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JP3608534B2 - パケット交換装置 - Google Patents

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JP3608534B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケットの交換を行うパケット交換装置に関し、特に、二重化されたスイッチ部によってパケット交換を行うパケット交換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、インターネットの普及によりインターネットを構成する装置の高性能化、高機能化、そして低価格化が進み、従来の信頼性を要求されるデータ通信網や電話網までもがインターネット機器を用いて構成されるようになってきている。しかしながら、高度な信頼性、すなわち障害に対する耐性については未解決のままである。今後もますます、一部の高信頼性のネットワークを構成するインターネット機器についても高信頼性が求められることが予想される。
インターネット等において、データ伝送に使用するパケットの交換にパケット交換装置が使用されている(例えば、特開平5−56065号公報、特開平7−143138号公報、特開平8−251184号公報、特開平9−284300号公報、特開平11−88338号公報参照)。
【0003】
図5は、従来から使用されているパケット交換装置を示す図で、スイッチ部を2重化したパケット交換装置の例である。
図5に示すように、スイッチ部を2重化したパケット交換装置は、2つのスイッチ部10、11、(n+1)個の入力インタフェース部20、21、・・・、2n、(n+1)個の出力インタフェース部30、31、・・・、3nにより構成されている。
【0004】
入力インタフェース部20と出力インタフェース部30、入力インタフェース部21と出力インタフェース部31、・・・、入力インタフェース部2nと出力インタフェース部3nをそれぞれ対で、回線の入力および出力として使用する。
入力インタフェース部20、21、・・・、2nは各々、入力回線40、41、・・・、4nを介してパケットを受信し、受信したパケットをスイッチ部10およびスイッチ部11に各々送信する。スイッチ部10、11は各々、受信したパケットを回線インタフェース部30、31、・・・、3nに転送する。
【0005】
1つの入力インタフェース部20に着目して説明すると、入力インタフェース部20は入力回線40を介してパケットを受信し、該受信したパケットをスイッチ部10及びスイッチ部11に送出する。スイッチ部10は、入力インタフェース部20から受信したパケットを、出力インタフェース部30、31、・・・、3nのいずれかに送信する。同様にスイッチ部11は、入力インタフェース部20から受信したパケットを、出力インタフェース部30、31、・・・、3nのいずれかに送信する。
【0006】
スイッチ部10、11が入力インタフェース部20から受信したパケットを、いずれの出力インタフェース部30、31、・・・、3nに転送するかについては、周知の方法によって実現されるため詳細な説明は省略するが、概要を説明すると、例えば、入力インタフェース部20は受信したパケットのヘッダ情報を解析し、入力インタフェース部20自身がもつルーティングテーブルを参照して、どの出力インタフェース部30、・・・3Nに転送するかを決定し、該パケットとともにその転送先の出力インタフェース部を指定する情報(転送先情報)をスイッチ部10、11に対して転送し、スイッチ部10、11はその転送先情報にしたがって、受信したパケットを指定された出力インタフェース部に対して転送する。
【0007】
出力インタフェース部30、31、・・・、3nは、スイッチ部10またはスイッチ部11から受信したパケットを、対応する出力回線50、51、・・・、5nに出力する。回線インタフェース部21、22、・・・、2nについても同様である。
こうして、パケット交換装置は、入力回線40、41、・・・、4nから入力されるパケットを、出力回線50、51、・・・、5nのいずれかに対して出力するように動作する。
なお、図5では入力インタフェース部20、21、・・・、2nと出力インタフェース部30、31、・・・、3nを別の機能部としているが、物理的な接続先の装置が同じになることがほとんどなので、両方の機能部が同一のカードに搭載されていることが多い。
