特許 7654985 通信システム、通信装置および通信制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-25

(45)【発行日】2025-04-02

(54)【発明の名称】通信システム、通信装置および通信制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/42 20060101AFI20250326BHJP

【ＦＩ】

H04L12/42 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021010180

(22)【出願日】2021-01-26

(65)【公開番号】P2022114067

(43)【公開日】2022-08-05

【審査請求日】2023-07-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】冨山 純恵

(72)【発明者】

【氏名】辻本 敬一

【審査官】羽岡 さやか

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１１７１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５２２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０５６１４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１６６９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９３２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１０１１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１６７００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３９４７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ １２／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リングネットワークを構成し、かつ、対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する複数の通信装置を備え、
前記リングネットワークには閉塞するリンクが設定され、
前記複数の通信装置の各々は、前記リングネットワークの導通の監視のための導通監視フレームを送受信することにより前記リングネットワーク上の対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アドレスを学習し、その学習したＭＡＣアドレスをリングポートに関連付けたテーブルを記憶し、前記リングネットワーク上でデータフレームを転送する際には、収容するクライアントのＭＡＣアドレスを学習することなく、前記テーブルに基づいて前記データフレームを転送する、通信システム。

【請求項2】

前記複数の通信装置の各々は、前記対向装置に転送すべき前記データフレームをクライアントポートから受信すると、前記対向装置との間の通信のために前記クライアントポートに割り当てられたＶＬＡＮ（Virtual LAN） ＩＤを含むＶＬＡＮタグを前記データフレームに付与する、請求項１に記載の通信システム。

【請求項3】

前記複数の通信装置の各々は、前記リングネットワークの前記導通の監視のために、前記ＶＬＡＮ ＩＤに属するクライアントポートのうちの１つにＵＰ ＭＥＰ(Maintenance association End Point)を設定して、Ethernet OAM（Operations，Administration，Maintenance）に従う導通監視フレームの送受信を実行する、請求項２に記載の通信システム。

【請求項4】

前記リングネットワークの導通の監視において前記リングネットワーク上の障害が検出された場合には、前記閉塞するリンクが開放されるとともに、前記複数の通信装置が、導通監視フレームの送受信による前記ＭＡＣアドレスの再学習を実行して、前記テーブルにおける前記ＭＡＣアドレスと前記リングポートとの間の関連付けを更新する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項5】

前記複数の通信装置のうちの少なくとも２つの通信装置は、運用系と待機系とを含む冗長化構成を有し、
前記運用系による導通監視フレームの送受信において前記リングネットワークの前記導通が不可の場合には、前記待機系の前記テーブルに基づいて、前記リングネットワーク上で前記データフレームを転送する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項6】

前記複数の通信装置は、
集約ノードに対応する、少なくとも１つの通信装置と、
クライアント収容ノードに対応する、少なくとも１つの通信装置とを含み、
前記集約ノードと前記クライアント収容ノードとは、前記集約ノードと前記クライアント収容ノードとをつなぐ論理経路であるサービスパスを構成する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項7】

前記通信システムは、
集約ノードに対応する、少なくとも１つの通信装置と、
各々がクライアント収容ノードに対応する、複数の通信装置とを含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項8】

リングネットワーク上に設けられて、前記リングネットワーク上の対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する通信装置であって、
前記リングネットワークの導通の監視のための導通監視フレームを送受信することにより前記対向装置との間の導通を監視する監視部と、
前記導通の監視結果に基づいて、前記対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アドレスを学習し、その学習したＭＡＣアドレスをリングポートに関連付けたテーブルを記憶するＭＡＣアドレス学習部と、
前記学習した前記対向装置のＭＡＣアドレスと前記リングポートとを用いて前記通信装置と前記対向装置とをつなぐ論理経路であるサービスパスを設定するサービスパス設定部と、
前記リングネットワーク上でデータフレームを転送する際には、収容するクライアントのＭＡＣアドレスを学習することなく、前記サービスパス設定部によって設定されたサービスパスに従って、前記データフレームを転送するサービスパス転送部とを備える、通信装置。

