JPH0624366B2 - ネットワーク障害回復方式 - Google Patents

ネットワーク障害回復方式

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JPH0624366B2
JPH0624366B2 JP63296893A JP29689388A JPH0624366B2 JP H0624366 B2 JPH0624366 B2 JP H0624366B2 JP 63296893 A JP63296893 A JP 63296893A JP 29689388 A JP29689388 A JP 29689388A JP H0624366 B2 JPH0624366 B2 JP H0624366B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ネットワークにおけるリンク障害回復方式に
関する。
（従来の技術とその問題点） 通信ネットワークにおけるリンク障害回復技術は、リン
クのビット速度が上がるに従い重要となってくる。例え
ば公衆通信網においては、その上位階層にある通信リン
クの速度は１０６bpsから１０９bpsのオーダーに達し、
リンク障害の影響は多大である。通常、高速通信リンク
に対してはリンク障害回復技術が採用されている。例え
ば光通信端局には自動保護スイッチ(Automatic Protect
ion Switch）が用いられており、一本の光ファイバリン
クに障害が起こると自動的に保護用のファイバリンクに
スイッチされ障害回復がなされる。しかし、この方法で
はファイバリンク全断の場合には障害回復がなされな
い。
一方、最近公衆通信網の上位階層通信リンクをスイッチ
するディジタルクロスコネクトシステムが出現し、これ
を利用したリンク障害回復が検討されている。即ち、リ
ンク障害時に障害リンクを迂回する経路をディジタルク
ロスコネクト装置により設定し、障害回復を行なうもの
である。この制御方式として、ネットワーク中央制御装
置からの指令により、各ディジタルクロスコネクト装置
が制御される集中型と、各ディジタルクロスコネクト装
置が自律的に迂回経路を決定していく分散型とに大きく
分けられる。
例えば前者の例としてSatoshi Hasegawa等によるProcee
ding of Global Communication Cohference,′87記載の
“Dynamic Reconfiguration of Digital Cross-Connect
Systems with Network Control and Management”があ
る。この集中型方式は物理的なリンク障害の回復ととも
にディジタルクロスコネクト装置のスイッチ単位での論
理的リンク障害（チャネル障害）回復も可能という特長
を有するが、ネットワーク中央制御装置と各ディジタル
クロスコネクト装置間の通信及びネットワーク制御装置
での処理時間を必要とし、短時間での回復が困難であ
る、という欠点を有する。
一方、後者の例としては、W.D.GROVERによるProceeding
of Global Communication Conference′87記載の“The
Self-healing Network”がある。これはディジタルク
ロスコネクト装置間での分散型制御による障害回復で、
各装置が自律的に並行して処理を進めるので、短時間で
の回復が期待される。しかしながら、各装置間での制御
メッセージ交換にフラッディング（例えばW.Stallings
著Macmillan社発行の刊行物“Data and Computer Commu
nicatons”２５６ページから２６１ページに記載）を用
いているので、メッセージ交換量が非常に大きくなる、
という欠点を有している。
（発明の目的） 本発明の目的は、上記従来方式の欠点を除去せしめ、制
御メッセージ交換量が少なく、短時間での障害回復が可
能である分散型のネットワーク障害回復方式を得ること
にある。
（発明の構成） 本発明によると、複数のノードがリンクにより網目状に
接続されているネットワークにおいて、リンク障害が発
生すると障害リンクの両端の第１のノード及び第２のノ
