JP6867230B2 - Communication device - Google Patents
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Description
本発明は、通信装置に関する。 The present invention relates to a communication device.
一般に、アクセスネットワークにおいて、データの転送制御を行う通信装置は、転送される様々なトラヒックの集線を行い、これらのトラヒックを多重化した上で、エッジルータを通じてコアネットワークに転送する。コアネットワークは、通信事業者間を接続する大容量の基幹通信ネットワークである。各通信装置は、レイヤ2フレームに記載されたCOS(Class of Service)などの値を用いて優先度を識別し、VLAN ID(Virtual Local Area Network Identifier)などのユーザ識別子を用いて送信元ユーザを識別する。
Generally, in an access network, a communication device that controls data transfer collects lines of various traffic to be transferred, multiplexes these traffic, and then transfers the data to the core network through an edge router. The core network is a large-capacity core communication network that connects telecommunications carriers. Each communication device identifies the priority by using a value such as COS (Class of Service) described in the
一方で近年、増加し続けるモバイルトラヒックを効率的に収容するため、多数のRE(Radio Equipment:無線装置)を高密度で配置し、集約配置されたREC(Radio Equipment Control:無線制御装置)に接続するC−RAN(Centralized Radio Access Network)構成が検討されている。RE−REC間を繋ぐネットワークをフロントホールと呼び、これをレイヤ2スイッチにより低コストで構成するため、IEEE 802.1CMの標準化が進んでいる。本技術では、レイヤ2スイッチにより構成されたネットワークに対してREおよびRECを接続することでフロントホールトラヒックを転送する。
On the other hand, in order to efficiently accommodate the ever-increasing number of mobile traffic in recent years, a large number of REs (Radio Equipment) are arranged at high density and connected to the centrally arranged RECs (Radio Equipment Control). C-RAN (Centralized Radio Access Network) configuration is being studied. The network connecting RE-REC is called a front hole, and since this is configured by a
また、今後モバイル網で利用されていく見込みのTDD(Time Division Duplex:時分割複信)方式では、RE−REC間の上りおよび下りのトラヒック送信が時分割で行われる。このとき、各RE、RECの間で時刻同期が行われ、タイムスタンプを付与してデータ送信が行われる。また、このとき、REおよびRECが接続されたレイヤ2ネットワークでは、スイッチ間での時刻同期が行われ、フロントホールトラヒックを低遅延で転送する。
Further, in the TDD (Time Division Duplex) system, which is expected to be used in the mobile network in the future, uplink and downlink traffic transmission between RE-REC is performed in time division. At this time, time synchronization is performed between each RE and REC, a time stamp is added, and data is transmitted. Further, at this time, in the
レイヤ2スイッチによるフロントホールネットワークの構成については、リングプロトコルを用いたリングトポロジの他に、SPB(Shortest Path Bridging)やIEEE 802.1Qcaなど、IS−IS(Intermediate System to Intermediate System)を利用しノード間で経路情報を交換して転送経路を決定することで、柔軟なネットワーク構成を実現する手法の利用が考えられる。特に、IEEE 802.1Qcaを用いた場合、利用するルーティングアルゴリズムに応じて、単純な最短経路以外の転送経路を設定して利用することが可能である。
Regarding the configuration of the fronthaul
従来、レイヤ2ネットワークにおいて時刻同期の異常を検知する技術として、例えば、非特許文献1に挙げるPTPおよび非特許文献2に挙げる802.1ASが一般的に用いられる。本技術は、スイッチ間で同期メッセージを送受信して時刻同期を行う。また、周期的に同期メッセージを送受信することで、時刻同期状態を維持する。ただし、その同期メッセージ頻度は最大で秒間128、すなわち約8ms周期であり、これより高速に異常検知を行うことができなかった。
Conventionally, as a technique for detecting an abnormality in time synchronization in a
上記事情に鑑み、本発明は、より高速に時刻同期異常検知を行う通信装置を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a communication device that detects a time synchronization abnormality at a higher speed.
本発明の一態様は、他の装置と通信する通信部と、前記通信部が受信したフレームからタイムスタンプを取得するトラヒックモニタ部と、前記トラヒックモニタ部が取得した前記タイムスタンプと現在時刻との差分により遅延時間を算出し、受信した前記フレームについて算出した前記遅延時間が、前記フレームよりも前に受信した複数の他のフレームそれぞれについて算出した前記遅延時間の履歴に基づいて異常であることを検出した場合に、時刻同期異常と判定する時刻制御部と、を備える通信装置である。 One aspect of the present invention is a communication unit that communicates with another device, a traffic monitor unit that acquires a time stamp from a frame received by the communication unit, and the time stamp and the current time acquired by the traffic monitor unit. The delay time is calculated from the difference, and the delay time calculated for the received frame is abnormal based on the history of the delay time calculated for each of the plurality of other frames received before the frame. It is a communication device including a time control unit that determines a time synchronization abnormality when it is detected.
