JP5718287B2

JP5718287B2 - ネットワーク障害監視システムおよび方法

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Publication number: JP5718287B2
Application number: JP2012140612A
Authority: JP
Inventors: 青柳　健一; 健一青柳; 濱野　貴文; 貴文濱野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2032-06-22
Also published as: JP2014007490A

Description

本発明は、Ｌ２スイッチやＬ３スイッチなどのイーサネット（登録商標）スイッチがリニア接続されているポイントツーポイントネットワーク、またはメッシュ接続されているマルチアクセスネットワークにおいて、各区間の通信の正常性（障害の有無）を監視するネットワーク障害監視システムおよび方法に関する。

図５は、従来のネットワーク障害監視システムの構成例を示す。
図５において、ネットワーク障害監視システムは、イーサネットスイッチ１１，１２，１３が物理回線２１，２２を介してリニア接続される。ここで、イーサネットスイッチ間の通信はタグＶＬＡＮ（非特許文献１）により、１つの物理リンクの中に複数の論理回線（ＶＬＡＮパス）が多重して運用される。両端のイーサネットスイッチ間を結ぶＶＬＡＮ端点に設定されるＶＬＡＮ監視点３１，３２において、イーサネットＯＡＭ（非特許文献２，３）のような監視フレームの送受信により、ＶＬＡＮの通信の正常性（障害の有無）を監視する。隣接するイーサネットスイッチ間を結ぶ物理リンク端点間に設定される物理リンク監視点４１，４２と、物理リンク監視点４３，４３において、同様に監視フレームの送受信により、スイッチ間の通信の正常性（障害の有無）を監視する。

IEEE802.1q -Virtual LANs ITU-T Y.1731- OAM functions and mechansims for Ethernet based networks IEEE802.1ag -Connectivity Fault Management

イーサネットＯＡＭのような監視フレームを送受信することにより、特定の区間の監視が可能である。ＶＬＡＮ端点間の監視（以降、ＶＬＡＮ監視と記載）を行う場合、図５(1) に示すように、各ＶＬＡＮ端点にＶＬＡＮ監視点３１，３２を割り当てる。ＶＬＡＮ監視では、特定のＶＬＡＮの疎通性をEnd-to-Endで監視可能である。ただし、ＶＬＡＮ監視ではあくまでもＶＬＡＮ端点間での疎通性確認のため、物理リンク障害発生時には、リンク障害箇所までを特定することができない。

物理リンク端点間の監視（以降、物理リンク監視と記載）を行う場合、図５(2) に示すように、各物理リンク端点に物理リンク監視点４１，４２と物理リンク監視点４３，４４を割り当てる。物理リンク監視では、特定のリンク間での疎通性確認を行うことにより、リンク障害個所の特定が可能である。ただし、リンク単位での疎通性確認のため、ＶＬＡＮの障害を特定することができない。

また、ＶＬＡＮ監視と物理リンク監視は同時に実行することが可能である。その場合は、図５(3) に示すように、ＶＬＡＮ端点と物理リンク端点の両方にＶＬＡＮ監視点３１、３２と物理リンク監視点４１，４２，４３，４４を割り当てる。ＶＬＡＮ端点間の監視フレームの送受信と物理リンク端点間の監視フレームの送受信はそれぞれ独立して動作する。ＶＬＡＮ監視と物理リンク監視を同時に実行することにより、障害のあったＶＬＡＮ、および物理リンク障害箇所を特定することが可能となるが、監視フレームの送受信を二重に行っているため、監視フレームによる帯域消費が問題となる。例えば、92バイトの監視フレームを 3.3ｍｓ間隔で送信した場合の消費帯域は 223ｋbps となる。また、ＶＬＡＮの数に比例して消費帯域が増加する。

