JP2007519377A - ノードを通したパケット送信方法 - Google Patents

Abstract

ノードを通して情報を送信する方法が、第１アクセスポート、第２アクセスポート、第１アップリンク及び第２アップリンクを有するノードを用意するステップを具えている。第１パケットは、第１アクセスポート経由でノードに送信される。ノードがリーフモードである際には、ノードは第１パケット内にタグを作成する。このタグは第１アクセスポートに対応する第１ポート番号を含む。ノードがブランチモードである際には、ノードは第１ポート番号をタグに追加して、前記パケットを第１アップリンク及び第２アップリンク内に送信する。第２アクセスポート経由で受信される第２パケットは、ノードの第１アップリンク経由で送信される。ノードは第２パケットを受信する。ノードは、第２アクセスポートに対応する第２ポート番号をタグから除去する。ノードは、第２パケットを第２アクセスポート経由で、ノードツリーのより下位にある他のノードまたは顧客に送信する。

Description

（技術分野）
本発明の方法は、入りトラフィック及び出トラフィックを共に含むノードを通したパケット送信に関するものである。

（発明の背景及び概要）
メトロネットワークは、メトロアクセスシステム及びメトロコア（核）システムを含む２つのレベルに編成されることが多い。メトロアクセス・ネットワークは顧客の近くで展開されるのに対し、メトロコア・ネットワークは、メトロエリア（都市地域）の異なる部分で展開されるいくつかのアクセスネットワークを集合させたものである。メトロコアシステムは、広い地域のバックボーン（基幹）ネットワークへのゲートウェイのホストも務める。現在、個々の顧客及びビジネス（事業者）をインターネットに接続するための支配的な技術は、リースされている、顧客の居宅からプロバイダーのエッジ（末端）ノードまでの1.5または2.0MbpsのＴＤＭ（Time Division Multiplexing：時分割多重）回路であり、即ち、アクセスポイント（ＰＯＰ：Point of Presence）に配置されたルーターまたはスイッチである。エッジ装置はチャンネル化されたＴＤＭインタフェースカードを具えている。このＴＤＭ回路は、容量が限定され比較的高価であり、ボトルネック（隘路）である。アクセス回路は、ネットワークサービス（例えばＩＰ（Internet Protocol：インターネット・プロトコル）サービス）の提供とは別個に提供され、動作上の高いオーバヘッドをもたらす。いくつかの回路をＴＤＭアクセスネットワーク内に集めると、ＴＤＭ回路の固定的な性質により、容量の統計的共用が不可能になる。トラフィックの統計的多重は、トラフィックがパケットベースのエッジ（末端）装置に達した後にまず生じ得る。チャンネル化されたＴＤＭインタフェースは、各回路を個別に監視するがラインカードを高価なものにする複雑なハードウェアを含む。
ＴＤＭシステムの容量のボトルネックは、イーサネット（登録商標）のような大容量のパケットベースのアクセス・インタフェースに移行することによって回避することができる。イーサネット製品は低コスト、大容量であり、産業において後半に展開されている。イーサネット・スイッチは、デスティネーション（宛先）アドレスに基づいてパケットを転送する。イーサネット・スイッチは親しみのある事業環境を意図したものであり、ネットワークの設置及び動作を容易にするための多くの自動的な特徴機能を含む。しかし、これらの自動的な特徴機能は、大規模な動作環境では問題となる。これらの自動的な特徴機能は大規模なインフラストラクチャ（基盤）まで拡張されず、時としてセキュリティを増加させるために解放する必要がある。このことは、非常に多数になり得る個別ユニットを手作業で構成することを必要とする。イーサネット・スイッチの自動的な特徴機能の１つの特定例は、受信したパケットの一意的なソース（送信元）アドレスを動的に学習して、トラフィックの転送を最適化することである。顧客がサービスプロバイダーを通さずに直接通信可能になることを防ぐために、この学習プロセスを解放することが時として必要になる。

まとめて言えば、基本的なイーサネット・スイッチの問題は：
顧客分離のためのサポートがないこと；
末端顧客間の直接的なクロス（相互間）トラフィックが許容されることによる程度の低いセキュリティ；
動的なアドレス学習がＤｏＳ（Denial of Service：サービス拒否）攻撃のすきを与えること；
分散ユニットの潜在的な大集合を構成し管理する必要があることにより、分散要素の管理及びサービス生成を必要とすること；及び、
規格に基づくスパニング・ツリー・プロトコル（ＳＴＰ：Spanning Tree Protocol）ベースの復旧が低速であること。

本発明の方法は、以上で概括した問題の解決法を提供する。特に、本発明の方法は、ノードを通して情報を送信するためのものであり、本発明の方法は、第１アクセスポート、第２アクセスポート、第１アップリンク、及び第２アップリンクを用意することを含む。第１パケットは前記第１アクセスポート経由で入り方向にノードに送信することができる。ノードがリーフ（葉）モードである際には、このノードは前記第１パケット内にタグを作成する。このタグは、前記第１アクセスポートに対応する第１ポート番号を含む。ノードがブランチ（枝）モードでありタグが既に存在する際には、このノードは前記第１ポート番号をこのタグに追加することができる。そしてこのノードは、前記パケットを、ノードツリー（木）内のより上位にある他のノードに送信する。前記第２アクセスポートをアドレス指定するタグを含む第２パケットは、前記入り方向とは逆の出方向にノードに至る前記第１アップリンク経由で受信され得る。このノードは前記第２パケットを受信する。このノードは、前記第２アクセスポートに対応する第２ポート番号を前記タグから除去する。このノードは、前記第２パケットを、前記第２アクセスポート経由で他のノード、あるいは前記ノードツリー内のより下位にある顧客に送信する。

