(57)【要約】【課題】長い伝送距離を実現するネットワークに対して、伝送時の高信頼性を少ない負担で実現すること。【解決手段】ノードＡ，Ｂ，Ｃは、光ファイバを接続する第１ＩＦ１１、第２ＩＦ１２を装着可能である。第１ＩＦ１１、第２ＩＦ１２は、受信用の光ファイバを接続する受信器と、送信用の光ファイバを接続する送信器と、光ファイバから受信器に入力する受信用信号線と、送信器から光ファイバに向けて出力する送信用信号線とにまたがって構成されるバイパススイッチ部１１Ｓ，１２Ｓとを有している。バイパススイッチ部１１Ｓ，１２Ｓは、正常時には受信用信号線を受信器に導通させるとともに送信用信号線を送信器に導通させ、異常時には受信用信号線から送信用信号線に信号を折り返すようにバイパス路を形成する。【選択図】図１
2018133653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを接続する光Ｉ／Ｆ部を複数個装着可能である光ノード装置であって、
各前記光Ｉ／Ｆ部は、
受信用の前記光ファイバを接続する受信器と、
送信用の前記光ファイバを接続する送信器と、
前記光ファイバから前記受信器に入力する受信用信号線と、前記送信器から前記光ファイバに向けて出力する送信用信号線とにまたがって構成される光バイパス機構とを有しており、
前記光バイパス機構は、正常時には前記受信用信号線を前記受信器に導通させるとともに前記送信用信号線を前記送信器に導通させ、異常時には前記受信用信号線から前記送信用信号線に信号を折り返すようにバイパス路を形成することを特徴とする
光ノード装置。
【請求項２】
前記光ノード装置は、さらに、正常時および異常時における前記光バイパス機構を制御する制御部を備えており、
前記制御部は、複数個の前記光Ｉ／Ｆ部のうちの所定の光Ｉ／Ｆ部に障害が発生したときには、その所定の光Ｉ／Ｆ部内部の前記光バイパス機構に対して前記バイパス路を形成するように指示し、他方の前記光Ｉ／Ｆ部に対して、自身の障害発生を通知するためのパケットを他装置に向けて送信させることを特徴とする
請求項１に記載の光ノード装置。
【請求項３】
前記制御部は、複数個の前記光Ｉ／Ｆ部間の通信を中継するための前記光ノード装置内部のパケット処理部に障害が発生したときには、自身の前記光ノード装置に装着された複数個の前記光Ｉ／Ｆ部それぞれに対して、前記光Ｉ／Ｆ部内部の前記光バイパス機構に前記バイパス路を形成するように指示することを特徴とする
請求項２に記載の光ノード装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光ノード装置の集合が、所定の前記光ノード装置から別の前記光ノード装置を通過して所定の前記光ノード装置に戻るリング状の前記光ファイバのネットワークを形成しており、前記光ノード装置の集合を構成する２つの前記光ノード装置間の線路が互いに信号の送信方向が異なる２つの系統で冗長化されて接続され、
各前記光Ｉ／Ｆ部は、前記２つの系統のうちの１つの系統の光ファイバを接続する前記受信器と、その１つの系統の光ファイバを接続する前記送信器とを有していることを特徴とする
リング状ネットワークシステム。
【請求項５】
光ファイバを接続する光Ｉ／Ｆ部を複数個装着可能であり、
各前記光Ｉ／Ｆ部は、
受信用の前記光ファイバを接続する受信器と、
送信用の前記光ファイバを接続する送信器と、
前記光ファイバから前記受信器に入力する受信用信号線と、前記送信器から前記光ファイバに向けて出力する送信用信号線とにまたがって構成される光バイパス機構とを有している光ノード装置による障害回復方法であって、
前記光バイパス機構は、正常時には前記受信用信号線を前記受信器に導通させるとともに前記送信用信号線を前記送信器に導通させ、異常時には前記受信用信号線から前記送信用信号線に信号を折り返すようにバイパス路を形成することを特徴とする
障害回復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ノード装置、リング状ネットワークシステム、および、障害回復方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
長い伝送距離と、伝送時の信頼性向上というネットワークに求められる２つの指標は、互いにトレードオフである。
まず、「長い伝送距離」について説明する。送信機から電気信号や光信号の形で発信されたパケット信号は、伝搬距離に応じて減衰するため、伝達距離には物理的な限界がある。伝達距離の目安として、光ファイバ線路では、数10km程度までは無中継の光伝送方式で到達可能である。つまり、数100kmの地点間で信号を伝送したい場合、その中継地点である光ノード装置を数10kmごとに設けて減衰した信号を増幅する必要がある。
【０００３】
次に、「伝送時の信頼性向上」について説明する。中継地点の光ノード装置を直列につないだネットワーク構成では、そのどこかで装置障害が発生した場合、直列の経路全体が不通になってしまう。つまり、個々のノードの障害確率が低くても、ノード数が増えるほど経路全体の信頼性が低くなってしまう。
【０００４】
そこで、直列の経路をリング状に接続したネットワークを構成し、片方向の経路の障害時には逆周りの経路を利用するような冗長化構成を採用することで、障害が発生したノードを迂回することができる。