本発明は、ＶＬＡＮの数に依存せずに一定の消費帯域でＶＬＡＮ監視および物理リンク監視を同時に実施することができるネットワーク障害監視システムおよび方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、複数のスイッチが物理回線を介して接続されたポイントツーポイントネットワークまたはマルチアクセスネットワークで、対向するＶＬＡＮ監視点間でＶＬＡＮ単位の監視フレームの送受信を行い、隣接するスイッチの物理リンク監視点間で物理リンク単位の監視フレームの送受信を行い、それぞれ各区間の障害の発生を監視するネットワーク障害監視システムにおいて、スイッチ内のＶＬＡＮ監視点と物理リンク監視点との間に仮想ＶＬＡＮ監視点を配置し、対向するＶＬＡＮ監視点で送受信されるＶＬＡＮ単位の監視フレームを、スイッチ内のＶＬＡＮ監視点と仮想ＶＬＡＮ監視点との間で送受信する手段と、物理リンク単位の監視フレームの送受信により検出された物理リンク単位の障害情報を仮想ＶＬＡＮ監視点まで転送し、あるいは一方のＶＬＡＮ監視点で検出されたＶＬＡＮ単位の障害情報を一方の仮想ＶＬＡＮ監視点から他方の仮想ＶＬＡＮ監視点まで転送する手段とを備え、物理リンク単位の障害情報またはＶＬＡＮ単位の障害情報を仮想ＶＬＡＮ監視点が受信することにより対向するＶＬＡＮ監視点間の障害として検出する構成である。

第１の発明のネットワーク障害監視システムにおいて、中継するスイッチの一方の物理リンク監視点と他方の物理リンク監視点との間に仮想ＶＬＡＮ監視点を配置し、当該仮想ＶＬＡＮ監視点で物理リンク単位の障害情報またはＶＬＡＮ単位の障害情報を転送する構成である。

第２の発明は、複数のスイッチが物理回線を介して接続されたポイントツーポイントネットワークまたはマルチアクセスネットワークで、対向するＶＬＡＮ監視点間でＶＬＡＮ単位の監視フレームの送受信を行い、隣接するスイッチの物理リンク監視点間で物理リンク単位の監視フレームの送受信を行い、それぞれ各区間の障害の発生を監視するネットワーク障害監視方法において、スイッチ内のＶＬＡＮ監視点と物理リンク監視点との間に仮想ＶＬＡＮ監視点を配置し、対向するＶＬＡＮ監視点で送受信されるＶＬＡＮ単位の監視フレームを、スイッチ内のＶＬＡＮ監視点と仮想ＶＬＡＮ監視点との間で送受信し、物理リンク単位の監視フレームの送受信により検出された物理リンク単位の障害情報を仮想ＶＬＡＮ監視点まで転送し、あるいは一方のＶＬＡＮ監視点で検出されたＶＬＡＮ単位の障害情報を一方の仮想ＶＬＡＮ監視点から他方の仮想ＶＬＡＮ監視点まで転送し、物理リンク単位の障害情報またはＶＬＡＮ単位の障害情報を仮想ＶＬＡＮ監視点が受信することにより、対向するＶＬＡＮ監視点間の障害として検出する。

第２の発明のネットワーク障害監視方法において、中継するスイッチの一方の物理リンク監視点と他方の物理リンク監視点との間に仮想ＶＬＡＮ監視点を配置し、当該仮想ＶＬＡＮ監視点で物理リンク単位の障害情報またはＶＬＡＮ単位の障害情報を転送する。

本発明は、スイッチに仮想ＶＬＡＮ監視点を実装し、ＶＬＡＮ単位の監視フレームの送受信をスイッチの内部処理で済ませることにより、物理リンクにおけるＶＬＡＮ監視フレームの転送が不要となり、帯域消費を抑えることが可能となる。

また、従来技術では監視するＶＬＡＮの数に比例して帯域消費が増加するが、本発明ではＶＬＡＮの数に依存せず、物理リンク数に応じた一定の消費帯域でＶＬＡＮ監視、および物理リンク監視を同時に実施することができる。

