(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の光ネットワークに接続する出入力インターフェースと、各入力インターフェースから入力したパケットをヘッダ値に応じて所望の出力方路へと転送するスイッチ手段とを有するパケット通信装置において、
前記光ネットワークにおいて前記パケットを伝送する光パスにはそれぞれ波長が割当てられており、
前記出力インターフェースは、送出パケット数を計数する手段を有し、該計数した結果を通知するための制御用パケットを生成し、前記制御用パケットを前記出力インターフェースから前記光ネットワークに出力し、
前記入力インターフェースは、前記入力インターフェースから入力された計数した結果を通知する制御用パケットと前記パケットとを識別して受信し、前記制御用パケットの内容を解析した結果に基づいて前記光パスの障害を検出することを特徴とするパケット通信装置。
【請求項２】
前記出力インターフェースは接続される伝送路に出力する全てのパケットの数を最終目的地を示すアドレスに関わりなくまとめて計数し、該計数した結果を伝送路へのパケット送出情報として通知するための制御用パケットを生成し、前記制御用パケットを前記出力インターフェースから前記光ネットワークに出力し、前記入力インターフェースは、接続される伝送路から入力される全てのパケットの数を最終目的地を示すアドレスに関わりなくまとめて計数し、前記入力インターフェースから入力された前記計数した結果を通知する制御用パケットと前記パケットとを識別して受信し、前記制御用パケットの内容を解析した結果に基づいて前記光パスの障害を検出することを特徴とする請求項１に記載のパケット通信装置。
【請求項３】
前記パケットはＩＰパケットであり、前記出力インターフェースは接続される伝送路に出力する全てのパケットの数をIPアドレスにより分類されたQoS毎にまとめて計数し、該QoS毎に計数した結果を伝送路へのパケット送出情報として通知するための制御用ＩＰパケットを生成し、前記制御用ＩＰパケットを前記出力インターフェースから前記光ネットワークに出力し、前記入力インターフェースは、接続される伝送路から入力される全てのパケットの数を最終目的地を示すアドレスより分類されたQoS毎に計数し、前記入力インターフェースから入力された前記計数した結果を通知する制御用ＩＰパケットと前記ＩＰパケットとを識別して受信し、前記制御用ＩＰパケットの内容を解析した結果に基づいて前記光パスの障害を検出することを特徴とする請求項１に記載のパケット通信装置。
【請求項４】
前記入力インターフェースは、前記制御用パケットを固定周期で生成することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のパケット通信装置。
【請求項５】
前記入力インターフェースでは前記受信したパケットの数と、前記制御用パケットに搭載された送信端で送信したパケットの数とを比較することにより、前記光パスの品質を監視し、該監視の結果に基づいて前記光パスの障害を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のパケット通信装置。
【請求項６】
前記出力インターフェースは、送出するパケットのＢＩＰを計数し、その情報を前記制御用パケットに搭載し、
前記入力インターフェースは、受信したパケットのＢＩＰを計数し、該受信したパケットのＢＩＰと、前記制御用パケットに搭載された送信端で送信したパケットのＢＩＰとを比較することにより、前記光パスの品質を監視し、該監視の結果に基づいて光パスの障害を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のパケット通信装置。
【請求項７】
請求項１記載のパケット通信装置であって、
前記出力インターフェースは、前記光パスのうち現用系光パスと予備系光パスに接続されており、
前記入力インターフェースにおいて前記現用系光パスに通信障害または通信品質劣化を検出した場合は、前記現用系光パスから前記予備系光パスへの切替を行うことを特徴とするパケット通信装置。
【請求項８】
請求項７記載のパケット通信装置であって、
前記入力インターフェースは、受信したパケットの誤り検出機能を用いて異常なパケットの計数を行い、前記異常なパケットの数に基づき前記光パスの障害を検出する手段を有し、前記現用系光パスに前記障害を検出した場合は、前記光パスの切り替えを行うことを特徴とするパケット通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパケット通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明はパケット通信装置に関する。
【０００３】
