JP2013247506A - 伝送装置および伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークのトポロジ変更に伴う伝送経路の変更による伝送遅延の変動の影響を抑える。
【解決手段】伝送装置は、ループ回避プロトコルを実行する。この伝送装置は、ブロック状態である第１のポートと、ブロック状態でない第２のポートとで所定フレームを受信する場合に、第１のポートと第２のポートとにおける該所定フレームの受信時刻の差分を算出する算出部と、ネットワーク内のトポロジ変更後のポートの状態と、算出部によって算出された所定フレームの受信時刻の差分とに基づいて、トポロジ変更後に新たに受信される所定フレームを補正する補正部と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、冗長構成のネットワーク内の伝送装置に関する。

近年、イーサネット（登録商標）は、ＬＡＮ（Local Area Network）に加えて、パケット網を支えるインフラ技術としてキャリア網の中でも利用されている。これに伴って、イーサネット（登録商標）はデータ通信に加え、音声や動画といった伝送遅延の変動や伝送途中のデータロスに敏感な通信にも利用されるようになっている。伝送遅延の変動や伝送途中のデータロスに敏感な通信を伝送する場合には、伝送品質の監視が重要になる。伝送品質の監視のための要素技術の一つとして、ＩＥＥＥ１５８８の中で規定される時刻同期プロトコル、ＰＴＰ（Precision Time Protocol）がある。ＰＴＰを実行する各装置は、
マスタ又はスレーブとして動作する。ＰＴＰマスタは、ネットワークに時刻同期のためのクロックを提供するマスタクロックを保持する。ＰＴＰスレーブは、マスタクロックに同期するスレーブクロックを保持する。ＰＴＰスレーブは、ネットワーク内の時刻同期を維持するために、マスタクロックとスレーブクロックとの時刻差を検出して時刻を同期させたり、マスタクロックとの動作周波数の偏差を検出してスレーブクロックの動作周波数を合わせたりする。

図１Ａ及び図１Ｂは、マスタクロックとスレーブクロックとの動作周波数の偏差の検出を説明するための図である。図１Ａは、スレーブクロックの動作周波数がマスタクロックの動作周波数よりも速い場合の時刻同期メッセージの受信時刻と送出時刻との差分の変化を示す図である。図１Ｂは、スレーブクロックの動作周波数がマスタクロックの動作周波数よりも遅い場合の時刻同期メッセージの受信時刻と送出時刻との差分の変化を示す図である。なお、図１Ａ及び図１Ｂに示される例において、時刻０では、ＰＴＰマスタが保持する時計とＰＴＰスレーブが保持する時計とは同時刻を示すものとする。

ＩＥＥＥ１５８８では、ＰＴＰマスタはＰＴＰスレーブに対して、ｓｙｎｃメッセージと呼ばれる時刻同期のためのメッセージを周期的にマルチキャストで送信する。ＰＴＰマスタは、ｓｙｎｃメッセージの送出時刻をＰＴＰマスタが保持する時計を用いて計測し、この計測結果をｓｙｎｃメッセージの中に格納してＰＴＰスレーブに通知する。ＰＴＰスレーブは、ｓｙｎｃメッセージの受信時刻をＰＴＰスレーブが保持する時計を用いて計測し、この受信時刻とＰＴＰマスタから通知された送出時刻の差分を計算する。図１Ａ及び図１Ｂでは、ｓｙｎｃメッセージはいずれの場合も同一経路を通り、伝送遅延の変動は発生しない、又は、ごくわずかであることを前提とする。

まず、図１Ａに示されるスレーブクロックの動作周波数がマスタクロックよりも速い場合の例を検討する。例えば、スレーブクロックの動作周波数がマスタクロックの動作周波数よりも１秒間にΔＴ進んでいるとする。ＰＴＰマスタの時計で時刻０秒にＰＴＰマスタから送出されたｓｙｎｃメッセージは、例えば、ＰＴＰスレーブの時計で時刻Ｔ秒にＰＴＰスレーブによって受信される。この場合のｓｙｎｃメッセージの受信時刻と送出時刻の差分はＴ秒である。次に、ＰＴＰマスタの時計で時刻１秒にＰＴＰマスタから送出されたｓｙｎｃメッセージは、例えば、ＰＴＰスレーブの時計で時刻１＋Ｔ＋ΔＴ秒にＰＴＰスレーブによって受信される。スレーブクロックがマスタクロックよりも速く進むために、ｓｙｎｃメッセージの受信時刻と送出時刻の差分は、例えば、Ｔ秒からΔＴ秒増えて、Ｔ＋ΔＴ秒になる。さらに、ＰＴＰマスタの時計で時刻２秒にＰＴＰマスタから送出されたｓｙｎｃメッセージは、例えば、ＰＴＰスレーブの時計で時刻２＋Ｔ＋２ΔＴ秒にＰＴＰスレーブによって受信される。このとき、ｓｙｎｃメッセージの受信時刻と送出時刻の差
分は、例えば、Ｔ＋２ΔＴ秒となり、さらに増える。このように、スレーブクロックの動作周波数がマスタクロックよりも速い場合、計測されるｓｙｎｃメッセージの受信時刻と送出時刻の差分は時間が経過とともに大きくなる。

