(57)【要約】【課題】バックボーンネットワークにおける転送経路を簡略化してルーチングプロトコル等による経路計算を不要とするとともに、フレームを送信する側の加入者ユーザ収容ノードのみによる切替制御により、故障時の経路切替時間を短縮化するフレーム転送ネットワークを提供する。【解決手段】複数のユーザ端末１０１、１０６、２１６〜２２１を収容する加入者ユーザ収容ノード１０３、１０４、２０１〜２０６間を接続するバックボーンネットワーク上に、複数の仮想共用ネットワーク１０７〜１１０を構築し、加入者ユーザ収容ノード１０３、１０４、２０１〜２０６に特定の仮想共用ネットワークを選択させる機能を備える。【選択図】        図１
2004173080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユーザ端末を加入者ユーザ収容ノードに収容し、前記加入者ユーザ収容ノードにフレーム転送ノードをリンクで接続し、さらに前記フレーム転送ノード間をリンクで接続して構成したバックボーンネットワークにより、全ての前記加入者ユーザ収容ノード間を物理的に接続して前記ユーザ端末間でフレームの転送を行うフレーム転送ネットワークにおいて、前記フレーム転送ノードは、複数の論理的に隔絶された通信路を設定する手段を備え、前記加入者ユーザ収容ノードは、前記論理的に隔絶された通信路に設けられ、他の全ての加入者ユーザ収容ノードと接続する仮想共用ネットワークを介して加入者ユーザ収容ノード間で通信を行う複数の仮想共用ネットワーク通信手段と、前記仮想共用ネットワーク通信手段を特定するために必要な情報が格納された仮想共用ネットワーク選択テーブルと、前記ユーザ端末から受信したフレームを前記バックボーンネットワークへ送信する場合は、前記仮想共用ネットワーク選択テーブルを検索することにより、前記フレームの転送に用いる前記仮想共用ネットワーク通信手段を特定する仮想共用ネットワーク選択手段とを備えたことを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【請求項２】
請求項１のフレーム転送ネットワークにおいて、前記加入者ユーザ収容ノードの仮想共用ネットワーク選択手段は、前記ユーザ端末から受信したフレームのヘッダに含まれた情報に基づいて前記仮想共用ネットワーク選択テーブルを検索し、前記仮想共用ネットワーク通信手段を特定することを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【請求項３】
請求項１のフレーム転送ネットワークにおいて、前記加入者ユーザ収容ノードの仮想共用ネットワーク選択手段は、前記ユーザ端末から受信したフレームのヘッダ及びペイロードに含まれた情報に基づいて前記仮想共用ネットワーク選択テーブルを検索し、前記仮想共用ネットワーク通信手段を特定することを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかのフレーム転送ネットワークにおいて、フレーム転送ノードは、各々の仮想共用ネットワークにおける論理的に隔絶された通信路であって、異なるフレーム転送ノードを経由する転送経路を設定する情報が格納された転送テーブルを備えたことを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【請求項５】
請求項４のフレーム転送ネットワークにおいて、入力されたバックボーンネットワークを構成するフレーム転送ノードの接続構成と仮想共用ネットワークの数により、各々の仮想共用ネットワークにおける論理的に隔絶された通信路であって異なるフレーム転送ノードを経由する転送経路を割り当てる計算を行い、この計算結果に基づいてバックボーンネットワークを構成するフレーム転送ノードの転送テーブルを設定する経路計算手段を備えるサーバを設けたことを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかのフレーム転送ネットワークにおいて、バックボーンネットワークを構成するフレーム転送ノードから仮想共用ネットワーク毎のトラヒック流量情報を収集し、前記仮想共用ネットワーク間でトラヒック流量に差がある場合は、この差を小さくするように加入者ユーザ収容ノードの仮想共用ネットワーク選択テーブルを設定するトラヒック制御手段を備えるサーバを設けたことを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかのフレーム転送ネットワークにおいて、バックボーンネットワークを構成するフレーム転送ノード及びリンクの故障を監視するとともに、故障を検出した場合は、故障したフレーム転送ノードまたはリンクを経由する通信経路を含む仮想共用ネットワークを特定し、この特定された仮想共用ネットワークの情報を全ての加入者ユーザ収容ノードに通知する故障監視手段を備えるサーバを設けたことを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【請求項８】
請求項１から４のいずれかのフレーム転送ネットワークにおいて、請求項５記載の経路計算手段、請求項６記載のトラヒック制御手段、請求項７記載の故障監視手段のいずれか２つまたは全てを備えるサーバを設けたことを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【請求項９】
請求項７のフレーム転送ネットワークにおいて、加入者ユーザ収容ノードの仮想共用ネットワーク選択手段は、サーバから故障により特定された仮想共用ネットワークを通知された場合に、この通知された仮想共用ネットワークとユーザ端末から受信したフレームを転送するときに選択する仮想共用ネットワークとが同じときは、これと異なる仮想共用ネットワークを再選択することを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかのフレーム転送ネットワークにおいて、加入者ユーザ収容ノードは、ユーザ端末から受信したユーザネットワーク形式のフレームに対して、新たにバックボーンネットワーク形式のヘッダを付加したバックボーンネットワーク形式のフレームを構成し、このフレームをバックボーンネットワークへ送信するカプセル化手段と、バックボーンネットワークから受信したバックボーンネットワーク形式のフレームに対して、バックボーンネットワーク形式のヘッダを除去したユーザネットワーク形式のフレームを構成し、このフレームをユーザ端末へ送信するカプセル解除手段とを備えたことを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【請求項１１】