【0008】
図5のパケット交換装置は、スイッチ10またはスイッチ11のいずれかが「アクト」、他方が「スタンバイ」という状態で運転する。入力インタフェース部20〜2nからスイッチ部10及びスイッチ部11の両方に対してパケットが送信され、スイッチ部10及びスイッチ部11の両方が出力インタフェース部30〜3nに対してパケットを送信するが、両方のスイッチ部10、11を経由するパケットが全て出力回線50〜5nのそれぞれに対して出力されるわけではなく、出力インタフェース部30〜3nは、アクト状態にあるスイッチ部から到達するパケットのみを転送し、スタンバイ状態にあるスイッチ部から到達するパケットは転送しない。
尚、入力インタフェース部20〜2nがスイッチ部10もしくはスイッチ部20のいずれかにしかパケットを送信しないような方法もある。この場合はパケットが通過しないスイッチ部の状態を、コールドスタンバイと呼び、先に説明した状態をホットスタンバイと呼び区別する。このような運転形態のパケット交換装置は周知であるのでその説明は省略する。
【0009】
出力インタフェース部30〜3nは、スイッチ部10及びスイッチ部11のうちどちらがスタンバイ状態で、どちらがアクト状態であるかを認識している。スイッチ部10、11のアクト/スタンバイの状態を知る方法として、たとえば、スイッチ部10およびスイッチ部11から各出力インタフェース部30〜3nに対して自身の状態(アクト状態なのかスタンバイ状態なのか)を通知するための状態通知信号を送信することによって行う。
【0010】
次に、系切替の動作について説明する。先ず、スイッチ部10がアクト状態、スイッチ部11がスタンバイ状態にあるとする。出力インタフェース部30〜3nは、スイッチ部10から転送されるパケットのみを出力回線50〜5nに対して出力するが、スイッチ部10に故障が発生した場合には、スイッチ部10内に備えた故障検出手段(図示せず)によってその故障を検出し、スイッチ部10をアクト状態からスタンバイ状態に変更する。スイッチ部11は、スイッチ部10が故障したことを検出して、スタンバイ状態からアクト状態に移行する。
こうして、回線インタフェース部30〜3nは、スイッチ部10からのパケット受信を停止し、スイッチ部11からのパケット受信を開始する。
【0011】
尚、スイッチ部10がスタンバイ状態、スイッチ部11がアクト状態にあるときに、スイッチ部11に故障が発生した場合には、スイッチ部11内に備えた故障検出手段(図示せず)によってその故障を検出し、スイッチ部11をアクト状態からスタンバイ状態に変更する。スイッチ部10は、スイッチ部11が故障したことを検出して、スタンバイ状態からアクト状態に移行する。回線インタフェース部30〜3nは、スイッチ部11からのパケット受信を停止し、スイッチ部10からのパケット受信を開始する。
このようにすることにより、2つのスイッチ部10、11の中のパケットを転送しているスイッチ部10、11の一方が故障した場合、速やかに他方のスイッチ部10、11がパケットの転送を行うので、故障に強いパケット交換装置を実現することができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のパケット交換装置では、故障検出をしてそれをスイッチ部のアクト/スタンバイの状態切替に反映させ、さらにそれにより出力インタフェース部がスイッチ部選択の制御を行うので、スイッチ切替に時間がかかるという問題がある。
また、スイッチ部のアクト/スタンバイの状態だけをみて、スイッチ部の切替を行うので、スイッチ部から転送中のパケットが切替によって分断されてしまう可能性がある。
【0013】
本発明はスイッチ切替を迅速に行うことを可能にすることを課題としている。また、本発明は転送パケットの分断を防止することを課題としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、受信手段によって伝送路から受信したパケットを、二重化された第1、第2のスイッチ部を介して出力手段に出力し、前記出力手段が前記第1、第2のスイッチ部から受信したパケットのいずれかを選択して伝送路に送出するパケット交換装置において、前記受信手段は、前記伝送路から受信したパケットに誤り検出用の検査フィールドを付加して出力し、前記出力手段は、前記第1、第2のスイッチ部から受信したいずれかのパケットの前記検査フィールドに誤りを検出した場合、誤りのない方のスイッチ部から受信したパケットを前記伝送路に送出することを特徴とするパケット交換装置が提供される。