公衆通信網や銀行通信網等では、高い信頼性が要求されるため、通信路の状態を監視したり、障害状態を即座に検出したり、障害点を回避する等の保守管理が必要である。既存の公衆網の伝送網には、通常ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector)勧告G.707に規定されるSDH(Synchronous Digital Hierarchy：北米ではSONET)システムが導入されており、これらの保守管理機能(OAM: Operation And Maintenance)を提供している（特に、勧告G.707の9.2.2  SOH bytes descriptionを参照）。SDHシステムでは、VC(Virtual Container)と呼ばれるユーザ信号が多重されたフレームに、セクションオーバヘッドと呼ばれるヘッダを付与して、各SDHシステム間の伝送を行なっている。このセクションオーバヘッドには、伝送路の誤りレートを監視するBIP(Bit Interleave Parity)機能や、局間で切替を行なうためのプロトコルをマップしたり、伝送路故障や伝送路障害を通知するためのAIS/RDIを通知する機能、局間で確認の通話を行なう機能等のエンベッデッド型OAM機能が規定されている。エンベッデッド型OAM機能により収集される情報は、障害点回避を行うためのトリガとして使用されたり、ネットワークの状態把握を行っているネットワークマネージメントシステムに送付されてネットワークの保守運用に使用されたり、顧客からのクレームに対しての返答用データとして使用される。このようにエンベッデッド型のOAM機能を用いて、高信頼で保守性の高い伝送網が構築されているため、公衆通信網や銀行通信網の高い信頼性要求に応えることが出来る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、コンピュータの普及により、データ通信の需要が増大し、それに伴いIPネットワークに要求される伝送路容量が増大している。また、インターネットに収容されるサービスが多様化し、従来ベストエフォートトラフィックの通信が主な機能であったIPネットワークにも信頼性が要求されるようになってきた。増大するトラフィックを収容するために、WDM(Wave Division Multiplexing)技術を使用した光ネットワークの導入が開始されている。光ネットワークのアーキテクチャは例えばITU-T勧告G.872及びG.873に規定されている。この光ネットワークを用いると、光ADM技術の導入により、従来SDHで行なってきた、伝送パスのクロスコネクションを行なうことが出来る。他方、現在需要が大きく伸びているパケット通信網では、従来のSTM方式を採用する電話交換網では必要とされてきたネットワークの同期を必要としない。そのため、従来の公衆網の伝送網で一般的に使用されてきたSDHシステムを導入する必要性が薄れてきた。更にSDHを導入すると、セクションオーバヘッド等のオーバヘッドを付与する必要がある。そのため同一伝送路に流すことの出来るユーザデータ量が減少してしまう。これを回避するためにデータパケットを直接光伝送路にマップするような伝送路が提案されている(IP over WDM)。
【０００５】
しかし、伝送網にSDHフレームを使用することなくデータパケットを光伝送路にマップすると、従来SDHシステムにより行われており公衆網のサービスとして定着してきている、不導通時間を計測したり、プロテクション機能を起動するといった信頼性確保や保守管理を行なうことが困難になる。SDHシステムでは、セクションオーバヘッド内に設けられたフレーマ(A1,A2)により、伝送路のフレーム同期はずれが検出でき、またBIP機能(B1,B2)バイトにより、伝送路のビット誤りを検出することが出来るため、伝送路の品質劣化を検出することが出来た。これに対して、光ネットワークにおいては、光の受信レベルを測定することにより光断検出を行なうことは出来るが、SDHシステムで行っているような、伝送路上でのビットエラーに基づく信号品質劣化(Signal Degrade)監視等の障害監視機能の実現は困難である。従って、信号品質劣化障害検出が出来なければ、これに基づく障害点回避を行なうことも出来ない。
【０００６】
他方、IP over WDMネットワークにおいて、光ネットワークの上位レイヤに該当するIPレイヤや、光ネットワークにIP(Internet Protocol)パケットを搭載するためのアダプテーションレイヤ(一般にはPPP(Point-to-Point Protocol)が使用されることが多い)には、SDHの障害検出程度に高速な障害検出機能は規定されていない。IPレイヤにはRFC(Request For Comment)792に規定されているICMP(Internet Control message protocol) があるが、ICMPの目的は特定フローの到達性の確認であり、伝送路の障害検出等には使用されていない。また、これらのレイヤでは、伝達網の障害検出機能、障害復旧機能も規定されていない。このため、IP over WDMでは、公衆通信網や銀行通信網で必要とされる、障害検出機能や、IP over WDMでは、品質監視機能に代表される機能を提供すること、より具体的には、SDHネットワークでは可能は不導通時間(SES: Severely Errored Second)の測定や通知を行うことや、不導通を回避するためのプロテクション機能を提供することが技術上の課題となる。
【０００７】
そこで、本発明の第一の目的は、IPトラフィックを運び、更に下位レイヤにSDHプロトコルを持たないネットワークを構築した場合でも、公衆網や銀行通信網等の運用に耐えうる伝送路の保守機能、特にプロテクション機能や不導通時間を計測するための機能を提供することである。
【０００８】
