(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
論理的にはリング状ネットワークを構成するように他のノードと接続されていると共に、物理的には他のノードとデイジーチェーン状に接続されているノードを複数有するネットワークであって、上記リング状ネットワークのいずれかの箇所で障害が発生したときに、障害発生箇所を特定する診断動作を行った後、ネットワークを再構築するネットワーク再構成方法において、
上記各ノードは、
内部に信号の伝送方向が異なる第１及び第２の伝送路が配線され、
転送信号の受信、中継、送信を行う上記第１の伝送路上に設けられた通信構成と、
制御信号がスルーモードのときに、第１及び第２の伝送路間を非接続にすると共に、制御信号が折返しモードのときに、第１及び第２の伝送路間を接続するスイッチ部とを有し、
上記リング状ネットワークの上記障害を検出した障害検出ノードは、下流側の隣接ノードに対して、上記リング状ネットワークを介して障害情報を送信すると共に、検出時点から、下流側の隣接ノードへの障害情報の受信を保証し得る転送保証時間ＴＯの総ノード数倍の時間の経過を待って、自己の上記スイッチ部を折返しモードとし、
上記障害情報を、上流側の隣接ノードから受信したノードは、その障害情報を下流側の隣接ノードに対して、上記リング状ネットワークを介して障害情報を送信すると共に、受信時点から、下流側の隣接ノードへの障害情報の受信を保証し得る転送保証時間ＴＯの総ノード数倍の時間の経過を待って、自己の上記スイッチ部を折返しモードとし、
上記各ノードは、自己の上記スイッチ部を折返しモードにしてから、転送保証時間ＴＯの総ノード数倍の時間だけ経過した時点で、折返し経路の状態を診断し、その部分的な診断結果を、ネットワークの再構成の決定主体に与えること
を特徴とするネットワーク再構成方法。
【請求項２】
上記各ノードはそれぞれ、自ノードの第１の伝送路を隣接ノードの第１の伝送路に接続すると共に、自ノードの第２の伝送路を隣接ノードの第２の伝送路に接続するように、デイジーチェーン状に接続してなることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク再構成方法。
【請求項３】
ネットワーク正常時には、全てのノードのスイッチ部をスルーモードで動作させ、ネットワークのいずれかの箇所で障害が発生したときに、その障害箇所に応じた１又は複数のノードのスイッチ部だけを折返しモードで動作させ、一部のノードで論理的なリング状ネットワークを再構成させることを特徴とする請求項２に記載のネットワーク再構成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はネットワーク再構成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数のノードをリング状に接続してなるネットワークは、トポロジーの観点から見て信号分岐がないので、クロストークが少なく、また分岐による信号の減衰が少ないなどの利点があり、伝送媒体が電気、光のどちらの通信においても、利用されている。このようにリング状ネットワークは、電気ケーブルを使った低コストネットワークから、光ファイバを使用した性能重視の高速ネットワークにいたるまで（例えば、下記文献参照）、同一の方式で実現できる可能性を持った適用範囲の広いトポロジーである。
【０００３】
文献「１０Ｍｂ／ｓハイブリッド交換型光ループネットワークの開発（１９９０年電子情報通信学会春季全国大会Ｂ−６６６）」
リング状ネットワークでは、上述したように、また、図２（ａ）に示すように、複数のノード（ノード１、２、３、４）はリング状に接続され、そのリング上を伝送フレームが一方向に巡回している。また、各ノードは、伝送路からの伝送フレームの受信、伝送路への伝送フレームの送信、自ノードを送信元及び宛先としない伝送フレームの中継処理を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のリング状ネットワークでは、図２（ｂ）に×印で示すように、ネットワークのある個所で伝送路（ケーブル）の切断、あるいはノードでの送受信部の障害などにより信号断、フレームエラーが発生した場合には、ネットワーク全体のエラーとなってしまう。つまり、一部のエラーにより全てのネットワーク機能が停止してしまうという課題を有する。
