JP5981896B2 - ルータ、ipマルチキャストネットワーク及びルータの機能制御方法 - Google Patents

ルータ、ipマルチキャストネットワーク及びルータの機能制御方法 Download PDF

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Description

本願発明は、IP(Internet Protocol)マルチキャストネットワークにおける障害監視技術に関する。
従来から、PIM(Protocol Independent Multicast)を利用したIPマルチキャストネットワークが知られている(例えば、非特許文献1参照)。このIPマルチキャストネットワークでは、EOAM(Ethernet Operations Administration Maintenance)等の障害監視プロトコルを用いて、障害監視を行っている(例えば、非特許文献2参照)。この障害監視プロトコルでは、一定間隔で監視パケットを監視対象に送信し、一定時間、監視パケットが監視対象に到着しなかった場合、障害の発生を検知し、監視パケットの特定ビットにより障害の発生を伝える。
<監視パケットの送信方法>
図1,図2を参照して、IPマルチキャストネットワーク9における監視パケットの送信方法を説明する。
図2では、図面を見易くするため、図1のルータ90〜90及びL2転送装置91,91のみを図示した。また、図2では、ルータ90からルータ90,90への監視パケットを破線矢印で図示し、ルータ90,90からルータ90への監視パケットを実線矢印で図示した。
図1に示すように、IPマルチキャストネットワーク9は、ルータ90(90〜90)と、L2転送装置91(91,91)と、マルチキャスト配信サーバ92と、端末装置93(93,93)とを備える。このIPマルチキャストネットワーク9では、ルータ90とルータ90,90との間で、監視パケットを送受信することとする。
監視パケットの送信方法として、ユニキャスト型及びブロードキャスト型の2種類が知られている。図2(a)に示すように、ユニキャスト型では、予め設定された監視対象(例えば、ルータ90,90)にルータ90が監視パケットを個別に送信する。つまり、ユニキャスト型の場合、ルータ90が送信する監視パケット数は、ルータ90,90と同数の2個となる。また、ルータ90が受信する監視パケット数も、ルータ90,90と同数の2個となる。
ここで、マルチキャスト配信サーバ92からのホップ数が小さいルータを「上流ルータ」と呼び、このホップ数が大きいルータを「下流ルータ」と呼ぶ。つまり、マルチキャスト配信サーバ92に近いルータが「上流ルータ」であり、マルチキャスト配信サーバ92から遠いルータが「下流ルータ」である。ここでは、上流ルータがルータ90であり、下流ルータがルータ90,90である。
図2(b)に示すように、ブロードキャスト型では、上流ルータ90が1個の監視パケットをL2転送装置91に送信する。すると、この監視パケットは、L2転送装置91でブロードキャストされ、このL2転送装置91に接続された全ての下流ルータ90,90に送信される。つまり、ブロードキャスト型の場合、上流ルータ90が送信する監視パケット数は、1個となる。また、上流ルータ90が受信する監視パケット数は、下流ルータ90,90と同数の2個となる。従って、ブロードキャスト型では、上流ルータ90における監視パケットの処理負荷がユニキャスト型よりも低くなる。
<経路切替>
図3を参照して、IPマルチキャストネットワーク9における経路切替について、説明する。
図3では、正常系トラフィックを実線矢印で図示し、予備系トラフィックを一点鎖線矢印で図示した(図4(b)も同様)。
図3(a)に示すように、正常系トラフィックでコンテンツを配信しているときに、L2転送装置91と下流ルータ90との間で障害が発生した場合を考える。この場合、IPマルチキャストネットワーク9では、上流ルータ90から下流ルータ90に監視パケットが到達しない。このため、下流ルータ90は、障害の発生を検知し、障害が発生していないルータ90を経由して、上流ルータ90にPIM−joinメッセージ(以後、「join」)を送信する。そして、図3(b)に示すように、上流ルータ90は、joinを受信すると、正常系トラフィックから予備系トラフィックに切り替える。つまり、上流ルータ90は、それ自体が障害の発生を検知するわけでない。
コンテンツの配信経路は、「トラフィック」とも呼ばれ、正常系トラフィック及び予備系トラフィックの2本が存在する。
正常系トラフィックは、IPマルチキャストネットワーク9に障害が発生していないときの経路である。
予備系トラフィックは、正常系トラフィックで障害が発生したときの経路であり、正常系トラフィックの迂回経路である。
<障害の誤検知>
ここで、IPマルチキャストネットワーク9において、障害の誤検知が発生するという問題が知られている。図4,図5を参照し、障害の誤検知が発生する原因について、説明する。
図4では、ルータ90のインターフェースがデータ転送できない状態を「×」で図示した。また、図4(a)では、上流ルータ90から下流ルータ90,90への障害通知監視パケットを実線矢印で図示した(図6も同様)。
図5では、図面を見易くするため、図1のルータ90,90,90及びL2転送装置91を図示した(図6も同様)。
