JP5692553B2 - リング型ネットワークにおけるノード装置およびその経路切替制御方法 - Google Patents

リング型ネットワークにおけるノード装置およびその経路切替制御方法 Download PDF

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Description

本発明はリング型ネットワークにおける経路切替技術に係り、特に障害が発生したときの経路切替制御方法およびその機能を備えたノード装置に関する。
リング型ネットワークにおける通信障害発生時の経路切り替え技術としては、ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector) G.8032にて定義されたEthernet Ring Protection（イーサネット リング プロテクション、ここで「イーサネット」は登録商標、以下同じ。）が知られている。Ethernet Ring Protectionによれば、リング型ネットワークのマスタノードは、障害箇所に隣接するノードから障害メッセージを受信すると、通常時のブロッキングポートを解除し、リング型ネットワーク上のすべてのノードに対してＭＡＣ(Media Access Control)アドレステーブルをクリアする指示を出す。この動作によりＭＡＣテーブルがクリアされたノードは、ＭＡＣテーブルが再学習されるまでに宛先ノードが分からなくなるので、届いたデータフレームをリングネットワーク上にフラッディングする。
また、特許文献１には、通常運用時および障害発生時それぞれについて経路情報を予め設定しておき、障害発生通知の受信を契機として予備的経路を識別して切替える方法が開示されている。
特開２０１１−０６６５６４号公報
しかしながら、上記ITU-TにおけるEthernet Ring Protectionでは、リングネットワーク上で障害が発生すると全ノードのＭＡＣアドレステーブルがクリアされるために、経路切り替え前と同じＭＡＣアドレステーブルを再学習するまでフラッディングを行う必要があり、ネットワーク上のトラフィックを増大させネットワーク資源を圧迫するという問題があった。さらに、ＭＡＣアドレステーブルを再学習するまでの時間を要するために、ITU-T G8032で規定された経路切り替え時間50msを満たすことが難しくなる可能性がある。
また、特許文献１に開示された経路切り替え方法では、保守者が通常運用時および障害発生時それぞれについて経路情報を予め設定しておく必要がある。このために、ネットワーク拡張のためにノード追加が日常的に行われるリングネットワークでは、ネットワーク管理が複雑化し保守者の負荷が大きくなる。さらに、特許文献１の方法では、上記Ethernet Ring Protectionと同様に障害発生時に一定時間が経過するまで両方向にデータを流す処理（フラッディング）を行う場合があるだけでなく、障害発生時のパス切替判断をマスタノードからの切替え制御フレームに依存しているために、全ての経路（パス）に対して制御フレームを流す必要があり、ネットワークの帯域をさらに圧迫する可能性がある。
そこで、本発明の目的は、ネットワーク管理の容易化、ネットワークへの負荷の軽減および障害発生時の経路切り替えの高速化を達成できる、リング型ネットワークにおけるノード装置およびその経路切替制御方法を提供することにある。
本発明によるノード装置は、リング型ネットワークを構成するノード装置であって、前記リング型ネットワークに接続する複数のポートと、転送データの宛先ノード装置とその前記リング型ネットワーク上のアドレスとを対応づけた転送テーブルと、前記宛先ノード装置と当該宛先ノード装置へデータを転送するために使用するポート情報とを対応づけた管理テーブルと、をそれぞれ格納する格納手段と、前記転送データの転送経路を変更する際、前記転送テーブルを変更せずに前記管理テーブルの前記宛先ノード装置と前記ポート情報との対応を更新する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明による経路切替制御方法は、複数のノード装置がリング状に接続されたリング型ネットワークにおける経路切替制御方法であって、各ノード装置が、転送データの宛先ノード装置とその前記リング型ネットワーク上のアドレスとを対応づけた転送テーブルと、前記宛先ノード装置と当該宛先ノード装置へデータを転送するために使用するポート情報とを対応づけた管理テーブルとを格納手段に格納し、前記転送データの転送経路を変更する際、各ノード装置が前記転送テーブルを変更せずに前記管理テーブルの前記宛先ノード装置と前記ポート情報との対応を更新する、ことを特徴とする。
本発明によるリング型ネットワークは、複数のノード装置がリング状に接続されたリング型ネットワークであって、各ノード装置が、前記リング型ネットワークに接続する複数のポートと、転送データの宛先ノード装置とその前記リング型ネットワーク上のアドレスとを対応づけた転送テーブルと、前記宛先ノード装置と当該宛先ノード装置へデータを転送するために使用するポート情報とを対応づけた管理テーブルと、をそれぞれ格納する格納手段と、を有し、前記転送データの転送経路を変更する際、各ノード装置が、前記転送テーブルを変更せずに前記管理テーブルの前記宛先ノード装置と前記ポート情報との対応を更新することを特徴とする。