本発明のネットワーク障害監視システムの構成例を示す図である。本発明のネットワーク障害監視システムにおける物理リンク障害時の動作概要を示す図である。本発明のネットワーク障害監視システムにおけるＶＬＡＮ障害時の動作概要を示す図である。本発明が適用されるマルチアクセスネットワークの構成例を示す図である。従来のネットワーク障害監視システムの構成例を示す図である。

図１は、本発明のネットワーク障害監視システムの構成例を示す。
図１において、イーサネットスイッチ１１とイーサネットスイッチ１２が物理回線２１を介して接続され、イーサネットスイッチ１２とイーサネットスイッチ１３，１４が物理回線２２，２３を介して接続される。イーサネットスイッチ１１とイーサネットスイッチ１３との間、イーサネットスイッチ１１とイーサネットスイッチ１４との間にそれぞれＶＬＡＮが設定される（図中、破線矢印で示す）。各ＶＬＡＮ端点には、ＶＬＡＮ単位に監視を行うためのＶＬＡＮ監視点３１，３２と、ＶＬＡＮ監視点３３，３４が設定される。各イーサネットスイッチの対向する物理リンク端点には、物理リンク単位に監視を行うための物理リンク監視点４１，４２、物理リンク監視点４３，４４、物理リンク監視点４５，４６が設定される。さらに、本発明の特徴として、各イーサネットスイッチに各ＶＬＡＮに対応して仮想ＶＬＡＮ監視点５１，５２，５３と、仮想ＶＬＡＮ監視点５４，５５，５６を実装する。

仮想ＶＬＡＮ監視点は、スイッチおよびＶＬＡＮごとに存在し、属性値を持つ。ＶＬＡＮ端点となる（ＶＬＡＮ監視点３１〜３４を持つ）イーサネットスイッチ１１，１３，１４の仮想ＶＬＡＮ監視点５１，５３，５４，５６は“End 属性”をもつ。ＶＬＡＮ中継点となるイーサネットスイッチ１２の仮想ＶＬＡＮ監視点５２，５５は“Transit 属性”をもつ。１つの仮想ＶＬＡＮ監視点が“End 属性”と“Transit 属性”の両方の属性を持つこともできる。仮想ＶＬＡＮ監視点５１〜５６は１つまたは複数の物理リンク監視点４１〜４６と対応する。仮想ＶＬＡＮ監視点と物理リンク監視点との対応関係は、例えばＭＡＣアドレステーブルなどのイーサネットスイッチの保持情報から学習することができる。

(1) 正常時（障害未発生時）の動作
正常時（障害未発生時）の動作について図１を参照して説明する。ＶＬＡＮ障害および物理リンク障害の未発生時、例えばイーサネットスイッチ１１の仮想ＶＬＡＮ監視点５１は、イーサネットスイッチ１１内のＶＬＡＮ監視点３１に対して対向ＶＬＡＮ監視点として動作し、対向するイーサネットスイッチ１３のＶＬＡＮ監視点３２の代わりにＶＬＡＮ監視フレームの送受信を行う。イーサネットスイッチ１３においても仮想ＶＬＡＮ監視点５３がＶＬＡＮ監視点３２に対して対向ＶＬＡＮ監視点として動作する。このとき、ＶＬＡＮ監視フレームの送受信は、イーサネットスイッチ１１，１３のそれぞれの内部処理となるため、各物理リンクを転送される監視フレームは、物理リンク端点間を送受信される監視フレームのみとなり、ＶＬＡＮ監視フレームを転送する場合に比べ消費帯域を削減することができる。イーサネットスイッチ１１，１４間のＶＬＡＮについても同様である。

ただし、ＶＬＡＮ監視点３１〜３４より送信される、例えばイーサネットＯＡＭのLoopback試験などの特定の監視フレームに対しては、仮想ＶＬＡＮ監視点５１，５３，５４，５６で終端せず、透過転送することで対向するＶＬＡＮ監視点まで転送を行ってもよい。