次に、図１Ｂに示されるスレーブクロックの動作周波数がマスタクロックよりも遅い場合の例を検討する。例えば、スレーブクロックの動作周波数がマスタクロックの動作周波数よりも１秒間にΔＴ遅れているとする。ＰＴＰマスタの時計で時刻０秒にＰＴＰマスタから送出されたｓｙｎｃメッセージは、例えば、ＰＴＰスレーブの時計で時刻Ｔ秒にＰＴＰスレーブによって受信される。この場合のｓｙｎｃメッセージの受信時刻と送出時刻の差分はＴ秒である。次に、ＰＴＰマスタの時計で時刻１秒にＰＴＰマスタから送出されたｓｙｎｃメッセージは、例えば、ＰＴＰスレーブの時計で時刻１＋Ｔ-ΔＴ秒にＰＴＰス
レーブによって受信される。この場合、スレーブクロックがマスタクロックより進みが遅いので、ｓｙｎｃメッセージの受信時刻と送出時刻の差分は、例えば、Ｔ-ΔＴ秒となり
縮まる。さらに、ＰＴＰマスタの時計で時刻２秒にＰＴＰマスタから送出されたｓｙｎｃメッセージは、例えば、ＰＴＰスレーブの時計で時刻２＋（Ｔ-２ΔＴ）秒にＰＴＰスレ
ーブによって受信される。この場合、ｓｙｎｃメッセージの受信時刻と送出時刻の差分は、例えば、Ｔ-Δ２Ｔ秒となり、さらに縮まる。このように、スレーブクロックの動作周
波数がマスタクロックよりも遅い場合、計測されるｓｙｎｃメッセージの受信時刻と送出時刻の差分は徐々に小さくなる。

図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、ＩＥＥＥ１５１８では、ｓｙｎｃメッセージの受信時刻と送出時刻との差分の変動により、マスタクロックとの動作周波数の偏差を検出することができる。

他方で、イーサネット網ではフォワーディングループが発生すると大きな障害になってしまうことが知られている。しかしながら、耐障害性を提供するためには、ネットワークが冗長な経路を含むことは重要である。冗長性を確保して耐障害性を提供しながらループの発生を防ぐ方法として、Spanning Tree Protocol (ＳＴＰ)(IEEE std 802.1D-1998)、
又はＳＴＰを改良したRapid Spanning Tree Protocol (ＲＳＴＰ)(IEEE std 802.1D-2004)、Multiple Spanning Tree Protocol (ＭＳＴＰ)(IEEE std 802.1Q-2005)が利用される
。これらのプロトコルは、ネットワーク内でループを構成する装置のいずれかのポートをブロックすることによって、ネットワーク中にループのないアクティブトポロジを形成する。なお、ポートがブロックされる状態とは、該ポートに対してフレームがフォワーディングされず、且つ、到達したフレームのフォワーディングが実行されずに到着フレームは廃棄される状態を示す。

特開２００７−１７４６８０号公報

ＳＴＰ，ＲＳＴＰ，ＭＳＴＰが動作しているイーサネット網内で時刻同期メッセージが伝送される場合、障害発生などの理由によりアクティブトポロジが変更になると、時刻同期メッセージが伝送される経路が変わってしまうことがある。時刻同期メッセージの伝送経路の変化により、時刻同期メッセージの受信時刻と送出時刻の差分の変動が発生し、スレーブクロックにマスタクロックとの動作周波数の偏差を誤認識させる可能性がある。

図２Ａ及び図２Ｂは、障害発生による時刻同期メッセージの経路変更の例を示す図である。図２Ａ及び図２Ｂでは同じイーサネットのネットワークが示され、該イーサネット網
では、ＲＳＴＰが実行されている。また、ブリッジ＃５にＰＴＰマスタが、ブリッジ＃６にＰＴＰスレーブが接続されている。

図２Ａは、障害発生前のネットワークの例を示す図である。ＲＳＴＰにより、ブリッジ＃４のポート＃１と、ブリッジ＃６のポート＃１とがブロックされている。これにより、フォワーディングループの発生が防がれる。図２Ａに示されるアクティブトポロジの上では、ｓｙｎｃメッセージは、ＰＴＰマスタからブリッジ＃５，ブリッジ＃３，ブリッジ＃１，ブリッジ＃２，ブリッジ＃４，ブリッジ＃６の順で経由してＰＴＰスレーブに到達する。

図２Ａに示されるネットワークにおいて、ブリッジ＃１とブリッジ＃２との間の伝送路に障害が発生した場合には、ネットワークは、ブリッジ＃１，ブリッジ＃３，ブリッジ＃５を含む部分と、ブリッジ＃２，ブリッジ＃４，ブリッジ＃６を含む部分とに分断される。このとき、各装置が障害発生を検知すると、各ブリッジによりＲＳＴＰの再計算が実行され、例えば、ブロックされていたポートのブロックが解除されて新たなアクティブトポロジが形成される。

図２Ｂは、障害発生後のネットワークの例を示す図である。ＲＳＴＰの再計算の結果、例えば、図２Ｂに示されるようにブリッジ＃４のポート＃１のブロックが解除される。これにより、ｓｙｎｃメッセージは、ＰＴＰマスタからブリッジ＃５，ブリッジ＃３，ブリッジ＃４，ブリッジ＃６の順で経由してＰＴＰスレーブに到達する。結果、障害発生前と障害発生後のｓｙｎｃメッセージの経路が異なってしまうため、ｓｙｎｃメッセージの伝送遅延が変動する。ｓｙｎｃメッセージの伝送遅延の変動は、ｓｙｎｃメッセージのＰＴＰスレーブでの受信時刻とＰＴＰマスタでの送出時刻の差分の変動に影響を及ぼす。そのため、ＰＴＰスレーブにおいてマスタクロックとの動作周波数の偏差を誤認識してしまうおそれある。

