(57)【要約】【課題】  障害時のパケット中継経路の切替時間を短くして、パケット廃棄や再送による中継網リソースの消費を防止する経路切替方法を提供する。【解決手段】  クロック非同期網と信号パケットを送受信する複数の第１の通信装置と第１の通信装置同士を接続する複数の第２の通信装置からなり、網同期装置からのクロックに同期して動作するパケット中継網に、第１の通信装置が受信した信号パケットを第２の通信装置と信号パケットの宛先非同期網に接続された第１の通信装置とを介して中継する第１の経路と別の第２の通信装置を介して中継する第２の経路を備え、第１の経路でクロックの異常を検出すると、異常を通知する第１のパケットを生成して宛先非同期網に接続された第１の通信装置に送信し、宛先非同期網に接続された第１の通信装置が経路切替を指示する第２のパケットを生成して第２の経路を介して信号パケットを受信した第１の通信装置に送信することで、第１の通信装置は第２の経路で信号パケットを転送するよう経路を切替る。【選択図】  図２
2010258843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック同期で動作するパケット中継網の経路切替方法であって、
クロック非同期網と接続されユーザと信号パケットを送受信する複数の第１の通信装置と該第１の通信装置同士を接続する複数の第２の通信装置からなり、前記第１および第２の通信装置の夫々は網同期装置からのクロックに同期して動作するパケット中継網に、前記任意の第１の通信装置が受信した信号パケットを任意の第２の通信装置と該信号パケットの宛先非同期網に接続された第１の通信装置とを介して中継する第１の経路、および、前記信号パケットを受信した第１の通信装置から別の第２の通信装置と前記パケットの宛先非同期網に接続された第１の通信装置とを介して中継する第２の経路を備え、
前記第１の経路にある前記第１もしくは第２の通信装置が網同期装置からのクロックの異常を検出すると、該異常を通知する第１のパケットを生成して宛先非同期網に接続された第１の通信装置に送信し、該第１のパケットを受信した宛先非同期網に接続された第１の通信装置は、経路切替を指示する第２のパケットを生成して前記第２の経路を介して前記パケットを受信した第１の通信装置に送信すると、該パケットを受信した第１の通信装置は前記第２の経路で第１の通信装置が受信したパケットを転送するよう経路を切替ることを特徴とするパケット中継網の経路切替方法。
【請求項２】
上記第１の経路が、正常運用時に上記信号パケットの送受信に運用される運用系経路で、上記第２の経路が非運用系経路であり、上記中継網の運用系装置のいずれかが上記受信クロックの異常を検出すると非運用系経路を運用系経路に切替えて通信を継続することを特徴とする請求項１に記載の経路切替方法。
【請求項３】
上記中継網の運用系装置のいずれかが上記受信クロックの異常を検出すると、非運用系経路から運用系経路への切替が収容するまで、切替前の運用系の装置が自装置に供えた発信器の自走クロックに基づき信号パケットを宛先非同期網へ転送特徴とする請求項２に記載の経路切替方法。
【請求項４】
上記経路切替に、ＩＴＵ−Ｔ勧告８０３１で規定されたＯＡＭパケットを使用することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の経路切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
複数のパケット網間の通信を中継する中継網の経路切替方法に関し、中継網を構成する通信装置に供給するクロックの障害に基づき、中継網のオペレーションシステムを介さずに予備の経路に切り替える中継網の切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、キャリアにおいて同期系通信網と非同期系通信網を同時に収容できる中継網の構築が期待されている。同期系通信網としては、ATM装置やSTM装置を用いる網や専用線サービスを提供する網が挙げられる。また、非同期系通信網としては、イーサ装置やＩＰ装置他、網同期を必要としない装置を用いる網が挙げられる。特にイーサネット（登録商標で、以降は登録商標の表記を省略する）は、宅内や企業内といったユーザに近いアクセス網で利用される網技術であったが、近年、キャリアのコアとなる中継網にも利用するような要求が出てきている。これは、イーサネットが広く普及してきた技術で、ネットワークを構成するルータやスイッチ装置の装置開発コストが安くなり、かつ、動作や技術信頼性が充分確立されたためで、STM網やATM網からイーサ網への移行、あるいは、コア網へのパケット網の導入により安くネットワークを構築するためである。
【０００３】