【請求項9】

対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する複数の通信装置によって構成され、かつ、閉塞するリンクが設定されたリングネットワークにおける、通信制御方法であって、
前記複数の通信装置の各々が、前記リングネットワークの導通の監視のための導通監視フレームを送受信することにより、前記対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アドレスを学習するステップと、
前記複数の通信装置の各々に、ＭＡＣアドレスをリングポートに関連付けたテーブルを、学習した前記ＭＡＣアドレスにより更新させるステップと、
前記テーブルに基づいて、前記リングネットワーク上でデータフレームを転送する際には、前記複数の通信装置の各々が収容するクライアントのＭＡＣアドレスを学習することなく、前記データフレームを転送するステップとを備える、通信制御方法。

【請求項10】

リングネットワーク上に設けられて、前記リングネットワーク上の対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する通信装置による、通信制御方法であって、
前記対向装置との間の導通を、導通監視フレームを送受信することにより監視するステップと、
前記導通の監視結果に基づいて、前記対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アド
レスを学習するステップと、
前記ＭＡＣアドレスと前記通信装置のリングポートと関連付けたテーブルを、学習したＭＡＣアドレスによって更新するステップと、
前記通信装置と前記対向装置とをつなぐ論理経路であるサービスパスを設定するステップと、
前記リングネットワーク上でデータフレームを転送する際には、前記通信装置が収容するクライアントのＭＡＣアドレスを学習することなく、設定された前記サービスパスに従って前記データフレームを転送するステップとを備える、通信制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、通信システム、通信装置および通信制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のノードをリング状に接続して構成されたリングネットワークが知られている。たとえばＩＴＵ－Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector） Ｇ．８０３２（非特許文献１）は、Ethernet（登録商標）リングプロテクション（ＥＲＰ）を規定する。

【0003】

ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．８０３２ ＥＲＰでは、イーサネット（登録商標）によるリング構成のネットワークにおいて、閉塞するリンク（Ring Protection Link）を設定することによって、経路のループが発生することを抑止する。リングを構成するノードの間で導通が監視され、導通監視において障害が検出された場合には、リンクの閉塞を解除するとともに、各ノードにおいて学習したＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを記録するＭＡＣアドレス学習テーブル（FDB: Filtering Data Baseとも呼ばれる）をフラッシュする。次に、各ノードは、パケットをフラッディングすることによりＭＡＣアドレスを再学習して、その学習したＭＡＣアドレスを用いてＦＤＢを更新する。リンク障害時にＭＡＣアドレスを再学習することによって、フレームの転送経路を切り替えることができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】ITU-T G.8032/Y.1344(03/2020) "Ethernet ring protection switching"、[online]、［2020年12月10日検索］、インターネット<URL:https://www.itu.int/rec/dologin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-G.8032-202003-I!!PDF-E&type=items>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

たとえばメトロネットワークあるいはバックボーンネットワークのように、多数のユーザ（クライアント）のデータが通過するネットワークがある。このようなネットワークにおいて、各ノードが、そのノードの収容するクライアントのＭＡＣアドレスを学習すると仮定した場合、膨大なＦＤＢが必要となる。

【0006】

このような問題を解決可能な１つの方法として、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１ａｈにおいて規定されるＰＢＢ（Provider Backbone Bridge）がある（IEEEは登録商標）。ＩＥＥＥ８０２．１ａｈ ＰＢＢでは、各クライアントのデータを、いわゆるＭＡＣ－ｉｎ－ＭＡＣという方式に従ってカプセル化する。ＭＡＣ－ｉｎ－ＭＡＣ方式では、各ノードが、クライアントのＭＡＣアドレスを隠蔽して、メトロネットワークあるいはバックボーンネットワークを構成するノードのＭＡＣアドレスのみを学習する。したがって、各ノード内でのＭＡＣアドレス学習数を大幅に削減することが可能となる。

【0007】

ＰＢＢエッジノードからバックボーンネットワークへのフレーム送信では、ＰＢＢヘッダの宛先アドレス（Ｂ－ＭＡＣ ＤＡ）を用いて、エッジノードの出力ポートを決定する。通常のブリッジでは、Ｂ－ＭＡＣ ＤＡをキーとしてＦＤＢを検索することによって、フレームの出力先が決定される。しかし、ＰＢＢ機能をサポートするスイッチには、ＰＢＢエッジノードとして動作させる場合に、カプセル化後の出力ポートの決定処理においてＦＤＢを検索せず、ＦＤＢとは独立したテーブルを参照して出力先を決定するものがある。このような機能を有する装置の場合、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．８０３２で規定されたリンク障害時の処理を実行するのみでは、自動的に出力ポートを決定することができない。