図4(a)に示すように、下流ルータ90は、上流ルータ90から監視パケットが到達しないので、上流ルータ90とこの上流ルータ90に接続されたインターフェース(不図示)との間で障害の発生を検知し、このインターフェース(不図示)によるデータ転送を停止する。そして、下流ルータ90は、障害が発生していないルータ90を経由して、上流ルータ90にjoinを送信する。
上流ルータ90は、下流ルータ90から監視パケットが到達しないので障害の発生を検知し、RDI(Remote Defect Indication)ビットが‘1’に設定された監視パケットを、下流ルータ90,90にブロードキャストする。以後、RDIビットが‘1’に設定された監視パケットを「障害通知監視パケット」と呼ぶ。
従来のEOAMは、RDIビットが‘1’に設定されていると、障害の発生を検知する仕様になっている。このため、下流ルータ90は、障害が発生していないにも関わらず障害通知監視パケットが送信されるので、障害を誤検知することになる。その結果、図4(b)に示すように、下流ルータ90は、上流ルータ90とのインターフェースを停止してしまい、経路切替が完了するまでの間、パケットロスが発生する。
そこで、障害の誤検知を防止した従来技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。図5に示すように、特許文献1に記載の発明は、障害が発生していない全ての下流ルータ(この場合、下流ルータ90)に監視パケットをブロードキャストし、障害が発生した下流ルータ90に障害通知監視パケットをユニキャストする。このように、特許文献1に記載の発明では、障害が発生していない下流ルータ90に障害通知監視パケットが送信されないので、障害を誤検知することがない。
特表2011−512059号公報
"IPマルチキャストテクノロジーの概要"、[online]、[平成25年8月12日検索]、インターネット<URL:http://www.cisco.com/web/JP/product/hs/ios/multicast/tech/mcst_ovr.html> "JT−Y1731:イーサネットOAM機能とメカニズム"、[online]、[平成25年8月12日検索]、インターネット<URL:http://www.ttc.or.jp/jp/document_list/pdf/j/STD/JT-Y1731v1.pdf>
しかし、特許文献1に記載の発明は、図6に示すように、上流ルータ90が受信する監視パケット数が下流ルータ90,90と同数必要になり、下流ルータの台数が増加する程、監視パケットの処理負荷が高くなるという課題がある。
本願発明は、前記した課題に鑑みて、監視パケットの処理負荷を低減すると共に、障害の誤検知を防止できるルータ、IPマルチキャストネットワーク及びルータの機能制御方法を提供することを目的とする。
前記した課題を解決するため、本願発明に係るルータは、IPマルチキャストネットワークに階層的に配置されたルータにおいて、当該ルータに隣接する隣接ルータとのインターフェース毎に、前記隣接ルータに監視パケットを一定間隔で送信する監視パケット送信部と、前記隣接ルータから、前記監視パケットを受信する監視パケット受信部と、前記監視パケット受信部が前記監視パケットを一定時間受信していないか否かを判定し、前記監視パケットを一定時間受信していない場合に障害の発生を検知し、当該インターフェースによるデータ転送を停止すると共に、当該インターフェースの接続先となる隣接ルータと当該インターフェースとの間を迂回する経路への切り替えを要求する障害検知部と、外部から入力された機能停止指令、又は、所定のメッセージの送受信に基づいて、前記監視パケット送信部、又は、前記監視パケット受信部の機能を停止する機能制御部と、を備え
前記機能制御部は、前記インターフェースが、前記所定のメッセージとしてのPIM−joinを送信した場合、前記監視パケット送信部の機能を停止し、前記インターフェースが、前記PIM−joinを受信した場合、前記監視パケット受信部の機能を停止することを特徴とする。
かかる構成によれば、ルータは、インターフェース毎に監視パケット送信部及び監視パケット受信部を独立して機能させる。つまり、ルータは、上流ルータとして設定された場合、監視パケット受信部の機能を停止させる。これによって、ルータは、下流ルータから監視パケットを受信することがないと共に、障害の発生を検知しないので、下流ルータに障害通知監視パケットを送信することもない。一方、ルータは、下流ルータとして設定された場合、監視パケット送信部の機能を停止させるので、上流ルータに監視パケットを送信することがない。さらに、ルータは、PIMと連携し、joinを受信した場合に上流ルータとして自動設定され、joinを送信した場合に下流ルータとして自動設定される。これによって、ルータは、運用コストを低減することができる。
また、本願発明に係るルータは、前記監視パケット送信部が、前記監視パケットをブロードキャストすることが好ましい。
かかる構成によれば、ルータは、送信する監視パケット数が1個のみになり、監視パケットの処理負荷をより低減することができる。
また、本願発明に係るルータは、前記監視パケット送信部が、前記IPマルチキャストネットワーク内で予め設定された隣接ルータに対し、前記監視パケットをユニキャストすることが好ましい。
かかる構成によれば、ルータは、障害の発生の検知が不要な隣接ルータに監視パケットを送信しないので、監視パケット数を低減し、監視パケットの処理負荷をより低減することができる。
