(57)【要約】【課題】イーサネットなどのフレームベーストラフィック用の単純で弾力的で高速な仮想リングを提供する。【解決手段】  弾力的仮想イーサネットリングはワーキングパスとプロテクションパスにより相互接続されたノードを有する。スパンに障害が発生すると、障害のすぐ両側の２つのノードはクロスコネクトされリングをフォールドする。ワーキングパストラフィックは２つのうち第１のノードでプロテクションパスにクロスコネクトされ、２つのうち第２のノードでワーキングパスにクロスコネクトして戻され、トラフィックがワーキングパスからリングに入り、リングから出るようにする。トラフィックを送信したノードは、送信したパケットがプライマリパスにおける障害によりループバックされることを判断すると、データパケットの送信をプライマリパスからセカンダリパスにスイッチするように構成される。【選択図】図７Ｂ
2014239477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームベーストラフィックを転送する弾力的イーサネットリンクネットワークであって、
複数のイーサネットノードと、
前記複数のイーサネットノードをリング状に接続する第１の複数の双方向伝送リンクと、を有し、
前記複数のイーサネットノードは、各イーサネットリングノードに対して、前記リングネットワーク上で、一方向仮想ローカルエリアネットワーク（ＶＬＡＮ）のペアを画定するように構成され、ＶＬＡＮの各ペアの第１のＶＬＡＮは、前記イーサネットリングノードと関連するワーキングパスとして指定され、前記リングを回る第１の方向を有し、ＶＬＡＮの各ペアの第２のＶＬＡＮは、前記イーサネットリングノードと関連プロテクションパスとして指定され、前記リングを回る第２の方向を有し、前記第２の方向は前記第１の方向と反対であり、
各イーサネットリングノードは、
前記リングの隣接ノードから、前記フレームが前記リング及び前記入来イーサネットリングノードに関連するプロテクションパスに入った、入来イーサネットリングノードと関連するワーキングパスの１つを識別するＶＬＡＮタグを有するイーサネットフレームを受信するように構成され、
前記フレームのＶＬＡＮタグが前記入来イーサネットリングノードに関連するワーキングパスを識別するとき、
前記フレームのＶＬＡＮタグにより識別されたワーキングパスまたはプロテクションパスに関連する前記入来イーサネットリングノードが前記イーサネットリングノードであるとき、前記フレームをドロップし、
前記フレームが前記イーサネットリングノードによりサービスされる宛先アドレスを有するとき、前記フレームを前記リングから前記宛先アドレスに転送し、
前記入来イーサネットリングノードと関連する前記ワーキングパスの方向に、前記イーサネットリングノードに隣接するリングに故障がないとき、前記フレームを、前記リング上、前記入来イーサネットリングノードに関連する前記ワーキングパスに転送し、
前記入来イーサネットノードに関連するワーキングパスの方向に、前記イーサネットリングノードに隣接する前記リングに故障があるとき、前記フレームのＶＬＡＮタグを前記イーサネットリングノードに関連するプロテクションパスを識別するＶＬＡＮタグで置き換え、前記フレームを、前記リング上、前記入来リングノードに関連するプロテクションパスに転送し、
前記フレームのＶＬＡＮタグが前記入来イーサネットリングノードに関連するプロテクションパスを識別するとき、
前記入来イーサネットリングノードと関連する前記プロテクションパスの方向に、前記イーサネットリングノードに隣接するリングに故障がないとき、前記フレームを、前記リング上、前記入来イーサネットリングノードに関連する前記プロテクションパスに転送し、
前記入来イーサネットリングノードと関連する前記プロテクションパスの方向に、前記イーサネットリングノードに隣接するリングに故障があるとき、前記フレームのＶＬＡＮタグを、前記入来イーサネットリングノードに関連する前記ワーキングパスを識別するＶＬＡＮタグと置き換える、ように構成されている、
リングネットワーク。
【請求項２】
前記複数のイーサネットリングノードの第１のノードは、
前記第１のノードに関連するワーキングパスの方向の前記イーサネットリングノードに隣接するリングに故障がないとき、前記第１のノードに関連するワーキングパスを識別するＶＬＡＮタグで、前記第１のノードで前記イーサネットリングに入るフレームをタグし、
前記第１のノードに関連するワーキングパスの方向の前記イーサネットリングノードに隣接するリングに故障があるとき、前記第１のノードに関連するプロテクションパスを識別するＶＬＡＮタグで、前記第１のノードで前記イーサネットリングに入るフレームをタグする、
請求項１に記載のリングネットワーク。
【請求項３】
前記複数のイーサネットリングノードの各ノードは、請求項２に記載したように構成されている、
請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項４】
前記第１のノードは、
前記ＶＬＡＮタグが前記第１のノードに関連するワーキングパスを識別するとき、前記第１のノードに関連するワーキングパスに、及び
前記ＶＬＡＮタグが前記第１のノードに関連するプロテクションパスを識別するとき、前記第１のノードに関連するプロテクションパスに、前記リングの前記タグされたフレームを転送するように構成されている、
請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項５】
前記複数のイーサネットリングノードの各ノードは、請求項４に記載したように構成されている、
請求項４に記載のリングネットワーク。
【請求項６】
前記第１のノードは、前記フレームが前記第１のノードによりサービスされる宛先アドレスを有さないときにのみ、前記フレームを前記ＶＬＡＮタグでタグし、前記イーサネットリングに前記タグされたフレームを転送するように構成され、
前記第１のフレームは、前記フレームが前記第１のノードによりサービスされた宛先アドレスを有するとき、前記フレームを、前記イーサネットリングから前記宛先アドレスに向けて転送するように構成されている、
請求項４に記載のリングネットワーク。
【請求項７】
前記複数のイーサネットリングノードの各ノードは、請求項６に記載したように構成されている、
請求項６に記載のリングネットワーク。
【請求項８】
前記第１のノードは、Ｑ−ｉｎ−Ｑカプセル化を用いて、前記フレームをタグするように構成されている、
請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項９】
前記複数のイーサネットリングノードの各ノードは、請求項８に記載したように構成されている、
請求項８に記載のリングネットワーク。
【請求項１０】
前記第１のノードは、前記第１のノードで前記イーサネットリングに入るトラフィックを監視することにより、宛先アドレスへのオフリングパスを学習するように構成されている、
請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項１１】
前記複数のイーサネットリングノードの各ノードは、請求項１０に記載したように構成されている、
請求項１０に記載のリングネットワーク。
【請求項１２】
各イーサネットリングノードは、前記フレームを前記イーサネットリングから転送するとき、前記タグされたフレームのＱ−ｉｎ−Ｑカプセル化を取り除くように構成されている、
請求項１０に記載のリングネットワーク。
【請求項１３】
前記第１のノードは、前記イーサネットリング上の他のノードから、前記第１のノードに関連したワーキングパスにより受信するトラフィックを監視することにより、宛先アドレスへのオンリングパスを学習するように構成されている、
請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項１４】
前記複数のイーサネットリングノードの各ノードは、請求項１３に記載したように構成されている、
請求項１３に記載のリングネットワーク。
【請求項１５】
前記第１のノードは、前記第１のノードにより検出されたポート方向と反対の方向のオンリングパスの学習した各アドレスにトラフィックを転送するように構成され、それにより前記第１のノードに関連するワーキングパスの一方向性を保存する、
請求項１３に記載のリングネットワーク。
【請求項１６】
前記複数のイーサネットリングノードの各ノードは、請求項１５に記載したように構成されている、
請求項１５に記載のリングネットワーク。
【請求項１７】
前記第１のノードは、前記第１のノードの転送テーブルに、オンリングパスの学習した各アドレスのポート方向であって、前記アドレスの前記第１のノードにより検出されるポート方法とは反対のものを記録するように構成されている、
請求項１５に記載のリングネットワーク。
