(57)【要約】【課題】  従来技術(ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ)を適用するよりも低コストで従来と同様の信頼性を有する幹線ネットワークを構築する。【解決手段】  拠点Ａ〜Ｄを結ぶ通信システムの各拠点には、１０Ｇｂｐｓ幹線ネットワークに接続するための装置１〜４が設置される。装置１〜４は、１０ギガビットイーサネット（Ｒ）技術とＲＰＲ（Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒｉｎｇ）技術とを用いた装置であり、従来技術（ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ）を適用するよりも低コストで従来と同様の信頼性を有する通信を可能とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０ギガビットイーサネット（Ｒ）技術と、ＲＰＲ（Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒｉｎｇ）技術とを組合せて適用することを特徴とする、幹線ネットワーク構築方法。
【請求項２】
１０ギガビットイーサネット（Ｒ）技術と、ＲＰＲ（Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒｉｎｇ）技術とを適用した複数の通信装置を備えた、幹線ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は幹線ネットワーク構築方法、および幹線ネットワークシステムに関し、特に低コストで信頼性の高い幹線ネットワーク構築方法、および幹線ネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
アクセスネットワークのブロードバンド化に伴い、幹線ネットワークの超高速化（現状の１回線あたり２．４Ｇｂｐｓから１回線あたり１０Ｇｂｐｓクラスへ）が求められている。
【０００３】
幹線ネットワークを構築する際には、主として、以下の要件が求められる。
【０００４】
（１）  超高速、大容量であること、
（２）  長距離伝送が可能であること（例えば４０ｋｍ以上）、
（３）  高信頼性（耐障害性）を有すること（障害時における高速（既存技術と同レベルである５０ｍｓｅｃ以下の）経路切替え）、
（４）  高品質（重要な通信に対する通信サービス品質（ＱｏＳ）の確保）、
（５）  低コスト（既存技術を適用するよりも、低コストでの網構築）。
【０００５】
現状では、１０Ｇｂｐｓの幹線ネットワークを構築できる技術として、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ技術が知られている。
【０００６】
また、幹線ネットワーク構築に関する技術として、以下の特許文献１〜３が存在する。
【０００７】
特許文献１には、複数の光加入者線終端装置を光ファイバによりリング状に配置し、高速転送を可能とする技術などが開示されている。
【０００８】
特許文献２には、ＳＯＮＥＴに関する問題点が開示されており、ＷＤＭネットワークにおいて、超高速のパケット単位の引き落としができる装置について開示がなされている。
【０００９】
特許文献３には、創設費用を抑制し、加入者に対して広帯域サービスを展開するための光アクセスネットワーク構成、幹線ノード装置などが開示されており、サーバの配置に関する技術などが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２７３８６７号公報
【特許文献２】特開２００２−３１９８９６号公報
【特許文献３】特開２００２−１４１９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、幹線ネットワーク構築において、従来技術(ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ)を適用するよりも低コストで従来と同等の信頼性を有するネットワークを構築することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本願発明のある局面に従うと、幹線ネットワーク構築方法は、１０ギガビットイーサネット（Ｒ）技術と、ＲＰＲ（Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒｉｎｇ）技術とを組合せて適用することを特徴とする。
【００１２】
この発明の他の局面に従うと、幹線ネットワークシステムは、１０ギガビットイーサネット（Ｒ）技術と、ＲＰＲ（Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒｉｎｇ）技術とを適用した複数の通信装置を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の実施の形態の１つにおける幹線ネットワークシステムの構成を示す図である。