本願発明に係るIPマルチキャストネットワークは、所定のコンテンツをマルチキャストするマルチキャスト配信装置と、前記マルチキャスト配信装置、他のルータ、又は、レイヤ2転送装置の何れか1以上に接続された請求項1に記載のルータと、ルータの間に配置され、監視パケットを前記ルータの間で中継するレイヤ2転送装置と、前記ルータに接続され、前記マルチキャスト配信装置がマルチキャストしたコンテンツを受信する端末装置と、を備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、IPマルチキャストネットワークは、各ルータのインターフェース毎に監視パケット送信部及び監視パケット受信部を独立して機能させる。つまり、ルータは、上流ルータとして設定された場合、監視パケット受信部の機能を停止させる。これによって、ルータは、下流ルータから監視パケットを受信することがないと共に、障害の発生を検知しないので、下流ルータに障害通知監視パケットを送信することもない。一方、ルータは、下流ルータとして設定された場合、監視パケット送信部の機能を停止させるので、上流ルータに監視パケットを送信することがない。
本願発明に係るルータの機能制御方法は、IPマルチキャストネットワークに階層的に配置されたルータの機能制御方法であって、前記ルータは、少なくとも、監視パケット送信部、監視パケット受信部及び機能制御部を備えており、前記機能制御部が、インターフェースがPIM−joinを受信したか否かを判定する受信判定ステップと、前記機能制御部が、前記受信判定ステップで前記PIM−joinを受信したと判定された場合、前記監視パケット受信部の機能を停止する受信機能停止ステップと、前記機能制御部が、前記インターフェースが前記PIM−joinを送信したか否かを判定する送信判定ステップと、前記機能制御部が、前記送信判定ステップで前記PIM−joinを送信したと判定された場合、前記監視パケット送信部の機能を停止する送信機能停止ステップと、
を実行することを特徴とする。
かかる方法によれば、ルータは、PIMと連携し、joinを受信した場合に上流ルータとして自動設定され、joinを送信した場合に下流ルータとして自動設定され、インターフェース毎に監視パケット送信部及び監視パケット受信部を独立して機能させる。つまり、ルータは、上流ルータとして設定された場合、監視パケット受信部の機能を停止させる。これによって、ルータは、下流ルータから監視パケットを受信することがないと共に、障害の発生を検知しないので、下流ルータに障害通知監視パケットを送信することもない。一方、ルータは、下流ルータとして設定された場合、監視パケット送信部の機能を停止させるので、上流ルータに監視パケットを送信することがない。
本願発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願発明によれば、下流ルータから上流ルータに監視パケットを受信しないので、監視パケットの処理負荷を低減できると共に、上流ルータから下流ルータに障害通知監視パケットを送信しないので、障害の誤検知を防止することができる。
従来のIPマルチキャストネットワークの全体構成を示す概略図である。 図1のIPマルチキャストネットワークにおける監視パケットの送信方法を説明する説明図であり、(a)はユニキャスト型を示し、(b)はブロードキャスト型を示す。 図1のIPマルチキャストネットワークにおける障害発生時の経路切替を説明する説明図であり、(a)はjoinの送信を示し、(b)は予備系トラフィックへの切り替えを示す。 図1のIPマルチキャストネットワークにおける障害の誤検知を説明する説明図であり、(a)は障害通知監視パケットの送信を示し、(b)は予備系トラフィックへの切り替えを示す。 障害の誤検知を防止した従来技術を説明する説明図である。 図5の従来技術の問題点を説明する説明図である。 本願発明の実施形態に係るIPマルチキャストネットワークの全体構成を示す概略図である。 図7のルータの自動設定を説明する説明図であり、(a)はjoinの送信を示し、(b)は正常系トラフィックの決定を示す。 (a)は図7のルータの構成を示すブロック図であり、(b)は図7の上流ルータの構成を示すブロック図であり、(c)は図7の下流ルータの構成を示すブロック図である。 本願発明の実施形態において、(a)は監視パケットのデータ構造を示す図であり、(b)は監視装置リストのデータ構造を示す図である。 本願発明の実施形態において経路切替を説明する説明図であり、(a)はjoinの送信を示し、(b)は予備系トラフィックへの切り替えを示す。 図9のルータの自動設定処理を示すフローチャートである。 図9のルータの監視パケット送信処理を示すフローチャートである。 図9のルータの監視パケット受信処理を示すフローチャートである。 図9のルータの障害検知処理を示すフローチャートである。
(実施形態)
以下、本願発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
[IPマルチキャストネットワークの全体構成]
図7を参照し、本願発明の実施形態に係るIPマルチキャストネットワーク1の全体構成について、説明する。
図7では、図面を見易くするため、一部の通信回線50のみ符号を図示すると共に、一部のルータ10のみインターフェース(IF:InterFace)11を図示した(図8,図11も同様)。
