WO2004109985A1

WO2004109985A1 - ノード装置及びｒｐｒネットワーク

Info

Publication number: WO2004109985A1
Application number: PCT/JP2003/006910
Authority: WO
Inventors: Takehito Tsuji; Shigehiro Haginaka
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-16
Also published as: JP4129023B2; US20060039301A1; JPWO2004109985A1

Abstract

　０系及び１系リングに二重化されたネットワークを構成するノード装置において、通常モード時に他の各ノード装置宛てのパケットを０系及び１系リングのいずれかのパケット送出リングへの送出処理をする通常モード処理部と、自ノードが受信パケット量の最も多いセンタノードである時、他のノードである子ノードから自ノード宛てのパケット量に基づいて、該センタノード宛てのパケットの通常モード時のパケット送出リングを変更するノードをターゲットノードとして確定し、該ターゲットノード宛てにパケット送出リングを変更するよう指示するターゲットコマンドを送信するセンタノード処理部と、センタノードが送信したターゲットコマンドを受信した場合に、該ターゲットコマンドの送信元センタノード宛てのパケットのパケット送出リングを変更するターゲットノード処理部とを具備して構成する。

Description

明細書ノ一ド装置及び R P Rネットワーク技術分野

本発明は、鉄道、道路沿いに敷設された光ファイバで R P Rノードを結ぴリング状に接続した I P MA Nの R P Rネットワークに適用される。背景技術

画像データなどの大容量のデータを送信するために、経済性と信頼性などの理由から光ファイバによるリングネットワークが多く用いられている。 R P R (Resilient Packet Ring)はリング型の I Pバケツト用 L 2ネットワークプロトコルとして現在 I E E E 8 0 2 . 1 7で標準化中である。バケツ卜の送信ノードは、トポロジーマップに従って受信ノードまでの最短ルー卜が 0系か 1系なのかを判断し、該当方路へパケットを送出する。最短ルートへのルーティングは障害の発生や受信品質劣化やオペレータ介入をしない限り動的に変化することはない _£ そのため、受信ノードから見ると、あるノードからのパケットは必ず 0系又は 1 系から受信することになる。

図 2 5は R P Rネットワークを示す図である。図 2 5に示すようにノード 2 # 1〜 2 # 5及び伝送路によりリングネットワークが構成されている。 R P Rネットワークは光二重リングネットワークである。このネットワークは、 0系リング 4 # 0 , 1系リング 4 # 1 の 2つのリングから構成されている。各ノード 2 # i の動作は以下のようになる。ここでは、ノード 2 # 1 について説明する。ノード 2 # 1 は、他ノード 2 # 2 , ··· , 2 # 5 とトポロジー情報を交換しており、 0系リング 4 # 0 と 1系リング 4 # 1 について、各ノード 2 # 2 , ··· , 2 # 5までのホップ数等を測定することにより、各ノード 2 # 2 , ··· , 2 # 5までの最短ルートを検出している。

ノード 2 # 1 は、ビデオカメラで撮像した映像信号の符号化パケット等をェンコーダ等より受信すると、符号化パケットを宛先のサーバを収容するノード（受信ノード）への最短ルートとなる 0系又は 1系リング 4 # 0， 4 # 1 のパケット送出リングに送出する。例えば、ノード 2 # 1 は、図 2 5中の矢印に示すように、ノード 2 # 3宛てパケットを 1系リング 4 # 1 に送出する。また、ノード 2 # 4 は、図 2 5中の矢印で示すように、ノード 2 # 3宛てパケットを 0系リング 4 # 0に送出する。一方、ノード 2 # 1 は、 0系又は 1系リング 4 # 0， 4 # 1 より，パケットを受信すると、該パケットの受信ノードが自ノードでない場合は、受信した 0系又は 1系リング 4 # 0 , 4 # 1 に送信する。

リングネットワークは、パケットの送信元となるノード（送信ノード）、受信ノ一ドの位置関係から最短ルートでデータを送信する際に 0系リング 4 # 0にするか 1系リング 4 # 1でデータを送信するかを選択できるという特徴がある。 R P Rの検討段階のなかでも、単なるノード数による方路決定ばかりでなく、 Cost, Link Rate(Physical)を考慮する方式も提案されている。

センタノードを R P Rネットワーク上に設け、各送信ノードのパケットをセンタノ一ドで集中管理するように構成されたセンタ中心型ネットワークでは、トラフィックが 1 ノードに集中することになる。

図 2 6はセンタ中心型ネットワークを示す図である。ノード 2 # 5がセンタノードの場合を示している。センタノード 2 # 5を起点として、送信ノード 2 # 1 〜2 # 4を見ていくと、 0系， 1系とに 2分岐してデータが載ってくる。しかも、同ノード数分の 2分岐路ツリーになる。例えば、図 2 6に示すように、ノード 2 # 2， 2 # 1力らのパケットは 0系リング 4 # 0、ノード 2 # 3 , 2 # 4力らのパケットは 1系リング 4 # 1 に載ってくる。

図 2 7は 2分岐ツリーを示す図である。図 2 6のセンタ中心型ネットワークを 2分岐ツリーにより表すと図 2 7に示すようになる。この 2分岐ツリーでは、下流側のノードでは、自ノードが受信したパケットに加えて、上流側のノードから受信したパケットを伝送路に送信することからレベルが高い（ルートレベルに近レヽ）ものとなっている。例えば、センタノード 2 # 5が 0 レベル、ノード 2 # 1 , 2 # 4力 S 1 レベル、ノード 2 # 2， 2 # 3力 S 2 レベルとなっている。ここで、 1 系リング 4 # 1 のトラフィックがダンと多くて、 0系リング 4 # 0のトラヒックが少ないとどうなる力。例えば、 1系リング 4 # 1 において、ノード 2 # 3のトラフィック力 S 7 0 Mb p s 、ノード 2 # 4のトラフィックが 3 0 Mb p sであり、

0系リング 4 # 0において、ノード 2 # 2のトラフィック力 S 2 0 Mb p s 、ノード 2 # 1 のトラフィックが 1 0 M b p s であるとする。このとき、ノード 2 # 4 からセンタノード 2 # 5に向力う 1系のトラフィックは l O O Mb p s となる。