受信手段は、伝送路から受信したパケットに誤り検出用の検査フィールドを付加して出力する。出力手段は、第1、第2のスイッチ部から受信したいずれかのパケットの前記検査フィールドに誤りを検出した場合、誤りのない方のスイッチ部から受信したパケットを伝送路に送出する。
【0015】
ここで、前記出力手段は、前記第1、第2のスイッチ部に対応して設けられ前記検査フィールドを用いて誤り検出を行う第1、第2の検査部と、前記第1、第2の検査部の検査結果に応じて、前記検査フィールドに誤りのないパケットを選択するための選択信号を出力する選択制御部と、前記選択信号に応答して前記第1、第2のスイッチ部のうちの誤りのない方のパケットを選択して伝送路へ送出するセレクタとを備えて成るように構成してもよい。
【0016】
また、前記選択制御部は、前記第1、第2の検査部がいずれもパケットに誤りがないことを検出した場合、前記第1、第2のスイッチ部のうち、アクティブ状態にあるスイッチ部からのパケットを前記伝送路に送出するように前記セレクタを制御するように構成してもよい。
また、前記セレクタは、前記第1スイッチ部からのパケットと第2のスイッチ部からのパケットを切替えて前記伝送路に送出する場合、パケットの先頭で切替を行うように構成してもよい。
【0017】
また、前記受信手段は、前記第1、第2のスイッチ部に対応して設けられた第1、第2の送信部を有し、前記第1、第2の送信部は、伝送路から受信したパケットに誤り検出用の検査フィールドを付加して対応する前記第1、第2のスイッチ部に送出するように構成してもよい。
また、前記受信手段は、前記第1、第2のスイッチ部を通る経路中の故障を検出して、前記第1、第2のスイッチ部に対応して設けられた送信部に、故障を検出したことを表す故障検出信号を出力する故障検出手段を有し、前記第1、第2の送信部は、前記故障検出信号を受信して、前記検査フィールドに誤りを表す信号を付加して送出するように構成してもよい。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の第1の実施の形態に係るパケット交換装置のブロック図で、図5と同一部分には同一符号を付している。尚、本第1の実施の形態に係るパケット交換装置は図5と同様に、スイッチ部10、11には、各々、複数の入力インタフェース部と複数の出力インタフェース部が接続された構成であるが、図1においては、図5に示したパケット交換装置の中の1組の入力インタフェース部20および出力インタフェース部30と、スイッチ部10、11のみを示している。
【0019】
図1において、受信手段としての入力インタフェース部20は、パケットを受信するための機能部である。また、出力手段としての出力インタフェース部30はパケットを送出するための機能部である。
入力インタフェース部20は、入力処理部205、複数の送信部200、201を備えている。出力インタフェース部30は、複数の検査部300、301、セレクタ303、選択制御部304を備えている。
入力インタフェース部20は、複数のパケットスイッチ部10、11と接続されており、両スイッチ部10、11に対してパケットを送信する。出力インタフェース部30は、パケットスイッチ部10、11と接続されており、両パケットスイッチ部10、11からパケットを受信する。
【0020】
以下、本第1の実施の形態に係るパケット交換装置の動作を説明する。
先ず、入力インタフェース部20の動作について説明する。
入力処理部205は、回線40を介して受信したパケットに対して、パケットヘッダに誤りが無いか否かの検査処理を行った後、送信部200、201に出力する。例えば、受信したパケットがIP(Internet Protocol)パケットの場合、TTL(生存時間:Time To Live)値の減算を行い、チェックサムの再計算及び付与を行う。また、出力アドレスを読み取り、パケットを転送すべき出力インタフェースを調べる等の処理を行う。
【0021】
送信部200、201は、入力処理部205を介して回線40から受信したパケットに対して、誤りを検出するためのフィールドを追加し、各々、対応するスイッチ部10、11に出力する。以下、これを検査フィールドと呼ぶことにする。たとえば、図2に示すようにパケットの末尾に検査フィールドを追加し、そのパケットに対してそのパケットに含まれるデータ全てに対するチェックサムを追加する。チェックサムは一例であり、他にパリティ演算結果やCRC演算結果を入れることも考えられる。こうして検査フィールドがついたパケットが送信部200、201から、各々、対応するスイッチ部10およびスイッチ部11に対して送信される。