ードのうち一方の第１のノードが要求メッセージを全て
の隣接ノードに送出し、該要求メッセージは送出された
リンクに対しての障害回復用の要求帯域とホップ数の情
報を少なくとも有し、該要求帯域は各リンクに予め用意
されている障害回復用帯域を越えることができず該ホッ
プ数は第１のノードから送出されるときには１に設定さ
れ、各ノードは前記要求帯域により参照できるホップ数
とノードアドレスのテーブルを有しており、各ノードは
初期状態ではリセットされており、各ノードは前記要求
メッセージを受信すると、該受信要求メッセージに含ま
れるホップ数が予め定められた値以上ならば該メッセー
ジを棄却し、それ以外の場合で該ホップ数が該受信要求
メッセージの要求帯域より参照される前記テーブル中の
ホップ数より小さければ前記テーブルを更新し、該要求
帯域が以前に受信した要求メッセージの要求帯域より大
きければ全ての隣接ノードに新たに要求帯域と１増加さ
せたホップ数を有する要求メッセージを送出し、第２の
ノードでは予め定められた時間内に受信した要求メッセ
ージのうちで最大要求帯域を有するメッセージを選択
し、該メッセージが送られてきた隣接ノードに返答メッ
セージを送り、該返答メッセージは要求帯域の情報を少
なくとも有し、各ノードでは返答メッセージを受信する
と該返答メッセージ中の要求帯域以上の帯域から参照さ
れるテーブルの中で最小ホップ項を選択し、該最小ホッ
プに対応するノードアドレスを有する隣接ノードに対し
て返答メッセージを転送するとともに障害迂回路を形成
していき、第１のノードが返答メッセージを受信すると
障害迂回路が決定されることを特徴とするネットワーク
障害回復方式が得られる。
（作用） 第２図(a)〜(d)を参照しながら本発明の原理を説明す
る。第２図(a)は原理説明のために用いるネットワーク
例を示し、図において２００〜２０４はノード並びに各
ノードに割り当てられたアドレスを示すものとする。ま
た、各リンクに付いている数字は各リンクに予め割りあ
てられている障害回復用の帯域をあらわし、説明の便宜
上、ここでは、数字により大小をあらわすものとする。
今、ノード２００とノード２０４の間のリンクに障害が
生じたものとする。また、このリンク障害により９に等
しい帯域、即ち、帯域９（以下、単に、帯域９とあら
す）が失われるものとする。この場合帯域９を有する障
害回復用の迂回路を見出す必要がある。
本発明によると、障害リンクの両端のノード２００と２
０４のうちの一方が選択され、選択されたノードが要求
メッセージを送出する。ノード選択規則として、例えば
「予め与えられた各ノードにユニークなアドレスのうち
小さい方のアドレスを有するノードが要求メッセージ送
出側となる」という簡単な規則を設けておけば、ノード
選択が容易である。図示された例ではノード２００が要
求メッセージ送出側のノードとして選択されることにな
る。
ノード２００は全ての隣接ノード２０１と２０２に対し
て要求メッセージに含まれる障害回復用の要求帯域は、
各リンクに予め与えられている障害回復用帯域を越える
ことができないので、ノード２０１に対しては９、ノー
ド２０２に対しては３の帯域が要求される。
ノード２０１とノード２０２がノード２００からの要求
メッセージを受信した後の各ノードのテーブルは第２図
(b)のようになる。
ノード２０１及び２０２では、受信した要求帯域が以前
に受信した要求帯域と比較される。図示された例では、
始めて受信した要求メッセージと仮定されているから、
当該要求メッセージの要求帯域は以前の要求帯域より無
条件に大きいから、ノード２０１，２０２は全ての隣接
ノードに要求メッセージを送る。この場合、ノード２０
２はノード２００からの要求帯域が３であったので、ノ
ード２０１及びノード２０３に対して３の帯域を要求す
る。このとき、経路中のノードの数をあらわすホップ数
は１だけ増加され２となる。
ノード２０１と２０３の隣接ノードが要求メッセージを
受信した後の各ノードのテーブルは第２図(c)のように
なる。ノード２０１ではノード２０２からの受信要求帯
域が３であり、これは以前に受信した要求帯域９より小
さいので要求メッセージは棄却される。このように常に