【請求項１８】
前記複数のイーサネットリングノードの各ノードは、請求項１７に記載したように構成されている、
請求項１７に記載のリングネットワーク。
【請求項１９】
各イーサネットリングノードは、前記フレームを前記イーサネットリングから転送するとき、前記タグされたフレームのＶＬＡＮタグを取り除くように構成されている、
請求項１に記載のリングネットワーク。
【請求項２０】
各イーサネットリングノードは、
前記イーサネットリング上に接続性故障管理（ＣＦＭ）ハートビートを送信し、
ＣＦＭハートビートを監視して、前記イーサネットリングノードに隣接するリング注の故障を検出するように構成されている、
請求項１に記載のリングネットワーク。
【請求項２１】
前記複数のイーサネットリングノードの各イーサネットリングノードは、
前記イーサネットリングノードに関連するワーキングパスの方向の前記イーサネットリングノードに隣接するリングに故障がないとき、前記イーサネットリングノードに関連するワーキングパスを識別するＶＬＡＮタグで、前記イーサネットリングノードで前記リングに入るフレームをタグし、
前記イーサネットリングノードに関連するワーキングパスの方向の前記イーサネットリングノードに隣接するリングに故障があるとき、前記イーサネットリングノードに関連するプロテクションパスを識別するＶＬＡＮタグで、前記イーサネットリングノードで前記リングに入るフレームをタグする、
請求項１に記載のリングネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イーサネットに関し、特に、メトロエリアネットワーク用のイーサネットリングと、ネットワークフォールトによりループバックされたトラフィックに伴う遅延を大幅に減らすスイッチングネットワークとに関する。
【背景技術】
【０００２】
標準的なイーサネット（ＩＥＥＥ  ８０２．３）は、基本的に「flood-and-learn」を特徴としているので、２つのノード間に２以上のパスがあるネットワークトポロジには一般的には適していない。平行したパスがあるため、イーサネットフレームが際限なく回ってしまうループが生じ、ネットワークに対する付加が過重になってしまう。そのため、イーサネットは、リングトポロジではなくツリートポロジに適している。しかし、メトロエリアネットワークにおいてイーサネットを展開するには、リングトポロジの方が望ましい。弾力性（resiliency）などを確保するためにリングトポロジの方が望ましいのである。
【０００３】
しかし、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄスパニングツリープロトコル（ＳＴＰ）やＩＥＥＥ８０２．１Ｗラピッド・リコンフィギュレーションなどのプロトコルを使ってループを形成する平行ブランチを検出して無効にしなければ、イーサネットリングは際限なくループする傾向があることにより、大規模（メトロエリア）イーサネットリングの展開が妨げられている。スパニングツリープロトコルとラピッド・リコンフィギュレーションによりイーサネットリングにおけるループは無くすことができるが、これらのプロトコルにより、１０秒オーダーのリカバリー遅延が生じる。すなわち、シームレスな接続性や検出できない程度のフォールト訂正を期待する顧客にとっては、リングにおけるフォールトから回復するための時間が受け入れられないくらい長い。換言すると、顧客は、（ＳＯＮＥＴのように）約５０ｍｓ以内で接続が回復することを期待している。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．１７で規定されている現在のイーサネットリングの別の欠点は、リング中でトラフィックを送る方向を決定するＭＡＣ−ＰＨＹチップが専用のコンポーネントであり、技術革新や利用可能な帯域幅が一般的には他の単純なイーサネットＰＨＹ実装より遅れることである。このように、現在のように、イーサネットスイッチの他のすべてのコンポーネントがより高いレートを処理できたとしても、リングＭＡＣ−ＰＨＹチップがリングの全体的なビットレートを制限してしまう。
【０００５】
このように、イーサネット等のフレームベースのトラフィック用に、単純で弾力性があり高速な仮想リングを、特にメトロエリアネットワーク用に提供することが望まれている。
【０００６】
現在のネットワークトポロジの別の欠点は、システムにおけるフォールト（fault）により、送信したデータパケットが送信元ノードに戻される、すなわち「ループバック」されるときに、遅延が生じることである。フォールトによって主パスを介して送信先に配信できないトラフィックは、補助パスを用いて処理されるが、トラフィックが障害点（point  of  failure）まで行って送信元まで戻るのにかかる時間のために、大幅な遅延が生じる。
【０００７】
よって、ネットワークの主パスでのフォールトによりトラフィックがソースノードまでループバックされることによる遅延を大幅に減らすことができる方法とシステムを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一態様は、上記の先行技術における欠点を軽減する、イーサネットなどのフレームベーストラフィック用の単純で弾力的で高速な仮想リングを提供する。弾力的仮想イーサネットリングはワーキング仮想パスとプロテクション仮想パスにより相互接続された複数のノードを有する。仮想リングは、トラフィックが一方向に流れるワーキングパスと、トラフィックが反対方向に流れるプロテクションパスとを有する。ワーキングパスとプロテクションパスと同じルーティングをする複数の仮想リングを有することも考えられる。同様に、ルーティングが鏡像になっている複数の仮想リングを想定することもできる。一以上のリングにおけるプロテクションパスのルーティングが、その他のリングのワーキングパスのルーティングに対応する。同様に、ノードが、同時に複数のトポロジ的に隣接したリングのリングノードであると考えることもできる。各仮想リングは一意的なイーサネットブロードキャストドメインとなる。各仮想リングは、一組のＶＬＡＮに対して設定された接続により実現される。トラフィックは、リングに挿入されるとき、リングタグを用いてタグされる。リングタグは、リングにおいて送信したステーションを識別する機能を有し、特定のブロードキャストドメインに関連している。これらのタグはトラフィックがリングを出るときに除去される。イーサネットの場合、これらのリングタグはＶＬＡＮ  ＩＤ（ＶＩＤ）であり、ＶＬＡＮタグの挿入はＩＥＥＥ８０２．１ａｄ標準に記載されている。トラフィックがリングに入るとき、入口ノードはそのトラフィックにワーキングパスＶＩＤをタグ付けする。このワーキングパスＶＩＤはリングへのエントリポイントも識別するものである。
【０００９】
留意すべき点として、仮想リングメカニズムはＶＬＡＮタギング（tagging）と、ＶＬＡＮ転送の設定（configured  VLAN  forwarding）とを用いる。このビヘイビア（behavior）は、スパニングツリーや、ＶＬＡＮ空間を単純に分割することによるＭＡＣテーブルの静的設定などの、他のイーサネット転送のスタイルとともに、ノードに展開できる。
【００１０】
リングノードは、通常のイーサネットブリッジ動作、特に、送信先学習により転送データベースのデータ取り込み（populating）を行う。各ブロードキャストドメインにおけるトラフィックは複数のＶＬＡＮ  ＩＤ（ワーキングパスとプロテクションパスに対し、リングノードごとに１つずつ）により区別されるが、シェアードＶＬＡＮ学習（ＳＶＬ）によれば、リングノードは、学習した共通のＭＡＣ転送情報を使用できる。リングにおける方向性を保存するために、「ポートエイリアシング（port  aliasing）」を行い、従来のブリッジ動作でノードが学習するだろうポート指示とは逆のポート指示を記録する。例えば、エミュレーテッドＬＡＮ（ＥＬＡＮ）の実施形態では、ＭＡＣアドレスはリングの一方向、すなわちワーキングパスでのみ学習する。一リングポートに来たように見えるパケットは、それが他のリングポートに来たかのように記録された送信元学習される。このように、リングは２つの区別できるポートでノードに物理的に接続されているが、論理的には単一ポートに見える。ＥＬＡＮの場合、すべてのプロテクションパスＶＩＤにおいてＭＡＣ学習が無効にされる。
【００１１】