本発明の一態様は、ネットワークのトポロジ変更に伴う伝送経路の変更による伝送遅延の変動の影響を抑える伝送装置及び伝送方法を提供することを目的とする。

本発明の態様の一つは、ループ回避プロトコルを実行するネットワークにおける伝送装置であって、
ブロック状態である第１のポートと、ブロック状態でない第２のポートとで所定フレームを受信する場合に、前記第１のポートと前記第２のポートとにおける前記所定フレームの受信時刻の差分を算出する算出部と、
ネットワーク内のトポロジ変更後のポートの状態と前記受信時刻の差分とに基づいて、前記トポロジ変更後に新たに受信される所定フレームを補正する補正部と、
を備える伝送装置である。

本発明の他の態様の一つは、上述した伝送装置が実行する伝送方法である。また、本発明の他の態様は、コンピュータを上述した伝送装置として機能させる伝送プログラム、及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含むことができる。コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体には、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。

開示の伝送装置及び伝送方法によれば、ネットワークのトポロジ変更に伴う伝送経路の変更による伝送遅延の変動の影響を抑えることができる。

スレーブクロックの動作周波数がマスタクロックの動作周波数よりも速い場合の時刻同期メッセージの受信時刻と送出時刻との差分の変化を示す図である。 スレーブクロックの動作周波数がマスタクロックの動作周波数よりも遅い場合の時刻同期メッセージの受信時刻と送出時刻との差分の変化を示す図である。 障害発生前のネットワークの例を示す図である。 障害発生後のネットワークの例を示す図である。 障害発生前のネットワークの一例を示す図である。 図３Ａに示されるネットワークにおいて、ブリッジ＃１とブリッジ＃２との間の伝送路で障害が発生した後のネットワークの一例を示す図である。 伝送装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 伝送装置の機能ブロック図の一例である。 時刻同期メッセージの受信時刻の差分値を算出する処理のフローチャートの一例である。 トポロジ変更後の時刻同期メッセージの補正の可否判定及び補正の処理のフローチャートの一例である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

＜第１実施形態＞
第１実施形態では、ネットワークは複数の伝送装置を含み、各伝送装置はループ回避プロトコル（ＳＴＰ，ＲＳＴＰ，ＭＳＴＰ等）を実行する。伝送装置は、例えば、レイヤ２スイッチ，ブリッジであり、ループ回避プロトコルを実行可能な伝送装置であればよい。ネットワーク内で、ＳＴＰを実行する伝送装置と、ＲＳＴＰを実行する伝送装置とが混在する場合には、ネットワーク全体としてはＳＴＰが実行される。第１実施形態では、ネットワークにおいて、予め、時刻同期メッセージのトポロジ変更前の経路での伝送遅延とトポロジ変更後の経路で野伝送遅延との差分が測定される。トポロジ変更後には、測定された差分を用いて、トポロジ変更前後での時刻同期メッセージの伝送遅延の遅延差が補正される。トポロジ変更は、例えば、伝送路やポートの障害発生，人為的な接続の変更等により発生する。

図３Ａ及び図３Ｂは、第１実施形態のネットワークにおいて、トポロジ変更に伴う時刻同期メッセージの伝送遅延の補正方法について説明するための図である。図３Ａ及び図３Ｂは同一のネットワークを示す。図３Ａ及び図３Ｂでは、トポロジ変更の例として伝送路に障害が発生した場合について示す。図３Ａは、障害発生前のネットワークの一例を示す図である。図３Ｂは、障害発生後のネットワークの一例を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂに示されるネットワークはイーサネット網であり、複数のブリッジを含む。また、図３Ａ及び図３Ｂに示されるネットワークでは、各ブリッジでＲＳＴＰが実行されている。図３Ａ及び図３Ｂでは、ブリッジ＃５にＰＴＰのマスタクロックが、ブリッジ＃６にＰＴＰのスレーブクロックが接続されている。

まず初めに、基本的なループ回避プロトコルである、ＳＴＰのポートの役割決定処理について説明する。ＳＴＰは、ＲＳＴＰの前身となるプロトコルであり、ポートの役割決定処理は、ＳＴＰと共通する部分が多い。ＳＴＰでは、各伝送装置がＢＰＤＵ(Bridge Protocol Data Unit)と呼ばれるフレームをやり取りすることによって、木構造の根となる伝
送装置（ルートブリッジ）や、各伝送装置のポートの役割が決定される。ＢＰＤＵには、ルートブリッジのブリッジＩＤ，ＢＰＤＵの送信元である伝送装置のブリッジＩＤ，ルー
トブリッジまでのパスコスト，ＢＰＤＵが送出されるポートのポートＩＤ等が含まれる。ブリッジＩＤは８バイトの値であり、予め各伝送装置に設定される。パスコストは、ルートブリッジまでの仮想的な距離であり、各ポートが接続する伝送路のリンク速度に応じて決められた値のルートブリッジまでの合計である。ポートＩＤは２バイトの値であり、予め各ポートに設定されている。以後、ルートブリッジ、及び各伝送装置のポートの役割を決定することを、ＳＴＰの計算と称する。

図３Ａ及び図３Ｂに示される例では、各ブリッジ間の伝送路のリンク速度は同一であり、コストも同一であるとする。また、各ブリッジに付される番号の大小によって、ブリッジＩＤの大小が示される。すなわち、図３Ａ及び図３Ｂに示されるネットワークにおいて、ブリッジＩＤの大小は、ブリッジ＃１＜ブリッジ＃２＜ブリッジ＃３＜ブリッジ＃４＜ブリッジ＃５＜ブリッジ＃６である。以降、図３Ａに示されるネットワークを例に、ＳＴＰ及びＲＳＴＰの計算について説明する。