IPマルチキャストネットワーク1は、映像等のコンテンツをマルチキャストするものであり、図7に示すように、複数のルータ10(10〜10)と、複数のL2転送装置(レイヤ2転送装置)20(20,20)と、マルチキャスト配信サーバ(マルチキャスト配信装置)30と、複数の端末装置40(40,40)と、通信回線50とを備える。
IPマルチキャストネットワーク1は、PIMを用いると共に、ルータ10及びL2転送装置20が通信回線50で接続されている。また、IPマルチキャストネットワーク1は、各ルータ10が階層的に配置され、最上流のルータ10にマルチキャスト配信サーバ30が接続され、最下流のルータ10,10に端末装置40,40がそれぞれ接続される。また、各ルータ10は、2台以上のルータ10に接続される。例えば、ルータ10は、隣接したルータ10,10に接続される。各L2転送装置20は、ルータ10の間に配置される。例えば、L2転送装置20は、ルータ10と、ルータ10,10の間に配置される。言い換えるなら、ルータ10は、L2転送装置20を介して、隣接したルータ10,10に接続される。
ルータ10は、レイヤ3レベルでのデータ転送を行うものであり、例えば、データ転送機能、障害監視機能、経路切替機能を備える。また、ルータ10は、通信回線50毎にインターフェース11を備える。このインターフェース11は、ルータ10をIPマルチキャストネットワーク1に接続するためのネットワークインタフェースである。
例えば、ルータ10は、ルータ10,10が接続先となるインターフェース1121と、ルータ10が接続先となるインターフェース1122と、ルータ10が接続先となるインターフェース1123とを備える。また、ルータ10は、ルータ10が接続先となるインターフェース1141と、ルータ10が接続先となるインターフェース1142と、ルータ10が接続先となるインターフェース1143とを備える。
なお、ルータ10の構成は後記すると共に、本願発明に関係しない一般的機能(例えば、データ転送機能、joinの送受信機能)の説明を省略する。
L2転送装置20は、レイヤ2レベルでのデータ転送を行うものである。例えば、L2転送装置20は、宛先MAC(Media Access Control)アドレスとしてブロードキャストアドレスが記述された監視パケットをルータ10から受信した場合、この監視パケットをルータ10,10にブロードキャストする。また、L2転送装置20は、宛先MACアドレスとしてルータ10のMACアドレスが記述された監視パケットをルータ10から受信した場合、この監視パケットをルータ10にユニキャストする。
マルチキャスト配信サーバ30は、映像等のコンテンツを蓄積すると共に、各ルータ10を経由して、蓄積したコンテンツを端末装置40にマルチキャストするサーバである。本実施形態では、マルチキャスト配信サーバ30は、2台の端末装置40,40に同一の映像をマルチキャストすることとする。
端末装置40は、例えば、ユーザがコンテンツの視聴に利用するPC(Personal Computer)である。
通信回線50は、例えば、メタリックケーブル、光ファイバケーブル等の有線通信回線、又は、無線通信回線である。
なお、L2転送装置20、マルチキャスト配信サーバ30、端末装置40及び通信回線50は、一般的な構成のため、これ以上の説明を省略する。
マルチキャスト配信サーバ30から端末装置40までの経路は、「トラフィック」とも呼ばれる。本実施形態では、トラフィックは、マルチキャスト配信サーバ30から各端末装置40まで、正常系トラフィック及び予備系トラフィックの2本が存在することとする。
正常系トラフィックは、IPマルチキャストネットワーク1に障害が発生していないときの経路であり、通常、マルチキャスト配信サーバ30から端末装置40までの最短経路である。例えば、正常系トラフィックは、マルチキャスト配信サーバ30、ルータ10、ルータ10、L2転送装置20、ルータ10、ルータ10、端末装置40を順に経由する。
一方、予備系トラフィックは、正常系トラフィックで障害が発生したときの経路であり、正常系トラフィックの迂回経路である。例えば、予備系トラフィックは、マルチキャスト配信サーバ30、ルータ10、ルータ10、ルータ10、L2転送装置20、ルータ10、ルータ10、ルータ10、端末装置40を順に経由する。
なお、マルチキャスト配信サーバ30から端末装置40までと同様、マルチキャスト配信サーバ30から端末装置40までの間にも、正常系トラフィック及び予備系トラフィックの2本が存在する。
[ルータの自動設定]
図8を参照し、ルータ10の自動設定について、説明する(適宜図7参照)。
図8(b)では、正常系トラフィックを実線矢印で図示した。
図8(a)に示すように、IPマルチキャストネットワーク1では、ルータ10は、端末装置40がコンテンツの視聴を開始したタイミングで、joinをルータ10に出力する。すると、このjoinは、L2転送装置20、ルータ10及びルータ10の順で転送され、マルチキャスト配信サーバ30に到達する。すると、図8(b)に示すように、正常系トラフィックでコンテンツが配信される。