トラフィックはワーキングパスを介してリングに入り、リングから出る。これは、リングブロードキャストドメインに関連するオフリングポートが、リングに関連するワーキングＶＬＡＮに対してブロックされないような標準的なＶＬＡＮ設定で実現できる。送信先へのパスがリングノードには分からないブロードキャスト、マルチキャスト、またはパケットのコピーが、リングブロードキャストドメインに関連するポートのすべてにおいて、リングを出る。かかるパケットのコピーはオリジンノードまでリングを戻り、そこでリングタグにより、かかるパケットがリングを周回したことが分かり、送信したノードにおいて破棄される（「送信元ストリッピング」と呼ぶ）。リングを回るパケットは、オフリング接続を「学習」したリングノードも通る。そこにおいて、パケットはリングから取り出され、オフリングの送信先に転送される（「送信先ストリッピング」と呼ぶ）。
【００１２】
リング中の２つのノードの間のスパンで障害が発生した場合、弾力性メカニズムが障害のあるスパンを切り離すので、リングはフォールド（fold））する。リングフォールディング（ring  folding）を可能とするため、各ノードはワーキングパスをプロテクションパスにクロスコネクトするクロスコネクトを有する。これはVLAN変換により実現する。ワーキングVLANは、ワーキングパスとは逆方向のプロテクションVLANに１：１マッピングされる。このように、スパンに障害が発生すると、そのスパンの障害にすぐ隣接する２つのエンドノードが、そのワーキングパスとプロテクションパスをクロスコネクトすることにより、その障害を切り離す（isolate）。このクロスコネクトにより、リングをフォールド（fold）し、障害にすぐ隣接する２つのエンドノードのうちの第１のエンドノードにおいて、トラフィックをワーキングパスからプロテクションパスに転送する。トラフィックは、障害にすぐ隣接する２つのエンドノードのうちの第２のエンドノードまでプロテクションパスを通り、第２のエンドノードにおいてワーキングパスにクロスコネクトして戻され、ワーキングパスから出される。このように、送信先ストリッピングに用いる「学習した」転送情報と、送信元ストリッピングに関連するタグ情報とを、リングの障害状態にかかわらず、完全に適用可能であり、リング障害はその障害にすぐ隣接していないすべてのノード（ワーキングパスをプロテクションパスにマッピングするセレクタ動作を行う）に対してトランスパレント（transparent）である。
【００１３】
それゆえ、既存のブリッジの実施形態は、Ｑ−ｉｎ−Ｑスタッキングを用いたリングトラフィックのタギング、ＶＬＡＮ変換、及び（一方向リングパスとして実施されたブロードキャストドメインに適用される送信元学習を可能とする）ポートエイリアシングと組み合わせてシェアードＶＬＡＮ学習を用いるので、先行技術の実施形態を妨げる欠点を持たない仮想イーサネットリングを構成することができる。さらに、各ノードにおけるクロスコネクトにより、リングをフォールドしてスパン障害を切り離し（isolate）でき、リングを弾力的にできる。リングを一旦フォールドしても、トラフィックはワーキングパスのみに入り、ワーキングパスのみから出る。
【００１４】
したがって、本発明の一態様は、リングノードごとに、共通にルーティングされるワーキングパスとプロテクションパスを有する弾力的な仮想リングにより、フレームベーストラフィックをルーティングする方法を提供する。本方法は、リングの各ノードに対して、各ノードと、そのトラフィックがワーキングパスとプロテクションパスのどちらで搬送されるかとを一意的に識別する複数の一意的なリングタグを決めるステップと、仮想リングにおいてフレームをリングタグでタグ付けして、フレームにタグ付けしたノードと、そのトラフィックがワーキングパスとプロテクションパスのどちらで搬送されるかとを一意的に識別するステップとを有する。
【００１５】
フレームベーストラフィックはイーサネットでもよい。この場合、リングタグはＱ−ｉｎ−Ｑ  ＶＬＡＮスタッキングを用いてイーサネットフレームにタグ付けされたＶＬＡＮ  ＩＤ（ＶＩＤ）である。
【００１６】
本発明の他の態様では、ワーキングパスとプロテクションパスにより相互接続された複数のノードを有する弾力的な仮想リングを提供する。複数のノードはそれぞれフレームベーストラフィックが仮想リングに出入りする入口ポートと出口ポートを含む。各ノードは、リング中のトラフィックを一意的にタグ付けする複数のリングタグを有する。リングタグは、そのトラフィックをタグ付けしたノードと、そのトラフィックがワーキングパスとプロテクションパスのどちらで搬送されるかとを識別する。フレームベーストラフィックがイーサネットベースであるとき、Ｑ−ｉｎ−Ｑ  ＶＬＡＮスタッキングにより、フレームを一意的なＶＬＡＮ  ＩＤ（ＶＩＤ）でタグ付けできる。
【００１７】
本発明の他の態様では、送信したパケットのループバックにより生じる第１のプロテクションスイッチングネットワークにおける遅延を低減する方法を提供する。該方法は、プライマリパスにおける障害によるループバック状態の発生を検出する段階と、前記プライマリパスにおける送信元ノードと送信先ノードとの間のパケットの送信を停止する段階と、セカンダリパスにおける前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間の前記パケットの送信を開始する段階とを有する。
【００１８】
本発明の他の態様では、高速プロテクションスイッチングシステムを提供する。このシステムはプライマリパスとセカンダリパスとを含む。プライマリパスは送信元ノードと送信先ノードとを含む。セカンダリパスは送信元ノードと送信先ノードとを含む。前記送信元ノードと送信先ノードは、ループバック状態を検出すると、前記プライマリパスにおけるパケットの送信を停止して、前記パケットの送信を前記セカンダリパスにスイッチする。
【００１９】
本発明のさらに他の態様では、高速プロテクションスイッチングシステムのための装置を提供する。このスイッチングシステムは送信先ノードまでのプライマリパスとセカンダリパスとを含む。本装置は、前記プライマリパスと前記セカンダリパスとを用いて前記送信先ノードにパケットを送信するように構成されたネットワークインタフェースサブシステムを含む。本装置は、インタフェースサブシステムと通信するプロセッサをさらに含む。このプロセッサは、ループバック状態を検出し、ループバック状態を検出すると、前記プライマリパスを介した前記送信先ノードへの前記パケットの送信を停止する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
添付した図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、本発明及びその効果と特徴を、よりよく理解できるであろう。
【００２１】
本発明の他の特徴及び効果は、添付した図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、明らかとなるであろう。
【図１Ａ】本発明の一実施形態による、ＥＬＡＮまたはソーススペシフィックブロードキャスト（ＳＳＢ）用の１対１プロテクションで構成されたイーサネットＶＬＡＮリングを示す図である。
【図１Ｂ】図１ＡのノードＡがフォールトフリー状態で動作しているところを拡大して示す図である。
【図１Ｃ】図１ＡのノードＢ、Ｃ、Ｄがフォールトフリー状態で動作しているところを拡大して示す図である。
【図２Ａ】ノードＣとＤとの間のスパンにおける不具合に応じて図１ＡのイーサネットＶＬＡＮリングをどうフォールドするか示す図である。
【図２Ｂ】リングをフォールドする際のノードＣの動作を示す図である。
【図２Ｃ】リングをフォールドする際のノードＤの動作を示す図である。
【図３Ａ】本発明の他の一実施形態による、ＳＳＭ用の１対１プロテクションで構成されたイーサネットＶＬＡＮリングを示す図である。
【図３Ｂ】図３ＡのノードＡがフォールトフリー状態で動作しているところを拡大して示す図である。
【図３Ｃ】図３ＡのノードＢ、Ｃ、Ｄがフォールトフリー状態で動作しているところを拡大して示す図である。
【図４Ａ】ノードＣとＤとの間のスパンにおける不具合に応じて図３ＡのイーサネットＶＬＡＮリングをどうフォールドするか示す図である。
【図４Ｂ】リングをフォールドする際のノードＣの動作を示す図である。
【図４Ｃ】リングをフォールドする際のノードＤの動作を示す図である。
【図５Ａ】本発明の他の一実施形態による、１対１プロテクションで構成されたイーサネットＶＬＡＮリングを示す図である。
【図５Ｂ】図５ＡのノードＡがフォールトフリー状態で動作しているところを拡大して示す図である。
【図５Ｃ】図５ＡのノードＢ、Ｃ、Ｄがフォールトフリー状態で動作しているところを拡大して示す図である。
【図６】本発明の他の一実施形態によるイーサネットリングノードを示す図である。
【図７Ａ】主パスにおける不具合によりパケットが送信元ノードにループバックされるところを示す、本発明の原理により構成された、プロバイダバックボーントランスポートトラフィック高速プロテクションスイッチシステムを示すブロック図である。