請求項１０のフレーム転送ネットワークにおいて、バックボーンネットワークにユーザフレーム中継ノードを設け、ユーザ端末は、このユーザ端末間でフレーム転送を行う際のユーザ端末を識別するためのユーザアドレスを保有し、送信元ユーザアドレスとして自らが保有するユーザアドレスを、宛先ユーザアドレスとして送信先のユーザ端末が保有するユーザアドレスをそれぞれフレームのヘッダに記述してユーザネットワーク形式のフレームを送信する手段を備え、加入者ユーザ収容ノードは、この加入者ユーザ収容ノード間でのフレームの転送を行う際の加入者ユーザ収容ノードを識別するためのプロバイダアドレスを保有し、前記ユーザ端末から受信したユーザネットワーク形式のフレームに記述された送信元ユーザアドレスと自らが保有するプロバイダアドレスを、前記ユーザフレーム中継ノードへ通知するアドレス通知手段を備え、前記ユーザフレーム中継ノードは、前記加入者ユーザ収容ノードのアドレス通知手段から通知された送信元ユーザアドレスとプロバイダアドレスが格納されたフレーム転送テーブルと、バックボーンネットワーク形式のフレームを受信すると、バックボーンネットワーク形式のヘッダを除去し、ユーザネットワーク形式のヘッダから抽出した宛先ユーザアドレスに基づいて前記フレーム転送テーブルを検索することにより送信先となる加入者収容ノードのプロバイダアドレスを解決し、バックボーンネットワーク形式のヘッダを新たに付加して構成したバックボーンネットワーク形式のフレームを、送信先となる加入者ユーザ収容ノードへ送信する手段とを備えたことを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【請求項１２】
請求項１１のフレーム転送ネットワークにおいて、ユーザフレーム中継ノードは、各々の仮想共用ネットワーク毎に設けられたことを特徴とするフレーム転送ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ユーザ端末間でフレームの転送を行う転送経路を設定するフレーム転送ネットワークに関するものであり、特に、フレーム転送ネットワークの信頼性を向上させる場合に好適なシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフレーム転送ネットワークでは、バックボーンネットワーク内のフレーム転送ノードが、そのノードやリンクの故障時における迂回経路をホップバイホップに制御することにより、ネットワークとしての信頼性を確保していた。すなわち、各フレーム転送ノードにおいて、同一宛先に対するコストが等しい転送方路（等価コスト経路）を複数用意しておき、特定の転送方路の故障を検出した際に、該当経路へ転送しようとしていたフレームを代替経路に転送していた（非特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケット転送ネットワークではルーチングプロトコルが用いられ、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）ではスパニングツリープロトコルが用いられていた。これらのプロトコルを用いたフレーム転送ネットワークでは、故障後の経路情報は、故障を検出したフレーム転送ノードから各フレーム転送ノードに通知され、各フレーム転送ノードにおいて宛先に対する転送方路を再計算していた。ここで、ルーチングプロトコルとしては、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｔａｓｋ  Ｆｏｒｃｅ）のＲＦＣ１５８３に記述されているＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ  Ｓｈｏｒｔｅｓｔ  Ｐａｔｈ  Ｆｉｒｓｔ）等がある。また、スパニングツリープロトコルとしては、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）で標準化され、ＩＥＥＥ８０２．ＩＤに記述されているＳＴＰ（Ｓｐａｎｎｎｉｎｇ  Ｔｒｅｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等がある。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｒｏｂｅｒｔ  Ｗｒｉｇｈｔ著「ＩＰルーティング入門」ソフトバンクパブリッシング株式会社出版、１９９９年１２月３日、ｐ．３４−４５
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のフレーム転送ネットワークでは、以下の問題があった。第１に、各フレーム転送ノードの転送テーブルを適切に設定しないと、ループ転送等によりネットワーク内のトラヒック負荷が増加したり、宛先への到達性が失われたりするという問題があった。この問題は、各フレーム転送ノード間において、同一宛先に対して複数の転送方路を用意しておき、特定の転送方路の故障を検出した際に該当経路へ転送しようとしていたフレームを代替経路に転送する場合は、転送経路のループ、ネットワーク全体でのトラヒック負荷状態、転送方路での宛先への到達性等を検出するのが困難であったことにより生じたものである。
【０００６】
第２に、フレーム転送ネットワークの規模拡大と共に、故障発生時の経路切替時間も増加するという問題があった。この問題は、ＩＰパケット転送ネットワークに用いられるルーチングプロトコル、及びＭＡＣに用いられるスパニングツリープロトコルにおいて、フレーム転送ネットワークの規模拡大と共に経路計算が複雑化し、計算負荷が増加したことにより生じたものである。
