JP4895972B2 - リングプロトコル高速切替方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、リング型ネットワークにおいてデータの転送を行うための技術に関するものである。

伝送路やインターフェースの必要量が少なく信頼性の高いリング型ネットワークが普及している。リング形トポロジで構成されたリング型ネットワークでは、データ転送装置や伝送路のいずれか一つでも故障すると、そこでデータの流れが途絶えてしまうので、ネットワーク障害時における障害時の検知と経路の高速切替が重要となる。

リング型ネットワークを構成するデータ転送装置や伝送路の障害を検知する方法として、データ転送装置のうち一つが制御フレームを周期的にリング型ネットワークに送信し、その到達性を監視する方法がある。例えば、特許文献１に記載された方法では、リング型ネットワークを構成する装置のうち一つを監視装置とし、他の構成装置を中継装置とする。監視装置が片側のポートから制御フレームを周期的に送信し、中継装置で中継された制御フレームが、監視装置の逆側のポートで受信できるかどうかを監視する。逆側のポートで制御フレームを受信している間はリング型ネットワークは正常であるが、リング型ネットワークに障害が発生すると、逆側のポートにて制御フレームが受信できなくなるため、これにより障害の発生を検知することができる。一方、ネットワークの大容量化や高速化、高信頼性化といった要請に応えるため、多数のリングを管理するスイッチが望まれている。

特開２００４−２０１００９号公報

しかし、従来は、信頼性を維持しつつ収容リング数の増加に対するスケーラビリティの確保や高速切替処理の維持の実現が困難であった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、リング型ネットワークにおいて、収容リング数の増加や切替処理の高速化の要請に対して柔軟に対応する技術を提供することを目的とする。

本発明は、データ転送装置を提供する。このデータ転送装置は、
データ転送装置であって、
ｍ個（ｍは２以上の整数）のリング型ネットワークのノードとして機能するｎ個（ｎは２以上の整数）の転送リソースと、
前記ｎ個の転送リソースの少なくとも一部をリング型ネットワークのマスタノードとして機能させるように管理するｐ個（ｐは２以上の整数）のリング管理リソースと、
前記ｐ個のリング管理リソースと前記ｎ個の転送リソースの相互間を接続する接続回線と、
前記接続回線と前記ｐ個のリング管理リソースとを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記ｎ個の転送リソースの少なくとも一部を管理する前記リング管理リソースを切り替える。

本発明のデータ転送装置では、複数の転送リソースの各々を管理するリング管理リソースを切り替えることができるので、たとえば転送リソースやリング管理リソースの数を増減させるだけで、収容リング数の増減や処理の高速化に柔軟に対応することができ、スケーラビリティを確保することができる。

さらに、制御部の適切な設定によって、複数のリング管理リソースの負荷を簡易にバランスさせることもできる。すなわち、たとえば仮に一部のリングに負荷が集中しても、このリングを管理するリング管理リソースの管理対象となっているリングの管理を他のリング管理リソースに移管することも可能である。

上記データ転送装置において、
前記転送リソースと前記リング管理リソースとを有するフレーム処理部を複数個備えるようにしても良いし、この場合には、さらに、
前記制御部は、
前記ｍ個のリング型ネットワークの各々のノードとして機能する前記複数のフレーム処理部のいずれかを、ユーザ入力に応じて指定する機能と、
前記指定されたフレーム処理部に障害が生じた場合に、前記指定されたフレーム処理部からの切替の対象となるフレーム処理部を、前記ユーザ入力に応じて指定する機能と、
を有するようにしても良い。

こうすれば、ネットワークに障害が発生したときにおけるデータ転送装置の作動状態が容易に予想（たとえばネットワーク設定時）あるいは解析（障害発生時）できるので、管理負担を軽減することができる。

上記データ転送装置において、
前記フレーム処理部は、さらに、前記転送リソースの転送先を判定する宛先判定部を備え、
前記宛先判定部は、前記データ転送装置が受信したヘルスチェックフレームを前記データ転送装置内部において前記リング管理リソースに帰還させるように宛先を決定するように構成しても良い。

上記データ転送装置において、
前記ｐ個のリング管理リソースと前記ｎ個の転送リソースの少なくとも一部は、クロスバスイッチによって相互に接続されており、
前記接続回線の制御は、前記クロスバスイッチの切替を含むようにしても良いし、あるいは変形例（図２７）に示されるように、複数の転送リソースと複数のフレーム送受信部ＦＴ１〜ＦＴｎとを任意の組合せで接続可能となるように構成しても良い。

上記データ転送装置において、
前記制御部は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記リング管理リソースから送信されたヘルスチェックフレームを前記リング管理リソースの管理対象のリング型ネットワークを経由して前記リング管理リソースに帰還させるように構成されていても良い。

本発明は、さらに、データ転送方法を提供する。このデータ転送方法は、
ｍ個（ｍは２以上の整数）のリング型ネットワークのノードとして機能するｎ個（ｎは２以上の整数）の転送リソースと、前記ｎ個の転送リソースの少なくとも一部をリング型ネットワークのマスタノードとして機能させるように管理するｐ個（ｐは２以上の整数）のリング管理リソースと、前記ｐ個のリング管理リソースと前記ｎ個の転送リソースの相互間を接続する接続回線と、を準備する工程と、
前記接続回線と前記ｐ個のリング管理リソースとを制御する工程と、
を備え、
前記制御する工程は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記ｎ個の転送リソースの少なくとも一部を管理する前記リング管理リソースを切り替える工程を含む。

なお、本発明は、上記の態様に限ることなく、データ転送制御方法としての態様で実現することも可能である。さらには、それら方法や装置を構築するためのコンピュータプログラムとしての態様や、そのようなコンピュータプログラムを記録した記録媒体としての態様など、種々の態様で実現することも可能である。