【０００５】
このような不都合を解決するため、巡回方向として双方向のリング（伝送路）を備えたリング状ネットワークも提案されているが、このネットワークでは、ネットワークも、ノードも構成が大きく、かつ、コストが高いものとならざるを得なかった。
【０００６】
そのため、一部のネットワーク要素に障害が発生しても、ネットワーク全体の通信機能を停止させることを防止できるネットワーク再構成方法が求められている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明は、論理的にはリング状ネットワークを構成するように他のノードと接続されていると共に、物理的には他のノードとデイジーチェーン状に接続されているノードを複数有するネットワークであって、上記リング状ネットワークのいずれかの箇所で障害が発生したときに、障害発生箇所を特定する診断動作を行った後、ネットワークを再構築するネットワーク再構成方法において、（１）上記各ノードは、（１−１）内部に信号の伝送方向が異なる第１及び第２の伝送路が配線され、（１−２）転送信号の受信、中継、送信を行う上記第１の伝送路上に設けられた通信構成と、（１−３）制御信号がスルーモードのときに、第１及び第２の伝送路間を非接続にすると共に、制御信号が折返しモードのときに、第１及び第２の伝送路間を接続するスイッチ部とを有し、（２−１）上記リング状ネットワークの上記障害を検出した障害検出ノードは、下流側の隣接ノードに対して、上記リング状ネットワークを介して障害情報を送信すると共に、検出時点から、下流側の隣接ノードへの障害情報の受信を保証し得る転送保証時間ＴＯの総ノード数倍の時間の経過を待って、自己の上記スイッチ部を折返しモードとし、（２−２）上記障害情報を、上流側の隣接ノードから受信したノードは、その障害情報を下流側の隣接ノードに対して、上記リング状ネットワークを介して障害情報を送信すると共に、受信時点から、下流側の隣接ノードへの障害情報の受信を保証し得る転送保証時間ＴＯの総ノード数倍の時間の経過を待って、自己の上記スイッチ部を折返しモードとし、（３）上記各ノードは、自己の上記スイッチ部を折返しモードにしてから、転送保証時間ＴＯの総ノード数倍の時間だけ経過した時点で、折返し経路の状態を診断し、その部分的な診断結果を、ネットワークの再構成の決定主体に与えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のネットワーク再構成方法の一実施形態を図面を参照しながら詳述する。
【０００９】
図１は、この実施形態に関係するリング状ネットワークの構成を示すものであり、図の表記上の簡便さから、３個のノード（ノード１、ノード２、ノード３）をリング状に接続した例を示している。図１から明らかなように、この実施形態に係るリング状ネットワークは、論理的には複数のノードがリング状に接続されたものであるが、物理的には複数のノードがデイジーチェーン状（いもづる状）に接続されたものである。なお、ノード数が４以上の場合には、デイジーチェーン状接続で両端に位置するノード（図１でのノード１及びノード３が該当）以外の全てのノードは、図１でのノード２のような接続形態となる。
【００１０】
各ノードＮ（Ｎは１〜３）は、内部での伝送路の結線は多少異なっているが、同一の構成要素からなっている。すなわち、各ノードＮ（Ｎは１〜３）は、受信部Ｎ０、処理部Ｎ１、送信部Ｎ２、エラー表示部Ｎ３、及び、スイッチ部Ｎ４により構成される。
【００１１】
ここで、この実施形態の場合、スイッチ部Ｎ４を有することが、物理的にデイジーチェーン状を採用している従来のリング状ネットワークにおけるノードと大きく異なっている。
【００１２】
受信部Ｎ０は、伝送路上の信号形式に従っている受信信号から、転送対象であるパケット（受信パケット）を取り出し、取り出した受信パケットを処理部Ｎ１に与えるものである。
【００１３】