本発明によるプログラムは、リング型ネットワークを構成し前記リング型ネットワークに接続する複数のポートを有するノード装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、転送データの宛先ノード装置とその前記リング型ネットワーク上のアドレスとを対応づけた転送テーブルと、前記宛先ノード装置と当該宛先ノード装置へデータを転送するために使用するポート情報とを対応づけた管理テーブルと、をそれぞれ格納する機能と、前記転送データの転送経路を変更する際、前記転送テーブルを変更せずに前記管理テーブルの前記宛先ノード装置と前記ポート情報との対応を更新する機能と、を前記コンピュータで実現することを特徴とする。
本発明によれば、ネットワーク管理の容易化、ネットワークへの負荷の軽減および障害発生時の経路切り替えの高速化を達成できる。
図１（Ａ）は本発明の一実施形態によるリング型ネットワークにおける通常運用時の動作を説明するための概略的ネットワーク構成図であり、図１（Ｂ）は本実施形態におけるデータフレームのフォーマット図である。 図２は本実施形態によるノード装置の概略的構成を示すブロック図である。 図３は本実施形態による経路切り替え制御の概略を説明するためのフォワーディングデータベースおよびリングデータベースの更新シーケンス図である。 図４は本発明の一実施例によるノード装置の通常時のフレーム転送処理を示すフローチャートである。 図５は本実施例によるノード装置の通常時のフォワーディングデータベースおよびリングデータベースの更新処理を示すフローチャートである。 図６は本実施例によるリング型ネットワークにおける各ノードでの通常運用時のフォワーディングデータベースおよびリングデータベースの学習結果の一例を示す模式図である。 図７（Ａ）は本実施例による障害発生時の経路切り替え制御の概略を説明するための概略的ネットワーク構成図であり、図７（Ｂ）は本実施形態における障害通知メッセージのフォーマット図である。 図８（Ａ）は図７に示す障害発生時にノードＮ２が送信する障害通知メッセージのフォーマットを示す図であり、図８（Ｂ）は図７に示す障害発生時にノードＮ３が送信する障害通知メッセージのフォーマットを示す図である。 図９は図７に示す障害発生時にノードＮ１が送信する障害通知メッセージのフォーマットを示す図である。 図１０は図７に示す障害発生時にノードＮ４が送信する障害通知メッセージのフォーマットを示す図である。 図１１は本実施例によるノード装置の障害発生時におけるフレーム転送処理を示すフローチャートである。 図１２（Ａ）は本実施例によるノード装置であって障害発生箇所に隣接するノードの障害発生時におけるリングデータベースの更新処理を示すフローチャートであり、図１２（Ｂ）は本実施例によるノード装置であって中継ノードの障害発生時におけるリングデータベースの更新処理を示すフローチャートである。 図１３は本実施例によるリング型ネットワークにおける各ノードでの障害発生後のフォワーディングデータベースおよびリングデータベースの更新結果の一例を示す模式図である。 図１４（Ａ）は本実施例によるノード装置であって障害発生箇所に隣接するノードの障害回復時におけるリングデータベース更新処理を示すフローチャートであり、図１４（Ｂ）は本実施例によるノード装置であって中継ノードの障害回復時におけるリングデータベースの更新処理を示すフローチャートである。 図１５は本発明の他の実施例におけるデータフレームのフォーマット図である。
上述したように、背景技術におけるリング型ネットワークでは、ネットワーク上に障害が発生してトポロジが変更されるとき、ネットワーク上の各ノードが持つ宛先ノードのＭＡＣアドレスを含む転送テーブルをクリアする必要があった。しかしながら、実際には、リング型ネットワークにおいて、トポロジ変更前後で宛先ノードは不変であり、宛先ノードが各ノードのどのポート側にあるかを適切に判断して切り替えるだけでよい。
本発明はこの観点からなされたものであり、切り替え発生時に転送テーブルをクリアせずそのまま保持し、宛先ノードが各ノードのどのポート側にあるか示す管理テーブルのみを更新することで、ネットワークに負荷をかけることなく高速な経路切り替えを実現することができる。
より詳しくは、本発明によるリング型ネットワークの各ノードは、宛先ノードのアドレスを学習する転送テーブルと宛先ノード側の送信ポートを特定するための管理テーブルとを有し、転送テーブルおよび管理テーブルを次のように管理する。すなわち、リング型ネットワーク上に障害が発生した場合、転送テーブルはクリアせずに保持し、受信した障害通知メッセージに付与された送信元ノード番号および中継ノード番号と当該障害通知メッセージの受信ポートとを対応づけることで管理テーブルを更新する。これは、シングルリングネットワークにおいて、経路切り替えの前後で転送テーブルの情報には変更はなく、管理テーブルのみ変更があるという点に着目したものである。
また、障害発生後の、宛先ノードに対する転送先ポートの更新処理として、障害通知メッセージをリング内の全ノードに転送し、メッセージ内に自ノード番号をプッシュしていく方法を取ることで、障害発生から転送テーブルの再学習までに不可避であったフラッディングの抑止と経路切り替え動作の高速化を可能としている。
このように、本発明によれば、保持された転送テーブルと更新された管理テーブルとを参照するだけで経路切り替えが可能となり経路切り替えに要する時間を短縮でき、フラッディングの抑制によりネットワークリソースの有効活用も可能となる。以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
１．一実施形態
本発明によるリング型ネットワークは任意の数の通信装置（ノード）が接続可能であるが、本実施形態では説明を煩雑化しないために、以下、４つのノードが接続されたリング型ネットワークを例示する。