（１）各伝送装置はＢＰＤＵを生成して、ＢＰＤＵを交換する。ＢＰＤＵに含まれるブリッジＩＤの比較により、ブリッジＩＤが最も小さい伝送装置がルートブリッジに決定される。なお、ブリッジＩＤにはＭＡＣアドレスが含まれるため、伝送装置間でブリッジＩＤが重複することはなく、ネットワークに１のルートブリッジが決定される。図３Ａに示されるネットワークでは、ブリッジＩＤが最も小さいのはブリッジ＃１であるため、ブリッジ＃１がルートブリッジに決定される。

（２）各伝送装置は、各ポートで受信されたＢＰＤＵから、各ポートのルートブリッジまでのパスコストを計算する。

（３）各伝送装置において、最もルートブリッジに近いポートがルートポート（Root Port、RP）に決定される。ルートポートは、パスコスト、ブリッジＩＤ、ポートＩＤの順
で、それぞれの値が最も小さいポートに決定される。ルートポートは、各伝送装置に１つのポートが決定される。

図３Ａに示されるネットワークでは、各ブリッジ間の伝送路のリンク速度が同じであるため、例えば、ブリッジ＃４においては、ポート＃０とポート＃１とのパスコストが最小となる。パスコストでルートポートが決定されない場合には、ポートの上位の伝送装置のブリッジＩＤの大小でルートポートが決定される。ブリッジ＃４のポート＃０の上位の伝送装置はブリッジ＃２である。ブリッジ＃４のポート＃１の上位の伝送装置はブリッジ＃３である。したがって、ブリッジ＃４では、より小さいブリッジＩＤを有する伝送装置を上位の伝送装置に持つポート＃０がルートポートに決定される。

（４）ＢＰＤＵの交換により、各セグメントにおいて、最もルートブリッジに近いポートが指定ポート（Designated Port、DP）に決定される。セグメントは、伝送装置によっ
て区切られたネットワークの一部である。指定ポートは、パスコスト、ブリッジＩＤ、ポートＩＤの順で、それぞれの値が最も小さいポートに決定される。指定ポートは、各セグメントで１つのポートが決定される。

図３Ａに示されるネットワークでは、例えば、ブリッジ＃４とブリッジ＃６とによって区切られるセグメントには、ブリッジ＃４のポート＃２とブリッジ＃６のポート＃０とが参加する。各ブリッジ間の伝送路のリンク速度は同じであるため、ブリッジ＃４のポート＃２の方がブリッジ＃６のポート＃０よりもパスコストが小さくなる。したがって、ブリッジ＃４とブリッジ＃６とによって区切られるセグメントでは、ブリッジ＃４のポート＃２が指定ポートに決定される。

また、例えば、ブリッジ＃４とブリッジ＃３とによって区切られるセグメントには、ブリッジ＃３のポート＃１とブリッジ＃４のポート＃１とが参加する。各ブリッジ間の伝送路のリンク速度は同じであるため、ブリッジ＃３のポート＃１の方がブリッジ＃４のポート＃１よりもパスコストが小さくなる。したがって、ブリッジ＃４とブリッジ＃３とによって区切られるセグメントでは、ブリッジ＃３のポート＃１が指定ポートに決定される。

（５）その他のポートは非指定ポート（Non Designated Port、NDP）に決定される。非指定ポートがブロックされることでスパニングツリーが形成される。例えば、図３Ａに示されるネットワークのブリッジ＃４では、ポート＃１はルートポートにも指定ポートにも選択されず、非指定ポートに決定され、ブロック状態となり、ＳＴＰの計算が終了する。

ＲＳＴＰの場合には、ＳＴＰにおいてブロック状態となる非指定ポートが、代替ポート（Alternate Port）とバックアップポート(Backup Port)とにさらに分けられる。代替ポ
ートとバックアップポートもＳＴＰの非指定ポートと同様にブロック状態となる。

ブロック状態のポートでは、全くフレームが到達しないわけではなく、例えば、マルチキャストフレームやブロードキャストフレームはブロック状態のポートにも到達する。ブロックされたポートに到達したフレームは、他のポートへフォワーディングされずに廃棄される。

図３Ｂは、図３Ａに示されるネットワークにおいて、ブリッジ＃１とブリッジ＃２との間の伝送路で障害が発生した後のネットワークの一例を示す図である。図３Ｂでは、ネットワークは、障害発生によるトポロジ変更によって、ＲＳＴＰの再計算が終了した状態である。図３Ｂに示される障害発生後のネットワークにおいても、ルートブリッジは変わらずブリッジ＃１である。また、障害発生前はブロック状態であったブリッジ＃４のポート＃１はルートポートに役割が変更され、ブロック状態が解除されている。ブリッジ＃４のポート＃２は、障害発生後も指定ポートに選択される。ブリッジ＃６のポート＃１は、障害発生後も変わらずブロック状態である。

図３Ａに示される障害発生前のネットワークでは、時刻同期メッセージは、ＰＴＰマスタから、ブリッジ＃５，ブリッジ＃３，ブリッジ＃１，ブリッジ＃２，ブリッジ＃４，ブリッジ＃６の経路を通ってＰＴＰスレーブに到達する。一方、図３Ｂに示される障害発生後のネットワークでは、時刻同期メッセージは、ＰＴＰマスタから、ブリッジ＃５，ブリッジ＃３，ブリッジ＃４，ブリッジ＃６の経路を通ってＰＴＰスレーブに到達する。障害発生の前後で時刻同期メッセージの経路を比較すると、障害発生前の経路と障害発生後の経路は、ブリッジ＃３で分岐し、ブリッジ＃４で再び合流する。