本発明の一態様は、上述の通信装置であって、前記時刻制御部は、前記遅延時間の履歴に基づきフローごとの前記遅延時間の分布である遅延分布を作成し、受信した前記フレームについて算出した前記遅延時間と、受信した前記フレームと同じフローについて作成された前記遅延分布との比較に基づき異常を検出する。 One aspect of the present invention is the above-mentioned communication device, in which the time control unit creates a delay distribution, which is the distribution of the delay time for each flow, based on the history of the delay time, and calculates the received frame. Anomalies are detected based on the comparison between the delay time obtained and the delay distribution created for the same flow as the received frame.
本発明により、より高速に時刻同期異常検知を行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to detect a time synchronization abnormality at a higher speed.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の通信装置は、例えば、RE(Radio Equipment:無線装置)−REC(Radio Equipment Control:無線制御装置)間を繋ぐフロントホールネットワークを構成するレイヤ2スイッチであり、高速な時刻同期異常検知を行う。そこで、本実施形態の通信装置は、フロントホールトラヒックのフレームに付与されたタイムスタンプを用いて、平常時の遅延時間を測定しておく。通信装置は、受信したフレームの遅延時間が異常値であることを、過去に測定された遅延時間の履歴に基づいて検出した際に、時刻同期異常と判断する。これにより、異常検知に要する時間を短縮する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The communication device of the present embodiment is, for example, a
図1は、本実施形態による通信ネットワーク100の構成例を示す図である。同図に示す通信ネットワーク100においては、リング状に接続されたn台(nは2以上の整数)のノード1がフロントホールネットワークを構成している。ノード1は、通信装置の一例である。ノード1は、フロントホールネットワークを構成するレイヤ2スイッチとして動作する。無線装置2(以下、「RE2」と記載する。)及び無線制御装置3(以下、「REC3」と記載する。)が接続されたレイヤ2ネットワークであるフロントホールネットワークでは、ノード1(レイヤ2スイッチ)間で時刻同期が行われ、フロントホールトラヒックが転送される。時刻同期には、従来技術を用いることができる。また、フロントホールネットワークのトポロジは任意とすることができ、リングプロトコルまたはIS−IS(Intermediate System to Intermediate System)等のルーティングプロトコルを用いて、転送経路設定が行われる。RE2及びREC3はそれぞれ、ノード1に接続される。同図では、n台のノード1をそれぞれ、ノード1−1〜1−nと記載し、ノード1−i(iは1以上n−1以下の整数)に接続されるRE2を、RE2−iと記載している。ノード1−nには、REC3が接続される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a
図2は、図1に示す通信ネットワーク100のフロントホールネットワーク構成における各RE2とREC3との間のフローの転送経路の設定例を表している。図2に示す例の場合、RE2−i(iは1以上(n−1)以下の整数)からREC3に至るフローには、ノード1−i、ノード1−(i+1)、…、ノード1−nを経由してREC3に接続される転送経路が設定される。例えば、RE2−1からREC3に至るフローには、ノード1−1、ノード1−2、…、ノード1−nを経由してREC3に接続される転送経路が設定される。同図では、簡単のためRE2からREC3に向かうフローの転送経路についてのみ表記しているが、REC3から各RE2への向かうフローの転送経路もある。RE2及びREC3は、送信データを設定したフレームを送信する際に、そのフレームの送信時刻を示すデータであるタイムスタンプを付与する。なお、フレームの中継を行うノード1においてタイムスタンプを付与してもよい。同一のフローについては、そのフローの転送経路上でタイムスタンプを付与するノード1は同一であるとする。
FIG. 2 shows an example of setting a flow transfer path between each RE2 and REC3 in the front hall network configuration of the
図3は、ノード1の構成例を示すブロック図である。ノード1は、通信部11、スイッチング部12、トラヒックモニタ部13及び時刻制御部14を備える。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the
通信部11は、他の装置と通信し、フレームを送受信する。図2に示すノード1は、3つの通信部11として、通信部11−1〜11−3を備える。通信部11−1はRE2と通信し、通信部11−2、11−3はそれぞれ、他のノード1と通信する。
The communication unit 11 communicates with other devices and transmits / receives frames. The