（実施例の詳細な説明）
概して言えば、本発明の方法は、パケットがツリートポロジ内で、ルーターまたはスイッチのようなエッジ装置に向かって上位方向、即ち入り方向に移動する際に、タグとポート番号を追加し、これにより各ノードは、ノードを転送する前に、前のポート番号をシフト（移動）させてポート番号を追加するステップを具えている。パケットがルーターからツリートポロジ内を下流方向、即ち出方向に移動する際には、各ノードは出のアクセスノードのポート番号をタグから除去し、このタグ内のこのポート番号に続くポート番号をシフトさせる。

図１に示すように、物理トポロジ２３０はマービン（Marvin）ノードユニット２３２、２３４を含むことができる。ツリー（木）構造を用いて、顧客のトラフィックをハブノードに向かういくつかのステップにまとめることができる。マービン多重ユニット２３２、２３４のデージーチェーンを用いて、ツリーが不適切である際の組み立てを簡略化するか、あるいは、ファイバーまたは銅線リンクの量、並びにルーターまたはスイッチ・インタフェースの数を減らすことができる。ユニット２３２、２３４を用いれば、各顧客のトラフィックが混合しないようにタグによって分離しつつ、複数の顧客の回線を接続して統合することができる。例えば、各ユニットは１０個の顧客ポート及び２つのアップリンクを持つことができる。ユニット２３２、２３４は、イーサネット・フレームを受信する特性を持つことができ、これらのユニットは、ネットワークポートとアクセスポートとの間及びその逆で情報を交換するに過ぎず、異なるアクセスポート間の交換はしない。上記タグは、顧客からのトラフィックと顧客へのトラフィックとを区別するために用いることができ、これにより、プロバイダーのエッジ装置内の仮想インタフェースを顧客毎に設定することができる。これらのタグは、実現を容易にするために、現在、多くのプロバイダーのエッジ装置が使用している種類のものであることが好ましい。以下で詳細に説明するように、トラフィックが顧客から来る際には、マービン・ノードユニットは、このトラフィックを他のノードまたは他のルーターに送信する前にタグを追加する。同様に、トラフィックがプロバイダーのエッジ装置から顧客に行く際には、パケットが顧客に向かって移動する際にタグは（上記のように）除去及びシフトされる。プロバイダーのエッジ装置はＩＰネットワーク、または他の適切なネットワークに接続することができる。

多くの異なるネットワークサービス・アーキテクチャを用いることができる。これらのアーキテクチャは、メトロコアネットワーク及び顧客サイトへの冗長接続数に基づくものとすることができる。一重及び二重接続は、単一の顧客が接続された単一ネットワークを含む４つの可能な組合せを提供する。単一ネットワーク−単一顧客のアーキテクチャでは、アクセスネットワークは１つの接続を介してメトロコアに結び付けられ、顧客は１つの接続を介してアクセス・サブシステムに接続される。ネットワークコアからアクセスシステム経由で送信される、及びその逆のすべてのトラフィックは、二重送達なしに顧客に送達される。すべての冗長及び復旧メカニズムはアクセスシステムから隠蔽される。このアーキテクチャでは、結合リンク及び結合ノードを保護することは不可能である。他の解決法は、単一の顧客が結合された２つのネットワークである。アクセスネットワークは、２つの独立した接続を介してメトロコアに結合され、顧客は１つの接続を介してアクセス・サブシステムに接続される。このようにして、２つのプロバイダーのエッジノードをアクセスネットワークに接続して、１つのプロバイダーのエッジノードを、他のプロバイダーが故障した場合のバックアップ（予備）とすることができる。ネットワークコアから２つのメトロコア結合リンクのいずれかを経由して送信されるすべてのトラフィックが顧客に転送される。顧客からのトラフィックは、プロバイダーのエッジ装置が情報を選別（フィルタ）して二重伝送を回避することができれば（即ち、ＩＰルーターであれば）、２つのメトロコア・アクセスリンクの両方に転送される。他の環境（スイッチ型イーサネット）では、入りトラフィックは２つのメトロコア・アクセスリンクの一方を経由して送信されるに過ぎない。この追加的な選別（フィルタリング）は、メトロコアに結合されたマーリン（marlin）ノードによって提供される。
このアーキテクチャでは、結合リンクまたは結合ノードを保護することができるが、メトロコアシステムまたは顧客のシステム内に追加的な機能が要求される。この要求は、ＶＲＲＰ（Virtual Router Redundant Protocol：仮想ルーター冗長プロトコル）、ＨＳＲＰ（Hot Standby Routing Protocol：ホット・スタンバイ・ルーティング（ホット待機経路設定）プロトコル）のような特定の冗長メカニズム、あるいはＯＳＰＦ（Open Shortest Path First：オープン最短経路優先）のような汎用ダイナミック・ルーティング（動的経路設定）プロトコルによって満たすことができる。ＶＲＲＰ及びＨＳＲＰはメトロコアシステムを実行するに過ぎず、ＯＳＰＦは顧客が保護手順に参加することも要求する。

他の分類は、２人の顧客が結合された単一ネットワークである。アクセスネットワークは１つの接続を介してメトロコアに結合され、顧客は２つの接続を介してアクセス・サブシステムに接続される。ネットワークコアからアクセスシステムを経由して送信されるすべてのトラフィックは、いずれかの顧客接続に二重送達なしに送達される。このシステムの２つのモードが可能である。顧客が各フレームの１つのコピーを両方の結合接続に送るか、顧客が単一のコピーを一方の結合接続に送るかのいずれかである。両方の場合に、アクセスネットワークは、トラフィックが二重送達なしに送達されることを保証する。顧客がトラフィックを一方のアクセスリンクのみに送信することを選ぶ場合には、顧客は故障の場合の復旧を達成するために、アクセスシステム自体とやり取りするか、あるいはメトロコアシステムとやり取りすることが求められる。

最後の分類は、２人の顧客が結合された２つのネットワークを含む。アクセスネットワークは二重接続を介してメトロコアに結合され、顧客も二重接続を介してアクセス・サブシステムに接続される。