【０００７】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バックボーンネットワークにおける転送経路を簡略化することにより、ルーチングプロトコル等による経路計算を不要とし、さらに、従来のバックボーンネットワーク内でのホップバイホップの切替制御を、フレームを送信する側の加入者ユーザ収容ノードのみによる切替制御に置き換えることにより、故障時の経路切替時間を短縮化するフレーム転送ネットワークを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のフレーム転送ネットワークは、複数のユーザ端末を加入者ユーザ収容ノードに収容し、加入者ユーザ収容ノードにフレーム転送ノードをリンクで接続し、さらにフレーム転送ノード間をリンクで接続して構成したバックボーンネットワークにより、全ての加入者ユーザ収容ノード間を物理的に接続してユーザ端末間でフレームの転送を行うフレーム転送ネットワークにおいて、フレーム転送ノードは、複数の論理的に隔絶された通信路を設定する手段を備え、加入者ユーザ収容ノードは、論理的に隔絶された通信路に設けられ、他の全ての加入者ユーザ収容ノードと接続する仮想共用ネットワークを介して加入者ユーザ収容ノード間で通信を行う複数の仮想共用ネットワーク通信手段と、仮想共用ネットワーク通信手段を特定するために必要な情報が格納された仮想共用ネットワーク選択テーブルと、ユーザ端末から受信したフレームをバックボーンネットワークへ送信する場合は、仮想共用ネットワーク選択テーブルを検索することにより、フレームの転送に用いる仮想共用ネットワーク通信手段とを特定する仮想共用ネットワーク選択手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
このフレーム転送ネットワークでは、複数のユーザ端末を収容する加入者ユーザ収容ノード間を接続するバックボーンネットワーク上に、複数の仮想共用ネットワークを構築し、加入者ユーザ収容ノードに特定の仮想共用ネットワークを選択させる機能を備えている。これにより、特定の仮想共用ネットワークが故障した場合は、フレームを送信する側の加入者ユーザ収容ノードが代替の仮想共用ネットワークを選択するだけでフレームの迂回転送が可能となる。この場合、仮想共用ネットワーク内では、経路を切り替える必要がない。したがって、故障切り替えの経路計算のために、ルーチングプロトコルやスパニングツリープロトコルを使用する必要がない。
【００１０】
請求項２の仮想共用ネットワーク選択手段は、請求項１のフレーム転送ネットワークにおいて、ユーザ端末から受信したフレームのヘッダに含まれた情報に基づいて仮想共用ネットワーク選択テーブルを検索し、仮想共用ネットワーク通信手段を特定することを特徴とするものである。
【００１１】
このフレーム転送ネットワークでは、ネットワークが正常なときに、複数の仮想共用ネットワーク間で、フレームの宛先ユーザアドレスや送信先ユーザアドレス等のヘッダをベースにしたトラヒック分散が可能となり、フレーム転送ネットワーク全体で経済化を実現できる。
【００１２】
請求項３の仮想共用ネットワーク選択手段は、請求項１のフレーム転送ネットワークにおいて、ユーザ端末から受信したフレームのヘッダ及びペイロイドに含まれた情報に基づいて仮想共用ネットワーク選択テーブルを検索し、仮想共用ネットワーク通信手段を特定することを特徴とするものである。
【００１３】
このフレーム転送ネットワークでは、例えば、ＴＣＰのコネクション単位に正常時の負荷分散を行うことができる。例えば、帯域の細い仮想共用ネットワークを多数用意することで、帯域の太いユーザ端末のトラヒックを分散的に収容できる。このため、有効なトラヒック分散が可能となり、フレーム転送ネットワーク全体で経済化を実現できる。
【００１４】
請求項４のフレーム転送ノードは、請求項１から３のいずれかのフレーム転送ネットワークにおいて、各々の仮想共用ネットワークにおける論理的に隔絶された通信路であって、異なるフレーム転送ノードを経由する転送経路を設定する情報が格納された転送テーブルを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
このフレーム転送ネットワークでは、バックボーンネットワーク上で、仮想共用ネットワーク毎に物理的に異なる転送経路を設定する。このため、物理的なリンクの故障に対して、その影響が波及する仮想共用ネットワークを限定することが可能となり、加入者ユーザ収容ノードがどの仮想共用ネットワークを選択しても宛先のユーザ端末に到達しないという状況を回避できる。
【００１６】
請求項５のフレーム転送ネットワークは、請求項４のフレーム転送ネットワークにおいて、入力されたバックボーンネットワークを構成するフレーム転送ノードの接続構成と仮想共用ネットワークの数により、各々の仮想共用ネットワークにおける論理的に隔絶された通信路であって異なるフレーム転送ノードを経由する転送経路を割り当てる計算を行い、この計算結果に基づいてバックボーンネットワークを構成するフレーム転送ノードの転送テーブルを設定する経路計算手段を備えるサーバを設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
このフレーム転送ネットワークでは、サーバが仮想共用ネットワーク毎に物理的に異なる転送経路を割り当てる計算を行い、フレーム転送ノードの転送テーブルを遠隔設定する。これにより、各々のフレーム転送ノードにおいて、バックボーンネットワーク内でルーチングプロトコル等を用いて自律的に複雑な経路計算を行う状況を回避できる。
【００１８】
請求項６のフレーム転送ネットワークは、請求項１から５のいずれかのフレーム転送ネットワークにおいて、バックボーンネットワークを構成するフレーム転送ノードから仮想共用ネットワーク毎のトラヒック流量情報を収集し、仮想共用ネットワーク間でトラヒック流量に差がある場合は、この差を小さくするように加入者ユーザ収容ノードの仮想共用ネットワーク選択テーブルを設定するトラヒック制御手段を備えるサーバを設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
このフレーム転送ネットワークでは、仮想共用ネットワーク間でのトラヒック負荷を均一化させることが可能となり、転送経路によらないで転送品質を安定化させることが可能となる。
【００２０】
請求項７のフレーム転送ネットワークは、請求項１から６のいずれかのフレーム転送ネットワークにおいて、バックボーンネットワークを構成するフレーム転送ノード及びリンクの故障を監視するとともに、故障を検出した場合は、故障したフレーム転送ノードまたはリンクを経由する通信経路を含む仮想共用ネットワークを特定し、この特定された仮想共用ネットワークの情報を全ての加入者ユーザ収容ノードに通知する故障監視手段を備えるサーバを設けたことを特徴とするものである。
【００２１】
このフレーム転送ネットワークでは、バックボーンネットワーク深部での故障発生に対しても、加入者ユーザ収容ノードにおいて故障切り替えを迅速に行うことが可能となる。
【００２２】