処理部Ｎ１は、受信部Ｎ０が受信した受信パケットの受信側アドレスを参照して自ノード宛のパケットか否かを判別し、自ノード宛の場合にそれを抽出して適宜処理し、他ノード宛の場合、受信パケットを送信部Ｎ２に与えるものである。また、処理部Ｎ１は、自己が送信元となる送信パケットを送信部Ｎ２に与えるものである。ここで、送信パケットとしては、一般的な情報を挿入したパケットだけでなく、異常時に作成する障害パケットを含む。さらに、処理部Ｎ１は、隣接するノードとの間の伝送路や自ノード内における障害等の異常を検出する検出機能と、この検出機能により検出された各状態の検出結果に応じて、後述するスイッチ部Ｎ４の結線状態を変更する結線制御機能とを有するものである。
【００１４】
送信部Ｎ２は、自ノードが送信元になっているか、自ノードが中継ノードかを問わず、処理部Ｎ１からの送信パケットを伝送路上の信号形式に従っている送信信号に変換して、リング状の次のノードに向けて送信するものである。
【００１５】
エラー表示部Ｎ３は、処理部Ｎ１の検出機能により検出された各状態の検出結果に応じて、伝送時のエラー情報等をネットワーク管理者などに通知、警告するための表示装置及び検出結果を登録する記憶部とを含むものである。
【００１６】
この実施形態で新たな設けられたスイッチ部Ｎ４は、処理部Ｎ１の結線制御機能に従い、入出力信号の切替え、言い換えると、ネットワーク伝送路（リング状ねと）の再構成を直接行うものである。
【００１７】
スイッチ部Ｎ４は、詳細には、図３に示す構成を有する（図３は代表してスイッチ部１４を示している）。スイッチ部Ｎ４は、３つの入力ポートＡＩ、ＢＩ、ＥＲと、２つの出力ポートＡＯ、ＢＯとを有する。また、スイッチ部Ｎ４は、２つの２入力１出力型セレクタＮ４１及びＮ４２を備える。入力ポートＢＩは、セレクタＮ４１のＸ入力（第１の選択入力）とセレクタＮ４２のＹ入力（第２の選択入力）に接続され、入力ポートＡＩは、セレクタＮ４１のＹ入力とセレクタＮ４２のＸ入力に接続され、入力ポートＥＲは、セレクタＮ４１のＳ入力（選択制御入力）とセレクタＮ４２のＳ入力に接続され、セレクタＮ４１のＯ出力は出力ポートＢＯに接続され、セレクタＮ４２のＯ出力は出力ポートＡＯに接続されている。
【００１８】
このような構成のスイッチ部Ｎ４は、折返しモードの場合には入力ポートＥＲの状態が“１”となることで（ＥＲ＝１）、各セレクタＮ４１、Ｎ４２はＹ入力が選択されてＯ出力から出力される状態に切り替わり、これにより一点破線で示すように入力ポートＢＩの入力は出力ポートＡＯから出力され、入力ポートＡＩの入力は出力ポートＢＯから出力されることになる。また、スルーモードの場合には入力ポートＥＲの状態が“０”となることで（ＥＲ＝０）、各セレクタＮ４１、Ｎ４２はＸ入力が選択されてＯ出力から出力される状態に切り替わり、これにより破線で示すように入力ポートＢＩの入力は出力ポートＢＯから出力され、入力ポートＡＩの入力は出力ポートＡＯから出力されることになる。
【００１９】
なお、正常時においては、全てのノードで、そのスイッチ部はスルーモードでの結線状態になっている。
【００２０】
論理的にリング状ネットワークを構成するように、各ノード内及びノード間は、以下のように結線されている。なお、以下の説明においては、デイジーチェーン状接続が左右に延びているとした用語で説明する（図１参照）。
【００２１】
デイジーチェーン状接続で左端に位置するノード１においては、スイッチ部１４の出力ポートＢＯは自己の入力ポートＡＩに直結され、スイッチ部１４の出力ポートＡＯは受信部１０の入力端子に接続され、送信部１２の出力端子は、右側の隣接ノード２のスイッチ部２４の入力ポートＡＩに接続され、スイッチ部１４の入力ポートＢＩは、右側の隣接ノード２のスイッチ部２４の出力ポートＢＯに接続されている。
【００２２】
デイジーチェーン状接続で中間に位置するノード２（中間ノードが複数ある場合における各ノードも同様である）においては、スイッチ部２４の出力ポートＢＯは、左側の隣接ノード１のスイッチ部１４の入力ポートＢＩに接続され、スイッチ部２４の入力ポートＡＩは、左側の隣接ノード１の送信部１２の出力端子に接続され、スイッチ部２４の出力ポートＡＯは受信部２０の入力端子に接続され、送信部２２の出力端子は、右側の隣接ノード３のスイッチ部３４の入力ポートＡＩに接続され、スイッチ部２４の入力ポートＢＩは、右側の隣接ノード３のスイッチ部３４の出力ポートＢＯに接続されている。