本実施形態では、各ノードに設けられた転送テーブルおよび管理テーブルを、それぞれＦＤＢ(Forwarding Data Base）テーブルおよびＲＤＢ(Ring Data Base)テーブルと呼ぶものとする。ＦＤＢテーブルはＭＡＣアドレス単位に宛先ノードが持つ固有の番号（以下、ノード番号と記す。）を学習するテーブルであり、ＲＤＢテーブルはリング型ネットワークに接続されたいずれのポート側に宛先ノードがあるのかを学習するテーブルである。
１．１）リング型ネットワーク
図１（Ａ）に示すように、本実施形態によるリング型ネットワークはリング状に接続された複数のノードＮ１−Ｎ４からなり、ここではノードＮ１がマスタノードである。また、各ノードにおいて、時計方向にデータを送信するポートをＰ１、反時計方向にデータを送信するポートをＰ２でそれぞれ表し、通常運用時にはマスタノードＮ１のポートＰ２がブロッキングされている。したがって、ノードＮ１にユーザＡの端末１０１（ＭＡＣアドレス＝ａ）が接続され、ノードＮ４にユーザＢの端末１０２（ＭＡＣアドレス＝ｂ）が接続されているとすると、ユーザ端末１０１とユーザ端末１０２とは１つの経路１１０を通してデータ通信可能である。
送受信に使用されるデータフレームは、図１（Ｂ）に示すように、通常のイーサネットで使用されるフィールドに加えて、送信元ノード番号を付与したヘッダフォーマットを使用する。具体的には、ヘッダ部の送信元ＭＡＣアドレスフィールドとＶＬＡＮタグとの間に送信元ノード番号を付加する。ノードＮ１は、ヘッダ１１１（宛先ＭＡＣアドレスＤＡ＝ｂ、送信元ＭＡＣアドレスＳＡ＝ａ）の通常のデータフレームをユーザ端末１０１から受信すると、そのフレームヘッダ部に送信元ノード番号（自身のノード番号Ｎ１）を付加し、ヘッダ１１２のデータフレームをポートＰ１から送信する。ヘッダ１１２のデータフレームはノードＮ２、Ｎ３を通してノードＮ４のポートＰ２に入力すると、ノードＮ４はヘッダ１１３（宛先ＭＡＣアドレスＤＡ＝ｂ、送信元ＭＡＣアドレスＳＡ＝ａ）の通常のデータフレームを宛先のユーザ端末１０２へ送信する。同様に、ノードＮ４は、ヘッダ１２１（宛先ＭＡＣアドレスＤＡ＝ａ、送信元ＭＡＣアドレスＳＡ＝ｂ）の通常のデータフレームをユーザ端末１０２から受信すると、そのフレームヘッダ部に送信元ノード番号（自身のノード番号Ｎ４）を付加し、ヘッダ１２２のデータフレームをポートＰ２から送信する。ヘッダ１２２のデータフレームはノードＮ３、Ｎ２を通してノードＮ１のポートＰ１に入力すると、ノードＮ１はヘッダ１２３（宛先ＭＡＣアドレスＤＡ＝ａ、送信元ＭＡＣアドレスＳＡ＝ｂ）の通常のデータフレームを宛先のユーザ端末１０１へ送信する。
１．２）ノード構成
図２に示すように、リング型ネットワークを構成する各ノードＮｉ（ここでは、ｉ＝１，２，３あるいは４）は、リング型ネットワークと接続するポートＰ１およびＰ２にそれぞれ対応するリング側通信部２０１および２０２を有し、ユーザ端末とはユーザ側通信部２０３により通信可能である。さらに、ノードＮｉは、切替処理部２０４、ＦＤＢテーブルを格納する転送データベース（ＦＤＢ）２０５、ＲＤＢテーブルを格納する管理データベース（ＲＤＢ）２０６、およびノード全体の動作制御を行う制御部２０７を有する。既に述べたように、ＦＤＢ２０５は宛先ノード番号をＭＡＣアドレス単位で学習し、ＲＤＢ２０６はリング側通信部２０１および２０２のいずれに宛先ノードがあるのかを学習する。制御部２０７は、後述するように、リング型ネットワーク上に障害が発生した場合、ＦＤＢ２０５を保持し、受信した障害通知メッセージに付与された送信元ノード番号および中継ノード番号と当該障害通知メッセージを受信したポートとを対応づけることでＲＤＢ２０６を更新する。切替処理部２０４は、制御部２０７の制御の下で、ＦＤＢ２０５およびＲＤＢ２０６を参照しながら、受信データフレームの送信元ノード番号付加／削除処理および転送処理を実行する。
なお、制御部２０７の以下で説明する機能は、図示しないメモリに格納されたプログラムをコンピュータ上で実行することにより実現することもできる。
１．３）動作
図３に示すように、各ノードＮｉのＦＤＢ２０５のＦＤＢテーブルにはＭＡＣアドレスと宛先ノード番号とが対応づけられて格納され、ＲＤＢ２０６には宛先ノード番号と当該宛先へのデータ転送に使用する転送ポートとが対応づけられて格納されている。
リング型ネットワークが通常運用しているときには、各ノードＮｉの制御部２０７はＦＤＢ２０５およびＲＤＢ２０６を更新し、切替処理部２０４はＦＤＢ２０５およびＲＤＢ２０６を参照した転送処理を実行する（動作３０１）。具体的には、受信したデータフレームの宛先ＭＡＣアドレスからＦＤＢ２０５をサーチして宛先ノードを特定し、続いてＲＤＢ２０６をサーチして当該宛先ノードへのデータ転送に使用する転送ポートを特定する。
リング型ネットワーク上で障害が発生しノードＮｉに障害通知メッセージが届くと（動作３０２）、制御部２０７はＦＤＢ２０５を保持し、受信した障害通知メッセージに付与された送信元ノードおよび中継ノードの情報と当該障害通知メッセージを受信したポート番号とに基づいて、宛先ノードと転送可能な転送ポートとを対応づけるようにＲＤＢ２０６のＲＤＢテーブルを更新する（動作３０３）。障害復旧すれば（動作３０４）、制御部２０７はＲＤＢ２０６を復旧あるいは更新し（動作３０５）、通常運用動作（動作３０１）に戻る。
１．４）効果