すべての種類の復旧メカニズムに対する基本的な要求は、冗長リソースの存在である。１つの一般的なモデルは、１つの特定リソースを主として用い、同種のバックアップまたは待機（スタンバイ）リソースによってこれを保護することである。１つのリソースを、複数の主リソースのバックアップにすることができる。マーリンユニットで構成したアクセスシステム内で二重にすることのできるリソースの種類は、通信リンク及びマーリンノードである。この通信リンクは、光リンク並びに電気的リンクを含む。高度の冗長性を提供するために、二重化されるリンクは異なるケーブル内に配置して物理的に異なる通信経路を達成すべきである。マーリンユニットのようなノードを二重化して、これらのノードを故障から保護し、これらのノードに対してサービス送信を妨げずにアップグレード（機能向上）及び保守を実行するためのメカニズムを提供することができる。

本発明のノードユニットは、ルーター及びスイッチに接続されるアクセスネットワーク内で使用される多重化段を実現する。小型であること、及びポート当たり及びユニット当たりの低コストは、ユニットを顧客に非常に近い所、あるいは顧客の居宅内に配置することを可能にする。

本発明のシステムにおけるすべての多重化及び多重分離は、規格802.1qのタグ付きイーサネットフレームに基づくことができる。将来の製品は、ＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching：多プロトコル・ラベルスイッチング）またはＩＰトンネリング（下位層のデータをカプセル化して上位層のプロトコルで通信可能にする技術）のような他の方式を利用することができる。しかし、一般的なメカニズムは同じであり、必要時に異なる実現選択肢を可能にする。３レベルまたはそれ以下の多重化により、単一のＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network：可能ローカルエリア・ネットワーク）タグは完全な経路（即ちソースルート（送信元経路））情報を含むことができ、ルーターまたはスイッチ上で単一タグを取り扱うことができる、という要求があるに過ぎない。アクセスシステムの論理トポロジはハブ・アンド・スポーク（ハブを中心に放射上に出る形）であることが好ましいが、物理トポロジは、できればこの物理トポロジ内に分布した多数の冗長ノードを有するデージーチェーン、リング、及びツリーにすることができる。

サポートされるリンクは、ＴＸ（送信）リンクのみについては全二重（フル・デュープレックス）であることが好ましい（ＦＸリンクは常に全二重である）。このことは、リンクの種類とは無関係にアクセスネットワークのより簡単な管理を可能にする。全二重リンクのみの使用も、ＱｏＳ（Quality of Service：サービス品質）の維持を助け、マーリンノード・ネットワーク内の構成及びエラー局在化を簡略化する。

各ノードユニットは１０個のアクセスポートを有することができ、各アクセスポートは顧客または他のマーリンノードユニットに接続するために使用することができる。もちろん、ノードユニットはより多数、あるいはより少数のポートを有することができる。アクセスポート上に到着するすべての入りデータには対応するポート番号のタグが付けられ、そしてネットワークポートへ転送される。アクセスポートは互いに隔離され、２つのアクセスポート間の直接通信は、ルート（根）ノードを通さずには不可能である。このことはセキュリティを増加させ、不所望なクロストラフィック（トラフィックの混信）を防止する。

各ノードユニット内に２つのアップリンク・ネットワークポートが存在することが好ましい。これらのネットワークポートは、スイッチ、ルーター、または他のマーリンユニットに接続するために使用される。ネットワークポートに到着するパケットは、パケットの宛先である出のアクセスポート番号を有するタグが付いているものと仮定する。以下で詳細に説明するように、フレームはアクセスポート上で送出され、タグ内のポート・ルーティング（経路設定）情報は除去される。残りのタグが０であれば、マーリンネットワーク内の最終ホップに達したことを示し、タグは完全に除去され、これについては以下で詳細に説明する。

ノードユニットは、あらゆるネットワークポート、あるいはＡＵＸ（補助）ポートのような専用管理ポートを介して管理することができる。ＡＵＸポートの１つの目的は、両方のネットワークポートをアップリンクとして使用する際に、管理ステーションをマーリンノードユニットに結合可能にすることにある。ＡＵＸポートは10/100（ベースの）イーサネットポートであり、リモートＣＬＩ（Call Level Interface：発呼レベル・インタフェース）プロセスまたは他の管理ソフトウェアを伴うマーリン・ソフトウェアを実行する外部コンピュータを、フィールド（現場）におけるローカルデバッグ用のユニットに接続するため、あるいはマーリンユニット・コントローラ（ＭＵＣ：Marlin Unit Controller）に直接接続するためのみに使用される。

M1000製品のようなマーリンノードユニットは、一部のポート用に光ファイバー・インタフェースを使用することができる。ＳＦＰ（Small Form-Factor Pluggable：小型挿抜可能）ケージを用いて、異なる範囲及びモードを有するＳＦＰモジュールを置くことができる。上記ネットワークポートは銅またはファイバー製であり、ポーと当たり１つのRJ45銅コネクタ及び１つのＳＰＦファイバーモジュールである。これらの一方のみが一度に有効であることが好ましい。上記アクセスポートは、銅線用はM100Tであり、ファイバー用はM1000Fである。

M1000Fは１０個の100Mbpsの光ファイバー・アクセスインタフェースポート、２つの二重ネットワークポート、及び１つのＡＵＸポートを有する。各アクセスポートは、モジュールを受ける挿抜可能な光トランシーバ（ＳＰＦ）ソケットを有する小型のものである。M1000の２つのネットワークポートの各々は、銅10/100/1000Mbps及びファイバー100/1000Mbpsのイーサネットポートの両方である。上記ネットワークＳＰＦケージには、100Mbpsまたは1000MbpsのＳＰＦモジュールを置くことができる。ファイバー及び銅のインタフェースが共に接続された際には、選択されたデフォルト（指定省略時の標準）インタフェースが有効になり、他のインタフェースは無効になる。