Ａ．本発明の実施例におけるネットワーク転送システム：
図１は、本発明の実施例におけるリング型ネットワークシステムの概要を示すブロック図である。リング型ネットワークシステムは、本実施例では、２個のリングＲ１、Ｒ２を含んでいる。リングＲ１とリングＲ２とは、それぞれ４個のスイッチＳ１〜Ｓ４と、４個のスイッチＳ１、Ｓ５〜Ｓ７とを含んでいる。スイッチＳ１は、第１〜第ｎのｎ個のフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎと、これらのフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎを相互に接続するクロスバスイッチＣＳＷと、これらを管理する装置管理部３００とを備えている。

第１のフレーム処理部ＦＰ１は、第１の宛先判定部ＨＤ１と、第１のリング状態管理部ＲＳ１と、第１の転送処理部ＤＴ１と、ｍ個の入出力ポートＰ１−１〜Ｐｎ−ｍとを備えている。他のフレーム処理部ＦＰ２〜ＦＰｎは、本実施例では、いずれも第１のフレーム処理部ＦＰ１と同一の構成を備えているものとする。

内部回線ＣＤ１〜ＣＤｎは、第１〜第ｎのフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎの第１〜第ｎの転送部ＤＴ１〜ＤＴｎとクロスバスイッチＣＳＷとを接続している。たとえば入出力ポートＰ２−１がスイッチＳ４から受信したフレームデータは、内部回線ＣＤ２を介してクロスバスイッチＣＳＷに転送される。このフレームデータは、装置管理部３００によって制御されるクロスバスイッチＣＳＷと内部回線ＣＦ１〜ＣＦｎのいずれかとを介して、第１〜第ｎのフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎのうちのいずれかに転送することが可能である。

内部回線ＣＦ１〜ＣＦｎは、第１〜第ｎのフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎの宛先判定部ＨＤ１〜ＨＦｎ、リング状態管理部ＲＳ１〜ＲＳｎ、および転送処理部ＤＴ１〜ＤＴｎと、クロスバスイッチＣＳＷとを相互に接続している。内部回線ＣＦ１〜ＣＦｎは、クロスバスイッチＣＳＷを介して第１〜第ｎのｎ個のフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎの相互間のデータ転送に使用される。内部回線ＣＦ１〜ＣＦｎは、さらに、クロスバスイッチＣＳＷを介して装置管理部３００からの制御指令を第１〜第ｎのフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎに伝達するとともに、第１〜第ｎのフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎの状態を表すデータを装置管理部３００に伝達する。

このようなスイッチＳ１の内部構成は、転送リソースとしての第１〜第ｎのフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎの柔軟な使用を可能とすることができる。具体的には、転送リソースは、たとえば以下の３つの態様でマスタスイッチとしてリングＲ１を管理することができる。なお、第１〜第ｎのフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎの各々は、特許請求の範囲における「転送リソース」に相当する。また、装置管理部３００は、特許請求の範囲における「制御部」に相当する。

図２は、第１のフレーム処理部ＦＰ１でリングＲ１を管理する第１の態様を示す説明図である。第１の態様では、たとえば以下のシーケンスでリングＲ１の通信に障害がないことが確認できる。
（１）第１のリング状態管理部ＲＳ１（第１のフレーム処理部ＦＰ１）がヘルスチェックフレームＨＣを第１の転送処理部ＤＴ１を介して入出力ポートＰ１−１に出力する。
（２）ヘルスチェックフレームＨＣは、３つのスイッチＳ２、Ｓ３、Ｓ４と入出力ポートＰ２−１とを介して第２の転送処理部ＤＴ２（第２のフレーム処理部ＦＰ２）に伝達される。
（３）第２の宛先判定部ＨＤ２は、第２の転送処理部ＤＴ２に伝達されたヘルスチェックフレームＨＣのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームＨＣの転送先を第１のリング状態管理部ＲＳ１（第１のフレーム処理部ＦＰ１）と判定する。第２の宛先判定部ＨＤ２は、この判定結果に基づいて、第２の転送処理部ＤＴ２に対して、第１のリング状態管理部ＲＳ１が転送先であることを通知する。
（４）第２の転送処理部ＤＴ２は、内部回線ＣＤ２とクロスバスイッチＣＳＷとを介してヘルスチェックフレームＨＣを第１のリング状態管理部ＲＳ１（第１のフレーム処理部ＦＰ１）に伝達する。
（５）第１のリング状態管理部ＲＳ１がヘルスチェックフレームＨＣの帰還を確認してリングＲ１の通信に障害がないことを確認する。
（６）第２の転送処理部ＤＴ２は、この確認に応じてヘルスチェックフレームＨＣを廃棄する。

図３は、第２のフレーム処理部ＦＰ２でリングＲ１を管理する第２の態様を示す説明図である。第２の態様では、たとえば以下のシーケンスでリングＲ１の通信に障害がないことが確認できる。
（１）第２のリング状態管理部ＲＳ２がヘルスチェックフレームＨＣを第２の転送処理部ＤＴ２に伝達する。
（２）第２の宛先判定部ＨＤ２は、第２の転送処理部ＤＴ２に伝達されたヘルスチェックフレームＨＣのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームＨＣの転送先を第１のフレーム処理部ＦＰ１と判定する。第２の宛先判定部ＨＤ２は、この判定結果に基づいて、第２の転送処理部ＤＴ２に対して、第１の転送処理部ＤＴ１（第１のフレーム処理部ＦＰ１）が転送先であることを通知する。
（３）第２の転送処理部ＤＴ２は、内部回線ＣＤ２とクロスバスイッチＣＳＷとを介してヘルスチェックフレームＨＣを第１の転送処理部ＤＴ１（第１のフレーム処理部ＦＰ１）に伝達する。
（４）第１の宛先判定部ＨＤ１は、第１の転送処理部ＤＴ１に伝達されたヘルスチェックフレームＨＣのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームＨＣの転送先をスイッチＳ２と判定する。第１の宛先判定部ＨＤ１は、この判定結果に基づいて、第１の転送処理部ＤＴ１に対して、スイッチＳ２が転送先であることを通知する。
（５）第１の転送処理部ＤＴ１がヘルスチェックフレームＨＣを入出力ポートＰ１−１に出力して、スイッチＳ２に転送する。
（６）ヘルスチェックフレームＨＣは、さらに２つのスイッチＳ３、Ｓ４と、入出力ポートＰ２−１とを介して第２の転送処理部ＤＴ２に伝達される。
（７）第２の転送処理部ＤＴ２がヘルスチェックフレームＨＣを第２のリング状態管理部ＲＳ２に伝達する。
（８）第２のリング状態管理部ＲＳ２がヘルスチェックフレームＨＣの帰還を確認してリングＲ１の通信に障害がないことを確認する。
（９）第２の転送処理部ＤＴ２は、この確認に応じてヘルスチェックフレームＨＣを廃棄する。