ここで、IPマルチキャストネットワーク1は、joinの送受信を利用して、各ルータ10を上流ルータ又は下流ルータとして自動設定する。ここで、ルータ10及びルータ10に着目すると、ルータ10のインターフェース1141がjoinを送信し、ルータ10のインターフェース1121がjoinを受信している。そこで、ルータ10は、上流ルータとして自動設定され、インターフェース1121で監視パケットを受信する機能(監視パケット受信部14)を停止する。一方、下流ルータ10は、下流ルータとして自動設定され、インターフェース1141で監視パケットを送信する機能(監視パケット送信部12)を停止する。
ルータ10は、ルータ10,10よりもマルチキャスト配信サーバ30の近くに配置され、インターフェース1121がルータ10,10に監視パケットを送信する。このため、ルータ10がルータ10,10に対し「上流ルータ」となる。
一方、ルータ10は、ルータ10よりもマルチキャスト配信サーバ30の遠くに配置され、インターフェース1141が上流ルータ10から監視パケットを受信する。このため、ルータ10がルータ10に対して「下流ルータ」となる。さらに、ルータ10も、ルータ10と同様、上流ルータ10に対して「下流ルータ」となる。
なお、1台のルータ10が複数のインターフェース11を備えるので、1台のルータ10が上流ルータ及び下流ルータとして同時に設定されることもある。例えば、ルータ10は、インターフェース1141の接続先が上流ルータ10なので、下流ルータとなる(図7)。これと同時に、ルータ10は、インターフェース1143の接続先が下流ルータ10なので、上流ルータともなる。
[ルータの構成]
図9を参照し、自動設定される前のルータ10の構成について、説明する(適宜図7参照)。
図9(a)に示すように、ルータ10は、インターフェース11毎に、監視パケット送信部12と、監視パケット受信部14と、監視装置管理部(障害検知部)16と、機能制御部18とを備える。
インターフェース11は、例えば、端末装置40がコンテンツの視聴を開始したタイミングで、接続先となるルータ10にjoinを送信すると、joinを送信した旨を示すjoin送信通知を、後記する機能制御部18に出力する。また、インターフェース11は、接続先となるルータ10からjoinを受信すると、joinを受信した旨を示すjoin受信通知を、機能制御部18に出力する。
なお、各インターフェース11は同一構成のため、繰り返しの説明を省略する。
監視パケット送信部12は、機能制御部18から機能停止指令が入力されると、その機能を停止するものである。
なお、監視パケット送信部12が監視パケットを送信する手法は、後記する上流ルータの構成で説明する。
監視パケット受信部14は、機能制御部18から機能停止指令が入力されると、監視装置管理部16に転送し、その機能を停止するものである。
なお、監視パケット受信部14が障害の発生を検知する手法は、後記する下流ルータの構成で説明する。
監視装置管理部16は、監視パケット受信部14と連携するものであるから、後記する下流ルータの構成で説明する。本実施形態では、監視パケット受信部14の機能が停止した場合、監視装置管理部16の機能も停止することとした。つまり、監視装置管理部16は、監視パケット受信部14から機能停止指令が入力されると、その機能を停止する。
機能制御部18は、joinの送受信に基づいて、監視パケット送信部12、又は、監視パケット受信部14の機能を停止するものである。
まず、機能制御部18は、インターフェース11からjoin受信通知が入力されたか否かを判定する。このjoin受信通知が入力された場合、機能制御部18は、監視パケット受信部14に機能停止指令を出力する。
次に、機能制御部18は、インターフェース11からjoin送信通知が入力されたか否かを判定する。このjoin送信通知が入力された場合、機能制御部18は、監視パケット送信部12に機能停止指令を出力する。
join送信通知及びjoin受信通知の何れも入力されない場合、機能制御部18は、監視パケット送信部12及び監視パケット受信部14の何れにも、機能停止指令を出力しない。
[上流ルータの構成]
図9(b)を参照し、図7の上流ルータ10の構成について、説明する(適宜図7参照)。
図9(b)では、監視パケット受信部14及び監視装置管理部16の機能が停止していることを示すため、破線で図示した。また、上流ルータ10のインターフェース1121に着目して説明し、図9(a)のルータ10と共通する機能については、説明を省略した。
監視パケット送信部12は、インターフェース1121の接続先となる下流ルータ10,10に監視パケットを一定間隔で送信する。
具体的には、監視パケット送信部12は、送信タイマ(不図示)をカウントアップしながら、送信タイマが予め設定された上限値以上であるか否かを判定する。送信タイマが上限値以上の場合、監視パケット送信部12は、監視パケットを送信する。例えば、監視パケット送信部12は、監視パケットを下流ルータ10,10にブロードキャストする。また、監視パケット送信部12は、監視パケットを予め設定された下流ルータ10にユニキャストしてもよい。その後、監視パケット送信部12は、送信タイマをリセットし、前記処理を繰り返し行う。
なお、監視パケット送信部12は、ブロードキャスト又はユニキャストの何れで監視パケットを送信するか、予め設定される。
<監視パケットのデータ構造>
図10を参照し、監視パケット送信部12が送信する監視パケット100のデータ構造について、説明する。
図10(a)に示すように、監視パケット100は、宛先フィールド110と、装置IDフィールド120と、RDIビットフィールド130とを有している。