R P Rでは、例えば、ノード 2 # 4では、パケットを 1系リング 4 # 1 に送出しょうとするとき、自分のパケットを送出できる程帯域に余裕がなしと判断すると、自分の流す 1系リング 4 # 1 と逆方路の 0系リング 4 # 0、つまり上流に輻輳通知して流れを抑えろと要求する。その結果、上流ノード 2 # 3はパケットの 1系リング 4 # 1への送出を若干抑えるので、ノード 2 # 4でパケット送出が可能となる。もし、 1系リング 4 # 1 の輻輳を検出したとき、 0系リング 4 # 0の帯域に充分余裕があればどうなる力。輻輳通知は不要となる。このように、従来では、ある系に輻輳が発生すると必ず上流側のノードに輻輳通知をしていたため. 輻輳通知が不必要な場合でも上流側でトラフィックを抑えるこという無駄が生じていた。

また、先行文献としては以下の特許文献 1があった。

文献 1 は、双方向リングネットワークにおいて、輻輳が発生した場合に、輻輳を回避するべく輻輳が発生したノードを含む下流ノードの出力帯域幅を制御することを開示している。

特許文献 1

特開 2 0 0 1 — 4 5 0 3 6号公報

しかしながら、文献 1では、ノードの出力帯域幅を制御するものであり、パケット送出リングを切り替えるものでないため、出力帯域を制限しなくてもパケット送出リングを切り替えるだけで済む場合でも、出力帯域を制限しているため、パケット廃棄する必要があった。

発明の開示

本発明の目的は、輻輳を検出しても、輻輳通知が不必要な場合は、輻輳通知をせずに伝送することのできる、ノード装置及ぴ R P Rネットワークを提供することである。

0系及び 1系リングに二重化されたネットワークを構成するノ一ド装置であつて、通常モード時に他の各ノード装置宛てのパケットを前記 0系及び 1系リングのいずれかのパケット送出リングへの送出処理をする通常モード処理部と、自ノードが受信バケツト量の最も多いセンタノードである時、他のノードである子ノードから自ノード宛てへのバケツト量に基づいて、該センタノード宛てのパケットの前記通常モード時の前記パケット送出リングを変更するノードをターゲットノードとして確定し、該ターゲットノード宛てにパケット送出リングを変更するよう指示するターゲットコマンドを送信するセンタノード処理部と、前記センタノ一ドが送信した前記ターゲットコマンドを受信した場合に、該ターゲットコマンドの送信元センタノード宛てのパケッ卜の前記パケット送出リングを変更して動的帯域変更モードに遷移するターゲットノード処理部とを具備したことを特徴とするノード装置が提供される。

好ましくは、一定時間内に受信した自ノ一ド宛ての受信バケツト量を検出するパケット量検出部と、前記受信パケット量を他の全ノ一ドに通知する受信パケット量通知部と、他ノードからの前記受信パケット量を受信する受信パケット量受信部と、前記受信パケット量検出部が検出した受信パケット量と前記受信バケツト量受信部が受信した受信パケット量とを比較して、自ノー'ドがセンタノードであり且つネットワークがセンタ集中型ネットワークである場合に、自ノードがセンタノードであることを他の全ノードに通知するセンタノード確定部とを具備して構成する。図面の簡単な説明

図 1は本発明の原理図；

図 2は本発明の実施形態によるノード装置の構成図；

図 3は図 2中の処理部の構成図；

図 4はモード変更時のフローチャート；

図 5はセンタノード確定処理のフローチャート；

図 6はセンタノード処理のフローチャート；

図 7はセンタノードにおけるターゲットノード確定処理部のフローチャート；図 8はセンタノードにおけるターゲットノード処理部のフローチャート；図 9はターゲットノードにおけるターゲットノード処理部のフローチャート；図 1 0はターゲットノード処理部のフローチャート；

図 1 1は通常運用切り戻し部のフローチャート

図 1 2は通常運用切り戻し部のフローチャート

図 1 3は通常運用切り戻し部のフローチヤ一ト

図 1 4は通常運用切り戻し部のフローチャート

図 1 5は R P Rノードのモードと処理状態遷移を示す図；

図 1 6はコントロールパケッ卜のフォーマツトを示す図；

図 1 7はコントロールパケット種別を示す図；

図 1 8はペイロードの内容を示す図；

図 1 9は本発明の実施形態による R P Rネットワークを示す図；

図 2 0は各ノードの受信パケット数を示す図；

図 2 1 はセンタノード向けパケットの流れを示す図；

図 2 2は輻輳時の 2分岐ッリ一を示す図；

図 2 3は輻輳処理後の 2分岐ツリーを示す図；

図 2 4は輻輳処理後のセンタノ一ド宛バケツトの流れを示す図；

図 2 5は R P Rネットワークを示す図；

図 2 6はセンタ中心型ネットワークのトラフィックを示す図；

図 2 7は 2分岐ツリーを示す図である。発明を実施するための最良の態様

本発明の実施形態を説明する前に本発明の原理の説明をする。図 1 は本発明の原理図である。図 1 に示すように、複数のノード 1 0 # 1〜1 0 # 5並びに 0系リング 1 2 # 0及ぴ 1系リング 1 2 # 1 により二重化リングネットワークが構成されている。各ノード 1 0 # i は、通常モード処理部 2 0 # i 、センタノード処理部 2 2 # i及びターゲットノ一ド処理部 2 4 # i を具備する。ノード 1 0 # 5 が自ノード宛ての受信パケット量（例えば、受信パケット数，受信パケット数分のパケットのパケット長の和）の最も多いセンタノードである場合について、動作説明をする。各ノード 1 0 # i の通常モード処理部 2 0 # i は、通常モード時に、他ノード宛てバケツトを 0系リング 1 2 # 0及び 1系リング 1 .2 # 1 のいずれかのバケツト送出リングに送出している。センタノード 1 0 # 5宛てのパケットについては、ノード 1 0 # 1 , 1 0 # 2の送出リングが 0系リンク 1 4 # 0、ノード 1 0 # 3 , 1 0 # 4の送出リングが 1系リング 1 4 # 1である。