図４は、第ｎのフレーム処理部ＦＰｎでリングＲ１を管理する第３の態様を示す説明図である。第３の態様では、たとえば以下のシーケンスでリングＲ１の通信に障害がないことが確認できる。
（１）第ｎのリング状態管理部ＲＳｎ（第ｎのフレーム処理部ＦＰｎ）がヘルスチェックフレームＨＣを第ｎの転送処理部ＤＴｎに伝達する。
（２）第ｎの宛先判定部ＨＤｎは、第ｎの転送処理部ＤＴｎに伝達されたヘルスチェックフレームＨＣのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームＨＣの転送先を第１のフレーム処理部ＦＰ１と判定する。第ｎの宛先判定部ＨＤｎは、この判定結果に基づいて、第ｎの転送処理部ＤＴｎに対して、第１の転送処理部ＤＴ１（第１のフレーム処理部ＦＰ１）が転送先であることを通知する。
（３）第ｎの転送処理部ＤＴｎは、内部回線ＣＤｎとクロスバスイッチＣＳＷとを介してヘルスチェックフレームＨＣを第１の転送処理部ＤＴ１（第１のフレーム処理部ＦＰ１）に伝達する。
（４）第１の宛先判定部ＨＤ１は、第１の転送処理部ＤＴ１に伝達されたヘルスチェックフレームＨＣのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームＨＣの転送先をスイッチＳ２と判定する。第１の宛先判定部ＨＤ１は、この判定結果に基づいて、第１の転送処理部ＤＴ１に対して、スイッチＳ２が転送先であることを通知する。
（５）第１の転送処理部ＤＴ１がヘルスチェックフレームＨＣを入出力ポートＰ１−１に出力して、スイッチＳ２に転送する。
（６）ヘルスチェックフレームＨＣは、さらに２つのスイッチＳ３、Ｓ４と、入出力ポートＰ２−１とを介して第２の転送処理部ＤＴ２に伝達される。
（７）第２の宛先判定部ＨＤ２は、第２の転送処理部ＤＴ２に伝達されたヘルスチェックフレームＨＣのヘッダを解析して、ヘルスチェックフレームＨＣの転送先を第ｎのフレーム処理部ＦＰｎと判定する。第２の宛先判定部ＨＤ２は、この判定結果に基づいて、第２の転送処理部ＤＴ２に対して、第ｎの転送処理部ＤＴｎ（第ｎのフレーム処理部ＦＰｎ）が転送先であることを通知する。
（８）第２の転送処理部ＤＴ２は、内部回線ＣＤ２とクロスバスイッチＣＳＷとを介してヘルスチェックフレームＨＣを第ｎの転送処理部ＤＴｎ（第ｎのフレーム処理部ＦＰｎ）に伝達する。
（９）第ｎのリング状態管理部ＲＳｎがヘルスチェックフレームＨＣの帰還を確認してリングＲ１の通信に障害がないことを確認する。
（１０）第２の転送処理部ＤＴ２は、この確認に応じてヘルスチェックフレームＨＣを廃棄する。

このように、第１〜第３の態様から分かるように、第１のフレーム処理部ＦＰ１と第２のフレーム処理部ＦＰ２とを介して接続されたリングＲ１の管理がスイッチＳ１が備える任意のフレーム処理部で可能であることが分かる。さらに、同一のフレーム処理部の相互に相違する入出力ポートに接続されたリングについても同様である。ただし、相互に相違するフレーム処理部に接続する方がフレーム処理部の負荷の分散といった観点から好ましい。

図５は、本実施例の第ｎのｎ個の宛先判定部ＨＤ１〜ＨＤｎの内部構成を示す説明図である。第１〜第ｎのｎ個の宛先判定部ＨＤ１〜ＨＤｎの内部構成は同一である。第ｎの宛先判定部ＨＤｎは、ＭＡＣアドレス学習処理部１０１と、ＭＡＣアドレステーブル１０２と、リング制御フレーム監視テーブル１０３と、ＭＡＣアドレステーブルアクセス処理部１０４と、リング制御フレーム受信判定処理部１０５と、リング状態管理部インターフェース１０６と、論理回線状態判定部１０７と、論理回線状態テーブル１０８と、ＶＬＡＮグループ判定部１０９と、ＶＬＡＮグループテーブル１１０と、ＶＬＡＮ判定部１１１と、ＶＬＡＮ判定テーブル１１２と、検索結果処理部１１３と、検索キー生成部１１４と、ヘッダ解析部１１５とを備えている。

第ｎの宛先判定部ＨＤｎは、第ｎの転送処理部ＤＴｎからのフレームデータの受信に応じて以下の処理を実行する。ヘッダ解析部１１５は、本実施例では、第１の転送処理部ＤＴｎから受信したフレームデータのヘッダ情報から宛先ＭＡＣアドレスと送信元ＭＡＣアドレスを抽出して、入力ポートのポート番号やＶＬＡＮタグ（ＶＬＡＮ ＩＤ等）とともに検索キー生成部１１４へ送信する。検索キー生成部１１４は、ＶＬＡＮ判定部１１１と、論理回線状態判定部１０７と、ＭＡＣアドレステーブルアクセス処理部１０４と、に生成された各検索キー（後述）を送信する。