請求項８のフレーム転送ネットワークは、請求項１から４のいずれかのフレーム転送ネットワークにおいて、請求項５記載の経路計算手段、請求項６記載のトラヒック制御手段、請求項７記載の故障監視手段のいずれか２つまたは全てを備えるサーバを設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項９の仮想共用ネットワーク選択手段は、請求項７のフレーム転送ネットワークにおいて、サーバから故障により特定された仮想共用ネットワークを通知された場合に、この通知された仮想共用ネットワークとユーザ端末から受信したフレームを転送するときに選択する仮想共用ネットワークとが同じときは、これと異なる仮想共用ネットワークを再選択することを特徴とするものである。
【００２４】
このフレーム転送ネットワークでは、加入者ユーザ収容ノードが故障の通知を受けた後に、仮想共用ネットワークの選択を適切に行えるよう仮想共用ネットワーク選択テーブルを最適化する処理に時間を要したとしても、その処理が完了する前は、宛先であるユーザ端末へのフレームの到達性を維持することが可能となる。
【００２５】
請求項１０の加入者ユーザ収容ノードは、請求項１から９のいずれかのフレーム転送ネットワークにおいて、ユーザ端末から受信したユーザネットワーク形式のフレームに対して、新たにバックボーンネットワーク形式のヘッダを付加したバックボーンネットワーク形式のフレームを構成し、このフレームをバックボーンネットワークへ送信するカプセル化手段と、バックボーンネットワークから受信したバックボーンネットワーク形式のフレームに対して、バックボーンネットワーク形式のヘッダを除去したユーザネットワーク形式のフレームを構成し、このフレームをユーザ端末へ送信するカプセル解除手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２６】
このフレーム転送ネットワークでは、ユーザネットワークとしての転送経路とバックボーンネットワークとしての転送経路とを分離して設定することが可能となる。すなわち、多様な加入者ユーザ収容形態に対しても、バックボーンネットワーク上の仮想共用ネットワークの経路を単純化して設定することが可能となり、故障部位の検出や復旧作業が容易になる。
【００２７】
請求項１１のフレーム転送ネットワークは、請求項１０のフレーム転送ネットワークにおいて、バックボーンネットワークにユーザフレーム中継ノードを設け、ユーザ端末は、このユーザ端末間でフレーム転送を行う際のユーザ端末を識別するためのユーザアドレスを保有し、送信元ユーザアドレスとして自らが保有するユーザアドレスを、宛先ユーザアドレスとして送信先のユーザ端末が保有するユーザアドレスをそれぞれフレームのヘッダに記述してユーザネットワーク形式のフレームを送信する手段を備え、加入者ユーザ収容ノードは、この加入者ユーザ収容ノード間でのフレームの転送を行う際の加入者ユーザ収容ノードを識別するためのプロバイダアドレスを保有し、ユーザ端末から送信されたユーザネットワーク形式のフレームに記述された送信元ユーザアドレスと自らが保有するプロバイダアドレスを、ユーザフレーム中継ノードへ通知するアドレス通知手段を備え、ユーザフレーム中継ノードは、加入者ユーザ収容ノードのアドレス通知手段から通知された送信元ユーザアドレスとプロバイダアドレスが格納されたフレーム転送テーブルと、バックボーンネットワーク形式のフレームを受信すると、バックボーンネットワーク形式のヘッダを除去し、ユーザネットワーク形式のヘッダから抽出した宛先ユーザアドレスに基づいてフレーム転送テーブルを検索することにより、送信先となる加入者収容ノードのプロバイダアドレスを解決し、新たにバックボーンネットワーク形式のヘッダを付加して構成したバックボーンネットワーク形式のフレームを、送信先となる加入者ユーザ収容ノードへ送信する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２８】
このフレーム転送ネットワークでは、加入者ユーザ収容ノードが保有すべき転送情報を保有しないでユーザフレーム中継ノードに集約的に送信するから、仮想共用ネットワーク選択テーブルに保有すべき情報を増加させなくても済む。このため、故障発生時の経路切替処理や負荷分散処理を迅速に行うことが可能となる。
【００２９】
請求項１２のユーザフレーム中継ノードは、請求項１１のフレーム転送ネットワークにおいて、各々の仮想共用ネットワーク毎に設けられたことを特徴とするものである。
【００３０】
このフレーム転送ネットワークでは、バックボーンネットワークのみならず、ユーザフレーム中継ノードに対する信頼性も向上する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係るフレーム転送ネットワークの構成について、図面を参照して詳細に説明する。
図１に、本発明の実施の形態に係るフレーム転送ネットワークの論理ネットワーク構成を示す。このフレーム転送ネットワークの論理ネットワークは、リンク１０５を介してユーザ端末１０１を収容する加入者ユーザ収容ノード１０３と、リンク１０６を介してユーザ端末１０２を収容する加入者ユーザ収容ノード１０４とを備え、加入者ユーザ収容ノード１０３と加入者ユーザ収容ノード１０４は、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）としての４つの仮想共用ネットワーク、すなわち、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）１０８、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）１０９、及び仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）１１０により並列に接続されている。
【００３２】
ユーザ端末１０１は、加入者ユーザ収容ノード１０３に向けてフレームを送信し、加入者ユーザ収容ノード１０３は、このフレームをＭＡＣフレームにカプセル化して転送を行う。この場合、加入者ユーザ収容ノード１０３は、対向する加入者ユーザ収容ノード１０４に向けて仮想共用ネットワークを用いて転送するには、このＭＡＣフレームにＶＬＡＮタグを付加する。このときのフレームフォーマットとしては、例えば、ＩＥＥＥの８０２．１Ｑがある。
【００３３】
この仮想共用ネットワークを選択するにはいくつかの方法がある。例えば、宛先のＩＰアドレス毎に仮想共用ネットワークのＶＬＡＮ番号を特定できるようなテーブルを用意し、このテーブルを検索して選択する方法がある。
【００３４】
図１０に、加入者ユーザ収容ノード１０３の機能構成を示す。この構成は、加入者ユーザ収容ノード１０４及び後述する加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６においても同様である。