【図７Ｂ】補助パスにおいて送信するパケットの再割り振りを示す、本発明の原理により構成された、プロバイダバックボーントランスポートトラフィック高速プロテクションスイッチシステムを示すブロック図である。  添付した図面においては同じ特徴には同じ参照数字を示した。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
当業者には言うまでもなく、本発明は、図示して説明したものに限定されない。また、特に断らない限り、添付した図面は正確な縮尺ではない。本発明は特許請求の範囲によってのみ限定される。本発明の範囲と精神から逸脱することなく、上記の教示を考慮して様々な修正や変形が可能である。
【００２３】
概略的に、そして図１ないし図６に示した具体的な実施形態を参照して以下に説明するように、本発明は、好ましくはイーサネット等であるフレームベースのトラフィック用の弾力的な仮想リングと、弾力的な仮想リングにより（イーサネット等の）フレームベースのトラフィックをルーティングする方法とを提供する。以下に説明する実施形態はイーサネットとしての実施であるが、本発明はその他のフレームベース（frame-based）ネットワークに適用できることは言うまでもない。
【００２４】
図１Ａの参照数字１０を付した弾力的仮想イーサネットリングは、（ラベルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを付した）複数のノードを有し、これらがワーキングパス１２とプロテクションパス１４により相互接続されている。図１Ａは、リング上のノードごとに繰り返されるものの一例である。各パスはＶＬＡＮ設定（ポートのブロッキングとアンブロッキング）となっている。当業者には言うまでもないことであるが、仮想リングはメッシュ等の非リングトポロジを仮想化したものであってもよい。つまり、この仮想リングは、実際の物理的なリングアーキテクチャである必要はない。さらに、言うまでもなく、４つのノードを示したが、これは単なる一例であり、リングのノード数はこれとは異なってもよい。
【００２５】
複数のノードＡ−Ｄはそれぞれ、仮想リングに出入りするトラフィック用の入力ポートと出力ポートを有する。同様に、仮想リングは、入出力ポートは有さないがリングの動き（behavior）を分担する中継ノードを有していてもよい。各ノードには、リング中のトラフィックのフレームにタグ付けする複数のリングタグのセットを有している。換言すると、リングの各ノードに対して、複数の一意的なリングタグが決まっている。リングタグは、リングパスがワーキングパスであるかプロテクションパスであるかという情報と、及びそのパスのリングノードの一意的な識別情報（unique  identity）とを示すものである。このように、複数のＶＬＡＮタグ（リングステーションにつき１つ）のセットが一方向リングのワーキングパスに関連付けられており、対応する複数のＶＬＡＮタグのセットが一方向リングのプロテクションパスに関連付けられている。プロテクションパスのルーティングはワーキングパスと一致しており、転送方向がワーキングパスの転送方向と逆なだけである。
【００２６】
好ましい実施形態では、リングタグは、リングにおけるイーサネットフレームをタグ付け（tagging）するための仮想ローカルエリアネットワーク識別子すなわちＶＬＡＮ  ＩＤ（ＶＩＤ）である。このように、一般的な場合には、リングの各ノードは、そのリング中のトラフィックのタグ付けに用いる一意的なＷ−ＶＩＤ識別子とＰ−ＶＩＤ識別子のセットを有し、トラフィックにタグ付けしたノードを識別し、ワーキングパスとプロテクションパスのどちらがそのトラフィックを搬送しているか識別する。ＶＩＤは、特定の仮想リング（すなわち、簡単なトポロジの場合には「イースト」または「ウエスト」）と、そのトラフィックがワーキングパスとプロテクションパスのどちらで搬送されているかと、そのリングにトラフィックを発送したノードとを識別する。留意すべき点として、ＶＬＡＮのタグ付けをしたリングの仮想化が可能なので、１つのノードが分離した多数の仮想リングに所属して、各リングに参加するために対応するＶＬＡＮタグのセットを与えられてもよい。
【００２７】
イーサネットフレームは、Ｑ−ｉｎ−Ｑスタッキング（ＱｉｎＱとも記す）を用いてタグ付けすることができる。Ｑ−ｉｎ−Ｑスタッキングは、ＩＥＥＥ８０２．１ａｄで規定されたカプセル化プロトコルである。ＩＥＥＥ８０２．１ａｄはここに参照援用する。
【００２８】
本明細書の目的において、「ウエスト」、「ウエストワード」、「ウエストバウンド」等と言った場合、リングの時計回り方向を意味する。一方、「イースト」、「イーストワード」、「イーストバウンド」等と言った場合、リングの反時計回り方向を意味する。
【００２９】
好ましい実施形態では、仮想イーサネットリングは、リングに入るトラフィックがワーキングパスに沿って転送され、ワーキングパスを介してリングから出て行くだけであり、プロテクションパスのトラフィックはリングに拘束され、リング外のノードに対して好ましくない複製を防止するように構成されている。トラフィックはプロテクションパスには直接的には入らないので、プロテクションパスが、出力をしない非割込リング（uninterrupted  ring  with  no  egress）であることは問題とはならない。トラフィックは、フォールト（fault）によりリング構成が破損した場合にプロテクションパスにクロスコネクトされるだけである。このように、好ましい実施形態では、ノードに入るフレームベースのトラフィックは、それがワーキングパスに挿入されていることと、挿入点とを示すＶＩＤによりタグされる。さらに、好ましい実施形態では、リングが「双方向性」であると言うのは、ワーキングパスはリングに沿って任意に選択した方向で一方向性であるが、プロテクションパスはそのリングに沿って反対の方向で一方向性であることによる。リング外のポイント（off-ring  point）からのトラフィックは、ＩＥＥＥ８０２．１ａｄで規定された通常のイーサネット分類手段により、タグまたはポート情報のいずれかをリングセレクタとして用いて、リングベースのブロードキャストドメインに関連付けされる。同様に、リングノードはリングの動きにまったく関連しないポートを有していてもよい。
【００３０】
このように、ノード（以下、入口ノードと呼ぶ）においてトラフィックがリングに入るとき、スイッチ組織に対して、そのトラフィックが仮想リングのワーキングパスに挿入されることを示す一意的なＶＩＤで、リングに入る各パケットをタグする。ワーキングパスは一方向性なので、入口ノードではルーティング決定をする必要はない。そのため、方向を決定するＭＡＣ−ＰＨＹチップは入口ノードでは必要ない。ＭＡＣ−ＰＨＹチップは、上記の通り、コストがかかるだけでなくビットレートを制限してしまうものである。ここで留意すべき点として、ＶＬＡＮは双方向性であるが、一方向性はＶＬＡＮをいかに用いてリングパスを作るかにかかわるアーティファクトである。１つのノードだけが特定のワーキングＶＬＡＮのＶＩＤでタグされたトラフィックを挿入し、トラフィックがリングを周回したリターンパスに対応するポートのＶＬＡＮはブロックされるので、そのリングノードからのＶＬＡＮには出口ポートは１つだけである。
【００３１】
さらに、リングに入るトラフィックは一意的なＶＩＤでタグされ、そのＶＩＤに対しては仮想リングのリターンポートにポートブロッキングがされるので、入口ノードは「ソースストリッピング（source  stripping）」を行う。すなわち、「要求されないのに（unclaimed）」入口ノードに戻るトラフィックを破棄する。言い換えると、リング内の他のノードがどれも送信先ＭＡＣアドレスを認識しない場合、またはパケットがすべてのリングノードに複製するものである場合、トラフィックは破棄される（ストリップ）される。言い換えると、トラフィックは、他のノードのどれからも要求されないままリング全体を回って戻ってくると、（戻ってきたポートではワーキングＶＬＡＮがブロックされているので）入口ノードにより破棄されるこのように、入口ノードは、トラフィックがリングに最初に入った時に自分が割り当てたリングタグでタグされたトラフィックを受信すると、破棄する。
【００３２】