また、本発明の第二の目的は、IPトラフィックを運び、更に下位レイヤにSDHプロトコルを持たないネットワークを構築した場合でも、伝送路障害を検出し、更に障害を短時間で復旧する機能を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記第一の目的を解決するために、光ネットワークの上位レイヤに該当する、パケットを処理するレイヤに伝送路を監視するための保守管理機能を導入する。パケットレイヤに保守管理機能を持たせる一つの方式として、IPパケットを伝送路にマップする機能を持つレイヤに伝送路の保守管理機能を配備する。より具体的には、IP over PPP WDMの場合にはPPPフレームに保守管理フレームを定義し、PPPコネクションの保守管理機能を実現する。また、同一伝送路に複数のコネクションが多重される場合、これらのコネクションをグループ化して保守管理するための管理フレームを導入し、光ネットワークの障害監視を行なう。具体的なグループ化の単位としては、１波長に多重される全てのコネクションをひとまとめにする方式、特定のコネクション群をひとまとめにする方式などが考えられる。特定のコネクション群の例としては、同一のQoS（Quality of Service：伝送品質）を持つコネクション群をひとまとめにする方式が考えられる。1波長に多重されるコネクションをひとまとめにしてOAM機能を搭載した場合、監視される区間を考慮すると、伝送路の障害検出を行うことと等価とみなせる。なお、同一のQoS（Quality of Service：伝送品質）を持つコネクション群をひとまとめにするには、例えば、同一のQoS（Quality of Service：伝送品質）を持つコネクション群をひとまとめにするには、例えば、ＩＰアドレスにより分類することが考えられる。
【００１０】
パケットレイヤに保守管理機能を持たせる別の方式として、IPレイヤに伝送路の保守管理機能を配備する。より具体的には、IPパケットに保守管理フレームを定義し、IPフローの保守管理機能を実現する。また、同一伝送路に複数のフローが多重されるため、これらのフローをグループ化して保守管理するための管理パケットを定義して、光ネットワークの障害監視を行なう。アダプテーションレイヤにOAM機能を配備する場合と同様、具体的なグループ化の単位としては、１波長に多重される全てのフローをひとまとめにする方式、特定のフロー群をひとまとめにする方式などが考えられる。特定のフロー群の例としては、同一のQoS（Quarity of Service）を持つフロー群をひとまとめにする方式が考えられる。1波長に多重されるフローをひとまとめにしてOAM機能を搭載した場合、監視される区間を考慮すると、伝送路の障害検出を行うことと等価とできる。さらにこれらのエンベデッドOAM機能を搭載することにより、伝送路の障害状況を測定（例えば不導通時間：ＳＥＳ）することが出来、またこれらの情報をネットワークマネージメントシステムで収集することにより、ネットワークの状況を把握することが容易となる。
【００１１】
上記第二の目的を解決するために、パケットレイヤにより監視した伝送路の障害情報を光レイヤに通知し、光レイヤの切替を起動し、伝送路の障害復旧を可能とする。上記第一の目的を解決した手段により伝送路の障害を発見し、この情報をトリガとして伝送路の切り替えを起動する。切り替えを行う際のコーディネーション（切り替え両端転換の情報交換）はSVチャネル（supervisor channel）を用いても良いし、障害検出と同様にパケットレイヤのOAM機能を用いても良い。
【００１２】
また、光ネットワークのチャネルの一部分の区間の切替を起動するために、光通信装置にパケットレイヤを電気的にモニタする機能を配備し、光通信装置での品質劣化の検出を可能とする。障害切り分けを行うために、各冗長構成区間に対応して制御監視用チャネルを設定し、当該装置までのチャネルの障害情報を次装置に通知し、次装置では前段からの障害通知情報と当該装置でのチャネルの障害状況を比較して、前段装置から当該装置間での障害か否かを判別し、前段装置から当該装置間での障害であれば、チャネルの切替を起動する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明の実施例について説明する。
【００１４】
図２は本発明によるパケット交換機１が接続される光ネットワーク１０を含むネットワーク構成と、本発明の適用されるプロトコルスタックの一実施例を示している。パケット交換機は光インターフェースを介して光ネットワークに接続されている。
【００１５】
プロトコルスタック構成を示す。ＩＰレイヤについては、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）のRFC791にて規定されている。また、光ネットワークレイヤに関しては、例えば、ITU-T G.872で規定されるプロトコルスタックが採用される。
【００１６】
パケットレイヤ（具体的にはＩＰレイヤ）と光ネットワークレイヤ（具体的には図中光チャネルレイヤ）の間には、パケットの先頭を識別するための機能を始めとする、アダプテーションの機能が必要となる。アダプテーション機能としては、例えばIETF RFC1662で定義されるＰＰＰ(Point To Point Protocol)が考えられる。
【００１７】