【００１４】
図を参照して、通信システムは拠点Ａ〜Ｄを結ぶシステムとして構築されているものとする。各拠点には、サーバおよびクライアント（これらは単数であっても複数あってもよい）、ならびにルータまたはスイッチングハブが設置されている。
【００１５】
各拠点Ａ〜Ｄのルータまたはスイッチングハブには、１０Ｇｂｐｓ幹線ネットワークを構成するための装置１〜４が接続されている。装置１〜４は、２心の光ファイバに接続されている。
【００１６】
装置１〜４は、１０ギガビットイーサネット（Ｒ）（１０Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ））技術とＲＰＲ（Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒｉｎｇ）技術とを用いた装置であり、従来技術（ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ）を適用するよりも低コストで従来と同等の信頼性を有する通信を可能とする。
【００１７】
１０ギガビットイーサネット（Ｒ）技術は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｅで２００２年６月に標準化された技術である。この技術は、現時点では幹線ネットワークへの適用実績に乏しいが、すでにＩＰネットワークの基盤技術として広く普及しているギガビットイーサネット（Ｒ）などの「イーサネット（Ｒ）技術」の１規格であり、コストパフォーマンス性に優れるというメリットがある。
【００１８】
ＲＰＲは、ＩＥＥＥ８０２．１７ＲＰＲワーキンググループにて２００１年１月から標準化作業中の技術であり、帯域利用効率と信頼性（耐障害性）に優れたリング型ネットワークの構築を目指した技術である。既存の技術（ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ）よりも帯域利用効率に優れ、既存技術同等の信頼性、耐障害性（５０ｍｓｅｃ以内での障害回復）を実現している。また、通信サービス品質（ＱｏＳ）保証機能がサポートされている。
【００１９】
本実施の形態で用いられる幹線ネットワークでは、１０ギガビットイーサネット（Ｒ）技術にＲＰＲ技術を組合せることで、従来のイーサネット（Ｒ）技術の課題であった信頼性の確保を解決し、幹線ネットワークに求められるコストパフォーマンスと信頼性に優れたネットワーク構築を可能としている。
【００２０】
図２は、１０ギガビットイーサネット（Ｒ）のプロトコル構成を示す図である。
【００２１】
図を参照して、ＯＳＩ（open systems interconnection）参照モデルとして、下位から、媒体、物理層、データリンク層、ネットワーク層を定義すると、媒体はＭＤＩが対応する。
【００２２】
物理層は、ＰＭＤ（物理媒体依存部）、ＰＭＡ（物理媒体接続部）、ＸＳＢＩ（オプション）、ＷＩＳ（オプション）、ＰＣＳ（符号化副層）、ＸＧＭＩＩ、ＸＡＵＩ、ＲＳ（Reconciliation Sub layer）が相当する。
【００２３】
データリンク層は、ＭＡＣ副層（媒体アクセス制御）が相当する。
【００２４】
図３は、ＲＰＲのプロトコル構成を示す図であり、図４は、ＲＰＲフレーム・フォーマットを示す図であり、図５はＲＰＲのヘッダ・フォーマットを示す図である。
【００２５】
図３に示されるように、プロトコル構成において、ＲＰＲはレイヤ２のＭＡＣ層でその機能が実現される。物理層には、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨやイーサネット（Ｒ）などの既存の伝送方式がそのまま利用される。
【００２６】
図４に示されるように、ＲＰＲのフレームは、ＲＰＲヘッダを先頭に、宛先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、プロトコルタイプ／パケット長、ヘッダチェックサム、ペイロード、ＦＣＳから構成される。
【００２７】
図５に示されるように、ＲＰＲヘッダは、ＴＴＬ（Time To Live）、ＴＹＰＥ（パケットタイプの識別子）、ＲＩ（Ring Identifier）、ＰＲＩ（Priority Field）を含んでいる。
【００２８】
ＲＰＲパケットには、ユーザデータ転送用パケットのほか、リングの監視制御用パケット、障害通知用のパケットがあり、これらによって高速な障害回復機能を実現している。
【００２９】
なお、障害回復手法として、パケット・ラッピング、パケット・ステアリングの２種類の方式が提案されている。ここにパケット・ラッピングとは、障害発生箇所の手前のノードでトラフィックを折り返し、逆向きのリングに転送する方式である。パケット・ステアリングとは、プロテクション要求メッセージによって障害発生箇所をリング上の全ノードに通知し、各ノードがパケットを送信する際に、障害発生箇所を経ずに宛先に届くリングを選択する方式である。
【００３０】
以下に、図１のシステムを実験的に構築し、実証試験を行なった成果を記載する。
