JP4351977B2 - 伝送システムとそのノード装置 - Google Patents

Description

本発明は、メッシュトポロジを有する伝送システムと、この伝送システムに備えられるノード装置に関する。

近年の情報伝送システムでは複数のノードをリンクを介してメッシュ状に接続し、メッシュネットワークを形成することが多い。メッシュネットワークの伝送リソースを複数の通信パスに割り付けるには、ルーティングアルゴリズムによる最適ルート検索の手法が従来から適用されている。また、割り付けられた通信パスのプロテクション手法についても種々の検討がなされている。

ところで障害は、その発生箇所により、ノードに生じた障害（ノード障害）、またはリンクに生じた障害（リンク障害）のいずれかに大別される。既存の伝送システムにおいては障害が発生すると、その発生箇所によらず、障害箇所を通過するトラフィックは障害箇所の１つ手前のノードから２つ先のノードへと一律に迂回されるようになっている。つまりトラフィックは障害リンクの２つ先のノード、または、障害ノードの１つ先のノードに向けて迂回される。このようなトラフィック保護形態を（Next-Next-Hop Protection）と称する。

ところがこの形態は複数のトラフィック迂回路を必要とする場合があり、ネットワークのスケーラビリティの点からは不利である。少なくともリンク障害に対しては、障害リンクの１つ先のノードに向けた単一の迂回路による保護（Next-Hop Protectionと称する）によりトラフィックを保護可能なはずである。

さらに、障害の有無は、各ノードから隣接下流ノードに対してHelloメッセージを送信することと、これに対するAckメッセージの受信を監視することにより認識される。或るノードにおいてAckメッセージが受信されなくなると、その直下リンクまたは直下ノードに障害が生じたことを認識できる。しかしながらこの処理には時間がかかり、また、リンク障害とノード障害とを区別することができない。

関連する技術が下記特許文献１に開示される。この文献にはコネクションオリエンティッドなネットワーク上で障害の発生、復旧に対応した最適な経路によるコネクションを維持することを目的とする装置が開示される。しかしながらこの文献の技術によっても上記の問題を解決することはできない。
特開２００１−１９７０７１号公報

以上述べたように既存の伝送システムにおけるトラフィックのプロテクション手法には、その効率や所要時間などの観点から、さらに検討の余地がある。
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、トラフィックを効率的かつ短時間にプロテクションすることの可能な伝送システムとそのノード装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、リンクを介して複数のノードをメッシュ状に接続した伝送システムにおいて、前記複数のノードの各々は、トラフィック伝送方向に対して下流側に隣接するノードに問い合わせメッセージ（例えばHello）を送出する問い合わせ手段と、トラフィック伝送方向に対して上流側に隣接するリンクから受信する伝送信号をモニタするモニタ手段と、このモニタ手段により前記伝送信号の障害が検出された場合に、前記上流側に隣接するリンクを挟んで対向するノードに障害検出情報を通知する通知手段と、前記問い合わせメッセージに対する応答メッセージ（例えばAck）の有無と、前記障害検出情報の有無とに応じて障害状態を認識する認識手段と、前記障害状態に応じてトラフィック保護動作を行うプロテクション手段とを具備し、前記認識手段は、前記応答メッセージが無く前記障害検出情報が無い場合には、前記下流側に隣接するノードの障害であるノード障害の発生を認識し、前記プロテクション手段は、前記認識手段によりノード障害の発生が認識された場合には、前記下流側に隣接するノードのさらに下流側に隣接するノードに前記トラフィックを迂回させるノードプロテクションを実施することを特徴とする伝送システムが提供される。

特に本発明においては、前記通知手段は、前記モニタ手段により前記伝送信号の障害が検出された場合に、前記上流側に隣接するリンクを挟んで対向するノードのさらに上流側に隣接するノードに前記障害検出情報を通知し、前記認識手段は、前記下流側に隣接するノードからの障害検出情報が有り、このノードのさらに下流側に隣接するノードからの障害検出情報が無い場合には、前記下流側に隣接するノードと自ノードとの間のリンクの障害であるリンク障害の発生を認識し、前記プロテクション手段は、前記認識手段によりリンク障害の発生が認識された場合には、前記下流側に隣接するノードに前記トラフィックを迂回させるリンクプロテクションを実施することを特徴とする。