この加入者ユーザ収容ノード１０３は、４つの仮想共用ネットワーク、すなわち、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）１０８、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）１０９、及び仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）１１０を介してそれぞれ加入者ユーザ収容ノード１０４との通信を行う仮想共用ネットワーク通信手段（＃１）３０７、仮想共用ネットワーク通信手段（＃２）３０８、仮想共用ネットワーク通信手段（＃３）３０９、及び仮想共用ネットワーク通信手段（＃４）３１０と、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）１０８、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）１０９、及び仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）１１０のうち一つの仮想共用ネットワークを特定するために必要な情報が格納された仮想共用ネットワーク選択テーブル３０２と、仮想共用ネットワーク選択テーブル３０２を検索して一つの仮想共用ネットワークを特定する仮想共用ネットワーク選択手段３０１とを備えている。さらに、加入者ユーザ収容ノード１０３は、後述するカプセル化手段３０３、カプセル解除手段３０４、及びアドレス通知手段３０５を備えている。
【００３５】
このフレーム転送ネットワークでは、図１に示したように、加入者ユーザ収容ノード１０３と加入者ユーザ収容ノード１０４は、４つの仮想共用ネットワーク、すなわち、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）１０８、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）１０９、及び仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）１１０により並列に接続されているから、複数の仮想共用ネットワークのうち一つの仮想共用ネットワークを選択することができる。このため、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）１０８、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）１０９、及び仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）１１０間でトラヒックの負荷分散を行うことができる。また、ある仮想共用ネットワークが故障した場合は、その仮想共用ネットワークを用いないで他の仮想共用ネットワークを用いるという、いわゆる故障迂回制御が可能となる。したがって、このフレーム転送ネットワークでは、特定のノードやリンクをアクティブ系とスタンバイ系のような二重構造にするのに比べて、故障に対する信頼性を経済的に向上できる。
【００３６】
図２に、本発明の実施の形態に係るフレーム転送ネットワークの物理ネットワーク構成を示す。このフレーム転送ネットワークの物理ネットワークは、リンク２２２〜２２７を介してユーザ端末２１６〜２２１をそれぞれ収容する加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６、フレーム転送ノード２０７〜２１０、ユーザフレーム中継ノード２１１〜２１４、及びサーバ２１５を備え、加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６は、フレーム転送ノード２０７〜２１０を介して接続されている。
【００３７】
具体的には、加入者ユーザ収容ノード２０１は、リンク２２８及びリンク２２９を介して、それぞれフレーム転送ノード２０７及びフレーム転送ノード２０８に接続され、加入者ユーザ収容ノード２０２は、リンク２３０及びリンク２３３を介して、それぞれフレーム転送ノード２０７及びフレーム転送ノード２０８に接続され、加入者ユーザ収容ノード２０３は、リンク２３２及びリンク２３１を介して、それぞれフレーム転送ノード２０７及びフレーム転送ノード２０８に接続されている。また、加入者ユーザ収容ノード２０４は、リンク２３４及びリンク２３５を介して、それぞれフレーム転送ノード２０９及びフレーム転送ノード２１０に接続され、加入者ユーザ収容ノード２０５は、リンク２３６及びリンク２３９を介して、それぞれフレーム転送ノード２０９及びフレーム転送ノード２１０に接続され、加入者ユーザ収容ノード２０６は、リンク２３８及びリンク２３７を介して、それぞれフレーム転送ノード２０９及びフレーム転送ノード２１０に接続されている。
【００３８】
そして、フレーム転送ノード２０７は、リンク２４１及びリンク２４０を介して、それぞれフレーム転送ノード２０９及びフレーム転送ノード２１０に接続され、フレーム転送ノード２０８は、リンク２４３及びリンク２４２を介して、それぞれフレーム転送ノード２０９及びフレーム転送ノード２１０に接続されている。この結果、フレーム転送ノード２０９は、リンク２４１及びリンク２４３を介して、それぞれフレーム転送ノード２０７及びフレーム転送ノード２０８に接続され、フレーム転送ノード２１０は、リンク２４０及びリンク２４２を介して、それぞれフレーム転送ノード２０７及びフレーム転送ノード２０８に接続される。
【００３９】
ユーザフレーム中継ノード２１１は、リンク２４４を介してフレーム転送ノード２０７に接続され、ユーザフレーム中継ノード２１２は、リンク２４５を介してフレーム転送ノード２０８に接続され、ユーザフレーム中継ノード２１３は、リンク２４６を介してフレーム転送ノード２０９に接続され、ユーザフレーム中継ノード２１４は、リンク２４７を介してフレーム転送ノード２１０に接続されている。
【００４０】
サーバ２１５は、リンク２４９を介して加入者ユーザ収容ノード２０１に、リンク２５１を介して加入者ユーザ収容ノード２０２に、リンク２５３を介して加入者ユーザ収容ノード２０３に、リンク２５６を介して加入者ユーザ収容ノード２０４に、リンク２５８を介して加入者ユーザ収容ノード２０５に、リンク２６０を介して加入者ユーザ収容ノード２０６にそれぞれ接続されている。また、サーバ２１５は、２５０を介してフレーム転送ノード２０７に、２５２を介してフレーム転送ノード２０８に、リンク２５７を介してフレーム転送ノード２０９に、２５９を介してフレーム転送ノード２１０にそれぞれ接続されている。さらに、サーバ２１５は、リンク２４８を介してユーザフレーム中継ノード２１１に、２５４を介してユーザフレーム中継ノード２１２に、リンク２５５を介してユーザフレーム中継ノード２１３に、リンク２６１を介してユーザフレーム中継ノード２１４にそれぞれ接続されている。