ブリッジ＃４では、図３Ａに示される障害発生前のネットワークにおいて、アクティブトポロジに含まれるポート＃０（ルートポート）に加え、時刻同期メッセージはマルチキャストで送信されるため、ブロック状態であるポート＃１（非指定ポート）にも時刻同期メッセージが到達する。すなわち、障害発生前の経路と障害発生後の経路との合流ポイントであるブリッジ＃４では、障害発生前に、障害発生後にはルートポートとなり時刻同期メッセージの経路に含まれるポート＃１において時刻同期メッセージを取得する。したがって、障害発生前のネットワークにおけるブリッジ＃４のポート＃０（ルートポート）とポート＃１（ブロック状態）との時刻同期メッセージの到着時刻の差分を計測することによって、時刻同期メッセージの障害発生前の伝送遅延と障害発生後の伝送遅延との差分を推測することができる。

また、障害発生前後の経路の合流ポイントとなるブリッジ＃４では、ポート＃２は障害発生後も指定ポートのままであり、時刻同期メッセージを転送する。

以上より、第１実施形態では、例えば、ブリッジ＃４は、障害発生前のネットワークにおいて、予め、アクティブトポロジに含まれるポート＃０（ルートポート）と、ブロック状態のポート＃１との時刻同期メッセージの到着時刻の差分を計測し保持する（図３Ａ）。障害発生後には、ブリッジ＃４は、障害発生後にブロック状態からルートポートに決定されたポート＃１から障害発生の前後ともに指定ポートに決定されるポート＃２に時刻同期メッセージが転送されることを検出する。この場合、ブリッジ＃４は、予め計測した差分を用いて、障害発生後にブロック状態が解除されルートポートに決定されたポート＃１において新たに受信する時刻同期メッセージを補正する（図３Ｂ）。時刻同期メッセージの補正は、例えば、予め計測した時刻同期メッセージの到着時刻の差分を時刻同期メッセージのヘッダの補正フィールドの値に加算する方法や、該到着時刻の差分の分だけ時刻同期メッセージを遅延させる方法等がある。

＜伝送装置の構成＞
図４は、伝送装置のハードウェア構成の一例を示す図である。伝送装置は、例えば、レイヤ２スイッチ，ブリッジ等の装置で、ループ回避プロトコルを実行可能な装置である。伝送装置１００は、複数のＩＦカード１と、各ＩＦカード１間でフレームを中継するＳＷカード２と、伝送装置１００の各カードの制御を行う制御カード３とを含む。

ＩＦカード１は、プロセッサ１１，メモリ１２，ＰＨＹ／ＭＡＣ（PHYsical layer/MAC
layer）回路１３，複数のポート１４を備える。複数のポート１４は、ＰＨＹ／ＭＡＣ回路１３に接続されている。プロセッサ１１，メモリ１２，ＰＨＹ／ＭＡＣ回路１３は、バスで接続されている（図示せず）。

ＰＨＹ／ＭＡＣ回路１３は、各ポート１４から入力されるフレームの物理レイヤの終端処理とＭＡＣレイヤの終端処理とを行う。メモリ１２は、例えば、ＳＲＡＭ(Static Random Access Memory)やＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性のメモリと、
ＰＲＯＭ(Programmable Read Only Memory)等の不揮発性のメモリと、が含まれる。メモ
リ１２には、各種プログラムやフレーム転送に用いられる各種データが記憶されている。

プロセッサ１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＮＰＵ（Network Processing Unit）である。プロセッサ１１は、メモリ１２に格納されるプログラムを実行し、各種フレームを転送するための処理を行う。

ＳＷカード２，制御カード３も、それぞれ、ＩＦカード１のようにプロセッサとメモリとを含む。ＳＷカード２のメモリ２２には、フレーム転送のためのＭＡＣアドレステーブル等が格納される。ＳＷカード２は、スイッチ回路２３を含む。スイッチ回路２３では、フレーム転送時にメモリ２２に格納されるＭＡＣアドレステーブル等が参照され、ＩＦカード間のフレームの中継が行われる。

ＩＦカード１，スイッチカード２，制御カード３のそれぞれに含まれる各構成要素は、個別のデバイスまたはチップであってもよく、また、１つ又は複数のＬＳＩ（Large Scale Integration）であってもよい。また、ＩＦカード１，ＳＷカード２，制御カード３の
ハードウェア構成には、図４に示されるものに限られず、例えば、図４に示される構成に加えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array），ＩＣロジック素子等が含まれて
もよい。また、ＩＦカード１，ＳＷカード２，制御カード３のそれぞれに含まれるプロセッサ１１は、１つであってもよいし、処理分散のために複数であってもよい。

図５は、伝送装置１００の機能ブロック図の一例である。伝送装置１００は、メッセージ検出部１０１，メッセージ補正部１０２，差分演算部１０３，差分保持部１０４，ブリ
ッジ部１０５，ＲＳＴＰ処理部１０６，メッセージ補正制御部１０７を含む。メッセージ検出部１０１，メッセージ補正部１０２はＩＦカード１に含まれる電気又は電子回路，ＦＰＧＡ等によって実現される。また、メッセージ検出部１０１、メッセージ補正部１０２は、各ＩＦカードに備えられる。ブリッジ部１０５は、ＳＷカード２に含まれるスイッチ回路２３である。ＲＳＴＰ処理部１０６は、ＳＷカード２に含まれるプロセッサ２１によるソフトウェア処理によって実現される。差分演算部１０３，差分保持部１０４，メッセージ補正制御部１０７は、ＳＷカード２に含まれてもよいし、制御カード３に含まれてもよい。例えば、差分演算部１０３，メッセージ補正制御部１０７は、ＳＷカード２のプロセッサ２１によるソフトウェア処理によって実現され、差分保持部１０４は、ＳＷカード２のメモリ２２である。又は、例えば、差分演算部１０３，メッセージ補正制御部１０７は、制御カード３のプロセッサ３１によるソフトウェア処理によって実現され、差分保持部１０７は、制御カード３のメモリ３２である。