このような手段を講じることにより、HelloとAckとの授受による既存の障害検出に加え、伝送プレーンまたは制御プレーンを介して通知される障害検出情報によっても、各ノードはシステム内の障害の有無を検出できるようになる。これにより障害を迅速に認識できるようになる。さらに、障害検出情報を隣接上流側ノードだけでなく、そのさらに上流に接続されたノードに通知することにより、ノードごとにその有無を検証することでノード障害とリンク障害とを個別に認識することが可能になる。従ってリンクプロテクションを実施することが可能になり、トラフィックを効率的に保護することが可能になる。

本発明によれば、トラフィックを効率的かつ短時間にプロテクションすることの可能な伝送システムとそのノード装置を提供することができる。

図１は、本発明に係わる伝送システムの一実施の形態を示すシステム図である。図１は本実施形態に係わるノード装置（以下ノードと称する）１を、リンクＬを介してメッシュ状に接続した形態を持つ。ノード１（１−１〜１−１９）は、例えばＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）またはＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical Network）などの標準化方式に準拠するディジタル信号伝送システムに用いられるクロスコネクト装置、またはルータ装置などにより実現される。リンクＬは例えば光ファイバであり、光信号を伝送する。なお伝送信号を光に限定する必要はなく、電気インタフェースにより各ノード１を接続しても良い。

ノード１は他のノード１とリンクＬを介して相互に接続され、メッシュ状のトポロジを持つネットワークを構築する。メッシュトポロジにおいては各ノードは複数のノードと隣接することができ、これにより様々なルートでトラフィックの迂回経路を設けることができる。これはメッシュトポロジの大きな利点であり、リング状のネットワークのように隣接ノード数が２に限られるシステムにおいてはこのような利点を得ることは難しい。本発明はメッシュトポロジの利点を最大限に生かしたプロテクション機能を実現する。次に、本発明に係わるプロテクション機能につきより詳しく説明する。

図２は、図１のノード１の実施の形態を示す機能ブロック図である。ノード１は、高速インタフェース部（ＨＳ Ｉ／Ｆ）７と、低速インタフェース部（ＬＳ Ｉ／Ｆ）３と、クロスコネクト４と、記憶部５と、制御部６とを備える。

高速インタフェース部７は、リンクＬを介して導入される多重された伝送信号を各チャネルに分離してクロスコネクト４に入力し、また、クロスコネクト４から与えられる各チャネル信号を多重してリンクＬに送出する。低速インタフェース部（ＬＳ Ｉ／Ｆ）３は、低速回線２００を介してクライアントインタフェースを収容する。

クロスコネクト４は、高速インタフェース部７、予備系高速インタフェース部２、および低速インタフェース部３から与えられる伝送信号のチャネルを任意に設定し、ネットワーク内に伝送パスを形成する。記憶部５は、制御部６の動作に必要となる種々のプログラムやデータなどを記憶する。制御部６は、記憶部５に記憶されたデータをもとに種々の制御機能を実行する。

ところで制御部６は、問い合わせ処理部６ａと、モニタ処理部６ｂと、通知処理部６ｃと、認識処理部６ｄと、プロテクション処理部６ｅと、迂回ルート設定部６ｆとを備える。問い合わせ処理部６ａは、トラフィック伝送方向に対して下流側に隣接するノードにhelloメッセージを送出する。モニタ処理部６ｂは、トラフィック伝送方向に対して上流側に隣接するリンクから伝送される伝送信号を受信し、その状態をモニタする。

通知処理部６ｃは、モニタ処理部６ｂにより伝送信号の障害が検出された場合に、上流側に隣接するリンクを挟んで対向するノードに障害検出情報を通知する。認識処理部６ｄは、helloメッセージに対するAckメッセージの有無と、障害検出情報の有無とに応じて障害状態を認識する。プロテクション処理部６ｅは、認識された障害状態に応じてトラフィック保護動作を行う。迂回ルート設定部６ｆは、トラフィックを迂回させるためのルートを図１のネットワーク構成時に予め算出し、予約する。障害検出の時点において迂回ルートを設定するようにしても良い。なお、これらの各処理部はソフトウェアによる機能オブジェクトとして実現される。