スイッチング部12は、通信部11が他の装置から受信したフレームを、そのフレームのフローに対して設定された転送経路に基づいて転送先と判断されるさらに他の装置と通信する通信部11に出力する。転送先は、通信経路における1ホップ先の他のノード1、RE2又はREC3である。
The
トラヒックモニタ部13は、通信部11が受信したフレームから、タイムスタンプとフローを特定する情報とを取得し、時刻制御部14に出力する。例えば、フローを特定する情報には、フレームに設定されたVLAN IDや、送信元のMAC(Medium Access Control)アドレスと送信先のMAC(Medium Access Control)アドレスとの組合せ等を用いることができる。
The
時刻制御部14は、現在時刻とのタイムスタンプとの差分を計算することで、受信フレームの遅延時間を算出する。時刻制御部14は、算出した遅延時間の履歴を記録する。時刻制御部14は、受信したフレームの遅延時間が正常な値であるか否かを、そのフレームよりも前に受信した複数の他のフレームのそれぞれについて算出した遅延時間の履歴に基づいて判定する。時刻制御部14は、受信したフレームについて算出した遅延時間が正常な値ではなく、異常値であると判定した場合に、時刻同期異常の発生を検出したと判断する。
The
次に、図4及び図5を用いて、ノード1の動作について説明する。
図4は、ノード1の正常時の動作を説明するための図である。同図においては、ノード1−1〜1−9がフロントホールネットワークを構成している。RE2−1はノード1−1と接続され、REC3はノード1−9と接続される。RE2−1からREC3に至るフローには、ノード1−1、ノード1−4、ノード1−7、ノード1−8、ノード1−9を経由してREC3に接続される転送経路が設定される。REC3からRE2−1へ至るフローには、RE2−1からREC3に至るフローと逆の転送経路が設定される。
Next, the operation of the
FIG. 4 is a diagram for explaining the normal operation of the
この転送経路上のノード1−8において、通信部11は、RE2−1からREC3宛てのフレームを、ノード1−7から受信する。スイッチング部12は、通信部11が受信したフレームを、次の転送先(転送経路上の1ホップ先)であるノード1−9と接続される通信部11を介して、ノード1−9に送信する。
At node 1-8 on this transfer path, the communication unit 11 receives a frame addressed to REC3 from RE2-1 from node 1-7. The switching
ノード1−8のトラヒックモニタ部13は、通信部11がノード1−7から受信したフレームから、タイムスタンプとフローを特定する情報とを取得し、時刻制御部14に出力する。時刻制御部14は、現在時刻と、受信したフレームから取得されたタイムスタンプとの差分により、遅延時間を算出する。時刻制御部14は、受信したフレームと同じRE2−1からREC3宛てのフローの遅延時間の履歴に基づいて、受信したフレームの遅延時間が正常な値であるか否かを判定する判定処理を行う。判定処理において時刻制御部14が異常値であると判定する方法は限定されないが、以下に例を説明する。
The
時刻制御部14は、フローごとに、遅延時間の履歴に基づいて遅延時間の分布である遅延分布を作成しておき、受信したフレームについて算出した遅延時間と、受信したフレームと同じフローについて作成された遅延分布との比較に基づき異常を検出する。具体的には、時刻制御部14は、フローごとに、遅延時間の平均値および標準偏差(σ)を算出しておく。時刻制御部14は、新たに受信したフレームについて算出した遅延時間と、そのフレームと同じフローについて算出された過去の遅延時間の平均値および標準偏差(σ)とを比較する。例えば、時刻制御部14は、新たに受信したフレームの遅延時間が、平均値からnσ(nは変数)以上乖離する場合には異常値と判定し、平均値との乖離がnσに満たなければ正常と判定する。ただし、サンプル数が少なく、遅延分布が未完成であると判断される場合には、時刻制御部14は、異常値との判定は行わない。また、時刻制御部14は、nσに代えて予め決められた所定値を用い、新たに受信したフレームの遅延時間と平均値との乖離がその所定値以上である場合に異常値と判定してもよい。時刻制御部14は、遅延時間が正常と判定した場合、受信したフレームについて算出した遅延時間に基づいて、RE2−1からREC3宛てのフローの遅延分布を更新し、記録する。
The
図5は、ノード1の故障発生時の動作を説明するための図である。RE2−1が送信したフレームがノード1−8に至る転送経路上(ノード1−1、ノード1−4、ノード1−7、ノード1−8)のいずれかのノード1に故障が発生したとする。この場合、ノード1−8の時刻制御部14は、上記の判定処理において新たに受信したフレームの遅延時間が異常値であると判定し、時刻同期異常の発生を検知する。あるいは、時刻制御部14は、同じフローについて、又は、フローの種類を問わず、所定回数以上の複数回の判定処理において連続して異常値と判定した場合に、時刻同期異常が発生していることを検知してもよい。この検知により、ノード1−8の時刻制御部14は、自ノードまたは転送経路上の他のノード1において時刻同期異常が発生していることが分かる。このため、ノード1−8の時刻制御部14は、フロントホールネットワークを構成する他のノード1との間で利用している時刻同期プロトコルを用いて、直ちに、自ノードを含め、時刻補正を開始する。例えば、異なるフローについて複数回の異常と判定された場合は、それらのフローに共通してタイムスタンプを付与するノード1において時刻同期異常が発生していることが分かる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the