ＶＬＡＮ判定部１１１は、ＶＬＡＮ判定テーブル１１２（図６）に基づき、ポート番号やＶＬＡＮ ＩＤといった検索キーに応じてＶＬＡＮ番号を決定する。決定されたＶＬＡＮ番号は、ＶＬＡＮグループ判定部１０９に渡される。

ＶＬＡＮグループ判定部１０９は、ＶＬＡＮグループテーブル１１０（図７）に基づき、ＶＬＡＮ番号に応じてＶＬＡＮグループを決定する。決定されたＶＬＡＮグループは、論理回線状態判定部１０７に渡される。

論理回線状態判定部１０７は、論理回線状態テーブル１０８（図８）に基づき、ポート番号およびＶＬＡＮグループといった検索キーに応じて論理回線状態を判定する。本実施例では、論理回線状態には、回線がデータ転送可能なフォワーディング状態ＦＷＤと、回線がデータ転送不可能なブロッキング状態ＢＬＫとが設定されているものとする。

ＭＡＣアドレステーブルアクセス処理部１０４は、ＭＡＣアドレステーブル１０２（図９）に基づき、ＶＬＡＮ番号やＶＬＡＮグループ、送信元ＭＡＣアドレスといった検索キーに応じて受信時のフレームデータの処理内容を決定する。たとえば以下のような処理内容が選択可能である。
（１）入出力ポートＰ１−１〜Ｐｎ−ｍのいずれかに受信したときに、第１〜第ｎのフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎのいずれに転送するか。
（２）クロスバスイッチＣＳＷのいずれかに受信したときに、入出力ポートＰ１−１〜Ｐｎ−ｍのいずれに転送するか、あるいは廃棄するか。

リングフレーム受信判定部１０５は、リング制御フレーム監視テーブル１０３（図１０）に基づき、リング番号および監視フレームといった検索キーに応じてリングＲ１、Ｒ２の状態を監視する。たとえばヘルスチェックフレームＨＣが１０ミリ秒の間受信できないときには、リングＲ１に障害が発生していると判定される（レコードＲＣＥ１）。

図１１は、本実施例の第ｎのリング状態管理部ＲＳｎの内部構成を示す説明図である。第１〜第ｎのｎ個のリング状態管理部ＲＳ１〜ＲＳｎの内部構成は同一である。第ｎのリング状態管理部ＲＳｎは、第ｎの宛先判定部ＨＤｎとのインターフェースとして機能する宛先判定部インターフェース２０１と、リング番号を識別するリング番号識別部２０２と、リング状態テーブル２０３（図１２）と、宛先判定部内テーブル書換指示生成部２０４と、リング状態制御部２０５と、リング状態テーブル管理部２０６と、装置内通信用フレーム解析部２０７と、フレーム転送起動部２０８と、を備えている。

リング状態テーブル２０３は、管理モードと、リング状態と、処理ステージとをリング番号毎に管理している。管理モードとは、第ｎのリング状態管理部ＲＳｎが各リングのマスタ（主導）として機能しているか、あるいはトランジット（従属）として機能しているかのフラグを格納している。リング状態は、正常作動時における障害監視状態、あるいは障害発生時における復旧監視常態であるかを表すフラグを格納している。処理ステージは、論理回線テーブル書換済みＳＴＧ１であるか、ＭＡＣアドレステーブル削除済みＳＴＧ２であるか、あるいはＦＤＢフラッシュ送信済みＳＴＧ３であるかを表すフラグを格納している。ＦＤＢフラッシュとは、障害が発生したリングの再構築前にＭＡＣアドレス（ＦＤＢ）をクリアするためのフレームデータである。

図１３は、本実施例の第ｎの転送処理部ＤＴｎの内部構成を示す説明図である。第ｎの転送処理部ＤＴｎは、クロスバスイッチＣＳＷからフレームデータを受信するＣＳＷ用フレーム受信部３０１と、クロスバスイッチＣＳＷにフレームデータを送信するＣＳＷ用フレーム送信部３０２と、第ｎの宛先判定部ＨＤｎにフレームデータを渡して第ｎの宛先判定部ＨＤｎにから転送先を表す情報を受け取る宛先判定制御部３０３と、第ｎのリング状態管理部ＲＳｎにリング状態監視用の制御フレーム（たとえばヘルスチェックフレームＨＣ）を送信するリング状態監視部用フレーム送信部３０４と、第ｎのリング状態管理部ＲＳｎからリング状態の監視結果を受け取るリング状態監視部用フレーム受信部３０５とを備える。

第ｎの転送処理部ＤＴｎは、さらに、回線用フレーム受信部３１１を介して入出力ポートＰ１−１〜Ｐｎ−ｍから受信したフレームデータを受信するフレーム受信部３１０と、受信したフレームデータを一時的に格納するフレーム蓄積メモリ３０７と、フレーム蓄積メモリ３０７を管理する蓄積メモリ管理部３０８と、蓄積されたフレームデータを送信処理まで管理する送信処理待ちフレーム管理部３０９と、ＣＳＷ用フレーム送信部３０２、宛先判定制御部３０３、リング状態監視部用フレーム送信部３０４、および入出力ポートＰ１−１〜Ｐｎ−ｍにフレームデータを出力するフレーム送信部３０６とを備える。入出力ポートＰ１−１〜Ｐｎ−ｍへの出力は、回線用フレーム送信部３１２を介して行われる。