２つの冗長ファンがユニットの右側に配置される。各ファンは冷却に十分な気流を提供する。これらのファンはユニットの外部から触れることはできない。ファンの状態は管理システムによって監視することができ、ファンが故障した場合には、事象通知メッセージを生成することができる。

オプションの管理カード（ＯＭＣ：Optional Management Card）は、追加的なサービスをベースM1000システムに提供する内部ＣＰＵカードである。ＯＭＣカードは、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol：ネットワーク管理プロトコルの一種）エージェント、コマンドライン・インタフェース（ＣＬＩ：Command Line Interface）、及び他の管理プロトコルを有するカスタム（顧客）ネットワーク動作システムを動作させる。

マーリンシステムの管理を簡略化し、構成エラーの可能性を最小にするために、自動トポロジ検出及び構成が利用可能である。自動トポロジ検出の１つの目的は、オペレータ（操作員）または管理ステーションが自動トポロジ検出プロトコルを実行して、トポロジについて事前に構成した知識なしに、完全な物理トポロジのマップをまとめることを可能にすることにある。

ノード状態及びトポロジについての情報を収集するために用いる基本的なメカニズムは、まもなく標準化されるＥＦＭ ＯＡＭ（Operation, Administration and Management：ネットワークを保守運用するための機能）情報ＰＤＵ（Protocol Data Unit：プロトコル・データユニット）（IEEE802.3ah−イーサネットの「最初の１マイル（一里塚）」（ＥＦＭ：Ethernet（登録商標） in the First Mile：イーサネットを利用したアクセス網））である。

マーリンユニットは常に、ネットワークポート経由で受信したタグなしのＯＡＭ情報のＰＤＵを終了させ、ベンダー向けに拡張したＥＦＭ ＯＡＭ情報ＰＤＵで応答することが好ましい。このメカニズムにより、管理ステーションに最寄りのノードを探索して構成することができる。上記構成した最寄りのユニットは既知の状態に構成され、これにより、ネットワーク・トポロジ内をさらに探索することができる。

ツリートポロジの探索進行はトップダウンで（上位から）行うことができる。第１ユニットが探索され構成されると、アクセスポートに接続されたユニットを探索して構成することができる。例えば、最上位（トップ）ユニットのポート３に接続されたユニットの探索は、値0x003（１６進数の003）を有するタグを含むイーサネット・フレームで行うことができる。第１ユニットは、プローブをポート３にタグなしで送信する前に、タグを除去する。ツリー階層内の（有効なリンクを有する）すべてのアクセスポートを探索することによって、すべてのユニットを検出して構成することができる。

リングトポロジの探索は、プローブメッセージがネットワークポート（Ｕ１またはＵ２）上に送出されて、他のマーリンのネットワークポートが接続されているか否かを調べる。インフラストラクチャ（基盤）のどこかに配置された特定ノードのネットワークポート上に送出されるタグなしのプローブを生成するために、このプローブに、タグ0x0Eを有するノードに到着するようなタグを付ける。プローブがＵ１に到着するタグ0x0Eを付けられていれば、タグなしのプローブがＵ２に転送される。タグなしのプローブの応答が後にＵ２から到着すると、0x0Eのタグを付けられてＵ１経由で転送される。ツリー探索（プロービング）は、ノードに２つのメカニズムが存在することを必要とする。第１には、一方のネットワークポート経由では0x0Eのタグ付きで到着するプローブメッセージは、他方のネットワークポート経由ではタグなしで送信される。第２には、一方のネットワークポート経由で到着するタグなしのプローブ応答メッセージは、0x0Eのタグを付けられて他方のネットワークポート経由で送信される。プローブメッセージは、標準的なＥＦＭ ＯＡＭ情報ＰＤＵとして実現される。プローブ応答メッセージは、ベンダー向けに拡張されたＥＦＭ ＯＡＭ情報ＰＤＵとして実現される。この場合には、マーリンユニット・コントローラがＡＵＸポートまたはＯＭＣポートに存在し、このユニットコントローラはすべての探索を一手に引き受け、メッセージは詰めにこのユニットコントローラを通る。既知のユニットが構成されたモードに応じてリングの探索を行う方法には、２つの場合が存在する。第１には、マーリンユニットがツリーモードであり、ネットワークポートから0x0Eでアドレス指定されたＯＡＭパケットを受信する場合には、マーリンユニットはタグを除去して、このＯＡＭパケットを他のネットワークポートに送出して探索を行う。他のユニットがこのポートに接続されたデージーチェーンである場合には、このユニットはプローブを処理してタグなしで応答返送する。第１ユニットは、このプローブがプローブ応答であることを認識し、フレームにポートＩＤ 0x00Eのタグを付けて、このプローブを他のネットワークポートに転送する。第２には、ノードがリングモードであり、0x0rEでアドレス指定されたパケットをネットワークポートから受信し、ここにｒはユニットに対するリングノード番号である場合には、このノードはタグを除去してこのパケットを逆側のネットワークポート上に送出する。他のユニットがこのポートに接続されたデージーチェーンである場合には、このユニットはプローブを処理し、タグなしにして応答返送する。前記第１ユニットは、このプローブがＯＡＭプローブ応答であることを認識し、フレームにポートＩＤ 0x0rEのタグを付けて、このプローブを他のネットワークポートに転送する。このようにして、デージーチェーン内に接続されたユニットを、ツリートポロジと同様の方法で探索して構成することができる。