まず図１、図３、図４、図５、図６、図７を用いて、アダプテーション機能の代表例としてＰＰＰレイヤを使用した場合の光チャネルの障害検出方式について説明する。
【００１８】
図１はパケット交換機1が、光チャネルアダプテーションブロック22を介して、光ネットワークに接続される場合の実施例である。パケット交換機1は光チャネルアダプテーションブロック２２に電気信号または光信号を伝送する媒体で接続されている。パケット交換機１−１は、入力インターフェース４に到着したＩＰパケットを所望の出力インタフェース４に送る。そのＩＰパケットは、出力インタフェース４から光アダプテーションブロック２２に送られる。光アダプテーションブロック２２は、そのＩＰパケットを光チャネルにアダプテーションし、その光チャネルを光多重器２０に送る。光多重器２０は、その送られた光チャネルを波長多重される複数の波長の何れか一つに変換する。それぞれの光アダプテーションブロック２２から送られた波長に変換された光チャネルは、波長多重され、光伝送路（光ファイバ）を介して光分波器２１に送られる。光分波器２１は、受信した光信号から、波長多重されたそれぞれの光チャネルを分離し、光多重器２０で変換される前の波長に逆変換し、そして、光アダプテーションブロック２２に送る。光アダプテーションブロック２２は、その光チャネルからＩＰパケットを抜き出し、パケット交換機１−２に送る。
【００１９】
図３は本発明による光チャネルアダプテーションブロック２２の１実施例である。本実施例では、パケットの光チャネルへのアダプテーションをＰＰＰプロトコルで行っている。まず送信側機能を説明する。送信側物理レイヤ処理部４４で物理レイヤを終端し、ＰＰＰフレームの取り出しをを行う。送信側ＰＰＰ ＯＡＭ処理部３２では、ＰＰＰフレーム構造を持つ、ＯＡＭフレームの生成を行い、送信側ＰＰＰ処理部３１から到来するＰＰＰフレームと多重する（機能詳細については、図４を用いて説明する）。送信側光フレーマ３３では、光伝送路に送り出すためのデジタルコーディング（例えばＮＲＺ方式等）を行い、そして送信側トランスミッタ３４より電気光変換を施した後、光ネットワークへと信号を送信する。次に受信側機能を説明する。受信側レシーバ３９にて光電気変換を施す。受信側光フレーマ３８では、電気に変換された信号から、デジタルデコードを行う。次に受信側PPP OAM処理部37では、PPPフレームの切り出し、OAMフレームの抜き出し、モニタ、ＰＰＰフレームのＦＣＳ(Frame Check Sequence)チェック等を行い、伝送路の品質劣化を検出する（機能詳細については、図４を用いて説明する）。受信側物理レイヤ処理部４５では、ＰＰＰフレームを物理レイヤにマップする。
【００２０】
図４は本発明の送信側ＰＰＰ ＯＡＭ処理部３２及び受信側ＰＰＰ ＯＡＭ処理部３７の１実施例である。送信側ＰＰＰ ＯＡＭ処理部３２では、まずＰＰＰフレームを受信すると、ＦＩＦＯ ５０に滞留させる。またＯＡＭフレーム生成部５２では、ＰＰＰフレーム構造を持つＯＡＭフレームを生成する。このＯＡＭフレームの生成は、他のＰＰＰパケットの信号をモニタした結果や、ＯＡＭ送信タイマ５１のタイムアウトに応じて行われる。そして、ＯＡＭ生成部５２はセレクタ５３を制御し、ユーザ信号フレームとＯＡＭフレームの送信をスケジューリングする。そして送信側光フレーマに送られる。受信側ＰＰＰ ＯＡＭ処理部３７では、受信側光フレーマ３８からの信号を受けると、ＰＰＰフレーム同期部５５にてＰＰＰフレームの切り出しを行い、次にＦＣＳの計算を行う。ここで、ＦＣＳの計算結果（障害フレーム、および破棄フレーム）をフレームカウンタ５７に保持する。次にＰＰＰフレームをＦＩＦＯ ６０に滞留しながら、ＰＰＰヘッダ解析５８にてＰＰＰヘッダ解析を行い、ＰＰＰ ＯＡＭフレームと認識すると、ＯＡＭフレーム受信部６１へ、通常のＰＰＰフレームと認識すると、フレームを下流に送信する。ＯＡＭフレーム受信部６１では、ＯＡＭフレームの解析を行う。
【００２１】
なお、図１３以降で説明するが、装置に障害時切替機能がある場合、ＯＡＭ処理部は切替を制御するブロックと接続される（図中点線表示）。
【００２２】
本発明によるＰＰＰによる障害検出の第一の方式としては、ＰＰＰフレームのＦＣＳを用いる方式、第二の方式としてはＰＰＰ ＯＡＭフレームを用いる方式がある。
【００２３】
第一の方式である、ＦＣＳを用いる方式について説明する。図５にＰＰＰフレームフォーマット(RFC1662)を示す。ＰＰＰではヘッダとしてフラグ１０１、アドレス１０２、制御１０３、パケットプロトコル識別１０４、ＰＤＵ１０５、ＦＣＳ１０６、フラグ１０７のフィールドを持つ。このうち、ＦＣＳフィールドは、フレームの誤り検出のためのフィールドであり、フレームに伝送中に誤りが起こると、誤りを検出できる。そこで光チャネルに多重されるＰＰＰフレームが受信される毎にＦＣＳをチェックし、正常フレーム数と誤りフレーム数をカウントすることが出来る。そこで、正常フレーム数と誤りフレーム数を観測すれば、伝送路の品質を測定することが出来る。例えば、ある単位時間に誤りフレーム数が一定個以上であれば、光チャネルが障害であると識別することが可能となる。または、ある単位時間に誤りフレーム数と正常フレーム数の比が一定以上であれば、光チャネルが障害であると識別することが可能となる。また、一定時間に一つもフレームが流れないと、品質測定が出来ないため、光チャネルの空き時間には空フレームを送信すれば、一定個数のフレームを必ず受信することが出来、前記の方式で障害判定を行うことが出来る。