図１４は、本実施例におけるリング制御フレームＣＦの制御フレームフォーマットを示す説明図である。この制御フレームフォーマットは、レイヤ２ヘッダとリングプロトコルデータとから構成されている。レイヤ２ヘッダのヘッダフォーマットは、Ｔａｇ１段のイーサーヘッダと同一である。制御フレームフォーマットでは、ＴａｇプロトコルＩＤには、ＶＬＡＮタグが続くことを示す０ｘ８１００が設定されている。

ＶＬＡＮタグには、優先度、ＣＦＩ、ＶＬＡＮ ＩＤが含まれている。Ｅｔｈｅｒタイプには、本発明のスイッチＳ１がリングプロトコルと識別できる値を設定されている。優先度フィールドには、高優先を示す値が格納されている。リング制御フレームＣＦは、ネットワーク輻輳時においても確実に他のスイッチＳ２〜Ｓ７で送受信が行われることが要求されるからである。

リングプロトコルデータには、リングプロトコルのバージョンであるプロトコルバージョンと、制御フレームタイプと、その他の情報とを格納する。制御フレームタイプには、制御フレームの種別を示す値を格納する。この実施例では、各値に対応するフレーム種別で示す。フレーム種別には、ヘルスチェックフレームＨＣ、ＦＤＢフラッシュフレームＦＦ、およびリンクダウンフレームＬＤがある。「その他の情報」では、その他のリング制御に用いる必要な値が設定可能である。

図１５は、本実施例における装置内制御フレームの装置内制御フレームフォーマットを示す説明図である。装置内制御フレームフォーマットは、リング制御フレームＣＦに内部ヘッダＩＨが付加されたフレームデータとして構成されている。内部ヘッダＩＨには、受信ポート番号と、送信ポート情報と、回線受信／ＣＳＷ受信識別フラグと、装置内優先度と、宛先決定フラグとを格納している。

受信ポート番号には、フレームを受信したポート番号が受信時に確定値として格納される。送信ポート情報には、宛先判定処理後に確定した送信ポート番号が格納される。送信ポート番号は、宛先がクロスバスイッチＣＳＷの場合は、宛先となるフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎ（図１）が複数あることを考慮してビットマップ情報で示してもよい。一方、クロスバスイッチＣＳＷから受信し、スイッチＳ２その他の回線側に送信する際は送信すべきポート番号が格納される。

回線受信／ＣＳＷ受信識別フラグには、回線から受信した場合とクロスバスイッチＣＳＷから受信した場合を区別するためのフラグが格納されている。このフラグは、宛先判定部ＨＤ１〜ＨＤｎでの処理(検索するテーブルが異なる)の分岐に使用される。装置内優先度は、クロスバスイッチＣＳＷへ送信する際の転送処理部内ＤＴ１〜ＤＴｎの処理優先度及び、スイッチＳ２その他の回線へ送信する際の転送処理部内の処理優先度を格納する。装置内優先度は、スイッチＳ２その他の回線からフレームを受信する際にフレームヘッダ情報（宛先ＭＡＣアドレスや優先度、ＥｔｈｅｒＴｙｐｅなどの情報）に基づいて決定される。

宛先決定フラグは、フレームデータの宛先が決定済みか否かを表すフラグである。宛先決定フラグがセットされているときには、宛先判定制御部３０３（図１３）は、第ｎの宛先判定部ＨＤｎ（図５）に転送先を問い合わせることなく、フレーム送信部３０３にフレームデータを転送する。

図１６は、本実施例におけるデータフレームＤＦのデータフレームフォーマットを示す説明図である。このデータフレームフォーマットは、レイヤ２ヘッダとユーザデータとから構成されている。レイヤ２ヘッダのフォーマットは、制御フレームフォーマットと同様であるが、優先度フィールドには、必ずしも高優先を示す値が格納されている必要はない。

図１７は、本実施例における装置内データフレームの装置内データフレームフォーマットを示す説明図である。装置内データフレームフォーマットは、データフレームＤＦに内部ヘッダＩＨが付加されたフレームデータとして構成されている。内部ヘッダＩＨのフォーマットは、制御フレームフォーマットと同様である。

図１８は、本実施例における装置内リング状態管理部間通信フレームのフレームフォーマットを示す説明図である。このフレームは、第１〜第ｎのｎ個のリング状態管理部ＲＳ１〜ＲＳｎの相互間の通信に使用される通信フレームである。この通信フレームのフレームフォーマットは、装置内情報ＩＩＮＦＯに内部ヘッダＩＨが付加されたフレームデータとして構成されている。内部ヘッダＩＨのフォーマットは、制御フレームフォーマットと同様である。

この通信フレームは、リング状態管理部ＲＳ１〜ＲＳｎのいずれかに「ＦＤＢフラッシュ送信」や「論理回線状態変更（回線＋ＶＬＡＮグループ毎の管理）」、あるいは「ＭＡＣアドレステーブルのエントリ削除（回線＋ＶＬＡＮグループ毎の削除）」といった処理を実行させるためのフレームである。この通信フレームは、このような処理を実行させるために「リング番号」や「リングポート番号」、「ＶＬＡＮグループ」を表すデータを格納している。

図１９は、本発明の実施例のリングＲ１（図１）のレイヤ２リングプロトコル動作の処理の内容を示すフローチャートである。図２０は、本実施例のリングＲ１のレイヤ２リングプロトコル動作の様子を示す説明図である。リングＲ１は、４個のスイッチＳ１〜Ｓ４と４本の回線Ｌ１２、Ｌ２３、Ｌ３４、Ｌ４１とで構成されている。４個のスイッチＳ１〜Ｓ４において、スイッチＳ１がマスタスイッチ（あるいは主導スイッチ）に指定され、他の３個のスイッチＳ２〜Ｓ４がトランジットスイッチ（トランジットスイッチあるいは従属スイッチ）に指定されている。