図８は、リング状のネットワークシステムである。このネットワークシステムでは、地理的に離れた複数の拠点群（拠点Ａ，Ｂ，Ｃ）が、光ファイバなどの伝送媒体で拠点同士を繋ぐ線路ａ，ｂ，ｃでリング状に接続されている。拠点間の通信経路には、右系（時計回り）、左系（反時計回り）という２系統が用意されており、片方の経路上で障害が発生した場合には、もう一方の経路を冗長経路として用いることで、信頼性を確保する。つまり、各線路ａ，ｂ，ｃには２系統分の通信が収容される。
【０００５】
図９は、図８のネットワークシステムの各拠点に配備された光ノード装置の詳細を示す構成図である。図８の拠点Ａに配備されるノードＡと、拠点Ｂに配備されるノードＢと、拠点Ｃに配備されるノードＣとは、それぞれＭＰＬＳ−ＴＰ（非特許文献１）のスイッチノードなどの光ノード装置（非特許文献２の図３、PTNノードなどがそれに該当する）である。
各光ノード装置は、複数の光Ｉ／Ｆ部（第１ＩＦ１１、第２ＩＦ１２、第３ＩＦ１３）と、それらの光Ｉ／Ｆ部間の通信を中継するためのパケット処理部１０とを有している。
【０００６】
パケット処理部１０は、電気信号として構成されるパケットを処理する。
光Ｉ／Ｆ部は、パケット処理部１０から受け取った電気信号のパケットを光信号に変換して外部に送信器（ＴＸ）で送信する。また、光Ｉ／Ｆ部は、外部から受信器（ＲＸ）で受信した光信号を電気信号に変換してパケット処理部１０に通知する。光Ｉ／Ｆ部は、ＴＸとＲＸとの組み合わせをセットでモジュール化され、ＳＦＰ（Small Form-factor Pluggable）などの共通規格（SFF-8431,非特許文献３）に沿って実装される。
なお、電気的な動作を行う光ノード装置（光Ｉ／Ｆ部、パケット処理部１０）は、光に対する受動的な動作しかしない光ファイバ線路に比べて一般に障害率が高くなる。本稿では光ファイバ線路等の部品の障害率は充分低いものとする。
【０００７】
ここで、リング状のネットワークシステムによる冗長化構成であっても、２箇所以上の同時障害には対応できない。そこで、リング状のネットワークという経路全体での冗長化に加え、装置単位でも冗長化も行う形態が用いられる。つまり、経路を構成する個々の光ノード装置１台に対して、１台の光バイパス装置を追加して迂回路を形成する（非特許文献４）。
なお、リング状のネットワークシステムでは、ユーザパケットだけでなく、ＭＰＬＳ−ＴＰ  ＯＡＭ（Operations, Administration, and Maintenance）として非特許文献５などで規定される故障検知用のＳ（Section）−ＯＡＭパケットやＰ（Path）−ＯＡＭパケットが混入される。
また、非特許文献６，７に規定されるように、ＯＡＭのパケットは、イーサネット（登録商標）でもカプセル化される。
【０００８】
図１０は、光ノード装置と光バイパス装置を組み合わせた構成である。線路ａ〜ｃと、光ノード装置（ノードＡ〜Ｃ）との間に、光バイパス装置として光バイパススイッチ１１ＳＳ，１２ＳＳを配備する。
光ノード装置が「正常時」には、光バイパス装置は上位側ポートと下位側ポートを相互に光レベルで導通させることで、線路ａ〜ｃと、光ノード装置とを接続させる。この光バイパス装置は受動的な動作のみを行う光部品であり、障害率は光ファイバ線路同様低いものとする。
【０００９】
装置障害や停電による電源断などで各光ノード装置は自身の異常を検知すると、自身に接続されている２つの光バイパス装置を「異常時」モードに切り替える。このモードでは、光バイパス装置は上位側ポート、下位側ポートが内部で折り返しされた状態とすることで、障害発生時の光ノード装置に信号が混入しないようにする。
例えば、ノードＡが異常時であるときには、線路ａからノードＡに向かう右系パケット（破線矢印）は、その直前の光バイパススイッチ１２ＳＳにより、ノードＡには流さずに、対向の線路ｃに流すように迂回させる。つまり、光バイパススイッチ１２ＳＳは、第２ＩＦ１２の受信器（ＲＸ）に向かう信号を第１ＩＦ１１の送信器（ＴＸ）が送信する信号線へと迂回させる。
同様に、ノードＡが異常時であるときには、線路ｃからノードＡに向かう左系パケット（実線矢印）は、その直前の光バイパススイッチ１１ＳＳにより、ノードＡには流さずに、対向の線路ｃに流すように迂回させる。つまり、光バイパススイッチ１１ＳＳは、第１ＩＦ１１の受信器（ＲＸ）に向かう信号を第２ＩＦ１２の送信器（ＴＸ）が送信する信号線へと迂回させる。
【００１０】
なお、前記したトレードオフの関係により、光ノード装置が中継しない伝送距離には限界がある。よって、光ノード装置間の各線路の距離は、光バイパス装置により複数の線路が連結された場合も考慮して、伝送距離の限界値よりも短く（余裕を持たせて）おくことが望ましい。
このように、各光ノード装置を光バイパス装置で個別に冗長化しておくことで、３箇所以上の光ノード装置に障害が同時発生した場合でも、各障害箇所で光バイパス装置により個別に復旧（バイパス化）が可能となり、信頼性が向上する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】村上、他、"MPLS-TPの国際標準化動向"、［online］、2013年3月、［平成29年2月7日検索］、インターネット〈URL：http://www.ntt.co.jp/journal/1303/files/jn201303053.pdf〉