このように、ソースストリッピングにより、トラフィックがリングを際限なくループしないようにできる。リングの他のノードが、ＭＡＣアドレスを、そのノードによりサービスされているＭＡＣアドレスであると認識すると、そのノードは（「出口ノード」として機能し、すなわち）そのパケットを非リングポート（non-ring  port）に転送する。留意すべき点として、リングノードの実際の転送動作は８０２ブリッジ転送標準のものである。ブロードキャストパケット、マルチキャストパケット、及び未知のパケットは両方のリングのポートで転送され、リングブロードキャストドメインに参加するように設定されたローカルの非リングポートで複製される。リングノードは、リングポートを指す、または非リングポートを指す送信先アドレス用のＭＡＣ転送エントリを有してもよい。「非リング」ポート用のＭＡＣ転送エントリがあるシナリオでは、リングノードは、パケットがリング全体の一部のみを通るように、（通常のブリッジ動作のアーティファクトとして）「送信先ストリッピング」を行う。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態では、各ノードは、学習したＭＡＣアドレスを受け取り、ノードが検出した実際のポートディレクションとは反対のポートディレクションを転送テーブルに記録する「ポートエイリアシングモジュール」も含む。リング／ブロードキャストドメインは一方向性なので、論理的には単一ポートであるが、実際の実装では入口ポートと出口ポートである。通常のイーサネットソース学習では、他のリングノードから受信したトラフィックのＭＡＣアドレスを学習して入口ポートと関連付けることを試みるが、リングを回るパスは一方向性なので、望ましい動きは、ＭＡＣアドレスへの転送をリングの出口ポートに関連付けることである。ポートエイリアシングにより、トラフィックの転送の前に、学習した情報を入口から出口に変換できる。これは、学習した情報をローカルの転送データベースに挿入する前でも後でも可能である。値をいつエイリアス（alias）するかは実施形態の問題である。
【００３４】
図１Ａは、本発明の一実施形態による、エミュレーテッドＬＡＮ（ＥＬＡＮ）またはソーススペシフィックブロードキャスト（ＳＳＢ）用の１対１プロテクションで構成されたイーサネットＶＬＡＮリングを示す図である。この例では、リング１０は４つのノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを相互接続するワーキングパスとプロテクションパスとを有する。この例では、Ａで挿入されるトラフィックは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを通るように構成されたワーキングパスに対応するワーキングＶＩＤ（Ｗ−ＶＩＤ）でタグされる。逆方向Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａで構成されたプロテクションＶＩＤ（Ｐ−ＶＩＤ）も設定され、リングノードにはＶＩＤの対応ポートメンバーシップが設定される。この例では、ノードＡに関するＶＩＤを参照する。勿論、ノードＢ，Ｃ，Ｄに、同様の、共通ルートの、（しかし異なる）ＶＩＤを割り当ててもよい。エミュレーテッドＬＡＮ（ＥＬＡＮ）の場合、１リングノードあたり、１仮想リングあたり全部で２つのＶＩＤが必要である。ソーススペシフィックマルチキャスト（リング状でのｐ２ｍｐツリー、すなわちポイント・ツー・マルチポイントツリー、のエミュレーション）の場合、仮想リングあたり全部で４つのＶＩＤが必要である。ソーススペシフィックブロードキャスト（ＳＳＢ）の場合、１仮想リングあたり全部で２つのＶＩＤが必要であり、この場合ワーキングリングとプロテクションリングである。簡単な変形例では、リングの２つの方向のどちらでトラフィックが搬送されるか、ＶＩＤにより示すことができる。このように、この変形例では、各ノードに対してウエストワーキングＶＩＤ、ウエストプロテクションＶＩＤ、イーストワーキングＶＩＤ、イーストプロテクションＶＩＤを決める。２つの方向のどちらをワーキングパスに選ぶかによって、ウエストＶＩＤまたはイーストＶＩＤのいずれかを使用する。
【００３５】
図１Ｂは、図１ＡのノードＡがフォールトフリー状態で動作しているところを拡大して示す図である。この例では、ノードＡはリングに入るすべてのイーサネットフレーム（トラフィック）にリングタグを付加する。この場合、トラフィックはワーキングパスにルーティングされるので、フレームに付加するリングタグはＷ−ＶＩＤである。図１Ｂに示したように、ノードＡはＰ−ＶＩＤを通し、イーストポートのＷ−ＶＩＤをブロックする。
【００３６】
図１Ｃは、図１ＡのノードＢ、Ｃ、Ｄがフォールトフリー状態で動作しているところを拡大して示す図である。この場合、ノードＢ，Ｃ，Ｄは（ノードＡと同様に）Ｐ−ＶＩＤを通すが、Ｗ−ＶＩＤを通し、コピーして、トラフィックをリングから出すときにリングタグ（ＶＩＤ）を削除する。
【００３７】
したがって、大規模（都市サイズ）で単純かつ低コストのイーサネットリングを、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ準拠のハードウェアを用いて、すなわちＱタグを用いて、動きがＩＥＥＥ８０２．１Ｑ準拠のブリッジに見える弾力的なＱｉｎＱリングを形成して実施することができる。さらに、以下に説明するように、これらのリングを弾力的にすることができる。
弾力性（１：１プロテクション）
仮想イーサネットリングは、リングトポロジ（リングトポロジは本来的に弾力的なトポロジである）と、１：１プロテクションを提供するプロテクションパスの存在と、リングをフォールドするときにトラフィックを「ヘアピン化（hairpinning）」できる、各ノードにおけるクロスコネクトの存在と、により弾力的（すなわちフォールトトレラント）にできる。
【００３８】
リング中の各ノードは、ワーキングパスをプロテクションパスにクロスコネクトするクロスコネクトを有する。これにより、リングのスパンにおいて検出された障害に応じて、リングをフォールド（ring  folding）することができる。スパン障害の検出は、ＩＥＥＥ８０２．１ａｇやＩＥＥＥ８０２．３ａｈＥＦＭ（「イーサネットファーストマイル」）などの既知の任意のスパン障害検出メカニズムを用いて行ってもよい。ＩＥＥＥ８０２．１ａｇとＩＥＥＥ８０２．３ａｈＥＦＭはここに参照援用する。リングをフォールドするとスパン障害を隔離でき、プロテクションパスが使えるので、送信先ノードにトラフィックをシームレスに転送し続けることができる。
【００３９】
図２Ａに示すように、スパン障害１６が発生したとき、リング１０は、そのスパン障害のすぐ両端にある２つの「エンドノード」１８、２０において、ワーキングパス１２とプロテクションパス１４とをクロスコネクトすることにより、フォールド（fold）することができる。これをここでは「ヘアピン化（hairpinning）」と呼ぶ。第１のエンドノード１８において、すなわちワーキングパスにおいてトラフィックがスパン障害の直前に着く最後のノードにおいて、トラフィックがワーキングパスからプロテクションパスに切り替えられる時、「ヘアピンカーブ」するように見えるからである。そして、トラフィックはプロテクションパスにより（逆方向に）第２のエンドノード２０まで搬送され、再び「ヘアピン」（すなわち、クロスコネクト）されてワーキングパスに戻る。障害を起こしたスパンは、プロテクションスイッチに対して「セレクタ」同期メカニズムを提供する。障害に隣接する両方のリングノードにおいてクロスコネクトすることの正味の効果は、リングの一方向性を維持しながら、プロテクションパスが、トラフィックをワーキングパスにループバックする「バイパス」として機能することである。このダブルヘアピン構成を用いてリングをフォールドすることにより、ワーキングパスの一方向性を維持するだけでなく、トラフィックがワーキングパスからリングを出るだけ、または入るだけにすることができる。言い換えると、ワーキングパスはスパン障害発生後も常にワーキングパスであり続ける。
【００４０】
図２Ｂに示したように、第１のエンドノード１８（すなわち、この例ではノードＣ）は、Ｗ−ＶＩＤをＰ−ＶＩＤにクロスコネクト（して、ポート出口変換を）する。同様に、図２Ｃに示したように、第２のエンドノード２０（すなわち、この例ではノードＤ）は、Ｐ−ＶＩＤをＷ−ＶＩＤにクロスコネクト（して、ポート入口変換を）する。
【００４１】
この構成の有用な点は、ＥＬＡＮとＳＳＭの場合に、ＭＡＣ学習の点においてプロテクション切り替えが「ヒットレス（hitless）」であることである。言い換えると、学習したＭＡＣアドレスに関して、リングフォールディングはトポロジを保存する。
【００４２】
他の例として、図３Ａないし図３Ｃ及び図４Ａないし図４Ｃは、それぞれ、１：１プロテクションで構成されソーススペシフィックマルチキャスト（ＳＳＭ）を可能とする仮想イーサネットリングの動作とフォールディング（folding）とを示す。ＳＳＭでは、送信元ノード（ルートと呼ぶ）だけが他のすべてのリングノード（リーフと呼ぶ）との接続性を有するように、接続性に関する構成が制約されている。すなわち、送信元ノード以外のリングノードは送信元（source）ノードと通信することだけができる。ＳＳＭヘッドエンドは、通信したいリングノードがあることを知ればよく、どのリングノードが通信したいのか知らなくてもよい。２つのワーキングＶＩＤが必要となる。１つはヘッドエンドからリーフ用であり、もう１つはリーフからヘッドエンド用である。２つのプロテクションＶＩＤが必要となる。１つはワーキングＶＩＤ（ルートからリーフへの接続）用であり、１つはワーキングリターンＶＩＤ（リーフからルートへの接続）用である。上記の図に示したように、ワーキングパス１２はプロテクションパス１４を有し、リターンパス２２はプロテクションリターン２４によりプロテクトされている。