また、ＶＬＡＮ障害および物理リンク障害の未発生時、仮想ＶＬＡＮ監視点５１〜５６は、同一イーサネットスイッチ内の対応付けされている物理リンク監視点４１〜４６に対しては何も作用しない。

(2) 物理リンク障害時の動作
物理リンク障害時の動作について図２を参照して説明する。なお、イーサネットスイッチ１１〜１４および物理回線２１〜２３の構成は図１と同じである。

物理リンク障害時、物理リンク監視点４１〜４６は物理リンク監視本来の動作により、障害の検知および障害箇所の特定を行う。物理リンク監視点４１〜４６には、１つ以上の仮想ＶＬＡＮ監視点５１〜５６が対応づけられている。図２の例では、物理回線２２で障害が発生した場合、物理リンク監視点４３，４４は対応づけられている全ての仮想ＶＬＡＮ監視点５２，５３に対して物理リンク障害情報ａ，ｂを通知する。この処理はそれぞれイーサネットスイッチ１２，１３の内部処理として行われる。

イーサネットスイッチ１２のTransit 属性の仮想ＶＬＡＮ監視点５２は、物理リンク障害情報ａを受け取ると、対応付けされている物理リンク監視点４２，４３のうち、障害検知していない物理リンク監視点（ここでは４２）の数をカウントし、障害検知していない物理リンク監視点の数が１だった場合（２以上の場合は後述）、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｃを生成し、障害検出していない物理リンク監視点４２に対して送信する。仮想ＶＬＡＮ監視点５２から物理リンク監視点４２へのＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｃの送信は、イーサネットスイッチ１２の内部転送により行われる。

イーサネットスイッチ１２の物理リンク監視点４２は、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｃを受信すると、対向するイーサネットスイッチ１１の物理リンク監視点４１に対し、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｄを送信する。例えば、物理リンク監視点４１，４２間で送受信している監視フレームにこの情報を載せて送信してもよい。

イーサネットスイッチ１１の物理リンク監視点４１は、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｄを受け取ると、対応付けられている仮想ＶＬＡＮ監視点５１に対してＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｅを送信する。

イーサネットスイッチ１１のEnd 属性の仮想ＶＬＡＮ監視点５１は、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｅを受け取ると、ダウンする。一方、イーサネットスイッチ１３のEnd 属性の仮想ＶＬＡＮ監視点５３は、物理リンク監視点４３より物理リンク障害情報ｂを受け取ると、ダウンする。これにより、ＶＬＡＮ監視点３１と仮想ＶＬＡＮ監視点５１との間、ＶＬＡＮ監視点３２と仮想ＶＬＡＮ監視点５３との間で、それぞれ監視フレームの送受信が停止する。ＶＬＡＮ監視点３１，３２では、監視フレームの送受信停止により、監視しているＶＬＡＮにおいて障害が発生し、対向するＶＬＡＮ監視点３１，３２間の通信ができないことを検知する。

(3) ＶＬＡＮ障害時の動作
ＶＬＡＮ障害時の動作について図３を参照して説明する。なお、イーサネットスイッチ１１〜１４および物理回線２１〜２３の構成は図１と同じである。

特定のＶＬＡＮ障害時、障害箇所のＶＬＡＮ監視点が無効となると、対向するEnd 属性の仮想ＶＬＡＮ監視点がＶＬＡＮ障害を検知する。図３の例では、イーサネットスイッチ１３のＶＬＡＮ監視点３２に障害が発生した場合、対向する仮想ＶＬＡＮ監視点５３が当該障害を検出する。このEnd 属性の仮想ＶＬＡＮ監視点５３は、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットａを生成し、障害検出していない物理リンク監視点４４に対して送信する。仮想ＶＬＡＮ監視点５３から物理リンク監視点４４へのＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットａの送信は、イーサネットスイッチ１３の内部転送により行われる。