上述した実施形態によれば、フロントホールネットワークを構成するレイヤ2スイッチにおいて、時刻同期異常の検知に要する時間を短縮することができる。つまり、レイヤ2スイッチは、受信フレームのタイムスタンプを読込み、現在時刻とタイムスタンプの差分から遅延時間を算出する。レイヤ2スイッチは、遅延時間の履歴に基づいて所定の方法により、受信フレームの遅延時間が異常であることを検出した場合は、時刻同期異常と判定する。これにより、レイヤ2スイッチに流入するトラヒックのタイムスタンプを用いて、従来の時刻同期プロトコルを用いた手法より短時間で時刻同期異常を検知することが可能となる。従って、レイヤ2スイッチにおける低遅延転送を可能とし、基地局など、低遅延が重要なレイヤ2の通信装置を実現できる。
According to the above-described embodiment, it is possible to shorten the time required for detecting the time synchronization abnormality in the
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like within a range that does not deviate from the gist of the present invention.
複数の通信装置が時刻同期を行い、フレームを転送する場合に適用可能である。 This is applicable when multiple communication devices perform time synchronization and transfer frames.
1、1−1〜1−9、1−(n−1)、1−n−1…ノード
2…無線装置(RE)
3…無線制御装置(REC)
11−1〜11−3…通信部
12…スイッチング部
13…トラヒックモニタ部
14…時刻制御部
100…通信ネットワーク
1, 1-1-1-9, 1- (n-1), 1-n-1 ...
3 ... Wireless control device (REC)
11-1 to 11-3 ...
Claims (2)
前記通信部が受信したフレームからタイムスタンプを取得するトラヒックモニタ部と、
前記トラヒックモニタ部が取得した前記タイムスタンプと現在時刻との差分により遅延時間を算出し、受信した前記フレームについて算出した前記遅延時間が、前記フレームよりも前に受信した複数の他のフレームそれぞれについて算出した前記遅延時間の履歴に基づいて異常であることを検出した場合に、時刻同期異常と判定する時刻制御部と、
を備え、
同一のフローについては、前記フローの転送経路上の複数の装置のうちフレームにタイムスタンプを付与する装置は同一であり、
前記時刻制御部は、異なるフローについて複数回の時刻同期異常と判定した場合は、異なる前記フローに共通してタイムスタンプを付与する前記装置において時刻同期異常が発生していると判断する、
ことを特徴とする通信装置。 With the communication unit that communicates with other devices,
A traffic monitor unit that acquires a time stamp from a frame received by the communication unit, and a traffic monitor unit.
The delay time is calculated from the difference between the time stamp acquired by the traffic monitor unit and the current time, and the delay time calculated for the received frame is for each of the plurality of other frames received before the frame. A time control unit that determines a time synchronization abnormality when an abnormality is detected based on the calculated history of the delay time.
Equipped with a,
For the same flow, among the plurality of devices on the transfer path of the flow, the device that adds the time stamp to the frame is the same.
When the time control unit determines that the time synchronization abnormality occurs a plurality of times for different flows, it determines that the time synchronization abnormality has occurred in the device that gives a time stamp in common to the different flows.
A communication device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 The time control unit creates a delay distribution, which is a distribution of the delay time for each flow, based on the history of the delay time, and creates the delay time calculated for the received frame and the same flow as the received frame. Abnormality is detected based on the comparison with the delay distribution.
The communication device according to claim 1.
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