図３は、既存のシステムにおいてリンク障害が生じた際のトラフィック迂回経路を示す図である。図中（×）印が障害を示す。伝送トラフィックの伝送方向に対して障害直下のノードに注目すると、トラフィックは、障害箇所から一つ手前のノード（Ｎｏｄｅ）から、２つ先のノードに迂回される。メッシュトポロジであるために、迂回ルートは容易に確保することができる。
図４は、既存のシステムにおいてノード障害が生じた際のトラフィック迂回経路を示す図である。この場合でも図３と同様の迂回用ルートが確保される。

図５は、リンク障害時におけるより理想的な迂回経路を示す図である。図５のように、リンク障害においては本来、図４に示すような２つ先ノードまでの迂回は必要ない。障害リンクのみを避けることができれば充分であるためで、このほうがより効率的なネットワーク運用を期待できる。以下ではこのような迂回処理を実現する手法につき説明する。

図６は、本実施形態におけるノードの機能を示す模式図である。ノードは、下流側リンクを介して隣接するノード宛てにハローメッセージを定期的に送信する。このハローメッセージを受信したノードは、上流の送信元ノードにAckメッセージを返信する。一定期間Ackが受信されなければ下流リンクで障害が発生したことが判断され、プロテクション動作が起動される。なおAckに限らず、リンクの正常性を示すメッセージであれば他のメッセージでも良い。

またノードは高速インタフェース部７を介して受信した伝送信号をモニタし、信号障害を検出した場合には、そのインタフェースの１つ上流と２つ上流の全てのノードに障害検出情報を通知する。１つ上流への障害検出情報、および、リンクの正常性を示すメッセージは、例えばＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのオーバヘッドなどの低レイヤインタフェースを用いて通知できる。このほか、網制御専用のネットワークにより形成される制御プレーンを用いてもよい。２つ上流への障害検出情報は、制御プレーンを用いて通知する。

表１は、Helloメッセージに対するAckの有無と障害検出情報の有無との組合わせ（ケース１〜ケース６）と、ノード障害またはリンク障害とを対応付けた表である。本実施形態では障害を検出したノードから、その１つ上流と２つ上流の全てのノードに障害通知情報を通知するようにしているため、論理的な帰結として次表１を作成することができる。

ノードは、障害箇所の伝送リンクを挟んで対向する１つ先のノードからの障害検出情報およびAck通知、および２つ先のノードからの障害検出情報通知を収集し、表１に示す条件に従いプロテクション動作を行う。なおリンクプロテクションの迂回ルート、およびノードプロテクションの迂回ルートは障害の発生前に予め設定される。

下流ノードからの障害検出情報通知を受信したノードが、プロテクション動作の起動主体（主体ノード（自ノード））となる。下流ノードからの障害検出情報通知とは、１つ先のノードからの障害検出情報通知または主体ノードの発するハローメッセージに対する返信（Ack）が無かった時、または、２つ先のノードからの障害検出情報通知を受信した時である。

（ケース１）および（ケース３）
１つ先のノードからの障害検出情報通知がなく、Ackが返信されている場合、主体ノードと１つ先のノードとの伝送は正常に行われていると判断され、よってプロテクション動作は行われない。

（ケース２）および（ケース４）
１つ先ノードからの障害検出情報通知が無いが、Ackが返信されない場合、１つ先のノードが正常に動作していない疑いがあるので、障害区間を通り主体ノードから１つ先のノードへ転送していたデータをノードプロテクションにより救済する。データの宛先が１つ先のノードの場合はノードプロテクションが出来ないので、１つ先のノードへの迂回ルートへのリンクプロテクションを行う。
図７はノードプロテクションを示す模式図である。ノードプロテクションにおいては２つ分のリンクがスキップされる。このためネットワークの利用効率が犠牲になりやすい。

（ケース５）
１つ先のノードからの障害検出情報通知があり、かつ２つ先のノードからの障害検出情報通知が無い場合には、主体ノードと１つ先のノードとの間のリンク障害であると判断することができる。よって、障害区間を通り主体ノードから１つ先のノードへ転送していたデータを、リンクプロテクションにより別ルートで１つ先のノードに転送する。
図８はリンクプロテクションを示す模式図である。リンクプロテクションにおいては障害リンクのみをスキップすれば良いので、伝送リソースの消費を最小限にでき、スケーラビリティの観点からも有利である。