イーサネットの普及に伴い、標準化団体であるＩＴＵ−ＴやＩＥＥＥ等において、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｙ１７３１（非特許文献１）やＩＥＥＥ勧告８０２．１ａｇ（非特許文献２）等のイーサネットの構成や動作についての標準が規定され、更に、これらの保守性を向上させる目的でイーサネットでのＯＡＭ機能についても、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ８０３１（非特許文献３）でＯＡＭ機能を用いた経路切り替え（プロテクション）方式が標準化され、イーサネットでの通信サービスに関する保守管理が可能となっている。
【０００４】
従来、中継網としては、ＳＴＭやＡＴＭ網といった同期網を扱うために、ディジタルクロック供給装置（ＤＣＳ）や同期系通信装置で構成される高信頼の網が使われていたが、上記の通り、パケット網への移行が行われている。しかし、完全にパケット網に移行完了するまでには一定の期間を必要とする。そのため既存の中継網を用いて同期網とパケット網を収容する形態が生じる。この場合、パケットデータもクロック供給された中継網を介して伝送される事になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＩＴＵ−Ｔ勧告  Ｙ１７３１
【非特許文献２】ＩＥＥＥ勧告  ８０２.１ａｇ
【非特許文献３】ＩＴＵ−Ｔ勧告  Ｇ８０３１／Ｙ１３４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
同期系装置では、網同期を取る必要があり、ＤＣＳからの高精度（一般に１０＊＊−１２：＊＊はべき乗を表し、以下同様である）のクロックを受信するクロックインタフェースを備え、受信クロックに同期したクロックをＰＬＬ等で再生して動作することで高精度な網の同期を維持している。しかし、クロックインタフェースが故障した場合、同期系装置は、内部のＰＬＬが自走する等の動作で自走クロックを生成して動作を継続するのが一般的な構成である。この時、装置に接続された同期網の装置の管理を行う上位のオペレーションシステムがクロック故障を認識して、保守者がクロックインタフェースを交換している。この間、同期系装置は、ＤＣＳより精度の悪い自走クロック（一般に１０＊＊−６くらい）で動作することになり、また、保守者がクロックインタフェースを交換する時間も必要となる。したがって、この間の他装置との同期（周波数）のずれに伴う位相変動でパケットのデータが正常に送受信できず、フレーム落ちが発生してしまう。一方、キャリアグレードのネットワークの標準的な切替手段（ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ８０３１）に従っても、監視対象に通信経路上に通信障害が発生した場合、中継網のエッジ装置間で障害状況を確認して切替を完了させるまでには、一定時間の処理が必要となり、やはりフレーム落ちが発生する可能性がある。
【０００７】
この問題を解決するためには、高精度クロック源（一般に精度が１０＊＊−１０くらいの発振器）とバッファを装置に備える必要がある。しかし、この方法だと装置単価が高くなり有効な解決手段ではない。中継網には、各ユーザを収容するアクセス網からのトラフィックが集中するため、パケットが集まってくるという特性があり、切替時間が長くなるとそれに伴うパケット廃棄、パケット再送により中継網のリソースを消費する。その為、高精度クロック源を備えなくても、これらの現象を避けるための網や装置の構成と、それらを用いた経路切替方法の提供が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
クロックインタフェースの故障が発生した場合に、あらかじめ設定しておいた予備パス（非運用系パス）に切替を行う。 
具体的には、クロック同期で動作するパケット中継網の経路切替方法であって、クロック非同期網と接続されユーザと信号パケットを送受信する複数の第１の通信装置と第１の通信装置同士を接続する複数の第２の通信装置からなり、第１および第２の通信装置の夫々は網同期装置からのクロックに同期して動作するパケット中継網に、任意の第１の通信装置が受信した信号パケットを任意の第２の通信装置と信号パケットの宛先非同期網に接続された第１の通信装置とを介して中継する第１の経路、および、信号パケットを受信した第１の通信装置から別の第２の通信装置とパケットの宛先非同期網に接続された第１の通信装置とを介して中継する第２の経路を備え、第１の経路にある通信装置がクロックの異常を検出すると、異常を通知する第１のパケットを生成して宛先非同期網に接続された第１の通信装置に送信し、第１のパケットを受信した宛先非同期網に接続された第１の通信装置は、経路切替を指示する第２のパケットを生成して第２の経路を介してパケットを受信した第１の通信装置に送信すると、このパケットを受信した第１の通信装置は第２の経路で第１の通信装置が受信したパケットを転送するよう経路を切替るようにした。
