成図である。 上記通信装置1のフレーム受信機能部のブロック構成図である。 本実施形態に係る複数の通信装置がネットワーク接続されているネットワークの1例を示す説明図である。 上記ネットワークの1例における別のデータ流量例を示す説明図である。 予め予想される不足フレーム数と、該不足フレーム数に対して適切に対応できるOAMフレームの送信周期との関係を対応付けて示した説明図である。 送信側通信装置と受信側通信装置との間で送受信されるデータフレームを示す説明図である。 送信側通信装置と受信側通信装置との間で送受信されるデータフレームの他の状態を示す説明図である。 送信側通信装置と受信側通信装置との間でダミーフレームを挿入して送受信されるデータフレームを示す説明図である。
本発明は、パケットネットワークにおける通信装置において、送信しているデータフレームの流量を監視することにより、その流量が信号劣化を検出できる閾値よりも少ない場合にはOAMフレーム(CCM(Continuity Check Message)フレーム)の送信周期を変更し、一定以上のトラヒックを与えることにより、信号劣化の検出を可能とするものである。
ちなみに、勧告Y.1731では、CCMフレームの送信周期は3.33ミリ秒周期から10分周期まで、7種類の周期が定義され、通常の状態では接続性検証のために1秒周期でCCMフレームが送信されている。
本発明では、ユーザのデータフレームの流量が少なく、対向側で信号劣化を検出することが困難な場合に、CCMフレームの送信周期の制御を行うことでトラヒックの流量を増やし、対向側の通信装置において、そのCCMフレームをデータフレームと共に使用して回線の品質測定に利用する。
このため、本発明では、データフレームの流量が少ない場合でも、回線品質を監視することができるので、信号劣化を検出することが可能となる。
以下、本発明の通信装置及び信号劣化監視システム並びに信号劣化監視方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、送信側通信装置と受信側通信装置との間で送信されるユーザのデータフレームの流量が少ない場合の通信状態を示す説明図である。
ユーザのデータフレームが送信されていない場合、または、図1に示すように、送信されているユーザのデータフレーム流量が少ない場合に、斜線を施したCCフレームの送信周期を変更し、対向側の通信装置で信号劣化を検出するために最低限必要なフレーム量を補うことにより、信号劣化の監視および検出を可能とする。
図2は、本発明の実施形態に係る通信装置の全体構成を示す構成図である。
同図において、本実施形態の通信装置1は、1つまたは複数のインタフェースカード(ここではインタフェースカード11とインタフェースカード12が、パケットスイッチ13を介して接続されている。
インタフェースカード11は、ここでは、送信ポート111と、受信ポート112と、フレーム送信機能部113と、フレーム受信機能部114と、を備える。
インタフェースカード12は、ここでは、送信ポート121と、受信ポート122と、フレーム送信機能部123と、フレーム受信機能部124と、を備える。
但し、図2に示す通信装置1の構成は、本発明に係る通信装置の1例に過ぎず、本発明に係る通信装置の構成は、図2に示す構成に限定するものではない。
例えば、インタフェースカード11,12と、パケットスイッチ13とが一体化した構成の通信装置であっても、本発明を適用することができる。
また、ここでは、各インタフェースカードに、1対の送信ポートと受信ポートとを備えているが、一般に、本発明に係る通信装置は、複数ポートを備えていても良い。
図3は、本実施形態に係る通信装置1のフレーム送信機能部のブロック構成図である。
同図に示すように、本発明に係る通信装置のフレーム送信機能部(ここではフレーム送信機能部113,123)は、送信制御部31と、OAM制御部32と、流量監視部33とを備えて構成される。
送信制御部31は、データフレームやOAMフレームを送信する制御を行う。
OAM制御部32は、OAM機能の処理を行う。即ち、ME、MEPの管理、OAMフレームの生成、OAMフレームの挿入などを実施する。
流量監視部33は、送信制御部31から送信されているデータフレーム及びOAMフレームの各流量(即ち、データフレーム及びOAMフレームの各々について、自局に流入したフレームのフレーム数と自局から発信するフレームのフレーム数との総和)を監視する。
図4は、本実施形態に係る通信装置1のフレーム受信機能部のブロック構成図である。