【0008】

一方、レイヤ２でのＭＡＣアドレス学習に依存せずにフレームの出力先を決定する方式も提示されている。たとえばＲＦＣ（Request For Comments）７６２３あるいはＲＦＣ６３２９は、ＢＧＰ（Border Gateway Protocol）あるいはＩＳ－ＩＳ（Intermediate System to Intermediate System）などのルーティングプロトコルを拡張して、Ｂ－ＭＡＣやＩ－ＳＩＤの情報を制御プレーン上で伝達することにより、レイヤ２でのＭＡＣアドレス学習によらずに出力先を決定する方式を提示する。しかし、リングを構成するノードがＢＧＰ／ＩＳ－ＩＳをサポートしていなければならないため、ノードに求められる要件が増えるといった問題がある。

【0009】

本開示の目的は、クライアントＭＡＣアドレスの学習を不要とし、かつ、特定の方式に依存することなく、リングネットワークを構築するノード間でのフレームの転送を可能にする通信システム、通信装置、および通信制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の通信システムは、リングネットワークを構成し、かつ、対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する複数の通信装置を備える。リングネットワークには閉塞するリンクが設定される。複数の通信装置の各々は、リングネットワークの導通を監視して、リングネットワーク上の対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アドレスを学習し、その学習したＭＡＣアドレスをリングポートに関連付けたテーブルを記憶し、前記テーブルに基づいて、リングネットワーク上でフレームを転送する。

【0011】

本開示の通信装置は、リングネットワーク上に設けられて、リングネットワーク上の対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する通信装置であって、対向装置との間の導通を監視する監視部と、導通の監視結果に基づいて、対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アドレスを学習し、その学習したＭＡＣアドレスをリングポートに関連付けたテーブルを記憶するＭＡＣアドレス学習部と、通信装置と対向装置とをつなぐ論理経路であるサービスパスを設定するサービスパス設定部と、サービスパス設定部によって設定されたサービスパスに従ってフレームを転送するサービスパス転送部とを備える。

【0012】

本開示の通信制御方法は、対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する複数の通信装置によって構成され、かつ、閉塞するリンクが設定されたリングネットワークにおける、通信制御方法であって、複数の通信装置の各々に、リングネットワークの導通の監視を通じて、対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アドレスを学習させるステップと、複数の通信装置の各々に、ＭＡＣアドレスをリングポートに関連付けたテーブルを、学習したＭＡＣアドレスにより更新させるステップと、テーブルに基づいて、リングネットワーク上でフレームを転送するステップとを備える。

【0013】

本開示の通信制御方法は、リングネットワーク上に設けられて、リングネットワーク上の対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する通信装置による、通信制御方法であって、対向装置との間の導通を監視するステップと、導通の監視結果に基づいて、対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アドレスを学習するステップと、ＭＡＣアドレスと通信装置のリングポートと関連付けたテーブルを、学習したＭＡＣアドレスによって更新するステップと、通信装置と対向装置とをつなぐ論理経路であるサービスパスを設定するステップと、設定されたサービスパスに従ってフレームを転送するステップとを備える。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、クライアントＭＡＣアドレスの学習を不要とし、かつ、特定の方式に依存することなく、リングネットワークを構築するノード間でのフレームの転送が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本開示の一実施形態に従う通信システムの構成例を示した図である。

【図2】図２は、本開示の実施の形態に係る通信装置の構成を説明するためのブロック図である。

【図3】図３は、本開示の実施の形態に係るデータフレームの転送における、ＶＬＡＮタグの付与および削除を説明するための図である。

【図4】図４は、本開示の実施の形態に係る通信システムの通常時の動作を説明するフローチャートである。

【図5】図５は、リングの構成が変更された場合における、ノードの動作を説明するためのフローチャートである。

【図6】図６は、本開示の実施の形態に係る通信システムの冗長構成の例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

【0017】

（１） 本開示の実施の形態に係る通信システムは、リングネットワークを構成し、かつ、対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する複数の通信装置を備える。リングネットワークには閉塞するリンクが設定される。複数の通信装置の各々は、リングネットワークの導通を監視して、リングネットワーク上の対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アドレスを学習し、その学習したＭＡＣアドレスをリングポートに関連付けたテーブルを記憶し、前記テーブルに基づいて、リングネットワーク上でフレームを転送する。