【００２３】
デイジーチェーン状接続で右端に位置するノード３においては、スイッチ部３４の出力ポートＢＯは、左側の隣接ノード２のスイッチ部２４の入力ポートＢＩに接続され、スイッチ部３４の入力ポートＡＩは、左側の隣接ノード２の送信部２２の出力端子に接続され、スイッチ部３４の出力ポートＡＯは受信部３０の入力端子に接続され、送信部３２の出力端子は、自ノード３のスイッチ部３４の入力ポートＢＩに直結されている。
【００２４】
従って、各ノードのスイッチ部１４、２４、３４が全てスルーモードであるネットワーク全体の正常時においては、スイッチ部１４、２４、３４が入力ポートＢＩからの信号を出力ポートＢＯに出力すると共に、入力ポートＡＩからの信号を出力ポートＡＯに出力するので、ノード１−２−３−１を信号が巡回する論理的にリング状のネットワークが構成される。
【００２５】
以下、以上のような構成を有する実施形態のリング状ネットワークにおけるネットワーク再構成時の動作を、図６に示すフローチャートを参照して具体的に説明する。
【００２６】
図３において、正常時にあっては、各ノードのスイッチ部１４、２４、３４のそれぞれの入力ポートＥＲの状態は“０”となっており、スルーモードに設定されており、上述したように、転送信号が論理的なリング状の伝送路を巡回している。
【００２７】
各ノードにおいては、自己が送信元となる送信パケットが処理部Ｎ１から送信部Ｎ２に与えて送信信号に変換してリング状伝送路に乗せると共に、受信部Ｎ０で受信信号から受信パケットを得て、処理部Ｎ１がそれが自ノード宛か否かを判別し、自ノード宛の場合には、内部に取り込んで処理し、他ノード宛の場合には送信部Ｎ２に与えて送信信号に変換してリング状伝送路に再度乗せる。
【００２８】
このようなネットワーク全体が正常な状態のときに、図４に示すように、ノード１のスイッチ部１４の入力ポートＢＩとノード２のスイッチ部２４の出力ポートＢＯとの間でパケット伝送障害が発生したものとする。この発生時刻を図６の動作フローチャートに示されるＴ１１であるとする（以下、事象が発生した時刻をＴ××で示す）。
【００２９】
この伝送障害は、ノード１のスイッチ部１４を経由し、受信部１０で、具体的には、クロック断やキャリア断やフレームエラー障害の形で検出される（Ｔ１２）。
【００３０】
ノード１では検出された障害を何らかの手段によりノード２へ通知する（Ｔ１３）。例えば、ノード１の処理部１１で作成した障害パケットに乗せてノード２へ通知する、あるいはノード１の送信部１２にて意図的にパケット伝送を停止することにより、ノード２へ通知する。
【００３１】
ノード２では、この障害情報を検出する（Ｔ１４）と、更にノード３へ障害を通知する（Ｔ１５）。これにより、最終的にノード３が障害情報を検出し（Ｔ１６）、障害の発生を知る。
【００３２】
ここで、各ノードは事前にネットワークに接続されているノード数ｎ（図１では３個）が分かっているものとする。また、ノード１で障害を検出してからノード２でその障害情報を受領するまでの時間より大で（ＴＯ＞Ｔ１４−Ｔ１２）、かつ、ノード２で障害情報を受領してからノード３でその障害情報を受領するまでの時間より大である（ＴＯ＞Ｔ１６−Ｔ１４）時間ＴＯを定義する。
【００３３】
そして、障害を直接検出したノード１は、障害を検出（Ｔ１２）してからＴＯ×（ノード数ｎ）の時間だけ経過した時点で、スイッチ部１４の入力ポートＥＲを“１”にし、スイッチ部１４内の接続ルートを切換える（Ｔ１７）。同様に、障害発生が通知されたノード２及びノード３でもそれぞれ、通知受領時刻Ｔ１４、Ｔ１６からＴＯ×（ノード数ｎ）の時間だけ経過した時点で、スイッチ部２４、３４の接続ルートを切換える（Ｔ１８、Ｔ１９）。
【００３４】
このようにＴＯ×（ノード数ｎ）の時間だけ経過した時点で、各ノードがスイッチ部を切換えることにより、全てのノードに障害情報が正確に転送されることを保証している。すなわち、全てのノードに障害情報が転送されてから、各ノードのスイッチ部を診断時の状態に切換えるのである。このときのスイッチ部の接続ルートは図３に示す一点破線のようになり、折返し状態となる（折返しモード）。