センタノード 1 0 # 5中のセンタノード処理部 2 2 # 5は、他のノード 1 0 # 1〜 1 0 # 4である子ノードから自ノード 1 0 # 5宛てのバケツト量に基づいて、該センタノード 1 0 # 5宛てのパケッ卜のパケット送出リングを変更するノードをターゲットノードとして確定する。例えば、センタノード 1 0 # 5宛ての一定時間内のパケット数がノード 1 0 # 1 , 1 0 # 2 , 1 0 # 3 , 1 0 # 4のセンタノード 1 0 # 5宛てのパケット量がそれぞれ 1 0 , 2 0 , 7 0， 3 0であるとする。センタノード処理部 2 2 # 5は、 0系リング 1 2 # 0の方が 1系リング 1 2 # 1 よりも帯域に余裕があると判断し、ノード 1 0 # 4のセンタノード宛てのパケッ卜の送出リングを 1系リング 1 2 # 1 から 0系リング 1 2 # 0に変更するノード 1 0 # 4をターゲットノードとして確定する。

センタノード処理部 2 2 # 5は、ターゲットノード 1 0 # 4宛てにパケット送出リングを変更するよう指示するターゲットコマンドを送信する。ターゲットノード 1 0 # 4のターゲットノード処理部 2 4 # 4は、センタノード 1 0 # 5が送信したターゲットコマンドを受信すると、該ターゲットコマンドの送信元センタノード 1 0 # 5宛てバケツトのパケット送出リングを 1系リング 1 2 # 1から 0 系リンク 1 2 # 0に変更する。これにより、ターゲットノード 1 0 # 4ではパケット送出リングをトラフィックに余裕のある 0系リング 1 2 # 1 に変更してパケットを送出するので、ノード 1 0 # 3 , 1 0 # 4等でパケットを廃棄する必要がなくなり、帯域を有効利用できる。

図 2は本発明の実施形態による R P Rノード 5 0 # i の構成図である。図 2に示すように、 R P Rノード 5 0 # i は、 1 0 / 1 0 0 B A S E P KG 5 2 # i . 0系光/電気変換部 5 4 # i 0 , 1系光/電気変換部 5 4 # i 1、 L 3制御部 5 6 # i 0 , 5 6 # i l、 0系受信部 5 8 # i 0、 1系受信部 5 8 # i 1、 0系送信部 6 0 # i 0 , 1系送信部 6 0 # i 1、パス 6 2 # i及ぴ処理部 6 4 # i を具備する。

1 0 / 1 0 0 B A S E P K G 5 2 # i は、エンコーダ 4 2 # iや画像データを収集するサーバ 4 4 # i との間の 1 0 / 1 0 0ベースのインタフェースを司る即ち、エンコーダ 4 2 # i より符号化パケットを受信して、パス 6 2 # i を通して処理部 6 4 # i に出力する。また、ノス 6 2 # i よりサーバ 4 4 # i宛ての符号化パケットを受信して、サーバ 4 4 # i に送出する。 0 , 1系光ノ電気変換部 5 4 # i 0 , 5 4 # i l は、 0 , 1系伝送路 6 6 # 0 , 6 6 # 1 と 0 , 1系送信部 6 0 # i 0， 6 0 # i l との間をインタフェースする。即ち、光信号/電気信号間の変換を行う。

L 3制御部 5 6 # i 0 , 5 6 # i 1 は、パケットを制御するものであり、具体的には以下の機能を有する。 0系， 1系光/電気変換部 5 4 # i 0， 5 4 # i l により電気信号に変換された、コントロールパケットゃ I Pパケットが自ノード 5 0 # i又は自ノード 5 0 # i が収容するサーバ 4 4 # i宛て（これらを自ノード宛てパケットと呼ぶ）であるか否かを判断する。（i)自ノード宛てパケットならば、 0系， 1系受信部 5 8 # i 0 , 5 8 # i l及ぴパス 6 2 # i を通して、コントロールパケットを処理部 6 4 # i に、 I Pパケットを 1 0 / 1 0 0 B A S E P K G 5 2 # i に出力する。（ii)自ノード宛てのパケットでなければ、 0系， 1 系受信部 5 8 # i 0， 5 8 # i l 、バス 6 2 # i及ぴ 0系. 1系送信部 6 0 # i 0 , 6 0 # i l を通して、 0系， 1系光ノ電気変換部 5 4 # i 0 , 5 4 # i l に出力する。

0， 1系受信部 6 0 # i 0 , 6 0 # i l は、 0 , 1系光 Z電気変換部 5 4 # i 0 , 5 4 # i 1 よりパケットを受信する。 0 , 1系送信部 6 0 # i 0 , 6 0 # i 1 は、処理部 6 4 # i 力らのコントロールパケット及ぴ I Pパケットをバス 6 2 # i を通して入力し、また、他ノードへ中継するべきパケットをパス 6 2 # i を通して入力して、 0系. 1系光電気変換部 5 4 # i 0 , 5 4 # i l に送信する, パス 6 2 # i は、パケットのやり取りをするためのパスである。

図 3は図 2中の処理部 6 4 # i の構成図である。図 3に示すように、処理部 6 4 # i は、動的帯域変更モード切替部 1 0 0 # i 、センタノード確定処理部 1 0 2 # i 、輻輳検出部 1 0 4 # i 、センタノード処理部 1 0 6 # i 、ターゲットノ一ド処理部 1 0 8 # i 、通常運用切戻し処理部 1 1 0 # i及ぴ通常運用処理部 1 1 2 # i を有する。

図 4は動的帯域変更モード切替部 1 0 0 # i の動作フローチャ^ " トである。ステツプ S 2において、オペレータが N S P (Network Service Processor)力ら全てのノード宛てに送信した動的帯域変更モード通知（パケット A) のパケットを受信する。ステップ S 4において、通常モードから動的帯域変更モードに切り替えるために動的帯域変更モードフラグをセットする。通常モードとは、輻輳時に R P Rリングの S R Pフエァネスァルゴリズムを用いて輻輳解除を行うモード、もしくは障害発生時に切り替え制御を行うモードである。また、動的帯域変更モードとは、輻輳時にアップストリーム方向の送出リングにバケツトを送出することにより帯域制限を行わずに輻輳解除を行うモードである。