ステップＳ１００では、リングＲ１は、図２０に示されるように正常に動作している。スイッチＳ１は、データフレームを含む全フレームが送受信可能な状態（フォワーディング状態）のプライマリポートとして機能するポートＰ１−１（図１）と、ヘルスチェックフレームＨＣその他の制御フレーム（図１４）のみを受信し、データフレームをブロックする状態（ブロッキング状態）のセカンダリポートとして機能するポートＰ２−１（図１）とを、このリングに使用している。セカンダリポートでデータフレームをブロックするのは、ブロードキャストストームの発生を防止するためである。

リングＲ１のデータ転送は、たとえば端末Ｔ３から端末Ｔ１、Ｔ２へのデータ転送を例に取ると以下のようにして行われる。データフレームＤＦ３１（図２０）が端末Ｔ３から送信されると、３個のスイッチＳ３、Ｓ２、Ｓ１を介して端末Ｔ１に転送されることになる。データフレームＤＦ３２についても３個のスイッチＳ３、Ｓ２、Ｓ１を介して端末Ｔ２に転送されることになる。このようにして、４個のスイッチＳ１〜Ｓ４のいずれかが受信したフレームデータは、４本の回線Ｌ１２、Ｌ２３、Ｌ３４、Ｌ４１を介して４個のスイッチＳ１〜Ｓ４が転送を繰り返して端末Ｔ１、Ｔ２に到達することになる。

一方、正常時においては、レイヤ２リングプロトコル動作では、リングＲ１の障害監視も行われている。リングの障害監視は、マスタスイッチであるスイッチＳ１が制御フレームの一つであるヘルスチェックフレームＨＣをプライマリポートＰ１−１からセカンダリポートＰ２−１に向けて定期的に送信し、セカンダリポートＰ２−１の受信を監視することによって行われる。ヘルスチェックフレームＨＣは、図２０から分かるように、４個のスイッチＳ１〜Ｓ４と４本の回線Ｌ１２、Ｌ２３、Ｌ３４、Ｌ４１の全てを介してプライマリポートＰ１−１からセカンダリポートＰ２−１に転送されるので、リングＲ１の構成要素の一つにでも障害が発生しているとセカンダリポートＰ２−１に到着しないことになる。

図２１は、リングＲ１において、回線Ｌ２３に障害が発生した状態を示す説明図である。この状態では、スイッチＳ２とスイッチＳ３との間で通信障害が発生しているので、データフレームＤＦ３２、ＤＦ３１は、このままでは端末Ｔ１、Ｔ２に到着できない。一方、定期的に送信されたヘルスチェックフレームＨＣは、セカンダリポートＰ２−１に一向に到着しないので、スイッチＳ１は、ヘルスチェックフレームＨＣの所定時間（本実施例では１０ミリ秒）の未着によってリングＲ１のいずれかの構成要素に異常が発生していることを検知可能である。

このように、セカンダリポートＰ２−１にヘルスチェックフレームＨＣが定期的に到着していれば、上述のリングＲ１正常動作（ステップＳ１００）が継続され、一方、ヘルスチェックフレームＨＣの所定時間の未着によって異常を検知した場合には、処理がステップＳ３００に進められる（ステップＳ２００）。

ステップＳ３００では、スイッチＳ１は、経路切替処理を実行する。経路切替処理とは、障害部位を回避した経路を新たに構築する処理である。リングプロトコルの経路切替には、障害部位の直近で折り返す折り返し（Ｗｒａｐｐｉｎｇ）や障害部位を通らない方向にリングを切り替える方向切替（Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）がある。実施例では、方向切替（Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）で経路が切り替えられる。

図２２は、本実施例の経路切替処理の内容を示すフローチャートである。図２３は、リングＲ１において回線Ｌ２３に障害が発生した場合の経路切替の様子を示す説明図である。ステップＳ３１０では、スイッチＳ１は、セカンダリポートＰ２−１（図１）の論理回線状態の設定を「ブロッキング状態ＢＬＫ」から「フォワーディング状態ＦＷＤ」に遷移させ、セカンダリポートＰ２−１でデータフレームを受信できるようにする。この際には、回線Ｌ２３に障害が発生しているので、リングＲ１はループとはならずブロードキャストストームは発生しない。

ステップＳ３２０では、スイッチＳ１は、ＦＤＢフラッシュ処理を実行する。ＦＤＢフラッシュ処理とは、リングＲ１に接続された全機器のＭＡＣアドレステーブル１０２をクリアするとともに、リングＲ１の全スイッチＳ２〜Ｓ４に対してＦＤＢフラッシュフレームＦＦを送信する。これにより、リングＲ１の全スイッチＳ１〜Ｓ４で、ＭＡＣアドレスがクリアされるので、フラッディング状態が発生する。フラッディング状態とは、各ノードが入力ポートで受信したデータを全出力ポートに送信する状態である。

ステップＳ３３０では、スイッチＳ１は、学習処理を実行する。フラッディング状態において、データフレームＤＦ３２、ＤＦ３１は、スイッチＳ３、Ｓ４を経由してスイッチＳ１に達し、端末Ｔ１、Ｔ２に到着する。この際に、スイッチＳ１、Ｓ３、Ｓ４が、スイッチＳ１と、スイッチＳ３と、スイッチＳ４とを経由するルートを学習する。これが学習処理である。このような学習が完了すると、フラッディング状態が終了して通信状態が通常の能力に回復し、処理がステップＳ４００（図１９）に戻される。

ステップＳ４００では、スイッチＳ１は、異常時動作処理を実行する。異常時動作処理とは、異常部位を回避した通信状態を継続しつつ、回線Ｌ２３の復旧に備えて、スイッチＳ１のプライマリポートＰ１−１からセカンダリポートＰ２−１へのヘルスチェックフレームＨＣの送信を継続する処理である。異常時動作処理は、リングＲ１の構成要素にさらなる異常が発生すると、通信不能領域が発生するので、あくまで回線Ｌ２３の復旧までの一時的な通信状態である。さらに、異常時動作処理は、回線Ｌ２３の復旧によってリングＲ１にループが生じ、ブロードキャストストームが発生し得る状況でもある。