最大要求帯域を有するメッセージのみを転送すること
で、不必要なメッセージを棄却し、メッセージ数は大幅
に減少する。ノード２０２では受信要求帯域が９で以前
に受信したものより大きいので全ての隣接ノードに要求
メッセージを送出する。このようにして要求メッセージ
の転送が行なわれて、ノード２０４が複数の要求メッセ
ージを受信する。ノード２０４は要求メッセージの目的
ノードであり、受信したメッセージは他のノードに送出
されることはない。
この例は簡単な例であり、ホップ数の上限に関しては説
明しなかったが、不必要に長い迂回路及び要求メッセー
ジ数の増大を避けるため、予め定められたホップ数を越
える要求メッセージは自動的に棄却されるものとする。
第２図(d)にノード２０４が返答メッセージをノード２
０１に送り返す際の各ノードのテーブルの一例を示す。
ノード２０４では、予め定められた時間が経過するとそ
れまでに受信した要求メッセージ中の要求帯域の中で最
大のものを選択する。第２図(d)の例では要求帯域９が
最大であるので、これを選択し、この要求帯域を含んだ
要求メッセージを送出してきたノード２０３に返答メッ
セージを返す。この返答メッセージには要求帯域９が含
まれている。よって、ノード２０３では、最大要求帯域
を有する迂回路を選択する制御がなされるわけである。
続いて、この返答メッセージを受信したノード２０２で
は、返答メッセージに含まれる要求帯域によりテーブル
を参照し、この要求帯域以上のテーブル中の帯域から参
照される最小ホップを選択する。この例では要求帯域９
より大きい帯域はテーブル中に存在しないので自動的に
ノード２０１からきたホップ数２の項が選択される。し
かし、仮りに帯域１２でホップ数１の項がノード２０２
のテーブルに存在すれば、この項が選択されるわけであ
る。この処理は、ノード２０４が選択した最大要求帯域
を供給できる最小ホップ数の迂回路を分散的に選択して
いることになる。
同様の返答メッセージの処理、転送が各ノードでなさ
れ、最終的にノード２００に返答メッセージが到達する
と、最大帯域を有する最小ホップ数の迂回路が形成され
ることになるわけである。
なお、上記の処理で障害により失われた帯域が完全に回
復されない場合には、別の迂回路を見い出すため上記処
理が初めから繰り返し実行される。この場合、迂回路と
して既に選択された経路上の各リンクに割りあてられた
障害回復用の帯域は、既に決定された帯域分だけ差し引
かれることになる。このように、複数の障害迂回路を設
定して障害回復を行うことも勿論本発明に含まれるもの
である。
（発明の効果） 本発明の方式によると、要求メッセージの転送過程では
最大帯域の経路が選択され、返答メッセージの転送過程
では最短経路が選択され、最大帯域を有する最小ホップ
数（最短経路）の障害迂回路が分散的な制御で得られ
る。集中制御を必要としないので各ノードの並行処理か
ら短時間の障害回復が可能となる。また、各ノードにお
いてその時点での最大要求帯域を有する要求メッセージ
しか隣接ノードに転送しないので、不必要なメッセージ
の発生を押さえることが可能である。
第３図に、模擬実験による発生要求メッセージ数のグラ
フを示す。第３図(a)は模擬実験に用いたネットワーク
例であり、第３図(b)は要求メッセージの発生を示す。
第３図(a)において、各リンクに付随した数字のうちカ
ッコ内の数字は障害回復用の帯域で、もう一方が稼働帯
域である。
第３図(b)において３００は従来の技術のフラッディン
グを用いた場合の要求メッセージの発生数で、３０１は
本発明の方式による発生メッセージ数である。なお、図
において横軸はホップ数の上限であり、このホップ数を
越えるメッセージは自動的に棄却される、という制御を
フラッディング及び本発明の方式双方に適用している。
勿論、このホップ数の上限を設定しなければ、フラッデ
ィングにおける発生メッセージ数は無限大となる。
第３図(b)の結果(a)はネットワーク例にてあらゆる障害
発生リンクに対して平均的に求めた発生メッセージ数を
示し、図より明らかなように本発明による方式により従
来のフラッディングに比し大幅に要求メッセージの発生