図 5はセンタノード確定処理部 1 0 2 # i の動作フローチャートである。ステップ S 1 0において、動的帯域変更モードフラグがセットされたら、ある時間内の「受信パケット数」をカウントし、一定時間毎に受信パケット数情報を含む受信パケット数情報通知パケット（パケット C) をブロードキャスト送出する。受信パケットとは、自ノード宛てのパケットをいう。ステップ S 1 2において、他ノードのパケット Cを受信する。ステップ S 1 4において、自ノードが受信パケット数最大ノードであるか否かを判別する。自ノードが受信バケツト数最大ノードであれば、ステップ S 1 6に進む。自ノードが受信パケット数最大ノードでなければ、ステップ S 2 2に進む。

ステップ S 1 6 において、全てのノードからパケット Cを受信したか否かを判断する。パケット Cを受信していないノードが有れば、ステップ S 1 2に戻る。全ノードからパケット Cを受信した場合は、ステップ S 1 8 に進む。受信パケット数の最も多いノードがセンタノードとなる。ステップ S 1 8において、 MAX 受信パケット数に対する、 MAX受信パケット数と 2 n d MAX受信パケット数との差分の比が一定範囲内であるとき、例えば、 2 0 %以上であるか否かを判断する。 2 0 %以上であれば、. センタ集中型のネットワークであること考えられるので、ステップ S 2 0に進む。 2 0 %以内であれば、各ノードには均等にパケッ卜が落ちている、即ち、均等に各ノード宛てにパケッ卜が送出されているものと考えられ、蓮用されているネットワークはセンタ集中型とはいえないネットヮークであり有効に本発明を適用することは困難であると判断し、ステップ S 2 2に進む。

ステップ S 2 0において、センタノードはセンタノードフラグをセッ卜する。ステップ S 2 2において、動的帯域モードフラグクリアする。ステップ S 2 2において、動的帯域変更モードのフラグをクリアにする。

輻輳検出部 1 0 4 # i は、 0系リング及ぴ 1系リングについて、送信側のトラフィックを検出しており、トラフィックが一定以上となり輻輳の発生を検出すると、輻輳を検出したノード（輻輳ノード）は、全局に対してアップロード方向に輻輳通知を行う。この輻輳通知は全ノードにされる。

図 6はセンタノ一ド処理部 1 0 6 # i の動作フローチャートである。ステップ S 5 0において、自ノードがセンタノードであるとき、自らがセンタノードであることを通知するセンタノード確定コマンド（パケット D ) を送信する。センタノ一ド以外のノード（子ノード）はバケツ卜 Dを受信すると、センタノード宛パケッ卜がどれだけ有るかを示すパケット宛先情報を含む受信パケット数レスボンス（パケット E ) をセンタノード宛てに送信する。

ステップ S 5 2において、子ノードよりパケット Eを受信する。ステップ S 5 4において、全ての子ノードからパケット Eを受信したか否かを判定する。全ての子ノードから受信していれば、ステップ S 5 6に進む。未だ受信していない子ノードがあれば、ステップ S 5 2に戻る。

ステップ S 5 6 において、自ノードで輻輳が発生しているか否かを判別する。輻輳が発生している場合は、ステップ S 6 0に進む。自ノードで輻輳が発生していない場合は、ステップ S 5 8に進む。ステップ S 5 8において、他ノードより輻輳通知を受けたか否かを判別する。輻輳通知を受けた場合は、ステップ S 6 0 に進む。輻輳通知を受けていない場合は、終了する。動的帯域変更は、輻輳が発生している場合において効果的であるからである。ステップ S 6 0において、パケット送出リングの切替を要求するターゲットノードを以下のようにして選定する。ターゲットノードはセンタノードがパケット送信時の「リング選択を逆にする」ように指定する子ノードをいう。センタノードであるとき、センタノードをルート、各他ノードについて、センタノ一ドまでのホップ数の少ない系のホップ数をレベルとする 0系と 1系から成る通常モードにおける 2分岐ッリ一を作成する。そして、受信パケット数レスポンスより発バケツトァドレスとそのパケット数を 2分岐ッリ一に埋め込む。こうすると、当該 2分岐ツリーにおける、 0系と 1系のセンタノードに向かう総トラヒック量が出てくるので、トラヒック量を平均的に 2分できる 2分岐ツリーを以下のトポロジーに従って決定する。

(a) 該当ノードからセンタノードへのパケット送出リングを変更することでトラヒックが平均的に二分できるツリーであること。

(b) リング切替を行うセンタノードからホップ数が大きいこと。リンク切り替えでは逆リングを使用するため、ホップ数が小さくなる。それにより、センタノ一ドへ少ない遅延時間でデータ伝送することができる。

(c) アルゴリズムは多少複雑になるが、（a) , (b)において、ターゲットノードが複数個の場合も許して、リング切替を行うターゲットノード数が最小となるようにタ一ゲットノードを選定するようにしても良い。処理の手間を減らすためである。

図 7はターゲットノードが 1個とした時のターゲッ卜ノードの選定方法の一例を示すフローチャートである。ステップ S 1 0 0において、輻輳している 0系又は 1系リンク (輻輳ストリーム）上の最大ホップ数のノードを選択する。ターゲットノードが上記（b)の条件を満足する必要があるからである。ステップ S 1 0 2において、当該ノードのホップ数を n とし、ノード名を Nとする。ステップ S 1 0 4において、ノード Nからセンタノードへのパケットを逆パケットリングで送ったとき、 0系， 1系リングからセンタノードへのパケット数の比率が一定範囲、例えば、 1 . 5倍以内に収まるか否かを判断する。上記（a)を満足する必要があるからである。