【００３１】
図６は、実験的に構成されたネットワークの試験方法を示す図である。
【００３２】
図を参照して、装置Ａ〜Ｄを光ファイバーケーブル（シングルモード２心）でリング状に接続し、装置Ａと装置Ｄとの間に測定器を接続することとした。なお、伝送限界距離測定時には、装置Ａと装置Ｄとの間の光ファイバーケーブルに光減衰器（光アッテネータ）を挿入することとし、これにより長距離線路を模擬することとした。
【００３３】
（１）  伝送性能
図７は、パケットサイズと伝送性能の測定結果との関係を示す図である。
【００３４】
図を参照して、パケットサイズ１５１８Ｂｙｔｅにおいて、伝送性能の実測値は、最大８．５３Ｇｂｐｓを測定することができた（理論値９．８７Ｇｂｐｓの約８６％）。
【００３５】
（２）  伝送限界距離
図８は、光受信レベルとパケット通過率との関係を示す図である。
【００３６】
装置の送信レベルとパケットロスが発生しない最小受信レベルとをもとに、伝送限界距離の実力値を算出した。送信レベル−０．６ｄＢｍ、最小受信レベル−１９．６ｄＢｍであったので、損失が０．３５ｄＢ／ｋｍの標準的な線路を想定すると、
伝送限界距離＝（−１９．６−（−０．６））ｄＢ÷０．３５ｄＢ／ｋｍ≒５４．３ｋｍ
となる（なお、送信レベルが−４．７ｄＢｍの時には、伝送限界距離は、約４３ｋｍとなる）。
【００３７】
以上のように、伝送限界距離の実力値は、約５４ｋｍ（線路損失０．３５ｄＢ／ｋｍ時）となり、１０ＧＢＡＳＥ−ＥＲの伝送距離の規格値（４０ｋｍ）を満足することが確認できた。
【００３８】
（３）  信頼性（障害時の経路切替え時間）
図９に示されるように、装置Ａと装置Ｃとの間に測定器を接続し、装置Ａ、Ｄ間で回線障害が発生した場合、装置Ｄで機器障害が発生した場合の双方において、経路切替え時に発生するパケットロス数の計測をもとに、切替え時間を算出した。
【００３９】
その結果、回線障害時には、最小０．００６７２ｍｓｅｃ、最大９．３３ｍｓｅｃとなり、機器障害時には、最小２．２０ｍｓｅｃ、最大８．２３ｍｓｅｃとなった。
【００４０】
このように、障害時の経路切替え時間の実測値は、５０ｍｓｅｃ以内となり、ＲＰＲの規格値を満足することが確認できた。
【００４１】
また、理論的には装置数が２５０台、ネットワークの円周（総延長距離）が１０００ｋｍの場合においても、５０ｍｓｅｃ以内での切替えを実現できるシステムとなっている。
【００４２】
図１０は、本システムのＱｏＳ保証機能を説明するための図である。
【００４３】
図を参照して、ＱｏＳ保証機能には、固定帯域保証と可変帯域保証とがある。前者は予め指定された帯域を固定的に確保する機能であり、後者は予め指定された最低帯域を確保し、帯域に余裕がある場合には予め指定された最大帯域内で利用帯域を拡大できる機能である（最低帯域を超えたトラフィックは、ベストエフォートで伝送される）。
【００４４】
（４）  コスト
また、１０拠点を結ぶ１０Ｇｂｐｓのリング型幹線ネットワークを新規構築する場合のコストを試算した結果、幹線の構築コストは、既存技術（ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ）に比べ、約１／５であることがわかった。
【００４５】
以上の観点から、１０ギガビットイーサネット（Ｒ）およびＲＰＲ技術を組合わせて適用することにより、幹線ネットワークに求められる諸条件（高速、大容量、長距離伝送、高信頼性、通信品質確保）を既存技術よりも低コストで実現できることが確認できた。
【００４６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態の１つにおける幹線ネットワークシステムの構成を示す図である。
【図２】１０ギガビットイーサネット（Ｒ）のプロトコル構成を示す図である。
【図３】ＲＰＲのプロトコル構成を示す図である。
【図４】ＲＰＲフレーム・フォーマットを示す図である。
【図５】ＲＰＲのヘッダ・フォーマットを示す図である。
【図６】実験的に構成されたネットワークの試験方法を示す図である。
【図７】パケットサイズと伝送性能の測定結果との関係を示す図である。
【図８】光受信レベルとパケット通過率との関係を示す図である。
【図９】信頼性（障害時における通信経路切替時間）の測定方法を示す図である。
【図１０】本システムのＱｏＳ保証機能を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４８】
１〜４  １０ギガビットイーサネット（Ｒ）技術とＲＰＲ技術とを用いた装置。
【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】
2005184226.tif 000009
【図８】
2005184226.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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