【0022】
スイッチ部10およびスイッチ部11はスイッチング動作を行い、所望の出力インタフェース部に対してパケットを送信する。図1では簡単のため出力回線50のみを示しており、この説明でも、スイッチ部10、11からの全てのパケットは出力インタフェース部30に対してのみ転送されるものとして説明する。スイッチ部10、11は、各々、対応する検査部300、301にパケットを出力する。
【0023】
次に、出力インタフェース部30の動作について説明する。
出力インタフェース部30では、スイッチ部10から受信したパケットは検査部300、スイッチ部11から受信したパケットは検査部301に入力される。検査部300では、先に説明した送信部200で付加された検査フィールドとパケットの内容を参照し、その検査フィールドの正常性を検査する。もし、検査結果が正常であれば選択制御部304に対して、パケット正常を示す検査信号を送信する。
検査部301でも同様に、先に説明した送信部201で付加された検査フィールドとパケットの内容を参照し、その検査フィールドの正常性を検査する。もし、検査結果が正常であれば選択制御部304に対して、パケット正常を示す検査信号を送信する。
【0024】
選択制御部304は、いずれのスイッチ部10、11がアクト状態またはスタンバイ状態であるかを認識しているものとする。たとえば、図5の例で示したように、スイッチ部10およびスイッチ部11から送信されるアクトまたはスタンバイを示す信号でスイッチ部10、11のアクトもしくはスタンバイの状態を知ることができる。選択制御部304は、検査部300および検査部301から送信される検査信号およびスイッチ部10およびスイッチ部11の状態をもとに、セレクタ303に対して選択信号を送信する。
【0025】
セレクタ303は選択制御部304から送信された選択信号に従い、検査部300もしくは検査部301のいずれかを選択して、出力回線50に対してパケットを転送する。なお、セレクタ303の選択状態が切り替わるタイミングは、かならずパケットの先頭で行い、パケットの途中で選択状態を切り替えることはないようにする。これにより、転送中のパケットが切替によって分断されてしまうことを防止できる。
選択制御部304が出力する選択信号の種別の決定方法は以下のようである。検査部300および検査部301の両方の検査結果が正常であれば、アクト状態にあるスイッチ部に接続されている検査部からのパケットを選択し、一方のみが正常であればスイッチ部がアクト状態にあるかスタンバイ状態にあるかに拘わらず検査結果が正常である検査部からのパケットを受信する。
【0026】
この選択論理を表にすると図3のようになる。図3において、0系はスイッチ部10を通る系、1系はスイッチ部11を通る系を示している。図3に示すように、検査部300による0系の検査および検査部301による1系の検査の両方の検査結果が正常であれば、アクト状態にあるスイッチ部(0系がアクトで1系がスタンバイの場合にはスイッチ部10、0系がスタンバイで1系がアクトの場合にはスイッチ部11)に接続されている検査部からのパケットを選択して出力回線50に出力する。一方のみが正常であれば、0系と1系のうちのいずれの系がアクト状態にあるかスタンバイ状態にあるかに拘わらず、検査結果が正常である系のスイッチ部に接続された検査部からのパケットを選択して出力回線50に出力する。
【0027】
次にスイッチ部10、11、入力インタフェース部20、出力インタフェース部30の相互作業を説明する。ここで、スイッチ部10がアクト状態、スイッチ部11がスタンバイ状態にあるものとして説明する。
たとえば、スイッチ部10と出力インタフェース部30の間の伝送路上で断線等の何らかの故障が発生した場合には、出力インタフェース部30側では、パケットや検査フィールドの値が正常とならない。この場合にはスイッチ部10がたとえアクト状態であったとしても、スイッチ部11からのパケットが結果として出力回線50に出力される。
【0028】