一定範囲に収まる場合は、ステップ S 1 1 0に進む。一定範囲に収まらない場合は、ステップ S 1 0 6に進む。ステップ S 1 0 6において、ノード Nをホップ数（n _ l ) のノードに置換する。ステップ S 1 0 8 において、 Nはセンタノードであるか否かを判別する。センタノードであれば、上記（a) , (b)を満足するタ一ゲットノードが存在しないので、ステップ S 1 2 0に進む。センタノードでなければ、ステップ S 1 0 2に戻る。ステップ S 1 1 0において、 Nをターゲットノードに設定する。ステップ S 1 2 0において、動的帯域変更モード終了する。図 8はセンタノードにおけるターゲットノード処理部 1 0 8 # i のフローチヤートである。図 9及び図 1 0はターゲットノードにおけるターゲットノード処理部 1 0 8 # i のフローチャートである。図 8 中のステップ S 1 4 0において、自ノードがセンタノードである場合には、ターゲットノードに指定されたことを示すターゲットコマンド（バケツト F ) を送信する。図 9中のステップ S 1 5 0において、ターゲットノードはパケット Fを受信する。ステップ S 1 5 2において、自ノードからのパケットのうち、宛先がセンタノードであるものに対して、逆リングを使用せよというターゲットフラグを立てる。これによりターゲットフラグが設定されている限りセンタノード宛パケットは逆リングを用いて送出される。ステップ S 1 5 4において、センタノードに向けて了解を示すターゲットレスポンス（パケット G ) を送信する。図 8 中のステップ S 1 4 2において、ターゲットノードから了解のパケット Gを受信する。

図 1 0はセンタノード宛てのパケット送出制御を示すフローチャートである。ステップ S 1 8 0 において、ターゲットフラグがセットされているか否かを判定する。ターゲットフラグがセットされていれば、ステップ S 1 8 2に進む。ステップ S 1 8 2において、センタノード宛てのパケッ卜のバケツト送出リングを切り替える。ターゲットフラグがセットされていなければ、センタノード宛てのパケッ卜のパケット送出リングを切り替えずパケットを送出する。

図 1 1及び図 1 2は通常運用切戻し処理部 1 1 0 # i の動作フローチャートである。ステップ S 2 0 0において、輻輳通知がなくなつたか否かを判別する ά 輻輳通知がなくなった場合には、ステップ S 2 0 2に進む。輻輳通知が有れば、ステツプ S 2 1 0に進む。ステップ S 2 0 2において、センタノードは輻輳処理後も子ノードから定期的に受信パケット数レスポンスを受け取つており、通常運用に戻したとき伝送路に十分な空きができるか否かを判断する。十分な空きができると判断される場合には、ステップ S 2 0 4に進む。十分な空きができないと判断される場合には、図 6 中のステップ S 6 0に戻る。ステップ S 2 0 4において、ターゲットノードに対しターゲット解除コマンド

(パケット H ) を送信する。十分な空きができる場合は通常運用の方が通信コスト等の観点より効率的であるからである。図 8 中のステップ S 2 5 0において、ターゲットノードはパケット Hを受信する。ステップ S 2 5 2において、タ^ ·ゲットフラグをクリアする。ステップ S 2 5 4において、センタノードに了解のレスポンス（パケット I ) を送信する。図 7 中のステップ S 2 0 6 において、パケット I を受信する。ステップ S 2 0 8において、運用を通常運用に戻す。

ステップ S 2 1 0において、ターゲッ卜ノードのパケット送出リングを逆にしても輻輳が解除できないので、ターゲットノードに対しバケツト Hを送信する。ターゲットノードは図 8中のステップ S 2 5 0〜ステップ S 2 5 4を実行する。ステップ S 2 1 2において、パケット I を受信する。ステップ S 2 1 4において、運用を通常運用に戻す。

図 1 3はオペレータの指示による動的帯域変更モードから通常モードへの遷移の場合の通常運用切戻し処理部 1 1 0 # i の動作を示すフローチヤ一トである。ステップ S 2 8 ◦において、オペレ一タより通常モード通知（パケット B ) を受信する。ステップ S 2 8 2において、全ノ一ドにおいて、動的帯域変更モードフラグをクリアする。ステップ S 2 8 4において、自ノードがターゲットノードであるか否かを判断する。ターゲットノードでなければ、ステップ S 2 8 6に進む _c ターゲットノードならば、ステップ S 3 0 0に進む。ステップ S 2 8 6において, 自ノードがセンタノードであるか否かを判断する。センタノードでならば、ステップ S 3 1 0に進む。センタノードでなければ、終了する。ステップ S 0 0において、ターゲットノードにおいて、ターゲットフラグをクリアする。ステップ S 3 1 0において、センタノードにおいてセンタノードフラグをクリアする。

図 1 4は動的帯域変更モードでの障害発生時の処理フローチヤ一トである。ステツプ S 4 0 0において、障害が発生したか否かを判断する。障害とは、 0系リング又は 1系リングの障害をいう。障害発生した場合は、ステップ S 4 0 0に進む。障害発生していなければ、終了する。ステップ S 4 0 2において、各ノード 5 0 # i においてセットされているフラグをクリアにする。障害が発生した場合は、動的帯域変更モードでの処理はできないからである。これにより、障害時の伝送路の切り替えが行われる。

図 3中の通常運用処理部 1 1 2 # i は、ネットワークトポロージによるホップ数等に基づいて非輻輳時におけるパケットのパケット送出リングへの送出制御、通常モードでの輻輳時に R P R リングの S R Pフェアネスアルゴリズムを用いて輻輳解除、また、障害が発生したときの切り替え制御を行う。

図 1 5は R P Rノードのモードと処理状態遷移を示す図である。上述したように、モードには、通常モード 1 と動的帯域変更モード 2 とがある。動的帯域変更モード 2に遷移するために、センタノード確定処理 2-1、センタノード処理 2- ²、ターゲットノード処理 2-3 が実行される。通常モード 1であるとき、（1)に示すように、 N M Sを介してオペレータの介入により動的帯域変更モード通知がされると、センタノード確定処理 2 - 1 に遷移する。センタノード確定処理 2 - 1 において、（3)に示すように、センタノード確定コマンドが送出されると、センタノ一ド処理 2-2 に遷移する。センタノード処理 2 - 2 において、（4)に示すように、ターゲッ卜が決定されると、センタノードからターゲットノードにターゲットコマンドが送信されると、ターゲットノード処理 2-3 に遷移する。ターゲットノード処理 2-3 において、（5)に示すように、センタノードに向けて了解のレスポンスが行われると動的帯域変更モード 2に遷移する。一方、動的帯域変更モード 2 において、センタノードからターゲット解除コマンドを送信し、ターゲットノードがターゲットノードを解除する了解のレスポンスをセンタに返したとき、又は故障が発生したとき、（6)に示すように、通常モード 1 へ遷移する。