図２に、システム２４０の２つのマーリンユニット２４２、２４４を示し、これらのマーリンユニットはタンデム（縦続）に接続して冗長性を提供することができる。もちろん、マーリンユニット２４２、２４４はタンデムに接続しなければならないことはない。タンデムに接続された際には、２つのマーリンユニットまたはノード２４２、２４４のＵ２のネットワークポート２４６、２４８がＵ２リンク２５０によって互いに接続され、アクセスポート２５２、２５４が一対にグループ化され、２つのユニット２４２、２４４のアクセスポート(i)、ここに(i)＝252/254(1)；252/254(2)：：：；252/254(10)が同じグループに属する。マーリンユニット２４２はＵ１リンク２５８を有し、マーリンユニット２４４はＵ１リンク２６０を有することができる。ポートグループの添字はポートの添字と同じにすることができる。タンデムノード２４２、２４４のポート単位ベースの挙動は以下に説明する。顧客Ｃからの入りトラフィックはＵ１及びＵ２リンクの両方に転送されて冗長性を提供する。タンデムノードが１つまたはいくつかのＩＰルーター経由でＩＰネットワークに接続されている場合には、ルーターは、同じメッセージがＩＰネットワークに２度送信されないことを保証する。タンデムノードが１つまたはいくつかのイーサネット・スイッチ経由でスイッチ型イーサネットに接続されている場合には、メッセージが結合スイッチ内に二重に送信されないことを保証するのはこのタンデムノードの役割である。

タンデムノード２４２の出のトラフィックは、例えば、タンデムノード２４２のネットワークポート・リンクＵ１、即ち、タンデムを構成するマーリンノードの一方のＵ１ネットワークポート経由で受信して、受信したトラフィックのタグによって決まるポートグループの一方のアクセスポートに転送することができる。トラフィックが上記タンデムノードの他方のネットワークポート、即ち、タンデムを構成するマーリンノードの他方のポートＵ１経由で同時に受信される場合には、このトラフィックは同じポートグループ内の一方のアクセスポートに転送され、従って、タグ付きのトラフィックがタンデムノードの一方のネットワークポート経由で来るか他方のネットワークポート経由で来るかは問題ではない。タンデムノード２４２、２４４内でのトラフィックのルーティング（経路設定）は、個別のマーリンノードにおけるのと同様にタグに依存し、従って、0xXX3のタグ付きのフレームはポートグループ３内の一方のポートに転送される。

あるポートグループ内のアクセスポート２５２、２５４の一方経由で受信した入りトラフィックは、タンデムノード２４２、２４４の両方のネットワークポートＵ１に転送される。このグループ内の他方のポート経由で受信した入りトラフィックは廃棄されることが好ましい。

従って、ポートグループを抽象的なポートとして考え、従ってポートグループ内の個々のポートのアイデンティティ（正体）を気にしなければ、タンデムノードの挙動は通常のマーリンノードの挙動と同様である。

図３に最も良く示すように、内部的には、タンデムノード２５６は、Ｕ２ポートどうしが接続され、２つのＵ１ポート２５８、２６０を有する２つのマーリンユニット２４２、２４４で構成することができる。タンデムノード２５６のポートグループ(i)は、２つの構成ユニット２４２、２４４のアクセスポート(i)で構成することができる。２つのマーリンユニット２４２、２４４の各々はタンデムモードで動作する。タンデムモードである際には、マーリンユニットは、アクセスポート単位のベースでは、アクティブ（動作）状態及びスタンバイ（待機）状態を含む２つのタンデム状態の一方とすることができる。第１アクセスポートに対するマーリンユニットの状態はアクティブにして、第２アクセスポートに対するマーリンユニットはスタンバイ状態にすることができる。換言すれば、マーリンユニットの状態はアクセスポートに関係する。マーリンユニットがアクセスポート(p)に対してアクティブ状態にあれば、マーリンユニットは通常のマーリンユニットと全く同様に動作し、即ち、このマーリンユニットのいずれかのネットワークポートから受信したデータに0xpのタグを付けてポート(p)に転送し、アクセスポート(p)経由で受信したすべての入りトラフィックを両方のネットワークポート２５８、２６０に転送する。アクセスポート(p)に対してスタンバイ状態にある際には、マーリンユニットは、Ｕ１ポート２５８または２６０経由で受信した0xpのタグ付きのすべてのトラフィックを、Ｕ２向けの出トラフィックとして、逆にＵ２からの入りトラフィックとして無変更でバイパス（素通し）する。さらに、アクセスポート(p)経由で受信したトラフィックは廃棄する。

タンデムモードで動作するマーリンユニットは、アクセスポート単位及びタグベースで動作することもできる。この場合には、マーリンユニットの第１アクセスポート及び第１タグ(p, t)に対する状態はアクティブにし、第２アクセスポート及び第２タグ(p’, t’)に対する状態はスタンバイにすることができ、ここでｐ＝ｐ’またはｔ＝ｔ’のいずれかを成り立たせることができる。マーリンユニットが、アクセスポート(p)及びタグ(t)に対してアクティブ状態にある際には、このマーリンユニットは通常のマーリンユニットと全く同様に動作し、即ち、このマーリンユニットのいずれかのネットワークポートから受信したデータに0xpのタグを付けてポート(p)に転送し、このタグを0xtと読めるように変更し、アクセスポート(p)経由で受信した0xtのタグ付きのすべての入りトラフィックを両方のネットワークポート２５８、２６０に転送し、このタグを0xptと読めるように変更する。アクセスポート(p)及びタグ(t)に対してスタンバイ状態にある際には、マーリンユニットは、Ｕ１ポート２５８または２６０経由で受信した0xptのタグ付きのすべてのトラフィックを、Ｕ２向けの出トラフィックとして、逆にＵ２からの入りトラフィックとして無変更でバイパス（素通し）する。さらに、アクセスポート(p)経由で受信した0xtのタグ付きのトラフィックは廃棄する。