【非特許文献２】川崎、他、"100Gbits高速大容量パケットトランスポートシステムの実用化開発"、［online］、2016年、［平成29年2月7日検索］、インターネット〈URL：http://search.ieice.org/bin/pdf_link.php?category=B&fname=j99-b_4_275&lang=&year=2016〉
【非特許文献３】SFF Committee、"SFF-8431（SFP/SFP+）プラガブルモジュール仕様書"、［online］、2009年 July、［平成29年2月7日検索］、インターネット〈URL：ftp://ftp.seagate.com/sff/SFF-8431.PDF〉
【非特許文献４】三菱電線工業、"光バイパススイッチ"、［online］、2008年10月、［平成29年2月7日検索］、インターネット〈URL：http://www.mitsubishi-cable.co.jp/jihou/pdf/105/t01.pdf〉
【非特許文献５】情報通信技術委員会、"パケットトランスポートネットワーク(PTN)におけるMPLS-TPのOAMメカニズム"、［online］、2014年2月、［平成29年2月7日検索］、インターネット〈URL：http://www.ttc.or.jp/jp/document_list/pdf/j/STD/JT-G8113.1v1.pdf〉
【非特許文献６】IEEE、"IEEE802.3ah 規格"、57. Operations, Administration, and Maintenance（OAM）,2004年
【非特許文献７】ITU-T、"Y.1730勧告"、［online］、2006年5月、［平成29年2月7日検索］、インターネット〈URL：https://www.itu.int/rec/T-REC-Y.1730/en〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１０で例示したような光バイパス装置と光ノード装置とを別装置として組み合わせて使用する構成は、光バイパス装置と光ノード装置とを接続する信号線や、光バイパス装置への電源供給線などのネットワーク構成が増えてしまう。
例えば、図１０の光バイパス装置は、同じ光ノード装置に収容される２つの光Ｉ／Ｆ部にまたがって接続されており、接続先の送信器（ＴＸ）側の光Ｉ／Ｆ部と、受信器（ＲＸ）側の光Ｉ／Ｆ部とが別々である。このような２つの光Ｉ／Ｆ部にまたがる接続構成は、２つの光Ｉ／Ｆ部（ポート）間の距離がＳＦＰ＋の規格から外れてしまうこともある。
【００１３】
そこで、本発明は、長い伝送距離を実現するネットワークに対して、伝送時の高信頼性を少ない負担で実現することを、主な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明の光ノード装置は、以下の特徴を有する。
本発明の光ノード装置は、光ファイバを接続する光Ｉ／Ｆ部を複数個装着可能であり、
各前記光Ｉ／Ｆ部が、
受信用の前記光ファイバを接続する受信器と、
送信用の前記光ファイバを接続する送信器と、
前記光ファイバから前記受信器に入力する受信用信号線と、前記送信器から前記光ファイバに向けて出力する送信用信号線とにまたがって構成される光バイパス機構とを有しており、
前記光バイパス機構が、正常時には前記受信用信号線を前記受信器に導通させるとともに前記送信用信号線を前記送信器に導通させ、異常時には前記受信用信号線から前記送信用信号線に信号を折り返すようにバイパス路を形成することを特徴とする。
【００１５】
これにより、光バイパス機構が迂回する回線が１つの光Ｉ／Ｆ部の内部に閉じているので、光ノード装置の物理的なレイアウトに影響されずに、自由に個々の光Ｉ／Ｆ部を着脱可能とすることができる。よって、長い伝送距離を実現するネットワークに対して、伝送時の高信頼性を少ない負担で実現することができる。
【００１６】
本発明は、前記光ノード装置が、さらに、正常時および異常時における前記光バイパス機構を制御する制御部を備えており、
前記制御部が、複数個の前記光Ｉ／Ｆ部のうちの所定の光Ｉ／Ｆ部に障害が発生したときには、その所定の光Ｉ／Ｆ部内部の前記光バイパス機構に対して前記バイパス路を形成するように指示し、他方の前記光Ｉ／Ｆ部に対して、自身の障害発生を通知するためのパケットを他装置に向けて送信させることを特徴とする。
【００１７】
これにより、光バイパス機構を有する光Ｉ／Ｆ部が単体で障害が発生したときでも、その光Ｉ／Ｆ部に限ってバイパス路を形成するので、冗長化による信頼性確保を得つつ、他の光Ｉ／Ｆ部に影響を与えずに済む。
【００１８】
本発明は、前記制御部が、複数個の前記光Ｉ／Ｆ部間の通信を中継するための前記光ノード装置内部のパケット処理部に障害が発生したときには、自身の前記光ノード装置に装着された複数個の前記光Ｉ／Ｆ部それぞれに対して、前記光Ｉ／Ｆ部内部の前記光バイパス機構に前記バイパス路を形成するように指示することを特徴とする。
【００１９】
これにより、光ノード装置の装置障害に対して、その光ノード装置の複数の光Ｉ／Ｆ部に対してまとめてバイパス路を形成することで、装置単位での冗長化を実現できる。
【００２０】