図 1 6はコントロールパケッ卜のフォーマツトを示す図である。図 1 2に示すように、パケットは、リングコントロール（ 2バイト）、宛先（デスティネーシヨン）アドレス（ 6バイト）、送信元（ソース）アドレス（ 6パイト）、コントロールパージヨン（ 1バイト）、コントロールタイプ（ 1 ノイト）、ヘッダチェックサム（ 2バイト）、ペイロード（可変長パイト）及ぴ F C Sを含む。リングコントロールは、パケットの優先度、ライフ等のコントロール信号である。宛先アドレスは、パケットの宛先ノードの M A Cアドレスであり、宛先を他の全ノードとするブロードキャストアドレスは、オール「F」である。送信元ァドレスはパケ、ソトの送信元ノードのァドレスである。コントローパージョンはパケットフォーマットの版数である。コントロールタイプは、通知/コマンド Zレスポンス種別が設定される。

図 1 7はコント口一レパケットの種別を示す図であり、コント口一レパケット種別、コントロールバケツ卜の流れる方向及びコントロールパケッ卜の用途を示している。図 1 7に示すように、コント口ールパケッ卜には、動的帯域変更モード通知、通常モード通知、受信パケット数通知、センタノード確定ノード、受信パケット数レスポンス、ターゲットコマンド、ターゲットレスポンス、ターゲットノード解除コマンド、ターゲットノード解除レスポンスのバケツト A〜 I がある。

動的帯域変更モード通知は、 N M Sから全ノードに対して送信されるものであり、オペレータが「通常モード」から「動的帯域変更モード」に入ることを指示する目的で使用される。通常モード通知は、 N M Sから全ノードに対して送信されるものであり、オペレータが「動的帯域変更モード」から「通常モード」に入ることを指示する目的で使用される。受信バケツト数通知は、各ノードから残りの全ノード宛てに送信されるものであり、ある時間内に測定した自ノード宛パケット数を通知する目的で使用される。

センタノード確定コマンドは、センタノードであると判断されるノードから残りの全ノード宛てに送信されるものであり、リングの中で一番受信パケット数が多いノードが自ノードがセンタノードであることを宣言する目的で使用される。受信レスポンス数レスポンスは、残り全ノードからセンタノード宛てに送信されるものであり、センタノード宛パケット数がどれだけ有るかを通知する目的で使用される。ターゲットコマンドは、センタノードからターゲットノード宛てに送信されるものであり、ターゲットノードになったことを通知する目的で使用される。ターゲットレスポンスは、タ一ゲットノードからセンタノード宛てに送信されるものであり、自ノードがターゲットノードになることを了解した旨を通知する目的で使用される。ターゲットノード解除レスポンスは、ターゲットノードからセンタノード宛てに送信されるものであり、ターゲットノードが解除されたことを了解した旨を通知する目的で使用される。

図 1 2中のヘッダチェックサムはヘッダのチェックサムである。ペイロードは本パケットのデータ部である。ペイロードには、通知/コマンド/レスポンス種別に応じて、次のものが設定される。

図 1 8はペイロードに設定されるパラメータの内容を示す図である。図 1 8に示すように、パケット Aの場合は、動的帯域変更モードであること、受信パケット数測定時間、測定休止時間が設定される。パケット Bには通常モードであることが設定される。パケット Cには、受信パケット数及ぴ測定時間が設定される。パケット Dには、何も設定されない。ノケット Eには、センタノードへ送出パケット量及ぴ測定時間、センタノードへの送出リング種別が設定される。パケット F , G , H， I には、何も設定されない。

以下、動的帯域変更の動作説明をする。図 1 9は、 R P Rネットワークの構成例を示す図であり、 5個のノード 5 0 # i ( i = l， 2， -·, 5 ) 、 N S P 1 2 0及ぴ 0系， 1系リング 1 2 2 # 0， 1 2 2 # 1 により構成されている。この R P Rネットワークでは、駅等に設置されたビデオカメラ 4 0 # i により撮像され, エンコーダ 4 2 # i により符号化されたパケッ卜を受信したノード 5 0 # i がそのパケットの宛先ノードに送出する場合を例に説明する。

( 1 ) 動的帯域変更モードへの切替

通常では、 R P Rネットワークでは、通常モードに従ってパケットの方路が振り分けられて、例えば、図 1 9中の矢印に示すように、該当方路に送出される。オペレータが、モード変更を行うのが良いと判断したときと、 N S P 1 5 2を介して動的帯域変更モード通知（パケット A) を全ノード宛てにブロードキャストする。動的帯域変更モード通知をするのは、例えば、映像信号をセンタノードで集中管理し、センタノードに接続されるサーバに各ノードからの画像をモニタしているような場合に、画質が駒落ちなどにより劣化したようなときである。各ノード 5 0 # i ( i = 1 , 2 , ·'·, 5 ) がパケット Αを受信すると、動的帯域変更モードフラグをセットする。

( 2 ) センタノード確定処理

動的帯域変更モードフラグがセットされると、各ノード 5 0 # i ( i = l , … 5 ) は一定時間内の受信パケット数をカウントする。一定時間毎に受信パケット数をパケット Cにより他の全ノード宛てにブロードキャストする。各ノード 1 0 0 # i は他の全ノードよりバケツト Cにより受信パケット数を受信することとなる。各ノード 5 0 # i は自ノードの受信バケツト数と他の全ノードの受信パケッ卜数とを比較して自ノードが最も受信パケット数の多いノードであるか否かを判断する。受信パケット数の最も多いノードは自らがセンタノードであると判断する。各ノード 5 0 # i は、 MAX受信パケット数に対する MAX受信バケツト数と 2 n d MAX受信パケット数の差分の割合が 2 0 %以上であり、 R P Rネットワークはセンタ集中型であるか否かを判断する。センタ集中型であれば処理を続行する。ノード 5 0 # i は、センタ集中型でなければ、動的帯域変更モードフラグをクリァして、通常モードにより方路振り分けを継続して行う。