【００４３】
それゆえ、ＳＳＭ仮想リングの場合、４つのパスがあり、このリング用に４つのＶＩＤが決められる。これらのＶＩＤは、ワーキング（Ｗ−ＶＩＤ）、ワーキングリターン（ＷＲ−ＶＩＤ）、プロテクション（Ｐ−ＶＩＤ）、及びプロテクションリターン（ＰＲ−ＶＩＤ）として指定できる。
【００４４】
図３Ｂに示すように、ノードＡは、無障害状態では、Ｐ−ＶＩＤとＰＲ−ＶＩＤとを通して、イーストポートのＷ−ＶＩＤをブロックする。ノードＡでリングに入るトラフィックは、Ｗ−ＶＩＤでタグされて、ノードＡのウェストポートを介してリングに送られ（この例では、ウエストがワーキング方向と仮定している）、一方、リターントラフィックはＷＲ−ＶＩＤを見てリングから取り出される。
【００４５】
図３Ｃに示すように、ノードＢ、Ｃ、Ｄは、無障害状態において、Ｐ−ＶＩＤとＰＲ−ＶＩＤとを通す。ノードＢ，Ｃ，Ｄではそれぞれ、Ｗ−ＶＩＤを通して、コピーをする（トラフィックがリングを出るときＶＩＤを取る）。これらのノードはそれぞれ、ＷＲ−ＶＩＤを通し、トラフィックにリングタグ（Ｗ−ＶＩＤ）を付与してＷ−ＶＩＤに挿入する。
【００４６】
図４Ａないし図４Ｃに示すように、イーサネットリング１０は、例えばノードＣとＤとの間のスパンに障害１６が発生すると、フォールド（fold）する。図４Ｂに示すように、ノードＣ（第１のエンドノード１８）は、Ｗ−ＶＩＤをＰ−ＶＩＤにクロスコネクトし、ＷＲ−ＶＩＤをＰＲ−ＶＩＤにクロスコネクト（して、ポート出口変換を）する。図４Ｃに示すように、ノードＤ（第２のエンドノード２０）は、Ｐ−ＶＩＤをＷ−ＶＩＤにクロスコネクト（して、ポート入口変換を）する。
【００４７】
このように、１つのワーキングパスあたり１つのプロテクションパスを有する、非常に弾力的な、一方向性仮想イーサネットリングを作り、ＥＬＡＮとＳＳＢの実施形態、またはＳＳＭの実施形態に対して１：１プロテクションを提供する。
弾力性（１＋１プロテクション）
他の一実施形態では、図５Ａないし図５Ｃに示すように、リング１０のワーキングパス１２とプロテクションパス１４の両方で反対方向にトラフィックを送信して（「バイキャスティング」）、１＋１プロテクション構成を実現する。この１＋１プロテクションのシナリオでは、入口ノードは、同じトラフィック（すなわち、同じフレーム）をリングの反対の２方向に送信するだけでなく、接続障害管理（ＣＦＭ）ハートビート信号（heartbeats）もリングの反対の２方向に送信する。ＣＦＭハートビート信号により、リング上の送信先ノードは、受信したＣＦＭハートビート信号の特徴に基づき、バイキャストされ受信したトラフィックの２つのコピーのうち一方を選択できる。
【００４８】
図５Ｂに示すように、ノードＡは、トラフィックがリングに入る時、Ｗ−ＶＩＤとＰ−ＶＩＤとの両方にバイキャストされたことを示すリングタグを付加する。ノードＡはイーストポートのＰ−ＶＩＤとＷ−ＶＩＤとをブロックする。図５Ｃに示すように、ノードＢ，Ｃ，Ｄはそれぞれセレクタを有する。このセレクタは、ＩＥＥＥ８０２．１ａｇとＧ．８０３１とを用いて、バイキャストされたトラフィックのうちどちらを、ワーキングパスのトラフィックとして処理するか選択する。ＶＩＤは、トラフィックがリングを出るときに除去される。各ノードはＷ−ＶＩＤを通して、コピーを取る。また各ノードはＰ−ＶＩＤを通して、コピーを取る。
ＶＩＤシージング（seizing）
リングの初期化の際、リングの動作にＶＬＡＮを設定し（delegate）、各リングノードにおいて設定されたＶＬＡＮのポートメンバーシップを設定して、適切なリング接続を設定する。各ノードは、一意的な一組のリングタグ（リングに設定（delegate）された範囲のタグのうち、そのリングノードが使用する一部のタグ）を自己発見して取得してもよい。各ノードにおいて、リングタグはランダムに選択され、テストされる。リングタグをテストするため、ノードは、選択したワーキングパスリングタグでタグしたフレームで、自分に対するｐｉｎｇを試みる。そのノードは、そのリングタグがリングのどのノードにも使われていなければ、自分にｐｉｎｇをすることができる（すなわち、リングの接続は中断されていない）。そうでない場合、選択したリングタグがリングの他のノードによってすでに使用されている場合、ノードは自分にｐｉｎｇすることはできない。その選択したワーキングリングタグの実際のオーナー（すなわち、上記「他のノード」）がソースストリッピングをするために、そのリングタグに対してポートをブロックしてしまっているからである。
【００４９】
仮想イーサネットリング（例えば、ＥＬＡＮ）の場合、各ノードは一意的なＶＩＤを２つ取得する必要がある。ＶＩＤ発見と取得を行うには、各ノードにおいて、初期化時に、リングに関連して潜在的に使用可能なＶＩＤをランダムに選択して、その潜在的な使用可能なＶＩＤをリングに送信して自分自身に対するｐｉｎｇを試し、そのＶＩＤを送信したノードにそのｐｉｎｇが帰ってきたらそのＶＩＤを取得する。初期化するノードが自分自身に少なくとも２回ｐｉｎｇするまで、これらのステップを繰り返す。初期化するノードが２つのＶＩＤのブロックを「取得（own）」すると、取得（seizing）が完了する。
【００５０】
リング全体が一度にパワーアップする場合、このセルフディスカバリプロセスにランダムな遅延を導入して、「競合状態」を回避することが重要である。このように、ノードはランダムな時間待ってから、リングタグを選択して自分自身に対するｐｉｎｇを試みなければならない。
【００５１】
さらに、安全のため、ノードは、同じリングタグで２〜３回自分自身に対してｐｉｎｇをして、本当にＶＩＤが使用されてなく、正当に取得（ｓｅｉｚｅ）できることを確認するべきである。ノードは、リングタグを取得するとき、取得したリングタグの範囲の設定をデフォルトから取得状態（owned  state）に変更する。
ノードの実施形態
図６は、本発明の他の一実施形態によるイーサネットリングノード（「ノードＸ」）を一例として示す図である。図６に示すように、ノードＸは、ルーティングスイッチ３０（例えば、ノーテル８６０８または同等品）と、スイッチ構成モジュール４０（例えば、ノーテル８６９２または同等品）を有する。ルーティングスイッチ３０は、トラフィックがリングに入る入口ポート３２と、トラフィックがリングから出る出口ポート３４とを有する。ルーティングスイッチ３４は、入口ポートで受信したＣ−ＶＩＤ（カスタマーＶＩＤ）をリングＶＩＤにマッピングして、フレームをスイッチ構成モジュール４０にプッシュするマッピングモジュール３６（またはその他の手段）を含む。ルーティングスイッチ３４は、トラフィックが出口ポート３４を介してリングから出る前にそのトラフィックからリングＶＩＤを除去（strip）するＶＩＤストリッピングモジュール３８（またはその他の手段）も含む。
【００５２】
図６にさらに示すように、スイッチ構成モジュール４０は、転送メモリ４２と、ポートエイリアシングモジュール４４と、８０２．１Ｑブリッジ４６とを含む。メモリ４２は、転送テーブル（例えば、転送情報ベース）を保持する。この転送テーブルにはＭＡＣアドレスとポート指示（port  directions）が格納される。ポートエイリアシングモジュール４４は、上記の通り、実際に学習した指示とは反対のポート指示を格納している。このポートエイリアシングによりリングの一方向性が保存される。トラフィックは８０２．１Ｑブリッジ４６によりウエストＰＨＹ  ５０またはイーストＰＨＹ５２のいずれかにスイッチされる。
仮想イーサネットリングのアプリケーション
本リングは、ＥＬＩＮＥ、Ｅ−ＴＲＥＥ、エミュレーテッドＬＡＮ（ＥＬＡＮ）、ソーススペシフィックマルチキャスト（ＳＳＭ）、ソーススペシフィックブロードキャスト（ＳＳＢ）を含むいろいろなイーサネットアプリケーションをサポートできる。ＥＬＩＮＥとＥ−ＴＲＥＥのシナリオでは、リングはプロバイダバックボーントランスポート（ＰＢＴ）ネットワーク内のプロバイダバックボーンブリッジ（ＰＢＢ）として機能する。ＰＢＢやＰＢＴについては、２００５年１０月６日に公開された米国特許出願公開第２００５／０２２００９６号（発明の名称「フレームベースキャリアネットワークにおけるトラフィックエンジニアリング」）に記載されている。この文献はここに参照援用する。ＥＬＩＮＥとＥ−ＴＲＥＥの場合、ＰＢＴはｅ２ｅＰＳ（エンド・ツー・エンドプロテクションスイッチング）を提供するので、リングはＰＢＴ  ＶＩＤの範囲と干渉してはならない。ＥＬＡＮの場合、リングは弾力的な分散スイッチとして機能する。ＳＳＭの場合、リングは、動的に変化する（Ｓ，Ｇ）マルチキャストグループを一組のリングノードに弾力的にファンアウトするように動作する。ＳＳＭの場合、リングはＩＧＭＰスヌーピング／フィルタリングのために制約されたリターンパスも提供しなければならない。ＳＳＢの場合、リングは、不変な（Ｓ，Ｇ）マルチキャストグループのバンドルを一組のリングノードに弾力的にファンアウトするように動作するが、ＳＳＭと異なり、リターンパスは必要ない。仮想リングはこれらのアプリケーションをすべて同時にサポートできなければならない。