宛先フィールド110は、監視パケットの宛先となるMACアドレスが記述される。例えば、宛先フィールドは、ユニキャストの場合、下流ルータ10のインターフェース1141のMACアドレスが記述され、ブロードキャストの場合、ブロードキャストアドレスが記述される。
装置IDフィールド120は、例えば、監視パケットの宛先となる下流ルータ10の識別情報(ID)が記述される。この識別情報は、各ルータ10に予め設定された、IPマルチキャストネットワーク1で一意になる識別子のことである。
RDIビットフィールド130は、障害の発生の有無を示すフィールドであり、障害が発生していないことを示す‘0’が記述される。
[下流ルータの構成]
図9(c)を参照し、図7の下流ルータ10の構成について、説明する(適宜図7参照)。
図9(c)では、監視パケット送信部12の機能が停止していることを示すため、破線で図示した。また、下流ルータ10のインターフェース1141に着目して説明し、図9(a)のルータ10と共通する機能については、説明を省略した。
監視パケット受信部14は、このインターフェース1141の接続先となる上流ルータ10から監視パケットを受信する。そして、監視パケット受信部14は、受信した監視パケットの内容が格納された監視パケット受信通知を生成し、監視装置管理部16に出力する。この監視パケット受信通知は、監視パケットを受信した旨を通知する情報である。
監視装置管理部16は、障害の発生を検知すると共に、障害の発生を検知した場合、監視装置リスト200(図10(b))を更新し、後記する障害対応を行う。
障害対応とは、インターフェース1141によるデータ転送を停止すると共に、このインターフェース1141の接続先となる上流ルータ10とインターフェース1141との迂回経路(予備系トラフィック)への切り替えを要求する処理であり、詳細を後記する。
<監視装置リストのデータ構造>
図10(b)を参照し、監視装置管理部16で管理される監視装置リスト200のデータ構造について、説明する。
図10(b)に示すように、監視装置リスト200は、IDフィールド210と、アドレス(address)フィールド220と、状態(status)フィールド230とを有している。
IDフィールド210は、監視対象の識別情報が格納される。例えば、IDフィールド210は、下流ルータ10の識別情報‘004’が格納される。
アドレスフィールド220は、監視対象のMACアドレスが格納される。例えば、アドレスフィールド220は、下流ルータ10のインターフェース1141のMACアドレス‘10:10:10:10:10:04’が格納される。
状態フィールド230は、監視対象が起動状態(up)又は停止状態(down)の何れかが格納される。この状態フィールド230が起動状態の場合、インターフェース1141がデータ転送できる状態を示す。一方、状態フィールド230が停止状態の場合、インターフェース1141がデータ転送できない状態を示す。この状態フィールド230は、監視装置管理部16によって更新される。
監視対象とは、監視装置管理部16が障害の発生を検知する対象となるインターフェース1141を指している。
通常、監視装置リスト200には、インターフェース1141を表すデータが1件分だけ登録される。
図9(c)に戻り、監視装置管理部16の構成について説明を続ける。
具体的には、監視装置管理部16は、監視パケット受信部14から監視パケット受信通知が入力されると、この監視パケット受信通知の内容が監視装置リスト200に登録されているか否かを判定する。例えば、監視装置管理部16は、監視パケット受信通知の宛先フィールド110と、監視装置リスト200のアドレスフィールド220との内容を比較する。
ここで、宛先フィールド110とアドレスフィールド220との内容が一致する場合、監視装置管理部16は、監視装置リスト200への登録を行わない。
一方、宛先フィールド110とアドレスフィールド220との内容が一致しない場合、監視装置管理部16は、監視パケット受信通知の内容を監視装置リスト200に登録する。具体的には、監視装置管理部16は、監視パケット受信通知の装置IDフィールド120と宛先フィールド110との内容を、監視装置リスト200のIDフィールド210とアドレスフィールド220とにそれぞれ書き込む。さらに、監視装置管理部16は、状態フィールド230に‘起動状態’として書き込む。
また、監視装置管理部16は、受信タイマ(不図示)をカウントアップしながら、受信タイマが予め設定された上限値以上であるか否かを判定する。
ここで、監視装置管理部16は、受信タイマが上限値以上になる前に監視パケット受信部14から監視パケット受信通知が入力された場合、受信タイマをリセットした後、カウントアップを開始する。
一方、監視装置管理部16は、監視パケット受信部14から監視パケット受信通知が入力される前に受信タイマが上限値以上になった場合、障害の発生を検知する。この場合、監視装置管理部16は、監視装置リスト200の状態フィールド230を‘起動状態’から‘停止状態’に更新し、障害対応を行う。
<障害対応>
図11を参照し、下流ルータ10のインターフェース1141における障害対応について、説明する(適宜図7参照)。
図11では、正常系トラフィックを実線矢印で図示し、予備系トラフィックを一点鎖線矢印で図示した(図4(b)も同様)。また、図11では、インターフェース11がデータ転送できない状態を「×」で図示した。