数が減少していることがわかる。
しかも、フラッディングにおいては設定したホップ数の
上限が増えるに従い幾何級数的に発生要求メッセージ数
が増加するのに対し、本発明の方式では第３図(b)に示
すように、ホップ数の上限が４以上では要求メッセージ
の発生数の増加はない。この効果により、本発明では発
生要求メッセージ数の増大がなくホップ数の上限を大き
く設定でき、即ち長い経路による障害迂回路が設定可能
で、障害回復能力の向上が見込まれる。
（実施例） 第１図(a)〜(d)に本発明の方式を実現する一つのフロー
チャートを示す。ここで、本発明の方式において、障害
を検出した障害リンクの両端の２つのノードをセンダ
ー、チューザーと呼ぶことにする。センダーは要求メッ
セージを送出するノードであり、チューザーは返答メッ
セージを送出するノードである。
第１図(a)にセンダーが実行する制御フローチャートの
一例を示す。センダーは障害を検出すると１００のブロ
ックにて要求メッセージを作成する。要求メッセージの
一構成例を第１図(e)に示す。センダーは各隣接ノード
に対しての要求帯域を設定し、ホップ数は１に設定し、
センダーアドレスと要求メッセージソースには自己のア
ドレスを設定し、要求メッセージスティネーションとし
ては要求メッセージを受ける隣接ノードのアドレスを設
定する。また、コントロールとしては、例えば検出され
た１つの障害に対して、本センダーから送出される要求
メッセージの通し番号を設定し、１０１のブロックにて
この要求メッセージが各隣接ノードに送出される。ここ
で、各隣接ノードに対する要求帯域は、各リンクに予め
与えられた障害回復用の帯域を越えることはできない。
続いて、１０２のブロックにて返答メッセージを待ち、
返答メッセージを受信すると１０３のブロックにて返答
メッセージ中の要求帯域を見て、障害リンクの帯域が全
て回復されたかを検出する。もし、１０３のブロックで
の検出結果が“Ｎｏ”ならば、部分的な障害回復がなさ
れたことであり、他の迂回路を選択するための１００の
ブロックに戻り、障害により失われた帯域から、返答メ
ッセージ中の要求帯域を引いた帯域を要求メッセージ中
の要求帯域に設定し、再び処理を行なう。
１０３のブロックでの検出結果から障害リンクの帯域が
全て回復されたならば１０４のブロックにて処理を終了
する。また、返答メッセージ受信待ちで、予め設定した
障害回復時間が終了したことを告げるタイムアウト１が
生起すると、１０４のブロックにて処理を終了する。
第１図(b)には、要求メッセージを受信した各ノードで
の処理のフローチャート例を示す。ノードでは１１０の
ブロックにて要求メッセージを受信すると１１１のブロ
ックにて要求メッセージ中のホップ数が予め設定された
ホップ数の上限ＭＡＸより大きいかどうかを検出する。
もし、大きければ長経路を経由してきたメッセージであ
るので１１７のブロックにてこの要求メッセージは棄却
される。
他方、ホップ数がＭＡＸより小さければ、１１２のブロ
ックにてホップ数の比較がなされる。この場合、第１図
(f)に一例として示したテーブルの検索を行なう。具体
的に言えば、要求メッセージ中の要求帯域から参照され
るテーブル中のホップ数を見出す。前に到来した要求メ
ッセージによるホップ数を（ホップ数）ｏｌｄとし、こ
の要求メッセージの要求帯域を例えば３とすると、第１
図(f)のテーブル例によると、（ホップ数）ｏｌｄはｈ
３となる。１１２はブロックにて受信メッセージ中のホ
ップ数、即ち（ホップ数）ｎｅｗが（ホップ数）ｏｌｄ
より小さければ、 １１３のブロックにてテーブル中の受信要求帯域に対応
するホップ数を（ホップ数）ｎｅｗに更新するととも
に、対応するノードアドレスを受信メッセージ中の要求
メッセージソースに更新して、１１４のブロックの処理
に移る。１１２のブロックにて（ホップ数）ｎｅｗ（ホ
ップ数）ｏｌｄより大きければ１１３のブロックをスキ
ップして１１４のブロックの処理に移る。
１１４のブロックでは、受信要求メッセージ中の要求帯
域、即ち（要求帯域）ｎｅｗと以前に受信した要求メッ
セージの中で最大の要求帯域、即ち（要求帯域）ｏｌｄ
を比較し、（要求帯域）ｎｅｗの方が小さければ１１７