特定の実施形態におけるノード設定
ＥＬＡＮ、ＳＳＭ、ＳＳＢなどの異なるアプリケーション、すなわち「ビヘイビア（behaviors）」を同時に収容するために、アプリケーションすなわち「ビヘイビア」のタイプごとに、ある範囲のＶＩＤを割り当てる。すなわち、ある範囲のＶＩＤをＥＬＡＮに割り当て、別の範囲のＶＩＤをＳＳＭに割り当て、さらに別の範囲のＶＩＤをＳＳＭに割り当てる。デフォルトでは、各ノードは各範囲を事前設定して、必要に応じて各範囲の具体的なＶＩＤを取得（seize）する。
【００５３】
（プロバイダバックボーントランスポートなどの、自分でエンド・ツー・エンドの弾力性を提供する）ＥＬＩＮＥの場合、固定のネットワークＶＩＤ範囲を割り当てられる。
【００５４】
一般的な場合、１リングノードあたり２つのＶＩＤ、すなわちワーキングＶＩＤ（Ｗ−ＶＩＤ）とプロテクションＶＩＤ（Ｐ−ＶＩＤ）とを指定することにより、エミュレーテッドＬＡＮ（ＥＬＡＮ）が可能になる。ＶＩＤがリングの方向も示さなければならない場合には、１リングノードあたり４つのＶＩＤ、例えばウエストワーキングＶＩＤ、ウエストプロテクションＶＩＤ、イーストワーキングＶＩＤ、イーストプロテクションＶＩＤを決める。各ノードは、中継をして、ワーキングＶＩＤのコピーをする必要がある。各ノードはリングポート間のプロテクションＶＩＤの接続をするだけでよい。プロテクションＶＩＤについてＭＡＣ学習は無効にされる。
【００５５】
ソーススペシフィックマルチキャスト（ＳＳＭ）は、（一般的な場合、）１ＳＳＭリングあたり４つのＶＩＤ、すなわち、ワーキングＶＩＤ、ワーキングリターンＶＩＤ、プロテクションＶＩＤ、及びプロテクションリターンＶＩＤを指定すれば可能である。各ノードは、中継をして、ワーキングＶＩＤのコピーをする必要がある。各ノードはプロテクションＶＩＤとワーキングリターンＶＩＤを接続する必要がある。すべてのＶＩＤについて、ＭＡＣ学習は無効にされる。
【００５６】
１リングごとに１ソースノードあたり２つのＶＩＤ（Ｗ−ＶＩＤとＰ−ＶＩＤ）を指定することにより、ソーススペシフィックブロードキャスト（ＳＳＢ）が可能となる。各ノードは、中継をして、ワーキングＶＩＤのコピーをする必要がある。各ノードはリングポート間のプロテクションＶＩＤの接続をするだけでよい。すべてのＶＩＤについて、ＭＡＣ学習は無効にされる。
【００５７】
図７Ａと図７Ｂは、本発明の他の実施形態を示す図である。この実施形態では、トラフィックがループバックすることによる時間遅れの問題を解決している。図７Ａにおいて、スイッチングネットワーク５４は、１：１プロテクトされたトランクのプライマリパス６４に沿って、送信元ノード５６と、中継ノード５８、６０と、送信先ノード６２とを含む。代替的なセカンダリパス６６は中継ノード６８を含む。ネットワーク５４の中継ノードの数には特に限定はない。１：１トランクのプライマリレッグとセカンダリレッグがリングを形成していると考えることができる。
【００５８】
一実施形態では、送信元ノード５６はネットワークインタフェースサブシステムを含む。このネットワークインタフェースサブシステムは、送信元ノード５６が好適なプロトコルを用いてネットワーク５４とインタフェースするのに必要なハードウェアとソフトウェアを含む。ネットワーク５４との通信は複数の物理インタフェースにより行える。ネットワークインタフェースサブシステムは、プライマリパス６４とセカンダリパス６６を用いて、トラフィック、すなわちデータパケットを、送信先ノード６２に送信するように構成されている。セカンダリパス６６はプライマリパス６４に障害が起きたときに使われる。送信元ノード５６は、ネットワークインタフェースサブシステムと通信しているプロセッサも含む。プロセッサはシステムバスによって１つ以上のメモリエレメントと結合している。メモリエレメントは、プログラムコードの実行時に使われるローカルメモリと、バルク記憶と、実行時にコードをバルク記憶から読み出さねばならない回数を低減するために、少なくともプログラムコードの一部を一時的に記憶するキャッシュメモリと、を含む。入出力デバイスを用いて、直接的、またはＩ／Ｏコントローラを介して、ネットワークとインタフェースしてもよい。
【００５９】
起こり得る問題の１つは、トラフィックが送信元ノード５６により送信され、プライマリパス６４に沿った障害７０により、ループバックされて送信元ノード５６に戻る場合に、そのトラフィックにより生じる遅延が大きくなることである。これはループバック状態と言うことができる。さらに、中継ノード５８、６０を介して送信先ノード６２から送信元ノード５６に向けて送信されるトラフィックも、中継ノード５８と６０との間のプライマリパス７０に発生した障害７０により、ノード６２に戻される。ネットワーク５４では、トラフィックが障害７０の地点まで行き、送信したノード５６と６２に戻るのにかかる時間だけ遅延が生じる。この例では、中継ノード５８と６０の間のプライマリパス６４に障害７０が生じている。
【００６０】
トラフィックがループバックされることにより増大する遅延を解消する１つの方法は、送信元ノード５６と送信先ノード６２との間でスロー連続性チェックメッセージ（ＣＣＭ）を用いることである。送信元ノード５６と送信先ノード６２は、スローＣＣＭを送信して、そのＣＣＭが送信したノード（送信元ノード５６と送信先ノード６２）にループバックされないようにして、ＣＣＭが失われたことを検出して、プライマリパス６４へのトラフィックの送信を停止し、セカンダリパス６６へのトラフィックの送信を開始できる。
【００６１】
遅延の増大を解決するもう１つの方法は、スローアラーム表示信号（ＡＩＳ）を用いることである。中継ノード、例えば中継ノード５８により障害が検出されると、トラフィックはそれを送信したノードにループバックされる。しかし、トラフィックをループバックするのに加えて、中継ノードから送信したノードにＡＩＳを送る。このＡＩＳにより、送信元ノード５６と送信先ノード６２の両方に、プライマリパス６４に沿った送信を停止して、セカンダリパス６６へのトラフィックの送信を開始するように、警告する。
【００６２】
トラフィックのループバックによる遅延の増大を解決するもう１つの方法は、送信元ノード５６と送信先ノード６２に、トラフィックがループバックされたときにはそれを検出して、プライマリパス６４に沿ったトラフィックの送信を停止して、セカンダリパス６６に沿ったトラフィックの送信を開始する機能を設けることである。上記の方法の１つを利用すれば、プライマリパス６４で障害７０が発生した時に、トラフィックを送信元ノード５６または送信先ノード６２にループバックする必要が無くなる。図７Ｂに示すように、無障害のセカンダリパス６６にトラフィックを送ることができる。
【００６３】
実際に障害が発生したとき、障害が起きたリンク、すなわちプライマリパス６４のトラフィックは基本的にはすべて失われる。さらに、送信元ノード５６と送信先ノード６２がセカンダリパス６６への送信を開始すると、プライマリパス６４の途中のトラフィックも基本的にすべて失われる。この「二重（dual）」トラフィックヒットを回避する方法の１つは、途中の（in-transit）トラフィックがプライマリパス６４からなくなるまで、新しいトラフィックをすべてバッファするように、トラフィックをバッファする機能を有する送信元ノード５６と送信先ノード６２を使うことである。送信元ノード５６と送信先ノード６２は、途中のトラフィックがなくなってから（drained）、バッファしたトラフィックのセカンダリパス６６への送信を開始する。送信元ノード５６と送信先ノード６２のプロセッサは、上記のループバック状態を検出して、ループバック状態を検出した時には、プライマリパスを介した他のエンドノードへのパケット送信を停止するように構成され得る。プロセッサは、ループバック状態を検出すると、他のエンドノードに向けてセカンダリパスにパケットを送信する。ループバック状態はＳＡ  ＭＡＣアドレスを見れば検出できる。すなわち、このノードによりＭＡＣアドレスと同じＳＡ  ＭＡＣアドレスがＳＡフレームロケーションに挿入されたパケットを受信した場合、そのパケットはループバックパケットである。