（ケース６）
１つ先のノードからの障害検出情報通知があり、かつ２つ先のノードからの障害検出情報通知がある場合、主体ノードと１つ先のノードとの間のリンクと、１つ先のノードと２つ先のノードとの間のリンクとに、いずれも障害が生じたと判断できる。すなわち２重リンク障害の発生を認識できる。この場合にはノードプロテクションが実施され、障害区間を通り主体ノードから１つ先のノードへ転送していたデータを、１つ先のノードを飛び越して２つ先のノードへ転送する別ルートに切り替える。

さらに、同じ主体ノードと１つ先のノード上で、ケース５とケース６が同時に成立する場合がある。この場合には図９に示すように、２つのプロテクションがそれぞれ独立して動作する。なおケース６において、ケース５の状態が一時的に経由される場合がある。この場合にはリンクプロテクション動作を行った後に、ノードプロテクション動作に移行する。

以上説明したように本実施形態では、HelloメッセージとAckとの授受による障害検出に加え、入力インタフェースのモニタによる障害検出の結果を別ルートにて上流ノードに通知する。各ノードはこれらの通知の結果に基づいて障害の発生を認識するようにする。これにより障害検出にかかる時間を短縮できるようになる。また、障害検出の結果を上流側に隣接するノードだけでなく、さらに１ホップ分のリンクを挟んだ先のノードにまで通知するようにする。これにより、各通知の組合わせに基づいてリンク障害とノード障害とを別々に認識することが可能になり、リソース消費の低いリンクプロテクションを確実に実行できるようになる。これらのことから、トラフィックを効率的かつ短時間にプロテクションすることの可能な伝送システムとそのノード装置を提供することが可能となる。

なお本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明に係わる伝送システムの一実施の形態を示すシステム図。 図１のノード１の実施の形態を示す機能ブロック図。 既存のシステムにおいてリンク障害が生じた際のトラフィック迂回経路を示す図。 既存のシステムにおいてノード障害が生じた際のトラフィック迂回経路を示す図。 リンク障害時におけるより理想的な迂回経路を示す図。 本発明の実施の形態におけるノードの機能を示す模式図。 ノードプロテクションを示す模式図。 リンクプロテクションを示す模式図。 ノードプロテクションとリンクプロテクションとが独立に動作した状態を示す模式図。

符号の説明

Ｌ…リンク、１…ノード装置、３…低速インタフェース部、４…クロスコネクト、５…記憶部、６…制御部、６ａ…問い合わせ処理部、６ｂ…モニタ処理部、６ｃ…通知処理部、６ｄ…認識処理部、６ｅ…プロテクション処理部、６ｆ…迂回ルート設定部、７…高速インタフェース部、２００…低速回線

Claims (12)