のブロックにてメッセージを棄却し、（要求帯域）ｎｅ
ｗの方が大きければ１１５のブロックにて要求メッセー
ジを作成する。
１１５のブロックでは各隣接ノードに対しての要求帯域
を設定し、ホップ数を１増加させ、要求メッセージソー
スを自己のアドレスに設定し、要求メッセージデスティ
ネーション、即ち、メッセージの目的アドレスを各隣接
ノードアドレスに設定する。要求メッセージ作成後１１
６のブロックにてこのメッセージを全隣接ノードに送出
し、１１０のブロックに戻る。また１１７のブロックに
てメッセージが棄却された後も１１０のブロックに戻り
次の要求メッセージを待つ。
第１図(c)に、返答メッセージを受信した各ノードでの
処理のフローチャート例を示す。ノードでは１２０のブ
ロックにて返答メッセージを受信すると１２１のブロッ
クで受信した返答メッセージに含まれる要求帯域を用い
てテーブルを参照する。返答メッセージには、少なくと
も要求帯域の情報が含まれている。
例えば、１２１のブロックでノードが１の要求帯域を含
む返答メッセージを受信すると、テーブル中で１以上の
帯域に対応するホップ数ｈ１……ｈＮの中からホップ数
を選択する。例えばこのホップ数をｈｍとする。その最
小ホップ数ｈｍに対応するノードアドレスａｍを抽出
し、そのノードアドレスを有する隣接ノードに対して、
１２２のブロックにて返答メッセージを転送する。同時
に１２２のブロックでは返答メッセージが送られてきた
ノードと返答メッセージを受信して処理を行なっている
ノードと、このノードが返答メッセージを送出した相手
ノードの間に要求帯域に対応する迂回路を構成する。
迂回路は返答メッセージがチューザーからセンダーに送
られる間に逐次構成されていき、最終的に返答メッセー
ジがセンダーに到着すると完成する。返答メッセージの
送出が終了すると、１２０のブロックに戻り、返答メッ
セージの受信を待つ。
第１図(d)に、チューザーが実行する制御のフローチャ
ートの一例を示す。チューザーは１３０のブロックにて
要求メッセージを受信すると、１３１のブロックにて受
信した要求メッセージを格納して、次の要求メッセージ
受信を１３０のブロックにて待つ。予め設定されたタイ
ムアウト２が生起すると、１３２のブロックにて格納さ
れている要求メッセージの中から最大要求帯域を有する
ものを選択する。続く１３３のブロックにて、選択され
た最大要求帯域を含むメッセージが送られてきた隣接ノ
ードに対して、この要求帯域を含む返答メッセージを送
出する。同時に１３３のブロックにて、チューザーと返
答メッセージを送出した相手ノードの間に送出した要求
帯域に対応する障害迂回路を構成する。続く１３４のブ
ロックでタイムアウト２を検出するタイマーをリセット
し、別の障害迂回路のための要求メッセージ受信のため
にブロックで、予め設定した障害回路時間が終了したこ
とを告げるタイムアウト１が生起すると、１３５のブロ
ックにて対象としているリンク障害回復処理を終了す
る。
【図面の簡単な説明】
第１図(a)〜(d)は本発明の方式を実現するためのフロー
チャートの例を示す図、第１図(e)は要求メッセージ構
成例、第１図(f)は各ノードが保有するテーブルを示す
図、第２図(a)〜(d)は本発明の原理を説明するための
図、第３図(a)，(b)は本発明の方式に必要な要求メッセ
ージ数と従来方式に必要な要求メッセージ数の比較のた
めの模擬実験結果を示す図である。 図において、２００〜２０４のノードである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シー．ハン ヤン アメリカ合衆国，ヴァージニア 22151, スプリングフィールド，ブラッドウッド ストリート 5206

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】それぞれあらかじめ定められた数の障害回
    復用帯域を有するリンクにより、複数のノードを接続す
    ることにより構成されたネットワークにおけるリンク障
    害を迂回路を形成することにより回復する方式におい
    て、前記障害の発生したリンクの両端に位置する２つの