このようにして、タンデムノードは高度な冗長性を提供する、というのは、あらゆるマーリンユニットにおける場合のようにネットワークポートが二重化され、ノード自体が二重化され、そしてアクセスポートが二重化されるからである。保護されたアクセスネットワークは、ユニット（Ｕ）を二重ネットワークポートでタンデムノードに接続して、このユニット（Ｕ）の両方のネットワークポートが、タンデムノードの同じポートグループの２つのポートに接続されるようにすることによって構成される。あらゆるシステムをタンデムノードのアクセス側に接続して、このシステムが両方のネットワークポートからデータを受けて、アクセスポートから受信したすべてのデータを両方のネットワークポートに送信する限り、このシステムを保護することができる。こうした概念を修正なしにサポートすることのできる２つのシステムはマーリンユニット自体、及びFSP150CPユニットのようなＡＤＶＡ（登録商標）ユニットである。なお、マーリンまたはタンデムユニットから構成したサブツリー（副木）はポートグループに接続することができる。また、マーリンユニットから構成した無保護のチェーンは上述した要求を満たし、従ってポートグループに接続することができる。

図４に示すように、ヘッダー６２、例えばシムヘッダーを、IEEE802.3のような代表的なフレームフォーマット６８のソースアドレス６４とイーサネット・タイプ（型）ETYPE６６との間に挿入することができる。

図５に示すように、本発明のシステムのマーリンユニットは、IEEE802.3イーサネット・パケット７６のソースアドレス７２の直後に配置された、IEEE802.1qフォーマットに基づく３２ビットのシムヘッダーまたはタグ７０を用いることができる。

タグ７０は、ＴＰＩＤ（タグ識別ＩＤ）タイプ７８、プライオリティ（優先度）フィールド８０、ＣＦＩ（Canonical Format Identifier：規準フォーマットＩＤ）フィールド８２、及びＶＩＤ（VLAN ID Field：仮想ＬＡＮ・ＩＤ）フィールド８４を含むことができる。１２ビットのＶＬＡＮ ＩＤフィールド（ＶＩＤ）８４は、３つの独立な４ビットフィールド、例えばニブル８６、ニブル８８、及びニブル９０に分割して、ソース・ルーティング情報を記憶するために用いることができる。このことは、802.1qヘッダー当たり３つまでのマルチプレクサ（多重器）レベルを生じさせる。より多数のレベルを用いることもできるが、ルーターが多数の802.1qヘッダーを処理して、顧客のポートを仮想インタフェース（即ちＱinＱ）にマッピング（写像、対応付け）する必要がある。マーリンユニットは、タグのＶＩＤ（ＶＬＡＮ ＩＤ）フィールド８４を用いて、ユニットを通したパケットのアドレス指定及び転送を行う。ＴＰＩＤセクション７８は常に0x8100に設定されていることが好ましい。プライオリティ・フィールド８０はパケットの優先順位付けに用いることができる。ＣＦＩフィールド８２は通常はマーリンユニットによって使用されず、常に０に設定されていることが好ましい。

以上に示したように、１２ビットのＶＩＤフィールド８４はニブル８６、８８、及び９０に分割することができ、各ニブルはマーリン・ツリートポロジ内の１つのレベルをアドレス指定するために用いることができる。ツリートポロジをアドレス指定する際には、（ニブル８６から始めて）最初の非０ニブルは、パケットが到着する最初のユニットのアドレスを示す。次のニブル、例えばニブル８８、９０があれば、これらのニブルはノードのツリー階層内のより下位または上位にある次のユニットのアドレスを示す。

図６に、ツリートポロジ内でタグのアドレス指定を行うことのできる方法の例９２を示す。図７に、ユニットがツリーモードまたはポイント−ツー−ポイント・モードである際の有効なアドレス指定の規則９３を規定する。

図８に示すように、リング／デージーチェーンのアドレス指定９５は、リングの１つのレベル用に用いるＶＬＡＮタグの２つのニブルを有する。１番目のニブルは、リングノード番号のアドレス指定用に用いる。２番目のニブルは、リングノード内のアドレスポート用に用いる。これにより１つのニブルが残り、これは１つの追加的なツリーレベルにおけるアドレス指定用に用いることができる。リング内でアドレス指定する際には、ニブル９０から始めて最初の非０ニブルはリングノード番号を示し、これに続くニブルはポートアドレスを示す。

図９に、リングトポロジ９７内でアドレス指定を行うことのできる方法を示し、図１０に、ユニットがリングモードである際に有効なアドレス指定のための規則９９を規定する。ポート0xＥはリングトポロジ検出に用いられ、これについてはトポロジ検出の段落で説明する。

各アクセスポート、例えばポート５８、６０はブランチモードまたはリーフモードにして、このポートが他のマーリンノードユニットまたは顧客に接続されているか否かを示すことができる。ノードがブランチモードでありタグが存在する際には、このタグを到着するポート番号により変更する。ノードがブランチモードでありタグが存在しない際には、以下に説明するリーフノードと同様の方法で新たなタグを追加する。リーフモードはデフォルトとすることができ、ノードがリーフモードである際には、到着するフレームには常に新たなタグを追加する。ポートに到着するパケットには、パケットの内容とは無関係に新たな802.1qシムヘッダーを追加する。上記１２ビットのタグは、ブランチモードの１６進数(00X)に設定され、ここで(X)はポート番号１..Ａ.に相当する。モードがブランチモードである際には、他のマーリンユニットのアップリンクがこのポートに結合される。到着する入りパケットは既にマーリン特有の802.1qシムヘッダーを含み、前のユニットからのポート情報及びこのユニットからのポート情報を共に含むように修正される。従って上記１２ビットのタグは１６進数(0YZ)に設定され、ここに(Y)は追加されたポート番号に相当する。