イーサネットスイッチ１３の物理リンク監視点４４は、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットａを受信すると、対向するイーサネットスイッチ１２の物理リンク監視点４３に対し、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｂを送信する。例えば、物理リンク監視点４３，４４間で送受信している監視フレームにこの情報を載せて送信してもよい。

イーサネットスイッチ１２の物理リンク監視点４３は、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｂを受け取ると、対応付けられている仮想ＶＬＡＮ監視点５２に対してＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｃを送信する。

イーサネットスイッチ１２のTransit 属性の仮想ＶＬＡＮ監視点５２は、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｃを受け取ると、対応付けされている物理リンク監視点４２，４３のうち、障害検知していない物理リンク監視点（ここでは４２）の数をカウントし、障害検知していない物理リンク監視点の数が１だった場合（２以上の場合は後述）、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｄを生成し、障害検出していない物理リンク監視点４２に対して送信する。仮想ＶＬＡＮ監視点５２から物理リンク監視点４２へのＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｄの送信は、イーサネットスイッチ１２の内部転送により行われる。

イーサネットスイッチ１２の物理リンク監視点４２は、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｄを受信すると、対向するイーサネットスイッチ１１の物理リンク監視点４１に対し、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｅを送信する。例えば、物理リンク監視点４１，４２間で送受信している監視フレームにこの情報を載せて送信してもよい。

イーサネットスイッチ１１の物理リンク監視点４１は、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｅを受け取ると、対応付けられている仮想ＶＬＡＮ監視点５１に対してＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｆを送信する。

イーサネットスイッチ１１のEnd 属性の仮想ＶＬＡＮ監視点５１は、ＶＬＡＮ障害を通知するためのデータユニットｆを受け取ると、ダウンする。ＶＬＡＮ監視点３１と仮想ＶＬＡＮ監視点５１との間で、監視フレームの送受信が停止する。ＶＬＡＮ監視点３１では、監視フレームの送受信停止により、監視しているＶＬＡＮにおいて障害が発生し、対向するＶＬＡＮ監視点３１，３２間の通信ができないことを検知する。

(4) マルチアクセスネットワークの場合
図４は、本発明が適用されるマルチアクセスネットワークの構成例を示す。
図４において、イーサネットスイッチ１１とイーサネットスイッチ１２が物理回線２１を介して接続され、イーサネットスイッチ１２とイーサネットスイッチ１３，１４が物理回線２２，２３を介して接続される。イーサネットスイッチ１１とイーサネットスイッチ１３，１４の間に１つのＶＬＡＮが設定される。ＶＬＡＮ端点には、ＶＬＡＮ単位に監視を行うためのＶＬＡＮ監視点３１，３２，３３が設定される。各イーサネットスイッチの対向する物理リンク端点には、物理リンク単位に監視を行うための物理リンク監視点４１，４２、物理リンク監視点４３，４４、物理リンク監視点４５，４６が設定される。さらに、本発明の特徴として、各イーサネットスイッチに各ＶＬＡＮに対応して仮想ＶＬＡＮ監視点５１，５２，５３，５４を実装する。

ここで、イーサネットスイッチ１２の仮想ＶＬＡＮ監視点５２には、物理リンク監視点４２，４３，４５が接続される。図２に示す物理回線２２の物理リンク障害時において、イーサネットスイッチ１２のTransit 属性の仮想ＶＬＡＮ監視点５２は、物理リンク障害情報ａを受け取ると、対応付けされている物理リンク監視点４２，４３，４５のうち、障害検知していない物理リンク監視点（ここでは４２，４５）の数をカウントし、障害検知していない物理リンク監視点の数が２以上の場合、複数のＶＬＡＮ監視点が存在していると判断し、ＶＬＡＮ障害を通知するための動作は行わない。図３に示すＶＬＡＮ障害に対する場合も同様である。