【００２４】
第二の方式である、ＰＰＰ ＯＡＭフレームを用いる方式について説明する。図６に本発明による、ＰＰＰ ＯＡＭフレームフォーマットを示す。フレームフォーマット自体は、図５に示したＰＰＰフレームフォーマットと互換性がある形式である。本発明では、ＯＡＭフレームを定義し、他のＰＰＰフレームとの識別を行う。ＰＰＰフレームフォーマットでは、アドレス１０２はFFh、制御１１０は03hで固定されている。ここにＰＰＰ ＯＡＭフレーム用に新規コードと定義し、例えば、制御１０３にＰＰＰ ＯＡＭフレーム用コードを定義する。更に、制御１１０フィールドに上記ＰＰＭ  ＯＡＭのコードとは別のコードを割り当てることにより、ＰＰＰ  ＯＡＭフレームと同じフレームを下位レイヤのＯＡＭフレームとして用いることもできる。本実施例では、制御１１０フィールドをFFhとすると下位レイヤのＯＡＭ用ＰＰＰ ＯＡＭフレーム、FEhとすると、ＰＰＰレイヤのＯＡＭ用のフレームとして定義している。なお、ＰＰＰフレームは本来可変長であるが、ＰＰＰ ＯＡＭフレームは処理を容易にする観点から、固定長にしてもよい。ＰＰＰ ＯＡＭのペイロード１１４としては、ＯＡＭ種別１１３、機能種別１１２と機能毎のフィールド等が定義される。本実施例では、ＯＡＭの機能として、周期的に送出されるＯＡＭフレームをパイロットＯＡＭ、イベントドリブンで生成されるＯＡＭフレームをイベントＯＡＭと定義し、ＯＡＭ種別で区別している。パイロットＯＡＭの機能としては、たとえば品質監視機能や、警報転送機能が定義され、イベントＯＡＭ機能としては、障害発生通知やオンデマンドの導通試験等が考えられる。パイロットＯＡＭの場合は常時品質等を監視できる、イベントＯＡＭの場合は現象を即座に通知できる点に特徴がある。パイロットＯＡＭフレームは、ＯＡＭ送信タイマ５１により周期的に送出され、その送出周期は例えば１秒等が考えられる。
【００２５】
図７にパイロットＯＡＭフレームのＯＡＭペイロード構成の１実施例を示す。パイロットＯＡＭフレームの機能としては、例えば次に列挙するようなものがある。
【００２６】
(1)  障害発生時に周期的に障害通知を行う機能（障害通知１２０）。
(2)  前のパイロットＯＡＭフレームを発生してから、次のパイロットＯＡＭフレームを発生するまでに送出したフレーム数を送信側でマップして、受信側では受信したフレーム数とマップされてきたフレーム数を突き合わせることにより、損失フレーム数を計測する機能(１２１)。
(3)  前のパイロットＯＡＭフレームを発生してから、次のパイロットＯＡＭフレームを発生するまでに送出したフレームのBIPを計算して送信側でマップして、受信側では、マップされた値と計算した値を突き合わせることにより、ビット誤りを検出する機能（１２２）。
(4)  パイロットＯＡＭフレームの挿入点を表示するための機能（１２３）。
【００２７】
このパイロットＯＡＭフレームを周期的に送信側で送出することにより、品質劣化が観測できる。観測方式としては前記(2)や(3)によって行うことが出来る。
【００２８】
これらのOAMフレームは、送信側から受信側に送信される形式をとっているが、送信側でも通信状況を知る必要がある場合には、受信側から送信側に報告OAMフレームを送付したり、OAMフレームを折り返して送信点に送っても良い。
【００２９】
アダプテーションにOAM機能を導入する例としてPPPプロトコルに導入する方式について説明したが、PPPプロトコル以外のアダプテーション機能にOAM機能を配備しても良い。例えばPPPと同様のフレームフォーマットを持つHDLC等もアダプテーションプロトコルとして使用できる。ここにPPPの例で説明したようなOAM機能を導入しても良い。
【００３０】
HDLCの場合、各コネクションに対しアドレスを割り振ることが出来るため、複数のリンクを同一の伝送路に収容できる。OAM機能は各コネクションに対して行うこともできる。また収容される各コネクションの全ての情報をまとめて取得し、伝送路単位のOAM機能として動作させることもできる。例えば送出フレーム数については、全てのコネクションを併せた送出フレーム数を計数（グループ化）し、この情報をOAMフレームに搭載して下流に送出する。伝送路の終端点では、各コネクションの受信フレーム数を併せて計数し、OAMフレームに搭載されてきた、送信側で送信したフレーム数と照合し、フレーム損失率を計算する。これにより、フレームを用いて伝送路の障害状況（例えば不導通時間：ＳＥＳ）を測定することが出来る。
【００３１】
次に図８、９を用いて、ＩＰレイヤの機能としての光チャネルの障害検出方式について説明する。
【００３２】
図８はＩＰにＯＡＭ機能を搭載した場合の、光チャネルアダプテーションブロック２２の１実施例である。送信側ＩＰ ＯＡＭ処理部４２では、ＩＰパケットと同一のフォーマットをした、ＩＰ ＯＡＭパケットを生成する。また、受信側ＩＰ ＯＡＭパケット処理部では、送られてくるＩＰパケットから、ＩＰ ＯＡＭパケットを分別し、ＩＰ ＯＡＭパケット処理を行う。
【００３３】
図９にＩＰパケットフォーマット(IPv4)を示す。ＩＰ ＯＡＭパケットは、このうち、例えばProtocolフィールド148にＩＰ ＯＡＭパケット専用コードを定義し、識別を行う。