上述したように、本実施形態によれば、保守者による事前の経路設定をすることなく、通常運用時はデータフレームに付与された送信元ノード番号から、障害発生時は障害通知メッセージに付与された送信元ノード番号と中継ノード番号から、宛先ノードに対する転送ポートを各ノードが学習することができる。したがって、ネットワークの拡張のためにノード追加が日常的に行われるリング型ネットワークにおいて、ネットワーク管理が特に容易になる。
また、本実施形態によれば、ＦＤＢ２０５を保持し、ＲＤＢ２０６のみを更新するので、データをフラッディングせずに経路を切替えることが可能となり、ネットワークの帯域を無駄に圧迫する事態を回避できる。
さらに、本実施形態によれば、障害発生時にリング内の各ノードへ通知する障害通知メッセージに送信元ノード番号および各中継ノード番号が付加されているので、一つの制御フレームで経路情報の更新と経路切替えが可能となる。
２．一実施例
以下、本発明の一実施例による各ノードの経路学習動作および障害発生時の経路切り替え制御について図面を参照しながら詳細に説明する。
２．１）通常運用時の経路学習動作
図４において、ノードＮｉがあるポートのリング側通信部でフレームを受信すると（動作４０１）、切替処理部２０４は配下のユーザからのフレームか否かを判断し（動作４０２）、配下のユーザからのフレームであれば（動作４０２；ＹＥＳ）、自ノード番号を示すタグを受信フレームの送信元ノード番号フィールドに付与する（動作４０３）。配下のユーザからのフレームでなければ（動作４０２；ＮＯ）、動作４０３は実行しない。
続いて、切替処理部２０４は、受信フレームのヘッダにある宛先ＭＡＣアドレスをキーとしてＦＤＢ２０５を検索する（動作４０４）。ＦＤＢ２０５に当該宛先ＭＡＣアドレスに対応する宛先ノードが格納されていれば（動作４０５；ＹＥＳ）、切替処理部２０４は当該ヒットした宛先ノード番号をキーとしてＲＤＢ２０６を検索する（動作４０６）。ＲＤＢ２０６に当該宛先ノードに対応する転送ポートが格納されていれば（動作４０７；ＹＥＳ）、切替処理部２０４は受信フレームを当該ヒットした転送ポートのリング側通信部を通してリンク型ネットワークへ送信する（動作４０６）。
ＲＤＢ２０６に当該宛先ノードに対応する転送ポートが格納されていなければ（動作４０７；ＮＯ）、切替処理部２０４は受信フレームのヘッダから送信元ノード番号タグを削除し（動作４０９）、配下のユーザ端末へユーザ側通信部２０３を通して送信する（動作４１０）。もしＦＤＢ２０５に受信フレームの宛先ＭＡＣアドレスに対応する宛先ノードが格納されていなければ（動作４０５；ＮＯ）、切替処理部２０４は当該受信フレームをすべての転送ポートから送信する（動作４１１）。
図５において、ノードＮｉがあるポートのリング側通信部でフレームを受信すると（動作５０１）、切替処理部２０４は、受信フレームのヘッダにある宛先ＭＡＣアドレスをキーとしてＦＤＢ２０５を検索する（動作５０２）。ＦＤＢ２０５に当該宛先ＭＡＣアドレスに対応する宛先ノードが格納されていれば（動作５０３；ＹＥＳ）、切替処理部２０４は配下のユーザからのフレームか否かを判断し（動作５０４）、配下のユーザからのフレームであれば（動作５０４；ＹＥＳ）、制御部２０７は、受信フレームの送信元ＭＡＣアドレスを抽出し、当該アドレスに対する宛先ノードを自身（”myself”）としてＦＤＢ２０５を更新する（動作５０５）。
受信フレームが配下のユーザからのフレームでなければ（動作５０４；ＮＯ）、制御部２０７は、受信フレームの送信元ＭＡＣアドレスと送信元ノード番号とを抽出し、それらを対応づけるようにＦＤＢ２０５を更新する（動作５０６）。さらに、制御部２０７は、受信フレームの送信元ノード番号と当該受信フレームを受信したポート番号とを対応づけるようにＲＤＢ２０６を更新する（動作５０７）。なお、ＦＤＢ２０５に当該受信フレームの宛先ＭＡＣアドレスに対応する宛先ノードが格納されていなければ（動作５０３；ＮＯ）、更新処理は行われない。
次に、図６を参照して、リング型ネットワークにおける経路学習動作の一例を説明する。
ノードＮ１は、ユーザ端末１０２からユーザ端末１０１へ送信されるフレームをポートＰ１で受信すると、そのヘッダ部１２２の情報から学習する。すなわち、ユーザ端末１０２のＭＡＣアドレス（ｂ）と宛先ノード番号Ｎ４とを対応づけてＦＤＢ２０５のＦＤＢテーブルに登録し（図５の動作５０６）、宛先ノード番号Ｎ４と転送ポート番号Ｐ１とを対応づけてＲＤＢ２０６のＲＤＢテーブルに登録する（図５の動作５０７）。
ノードＮ２は、ユーザ端末１０２からユーザ端末１０１へ送信される上記フレームをポートＰ１で受信すると、そのヘッダ１２２からユーザ端末１０２のＭＡＣアドレス（ｂ）と宛先ノード番号Ｎ４とを対応づけてＦＤＢ２０５のＦＤＢテーブルに登録し（図５の動作５０６）、宛先ノード番号Ｎ４と転送ポート番号Ｐ１とを対応づけてＲＤＢ２０６のＲＤＢテーブルに登録する（図５の動作５０７）。ノードＮ２は、ユーザ端末１０１からユーザ端末１０２へ送信されるフレームをポートＰ２で受信すると、そのヘッダ部１１２の情報から同様に学習する。すなわち、ユーザ端末１０１のＭＡＣアドレス（ａ）と宛先ノード番号Ｎ１とを対応づけてＦＤＢ２０５のＦＤＢテーブルに登録し（図５の動作５０６）、宛先ノード番号Ｎ１と転送ポート番号Ｐ２とを対応づけてＲＤＢ２０６のＲＤＢテーブルに登録する（図５の動作５０７）。
ノードＮ３においても、ノードＮ２と同様にヘッダ部１２２およびヘッダ部１１２の情報から学習し、図６に示すようにＦＤＢテーブルおよびＲＤＢテーブルを更新する。
ノードＮ４は、ユーザ端末１０１からユーザ端末１０２へ送信されるフレームをポートＰ２で受信すると、そのヘッダ部１１２の情報から同様に学習する。すなわち、ユーザ端末１０１のＭＡＣアドレス（ａ）と宛先ノード番号Ｎ１とを対応づけてＦＤＢ２０５のＦＤＢテーブルに登録し（図５の動作５０６）、宛先ノード番号Ｎ１と転送ポート番号Ｐ２とを対応づけてＲＤＢ２０６のＲＤＢテーブルに登録する（図５の動作５０７）。