１１，１２，１３イーサネットスイッチ
２１，２２物理回線
３１，３２，３３，３４ＶＬＡＮ監視点
４１，４２，４３，４４，４５，４６物理リンク監視点
５１，５２，５３，５４，５５，５６仮想ＶＬＡＮ監視点

Claims

複数のスイッチが物理回線を介して接続されたポイントツーポイントネットワークまたはマルチアクセスネットワークで、対向するＶＬＡＮ監視点間でＶＬＡＮ単位の監視フレームの送受信を行い、隣接するスイッチの物理リンク監視点間で物理リンク単位の監視フレームの送受信を行い、それぞれ各区間の障害の発生を監視するネットワーク障害監視システムにおいて、
前記スイッチ内の前記ＶＬＡＮ監視点と前記物理リンク監視点との間に仮想ＶＬＡＮ監視点を配置し、前記対向するＶＬＡＮ監視点で送受信される前記ＶＬＡＮ単位の監視フレームを、前記スイッチ内のＶＬＡＮ監視点と仮想ＶＬＡＮ監視点との間で送受信する手段と、
前記物理リンク単位の監視フレームの送受信により検出された前記物理リンク単位の障害情報を前記仮想ＶＬＡＮ監視点まで転送し、あるいは一方のＶＬＡＮ監視点で検出された前記ＶＬＡＮ単位の障害情報を一方の仮想ＶＬＡＮ監視点から他方の仮想ＶＬＡＮ監視点まで転送する手段と
を備え、前記物理リンク単位の障害情報または前記ＶＬＡＮ単位の障害情報を前記仮想ＶＬＡＮ監視点が受信することにより前記対向するＶＬＡＮ監視点間の障害として検出する構成である
ことを特徴とするネットワーク障害監視システム。
請求項１に記載のネットワーク障害監視システムにおいて、
中継するスイッチの一方の物理リンク監視点と他方の物理リンク監視点との間に仮想ＶＬＡＮ監視点を配置し、当該仮想ＶＬＡＮ監視点で前記物理リンク単位の障害情報または前記ＶＬＡＮ単位の障害情報を転送する構成である
ことを特徴とするネットワーク障害監視システム。
複数のスイッチが物理回線を介して接続されたポイントツーポイントネットワークまたはマルチアクセスネットワークで、対向するＶＬＡＮ監視点間でＶＬＡＮ単位の監視フレームの送受信を行い、隣接するスイッチの物理リンク監視点間で物理リンク単位の監視フレームの送受信を行い、それぞれ各区間の障害の発生を監視するネットワーク障害監視方法において、
前記スイッチ内の前記ＶＬＡＮ監視点と前記物理リンク監視点との間に仮想ＶＬＡＮ監視点を配置し、前記対向するＶＬＡＮ監視点で送受信される前記ＶＬＡＮ単位の監視フレームを、前記スイッチ内のＶＬＡＮ監視点と仮想ＶＬＡＮ監視点との間で送受信し、
前記物理リンク単位の監視フレームの送受信により検出された前記物理リンク単位の障害情報を前記仮想ＶＬＡＮ監視点まで転送し、あるいは一方のＶＬＡＮ監視点で検出された前記ＶＬＡＮ単位の障害情報を一方の仮想ＶＬＡＮ監視点から他方の仮想ＶＬＡＮ監視点まで転送し、
前記物理リンク単位の障害情報または前記ＶＬＡＮ単位の障害情報を前記仮想ＶＬＡＮ監視点が受信することにより、前記対向するＶＬＡＮ監視点間の障害として検出する
ことを特徴とするネットワーク障害監視方法。
請求項３に記載のネットワーク障害監視方法において、
中継するスイッチの一方の物理リンク監視点と他方の物理リンク監視点との間に仮想ＶＬＡＮ監視点を配置し、当該仮想ＶＬＡＮ監視点で前記物理リンク単位の障害情報または前記ＶＬＡＮ単位の障害情報を転送する
ことを特徴とするネットワーク障害監視方法。