メッセージ検出部１０１は、ＩＦカード１において受信されるフレームの中から、時刻同期メッセージを検出する。時刻同期メッセージは、例えば、フレームに含まれるＥｔｈｅｒｔｙｐｅ値が時刻同期メッセージを示す値（１６進数で８８Ｆ７）、あるいはヘッダ内のポート番号の値が時刻同期メッセージを示す値（ＵＤＰ３１９）に合致することによって検出される。メッセージ検出部１０１は、検出した時刻同期メッセージに検出したポートの識別子を付加して差分演算部１０３とブリッジ部１０５とに出力する。

ブリッジ部１０５は、各ＩＦカードから入力されるフレームを出力先となるＩＦカード１へと中継する。ブリッジ部１０５は、例えば、フレーム内の宛先ＭＡＣアドレスを読み出し、ＭＡＣアドレステーブルを参照して、該フレームの出力先となるＩＦカード１及びポートの識別子を読出し、出力先となるＩＦカードにフレームを転送する。

ＲＳＴＰ処理部１０６は、ブリッジ部１０５から入力されるＢＰＤＵに基づいて、上述のＲＳＴＰの計算を実行し、各ポートの役割を決定する。ＲＳＴＰ処理部１０６は、各ポートの役割を差分演算部１０３とメッセージ補正制御部１０７とに出力する。

差分演算部１０３には、ＲＳＴＰ処理部１０６から各ポートの役割が入力され、各ＩＦカード１のメッセージ検出部１０１から時刻同期メッセージが入力される。差分演算部１０３は、ルートポートとブロック状態のポート（ＲＳＴＰの場合、代替ポート及びバックアップポート）とで、同一の時刻同期メッセージが受信されたことを検出した場合に、受信時刻の差分値を算出する。時刻同期メッセージの受信時刻の差分値は、例えば、ルートポートでの受信時刻からブロック状態のポートでの受信時刻を差し引いて算出される。時刻同期メッセージがブロック状態のポートよりも先にルートポートに到着する場合には、差分値は負の値になる。時刻同期メッセージがルートポートよりも先にブロック状態のポートに到着する場合には、差分値は正の値になる。各時刻同期メッセージの受信時刻は、例えば、該時刻同期メッセージを受信したＩＦカード１のメッセージ検出部１０１によって、該時刻同期メッセージに付与される。また、同一の時刻同期メッセージは、時刻同期メッセージのヘッダ内のシーケンス番号等が合致することによって検出される。差分演算部１０３によって算出された時刻同期メッセージの差分は、差分保持部１０４に格納される。差分演算部１０３は、「算出部」の一例である。

メッセージ補正制御部１０７は、ＲＳＴＰ処理部１０６から各ポートの役割を入力として得て、トポロジの変更によりＲＳＴＰの再計算が実行された場合に、時刻同期メッセージの補正の要否を判定する。具体的には、メッセージ補正制御部１０７は、ＲＳＴＰの再計算によってブロック状態のポートがルートポートに選択され、ＲＳＴＰの再計算の前後ともに指定ポートに選択されるポートが存在する場合に、時刻同期メッセージの補正の実行を判定する。メッセージ補正制御部１０７は、時刻同期メッセージの補正の実行を判定
した場合に、該指定ポートを有するＩＦカード１のメッセージ補正部１０２に時刻同期メッセージの補正を指示する。メッセージ補正制御部１０７は、この指示に、補正の対象となる時刻同期メッセージの装置内の送信元ポート（障害発生後にルートポートに選択されたポート）と宛先ポート（障害発生前後ともに指定ポートに選択されるポート）を含めてもよい。メッセージ補正制御部１０７は、「判定部」の一例である。

メッセージ補正部１０２は、各ＩＦカード１に備えられる。メッセージ補正部１０２には、ブリッジ部１０５によって転送されたフレームが入力される。メッセージ補正部１０２は、メッセージ補正制御部１０７から時刻同期メッセージの補正の指示を受けると、自ＩＦカード内の指定ポートから出力されるフレームの監視を開始する。メッセージ補正部１０２は、障害発生後にルートポートに選択されたポートから自ＩＦカード１の指定ポートに時刻同期メッセージが転送される場合に、該時刻同期メッセージを補正する。障害発生後にルートポートに選択されたポートから自ＩＦカード１の指定ポートへ転送される時刻同期メッセージは、例えば、受信ＩＦカードのメッセージ検出部１０１によって付されたポートの識別子によって検出される。メッセージ補正部１０２は、補正した時刻同期メッセージからメッセージ検出部１０１によって付されたポートの識別子を削除して、時刻同期メッセージを出力する。メッセージ補正部１０２は、「補正部」の一例である。

時刻同期メッセージの補正方法は、例えば、以下の方法がある。
（補正方法１）
時刻同期メッセージは、補正フィールドを備える。この補正フィールドは、各伝送装置におけるキューイングによる遅延の変動の影響を抑えるために用いられるフィールドである。メッセージ補正部１０２は、時刻同期メッセージの補正フィールドから値を読み出し、この値から差分保持部１０４に保持される受信時刻の差分値を引いて得られた値を時刻同期メッセージの補正フィールドに格納することによって、時刻同期メッセージを補正する。

（補正方法２）
時刻同期メッセージの補正方法の一つは、差分保持部１０４に保持される値が正の値の場合、すなわち、トポロジ変更前の時刻同期メッセージの受信時刻の差分値の取得の際に、時刻同期メッセージがブロック状態のポートに先に到着した場合に適用可能な方法である。メッセージ補正部１０２は、トポロジ変更後に、補正対象となる時刻メッセージを検出すると、この時刻同期メッセージをキューに格納し、差分保持部１０４に保持される差分値の時間遅延させることによって、時刻同期メッセージを補正する。