２．２）障害発生時の動作
図７（Ａ）に示すように、ノードＮ２とノードＮ３の間のネットワークで障害が発生したとすると、障害箇所６００に隣接したノードＮ２およびＮ３は障害発生リンクに接続したポートＰ１およびＰ２をそれぞれ閉塞し、ノードＮ２はポートＰ２から、ノードＮ３はポートＰ１から、それぞれ障害通知メッセージ６０１を送出する。障害通知メッセージ６０１を受信すると、マスタノードＮ１はブロッキングポートＰ２の閉塞を解除し、すべてのノードＮ１−Ｎ４はＦＤＢ２０５のＦＤＢテーブルを維持し、ＲＤＢ２０６のＲＤＢテーブルを障害通知メッセージ６０１の送信元ノードおよび受信ポートの情報に基づいて更新する。たとえばノードＮ１のＲＤＢテーブルは宛先ノードＮ４に対応する転送ポートをＰ１から閉塞を解除したポートＰ２へ更新し、ノードＮ４のＲＤＢテーブルは宛先ノードＮ１に対応する転送ポートをＰ２からポートＰ１へ更新する。これによって、ユーザ端末１０１とユーザ端末１０２との間の通信は、図１に示す経路１１０から新たなデータ転送経路６０２へ切り替えられる。
障害通知メッセージ６０１は、図７（Ｂ）に示すように、Ｒ−ＡＰＳ(Ring-Automatic Protection Switching)情報フィールド６０３を含むフレームフォーマットを有する。Ｒ−ＡＰＳ情報フィールド６０３には、次に述べるように、障害検出情報フィールド７０１と、送信元ノード番号フィールド７０２と、存在すれば中継ノード番号フィールド７０３と、が含まれる。障害通知メッセージ６０１を受信したノードは、Ｒ−ＡＰＳ情報を参照することで、障害の発生と障害通知メッセージの到達経路とを知ることができる。以下、図８〜図１０を参照しながら、各ノードのポートから送信あるいは転送される障害通知メッセージの具体例を示す。
図８（Ａ）に示すように、障害を検出したノードＮ２では、ポートＰ１からは何も送信されず、ポートＰ２から障害通知メッセージが送信される。この障害通知メッセージのＰ−ＡＰＳ情報フィールドには障害検出情報と送信元として当該ノードＮ２のノード番号とが格納される。図８（Ｂ）に示すように、障害を検出したノードＮ３では、ポートＰ１から障害通知メッセージが送信され、ポートＰ１からは何も送信されない。この障害通知メッセージのＰ−ＡＰＳ情報フィールドには障害検出情報と送信元として当該ノードＮ３のノード番号とが格納される。
図９に示すように、ノードＮ１では、隣接ノードＮ４とＮ２からそれぞれポートＰ２およびＰ１で障害通知メッセージを受信し、それぞれに自身のノード番号を中継ノードフィールド７０３に付加し、それぞれ反対のポートＰ１およびＰ２から障害通知メッセージを送信する。すなわち、ポートＰ１から送信される障害通知メッセージのＰ−ＡＰＳ情報フィールドに、障害検出情報、送信元ノード番号Ｎ３および中継ノード番号Ｎ４に加えて自身のノード番号Ｎ１を中継ノードとして付加する。同様に、ポートＰ２から送信される障害通知メッセージのＰ−ＡＰＳ情報フィールドに、障害検出情報および送信元ノード番号Ｎ２に加えて自身のノード番号Ｎ１を中継ノードとして付加する。
図１０に示すように、ノードＮ４では、隣接ノードＮ３とＮ１からそれぞれポートＰ２およびＰ１で障害通知メッセージを受信し、それぞれに自身のノード番号を中継ノードフィールド７０３に付加し、それぞれ反対のポートＰ１およびＰ２から障害通知メッセージを送信する。すなわち、ポートＰ１から送信される障害通知メッセージのＰ−ＡＰＳ情報フィールドに障害検出情報および送信元ノード番号Ｎ３に加えて自身のノード番号Ｎ４を中継ノードとして付加する、。同様に、ポートＰ２から送信される障害通知メッセージのＰ−ＡＰＳ情報フィールドに、障害検出情報、送信元ノード番号Ｎ２および中継ノード番号Ｎ１に加えて自身のノード番号Ｎ４を中継ノードとして付加する。
２．３）障害発生時のフレーム転送動作
図１１において、動作４０１〜４０４は、図４に示す通常時のフレーム転送動作を同じであるから、同一参照番号を付して説明は省略する。各ノードＮｉの切替処理部２０４はＦＤＢ検索でヒットした宛先ノード番号をキーとしてＲＤＢ２０６を検索し（動作８０１）、ＲＤＢ２０６に当該宛先ノードに対応する転送ポートが格納されていれば（動作８０２；ＹＥＳ）、切替処理部２０４は受信フレームを当該ヒットした転送ポートのリング側通信部を通してリンク型ネットワークへ送信する（動作８０３）。ＲＤＢ２０６に当該宛先ノードに対応する転送ポートが格納されていなければ（動作８０２；ＮＯ）、切替処理部２０４は受信フレームのヘッダから送信元ノード番号タグを削除し（動作８０４）、配下のユーザ端末へユーザ側通信部２０３を通して送信する（動作８０５）。これによって、たとえばユーザ端末１０１とユーザ端末１０２とは、図７に示すネットワーク箇所に障害が発生しても、データ転送経路６０２を通して互いに通信することができる。
２．４）障害発生時の経路切替制御（ＲＤＢ更新）
障害発生時のＲＤＢ更新動作は、障害箇所に隣接するノードと障害通知メッセージを中継するノードとで異なる。以下、図１２を参照しながら説明する。
図１２（Ａ）において、障害箇所６００に隣接するノード（ここではノードＮ２およびＮ３）は、リング側通信部２０１あるいは２０２が障害発生を検出すると（動作９０１）、制御部２０７は自ノードがマスタノードであるか否かを判断する（動作９０２）。制御部２０７は、自ノードがマスタノードであれば（動作９０２；ＹＥＳ）、ブロッキングポートの閉塞を解除し（動作９０３）、マスタノードでなければ（動作９０２；ＮＯ）、そのまま、障害リンクに接続したポートを閉塞するようにリング側通信部を制御する（動作９０４）。