【００３４】
機能としては、前述したＰＰＰ ＯＡＭ機能と同様のものが考えられる。また、ICMPプロトコルに、BIP、送信パケット数を搭載することにより、品質監視を行うことも考えられる。また導通試験については、ICMPを周期送出とすることも考えられる。
【００３５】
IPパケットによるOAM機能についても、ある伝送路を通過するものを併せて計数する（グループ化）方式により、伝送路の障害状況を測定する事が出来る。例えば伝送路への送出インターフェースにおいて送信したIPパケットの総数を計数し、OAMパケットに搭載、伝送路の受信側では受信したIPパケットの総数を計数し、受信したOAMパケットに搭載された送信パケット数と照合することにより、伝送路の障害状況（例えば不導通時間：ＳＥＳ）を把握できる。
【００３６】
ここまでに光チャネルの障害検出をＰＰＰ及びＩＰレイヤで行う方式について示した。
【００３７】
アダプテーション機能の配備方式の１実施例として、光チャネルアダプテーションブロック２２を光多重器２０及び光分波器２１に持つ構成を図１０に示す。本構成の場合、光チャネルアダプテーションブロック２２が光多重機２０及び光分波器２１の１インターフェースとして挿入されることになる。この装置統合により、ネットワークのコストを下げることが出来る。
【００３８】
アダプテーション機能の配備方式の別の１実施例を図１１に示す。パケットの光チャネルへのアダプテーション機能をパケット交換機１に持たせる構成である。パケット交換機１は光チャネルインターフェース７を有し、本光チャネルインターフェース７内にフレームのＯＡＭ機能を有している。
【００３９】
図１２に光チャネルインターフェース７の構成を示す。本実施例では、パケットの光チャネルへのアダプテーションをＰＰＰプロトコルで行っている。まず送信側機能を説明する。送信側ＩＰレイヤ処理部３０でＩＰレイヤに関する処理を行う。送信側ＰＰＰ処理部３１にて、ＩＰパケットをＰＰＰフレームでカプセル化する。送信側ＰＰＰ ＯＡＭ処理部３２では、ＰＰＰフレームと同様の構造を持つ、ＯＡＭフレームの生成を行い、送信側ＰＰＰ処理部から到来するＰＰＰフレームと混合する。送信側光フレーマ３３では、光伝送路に送り出すためのデジタルコーディングをおこない、そして送信側トランスミッタより電気光変換を施した後、光ネットワークへと信号を送信する。次に受信側機能を説明する。受信側レシーバ３９にて光電気変換を施す。受信側光フレーマでは、電気に変換された信号から、デジタルデコードを行う。次に受信側ＰＰＰ ＯＡＭ処理部３７では、ＰＰＰフレームの切り出し、ＯＡＭフレームの抜去、モニタ、ＰＰＰフレームのＦＣＳチェック等を行い、光チャネルの品質劣化を検出する。受信側ＰＰＰ処理部３６では、ＰＰＰフレームからＩＰパケットを取り出す。受信側ＩＰレイヤ処理部３５では、ＴＴＬ減算等のＩＰレイヤの処理を行い、更にヘッダから出力方路を決定して、内部ヘッダを付与する。
【００４０】
ここまでに光チャネルの品質劣化検出方式の実施例を示した。次にパケットレイヤにおける品質劣化検出情報を光レイヤに送付して、これに基づき光チャネルの切替を行う方式の実施例について記述する。
【００４１】
図１３は冗長構成をとる光チャネルを収容するネットワークとパケット交換機の実現例である。本図において、パケット交換機1の収容する光チャネルは二重化されており、冗長構成光IFブロック５に収容される。本実施例では、光チャネルは１＋１の冗長構成（送信側では双方の光チャネルに同一の信号を送出し、受信側で一方を選択する）をとる場合について説明する（但し、本発明は１＋１の冗長構成に限らない）。パケット交換機１−１から出力される、１対の冗長構成をもつ光チャネルは、たとえばそれぞれ別の光多重器２０に接続され、ここでそれぞれ他の光チャネルと波長多重され、異なる光ファイバを通って受信側の光分波器２１に到達し、ここで光チャネル毎に分波された後、それぞれ受信側のパケット交換機1−２に接続される。本実施例の構成では、光ファイバ断や信号品質劣化を検出した際には、光チャネルが二重化されているため、切替を起動すれば、障害を回避することが出来る。
【００４２】
図１４は本発明による、伝送品質劣化時にも障害検出が可能で、伝送路の切替を起動することの出来るパケット交換機１の１実施例である。冗長構成を持つ光チャネルを収容するブロックを総称して冗長構成光ＩＦブロック５と呼び、本実施例では冗長構成光ＩＦブロック５は１対の光チャネルインターフェース７とセレクタブロック６から構成されている。光チャネルインターフェース7は光チャネルを収容し、受信側では、光レイヤを終端、ＩＰパケットを光チャネルから取り出し、内部処理を施した後、パケットスイッチ２に送信する。また、送信側では、ＩＰパケットを光チャネルにマップして送信する。本光チャネルインターフェースは、伝送路の品質劣化検出機能を持つ（詳細検出機能については図１５を用いて説明する）。セレクタブロック６は冗長構成を持つ光チャネルを収容し、送信側では信号を分岐し、受信側では信号を選択する機能を持つ。光チャネルインターフェース７で検出された伝送路の障害情報はセレクタブロック６に通知され、セレクタを切り替えることにより、障害点回避が行われる。パケットスイッチ２は、入力したパケットをヘッダ情報から所望の出力方路に送信する機能を持つ。また制御部３はパケット交換機１全体の制御を行う。