本発明は、前記の光ノード装置の集合が、所定の前記光ノード装置から別の前記光ノード装置を通過して所定の前記光ノード装置に戻るリング状の前記光ファイバのネットワークを形成しており、前記光ノード装置の集合を構成する２つの前記光ノード装置間の線路が互いに信号の送信方向が異なる２つの系統で冗長化されて接続され、
各前記光Ｉ／Ｆ部が、前記２つの系統のうちの１つの系統の光ファイバを接続する前記受信器と、その１つの系統の光ファイバを接続する前記送信器とを有していることを特徴とする。
【００２１】
これにより、リング状ネットワークによるEnd-to-End経路での冗長化と、光ノード装置の光Ｉ／Ｆ部内の光バイパス機構による局所的な冗長化とを併用することで、複数箇所の同時障害などの困難なケースでも対処可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、長い伝送距離を実現するネットワークに対して、伝送時の高信頼性を少ない負担で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係わるリング状ネットワークシステムである。
【図２】本実施形態に係わる図９の光ノード装置の詳細を示す。
【図３】本実施形態に係わる図１の本発明を適用したリング状ネットワークシステムを構成する光ノード装置の詳細である。
【図４】本実施形態に係わる図１のリング状ネットワークシステムのハードウェア構成図である。
【図５】本実施形態に係わる図４のアクセラレータカード上の回路構成である。
【図６】本実施形態に係わるＰ−ＯＡＭパケットに関する処理を示すフローチャートである。
【図７】図７（ａ）は、１つの光Ｉ／Ｆ部で片系の送受信を行う場合を示す。図７（ｂ）は、１つの光Ｉ／Ｆ部で２系の送受信を行う場合を示す。
【図８】リング状のネットワークシステムである。
【図９】図８のネットワークシステムの各拠点に配備された光ノード装置の詳細を示す構成図である。
【図１０】光ノード装置と光バイパス装置を組み合わせた構成である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明を適用したリング状ネットワークシステムである。図１０のリング状ネットワークシステムと比較すると、図１０では光ノード装置とは別装置として追加された光バイパス装置が、図１では光ノード装置の光Ｉ／Ｆ部の内部に追加された光バイパス機構（バイパススイッチ部１１Ｓ，１２Ｓ）に置き換わっている。
光バイパス機構は自身が収容される１つの光Ｉ／Ｆ部の内部で、迂回を行う。
第１ＩＦ１１内のバイパススイッチ部１１Ｓは、第１ＩＦ１１の受信器（ＲＸ）に向かう信号を、第１ＩＦ１１の送信器（ＴＸ）が送信する信号線へと迂回させる。
第２ＩＦ１２内のバイパススイッチ部１２Ｓは、第２ＩＦ１２の受信器（ＲＸ）に向かう信号を、第２ＩＦ１２の送信器（ＴＸ）が送信する信号線へと迂回させる。
【００２６】
図２は、図９の光ノード装置の詳細を示す。一方、図１の光ノード装置の詳細は図３で後記する。
光ノード装置は、複数の光Ｉ／Ｆ部（第１ＩＦ１１、第２ＩＦ１２、第３ＩＦ１３）と、パケット処理部１０とを有する。
第１ポート制御回路１１Ｃは、第１ポート１１Ｐに装着された第１ＩＦ１１を制御する。
第２ポート制御回路１２Ｃは、第２ポート１２Ｐに装着された第２ＩＦ１２を制御する。
コントローラ１９Ｃは、パケット処理部１０の障害を検知して、光バイパス装置の迂回路を有効にする。
【００２７】
パケット処理部１０は、ラベルスイッチ部２０と、Ｓ−ＯＡＭ除去部３１，３３と、Ｓ−ＯＡＭ混入部３２，３４と、ラベル除去部４１，４３と、ラベル付与部４２，４４と、冗長経路選択部５１と、冗長経路作成部５２とを有する。
ラベルスイッチ部２０は、受信パケットのラベルを識別し、ルーティングテーブルに規定された出力ポートへ転送する。そのため、ラベルスイッチ部２０は、１入力２出力の分配部２１，２３，２６，２８と、２入力１出力の合流部２２，２４，２５，２７とを有する。
ここで、ラベルスイッチ部２０の内部は、４つのポート（Port A,B,C,D）に区切られており、１つのポートには、１つの分配部と１つの合流部が対応する。
つまり、ラベルスイッチ部２０は、分配部２１と合流部２２とを有するPort Dと、分配部２３と合流部２４とを有するPort Cと、合流部２５と分配部２６とを有するPort Bと、合流部２７と分配部２８とを有するPort Aとを有する。
【００２８】
なお、Port Aの合流部２７は、１つの外部出力線（ラベル除去部４３の入力線）と、２つの入力線（Port Aに対向するPort Dの分配部２１の出力線（図示省略）、Port Aに対向するPort Cの分配部２３の出力線）とに接続される。
また、Port Aの分配部２８は、１つの外部入力線（ラベル付与部４４の出力線）と、２つの出力線（Port Aに対向するPort Dの合流部２２の入力線（図示省略）、Port Aに対向するPort Cの合流部２４の入力線）とに接続される。
このように、あるポートは、対向する２つの別ポートと接続される。
【００２９】
まず、光ノード装置が正常動作しているときのユーザパケットの転送処理を説明する。