続いて、制御部２０７は、図８に示すように自ノード番号のタグをＲ−ＡＰＳ情報フィールドに付加した障害通知メッセージを生成し、障害リンクに接続していない側のポートから送信する（動作９０５）。
他方の障害隣接ノードが送信した障害通知メッセージを受信すると（動作９０６）、制御部２０７は、受信した障害通知メッセージのＲ−ＡＰＳ情報（送信元ノード番号および中継ノード番号）と当該障害通知メッセージを受信したポート番号とを対応づけるようにＲＤＢ２０６を更新する（動作９０７）。そして、受信した障害通知メッセージを終端する（動作９０８）。
中継ノードであれば、図１２（Ｂ）に示すように、制御部２０７は障害通知メッセージを受信すると（動作９０９）、自ノードがマスタノードであるか否かを判断する（動作９１０）。制御部２０７は、自ノードがマスタノードであれば（動作９１０；ＹＥＳ）、ブロッキングポートの閉塞を解除し（動作９１１）、マスタノードでなければ（動作９１０；ＮＯ）、そのまま、ＲＤＢ２０６を更新する（動作９１２）。すなわち、制御部２０７は、受信した障害通知メッセージのＲ−ＡＰＳ情報（送信元ノード番号および中継ノード番号）と当該障害通知メッセージを受信したポート番号とを対応づけるようにＲＤＢ２０６を更新する（動作９１２）。そして、制御部２０７は、図９あるいは図１０に示すように、受信した障害通知メッセージのＲ−ＡＰＳ情報フィールドに自ノード番号のタグを付加して、受信ポートとは反対のポートから送信する（動作９１３）。
このようにして、図７に示すネットワーク箇所６００に障害が発生しても、各ノードのＲＤＢ２０６を更新するだけで、たとえばユーザ端末１０１とユーザ端末１０２との間の通信経路を図１に示す経路１１０から図７に示す経路６０２へ切り替えることができる。
２．５）障害発生時の経路学習動作
次に、図１３を参照して、リング型ネットワークにおける障害発生時の経路学習動作（ＲＤＢ更新）の一例を説明する。
まず、ノードＮ２から送出された障害通知メッセージ６０１の流れをノード毎に説明する。ノードＮ２はポートＰ２から自ノード番号を表す送信元ノード番号タグを持つ障害通知メッセージを送出し、それが隣接するノードＮ１へ届く。
ノードＮ１はこの障害通知メッセージをポートＰ１で受信し、障害通知メッセージ内の障害情報タグ７０１からネットワーク障害を認識する。ノードＮ１はマスタノードであるから、ポートＰ２のブロックを解除する。また、障害通知メッセージ内の送信元ノード番号タグ７０２からノード番号Ｎ２に対する転送先ポート番号Ｐ１を学習し、ＲＤＢテーブルを更新する（図１３における矢印９２０；ノードＮ１のＲＤＢテーブル情報参照）。そして、障害通知メッセージを受信したポートＰ１とは逆のポートＰ２から障害通知メッセージを転送する。このとき、障害情報タグ７０１の後ろに自ノード番号を表す中継ノード番号タグ７０３をプッシュして送信する。障害通知メッセージは隣接するノードＮ４へ届く。
ノードＮ４はこの障害通知メッセージをポートＰ１で受信し、障害通知メッセージ内の障害情報タグ７０１からネットワーク障害を認識する。障害通知メッセージ内の送信元ノード番号タグ７０２からノード番号Ｎ２に対する転送先ポート番号Ｐ１を学習し、ＲＤＢテーブルを更新する（図１３における矢印９２１；ノードＮ４のＲＤＢテーブル情報参照）。また、中継ノード番号タグ７０３からノード番号Ｎ１に対する転送先ポート番号Ｐ１を学習し、ＲＤＢテーブルへ更新する（図１３における矢印９２２；ノードＮ４のＲＤＢテーブル情報参照）。そして、障害通知メッセージを受信したポートＰ１とは逆のポートＰ２から、障害通知メッセージを転送する。このとき、障害情報タグ７０１の後ろに自ノード番号を表す中継ノード番号タグ７０３をプッシュして送信する。障害通知メッセージは隣接するノードＮ３に届く。
ノードＮ３はこの障害通知メッセージをポートＰ１で受信したとき、既にポートＰ２側で障害を検出している。したがって、障害通知メッセージ内の送信元ノード番号タグ７０２からノード番号Ｎ２に対する転送先ポート番号Ｐ１を学習し、ＲＤＢテーブルを更新する（図１３における矢印９２３；ノードＮ３のＲＤＢテーブル情報参照）。また、中継ノード番号タグ７０３からノード番号Ｎ１に対する転送先ポート番号Ｐ１を学習し、ＲＤＢテーブルを更新する（図１３における矢印９２４；ノードＮ３のＲＤＢテーブル情報参照）。さらに中継ノード番号タグ７０３からノード番号Ｎ４に対する転送先ポート番号Ｐ１を学習し、ＲＤＢテーブルを更新する（図１３における矢印９２５；ノードＮ３のＲＤＢテーブル情報参照）。その後、障害通知メッセージを終端する。
次にノードＮ３から送出された障害通知メッセージの流れをノード毎に説明する。
ノードＮ３はポートＰ１から、自ノード番号を表す送信元ノード番号タグを持つ障害通知メッセージを送出する。障害通知メッセージは隣接するノードＮ４へ届く。
ノードＮ４はこの障害通知メッセージをポートＰ２で受信し、障害通知メッセージ内の障害情報タグ７０１からネットワーク障害を認識する。障害通知メッセージ内の送信元ノード番号タグ７０２からノード番号Ｎ３に対する転送先ポート番号Ｐ２を学習し、ＲＤＢテーブルを更新する（図１３における矢印９３０；ノードＮ４のＲＤＢテーブル情報参照）。そして、障害通知メッセージを受信したポートＰ２とは逆のポートＰ１から、障害通知メッセージを転送する。このとき、障害情報タグ７０１の後ろに自ノード番号を表す中継ノード番号タグ７０３をプッシュして送信する。障害通知メッセージは隣接するノードＮ１に届く。