【0018】

この構成によれば、各通信装置は、学習した対向装置のＭＡＣアドレスと、当該通信装置のリングポートとを関連付けたテーブルを記憶する。このテーブルに基づいてフレームの転送先が決定される。したがって、各通信装置に収容されるクライアントのＭＡＣアドレスを学習する必要がない。さらに、ＦＤＢを利用してフレームの出力先を決定することができるので、特定の方式（たとえばＦＤＢとは別のテーブルを用いてフレームの出力先を決定する）に依存することなく、フレームの転送が可能になる。

【0019】

（２） 上記（１）に記載の通信システムにおいて、複数の通信装置の各々は、対向装置に転送すべきフレームをクライアントポートから受信すると、対向装置との間の通信のために割り当てられたＶＬＡＮ（Virtual LAN） ＩＤを含むＶＬＡＮタグをフレームに付与する。

【0020】

この構成によれば、特定の方式に限定されることなく、フレームの転送が可能になる。たとえば、本開示の実施の形態は、ＩＥＥＥ８０２．１ａｈにおいて規定されるＰＢＢに適用可能であるが、当該ＰＢＢにのみ適用されるものと限定されない。ただし、上記構成によれば、ＩＥＥＥ８０２．１ａｈ ＰＢＢにおけるカプセル化よりも簡単にフレームの転送を実現することができる。

【0021】

（３） 上記（２）に記載の通信システムにおいて、複数の通信装置の各々は、リングネットワークの導通の監視のために、ＶＬＡＮ ＩＤに属するクライアントポートのうちの１つにＵＰ ＭＥＰ(Maintenance association End Point)を設定して、Ethernet OAM（Operations，Administration，Maintenance）に従うメッセージの送受信を実行する。

【0022】

この構成によれば、各通信装置においてＵＰ ＭＥＰを使用することにより、スイッチ機能を経由してＣＣＭフレームが転送される。したがって、通信装置のどのリングポートに対向装置が接続されていても、ＭＡＣアドレスを学習することができる。したがって、各通信装置において、フレームを出力すべきリングポートを決定することができる。

【0023】

（４） 上記（１）～（３）のいずれかに記載の通信システムにおいて、リングネットワークの導通の監視においてリングネットワーク上の障害が検出された場合には、閉塞するリンクが開放されるとともに、複数の通信装置が、ＭＡＣアドレスの再学習を実行して、テーブルにおけるＭＡＣアドレスとリングポートとの間の関連付けを更新する。

【0024】

この構成によれば、リングネットワーク上に障害が発生した場合において、ＭＡＣアドレスの再学習により、フレームを出力すべきリングポートを再決定することができる。したがって、リングネットワークの障害発生時に、フレームの転送経路を切り替えることができる。

【0025】

（５） 上記（１）～（４）のいずれかに記載の通信システムにおいて、複数の通信装置のうちの少なくとも１つの通信装置は、運用系と待機系とを含む冗長化構成を有し、運用系によるリングネットワークの導通が不可の場合には、待機系のテーブルに基づいて、リングネットワーク上でフレームを転送する。

【0026】

この構成によれば、通信装置が冗長機能を有するので、運用系に障害が生じた際に、フレームの転送のためのポートを待機系側に切り替えることができる。したがって、フレームの転送を継続することができる。

【0027】

（６） 上記（１）～（５）のいずれかに記載の通信システムにおいて、複数の通信装置は、集約ノードに対応する、少なくとも１つの通信装置と、クライアント収容ノードに対応する、少なくとも１つの通信装置とを含み、集約ノードとクライアント収容ノードとは、集約ノードとクライアント収容ノードとをつなぐ論理経路であるサービスパスを構成する。

【0028】

上記によれば、集約ノードおよびクライアント収容ノードの各々は、自己に対向するノードのＭＡＣアドレスのみに基づいて、サービスパスを利用した伝送が可能となる。したがって、クライアントのＭＡＣアドレスを学習する必要がなくなるので、ＭＡＣアドレス学習テーブルのサイズを抑制することができる。

【0029】

（７） 上記（１）～（６）のいずれかに記載の通信システムは、集約ノードに対応する、少なくとも１つの通信装置と、各々がクライアント収容ノードに対応する、複数の通信装置とを含む。