＜動作例＞
図６は、時刻同期メッセージの受信時刻の差分値を算出する処理のフローチャートの一例である。図６に示されるフローチャートは、例えば、所定の周期，時刻同期メッセージを受信したタイミングで実行される。

ＯＰ１では、差分演算部１０３は、ＲＳＴＰ（図６中は、ｘＳＴＰと表示）の実行が有効にされているか否かを判定する。ＲＳＴＰが実行されている場合には（ＯＰ１：Ｙｅｓ）、処理がＯＰ２に進む。ＲＳＴＰが実行されていない場合には（ＯＰ１：Ｎｏ）、図６に示される処理が終了する。ＲＳＴＰが実行されていない場合には、伝送装置１００において、ＲＳＴＰが無効化されている場合も含まれる。

ＯＰ２では、差分演算部１０３は、自伝送装置１００が備えるポートにブロック状態のポートがあるか否かを判定する。ブロック状態のポートがある場合には（ＯＰ２：Ｙｅｓ）、処理がＯＰ３に進む。ブロック状態のポートがない場合には（ＯＰ２：Ｎｏ）、図６に示される処理が終了する。

ＯＰ３では、差分演算部１０３は、ブロック状態のポートとルートポートとにおける時刻同期メッセージの受信時刻の差分値を算出し、差分保持部１０４に格納する。差分値は、ブロック状態のポートにおける時刻同期メッセージの受信時刻からルートポートにおける時刻同期メッセージの受信時刻を引いて算出される。その後、図６に示される処理が終了する。

図７は、トポロジ変更後の時刻同期メッセージの補正の可否判定及び補正の処理のフローチャートの一例である。図７に示される処理は、ＲＳＴＰの再計算が終了すると開始される。

ＯＰ１１では、メッセージ補正制御部１０７は、ブロック状態であったポートがルートポートに選択されたか否かを判定する。例えば、メッセージ補正制御部１０７は、ＲＳＴＰ処理部１０６から入力される各ポートの役割の変遷をメモリに格納しており、ポートの役割の変遷を基に、上記判定を行う。ブロック状態であったポートがルートポートに選択された場合には（ＯＰ１１：Ｙｅｓ）、処理がＯＰ１２に進む。ブロック状態であったポートがルートポートに選択されない場合、又は、トポロジ変更前にブロック状態であったポートを含んでいなかった場合には（ＯＰ１１：Ｎｏ）、処理がＯＰ１５に進む。ＯＰ１５では、メッセージ補正制御部１０７は、時刻同期メッセージの補正が不要又は不可であることを判定する。その後、図７に示される処理が終了する。

ＯＰ１２では、メッセージ補正制御部１０７は、ＲＳＴＰの再計算の前後において、共に、指定ポートであるポートが有るか否かを判定する。ＲＳＴＰの再計算の前後において共に指定ポートであるポートが有る場合には（ＯＰ１２：Ｙｅｓ）、メッセージ補正制御部１０７は、時刻同期メッセージの補正を決定し、該指定ポートを有するＩＦカード１のメッセージ補正部１０２に時刻同期メッセージの補正の指示を出す。その後処理がＯＰ１３に進む。ＲＳＴＰの再計算の前後において共に指定ポートであるポートがない場合には（ＯＰ１２：Ｎｏ）、処理がＯＰ１５に進み、メッセージ補正制御部１０７は、時刻同期メッセージの補正が不要又は不可であることを判定する。当該伝送装置が、トポロジ変更前に時刻同期メッセージの受信時刻の差分を算出し保持していないからである。その後、図７に示される処理が終了する。

ＯＰ１３では、メッセージ補正部１０２は、ブロック状態からルートポートに選択されたポートから、再計算の前後共に指定ポートに選択されたポートへ、時刻同期メッセージが転送されるか否かを判定する。ブロック状態からルートポートに選択されたポートから、再計算の前後共に指定ポートに選択されたポートへ、時刻同期メッセージが転送される場合には（ＯＰ１３：Ｙｅｓ）、処理がＯＰ１４に進む。ブロック状態からルートポートに選択されたポートから、再計算の前後共に指定ポートに選択されたポートへ、時刻同期メッセージが転送されない場合には（ＯＰ１３：Ｎｏ）、処理がＯＰ１５に進み、メッセージ補正部１０２は、時刻同期メッセージの補正が不要又は不可であることを判定する。その後、図７に示される処理が終了する。

ＯＰ１４では、メッセージ補正部１０２は、差分保持部１０４に保持される差分値を用いて時刻同期メッセージを補正し、時刻同期メッセージを出力する。その後、図７に示される処理が終了する。

ＯＰ１５において、時刻同期メッセージの補正不可又は不要と判定されるのは、当該伝送装置が、トポロジ変更前に時刻同期メッセージの受信時刻の差分を算出し保持していない可能性が高いからである。言い換えると、当該伝送装置が、トポロジ変更前に、ブロック状態のポートとルートポートとで時刻同期メッセージを受信していない可能性が高いか
らである。又は、当該伝送装置が時刻同期メッセージの受信時刻の差分を保持していたとしても、トポロジ変更前後の時刻同期メッセージの経路の合流ポイントでないからである。