ノードＮ１はこの障害通知メッセージをポートＰ２で受信し、障害通知メッセージ内の障害情報タグ７０１からネットワーク障害を認識する。ノードＮ１はマスタノードであるからポートＰ２のブロックを解除する。障害通知メッセージ内の送信元ノード番号タグ７０２からノード番号Ｎ３に対する転送先ポート番号Ｐ２を学習し、ＲＤＢテーブルを更新する（図１３における矢印９３１；ノードＮ１のＲＤＢテーブル情報参照）。また、中継ノード番号タグ７０３からノード番号Ｎ４に対する転送先ポート番号Ｐ２を学習し、ＲＤＢテーブルを更新する（図１３における矢印９３２；ノードＮ１のＲＤＢテーブル情報参照）。そして、障害通知メッセージを受信したポートＰ２とは逆のポートＰ１から障害通知メッセージを転送する。このとき、障害情報タグ７０１の後ろに自ノード番号を表す中継ノード番号タグ７０２をプッシュして送信する。障害通知メッセージは隣接するノードＮ２に届く。
ノードＮ２はこの障害通知メッセージをポートＰ２で受信したとき、既にポートＰ１側で障害を検出している。障害通知メッセージ内の送信元ノード番号タグ７０２からノード番号Ｎ３に対する転送先ポート番号Ｐ２を学習し、ＲＤＢテーブルを更新する（図１３における矢印９３３；ノードＮ２のＲＤＢテーブル情報参照）。また、中継ノード番号タグ７０３からノード番号Ｎ４に対する転送先ポート番号Ｐ２を学習し、ＲＤＢテーブルを更新する（図１３における矢印９３４；ノードＮ２のＲＤＢテーブル情報参照）。さらに中継ノード番号タグ７０３からノード番号Ｎ１に対する転送先ポート番号Ｐ２を学習し、ＲＤＢテーブルを更新する（図１３における矢印９３５；ノードＮ２のＲＤＢテーブル情報参照）。ノードＮ２は、ポートＰ１側で障害が起きている事を認識しているため、障害通知メッセージを終端する。
こうして全ノードについてＲＤＢテーブルの更新が完了する。これにより、たとえばユーザ端末１０１からユーザ端末１０２宛てのフレームを受信すると、ノードＮ１の切替処理部２０４は、ヘッダ部の宛先ＭＡＣアドレス（ｂ）をキーとしてＦＤＢ２０５のＦＤＢテーブルを検索する。図１３に示すように、ノードＮ１のＦＤＢテーブルにはＭＡＣアドレスｂに対して宛先ノードＮ４が登録されているので、続いて、宛先ノードＮ４をキーとしてＲＤＢ２０６のＲＤＢテーブルを検索する。図１３に示すように、ノードＮ１のＲＤＢテーブルには宛先ノードＮ４に対しては転送ポートＰ２が登録されているので、ユーザ端末１０１から受信したフレームは、ポートＰ２から送信される。
このようにして、本実施例によれば、障害発生後の通信であっても、フラッディングする事なく高速な経路切り替えが可能となる。
２．６）障害回復後のＲＤＢ更新
以下、障害回復後のＲＤＢ更新動作について、図１４を参照しながら簡単に説明する。
図１４（Ａ）において、障害リンクに隣接したノードでは、障害回復を検出すると（動作１００１）、障害により閉塞したポートの閉塞を解除する（動作１００２）。自ノードがマスタノードであれば（動作１００３；ＹＥＳ）、ブロッキングポートを閉塞し（動作１００４）、ブロッキングされていない方のポートから自ノード番号タグを付加した障害回復メッセージを送信する（動作１００５）。そして、障害通知メッセージと同じフォーマットを有するリプライメッセージを受信すると（動作１００６）、リプライメッセージのノード番号情報を抽出し、リプライメッセージを受信したポート番号に対応づけるようにＲＤＢテーブルを更新し（動作１００７）、受信したリプライメッセージを終端する（動作１００８）。
図１４（Ｂ）において、中継ノードでは、障害回復メッセージを受信すると（動作１０１０；障害回復メッセージ）、障害回復メッセージのノード番号情報を抽出し、障害回復メッセージを受信したポート番号に対応づけるようにＲＤＢテーブルを更新する（動作１０１１）。そして、障害回復メッセージを受信したポートとは反対側のポートから、自ノード番号のタグを追加した障害回復メッセージを転送し（動作１０１２）、さらに自ノード番号のタグを追加したマスタノード宛てのリプライメッセージを障害回復メッセージを受信したポートから送信する（動作１０１３）。また、リプライメッセージを受信すると（動作１０１０；リプライメッセージ）、リプライメッセージのノード番号情報を抽出し、リプライメッセージを受信したポート番号に対応づけるようにＲＤＢテーブルを更新する（動作１０１４）。そして、リプライメッセージを受信したポートとは反対側のポートから、自ノード番号のタグを追加したリプライメッセージを転送する（動作１０１５）。
２．７）効果
上述したように、本実施例によれば、宛先ＭＡＣアドレスに対する宛先ノードをＦＤＢテーブルで、宛先ノードに対する転送先ポートをＲＤＢテーブルでそれぞれ学習し、障害発生時にはＦＤＢテーブルはそのままに、ＲＤＢテーブルのみ更新するように管理する。また、障害発生後の宛先ノードに対する転送先ポートの更新処理として、障害通知メッセージをリング内の全ノードに転送し、メッセージ内に自ノード番号をプッシュしていくので、障害発生からＦＤＢ再学習までに不可避であったフラッディングの抑止と経路切り替え動作の高速化が可能となる。
３．他の実施例
上記実施例では、図１（Ｂ）に示すように送信フレームヘッダに送信元ノード番号を付与して送出するが、他の実施例として、宛先ノード番号を送信元ノード番号の前に付与することもできる。一例として、図１５に示すように、フレームヘッダ部の送信元ノード番号フィールドの前に宛先ノード番号フィールド１１０１を設ける。この方法を適用した場合、送信元ノードと宛先ノードの間でデータを中継するノードは、ＦＤＢテーブルには学習および参照を行わずに、ＲＤＢテーブルのみを学習および参照するだけでデータ転送が可能なシステムとなるという利点がある。