図２４は、リングＲ１において回線Ｌ２３が復旧した直後の状態を示す説明図である。回線Ｌ２３が復旧すると、セカンダリポートＰ２−１がヘルスチェックフレームＨＣを受信する。セカンダリポートＰ２−１によるヘルスチェックフレームＨＣの受信は、４個のスイッチＳ１〜Ｓ４と４本の回線Ｌ１２、Ｌ２３、Ｌ３４、Ｌ４１の全てが正常であることを示すので、リングＲ１を正常時の動作に戻すことが可能であることが分かる。一方、この状態は、前述のようにブロードキャストストームが発生し得る状況でもある。

このように、セカンダリポートＰ２−１にヘルスチェックフレームＨＣが未着の状態が続く限り、上述のリングＲ１異常時動作処理（ステップＳ４００）が継続され、一方、ヘルスチェックフレームＨＣの到着によって回線Ｌ２３の復旧を検知した場合には、処理がステップＳ６００に進められる（ステップＳ５００）。

図２５は、本実施例の経路復帰処理の内容を示すフローチャートである。図２６は、リングＲ１の動作を正常時の状態に移行させる様子を示す説明図である。ステップＳ６１０では、スイッチＳ１は、セカンダリポートＰ２−１の論理回線状態の設定を「フォワーディング状態ＦＷＤ」から「ブロッキング状態ＢＬＫ」に戻し、セカンダリポートＰ２−１でデータフレームが受信できないようにする。これにより、ブロードキャストストームの発生を防止することができる。

ステップＳ６２０では、スイッチＳ１は、ＦＤＢフラッシュ処理を実行する。これにより、ステップＳ３２０と同様にリングＲ１の全スイッチＳ１〜Ｓ４で、ＭＡＣアドレスがクリアされるので、フラッディング状態が発生する。

ステップＳ６３０では、スイッチＳ１は、学習処理を実行する。フラッディング状態において、データフレームＤＦ３２、ＤＦ３１は、スイッチＳ３、Ｓ２を経由してスイッチＳ１に達し、端末Ｔ１、Ｔ２に到着する。この際に、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３が、スイッチＳ１と、スイッチＳ２と、スイッチＳ３とを経由するルートを学習する。このような学習が完了すると、フラッディング状態が終了して通信状態が回復し、処理がステップＳ１００（図１９）に戻される。

このようなリングプロトコル動作処理は、前述のようにクロスバスイッチＣＳＷを介して相互に接続され、装置管理部３００によって協調制御される第１〜第ｎのｎ個のリング状態管理部ＲＳ１〜ＲＳｎのいずれもが実行可能である。このような構成は、スイッチＳ１の管理下にある複数のリングの管理負担を柔軟に分散することができるので、たとえばフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎの数を増減させるだけで、収容リング数の増減や処理の高速化に柔軟に対応することができ、スケーラビリティを確保することができる。

なお、上述の実施例では、ヘルスチェックフレームＨＣは、一方向に送信されているが逆方向にも送信して双方向送信として構成するようにしても良い。

Ｂ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。たとえば、以下のような変形例が可能である。

Ｂ−１．上述の各実施例では、第１〜第ｎのｎ個のフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎがクロスバスイッチＣＳＷを介して相互に接続されているが、たとえば図２７に示されるように第１〜第ｎのｎ個のフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎと第１〜第ｎのｎ個のフレーム送受信部ＦＴ１〜ＦＴｎとを任意の組合せで接続可能となるように構成しても良い。

Ｂ−２．上述の各実施例では、第１〜第ｎのｎ個のフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎのうちの任意のフレーム処理部が任意のリングを管理することが可能となるように構成されているが、必ずしも第１〜第ｎのｎ個のフレーム処理部ＦＰ１〜ＦＰｎのいずれもが任意のリングを管理可能である必要はない。本発明では、複数のリング型ネットワークのうちの少なくとも一部と、複数の転送リソースのうちの少なくとも一部との接続が変更可能に構成されているとともに、少なくとも一部の転送リソースから選択された転送リソースを制御して、複数のリング型ネットワークのうちの少なくとも一部が管理できるように構成されていればよい。

本発明の実施例におけるリング型ネットワークシステムの概要を示すブロック図。 第１のフレーム処理部ＦＰ１でリングＲ１を管理する第１の態様を示す説明図。 第２のフレーム処理部ＦＰ２でリングＲ１を管理する第２の態様を示す説明図。 第ｎのフレーム処理部ＦＰｎでリングＲ１を管理する第３の態様を示す説明図。 本実施例の第１〜第ｎのｎ個の宛先判定部ＨＤ１〜ＨＤｎの内部構成を示す説明図。 本実施例のＶＬＡＮ判定テーブル１１２の内容を示す説明図。 本実施例のＶＬＡＮグループテーブル１１０の内容を示す説明図。 本実施例の論理回線状態テーブル１０８の内容を示す説明図。 本実施例のＭＡＣアドレステーブル１０２の内容を示す説明図。 本実施例のリング制御フレーム監視テーブル１０３の内容を示す説明図。 本実施例の第１〜第ｎのｎ個のリング状態管理部ＲＳ１〜ＲＳｎの内部構成を示す説明図。 本実施例のリング状態テーブル２０３の内容を示す説明図。 本実施例の第ｎの転送処理部ＤＴｎの内部構成を示す説明図。 本実施例におけるリング制御フレームＣＦの制御フレームフォーマットを示す説明図。 本実施例における装置内制御フレームの装置内制御フレームフォーマットを示す説明図。 本実施例におけるデータフレームＤＦのデータフレームフォーマットを示す説明図。 本実施例における装置内データフレームの装置内データフレームフォーマットを示す説明図。 本実施例における装置内リング状態管理部間通信フレームのフレームフォーマットを示す説明図。 本発明の実施例のリングＲ１のレイヤ２リングプロトコル動作の処理の内容を示すフローチャート。 本実施例のリングＲ１のレイヤ２リングプロトコル動作の様子を示す説明図。 リングＲ１において回線Ｌ２３に障害が発生した状態を示す説明図。 本実施例の経路切替処理の内容を示すフローチャート。 リングＲ１において回線Ｌ２３に障害が発生した場合の経路切替の様子を示す説明図。 リングＲ１において回線Ｌ２３が復旧した直後の状態を示す説明図。 本実施例の経路復帰処理の内容を示すフローチャート。 リングＲ１の動作を正常時の状態に移行させる様子を示す説明図。 本発明の変形例におけるリング型ネットワークシステム１００の概要を示すブロック図。