【００４１】
このフレーム転送ネットワークでは、図２に示したように、加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６間において、物理的な転送経路を冗長化させることができる。また、サーバは、管理系の制御インタフェースであるリンク２５０、２５２、２５７、２５９を介して各フレーム転送ノード２０７〜２１０に対し、情報の収集や転送テーブルの設定を行うことができる。
【００４２】
次に、本発明の実施の形態に係るフレーム転送ネットワークの動作について、図面を参照して詳細に説明する。
サーバ２１５は、管理系のインタフェースであるリンク２４８〜２６１を介して加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６の仮想共用ネットワーク選択テーブル、フレーム転送ノード２０７〜２１０の転送テーブル、及びユーザフレーム中継ノード２１１〜２１４のフレーム転送テーブルを制御することにより、物理網内の４つの仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）１０８、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）１０９、及び仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）１１０を設定する。具体的には、図３〜６に示す構成で設定される。
【００４３】
仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７は、図３に示したように、リンク２２８、２３０、２３２、２３５、２３７、２３９、２４０、２４４により構成されている。仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）１０８は、図４に示したように、リンク２２８、２３０、２３２、２３４、２３６、２３８、２４１、２４６により構成されている。仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）１０９は、図５に示したように、リンク２２９、２３３、２３１、２３４、２３６、２３８、２４３、２４５により構成されている。仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）１１０は、図６に示したように、リンク２２９，２３３、２３１、２３５、２３９、２３７、２４２、２４７により構成されている。
【００４４】
サーバ２１５は、図１１に示したように、経路計算手段３１１を備えている。この経路計算手段３１１は、フレーム転送ノード２０７〜２１０の接続構成と仮想共用ネットワークの数が入力されると、各々の仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）１０８、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）１０９、及び仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）１１０におけるフレーム転送ノード２０７〜２１０を経由する転送経路を割り当てる計算を行い、フレーム転送ノード２０７〜２１０の転送テーブルを設定する。
【００４５】
この仮想共用ネットワークの割り当ては、網のトポロジー情報を与えることによりサーバ２１５において自動的に計算させてもよいし、サーバ２１５に対してオペレーション的に割り当て情報を入力してもよい。
【００４６】
この場合、各々の仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）１０８、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）１０９、及び仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）１１０において、物理的な転送を異ならせておくことが望ましい。フレーム転送ノード２０７〜２１０の転送テーブルに物理的に異なる転送経路を設定する情報、すなわち、各々の仮想共用ネットワークにおける論理的に隔絶された通信路であって異なるフレーム転送ノードを経由する転送経路を設定する情報を格納させることにより、トラヒックの負荷分散を可能とし、故障迂回を効率良く行うことができる。
【００４７】
図７に、加入者ユーザ収容ノード２０１の仮想共用ネットワーク選択テーブルの構成例１を示す。図７に示したように、ＩＰアドレスに基づいて転送先を決める場合、検索キーとして宛先ＩＰアドレスが用いられる。通常は、宛先ＭＡＣアドレスとリンクのみが出力されるが、仮想共用ネットワークの番号であるＶＬＡＮ番号も同時に出力されるようになっている。例えば、加入者ユーザ収容ノード２０１は宛先ＩＰアドレスであるＩＰ＃２を受信すると、このアドレスを検索キーとして、宛先ＭＡＣアドレスであるＭＡＣ＃２、リンク２２８、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）を出力し、仮想共用ネットワークを特定する。尚、このＶＬＡＮ番号は、エントリ追加時に適宜設定される。この初期設定は、着信側のユーザ端末や発信側のユーザ端末のＩＰアドレスに基づいて設定しても良いし、乱数的に設定してもよい。
【００４８】
一方、サーバ２１５は、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）１０８、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）１０９、及び仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）１１０間でトラヒック負荷を均等に割り当てるために、適宜、このＶＬＡＮ番号を変更する。具体的には、図１１に示したサーバ２１５に備えているトラヒック制御手段３１２は、管理系の制御インタフェースのリンク２４８〜２６１を介して、転送系の制御インタフェースのリンク２２２〜２４３や加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６、フレーム転送ノード２０７〜２１０、及びユーザフレーム中継ノード２１１〜２１４の負荷情報等のトラヒック情報を収集し、この情報に基づいて、仮想共用ネットワークへのトラヒック割付の計算を行う。すなわち、トラヒック流量に差がある場合は、その差をなくすように、または小さくするように加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６の仮想共用ネットワーク選択テーブルを設定する。