図11(a)に示すように、IPマルチキャストネットワーク1は、正常系トラフィックを用いて、マルチキャスト配信サーバ30から端末装置40にコンテンツを配信している。このとき、上流ルータ10と下流ルータ10のインターフェース1141との間で障害が発生したこととする。
この場合、下流ルータ10のインターフェース1141では、監視パケット受信部14が監視パケットを受信できないため、監視装置管理部16が障害の発生を検知し、障害対応を行う。具体的には、下流ルータ10のインターフェース1141は、データ転送を停止し、インターフェース1141と上流ルータ10との間を迂回する予備系トラフィックへの切り替えを要求する。
ここで、下流ルータ10のインターフェース1142は、上流ルータ10を迂回可能なルータ10に接続されている。そこで、下流ルータ10のインターフェース1141において、監視装置管理部16は、予備系トラフィックへの切り替えを要求するため、join送信要求をインターフェース1142に出力する。すると、下流ルータ10のインターフェース1142は、このjoin送信要求に応じて、joinをルータ10に送信する。
ルータ10に送信されたjoinは、L2転送装置20、ルータ10、ルータ10及びルータ10の順で転送され、マルチキャスト配信サーバ30に到達する。すると、図10(b)に示すように、IPマルチキャストネットワーク1では、正常系トラフィックから予備系トラフィックに切り替えられて、ユーザがコンテンツの視聴を再開できる。
なお、経路切替の具体的手法は、PIMの実装に依存するため、これ以上の説明を省略する。
[ルータの自動設定処理]
図12を参照し、ルータ10の自動設定動作について、詳細に説明する(適宜図9参照)。
この自動設定動作は、各ルータ10が備えるインターフェース11毎に行われる。
機能制御部18は、join受信通知が入力されたか否かによって、インターフェース11がjoinを受信したか否かを判定する(ステップS10:受信判定ステップ)。
join受信通知が入力された場合(ステップS10でYes)、機能制御部18は、監視パケット受信部14に機能停止指令を出力し、監視パケット受信部14の機能を停止させる(ステップS11:受信機能停止ステップ)。
join受信通知が入力されていない場合(ステップS10でNo)、機能制御部18は、join送信通知が入力されたか否かによって、インターフェース11がjoinを送信したか否かを判定する(ステップS12:送信判定ステップ)。
join送信通知が入力された場合(ステップS12でYes)、機能制御部18は、監視パケット送信部12に機能停止指令を出力し、監視パケット送信部12の機能を停止させる(ステップS13:送信機能停止ステップ)
join送信通知が入力されていない場合(ステップS12でNo)、又は、ステップS11,S13の終了後、機能制御部18は、自動設定処理を終了する。
[監視パケット送信処理]
図13を参照し、上流ルータ10のインターフェース1121における監視パケット送信処理について、詳細に説明する(適宜図9参照)。
監視パケット送信部12は、送信タイマをカウントアップし(ステップS20)、送信タイマが上限値以上であるか否かを判定する(ステップS21)。
送信タイマが上限値以上の場合(ステップS21でYes)、監視パケット送信部12は、下流ルータ10に監視パケットを送信し(ステップS22)、送信タイマをリセットする(ステップS23)。
ステップS23の終了後、又は、送信タイマが上限値未満の場合(ステップS21でNo)、監視パケット送信部12は、ステップS20の処理に戻る。
[監視パケット受信処理]
図14を参照し、下流ルータ10のインターフェース1141における監視パケット受信処理について、詳細に説明する(適宜図9参照)。
監視パケット受信部14は、上流ルータ10から監視パケットを受信し(ステップS30)、監視パケット受信通知を監視装置管理部16に出力する(ステップS31)。
監視装置管理部16は、ステップS31で入力された監視パケット受信通知の内容が、監視装置リストに登録されているか否かを判定する(ステップS32)。
監視装置リストに登録されていない場合(ステップS32でNo)、監視装置管理部16は、その監視対象を監視装置リストに追加する(ステップS33)。
ステップS33の終了後、又は、監視装置リストに登録されている場合(ステップS32でYes)、監視装置管理部16は、受信タイマをリセットし(ステップS34)、監視パケット受信動作を終了する。
[障害検知処理]
図15を参照し、下流ルータ10のインターフェース1141における障害検知処理について、詳細に説明する(適宜図9参照)。
下流ルータ10のインターフェース1141では、図14の監視パケット受信処理と、図15の障害検知処理とが並列で実行されることになる。
監視装置管理部16は、受信タイマをカウントアップし(ステップS40)、受信タイマが上限値以上であるか否かを判定する(ステップS41)。
受信タイマが上限値以上の場合(ステップS41でYes)、監視装置管理部16は、監視装置リストを更新し(ステップS42)、障害対応を行う(ステップS43)。
ステップS43の終了後、又は、受信タイマが上限値未満の場合(ステップS41でNo)、監視装置管理部16は、ステップS40の処理に戻る。
[作用・効果]