図 2 0は各ノードの受信パケット数を示す図である。ノード 5 0 # 1 , 5 0 # 2， 5 0 # 3 , 5 0 # 4， 5 0 # 5の受信パケット数は、 7 0 , 0， 3 0 , 2 0 , 1 3 0であとする。 MA X受信パケッ卜数がノード 5 0 # 5の受信パケット数の 1 3 0であり、 2 n d MAXパケット数がノード 5 0 # 3の 7 0であり、 MAX 受信パケット数 1 3 0に対する、 MAXパケット数と 2 n dパケット数との差分 6 0の割合が 4 6 %と 2 0 %以上であるため、本ネットワークはセンタ集中型であるものと判断される。センタノード 5 0 # 5は、パケット Dにより自らがセンタノードであることを他ノード 5 0 # 1〜 5 0 # 4に通知する。ノード 5 0 # 1 〜 5 0 # 4は、ノケット Dを受信すると、パケット Eによりセンタノード 5 0 # 5宛てのバケツトがどれだけあるかを定期的に通知する。

( 3 ) 輻輳検出

図 2 1 は輻輳検出を示す図である。各ノード 5 0 # 1〜 5 0 # 4は 0系及び 1 系の各リング 1 2 2 # ◦ , 1 2 2 # 1で輻輳が発生するか否かを判断する。図 2 1 に示すように、ノード 5 0 # 4は 1系リング 1 2 2 # 1の送信側のトラフイツクが 1 0 0 Mb p sであり、輻輳が発生していることを検出したとする。輻輳ノード 5 0 # 4は、アップストリーム方向である 0系リング 1 2 2 # 0にセンタノード 5 0 # 5宛ての輻輳通知バケツトを送信する。

(4 ) センタノード処理

センタノード 5 0 # 5は、受信パケットレスポンス情報を定期的に受信しており、輻輳通知パケットを受信すると、受信パケットレスポンス情報を用いて子ノード 5 0 # 1〜 5 0 # 4からセンタノード 5 0 # 5へのパケット送信状況を認識する。

図 2 2は輻輳発生時の 2分岐ツリーを示す図である。センタノード 5 0 # 5は、ノード 5 0 # 1〜 5 0 # 4を 0系と 1系と順次 2分岐し、発パケットアドレスとそのパケット数を 2分岐ツリーに埋め込む。ノード 5 0 # 1 , 5 0 # 2 , 5 0 # 3 , 5 0 # 4からセンタノード 5 0 # 5に向かうトラフイツク量が、それぞれ 1 0Mb p s , 2 0 Mb p s , 7 0 Mb p s , 3 0 Mb p sであるとすると、図 2 2に示すように、 0系では、レベル 1力 Sノード 5 0 # 1 , レベル 2が 5 0 # 2、 1系では、レベル 1； ^ノード 5 0 # 4 , レベル 2が 5 0 # 3 となる 2分岐ツリーが作成される。こうすると、 0系と 1系のセンタノード 5 0 # 5に向かう総トラフィック量がでてくるので、トラヒック量が平均的に 2分できる 2分岐ッリーを上述した手順に従って決める。

図 2 3は輻輳処理後の 2分岐ツリーを示す図である。輻輳ストームは 1系リング 1 2 2 # 1 であるので、 1系リング 1 2 2 # 1 を送信バケツトリングとするノード 5 0 # 3 , 5 0 # 4の中で最大ホップ数のノード 5 0 # 3を選択する。ノード 5 0 # 3力らセンタノード 5 0 # 5へ 0系リング 1 2 2 # 0で送ったとき、センタノードは、 0系から 1 0 0 ( 1 0 + 2 0 + 7 0 ) 、 1系から 3 0 を受信することとなり、両系の比率が 1. 5倍以内ではないので、次にホッフ数の大きいノード 5 0 # 4を選択する。ノード 5 0 # 4のバケツト送出リングを 0系とすると、センタノード 5 0 # 5は 0系から 6 0 ( 1 0 + 2 0 + 3 0 ) 、 1系から 7 0 を受信することとなり、両系の比率が 1. 5倍以内となるので、ノード 5 0 # 4をターゲッ卜ノードとして選択する。これにより、図 2 3に示すように、輻輳処理後の 2分岐ツリーは、 0系について、ノード 5 0 # 1 , 5 0 # 2 , 5 0 # 4、 1系について、ノード 5 0 # 3 となる。

輻輳後はノード 5 0 # 4の送出リングを変更することになることから、センタノード 5 0 # 5はノード 5 0 # 4にパケット Fを通知する。ノード 5 0 # 4はパケット Fを受信すると、ノード 5 0 # 5宛てにパケット Gにより了解のレスボンスを出す。

( 5 ) ターゲットノード処理図 2 4は輻輳処理後のセンタノード宛パケットの流れを示す図である。ターゲットノード 5 0 # 4はターゲットノードのフラグを立て、収容するエンコーダから受信した各パケッ卜の宛先アドレスをチェックし、センタノード 5 0 # 5向けのパケットの送出リングを 1系リング 1 2 2 # 1から 0系リング 1 2 2 # 0へと変更して、図 2 4中の矢印に示すように、 0系リング 1 2 2 # 0に送出する。これにより、ノード 5 0 # 4では、センタノード 5 0 # 5宛てのパケットの送出を抑えることなく、パケット送出リングを 1系リング 1 2 2 # 1から 0系リング 1 2 2 # 0に変更することにより、センタノード 5 0 # 5へバケツトを送信することができる。また、図 2 4に示すように、ターゲットノードではない、ノード 5 0 # 3は 1系リング 1 2 2 # 1 に、ノード 5 0 # 1 , 5 0 # 2は 0系リング 1 2 2 # 0にセンタノード 5 0 # 5宛てバケツトを送出する。