ユーザパケットは、「送信ノード→中継ノード→宛先ノード」の経路に沿って伝達される。ここで、ユーザパケットには、ユーザごとにユニークなMPLS-TPラベルが割り当てられることで、複数のユーザ間で同じネットワークを共用しつつ、独立に宛先ノードまでの到達性を提供することができる。
第３ＩＦ１３から入力されたユーザパケットは、冗長経路作成部５２を介して左系のラベル付与部４２と、右系のラベル付与部４４にそれぞれ複製されて通知される。以下、右系に着目してユーザパケットの処理内容を説明するが、左系も同様である。ラベル付与部４４は、通知されたユーザパケットに規定のMPLS-TPラベルを付与してから、ラベルスイッチ部２０（分配部２８）に通知する。
【００３０】
ここで、ラベルスイッチ部２０は、自身の光ノード装置がユーザパケットの経路上のどの装置であるかによって、ユーザパケットの転送先のポートを決定する。
（１）自身の光ノード装置が送信ノードであるときには、ラベルスイッチ部２０は、右系のユーザパケットをPort C（第１ＩＦ１１）へ、左系のユーザパケットをPort D（第２ＩＦ１２）へ転送する。
（２）自身の光ノード装置が中継ノードであるときには、ラベルスイッチ部２０は、右系のユーザパケットをPort D からPort C へ転送するように、左系のユーザパケットをPort C から Port Dへ転送する。
（３）自身の光ノード装置が宛先ノードであるときには、ラベルスイッチ部２０は、右系のユーザパケットをPort A へ、左系のユーザパケットをPort B へ転送する。
【００３１】
自身の光ノード装置が（１）送信ノードまたは（２）中継ノードとして、次ホップの光ノード装置に向けてユーザパケットを送信する場合を考える。このとき、ラベルスイッチ部２０からのユーザパケットは、Ｓ−ＯＡＭ混入部３２，３４を通過して、送信先の光Ｉ／Ｆ部（第１ＩＦ１１、第２ＩＦ１２）に通知される。光Ｉ／Ｆ部は、通知されたユーザパケットを宛先へと向かう次ホップの光ノード装置に向けて送信する。
【００３２】
自身の光ノード装置が（２）中継ノードまたは（３）宛先ノードとして、前ホップの光ノード装置からユーザパケットを受信する場合を考える。このとき、光Ｉ／Ｆ部からのユーザパケットは、Ｓ−ＯＡＭ除去部３１，３３を通過して、ラベルスイッチ部２０に通知される。（２）中継ノードの場合は、ラベルスイッチ部２０は、通知されたユーザパケットを受信した光Ｉ／Ｆ部（第１ＩＦ１１）とは別の光Ｉ／Ｆ部（第２ＩＦ１２）に向けて送信する。（３）宛先ノードの場合は、ラベルスイッチ部２０は、通知されたユーザパケットを宛先用の光Ｉ／Ｆ部（第３ＩＦ１３）に向けて通知する。
【００３３】
ラベルスイッチ部２０から第３ＩＦ１３へと向かうユーザパケットは、ラベル除去部４１，４３を通過するときに、ラベル付与部４２，４４に付与されたMPLS-TPラベルが除去される。
冗長経路選択部５１は、ラベル除去部４１，４３を通過した左右両系統のユーザパケットをもとに、第３ＩＦ１３に出力するユーザパケットを決定する。例えば、冗長経路選択部５１は、両系のユーザパケットが正常に受信できた場合は右系のユーザパケットを出力し、片系統のユーザパケットだけが正常に受信できた場合はその正常なユーザパケットを出力する。
【００３４】
以上、ユーザパケットの転送処理を説明した。なお、光ノード装置は、ユーザパケットだけでなく、障害通知などのＭＰＬＳ−ＴＰ  ＯＡＭ機能を実現するための制御用パケット（Ｓ−ＯＡＭパケット、Ｐ−ＯＡＭパケット）も扱う。
Ｓ−ＯＡＭ混入部３２，３４は、光Ｉ／Ｆ部から送信するユーザパケットに対して、その送信経路に一定の割合でＳ−ＯＡＭパケットを混入して送信させる。このＳ−ＯＡＭパケットには、自装置の障害状況を他装置に通知するための情報が含まれている。Ｓ−ＯＡＭ除去部３１，３３は、混入されたＳ−ＯＡＭパケットを除去することで、Ｓ−ＯＡＭパケットがユーザパケットとして外部流出しないようにする。
Ｓ−ＯＡＭパケットを光ノード装置間で送受信することで、障害箇所の特定に役立てることができる。例えば、「ノードＡ→線路ａ→ノードＢ」の経路を通過するユーザパケットが不通であるときには、ノードＡの障害、ノードＢの障害、線路ａの切断などが原因として考えられる。
【００３５】
例えば、送信側のノードＡが自身の障害発生を示すＲＤＩ信号のフラグを立てたＳ−ＯＡＭパケットをノードＢに送信できたとすると、ユーザパケットの不通原因がノードＡの障害であることがわかる。この場合、ノードＡ内の障害発生した光Ｉ／Ｆ部だけを光バイパス装置で迂回させればよい。
【００３６】
または、受信側のノードＢがＳ−ＯＡＭパケットの不着を起因とするＲＤＩ信号のフラグを立てたＳ−ＯＡＭパケットをノードＡに送信できたとすると、ユーザパケットの不通原因がノードＢの受信側光Ｉ／Ｆ部の障害であることがわかる。この場合、ノードＢ内の光Ｉ／Ｆ部だけを光バイパス装置で迂回させればよい。
つまり、Ｓ−ＯＡＭパケットを用いることで、光バイパス装置による迂回処理を起動させる箇所を最小化することができ、リングネットワークの障害対策の影響を小さくすることができる。
なお、Ｐ−ＯＡＭパケットもＳ−ＯＡＭパケットと同様のＯＡＭ機能用の制御パケットであり、その詳細は後記する。
【００３７】
次に、光ノード装置に障害が発生したときの各種制御信号の詳細を説明する。図示されている制御信号は、ＲＤＩ（Remote Defect Indication）信号、ＬＯＣ（Loss of Connection）信号、ＬＯＳ（Loss of Signal）信号、ＡＲＴ信号、ＳＡ信号、ＳＩ１信号、ＳＩ２信号である。以下、障害発生の範囲を２つのケースに分けて説明する。