符号の説明

１００…ネットワーク転送システム
１００…リング型ネットワークシステム
１０３…リング制御フレーム監視テーブル
１０５…リング制御フレーム受信判定処理部
１０５…リングフレーム受信判定部
１０６…リング状態管理部インターフェース
１０７…論理回線状態判定部
１０８…論理回線状態テーブル
１１２…回線カード
１１３…検索結果処理部
１１４…検索キー生成部
１１５…ヘッダ解析部
１３０…検索転送部
２０１…宛先判定部インターフェース
２０２…リング番号識別部
２０３…リング状態テーブル
２０４…宛先判定部内テーブル書換指示生成部
２０５…リング状態制御部
２０６…リング状態テーブル管理部
２０７…装置内通信用フレーム解析部
２０８…フレーム転送起動部
３００…装置管理部
３０３…フレーム送信部
３０３…宛先判定制御部
３０４…リング状態監視部用フレーム送信部
３０５…リング状態監視部用フレーム受信部
３０６…フレーム送信部
３０７…フレーム蓄積メモリ
３０８…蓄積メモリ管理部
３０９…フレーム管理部
３１０…フレーム受信部
３１１…回線用フレーム受信部
３１２…回線用フレーム送信部
Ｒ１、Ｒ２…リング
Ｓ１〜Ｓ７…スイッチ
Ｐ１−１〜Ｐｎ−ｍ…入出力ポート
ＨＤ１〜ＨＤｎ…宛先判定部
ＦＰ１〜ＦＰｎ…フレーム処理部
ＲＳ１〜ＲＳｎ…リング状態管理部
ＤＴ１〜ＤＴｎ…転送処理部
ＨＤ１〜ＨＤｎ…第１〜第ｎの宛先判定部
ＣＤ１〜ＣＤｎ、ＣＦ１〜ＣＦｎ…内部回線
ＨＣ…ヘルスチェックフレーム
ＬＤ…リンクダウンフレーム
ＤＦ…データフレーム
ＣＦ…リング制御フレーム
ＣＳＷ…クロスバスイッチ

Claims (7)

1. データ転送装置であって、
   ｍ個（ｍは２以上の整数）のリング型ネットワークのノードとして機能するｎ個（ｎは２以上の整数）の転送リソースと、
   前記ｎ個の転送リソースの少なくとも一部をリング型ネットワークのマスタノードとして機能させるように管理するｐ個（ｐは２以上の整数）のリング管理リソースと、
   前記ｐ個のリング管理リソースと前記ｎ個の転送リソースの相互間を接続する接続回線と、
   前記接続回線と前記ｐ個のリング管理リソースとを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記ｎ個の転送リソースの少なくとも一部を管理する前記リング管理リソースを切り替えるデータ転送装置。
2. 請求項１記載のデータ転送装置であって、
   前記転送リソースと前記リング管理リソースとを有するフレーム処理部を複数個備えるデータ転送装置。
3. 請求項２記載のデータ転送装置であって、
   前記制御部は、
   前記ｍ個のリング型ネットワークの各々のノードとして機能する前記複数のフレーム処理部のいずれかを、ユーザ入力に応じて指定する機能と、
   前記指定されたフレーム処理部に障害が生じた場合に、前記指定されたフレーム処理部からの切替の対象となるフレーム処理部を、前記ユーザ入力に応じて指定する機能と、
   を有するデータ転送装置。
4. 請求項２または３に記載のデータ転送装置であって、
   前記フレーム処理部は、さらに、前記転送リソースの転送先を判定する宛先判定部を備え、
   前記宛先判定部は、前記データ転送装置が受信したヘルスチェックフレームを前記データ転送装置内部において前記リング管理リソースに帰還させるように宛先を決定するデータ転送装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のデータ転送装置であって、
   前記ｐ個のリング管理リソースと前記ｎ個の転送リソースの少なくとも一部は、クロスバスイッチによって相互に接続されており、
   前記接続回線の制御は、前記クロスバスイッチの切替を含むデータ転送装置。
6. 請求項５記載のデータ転送装置であって、
   前記制御部は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記リング管理リソースから送信されたヘルスチェックフレームを前記リング管理リソースの管理対象のリング型ネットワークを経由して前記リング管理リソースに帰還させるように構成されているデータ転送装置。
7. データ転送方法であって、
   ｍ個（ｍは２以上の整数）のリング型ネットワークのノードとして機能するｎ個（ｎは２以上の整数）の転送リソースと、前記ｎ個の転送リソースの少なくとも一部をリング型ネットワークのマスタノードとして機能させるように管理するｐ個（ｐは２以上の整数）のリング管理リソースと、前記ｐ個のリング管理リソースと前記ｎ個の転送リソースの相互間を接続する接続回線と、を準備する工程と、
   前記接続回線と前記ｐ個のリング管理リソースとを制御する工程と、
   を備え、
   前記制御する工程は、前記リング管理リソースと前記接続回線とを制御して、前記ｎ個の転送リソースの少なくとも一部を管理する前記リング管理リソースを切り替える工程を含むデータ転送方法。

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