同図に示すように、本発明に係る通信装置のフレーム受信機能部(ここではフレーム受信機能部114,124)は、受信制御部41と、OAM制御部42と、を備えて構成される。
受信制御部41は、受信ポートから受信したデータフレームやOAMフレームの処理を行う。OAMフレームを受信した場合は、このOAMフレームをOAM処理部42に転送する。
なお、受信制御部41は図示しないカウンタを備え、データフレーム、OAMフレームの各々の受信フレーム数をカウントすることができる。このカウントした結果も、OAM制御部42に送出する。
OAM制御部42では、受信したOAMフレームの機能に従った処理を行う。受信制御部41でカウントした受信フレーム数を基に、廃棄フレーム数の計測などを行う。
図2〜4に示した通信装置の構成において、データフレームの転送処理に関わる機能ブロックが必要となるが、本発明とは直接関係しないため、その詳細構成は省略する。上記のデータフレームの転送処理に関わる機能ブロックとは、データフレームの宛先検索処理ブロック、QoS(Quality of Service)機能処理ブロックなどである。
図5A,5Bは、本実施形態に係る複数の通信装置がネットワーク接続されているネットワークの1例を示す説明図である。
以下、図5A,5Bを参照して、本発明の実施形態に係るパケット網における信号劣化監視システムの動作を説明する。
図5A,5Bに例示するネットワークでは、本発明の実施形態に係る通信装置1である通信装置A、B、Cが、ネットワーク上に接続されている場合において、通信装置AとCの間にMEが設定されている。
ここでは、図5A,5Bにおいて、通信装置Aを送信ノードとし、設定されているMEPを送信元MEP、通信装置Cを受信ノードとし、設定されているMEPを宛先MEPとする(通信装置Bは、MEに関連するOAMフレームは通過させる)。
また、図5A,5Bに記載されているデータフレーム、OAMフレームは、全て通信装置A−C間に設定されているMEに関連するものであるものとする。
実際には、通信装置A−C間には、他のフレームも多重されて送信されているが、ここでは省略する。
通信装置Aの送信制御部31では、上記MEに関連するデータフレーム、OAMフレームの送信フレーム数のカウントを行う。ここでは、データフレームの送信フレーム数をN_Tx_DATA、OAMフレームの送信フレーム数をN_Tx_OAMとする。
また、通信装置Aの流量監視部33では、通信装置Cにおいて信号劣化を検出するために必要な閾値(最低送信フレーム数)との比較を行う。ここでは、信号劣化を検出するために必要な上記の閾値を、TH_Degとする。TH_Degは監視するME単位で保証したい品質を設定できるよう、ME毎に固有の値を設定できるようにしている。
図5Aに示すように、データフレームの流量が大きく、(N_Tx_DATA+N_Tx_OAM≧TH_Deg)である場合には、OAMフレーム(CCMフレーム)の送信周期には通常状態で設定されている送信周期を用いる。
これに対し、図5Bに示すように、データフレームの流量が少なく、(N_Tx_DATA+N_Tx_OAM<TH_Deg)となる場合には、通信装置Aの流量監視部33が、送信フレーム数の不足分を補うことができるOAMフレームの送信周期を計算し、同様に、OAM制御部32に送信周期の変更要求を通知する。
通信装置AのOAM制御部32は、OAMフレームの送信周期の変更要求を受信した以降は、その変更要求に従ってOAMフレーム(CCMフレーム)の送信周期を変更する。
図6は、予め予想される不足フレーム数と、該不足フレーム数に対して適切に対応できるOAMフレームの送信周期との関係を対応付けて示した説明図である。
流量監視部33における上記の送信周期の計算は、(TH_Deg−N_Tx_DATA−N_Tx_OAM)から不足分を補えるフレーム数を計算することができるが、図6に示すように不足しているフレーム数により適切に対応する送信周期を予め決定しておくことも可能である。
通信装置Bには、MEに関係する監視点を備えていないため、データフレームも、OAMフレームも通過させる。
通信装置Cでは、受信した、MEに関連するデータフレーム、OAMフレームの受信フレーム数のカウントを行う。
以上の説明からも明らかなように、本実施形態に係る信号劣化監視システムにあっては、データフレームの流量が少ない場合においても信号劣化を検出することができる。