・ケース１（ＩＦ障害）：特定の光Ｉ／Ｆ部だけに障害が発生しているが、他の光Ｉ／Ｆ部やパケット処理部１０は正常である場合。ここでは、障害通知用に、ＳＩ１信号、ＳＩ２信号を用いる。
・ケース２（装置障害）：停電等による光ノード装置の全体に障害が発生し、その光ノード装置そのものをバイパスする必要がある場合。ここでは、障害通知用に、ＳＡ信号を用いる。
【００３８】
ケース１（ＩＦ障害）について、説明する。
第１ポート制御回路１１Ｃは、接続先の第１ポート１１Ｐの第１ＩＦ１１からのＬＯＳ信号、または、第１ＩＦ１１に接続されるＳ−ＯＡＭ除去部３３からＳ−ＯＡＭパケットが一定時間検知されないことを示すＬＯＣ信号を受信する。これにより、第１ポート１１Ｐの受信処理に障害が発生したことを認識できる。
そして、障害を認識した第１ポート制御回路１１Ｃは、ＲＤＩ信号をＳ−ＯＡＭ混入部３４に送信する。Ｓ−ＯＡＭ混入部３４は、自身が混入するＳ−ＯＡＭパケットにＲＤＩ信号のフラグを立てることで、対向する光ノード装置側に障害を通知する。
以上は、第１ポート制御回路１１Ｃと第１ポート１１Ｐとの間での制御信号処理の詳細であるが、第２ポート制御回路１２Ｃと第２ポート１２Ｐとの間でも同様である。
【００３９】
さらに、ケース１について、光バイパス装置を異常時の状態に切り換える必要がある。そのため、障害時の第１ポート制御回路１１Ｃは、ＳＩ１信号を光バイパススイッチ１１ＳＳに送信する。同様に、障害時の第２ポート制御回路１２Ｃは、ＳＩ２信号を光バイパススイッチ１２ＳＳに送信する。
これらのＳＩ１信号、ＳＩ２信号の受信を契機に、光バイパス装置は正常時の導通状態から異常時の折り返し状態に変化する。換言すると、正常時にはＳＩ１信号、ＳＩ２信号は送信されない。
さらに、ＳＩ１信号を送信した後は、光バイパス装置の折り返し処理により第１ＩＦ１１にはユーザパケットは到着しなくなる。よって、第１ポート制御回路１１Ｃは、ＳＩ１信号を第１ＩＦ１１にも送信することで、第１ＩＦ１１の電源断（Shutdown）を行う。
【００４０】
ケース２（装置障害）について、説明する。ある光ノード装置を起点ノード、中継ノード、または、終点ノードとするユーザパケットが、その光ノード装置の装置障害によって不通になるケースである。
コントローラ１９Ｃは、パケット処理部１０内の各処理部（とくに主要部であるラベルスイッチ部２０）に障害が発生したとき、その旨をＡＲＴ信号などで検知する。または、コントローラ１９Ｃは、パケット処理部１０内の各処理部にウォッチドッグタイマを設定し、各処理部から定期的に状態を取得することで、ハングアップを検知してもよい。
【００４１】
そして、コントローラ１９Ｃは、自身の光ノード装置そのものをユーザパケットの通過経路としないでバイパスさせるようにするための制御を行う。具体的には、コントローラ１９Ｃは、２つの光バイパス装置（光バイパススイッチ１１ＳＳ，１２ＳＳ）にＳＡ信号を送信することで、２つの光バイパス装置をともに「異常時の折り返し状態」に変更する。これにより、自身の光ノード装置が完全に除外されたリングネットワーク構造が形成されることで、他ノードへの障害波及を防止できる。例えば、「ノードＡ→ノードＢ→ノードＣ」の経路からノードＢの装置障害により、「ノードＡ→（ノードＢの光バイパス機構）→ノードＣ」の経路へと切り替わる。これにより、ノードＢを起点ノードまたは終点ノードとしない通信が継続される。
なお、ＳＡ信号についても、ＳＩ１信号、ＳＩ２信号と同様に通知先の光Ｉ／Ｆ部に対して電源断（Shutdown）を促してもよい。
【００４２】
図３は、図１の本発明を適用したリング状ネットワークシステムを構成する光ノード装置の詳細である。以下、図２の光ノード装置との差分に着目して、説明する。
まず、ラベルスイッチ部２０内の転送先のポートに変更がある。
（１）自身の光ノード装置が送信ノードであるときと、（３）自身の光ノード装置が宛先ノードであるときの転送先のポートは、図２と同じである。
（２）自身の光ノード装置が中継ノードであるときには、受信ポートと送信ポートが同じになるように変更する。例えば、ラベルスイッチ部２０は、右系のユーザパケットをPort Cの分配部２３からPort Cの合流部２４へ転送し、左系のユーザパケットをPort Dの分配部２１から Port Dの合流部２２へ転送する。
【００４３】
次に、ＲＤＩ信号をＳ−ＯＡＭ混入部３２，３４に通知することで、ＲＤＩ信号のフラグをＳ−ＯＡＭパケットに立てて送信する処理について、第１ＩＦ１１側の受信エラーを第２ＩＦ１２側にＲＤＩ信号として通知し、第２ＩＦ１２側の受信エラーを第１ＩＦ１１側にＲＤＩ信号として通知する。
つまり、図３では、第１ポート制御回路１１Ｃが第１ポート１１Ｐの障害を示すＲＤＩ信号を通知する先がＳ−ＯＡＭ混入部３４からＳ−ＯＡＭ混入部３２に変更される。同様に、第２ポート制御回路１２Ｃが第２ポート１２Ｐの障害を示すＲＤＩ信号を通知する先がＳ−ＯＡＭ混入部３２からＳ−ＯＡＭ混入部３４に変更される。
なお、ＲＤＩ信号の送信元または送信先となる光ノード装置は、管理者の状態表示端末などを介してＲＤＩ信号が示す障害の内容（障害箇所や障害原因など）を通知することで、管理者に対して部品状態診断、交換などの保守作業を促してもよい。