【００４９】
また、図１１に示したサーバ２１５に備えている故障監視手段３１３は、フレーム転送ノード２０７〜２１０等に故障が発生した場合、その故障検出を行い、その故障が発生した仮想共用ネットワークを用いないように、加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６に対して故障を通知し、さらに、ＶＬＡＮ番号の変更を行う。加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６は、サーバ２１５からＶＬＡＮ番号の変更指示がなくても、故障の通知があれば、その故障が発生した仮想共用ネットワークを用いないように、自らＶＬＡＮ番号を更新する。
【００５０】
このフレーム転送ネットワークでは、サーバ２１５から仮想共用ネットワークを特定することにより、網全体のトラヒック分散の最適化を実現することができる。また、加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６により仮想共用ネットワークを特定することにより、故障迂回の高速性を実現することができる。さらに、これらを組合せて仮想共用ネットワークを特定することにより、トラヒックの最適化と故障迂回の高速性を実現することができる。
【００５１】
図８に、加入者ユーザ収容ノードの仮想共用ネットワーク選択テーブルの構成例２を示す。この図は、サーバ２１５がリンク２４０の故障を検出した場合における加入者ユーザ収容ノード２０１の仮想共用ネットワーク選択テーブルの構成を示している。リンク２４０は仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７を構成するため、仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）１０７が出力されるエントリはサーバ２１５により更新される。図８において、宛先ＩＰアドレスがＩＰ＃２の場合に、ＶＬＡＮ（＃１）が出力されていたのを、ＶＬＡＮ（＃２）が出力されるように更新されている。また、宛先ＩＰアドレスがＩＰ＃６の場合に、ＶＬＡＮ（＃１）が出力されていたのを、ＶＬＡＮ（＃３）が出力されるように更新されるとともに、ＶＬＡＮ（＃３）はリンク２２８に割り当てられていないので、付随的にリンク２２８がリンク２２９に更新されている。
【００５２】
このＶＬＡＮ番号を決定する仮想共用ネットワーク選択テーブルを検索する検索キーとして、フレームのヘッダに含まれた情報を用いてもよいし、フレームのヘッダ及びペイロードに含まれた情報を用いてもよい。図７及び図８に示した仮想共用ネットワーク選択テーブルは、フレームのヘッダに含まれた宛先ＩＰアドレスを検索キーとした場合のテーブルである。
【００５３】
図９に、加入者ユーザ収容ノードの仮想共用ネットワーク選択テーブルの構成例３を示す。図９に示した仮想共用ネットワーク選択テーブルは、フレームのヘッダ及びペイロードに含まれた情報を検索キーとした場合のテーブルである。検索キーは、フレームのペイロードにＴＣＰメッセージが含まれていることを前提として、フレームのヘッダの宛先ＩＰアドレスとプロトコル識別子、及びペイロード中のＴＣＰヘッダの宛先ＴＣＰポート番号である。これにより、例えば、同じユーザ端末向けのフレームを受信しても、宛先ＴＣＰポート番号毎に仮想共用ネットワークを選択することができるため、異なる転送経路を選択することができる。図９では、宛先ＩＰアドレスが同じＩＰ＃６であっても、宛先ＴＣＰポート番号がｐｏｒｔ＃１の場合はＶＬＡＮ（＃１）を、宛先ＴＣＰポート番号がｐｏｒｔ＃２の場合はＶＬＡＮ（＃２）を、宛先ＴＣＰポート番号がｐｏｒｔ＃３の場合はＶＬＡＮ（＃３）をそれぞれ選択するように設定されている。
【００５４】
また、フレームのヘッダ及びペイロードに含まれた情報を検索キーとした場合には、その情報にレイヤ４フローと称するフロー情報を含めてもよい。例えば、送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、ＩＰ上のプロトコル識別子、ＴＣＰまたはＵＤＰの送信元ポート番号、ＴＣＰまたはＵＤＰの宛先ポート番号等の情報を任意に組合せて検索キーとしてもよい。
【００５５】
図２に示したユーザフレーム中継ノード２１１〜２１４は、ユーザ端末数の増加に伴い加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６の仮想共用ネットワーク転送テーブルへのエントリ数が増加しないようにするために備えられている。
図２において、加入者ユーザ収容ノード２１１〜２０６は、ユーザ端末２１６〜２２１から送信されるフレームを、いずれかのユーザフレーム中継ノード２１１〜２１４へ転送する。例えば、加入者ユーザ収容ノード２０１において、どの加入者ユーザ収容ノード宛てのフレームもユーザフレーム中継ノード２１１へ転送する。この場合、仮想共用ネットワーク転送テーブルのバックボーンネットワーク向けには、ユーザフレーム中継ノード２１１宛ての１エントリのみしておけばよい。
【００５６】
ユーザフレーム中継ノード２１１は、受信したフレームからアドレス学習を行い、どのユーザ端末２１６〜２２１がどの加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６に収容されているかを特定する。つまり、ユーザフレーム中継ノード２１１は、加入者ユーザ収容ノード２０１のアドレス通知手段３０５から受信した送信元ＭＡＣアドレスと送信元ＩＰアドレスの対の情報を、フレーム転送テーブルに格納する。
【００５７】