本願発明の実施形態に係るルータ10は、下流ルータ10から上流ルータ10に監視パケットを受信しないので、監視パケットの処理負荷を低減できると共に、上流ルータ10から下流ルータ10に障害通知監視パケットを送信しないので、障害の誤検知を防止することができる。
さらに、ルータ10は、PIMと連携し、joinを受信している場合に上流ルータ10として自動設定され、joinを送信している場合に下流ルータ10として自動設定されるので、運用コストを低減することができる。
さらに、上流ルータ10は、ブロードキャスト型を用いた場合、送信する監視パケット数が1個のみになり、監視パケットの処理負荷をより低減することができる。一方、上流ルータ10は、ユニキャスト型を用いた場合、監視が不要なルータ10に監視パケットを送信することがなく、監視パケットの処理負荷をより低減することができる。
なお、前記した実施形態では、図7のルータ10を上流ルータ、ルータ10,10を下流ルータとして説明したが、他のルータ10も上流ルータや下流ルータとして設定できる。例えば、ルータ10と、このルータ10に隣接するルータ10,10との関係で考える。この場合、ルータ10が上流ルータとなり、ルータ10,10が下流ルータとなる。
(変形例)
本願発明に係るルータ10は、前記した実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で変形を加えることができる。
前記した実施形態では、joinの送受信によりルータ10の自動設定を行うこととして説明したが、これに限定されない。例えば、各ルータ10には、外部から機能停止指令が入力され、入力された機能停止指令に基づいて、監視パケット送信部12又は監視パケット受信部14の機能を停止してもよい。例えば、機能停止指令は、例えば、‘0’なら監視パケットの受信機能の停止を示し、‘1’なら監視パケットの送信機能の停止を示す情報である。
1 IPマルチキャストネットワーク
10,10〜10 ルータ
11,1121〜1143 インターフェース
12 監視パケット送信部
14 監視パケット受信部
16 監視装置管理部(障害検知部)
18 機能制御部
20,20,20 L2転送装置(レイヤ2転送装置)
30 マルチキャスト配信サーバ(マルチキャスト配信装置)
40,40,40 端末装置

Claims (5)

  1. IPマルチキャストネットワークに階層的に配置されたルータにおいて、
    当該ルータに隣接する隣接ルータとのインターフェース毎に、
    前記隣接ルータに監視パケットを一定間隔で送信する監視パケット送信部と、
    前記隣接ルータから、前記監視パケットを受信する監視パケット受信部と、
    前記監視パケット受信部が前記監視パケットを一定時間受信していないか否かを判定し、前記監視パケットを一定時間受信していない場合に障害の発生を検知し、当該インターフェースによるデータ転送を停止すると共に、当該インターフェースの接続先となる隣接ルータと当該インターフェースとの間を迂回する経路への切り替えを要求する障害検知部と、
    外部から入力された機能停止指令、又は、所定のメッセージの送受信に基づいて、前記監視パケット送信部、又は、前記監視パケット受信部の機能を停止する機能制御部と、を備え
    前記機能制御部は、
    前記インターフェースが、前記所定のメッセージとしてのPIM−joinを送信した場合、前記監視パケット送信部の機能を停止し、
    前記インターフェースが、前記PIM−joinを受信した場合、前記監視パケット受信部の機能を停止することを特徴とするルータ。
  2. 前記監視パケット送信部は、前記監視パケットをブロードキャストすることを特徴とする請求項1に記載のルータ。
  3. 前記監視パケット送信部は、前記IPマルチキャストネットワーク内で予め設定された隣接ルータに対し、前記監視パケットをユニキャストすることを特徴とする請求項1に記載のルータ。
  4. 所定のコンテンツを端末装置にマルチキャストするマルチキャスト配信装置と、
    前記マルチキャスト配信装置、他のルータ、又は、レイヤ2転送装置の何れか1以上に接続された請求項1に記載のルータと、
    ルータの間に配置され、監視パケットを前記ルータの間で中継するレイヤ2転送装置と、
    を備えることを特徴とするIPマルチキャストネットワーク。
  5. IPマルチキャストネットワークに階層的に配置されたルータの機能制御方法であって、
    前記ルータは、少なくとも、監視パケット送信部、監視パケット受信部及び機能制御部を備えており、
    前記機能制御部が、インターフェースがPIM−joinを受信したか否かを判定する受信判定ステップと、
    前記機能制御部が、前記受信判定ステップで前記PIM−joinを受信したと判定された場合、前記監視パケット受信部の機能を停止する受信機能停止ステップと、
    前記機能制御部が、前記インターフェースが前記PIM−joinを送信したか否かを判定する送信判定ステップと、
    前記機能制御部が、前記送信判定ステップで前記PIM−joinを送信したと判定された場合、前記監視パケット送信部の機能を停止する送信機能停止ステップと、
    を実行することを特徴とするルータの機能制御方法。
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