【００４４】
そして、ケース１（ＩＦ障害）でのＳＩ１信号、ＳＩ２信号、および、ケース２（装置障害）でのＳＡ信号は、図２で光ノード装置外部の光バイパス装置に通知される代わりに、図３では光ノード装置内部の光バイパス機構（障害発生した光Ｉ／Ｆ部側のバイパススイッチ部１１Ｓ，１２Ｓ）に通知される。
これにより、障害時の光Ｉ／Ｆ部は、内部の光バイパス機構の折り返し回路により、ＲＸからＴＸへパケットを折り返すことで、パケット処理部１０の内部にパケットが混入しないようにする。
【００４５】
図４は、図１のリング状ネットワークシステムのハードウェア構成図である。
各光ノード装置（ノードＡ，Ｂ，Ｃ）は、制御部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid state drive）などの記憶部とを備えた汎用コンピュータとして構成される。
光ノード装置には、アクセラレータカードがPCI Expressなどのバス規格で接続される。このアクセラレータカードは、ＳＦＰ＋などの光Ｉ／Ｆ部（第１ＩＦ１１、第２ＩＦ１２）を２か所以上装着可能である。この光Ｉ／Ｆ部のモジュール化により、異なる光信号規格（例えば、波長や変調方式が異なる）のサポートをモジュールごとの交換によって実現でき、また共通規格に沿った生産によりモジュール製作のコストを下げる効果が得られる。
【００４６】
さらに、アクセラレータカードは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などにより実装されるコンフィグ回路１８を導入できる。ＦＰＧＡのコンフィグ回路１８には、ＣＲＡＭ（Configuration RAM）が内蔵されており、ＣＲＡＭの値の列（バイナリ列）がＦＰＧＡ内に構成される論理回路の属性、その配線構造を記述している。
なお、ＦＰＧＡによるコンフィグ回路１８は、あくまで実装の一例であり、ＨＤＬ（Hardware Description Language）で論理回路を記述してもよいし、バイナリ列をマスクＲＯＭ（書き換え不能な記憶素子）として基盤に書き込まれたものを使用してもよい。
【００４７】
図５は、図４のアクセラレータカード上の回路構成である。このアクセラレータカードは、図３の光ノード装置のパケット処理部１０をコンフィグ回路１８（ＦＰＧＡに対する回路コンフィグレーション）として仮想的に構成したものである。これにより、コンフィグ設定の変更のみで内部の結線変更を実現できる。
図５では、図３の構成に加えて、Ｐ−ＯＡＭ除去部６１，６３と、Ｐ−ＯＡＭ混入部６２，６４と、イーサ化解除部７１，７３と、イーサ化設定部７２，７４とを有している。なお、図５では、イーサネット規格の通信を行うためのプロトコル処理部（ＰＨＹ層、ＭＡＣ層）の処理部は図示省略したが、光Ｉ／Ｆ部とＳ−ＯＡＭ処理部（Ｓ−ＯＡＭ除去部３１，３３、Ｓ−ＯＡＭ混入部３２，３４）との間に実装される。
さらに、図５では、図３の第３ＩＦ１３の代わりに、バス規格で接続されたホストコンピュータのネットワークインタフェース（ＰＣ出力、ＰＣ入力）として認識させる構成である。
【００４８】
前記したＳ−ＯＡＭパケットは、隣接する２つの光ノード装置間で送受信される。一方、Ｐ−ＯＡＭパケットは、ユーザパケットと同様に、（１）送信ノード→（２）中継ノード→（３）宛先ノードのEnd-to-End経路を流れる。これにより、経路上のデータパスのどこに異常が発生しているかを検知することができる。
Ｐ−ＯＡＭパケットには、ユーザパケットと同様に、ユーザごとのラベルが付与される。Ｐ−ＯＡＭパケットは、（１）送信ノードのＰ−ＯＡＭ混入部６２，６４が経路に混入して送信を開始し、（２）中継ノードはそのまま転送し、（３）宛先ノードのＰ−ＯＡＭ除去部６１，６３によって除去される。
【００４９】
Ｐ−ＯＡＭ除去部６１，６３は、Ｐ−ＯＡＭパケットが一定時間検知されない状態（ＬＯＣ：Loss of Connection）を判定し、その結果を用いて自動的に冗長経路の選択を行う。
ここで、Ｐ−ＯＡＭ除去部６１，６３およびＰ−ＯＡＭ混入部６２，６４は、ラベルスイッチ部２０よりもＰＣの内側（光Ｉ／Ｆ部とは逆側）に位置する。そのため、ラベルを付与されたユーザパケットおよびＰ−ＯＡＭパケットはともにイーサ化設定部７２，７４によってカプセリングされてネットワーク内を流れる。その後、宛先のイーサ化解除部７１，７３によってデカプセリングされる。
【００５０】
これにより、Ｐ−ＯＡＭパケットの不通を検知した光ノード装置は、「End-to-Endのパスの同通状態が正常である経路」に切り替えることで、ユーザパケットの障害によるパケットロスを防ぐことができる。
また、コンフィグ回路１８も、光Ｉ／Ｆ部と同様に、図５のアクセラレータカード上で着脱可能な部品として構成される。
例えば、光バイパス機構を持たない図２の光Ｉ／Ｆ部が装着されたときには、コンフィグ回路１８も図２のパケット処理部１０などの各処理部として動作するようにする。これにより、光バイパス機構を光ノード装置の内部に持たない従来の構成としても、光ノード装置を動作させることができる。