次に、スイッチ部10の内部で何らかの故障が発生したとする。パケットを通過するルートの故障であった場合には、検査フィールドもしくはパケットに何らかの誤りが発生するので、スイッチ部10と出力インタフェース部30は前述した故障例と同様の動作を行う。即ち、スイッチ部10がたとえアクト状態であったとしても、スイッチ部11からのパケットが結果として出力回線50に出力される。
しかしながら、それ以外の故障であった場合には検査フィールドおよびパケットが誤りとならない可能性がある。そういったことを防ぐために、スイッチ部10内に設けられた故障検出手段(図示せず)で何らかの故障を検出した場合に、擬似的に検査フィールドに対して誤りパターンを発生させる。こうすることにより、出力インタフェース部30ではスイッチ部10からの誤りを検出し、結果として、スイッチ系切替(スイッチ部10からスイッチ部11への切替)が発生する。
【0029】
図4は、本発明の第2の実施の形態に係るパケット交換装置のブロック図であり、図1と同一部分には同一符号を付している。
本第2の実施の形態が前記第1の実施の形態と相違する点は、入力インタフェース部20側にスイッチ部10で実現したような擬似的に検査フィールドに誤りを混入させる機能を有する点であり、そのための構成として、入力インタフェース部20が故障検出部202を備えている点である。第1の実施の形態と同一部分についての説明は省略し、相違点についてのみ動作を説明する。
【0030】
故障検出部202は、スイッチ部10側又はスイッチ部11側で故障が発生したことを検出すると、故障が発生した経路の送信部200又は送信部201に対して、故障が発生した旨を表す故障検出信号を出力する。送信部200と送信部201のうち、前記故障検出信号を受信した方の送信部は、前記検査フィールドに誤りを混入させて送出する。これにより、出力インタフェース部30では、誤りが混入されていない検査フィールドを有するパケットを選択して、セレクタ303から回線50に出力する。
これにより、入力インタフェース部30側でどちらのスイッチ部10、11を通過したパケットを出力インタフェース部30に渡すかを指定することができる。この機能を用いれば、スイッチ部10、11の状態をあらかじめ決定しておかなくても、入力インタフェース部20側でどちらのスイッチ部10、11をアクト、スタンバイとして用いるかを指定することも可能である。
【0031】
以上述べたように、前記各実施の形態に係るパケット交換装置は、受信手段によって伝送路から受信したパケットを、二重化された第1、第2のスイッチ部を介して出力手段に出力し、前記出力手段が前記第1、第2のスイッチ部から受信したパケットのいずれかを選択して伝送路に送出するパケット交換装置において、前記受信手段は、前記伝送路から受信したパケットに誤り検出用の検査フィールドを付加して出力し、前記出力手段は、前記第1、第2のスイッチ部から受信したいずれかのパケットの前記検査フィールドに誤りを検出した場合、誤りのない方のスイッチ部から受信したパケットを前記伝送路に送出することを特徴としているので、出力インタフェース部30〜3nで自律的にいずれのスイッチ部10、11から転送されるパケットを選択するかを決定できるため、ソフトウェア等を利用したスイッチ部の状態決定による切り替えの遅れが発生しなくなり、迅速なスイッチ系切り替えが実現できる。
また、単純な構成によりパケットの選択回路を実現でき、複雑な系切替制御回路が不要となり、パケット交換装置を構成するためのハードウェアコストを低減できる。
さらに、パケット毎に切替制御を実行するので、切替に伴うパケットの紛失が少ないスイッチ系切替を実現することができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、迅速なスイッチ系切り替えを実現することが可能になる。
また、複雑な系切替制御回路が不要となり、ハードウェアコストを低減することが可能になる。
さらに、切替に伴うパケットの紛失が少ないスイッチ系切替を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示す示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に使用するパケットを示す図である。
【図3】本発明の実施の動作を説明するための図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図5】従来のパケット交換装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