ユーザフレーム中継ノード２１１は、この情報に基づいてフレームの転送を行う。具体的には、ユーザフレーム中継ノード２１１は、バックボーンネットワーク形式のフレームを受信すると、バックボーンネットワーク形式のヘッダを除去し、ユーザネットワーク形式のヘッダから抽出した宛先ユーザアドレスに基づいてフレーム転送テーブルを検索することにより送信先となる加入者収容ノードのプロバイダアドレスを解決しする。そして、バックボーンネットワーク形式のヘッダを新たに付加して構成したバックボーンネットワーク形式のフレームを、送信先となる加入者ユーザ収容ノードへ送信する。送信先を特定できない場合は、ＡＲＰ（Ａｄｒｅｓｓ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）により転送先を特定する。または、フレームを全ての加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６へブロードキャストする。この場合、ユーザフレーム中継ノード２１１は集中的に転送処理を行うため、これが故障すると網全体へ故障の影響が波及する。そこで、ユーザフレーム中継ノード２１１〜２１４を分散配置することにより、網全体への影響を軽減することができる。
【００５８】
また、サーバ２１５は、特定のユーザフレーム中継ノード２１１〜２１４の故障を検知すると、各加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６に対して故障の発生したユーザフレーム中継ノード宛てのエントリを、別の仮想共用ネットワーク上のユーザフレーム中継ノード宛てに更新する。この場合、ユーザフレーム中継ノード２１１〜２１４を仮想共用ネットワーク毎に設けることにより、仮想共用ネットワーク単位に故障の迂回を実現することができる。これにより、ユーザフレーム中継ノード２１１〜２１４の故障迂回が、他の故障迂回と同様に実現できる。
【００５９】
また、加入者ユーザ収容ノード２０１〜２０６は、転送プロトコルは制約を受けないため、上述したＩＰｉｎＭＡＣ型のカプセル化処理だけでなく、ＩＰｉｎＩＰ型のカプセル解除処理を行ってよい。具体的には、カプセル化処理は、ユーザ端末２１６から受信したフレームにバックボーンネットワーク形式のヘッダを付加したフレームを構成し、このフレームをバックボーンネットワークへ送信するものである。また、カプセル解除処理は、バックボーンネットワークから受信したフレームに対して、そのヘッダを除去したユーザネットワーク形式のフレームを構成し、このフレームをユーザ端末２１６へ送信するものである。それぞれ、図１０に示したカプセル化手段３０３とカプセル解除手段３０４がこれに相当する。
【００６０】
尚、図１１では、１台のサーバ２１５が、経路計算手段３１１、トラヒック制御手段３１２、及び故障監視手段３１３を備えているが、複数のサーバが個々の手段を別々に備えるようにしてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフレーム転送ネットワークによれば、複数のユーザ端末を収容する加入者ユーザ収容ノード間を接続するバックボーンネットワーク上に、複数の仮想共用ネットワークを構築し、加入者ユーザ収容ノードに特定の仮想共用ネットワークを選択させるようにした。これにより、バックボーンネットワーク上の仮想共用ネットワークにおいて複雑な経路計算が不要となるから、バックボーンネットワークの故障時には仮想共用ネットワークを迅速に切り替えることができる。また、仮想共用ネットワーク間においてトラヒック分散を行うことができるから、フレーム転送ネットワークの利用効率を高め、経済性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るフレーム転送ネットワークの論理ネットワーク構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るフレーム転送ネットワークの物理ネットワーク構成を示す図である。
【図３】図１における仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）の構成を示す図である。
【図４】図１における仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）の構成を示す図である。
【図５】図１における仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）の構成を示す図である。
【図６】図１における仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）の構成を示す図である。
【図７】加入者ユーザ収容ノードの仮想共用ネットワーク選択テーブルの構成例１を示す図である。
【図８】加入者ユーザ収容ノードの仮想共用ネットワーク選択テーブルの構成例２を示す図である。
【図９】加入者ユーザ収容ノードの仮想共用ネットワーク選択テーブルの構成例３を示す図である。
【図１０】加入者ユーザ収容ノードの機能構成を示す図である。
【図１１】サーバの機能構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１、１０２、２１６〜２２１  ユーザ端末
１０３、１０４、２０１〜２０６  加入者ユーザ収容ノード
１０７  仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃１）
１０８  仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃２）
１０９  仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃３）
１１０  仮想共用ネットワークＶＬＡＮ（＃４）
２０７〜２１０  フレーム転送ノード
２１１〜２１４  ユーザフレーム中継ノード
２１５  サーバ
１０５、１０６、２２２〜２６１  リンク
３０１  仮想共用ネットワーク選択手段
３０２  仮想共用ネットワーク選択テーブル
３０３  カプセル化手段
３０４  カプセル解除手段
３０５  アドレス通知手段
３１１  経路計算手段
３１２  トラヒック制御手段
３１３  故障監視手段
【図１】
2004173080.tif 000003
【図２】
2004173080.tif 000004
【図３】
2004173080.tif 000005
【図４】
2004173080.tif 000006
【図５】
2004173080.tif 000007
【図６】
2004173080.tif 000008
【図７】
2004173080.tif 000009
【図８】
2004173080.tif 000010
【図９】
2004173080.tif 000011
【図１０】
2004173080.tif 000012
【図１１】
2004173080.tif 000013