一方、光バイパス機構を持つ図３の光Ｉ／Ｆ部が装着されたときには、コンフィグ回路１８も図３のパケット処理部１０などの各処理部として動作するようにすればよい。つまり、同じ光ノード装置でも、着脱可能な部品によって、旧動作（光ノード装置の外部バイパス）も新動作（光ノード装置の内部バイパス）も実行できる。
【００５１】
図６は、Ｐ−ＯＡＭパケットに関する処理を示すフローチャートである。
まず、Ｐ−ＯＡＭ除去部６３が右系のＬＯＣ信号を発生させたときには（Ｓ１０１，Ｙｅｓ）、Ｐ−ＯＡＭ混入部６４は混入する右系のＰ−ＯＡＭパケットにＲＤＩ信号を含めるＲＤＩモードに変更する（Ｓ１１１）。
次に、Ｐ−ＯＡＭ除去部６３が左系のＬＯＣ信号を発生させたときには（Ｓ１１２，Ｙｅｓ）、Ｐ−ＯＡＭ混入部６２は混入する左系のＰ−ＯＡＭパケットにＲＤＩ信号を含めるＲＤＩモードに変更する（Ｓ１１３）。
一方、Ｓ１１２でＮｏなら、冗長経路選択部５１は、左系の経路を選択するように変更する（Ｓ１１４）。
【００５２】
Ｓ１０１でＮｏであるとき、Ｐ−ＯＡＭ除去部６３が左系のＬＯＣ信号を発生させたときには（Ｓ１０２，Ｙｅｓ）、Ｐ−ＯＡＭ混入部６２は混入する左系のＰ−ＯＡＭパケットにＲＤＩ信号を含めるＲＤＩモードに変更する（Ｓ１０３）。
そして、冗長経路選択部５１は、右系の経路を選択するように変更する（Ｓ１０４）。
【００５３】
以上説明したように、図３，図５の光ノード装置の内部バイパスにより、光ノード装置に対して、手軽に冗長化機構を追加することができた。ここで、図３，図５の光ノード装置の内部バイパスの機構を想到することが困難である理由を補足する。
【００５４】
以下、図７を参照して、本実施形態の光Ｉ／Ｆ部の特徴を説明する。
イーサネットなどの広く用いられる通信規格では、通信路が双方向で同じ経路を通ることを前提に設計されている。例えばノードＡとノードＢとの間でＴＣＰ（Transmission Control Protocol）のハンドシェイクなどの「呼びかけ（SYN）->応答（ACK）」が含まれる通信を行う場合を考える。
ノードＡとノードＢとの間の通信路が２系統（左系、右系）存在し、その片方がＳＴＰ（Spanning Tree Protocol）などにより仮想的に切断されていたとする。そのため、切断されていないもう片方での通信を行う必要がある。
【００５５】
もし、図７（ａ）のように、左系から受信した呼びかけ（SYN）に対して、同じ左系から応答（ACK）を返すようにすると、左系の切断によって応答（ACK）を返せなくなってしまう。
一方、図７（ｂ）のように、左系から受信した呼びかけ（SYN）に対して、右系から応答（ACK）を返すようにすれば、左系の切断でも応答（ACK）を返せる。
つまり、図７（ａ）のような１つの光Ｉ／Ｆ部を１つの系統専用にする実装は、単体で使用するとデメリットとなる。一方、図３の（本実施形態の）光ノード装置の光バイパス機構と組み合わせ、かつ、ＭＰＬＳ−ＴＰなどにより片系ずつ独立に、明示的に経路を決めてパス設定することで、冗長化による障害対策効果を発揮する。
【００５６】
以上説明した本実施形態では、光バイパス機構を光ノード装置と組み合わせて用いることで、ネットワークに参加する光ノード装置が参加するノードが増えてもシステム全体の信頼性は低下せずに済む。
さらに、光バイパス機構としてのバイパススイッチ部１１Ｓ，１２Ｓを、光Ｉ／Ｆ部に内蔵して送信器（ＴＸ）や受信器（ＲＸ）と一体化することで、別途配線や電源供給を行う必要がなくなる。
また、光バイパス機構が迂回する回線が１つの光Ｉ／Ｆ部の内部に閉じているので（複数の光Ｉ／Ｆ部にまたがらないので）、個々の光Ｉ／Ｆ部をＳＦＰ＋規格に沿って実行することができる。よって、光ノード装置の物理的なレイアウトに影響されずに、自由に個々の光Ｉ／Ｆ部を着脱可能とすることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０    パケット処理部
１１    第１ＩＦ
１１Ｃ  第１ポート制御回路（制御部）
１１Ｓ  バイパススイッチ部
１１ＳＳ  光バイパススイッチ
１２    第２ＩＦ
１２Ｃ  第２ポート制御回路（制御部）
１２Ｓ  バイパススイッチ部
１２ＳＳ  光バイパススイッチ
１３    第３ＩＦ
１９Ｃ  コントローラ（制御部）
１８    コンフィグ回路
２０    ラベルスイッチ部
２１，２３，２６，２８  分配部
２２，２４，２５，２７  合流部
３１，３３  Ｓ−ＯＡＭ除去部
３２，３４  Ｓ−ＯＡＭ混入部
４１，４３  ラベル除去部
４２，４４  ラベル付与部
５１    冗長経路選択部
５２    冗長経路作成部
６１，６３  Ｐ−ＯＡＭ除去部
６２，６４  Ｐ−ＯＡＭ混入部
７１，７３  イーサ化解除部
７２，７４  イーサ化設定部
【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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【図７】
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【図８】
2018133653.tif 000010
【図９】
2018133653.tif 000011
【図１０】
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