図１１に示すように、パケットがリーフモードに設定されたアクセスポートに到着すると、ＶＬＡＮタグ１０８がこのパケットに追加される。ノードはポート番号を、このタグのＶＩＤフィールド１０８に追加し、これにより、ポート４に到着するパケットは0x004に設定されたＶＩＤフィールドを有する。ＶＬＡＮタグを含みアクセスポートに到着するパケットは、ノードがブランチモードである際には、タグを修正される。パケットが到着するポートのポート番号は、タグ内の、例えば最も右のニブルから始めて最初の空または０のニブルに追加する。このようにして、タグＶＩＤ 0x004を有しポート２に到着する入りパケットは、タグＶＩＤ 0x042にされてネットワークポートに転送される。ＶＬＡＮタグなしにアクセスポートに到着するパケットは、ノードがブランチモードである際には、ノードがリーフモードである際にアクセスポートに到着するパケットと同様に取り扱われる。アクセスポートは、Ｕ１／Ｕ２／両モードに設定することができる。アクセスポートがＵ１に設定されている場合には、このポートからのパケットはネットワークのアップリンクポートＵ１のみに転送される。アクセスポートがＵ２に設定されている場合には、このポートからのパケットはネットワークのアップリンクポートＵ２のみに転送される。アクセスポートが両方に設定されている場合には、このポートからのパケットはネットワークポートＵ１及びＵ２に共に転送される。ＯＡＭ応答は、Ｕ１／Ｕ２／両方の設定にかかわらず常に、要求が経由して到着したのと同じポート経由で返送されることが好ましい。

例えば、パケット１００は顧客１０２から、リーフモード１０５にあるノード１０６のアクセスポート１０４に到着することができ、このことは、このノードがノードツリー９９の最下位レベルに位置することを意味する。ノード１０６がブランチモードである場合には、パケットは既にタグを有し、上記ツリーのより下位にありリーフモードである前のノードは既に、ＶＩＤフィールドを有するタグを追加されているものと仮定される。ノード１０６はリーフモードであるので、ノード１０６は空のタグ１０７を、ＶＩＤフィールド１０８を付けてパケット１００に追加し、右から最も遠いニブルに、パケット１００が到着するポート番号を満たす。例えば、パケット１００のＶＩＤフィールド１０８はニブル１１０、１１２、１１４を有することができる。パケット１００がポート４に到着する場合には、ニブル１１４は４に設定され、これにより、ＶＩＤフィールド１０８は、ノードツリー９９内のさらに上位に送信される前に0x004と読めるようにすることができる。ノード１０６がパケットを、ブランチモード１１７にあるノード１１６に転送する際には、ＶＩＤフィールド１０８内の情報は１ステップ（段階）だけ左にシフトされる。パケット１００がノード１１６のネットワークポート２に到着する場合には、ニブル１１２は番号４を含むように変更されて第１ノードレベル１１８のポート番号を示し、ニブル１１４は番号２を含むように変更されて第２レベル１２０のポート番号を示し、これにより、ＶＩＤフィールド１０８は0x042と読める。このようにして、ニブル１１４のポート番号はニブル１１２にシフトされ、ニブル１１４は、ツリートポロジ９９内のより上位のレベルにあるノードの新たなポート番号を受け取る

ノード１１６がパケットをノード１２２に転送する際には、ＶＩＤフィールド１０８内の情報は再び１ステップ左にシフトされる。パケット１００がノード１２２のアクセスポート３に到着する場合には、ニブル１１０は番号４を含むように変更され、ニブル１１２は番号２を含むように変更され、そしてニブル１１４は番号３を含むように変更されて、第３ノードレベル１２４のポート番号を示し、これにより、ＶＩＤフィールド１０８は0x423と読める。そしてノード１２２はパケット１００をルーターまたはスイッチ１２３に送信し、ルーターまたはスイッチ１２３はこの情報をネットワークコアシステムの所望のアドレスに送信することができる。ルーターまたはスイッチ１２３は、ＶＩＤフィールド１０８が正しく構成されていないことを感知した場合に、パケットを廃棄するように設定することができる。

図１２に示すように、タグ付きのパケットがネットワークポートに到着する際に、即ち、出の到着である際に、このパケットの宛先はＶＬＡＮタグのＶＩＤフィールド内の最初の非０ニブルによって規定される。なお、ＶＩＤフィールドは最終的な顧客のアドレスを含まず、顧客が接続しているリーフノードのポート番号のみを含む。最初の非０ニブルが0x1〜0xAである場合には、パケットは対応するポートのキュー（待ち行列）に転送される。上記タグは、最初の非０ニブルが０に設定されるようにも変更される。最後のニブルのみが非０である場合には、ＶＬＡＮタグは除去される、というのは、パケットがツリートポロジを通ってその最終的な宛先に到達したからである。タグなしのＥＦＭ ＯＡＭフレームはユニットのＯＡＭ機能に転送することができる。

例えば、パケット１３０はリンク１３２上でルーター１３４からノード１２２に到達することができる。パケットをノードツリー１０１内に送信する前に、ルーター１３４は、ルーターテーブル（表）、及びノードツリー１０１を通る経路に応じて、タグ及び適正なＶＩＤフィールド情報を追加する。ルーター及び／またはノードのいずれか、あるいは双方が、追加されたタグが正しく構成されていることを検証することができる。タグが正しく構成されていない場合には、パケットを廃棄することができる。パケットは、0x423と読めるＶＩＤフィールド１３６を受け取ることができる。ノード１２２はまず、ニブル１４２内の番号を読み取る。パケット１３０をポート番号３経由で送信する前に、ポート番号を除去してＶＩＤ情報を１ステップだけ右にシフトさせ、これによりＶＩＤフィールド１３６は0x042と読める。ノード１２２のポート３にリンクされたノード１１６はパケット１３０を受信する。ノード１１６はまず、ニブル１４２内の番号を読み取る。パケット１３０をポート番号２経由で送信する前に、ニブル１４２内のポート番号を除去してＶＩＤ情報を再び１ステップだけ右にシフトさせ、これにより、ＶＩＤフィールド１３６は今度は0x004と読める。ノード１１６のポート２にリンクされたノード１０６はパケット１３０を受信する。ノード１０６はまず、ニブル１４２内の番号を読み取る。パケット１３０をポート番号４経由で顧客１０２に送信する前に、ＶＩＤを含めたタグ全体を除去する、というのは、最終ニブルのみが非０であるからである。