【００４３】
図２２は本発明による、伝送品質劣化時の伝送路の障害切り替えのシーケンスを説明する図である。図中パケットの流れはパケット交換機1-1からパケット交換機1-2へと向かっている。また本実施例では１＋１のプロテクション（現用系及び予備系に同じ信号を流しておき、下流で選択することを特長とする冗長構成）の場合について説明している。ＩＰパケットはパケット交換機１−１のセレクタブロックで現用系と予備系へと分流される。現用系及び予備系の光チャネル（Och）インターフェースでは伝送路の品質監視を行い、この結果を下流に通知するための制御パケットを挿入する。受信側のOchインターフェース７ではそれぞれ品質監視を行い、制御用パケットに搭載されてきた送信側の情報とつきあわせることにより、伝送路の品質測定を行う。ここで現用系の伝送路に障害が発見されると、Ochインターフェースは障害情報をセレクタブロックに通知する。この通知がトリガとなって、セレクタが切り替わり、障害点回避が完了する。なお、本実施例では、障害の判断をセレクタブロックに配備する場合を説明したが、制御部２で全ての情報を収集して障害の判断を行う構成も考えられる。図１５に光チャネルの障害検出機能とセレクタブロックへの通知インターフェースを持つ光チャネルインターフェース７の１実施例を示す。受信側ＰＰＰ ＯＡＭ処理部３７からは障害検出または切替要求を通知するための制御線が出ており、図１６及び図１８で説明するセレクタブロック６または光セレクタブロック８へ接続されている。またセレクタブロック６または光セレクタブロック８から送信側ＰＰＰＯＡＭ処理部３２へも制御線が伸びている。
【００４４】
図１６にセレクタプロック６の１構成例を示す。セレクタブロックでは送信側は現用、予備両系の光チャネルインターフェース７に対して、ブリッジ７０で信号を分岐し、送出する。また、受信側では、セレクタ７１を設けて、現用系の信号のみを通過させ、パケットスイッチ２に送付する。この受信側セレクタ、ブリッジは切替処理部７２が制御する。切替処理部７２は両系の光チャネル IFから前記した光チャネルの障害情報を受信して、現用系が障害状態になると、予備系に対する切替を起動する。１＋１切替の場合、受信側で障害を検出すれば、受信側の判断のみで切替を行うことが出来る。
【００４５】
図１７は本発明によるパケット交換機１の別の１実施例を示している。図３の実施例では、信号が電気的に扱われている部分で、信号の分岐、選択機能を配備していたが、本実施例では、信号が光として扱われている部分で、信号の分岐、選択機能を配備している点が特徴である。送信側の信号については、パケットスイッチ２から光チャネルインターフェース７にパケットが送付され、光チャネルインターフェース７でＩＰレイヤの処理、ＰＰＰフレーミング等の電気的な処理を施した後、トランスミッタにて光セレクタブロック８に信号を送る。光セレクタブロック８では、信号を分岐し、光ネットワークに信号を送出する。受信側の信号については、光セレクタブロック８にて現用系、予備系の信号を受信し、現用系の信号を選択して、現用系の信号のみ光チャネルインターフェース７に送付する。光チャネルインターフェース７では、光信号を電気に変え、ＰＰＰ処理、ＩＰ処理等の電気的な処理を行い、パケットスイッチ２にパケットを送付する。
【００４６】
図１８に光セレクタブロック８の詳細構成を示す。送信側は光チャネルインターフェース７から光信号を受けると、光カプラ７５で信号を分岐して、現用系、予備系共に信号を送出する。受信側では、両系から信号を受信すると、光セレクタ７６にて現用系の信号のみを選択し、光チャネルインターフェース７に信号を送付する。これらの切替を制御するのが切替制御部７２であり、光チャネルインターフェース７で検出された障害情報や、制御部からの指示により現用系を決定する。さらに光信号の受信部に光断検出機能を設け、この情報も現用系決定の判断材料としてもよい。
【００４７】
ここまでに、パケット交換機間に接続された、光チャネルの切替方式の実施例を示した。これらの実施例では、１＋１の光チャネル切替方式を示したが、１＋１またはｍ：ｎの切替にも、前記した障害検出方法は適用できる。また、切替時の両端間のプロトコルをやり取りするチャネルを設ければ、１：１切替やｍ：ｎ切替にも本方式は適用できる。監視チャネルの構成例としては、オペレーションネットワークを介する方式や、光監視チャネルを設ける方式、制御用パケットを用いて通信を行う方式、制御用フレームを用いる方式等が考えられる。
【００４８】
次に、パケット交換機１間が光チャネルで接続され、更にこの間に光クロスコネクト１１等の光装置が配備された場合の光装置における光チャネルの障害検出方式と、光チャネルの１部分（サブネットワークコネクション）に冗長構成が設けられた場合の障害復旧方式について説明する。
【００４９】
図１９は本発明によるパケット交換機１と光クロスコネクト１１から構成される、光チャネルの障害検出機構と障害復旧方式をもつ光ネットワークの１構成例である。本図に示される光クロスコネクト１１は、冗長構成をとる光チャネルを収容する構成を取る。本図の光クロスコネクト１１では光チャネルの終端は行わないが、光チャネルの１区間の切替は行うことが出来る。受信側については、光チャネルは光チャネルセレクタ１５に入力し、現用系の信号がここで選択され、光スイッチ１２に入力される。送信側については、光チャネルセレクタで信号が分岐されて光両系の伝送路に信号が送出される。