1. リンクを介して複数のノードをメッシュ状に接続した伝送システムにおいて、
   前記複数のノードの各々は、
   トラフィック伝送方向に対して下流側に隣接するノードに問い合わせメッセージを送出する問い合わせ手段と、
   トラフィック伝送方向に対して上流側に隣接するリンクから受信する伝送信号をモニタするモニタ手段と、
   このモニタ手段により前記伝送信号の障害が検出された場合に、前記上流側に隣接するリンクを挟んで対向するノードに障害検出情報を通知する通知手段と、
   前記問い合わせメッセージに対する応答メッセージの有無と、前記障害検出情報の有無とに応じて障害状態を認識する認識手段と、
   前記障害状態に応じてトラフィック保護動作を行うプロテクション手段とを具備し、
   前記認識手段は、
   前記応答メッセージが無く前記障害検出情報が無い場合には、前記下流側に隣接するノードの障害であるノード障害の発生を認識し、
   前記プロテクション手段は、
   前記認識手段によりノード障害の発生が認識された場合には、前記下流側に隣接するノードのさらに下流側に隣接するノードに前記トラフィックを迂回させるノードプロテクションを実施することを特徴とする伝送システム。
2. 前記通知手段は、前記モニタ手段により前記伝送信号の障害が検出された場合に、前記上流側に隣接するリンクを挟んで対向するノードのさらに上流側に隣接するノードに前記障害検出情報を通知し、
   前記認識手段は、
   前記下流側に隣接するノードからの障害検出情報が有り、このノードのさらに下流側に隣接するノードからの障害検出情報が無い場合には、前記下流側に隣接するノードと自ノードとの間のリンクの障害であるリンク障害の発生を認識し、
   前記プロテクション手段は、
   前記認識手段によりリンク障害の発生が認識された場合には、前記下流側に隣接するノードに前記トラフィックを迂回させるリンクプロテクションを実施することを特徴とする請求項１に記載の伝送システム。
3. 前記認識手段は、
   前記下流側に隣接するノードからの障害検出情報が有り、このノードのさらに下流側に隣接するノードからの障害検出情報が有る場合には、前記下流側に隣接するノードと自ノードとの間のリンクと、前記下流側に隣接するノードとこのノードのさらに下流側に隣接するノードとの間のリンクとの障害である２重リンク障害の発生を認識し、
   前記プロテクション手段は、
   前記認識手段により２重リンク障害の発生が認識された場合には、前記ノードプロテクションを実施することを特徴とする請求項２に記載の伝送システム。
4. 前記通知手段は、前記伝送信号を伝送する伝送プレーンを介して前記障害検出情報を相手方に通知することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の伝送システム。
5. 前記通知手段は、前記伝送信号を伝送する伝送プレーンと異なる制御プレーンを介して前記障害検出情報を相手方に通知することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の伝送システム。
6. さらに、前記ノードプロテクションのためのトラフィック迂回経路、および、前記リンクプロテクションのためのトラフィック迂回経路を、障害検出に先立って予め予約する迂回経路設定手段を具備することを特徴とする請求項２に記載の伝送システム。
7. リンクを介して複数のノード装置をメッシュ状に接続した伝送システムに備えられる前記ノード装置において、
   トラフィック伝送方向に対して下流側に隣接するノード装置に問い合わせメッセージを送出する問い合わせ手段と、
   トラフィック伝送方向に対して上流側に隣接するリンクから受信する伝送信号をモニタするモニタ手段と、
   このモニタ手段により前記伝送信号の障害が検出された場合に、前記上流側に隣接するリンクを挟んで対向するノード装置に障害検出情報を通知する通知手段と、
   前記問い合わせメッセージに対する応答メッセージの有無と、前記障害検出情報の有無とに応じて障害状態を認識する認識手段と、
   前記障害状態に応じてトラフィック保護動作を行うプロテクション手段とを具備し、
   前記認識手段は、
   前記応答メッセージが無く前記障害検出情報が無い場合には、前記下流側に隣接するノード装置の障害であるノード障害の発生を認識し、
   前記プロテクション手段は、
   前記認識手段によりノード障害の発生が認識された場合には、前記下流側に隣接するノード装置のさらに下流側に隣接するノード装置に前記トラフィックを迂回させるノードプロテクションを実施することを特徴とするノード装置。
8. 前記通知手段は、前記モニタ手段により前記伝送信号の障害が検出された場合に、前記上流側に隣接するリンクを挟んで対向するノード装置のさらに上流側に隣接するノード装置に前記障害検出情報を通知し、
   前記認識手段は、
   前記下流側に隣接するノード装置からの障害検出情報が有り、このノード装置のさらに下流側に隣接するノード装置からの障害検出情報が無い場合には、前記下流側に隣接するノード装置と自ノード装置との間のリンクの障害であるリンク障害の発生を認識し、
   前記プロテクション手段は、
   前記認識手段によりリンク障害の発生が認識された場合には、前記下流側に隣接するノード装置に前記トラフィックを迂回させるリンクプロテクションを実施することを特徴とする請求項７に記載のノード装置。
9. 前記認識手段は、
   前記下流側に隣接するノード装置からの障害検出情報が有り、このノード装置のさらに下流側に隣接するノード装置からの障害検出情報が有る場合には、前記下流側に隣接するノード装置と自ノード装置との間のリンクと、前記下流側に隣接するノード装置とこのノード装置のさらに下流側に隣接するノード装置との間のリンクとの障害である２重リンク障害の発生を認識し、
   前記プロテクション手段は、
   前記認識手段により２重リンク障害の発生が認識された場合には、前記ノードプロテクションを実施することを特徴とする請求項８に記載のノード装置。
10. 前記通知手段は、前記伝送信号を伝送する伝送プレーンを介して前記障害検出情報を相手方に通知することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のノード装置。
11. 前記通知手段は、前記伝送信号を伝送する伝送プレーンと異なる制御プレーンを介して前記障害検出情報を相手方に通知することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のノード装置。
12. さらに、前記ノードプロテクションのためのトラフィック迂回経路、および、前記リンクプロテクションのためのトラフィック迂回経路を、障害検出に先立って予め予約する迂回経路設定手段を具備することを特徴とする請求項７に記載のノード装置。

Images