＜具体例＞
例えば、図３Ａに示される障害発生前のネットワークのブリッジ＃４では、ＲＳＴＰが実行され（ＯＰ１：Ｙｅｓ）、ブロック状態のポート＃１を有する（ＯＰ２：Ｙｅｓ）。ブリッジ＃４では、ルートポートであるポート＃０とブロック状態であるポート＃１とで時刻同期メッセージを受信する。そのため、ブリッジ＃４は、ルートポートであるポート＃０とブロック状態のポート＃１とにおける時刻同期メッセージの受信時刻の差分値を算出し、保持する（ＯＰ３）。ネットワークに障害が発生して、図３Ｂに示されるネットワークの状態になると、ブリッジ＃４では、ブロック状態のポート＃１がルートポートに遷移し（ＯＰ１１：Ｙｅｓ）、障害発生の前後（ＲＳＴＰ再計算の前後）ともに指定ポートに選択されるポート＃２が存在する（ＯＰ１２：Ｙｅｓ）。また、ブリッジ＃４では、ブロック状態からルートポートに遷移したポート＃１から障害発生前後とも指定ポートに選択されるポート＃２へと時刻同期メッセージが転送される（ＯＰ１３：Ｙｅｓ）。そのため、ブリッジ＃４は、時刻同期メッセージの補正を、差分保持部１０４に保持される差分値を用いて、行う（ＯＰ１４）。

次に、ブロック状態のポート＃１を有するブリッジ＃６の動作について説明する。ブリッジ＃４と同様に、図３Ａに示されるネットワークのブリッジ＃６は、ＲＳＴＰを実行し（ＯＰ１：Ｙｅｓ）、ブロック状態のポート＃１を有する（ＯＰ２：Ｙｅｓ）。ブリッジ＃６では、ルートポートであるポート＃０とブロック状態のポート＃１とで時刻同期メッセージを受信する。そのため、ブリッジ＃６は、ルートポートであるポート＃０とブロック状態のポート＃１とにおける時刻同期メッセージの受信時刻の差分値を算出し、保持する（ＯＰ３）。しかしながら、ネットワーク障害が発生して、図３Ｂに示されるネットワークの状態になっても、ブリッジ＃６では、ブロック状態のポート＃１は、障害発生後（ＲＳＴＰ再計算後）もブロック状態のままである（ＯＰ１１：Ｎｏ）。そのため、ブリッジ＃６では、時刻同期メッセージの補正は不要又は不可と判定され（ＯＰ１５）、時刻同期メッセージの補正は実行されない。ブリッジ＃６は、障害発生に時刻同期メッセージの受信時刻の差分を保持しているものの、トポロジ変更前後の時刻同期メッセージの経路の合流ポイントでないため、トポロジ変更前後で経路の変更の有無を検出できない。そのため、第１実施形態では、図３Ｂのネットワークにおけるブリッジ＃６では、時刻同期メッセージの補正が行われない。

＜第１実施形態の作用効果＞
以上より、第１実施形態によれば、ネットワーク内の各伝送装置が、例えば、図６及び図７に示される処理を実行することによって、トポロジ変更の前後の時刻同期メッセージの合流ポイントとなる伝送装置において、時刻同期メッセージの補正が実行される。伝送装置において、トポロジ変更後に時刻同期メッセージが補正されることによって、ＰＴＰスレーブにおけるマスタクロックとの動作周波数のズレの誤認識の発生を抑制することができる。結果的に、トポロジ変更によるネットワークの動作が不安定になることを抑制することができる。

＜その他＞
第１実施形態では、ネットワーク内の伝送装置１００がそれぞれＲＳＴＰを実行する場合について説明したが、これに限られず、第１実施形態で説明された技術は、各伝送装置がＳＴＰ、ＭＳＴＰを実行する場合でも、適用可能である。

１００ 伝送装置
１０１ メッセージ検出部
１０２ メッセージ補正部
１０３ 差分演算部
１０４ 差分保持部
１０５ ブリッジ部
１０６ ＲＳＴＰ処理部
１０７ メッセージ補正制御部

Claims (5)

1. ループ回避プロトコルを実行するネットワークにおける伝送装置であって、
   ブロック状態である第１のポートと、ブロック状態でない第２のポートとで所定フレームを受信する場合に、前記第１のポートと前記第２のポートとにおける前記所定フレームの受信時刻の差分を算出する算出部と、
   ネットワーク内のトポロジ変更後のポートの状態と前記受信時刻の差分とに基づいて、前記トポロジ変更後に新たに受信される所定フレームを補正する補正部と、
   を備える伝送装置。
2. 前記トポロジ変更後に、前記第１のポートがブロック状態が解除されてルートポートに選択され、前記トポロジ変更の前後ともに指定ポートに選択されるポートが存在することを判定し、前記トポロジ変更後に新たに受信される所定フレームが補正可能であることを判定する判定部をさらに備え、
   前記補正部は、前記判定部によって補正可能と判定され、前記トポロジ変更後に新たに受信される所定フレームが前記第１のポートから前記指定ポートに選択されるポートに転送される場合に、該所定フレームを前記差分に基づいて補正する、
   請求項１に記載の伝送装置。
3. 前記補正部は、前記所定フレームとしての時刻同期メッセージの補正フィールドの値に、前記差分を加算することによって、前記時刻同期メッセージの補正を行う、
   請求項１又は２に記載の伝送装置。
4. 前記補正部は、前記トポロジ変更後に新たに受信される所定フレームを、前記差分の時間遅延させることによって、前記所定フレームの補正を行う、
   請求項１又は２に記載の伝送装置。
5. ループ回避プロトコルを実行するネットワークにおける伝送装置が、
   ブロック状態である第１のポートと、ブロック状態でない第２のポートとで所定フレームを受信する場合に、前記第１のポートと前記第２のポートとにおける前記所定フレームの受信時刻の差分を算出し、
   ネットワーク内のトポロジ変更後のポートの状態と前記受信時刻の差分とに基づいて、前記トポロジ変更後に新たに受信される所定フレームを補正する、
   伝送方法。

Images