なお、このデータフォーマットはIEEE802.1ahで規定されているPBB(Provider Backbone Bridge)網において使用されるデータフォーマットに近い形式となり、PBB網での利用が可能となる。
本発明はリング型ネットワークを構成する通信装置（ノード）に適用可能である。
１０１，１０２ ユーザ端末
１１０ データ転送経路
１１１〜１１３、１２１〜１２３ データフレームヘッダ
２０１、２０２ リング側通信部
２０３ ユーザ側通信部
２０４ 切替処理部
２０５ 転送データベース（ＦＤＢ）
２０６ 管理データベース（ＲＤＢ）
２０７ 制御部
６００ 障害箇所
６０１ 障害通知メッセージ
６０２ データ転送経路
６０３ Ｒ−ＡＰＳ情報フィールド
７０１ 障害検出情報フィールド
７０２ 送信元ノード番号フィールド
７０３ 中継ノード番号フィールド

Claims (10)

  1. リング型ネットワークを構成するノード装置であって、
    前記リング型ネットワークに接続する複数のポートと、
    転送データの宛先ノード装置とその前記リング型ネットワーク上のアドレスとを対応づけた転送テーブルと、前記宛先ノード装置と当該宛先ノード装置へデータを転送するために使用するポート情報とを対応づけた管理テーブルと、をそれぞれ格納する格納手段と、
    前記転送データの転送経路を変更する際、前記転送テーブルを変更せずに前記管理テーブルの前記宛先ノード装置と前記ポート情報との対応を更新する制御手段と、
    を有することを特徴とするノード装置。
  2. 前記制御手段は、他のノード装置からネットワーク障害に関するメッセージを受信した場合、当該メッセージの到達経路上の各ノード装置と当該メッセージを受信した受信ポート情報とを対応づけることで前記管理テーブルを更新することを特徴とする請求項１に記載のノード装置。
  3. 前記制御手段は、前記メッセージに当該ノード装置の識別情報を付加して前記受信ポート情報とは別のポートから前記リング型ネットワークへ転送するか、あるいは、前記メッセージを終端する、ことを特徴とする請求項２に記載のノード装置。
  4. 複数のノード装置がリング状に接続されたリング型ネットワークにおける経路切替制御方法であって、
    各ノード装置が、転送データの宛先ノード装置とその前記リング型ネットワーク上のアドレスとを対応づけた転送テーブルと、前記宛先ノード装置と当該宛先ノード装置へデータを転送するために使用するポート情報とを対応づけた管理テーブルとを格納手段に格納し、
    前記転送データの転送経路を変更する際、各ノード装置が前記転送テーブルを変更せずに前記管理テーブルの前記宛先ノード装置と前記ポート情報との対応を更新する、
    ことを特徴とする経路切替制御方法。
  5. 他のノード装置からネットワーク障害に関するメッセージを受信すると、当該メッセージの到達経路上の各ノード装置と当該メッセージを受信した受信ポート情報とを対応づけることで前記管理テーブルを更新する、ことを特徴とする請求項４に記載の経路切替制御方法。
  6. 前記メッセージに当該ノード装置の識別情報を付加して前記受信ポート情報とは別のポートから前記リング型ネットワークへ転送するか、あるいは、前記メッセージを終端する、ことを特徴とする請求項５に記載の経路切替制御方法。
  7. 複数のノード装置がリング状に接続されたリング型ネットワークであって、
    各ノード装置が、前記リング型ネットワークに接続する複数のポートと、転送データの宛先ノード装置とその前記リング型ネットワーク上のアドレスとを対応づけた転送テーブルと、前記宛先ノード装置と当該宛先ノード装置へデータを転送するために使用するポート情報とを対応づけた管理テーブルと、をそれぞれ格納する格納手段と、を有し、
    前記転送データの転送経路を変更する際、各ノード装置が、前記転送テーブルを変更せずに前記管理テーブルの前記宛先ノード装置と前記ポート情報との対応を更新することを特徴とするリング型ネットワーク。
  8. 前記各ノード装置は、他のノード装置からネットワーク障害に関するメッセージを受信した場合、当該メッセージの到達経路上の各ノード装置と当該メッセージを受信した受信ポート情報とを対応づけることで前記管理テーブルを更新することを特徴とする請求項７に記載のリング型ネットワーク。
  9. 前記各ノード装置は、前記メッセージに当該ノード装置の識別情報を付加して前記受信ポート情報とは別のポートから前記リング型ネットワークへ転送するか、あるいは、前記メッセージを終端する、ことを特徴とする請求項８に記載のリング型ネットワーク。
  10. リング型ネットワークを構成し前記リング型ネットワークに接続する複数のポートを有するノード装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
    転送データの宛先ノード装置とその前記リング型ネットワーク上のアドレスとを対応づけた転送テーブルと、前記宛先ノード装置と当該宛先ノード装置へデータを転送するために使用するポート情報とを対応づけた管理テーブルと、をそれぞれ格納する機能と、
    前記転送データの転送経路を変更する際、前記転送テーブルを変更せずに前記管理テーブルの前記宛先ノード装置と前記ポート情報との対応を更新する機能と、
    を前記コンピュータで実現することを特徴とするプログラム。
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