( 6 ) 通常運用への切り戻し

センタノード 5 0 # 5は輻輳処理後、輻輳検出のチェック及ぴ子ノードから定期的にバケツト Eより受信パケット数レスポンスを受け取り、通常運用に戻したとき伝送路に十分な空きができるかをチェックしており、動的帯域変更モードにも関わらず輻輳発生した場合や十分な空きがあると判断した場合に以下のようにして通常運用に戻す。センタノード 5 0 # 5からノード 5 0 # 4に対してターゲット解除コマンド（パケット H ) を送信する。ターゲットノード 5 0 # 4は、パケット Hを受信するとターゲットフラグをクリアにし、ターゲットノード解除の了解レスポンス（パケット I ) をセンタノード 5 0 # 5に返す。また、伝送路に障害が発生した場合には通常運用に切り戻す。例えば、 0系に障害が発生した場合には， 1系に切り替えるべく、通常運用へ切り戻す。

産業上の利用可能性

以上説明した本発明によれば、輻輳が発生したときに、上流側でパケットの一部を破棄して卜ラフィックを抑制するのではなく、ノードのリング送出の系を切り替えるので、トラフィックを抑制することなく輻輳が回避できて、空き帯域を有効利用することができる。

Claims

' 請求の範囲

1 . 0系及び 1系リングに二重化されたネットワークを構成するノ一ド装置であって、

通常モード時に他の各ノード装置宛てのバケツトを前記 0系及び 1系リングのいずれかのパケット送出リングへの送出処理をする通常モード処理部と、自ノードが受信バケツト量の最も多いセンタノ一ドである時、他のノ一ドである子ノードから自ノード宛てのパケット量に基づいて、該センタノード宛てのパケッ卜の前記通常モード時の前記パケット送出リングを変更するノードをターグットノードとして確定し、該ターゲットノード宛てにバケツト送出リングを変更するよう指示するターゲットコマンドを送信するセンタノード処理部と、前記センタノードが送信した前記ターゲットコマンドを受信した場合に、該ターゲットコマンドの送信元センタノード宛てのパケットの前記パケット送出リングを変更するタ一ゲットノード処理部と、

を具備したことを特徴とするノ一ド装置。

2 : —定時間内に受信した自ノード宛ての受信パケット量を検出するパケット量検出部と、前記受信パケット量を他の全ノードに通知する受信パケット量通知部と、他ノードからの前記受信バケツト量を受信する受信パケット量受信部と、前記受信バケツト量検出部が検出した受信パケット量と前記受信バケツト量受信部が受信した受信パケット量とを比較して、自ノードがセンタノードであり且つネットワークがセンタ集中型ネットワークである場合に、自ノードがセンタノードであることを他の全ノードに通知するセンタノ一ド確定部とを具備したことを特徴とする請求項 1記載のノード装置。

3 . 前記センタノード確定部は、最大受信パケット量に対する該最大受信パケット量と 2番目に多い受信パケット量との差分の割合が一定以上であるとき、前記センタ集中型ネットワークであると判断することを特徴とする請求項 2記載のノ一ド装置。

4 . 前記センタノード処理部は、前記 0系リング又は前記 1系リングに輻輳が発生していないとき、前記ターゲットコマンドを送出せずに、前記輻輳の発生を検出している場合に前記ターゲットコマンドを送出することを特徴とする請求項

1記載のノ一ド装置。

5 . 前記センタノード処理部は、前記 0系及び 1系の各リングについて、前記通常モード時での前記子ノードのバケツト送信リングにおける当該子ノードか前記センタノードまでのホップ数及ぴ前記子ノードからの前記センタノード宛パケット数に基づいて、前記 0系リング及ぴ 1系リングにおいて前記センタノード宛てのトラフィック量が平均的に 2分されるように前記ターゲットノードを決定することを特徴とする請求項 1記載のノード装置。

6 . 前記センタノード処理部は、前記通常モードにおける前記ホップ数がより大きいものを優先的に前記ターゲットノードとして選択することを特徴とする請求項 5記載のノ一ド装置。

7 . 前記輻輳が解消されると、自ノードが前記センタノ一ドである場合、前記タ一ゲットノード宛てにターゲッ卜解除コマンドを送信し、前記センタノードより前記ターゲット解除コマンドを受信した場合、前記センタノ一ド宛てのパケット送出リングを前記通常モードにおけるものに切り替える通常運用切戻し処理部を具備したことを特徴とする請求項 4記載のノード装置。

8 . 前記センタノード処理部は、外部からの動的帯域変更モード通知に基づいて、前記ターゲットノードの確定及び前記ターゲットノードへの通知を行うことを特徴とする請求項 1記載のノード装置。

9 . 前記通常運用切戻し処理部は、前記 0系リング又は前記 1系リングに障害が発生すると、前記通常モードに切り替えることを特徴とする請求項 1記载のノ一ド装置。

1 0 . 複数のノード装置及び伝送路が構成する 0系及び 1系リングにより二重ィ匕された R P Rネットワークであって、

通常モード時に他の各ノ一ド装置宛てのパケットを前記 0系及ぴ 1系リングのいずれかのパケット送出リングへの送出処理をする前記各ノード装置に設けられた通常モード処理部と、

自ノードが受信パケット量の最も多いセンタノードである時、他のノ一ドである子ノードから自ノード宛てへのパケット量に基づいて、該センタノード宛てのバケツ卜の前記通常モード時の前記バケツト送出リングを変更するノードをターゲットノードとして確定し、該ターゲットノード宛てにバケツト送出リングを変更するよう指示するターゲットコマンドを送信する前記各ノ一ド装置に設けられたセンタノード処理部と、

前記センタノードが送信した前記ターゲットコマンドを受信した場合に、該ターゲットコマンドの送信元センタノード宛てのバケツトの前記パケット送出リングを変更して動的帯域変更モードに遷移する前記各ノード装置に設けられたターゲットノード処理部と、

を具備したことを特徴とする R P Rネッ卜ワーク。