さらに、信号劣化を検出するためにOAMフレーム(CCMフレーム)を使用するので、新たに別のフレーム生成を行う機能を追加する必要がない。
ちなみに、ITU−Tの勧告Y.1731や、標準化が進められているMPLS−TPのようなOAM機能では、CCM機能を備えたOAMフレームの送信周期は可変であるため、OAM機能を実装している通信装置では、そのOAMフレームの送信周期を変更する機能ブロックは必ず備えている。
また、上記のOAM機能を実装している通信装置は、一般に、送受信したフレーム数をカウントする機能ブロックも備えている。そのため、本発明を実施するために必要となる追加回路は、送信フレーム数を比較するための回路のみとなり、大幅にコストを増大させることなく信号劣化の検出を行うことが可能となる。
本実施形態によれば、ユーザのデータフレームの流量が少ない場合には、CCMフレームの送信周期を増やしているので、このような場合にも信号劣化の検出ができる効果が有る。
また、パケットネットワークでの保守管理に必要な情報伝達用のフレームとしては、勧告Y.1731や、MPLS−TP標準化で規定しているフレーム(OAMフレーム)を使用しているため、本発明を用いる場合に、本発明に対応していない装置とも対向させることができる効果が有る。
また、OAMフレームの送信周期を変更する機能は必須の機能であるため、従来の通信装置に対して、大幅な構成要素(回路など)の追加などを必要とせずに、本発明を適用できる効果が有る。
さらに、自局の通信装置が送信しているデータフレーム数から計測して、信号劣化を測定するので、複数の通信装置を経由するパスを監視する場合においても、必要最低限のOAMフレームを追加するだけでよく、他のパスに与える影響を軽減できる効果が有る。
以上説明したように、本発明の通信装置によれば、ユーザのデータフレームの流量が少ない場合には、OAMフレーム(CCMフレーム)の送信周期を増やすので、このような場合にあっても信号劣化の検出ができる効果が有る。
1 通信装置
11,12 インタフェースカード
13 パケットスイッチ
31 送信制御部
32 OAM制御部
33 流量監視部
41 受信制御部
42 OAM制御部
111,121 送信ポート
112,122 受信ポート
113,123 フレーム送信機能部
114,124 フレーム受信機能部

Claims (4)

  1. 接続しているパケットネットワークを介して、フレームを受信する手段と、
    前記受信したフレーム及び自局発信のフレームを、前記パケットネットワークに送信する手段と、
    前記送信するフレームの流量を監視する手段と、
    前記フレームの流量が所定の閾値以上である場合は、前記自局発信のOAMフレームの送信周期を通常状態用として設定されている所定の送信周期とする手段と、
    前記フレームの流量が所定の閾値を下回る場合には、送信フレーム数の不足分を補うことができるOAMフレームの送信周期を割り出し、該割り出した送信周期を前記自局発信のOAMフレームの送信周期とする手段と、
    を備えたことを特徴とする通信装置。
  2. 予め予想される不足フレーム数と、該不足フレーム数に対して適切に対応できる前記OAMフレームの送信周期との関係を対応付けたテーブルを備え、前記OAMフレームの送信周期を割り出す際に該テーブルを参照することを特徴とする請求項1記載の通信装置。
  3. 送受信されているフレームの流量を監視する手段と、
    前記フレームの流量が所定の閾値以上である場合は、OAMフレームの送信周期を通常状態用として設定されている所定の送信周期とする手段と、
    前記フレームの流量が所定の閾値を下回る場合には、送信フレーム数の不足分を補うことができるOAMフレームの送信周期を割り出し、該割り出した送信周期をOAMフレームの送信周期とする手段と、
    を備えたことを特徴とする信号劣化監視システム。
  4. 送受信されているフレームの流量を監視するステップと、
    前記フレームの流量が所定の閾値以上である場合は、OAMフレームの送信周期を通常状態用として設定されている所定の送信周期とするステップと、
    前記フレームの流量が所定の閾値を下回る場合には、送信フレーム数の不足分を補うことができるOAMフレームの送信周期を割り出し、該割り出した送信周期をOAMフレームの送信周期とするステップと、
    を有することを特徴とする信号劣化監視方法。
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