【００６４】
プロセッサは、プライマリパスに障害が発生したことを示すアラーム表示信号（ＡＩＳ）を中継ノードから受信できる。ＡＩＳを受信すると、プライマリパスへのパケットの送信を停止して、パケットの送信をセカンダリパスに切り替える。
【００６５】
プロセッサは、さらに、送信したパケットがすべてループバックされ、セカンダリパスに送信されるまで待ってから、新しいパケットのセカンダリパスへの送信を開始するように構成されている。これには、新しいパケットをすべてバッファして、最後にループバックされたパケットをセカンダリパスに送信してからでなければ、バッファした新しいパケットを送信しないことが必要となる。
【００６６】
実施形態の特徴をここに説明したように例示したが、当業者は多数の修正、置換、変更及び等価物を考えることができるであろう。言うまでもなく、添付した特許請求の範囲は、本発明の真の精神に含まれる修正や変更もすべてカバーするものである。
【００６７】
当業者には言うまでもなく、本発明は、図示して説明したものに限定されない。また、特に断らない限り、添付した図面は正確な縮尺ではない。本発明は特許請求の範囲によってのみ限定される。本発明の範囲と精神から逸脱することなく、上記の教示を考慮して様々な修正や変形が可能である。
なお、上記の実施形態について付記を記す。
（付記１）  送信したパケットのループバックにより生じる第１のプロテクションスイッチングネットワークにおける遅延を低減する方法であって、
プライマリパスにおける障害によるループバック状態の発生を検出する段階と、
前記プライマリパスにおける送信元ノードと送信先ノードとの間のパケットの送信を停止する段階と、
セカンダリパスにおける前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間の前記パケットの送信を開始する段階とを有する方法。
（付記２）  ループバック状態の発生を検出する段階は、
前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間で連続性チェックメッセージ（ＣＣＭ）を送信する段階と、
前記送信したＣＣＭが前記送信元ノードと前記送信先ノードにループバックされないことを確認する段階と、
前記送信元ノードと前記送信先ノードが、所定数のＣＣＭが失われたことを判断する段階とを有する、付記１に記載の方法。
（付記３）  ループバック状態の発生を検出する段階は、前記プライマリパスにおける障害を検出したノードから、前記送信元ノードと送信先ノードのうち少なくとも一方に、前記プライマリパスにおける障害の発生を示すアラーム表示信号（ＡＩＳ）を送信する段階を有する、付記１に記載の方法。
（付記４）  ループバック状態の発生を検出する段階は、前記送信元ノードと送信先ノードのうち一
方のＳＡ  ＭＡＣアドレスを、受信したパケットのＳＡ  ＭＡＣアドレスと比較する段階を有する、付記１に記載の方法。
（付記５）  前記送信元ノードと送信先ノードとの間で送信されたパケットがすべてループバックさ
れるまで待ってから、前記セカンダリパスにおける前記送信元ノードと送信先ノードとの間の新しいパケットの送信を開始する、待つ段階をさらに有する、付記１に記載の方法。
（付記６）  新しいパケットをすべてバッファしてから前記セカンダリパスにおける前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間の前記パケットの送信を開始する、バッファする段階をさらに有する、付記５に記載の方法。
（付記７）  前記セカンダリパスにおいて前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間で、前記バッファしたパケットをすべて送信する段階をさらに有する、付記６に記載の方法。
（付記８）  送信元ノードと送信先ノードとを含むプライマリパスと、
前記送信元ノードと前記送信先ノードとを含むセカンダリパスと、を有し、
前記送信元ノードと送信先ノードは、前記プライマリパスにおけるループバック状態を検出すると、前記プライマリパスにおけるパケットの送信を停止して、前記パケットの送信を前記セカンダリパスにスイッチする、第１のプロテクションスイッチングシステム。
（付記９）  前記送信元ノードと送信先ノードのうち少なくとも一方は、前記プライマリパスに沿って連続チェックメッセージ（ＣＣＭ）を送信し、送信したＣＣＭがループバックされないことを確認し、所定数のＣＣＭが失われたことを判断し、ＣＣＭが失われたことを検出すると、前記送信元ノードと送信先ノードは、前記プライマリパスにおけるパケットの送信を停止し、パケットの送信を前記セカンダリパスにスイッチする、付記８に記載の第１のプロテクションスイッチングシステム。
（付記１０）  前記プライマリパスに少なくとも１つのプライマリパス中継ノードをさらに有し、前記送信元ノードと送信先ノードのうち少なくとも一方は、前記プライマリパスにおける障害の発生を示すアラーム表示信号（ＡＩＳ）を、前記少なくとも１つのプライマリパス中継ノードから受信し、前記ＡＩＳを受信すると、前記送信元ノードと送信先ノードは、前記プライマリパスにおけるパケットの送信を停止し、パケットの送信を前記セカンダリパスにスイッチする、付記８に記載の第１のプロテクションスイッチングシステム。
（付記１１）  前記送信元ノードと送信先ノードは、送信したパケットがループバックされたとき、それを検出し、パケットがループバックされたのを検出すると、前記プライマリパスにおけるパケットの送信を停止して、パケットの送信を前記セカンダリパスにスイッチする、請求項８に記載の第１のプロテクションスイッチングシステム。
（付記１２）  前記送信元ノードと送信先ノードは、前記送信元ノードと送信先ノードの間で送信され
たパケットがすべてループバックされるまで待ち、前記セカンダリパスにおける前記送信元ノードと送信先ノードの間の新しいパケットの送信を開始するように構成された、請求項８に記載の第１のプロテクションスイッチングシステム。
（付記１３）  前記送信元ノードと送信先ノードは、新しいパケットをすべてバッファしてから前記セカンダリパスにおける前記送信元ノードと送信先ノードの間のパケットの送信を開始するように構成された、付記１２に記載の第１のプロテクションスイッチングシステム。
（付記１４）  前記送信元ノードと送信先ノードは、バッファしたパケットを前記セカンダリパスで送信するように構成された、付記１３に記載の第１のプロテクションスイッチングシステム。
（付記１５）  送信先ノードへのプライマリパスとセカンダリパスとを有する第１のプロテクションスイッチングシステムの装置であって、
前記プライマリパスと前記セカンダリパスとを用いて前記送信先ノードにパケットを送信するように構成されたネットワークインタフェースサブシステムと、
ループバック状態を検出し、ループバック状態を検出すると、前記プライマリパスを介した前記送信先ノードへの前記パケットの送信を停止するプロセッサとを有する装置。
（付記１６）  ループバック状態の発生を検出することは、前記送信元ノードと送信先ノードのうち一方のＳＡ  ＭＡＣアドレスを、受信したパケットのＳＡ  ＭＡＣアドレスと比較することを含む、付記１５に記載の装置。
（付記１７）  ループバック状態の検出は、
前記送信先ノードに連続チェックメッセージ（ＣＣＭ）を送信することと、
前記送信したＣＣＭがループバックされないことを確認することと、
所定数のＣＣＭが失われたことを判断することとを含む、付記１５に記載の装置。
（付記１８）  前記プロセッサは、前記プライマリパスにおける障害の発生を示すアラーム表示信号（ＡＩＳ）を中継ノードから受信し、前記ＡＩＳを受信すると、前記プライマリパスへのパケットの送信を停止し、パケットの送信を前記セカンダリパスにスイッチする、付記１５に記載の装置。
（付記１９）  前記ループバック状態は、前記送信したパケットが前記送信先ノードからループバックされたことを前記プロセッサが検出したときに生じる、付記１５に記載の装置。
（付記２０）  前記プロセッサは、さらに、送信したパケットがすべてループバックされるまで待ってから、前記セカンダリパスにおける前記送信先ノードへの新しいパケットの送信を開始するように構成された、付記１５に記載の装置。
【符号の説明】
【００６８】
１０  弾力的仮想イーサネットリング
１２  ワーキングパス
１４  プロテクションパス
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ  ノード
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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