本発明は、好適な構成及び実施例により説明してきたが、請求項に記載の範囲を逸脱することなしに特定の代替及び変更を加え得ることは明らかである。

アクセスネットワーク内のノードユニットを図式的に示す図である。 タンデムモードに接続された２つのノードユニットを図式的に示す図である。 タンデムノードを抽象化して示す図である。 シムヘッダ付きのフレームを図式的に示す図である。 ニブル付きのＶＬＡＮパケットを図式的に示す図である。 ツリーモード・アドレス指定を図式的に示す図である。 ツリーモード・アドレス指定の規則を図式的に示す図である。 リングモード・アドレス指定を図式的に示す図である。 リングモード・アドレス指定を図式的に示す図である。 リングモード・アドレス指定の規則を図式的に示す図である。 入りトラフィックにおけるポート番号シフトを図式的に示す図である。 入りトラフィックにおけるポート番号除去を図式的に示す図である。

Claims (19)

1. ノードを通して情報を送信する方法において、
   第１アクセスポート、第２アクセスポート、第１アップリンク、及び第２アップリンクを有するノードを用意するステップと；
   第１パケットを前記第１アクセスポート経由で前記ノードに送信するステップと；
   前記ノードがリーフモードである際に、前記ノードが前記第１パケット内にタグを追加し、該タグは第１アクセスポートに対応する第１ポート番号を含むステップと；
   前記ノードがブランチモードである際に、前記ノードが前記第１ポート番号を前記タグに追加するステップと；
   前記第２アクセスポートに対応する第２ポート番号を含む情報を有するタグを付けた第２パケットを、前記第１アップリンク経由で前記ノードに送信するステップと；
   前記ノードが前記第２パケットを受信するステップと；
   前記ノードが、前記第２アクセスポートに対応する前記第２ポート番号を前記タグから除去するステップと；
   前記ノードが、前記第２パケットを前記第２アクセスポート経由で送信するステップと
   を具えていることを特徴とする情報送信方法。
2. さらに、
   前記第１パケットのタグに、前のノードのポート番号を含む第１ニブル、及び第２ニブルを設け、前記ノードが、前記前のノードのポート番号を前記第２ニブルにシフトさせ、前記第１ポート番号を前記第１ニブルに追加するステップを具えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. さらに、
   前記ノードが前記第１ポート番号を前記第１ニブルに追加するステップを具えていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. さらに、
   前記第２パケットのタグに、前記第２ポート番号を含む第１ニブル、及び第２ニブルを設けるステップを具えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. さらに、
   前記ノードが前記第２ポート番号を前記第１ニブルから除去するステップを具えていることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. さらに、
   前記ノードが前記第２ニブル内のポート番号を前記第１ニブルに移動させるステップを具えていることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. さらに、
   前記ノードが、前記第１アクセスポートまたは前記第２アクセスポート経由で受信した入りパケットを、前記第１アップリンク及び前記第２アップリンクに転送することのみを可能にするステップを具えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. さらに、
   前記ノードが、前記第１アップリンクまたは前記第２アップリンク経由で受信した入りパケットを、前記第１アクセスポートまたは前記第２アクセスポートに転送することのみを可能にすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記タグが前記第１及び第２ニブル内に非０の値を含まない際に、前記ノードが、前記タグを前記第２パケットから除去するステップを具えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記ノードが、前記第１パケットを、前記第１アップリンク及び前記第２アップリンクに転送することを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. ノードを通して情報を送信する方法において、
    第１アクセスポート、第２アクセスポート、第１アップリンク、及び第２アップリンクを有する第１ノードを用意するステップと；
    前記第１アクセスポートに対応する第１ポート番号を含む情報を有するタグを付けた第１パケットを、前記第１アクセスポート経由で前記第１ノードに送信するステップと；
    前記第１ノードが、前記第１パケットを受信し、前記第１パケットを前記第１アップリンク及び前記第２アップリンク経由でネットワークのエッジ装置に送信するステップと；
    前記第２アクセスポートに対応する第２ポート番号を含む情報を有するタグを付けた第２パケットを、前記第１アクセスポート経由で前記ノードに送信するステップと；
    前記第１ノードが前記第２パケットを受信するステップと；
    前記第１ノードが、前記第２パケットを受信し、前記第２パケットを前記第１アップリンク及び前記第２アップリンク経由で前記ネットワークのエッジ装置に送信するステップと
    を具えていることを特徴とする情報送信方法。
12. さらに、
    前記第１アップリンクを第１ルーターに接続し、前記第２アップリンクを第２ルーターに接続するステップを具えていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. さらに、
    前記第１パケットを、前記第１アップリンクで前記第１ルーターに送信し、前記第２アップリンクで前記第２ルーターに送信するステップを具えていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. さらに、
    前記第１アップリンクを第１ルーターに接続し、前記第２アップリンクを第２ノードに接続するステップを具えていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 前記第１パケットを前記第１アップリンク経由で前記第１ルーターに送信し、前記第１パケットを前記第２アップリンク経由で前記第２ノードに送信するステップを具えていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. さらに、
    前記第２ノードが、前記第１パケットを前記第１ノードから受信し、前記第１パケットを前記第２ノードの第１アップリンク経由で、前記第２ノードの前記第１アップリンクに接続されたルーターに送信することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. さらに、
    前記第１ノードが、前記第１アクセスポート経由で受信した前記第１パケットを、前記第１ノードの前記第２アクセスポートに転送することを防止するステップを具えていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
18. さらに、
    前記第１ノードの前記第２アップリンクを、前記第２ノードの第２アップリンクに接続するステップを具えていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
19. さらに、
    前記第１ノードが、前記第１アクセスポートで受信したすべての有効なパケットを、前記第１アップリンク及び前記第２アップリンクに転送し、前記第２アクセスポートで受信したすべての有効なパケットを、前記第１アップリンク及び前記第２アップリンクに転送するステップを具えていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

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