    ノードを第１及び第２のノードとし、前記第１のノード
    から、前記障害の発生したリンク以外の当該第１のノー
    ドに隣接したリンクに対し、要求メッセージとして当該
    隣接したリンクに定められた障害回復用帯域数の範囲内
    の帯域数を要求帯域数として含むと共に、前記第１のノ
    ードからの経路を前記第１のノードから通過したノード
    の数の形であらわすホップ数とを含むメッセージを送出
    し、前記第１及び第２のノードの間に置かれたノードで
    は、隣接したノードから順次与えられる要求メッセージ
    のうち、最大の障害回復用帯域数を含む要求メッセージ
    を選択して、迂回路を決定し、当該選択された要求メッ
    セージに対応したメッセージを順次第２のノードまで転
    送し、前記第２のノードにおいて、要求メッセージのう
    ち、要求帯域数が最大である要求メッセージを送出した
    ノードに対して、要求帯域の数を指示する返答メッセー
    ジを送出し、当該返答メッセージを受信した各ノードで
    は、順次、最大の要求帯域数を含む要求メッセージを送
    出したノードを選択して、前記第１のノードまで前記返
    答メッセージを順次転送して、前記迂回路を設定するこ
    とを特徴とするネットワーク障害回復方式。
  2. 【請求項２】それぞれノードアドレスを有する複数のノ
    ードがリンクにより網目状に接続されているネットワー
    クにおけるリンク障害を迂回路を形成するとにより回復
    する方式において、リンク障害が発生すると障害リンク
    の両端に位置する第１のノード及び第２のノードを定
    め、 第１及び第２のノードのうち、第１のノードが要求メッ
    セージを隣接する全てのノードに送出する際、該要求メ
    ッセージ中に、各リンクに予め用意されている障害回復
    用帯域数を越えることができないという条件のもとに、
    当該要求メッセージを送出するリンクにおける障害回復
    用の要求帯域数を含ませるとともに、経路中のノードの
    数に対応するホップ数の情報をも含ませる一方、前記ホ
    ップ数として、１を設定した状態で、前記第１のノード
    から送出し、 各ノードには、前記要求帯域数により参照できるホップ
    数と各ノードに割り当てられたノードアドレスのテーブ
    ルを用意して置き、各ノードは前記要求メッセージを受
    信すると、該要求メッセージに含まれるホップ数が予め
    定められた値以上ならば該メッセージを棄却し、前記要
    求メッセージに含まれるホップ数が予め定められた値よ
    り小さければ、前記テーブル中のホップ数に１を加算し
    て更新し、 該要求帯域数が以前に受信した要求メッセージに含まれ
    ている要求帯域数より大きければ全ての隣接ノードに新
    たな要求帯域数と、１増加させたホップ数を有する要求
    メッセージを送出する動作を各ノードで順次行った後、 前記第２のノードでは、予め定められた時間内に受信し
    た要求メッセージのうちで、最大要求帯域数を指示する
    メッセージを選択し、 該メッセージが送られてきた隣接ノードに、該返答メッ
    セージは要求帯域数の情報を少なくとも含む返答メッセ
    ージを送り、 各ノードでは返答メッセージを受信すると、該返答メッ
    セージ中の要求帯域数以上の帯域数から、参照されるテ
    ーブルの中で最小ホップ数を示す項を選択し、該最小ホ
    ップに対応するノードアドレスを有する隣接ノードに対
    して返答メッセージを転送するとともに、障害迂回路を
    形成していき、 前記第１のノードが返答メッセージを受信すると障害迂
    回路が決定されることを特徴とするネットワーク障害回
    復方式。
  3. 【請求項３】請求項２記載の方式が予め定められた時間
    内で繰り返し実行された複数の障害迂回路により障害回
    復を行うことを特徴とするネットワーク障害回復方式。
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