【００３５】
なお、全てのノードに障害情報が正確に転送されることを保証するために、他の方法を採用しても良い。例えば、全てのノードが同一時刻を計時するタイマを有するネットワークであれば、障害を直接検出したノードが切替時刻を他のノードに転送するようにしても良い。また例えば、転送済みのノード数を転送する障害情報に含め、次のノードに障害情報を転送する再に転送済みのノード数を１だけ減じて転送し、各ノードは、障害情報の受信時点からＴＯ×（未転送のノード数）の時間だけ経過したときにスイッチ部を切り替えるようにしても良い。
【００３６】
次に、ノード１は、時刻ＴＩ７からさらにＴＯ×（ノード数ｎ）の時間だけ経過した時点で送信部１２より診断パケットの送信信号を送出する。なんとなれば、ＴＯ×（ノード数ｎ）だけの時間を経過した時点では各ノード２、３のスイッチ部２４、３４が確実に折返しモードとなっているからである。
【００３７】
この送信部１２から送出された診断パケットの送信信号は、ノード２のスイッチ部２４で折返され、ノード１のスイッチ部１４を経由し、受信部１０に戻るループを辿ることになる。つまり、図４に示すような一点破線のループ結線上を診断パケットの送信信号が流れる。これにより、ノード１と、ノード２との間の接続ルートの診断を処理部１１で行う（Ｔ２０）ことが可能となる。今回の場合、診断パケットの送信信号が受信部１０に届かないので、処理部１１は診断パケットを出力してからの戻り時間の監視によって、エラーという診断結果を得る。この診断結果は処理部１１からエラー表示部１３に出力され、表示装置でエラー表示すると共に記憶部に登録される（Ｔ２１）。
【００３８】
同様に、ノード２は、時刻Ｔ１８からＴＯ×（ノード数ｎ）の時間だけ経過した時点で送信部２２より診断パケットの送信信号を送出する。ノード２、３のスイッチ部２４、３４がともに折返しモードとなっているため、図４に示すループ結線上に診断パケットの送信信号を流すことが可能である。これにより、ノード２、３間の接続ルートの診断を行う（Ｔ２２）。診断結果はエラー表示部２３の記憶部に登録する（Ｔ２３）。このノード２では、正常という診断結果が登録される。
【００３９】
ノード３も、同様に、時刻Ｔ２４においてループ診断を開始し、その結果をエラー表示部３３の記憶部に登録する（Ｔ２５）。このノード３では、正常という診断結果が登録される。但し、ノード３の場合は、自ノード内折返し（すなわち、送信部３２の出力が内部で折返してスイッチ部３４の入力ポートＢＩに入力される）となり、診断対象部分は送信部３２、受信部３０である。
【００４０】
以上、説明したように各ノード１、２、３は、隣接するノードとの間でのループ折返しを行い、これら隣接ノードとの結線、及び自ノードの送信部１２、２２、３２、受信部１０、２０、３０の診断を行い、各ノード内のエラー表示部１３、２３、３３に診断結果を報告する。これによりネットワーク管理者は、各ノードのエラー表示部１３、２３、３３をみて、障害個所を特定することが可能となる。また、このときエラー表示部１３、２３、３３の記憶部に登録される診断結果から障害の履歴を得ることも可能である。
【００４１】
次に、ネットワーク管理者は、エラー表示部１３、２３、３３を順次、見て、障害個所がノード１とノード２との間であること知り、これによりノード２とノード３との間でネットワークを構成することが可能であると判断する。この場合、ノード３の処理部３１に対して指示を出して、スイッチ部３４の入力ポートＥＲを“０”にし、折返しモードを解除しスルーモードにする（Ｔ２６）。これにより、図５に示すように、ノード１を排除してノード２とノード３との間で新たなリング状ネットワークを構成することが可能となる。
【００４２】
すなわち、ノード２の送信部２２から送出されたパケットに係る送信信号は、ノード３のスイッチ部３４の入力ポートＡＩ、同スイッチ部３４の出力ポートＡＯ、同受信部３０、同処理部３１、同送信部３２、同スイッチ部３４の入力ポートＢＩ、同スイッチ部３４の出力ポートＢＯ、そしてノード２のスイッチ部２４の入力ポートＢＩ、同スイッチ部２４の出力ポートＡＯ、同受信部２０、同処理部２１の順に循環することになる。