【発明の効果】
【０００９】
これにより、自走クロックでデータ通信を継続しつつ予備系への切替を実施し、パケットロスを回避し装置コストを低減することが可能な通信システム構築方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の経路切替方法を実施する通信網の構成例を示す網構成図である。
【図２】同じく、中継網と装置の構成例を詳細に示したブロック構成図である。
【図３】同じく、中継網の動作例を示す動作シーケンス図である。
【図４】本発明の経路切替方法による中継網の動作例を示す動作説明図である。
【図５】中継網で使用するＯＡＭフレームの構成例を示す信号構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のパケット中継網の経路切替方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。 
図1は、本発明の経路切替方法を実施する通信網の構成例を示す網構成図である。中継網０１は、各アクセス網０２同士を接続してパケットを転送するパケット転送網であり、エッジ装置１１と中継装置２１とを、同図が示したようなメッシュ状に接続した網である。各エッジ装置１１は、アクセス網０２を構成するパケット装置２２と接続される。そして、パケット装置２２は、ユーザ網（図示せず。宅内のＬＡＮや企業内の網）に設置されるパケット端末装置１２に接続される。パケット端末１２からのパケットは、アクセス網０２と中継網０１を介して宛先となるアクセス網０２のパケット端末１２へ送信される構成である。
【００１２】
尚、後述するが、中継網０１には、パケットを転送するための経路がエッジ装置１１と中継装置２１の間に設置され、この経路に異常が発生すると、網０１内の経路を切替ていく構成である。
【００１３】
図２は、中継網とそこで使用する装置の構成例を詳細に示したブロック構成図で、パケット転送網０１とエッジ装置１１と中継装置２１の詳細な構成例を示したものである。
【００１４】
エッジ装置１１ａ・１１ｂと、中継装置２１ａ・２１ｂは、中継網０１全体や各装置を管理するためのオペレーション制御部２０１の監視部２０２により管理される。このオペレーション制御部２０１は、網内の装置のいずれかに実装されていれば良いし、各装置とは別にしたオペレーション制御装置としても構わない。また、エッジ装置１１ａ・１１ｂと、中継装置２１ａ、２１ｂは、クロック供給装置（ＤＣＳ）３０より高精度な網同期用のクロックを供給される。各装置の正常時は、ＤＣＳからの同期用基準クロックをクロックＩ／Ｆ２０４で受信すると、各装置内の図示しないＰＬＬでクロックを再生して動作することで中継網０１内の各装置の同期を取る構成である。
【００１５】
中継装置２１とエッジ装置１１は、それぞれ、オペレーション制御部２０１と接続され、この指示に基づき装置と網を監視したり制御したりする制御部２００と、各装置間や他の網とのインタフェースであってパケットを送受信するためのＩ／Ｆ部２０３と、受信したパケットを宛先となる装置に転送するためのスイッチ（ルーティング）機能を有するＳＷ部２０６と、ＤＣＳからの同期用基準クロックを受信してクロックを図示しないＰＬＬで再生するクロックＩ／Ｆ部２０４とで構成した。尚、クロックＩ／Ｆ部２０４には、図示しないＰＬＬを備えたと述べたが、発信器２０５を備えて、受信クロックが切れたり・異常が発生した場合は自走する構成とした。尚、中継網０１のエッジ部に設置されるのエッジ装置１１のＩ／Ｆ部２０３の片側（網外に向けた側）は、アクセス網０２のパケット装置２２に接続される構成である。
また、同図は、中継網０１内の任意の装置（本実施例では中継装置２１ａ）に障害が発生した場合の動作例を説明する図である。更に、図３は、図２と同様な場合の中継網の動作例を示した動作シーケンス図である。 