10、11・・・スイッチ部
20〜2n・・・入力手段としての入力インタフェース部
30〜3n・・・出力手段としての出力インタフェース部
40〜4n・・・入力回線
50〜5n・・・出力回線
200、201・・・送信部
202・・・故障検出部
205・・・入力処理部
300、301・・・検査部
303・・・セレクタ
304・・・選択制御部

Claims (5)

  1. 受信手段によって伝送路から受信したパケットを、二重化された第1、第2のスイッチ部を介して出力手段に出力し、前記出力手段が前記第1、第2のスイッチ部から受信したパケットのいずれかを選択して伝送路に送出するパケット交換装置において、
    前記受信手段は、前記第1、第2のスイッチ部に対応して設けられた第1、第2の送信部と、前記第1、第2のスイッチ部を通る経路中の故障を検出して、故障が発生した経路の前記第1の送信部又は第2の送信部に対して故障を検出したことを表す故障検出信号を出力する故障検出手段とを有し、前記第1、第2の送信部は、前記伝送路から受信したパケットに誤り検出用の検査フィールドを付加して対応する前記第1、第2のスイッチ部に送出すると共に、前記故障検出信号を受信して、前記検査フィールドに誤りを表す信号を付加して送出し、
    前記出力手段は、前記第1、第2のスイッチ部から受信したいずれかのパケットの前記検査フィールドに誤りを検出した場合、誤りのない方のスイッチ部から受信したパケットを前記伝送路に送出することを特徴とするパケット交換装置。
  2. 前記出力手段は、前記第1、第2のスイッチ部に対応して設けられ前記検査フィールドを用いて誤り検出を行う第1、第2の検査部と、前記第1、第2の検査部の検査結果に応じて、前記検査フィールドに誤りのないパケットを選択するための選択信号を出力する選択制御部と、前記選択信号に応答して前記第1、第2のスイッチ部のうちの誤りのない方のパケットを選択して前記伝送路へ送出するセレクタとを備えて成ることを特徴とする請求項1記載のパケット交換装置。
  3. 前記選択制御部は、前記第1、第2の検査部がいずれもパケットに誤りがないことを検出した場合、前記第1、第2のスイッチ部のうち、アクティブ状態にあるスイッチ部からのパケットを前記伝送路に送出するように前記セレクタを制御することを特徴とする請求項2記載のパケット交換装置。
  4. 前記セレクタは、前記第1スイッチ部からのパケットと第2のスイッチ部からのパケットを切替えて前記伝送路に送出する場合、パケットの先頭で切替を行うことを特徴とする請求項2又は3記載のパケット交換装置。
  5. 受信手段によって伝送路から受信したパケットを、二重化された第1、第2のスイッチ部を介して出力手段に出力し、前記出力手段が前記第1、第2のスイッチ部から受信したパケットのいずれかを選択して伝送路に送出するパケット交換装置において、
    前記受信手段は、前記第1、第2のスイッチ部に対応して設けられた第1、第2の送信部と、前記第1、第2のスイッチ部を通る経路中の故障を検出して、故障が発生した経路の前記第1の送信部又は第2の送信部に対して故障を検出したことを表す故障検出信号を出力する故障検出手段とを有し、前記第1、第2の送信部は、前記伝送路から受信したパケットに誤り検出用の検査フィールドを付加して対応する前記第1、第2のスイッチ部に送出すると共に、前記故障検出信号を受信して、前記検査フィールドに誤りを表す信号を付加して送出し、
    前記出力手段は、前記第1、第2のスイッチ部に対応して設けられ前記検査フィールドを用いて誤り検出を行う第1、第2の検査部と、前記第1、第2の検査部の検査結果に応じて、前記検査フィールドに誤りのないパケットを選択するための選択信号を出力する選択制御部と、前記選択信号に応答して前記第1、第2のスイッチ部のうちの誤りのない方のパケットを選択して前記伝送路へ送出すると共に前記第1スイッチ部からのパケットと第2のスイッチ部からのパケットを切替えて前記伝送路に送出する場合、パケットの先頭で切替を行うセレクタとを備えて成り、
    前記選択制御部は、前記第1、第2の検査部がいずれもパケットに誤りがないことを検出した場合、前記第1、第2のスイッチ部のうち、アクティブ状態にあるスイッチ部からのパケットを前記伝送路に送出するように前記セレクタを制御することを特徴とするパケット交換装置。
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