【００５０】
光チャネルの品質劣化を光素子で検出しようとすると、検出項目は光断検出のみになるなど、限られてくる。そこで本発明の光クロスコネクト１１では光チャネルの品質劣化を監視するため、光チャネルセレクタでは光信号を通過させると同時に光信号を分岐して、モニタする機能を持つ。具体的には、分岐した光信号を電気信号に変換し、電気的に信号を解析して、信号の品質劣化を測定する。図２０に光チャネルセレクタ１５の受信側回路の１実施例を示す。両系から入力した信号はそれぞれ光カプラ８０で分岐される。主信号については、光セレクタ８１にて現用系が選択された後、光スイッチ１２に送信される。また、分岐されたモニタされる信号については、受信側レシーバ３９で光電気変換処理等をされた後、光フレーマ３８を介して受信側ＰＰＰ ＯＡＭ処理部３７に送付される。ここで電気的な障害検出を行い、両系の障害情報はＭＰＵ８２に通知される。本実施例では、ＭＰＵ８２が現用系の選択を行い、光セレクタに設定を行う。
【００５１】
信号モニタを行えば、受信した装置の前までに障害が起きたことは検出できるが、その装置までのどの区間で障害が発生したかを識別することは困難である。そこで切り分けのために、本実施例では光監視チャネル（ＳＶチャネル）機能を併用する。光ＳＶチャネルは光ネットワークを構成する装置間で情報をやり取りするためのチャネルである。これを送受する機能（図１９中ＳＶＩＦ１９）をパケット交換機１と光クロスコネクト装置１１に設け、光チャネルの障害情報を通信する。より具体的には、ある装置で検出した光チャネルに関する障害情報を、その光チャネルが接続される下流の装置に光監視チャネルを通じて通知する。そして下流の装置では、上流の装置から送られてきた障害情報と、自装置でモニタした障害情報を比較し、障害区間の特定を行う。
【００５２】
図２１に障害区間の判定方法のフローを示す。ＭＰＵ８２は受信ＰＰＰ ＯＡＭ処理部障害検出通知を受けると、ＳＶチャネルから受信したの前段の光クロスコネクト迄の障害情報と照合を行う。前段の光クロスコネクト迄に既に障害であれば、前段の光クロスコネクトと自装置との間の障害ではないと判定する。前段の光クロスコネクト迄が正常であれば、前段の光クロスコネクトと自装置との間の障害であると判定する。障害区間が特定でき、本区間の現用系が障害であると判定するとＭＰＵ８２は光セレクタ８１を現用系から予備系に切替、障害復旧を行う。
【００５３】
以上に示した方式により、光チャネルの一部分の障害を検出でき、さらに光チャネルの切替を行うことが出来る。
【００５４】
【発明の効果】
本発明により、パケット通信網を構成する、光チャネルの品質劣化を検出することが可能となる。更に品質劣化検出による光チャネルの切替を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパケット交換機と光ネットワークの構成例である。
【図２】本発明が適用されるネットワーク構成例と、プロトコルスタック構成例である。
【図３】本発明による、光チャネルアダプテーションブロックの１構成例である。
【図４】本発明によるパケット交換機のＰＰＰレイヤのＯＡＭ機能処理部の１構成例である。
【図５】ＲＦＣ１６６２による、ＰＰＰフレームフォーマットである。
【図６】本発明による、ＰＰＰ ＯＡＭフレームフォーマットの１構成例である。
【図７】本発明による、ＰＰＰ ＯＡＭフレームフォーマットの１構成例である。
【図８】本発明による、光チャネルアダプテーションブロックの１構成例である。
【図９】ＲＦＣ７９１による、ＩＰフレームフォーマットである。
【図１０】本発明によるパケット交換機と光ネットワークの構成例である。
【図１１】本発明によるパケット交換機と光ネットワークの構成例である。
【図１２】本発明による、パケット交換機の光チャネルインターフェースカードの１構成例である。
【図１３】本発明によるパケット交換機と光ネットワークの構成例である。
【図１４】本発明によるパケット交換機の１構成例である。
【図１５】本発明による、パケット交換機の光チャネルインターフェースカードの１構成例である。
【図１６】本発明による、パケット交換機のセレクタブロックの１構成例である。
【図１７】本発明によるパケット交換機の１構成例である。
【図１８】本発明による、パケット交換機の光セレクタブロックの１構成例である。
【図１９】本発明による、光ネットワーク構成と、光クロスコネクト構成、パケット交換機の１構成例である。
【図２０】本発明による、光クロスコネクト装置の光チャネルセレクタカードの１構成例である。
【図２１】本発明による、障害検出方式の検出フローを示すフローチャートである。
【図２２】本発明の伝送品質劣化時の伝送路の障害切り替えのシーケンスを説明する図である。
【符号の説明】
１…パケット交換機、６…セレクタブロック、７…光チャネルインターフェース、８…光セレクタブロック、１１…光クロスコネクト（ＯＸＣ）、２０…光多重器、２１…光分離器。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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