正常な中継網０１の動作時は、中継装置２１ａに運用系パスＳ１００が設定され、中継装置２１ｂに非運用系パスＳ１０１が設定されているとすると、通常の信号フレーム（中継網０１を経由してアクセス網０２同士（あるいは、パケット端末装置１２同士）を転送されるパケットで、以下、通常フレームと称する）は、エッジ装置１１ａから中継装置２１ａを経由してエッジ装置１１ｂに流れている。ここで、（１）中継装置２１ａのクロックＩ／Ｆ部２０４が故障、あるいは、受信クロックの異常を検出すると、（２）故障を検出した中継装置２１ａのクロックＩ／Ｆ部２０４が自走を始め、Ｉ／Ｆ部２０３で切替フレームを生成し、（３）対向するエッジ装置１１ｂのＩ／Ｆ部２０３に送信する。尚、切替えフレーム生成後は、エッジ装置１１ａから通常フレームを受信しても装置内のクロックが自走状態なのでクロック周波数がずれた状態で信号フレーム（以下、自走フレームと称する）が送信されることになる。（４）次にエッジ装置１１ｂのI/F部２０３は、経路制御フレームを生成して中継装置２１ｂを経由してエッジ装置１１ａに送信する。（５）中継装置２１ｂは経路制御フレームをエッジ装置１１ｂに中継し、（６）エッジ装置１１ｂのI/F部は経路制御フレームを受信すると、今まで中継装置２１ａを介して信号の経路Ｓ１００を中継装置２１ｂを介した経路Ｓ１０１に切替える。すなわち、これまで運用系パスを設定していた中継装置２１ａに対して非運用系パス設定を行い、今まで非運用系パスだった経路を運用系経路とする経路切替を行う。この結果、エッジ装置１１ａからの通常フレームは、中継装置２１ｂを中継してエッジ装置１１ｂに転送される。
【００１６】
図４は、上述した経路切替方法による中継網の動作例を示す動作説明図で、中継網を通過するパケット数と切替時間との相関を表した図である。同図(a)が上述した切替フレームを用いて経路の切替を行った場合の動作を示している。本発明の切替え方法であれば、切替フレームを使用するので切替時間Ｔａは２００ｍ秒から４００ｍ秒で切替が完了する。したがって、自走フレームが運用系で送信される時間も、この切替時間で済むため、クロックＩ／Ｆ部２０４の発信器２０５の自走精度が１０＊＊−６程度と通常の水晶発信器を用いても、パケットの再送手順等を使うことで各Ｉ／Ｆ２０３に備えるバッファメモリの量を適宜調整することでパケットロスを発生しないように出来る。既存の方法(b)だと、クロック故障が発生すると、上位のオペレーション制御部が故障を検知してから人手でクロックインタフェースを交換するため、時間（分）単位の切替時間（交換時間）が発生するので、伝送速度、フレーム長にもよるがパケットロスが発生する可能性がある。
【００１７】
図５は、中継網０１内で規定して使用する制御用フレーム（ＯＡＭフレーム）の構成例を示す信号構成図である。本発明の中継網ではエッジ装置１１同士、あるいは、エッジ装置１１と中継装置２１との間で、以下に示すような制御用フレームを規定して送受信することで、上述したような経路切替を実現させたもので、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ８０３１に規定された各ＯＡＭ機能を実現するためのメッセージ（パケット）のエリアに、上述したような本中継網の制御に必要な情報を挿入したものである。 
６０は、中継装置２１ａのクロックＩ／Ｆ部２０４で検出したクロック故障情報を対向するエッジ装置１１ｂに送信するＯＡＭフレームの構成例を示したもので、具体的には、ＯＡＭフレーム（ＦＤＩフレーム）のＯＡＭペイロードの故障Ｆｌａｇ６１にクロック故障情報を挿入して中継装置２１ａのＩ／Ｆ部２０３よりエッジ装置１１ｂのＩ／Ｆ部２０３に送出する。
【００１８】
７０も、中継装置２１ａのクロックＩ／Ｆ部２０４で検出したクロック故障情報を対向するエッジ装置１１ｂに送信するＯＡＭフレームの構成例を示したもので、具体的には、ＯＡＭフレーム（ＡＩＳフレーム）のＯＡＭデータ情報の故障Ｆｌａｇ７１にクロック故障情報を挿入して中継装置２１ａのＩ／Ｆ部２０３よりエッジ装置１１ｂのＩ／Ｆ部に送出する。上記ＦＤＩフレームを用いるか、このＡＩＳを用いるかは、中継網０１の構成に基づいて選択すれば良い。
【００１９】
８０は、エッジ装置１１ｂのＩ／Ｆ部２０３にて生成した経路制御情報を対向するエッジ装置１１ａに送信するＯＡＭフレームの構成例を示したもので、具体的には、ＯＡＭフレーム（ＡＰＳフレーム）のＯＡＭデータ情報に経路制御情報を挿入してエッジ装置１１ｂのＩ／Ｆ部２０３からエッジ装置１１ａのＩ／Ｆ部２０３に送出する。尚、中継装置２１では、他の信号フレームと同様に、このフレーム見て宛先のエッジ装置に転送するだけで、このフレームを終端して経路切替のための制御動作は行わない。
【符号の説明】
【００２０】
０１・・・中継網、        １１・・・エッジ装置、        ２１・・・中継装置、
３０・・・ＤＣＳ、        ６０，７０，８０・・・ＯＡＭフレーム、
２００・・・制御部、      ２０１・・・オペレーション制御部、
２０３・・・I/F部、      ２０４・・・クロックI/F部、  ２０５・・・発信器、
２０６・・・ＳＷ部、      Ｓ１００・・・運用経路、      Ｓ１０１・・・非運用経路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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