【００４３】
上記実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
【００４４】
（１）上述したように障害に関与するノードを排除して、正常なノード間でネットワークを再構成することにより、ネットワーク全体としての通信機能は低下するが限られた通信機能を障害後も維持することが可能となる。例えば、上述した実施形態ではノード１に接続された端末は、他ノード（ノード２、３）配下の端末とは通信を行うことができないものの、正常なノード２及び３に接続された端末同士の通信機能は障害前と同様に維持することができる。
【００４５】
（２）新たにノードを追加する際には、追加ノードの初期設定が終了した時点でスイッチ部を切替えることにより、両端ノードに新たにノードを追加することが容易にできる。これにより、従来のリング状ネットワークのようなノード増設の際のケーブル配線工事の手間が簡略化できる。
【００４６】
なお、上記実施形態ではスイッチ部を受信部の前段に配置した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えばスイッチ部を送信部の後段に配置した構成であってもよい。また、スイッチ部を受信部の前段及び送信部の後段の双方に配置するようにしても良い。
【００４７】
さらに、一例としてノード数が３つの場合について説明したが、本発明にあってはノード数が増加する程に、その効果は顕著になる。
【００４８】
さらにまた、上記実施形態においては、障害発生時のネットワークの再構成をネットワーク管理者からの指示により行うものを示したが、診断結果に応じて、ネットワークの構成要素が自律的に再構成を行うようにしても良い。例えば、各ノードがリング状伝送路以外の通信経路で共通のネットワーク管理装置と接続されている場合には、そのネットワーク管理装置が診断結果を収集してネットワークの再構成方法を決定して各ノードに通知して再構成させるようにしても良い。また例えば、各ノードが相互に診断結果を通知し合うことにより、デイジーチェーン状接続での隣接ノードとの間を切り離したら良いか否かを自律的に判断して、再構成するようにしても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のネットワーク再構成方法によれば、各ノードが経路切替用のスイッチ部を有し、そのスイッチ部の切替制御により、異常の生じた個所を排除してネットワークを再構成し得るようにしたので、ネットワーク全体としての通信機能は低下するものの、残りの限られた通信機能を異常の発生後も維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態のスイッチ部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図２】  従来のリング型ネットワークの構成を説明するためのブロック図である。
【図３】  実施形態のノード間の接続及びノード構成を説明するためブロック図である。
【図４】  実施形態のループ折返しを説明するためのブロック図である。
【図５】  実施形態の異常が発生した際のネットワークの再構成を概略的に示すブロック図である。
【図６】  実施形態のネットワークの再構成における処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１、２、３…ノード、１０、２０、３０…受信部、１１、２１、３１…処理部、１２、２２、３２…送信部、１３、２３、３３…エラー表示部、１４、２４、３４…スイッチ部、Ｎ４１、Ｎ４２…２入力１出力型セレクタ。
【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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【図６】
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