【0030】

上記によれば、各クライアント収容ノードにおいて収容されたフレームを、そのフレーム内のクライアントＭＡＣアドレスを参照することなく転送することができる。

【0031】

（８） 本開示の実施の形態に係る通信装置は、リングネットワーク上に設けられて、リングネットワーク上の対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する通信装置であって、対向装置との間の導通を監視する監視部と、導通の監視結果に基づいて、対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アドレスを学習し、その学習したＭＡＣアドレスをリングポートに関連付けたテーブルを記憶するＭＡＣアドレス学習部と、通信装置と対向装置とをつなぐ論理経路であるサービスパスを設定するサービスパス設定部と、サービスパス設定部によって設定されたサービスパスに従ってフレームを転送するサービスパス転送部とを備える。

【0032】

この構成によれば、通信装置は、対向装置のＭＡＣアドレスを学習して、そのＭＡＣアドレスと、通信装置のリングポートとを関連付ける。これにより、リングネットワーク上の２つの通信装置が１対１の接続トポロジーを構築する際に、クライアントＭＡＣアドレスの学習が不要となる。さらに、通信装置は、サービスパスを設定して、そのサービスパスに沿ってフレームを転送する。したがって、特定の方式（たとえばＦＤＢとは別のテーブルを用いてフレームの出力先を決定する）に依存することなく、リングネットワークを構築するノード間でのフレームの転送が可能になる。

【0033】

（９） 本開示の実施の形態に係る通信制御方法は、対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する複数の通信装置によって構成され、かつ、閉塞するリンクが設定されたリングネットワークにおける、通信制御方法であって、複数の通信装置の各々に、リングネットワークの導通の監視を通じて、対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アドレスを学習させるステップと、複数の通信装置の各々に、ＭＡＣアドレスをリングポートに関連付けたテーブルを、学習したＭＡＣアドレスにより更新させるステップと、テーブルに基づいて、リングネットワーク上でフレームを転送するステップとを備える。

【0034】

この構成によれば、クライアントＭＡＣアドレスの学習が不要とし、かつ、特定の方式に依存することなく、リングネットワークを構築するノード間でのフレームの転送が可能になる。

【0035】

（１０） 本開示の実施の形態に係る通信制御方法は、リングネットワーク上に設けられて、リングネットワーク上の対向装置との間で１対１の接続トポロジーを構築する通信装置による、通信制御方法であって、対向装置との間の導通を監視するステップと、導通の監視結果に基づいて、対向装置のＭＡＣ（Media Access Control)アドレスを学習するステップと、ＭＡＣアドレスと通信装置のリングポートと関連付けたテーブルを、学習したＭＡＣアドレスによって更新するステップと、通信装置と対向装置とをつなぐ論理経路であるサービスパスを設定するステップと、設定された前記サービスパスに従ってフレームを転送するステップとを備える。

【0036】

この構成によれば、クライアントＭＡＣアドレスの学習が不要とし、かつ、特定の方式に依存することなく、リングネットワークを構築するノード間でのフレームの転送が可能になる。

【0037】

[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0038】

図１は、本開示の一実施形態に従う通信システムの構成例を示した図である。図１に示すように、本開示の一実施形態に従う通信システム１００は、複数のノードを有する。各ノードには、本開示の実施形態に係る通信装置が設けられる。図１には、通信装置１０Ｈ、１０Ｇ、１０Ａ、１０Ｂが例示される。通信装置１０Ｈ、１０Ｇ、１０Ａ、１０Ｂは、たとえばＬ２（レイヤ２）スイッチであるが特に限定されない。

【0039】

通信システム１００において、複数のノードは、クライアントのデータを収容する少なくとも１つのクライアント収容ノードと、クライアントのデータを集約する少なくとも１つの集約ノードにより構成される。図１に示した例では、通信装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｇがクライアント収容ノードに相当し、通信装置１０Ｈが集約ノードに相当する。図１において、通信装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｇをそれぞれ「クライアント収容ノードＡ」、「クライアント収容ノードＢ」、「クライアント収容ノードＧ」と表わすとともに、通信装置１０Ｈを「集約ノードＨ」と表わす。また、以後の説明においても、通信装置を「ノード」と呼ぶ場合もある。

【0040】

複数の通信装置(ノード)は、上述したＩＴＵ－Ｔ Ｇ．８０３２ ＥＲＰに従ってリング状に接続される。リングネットワークを構成するために、各通信装置は、リングポートであるポートＰ０，Ｐ１を有する。経路のループを防ぐために、閉塞するリンク(RPL: Ring Protection Link)が設定される。たとえば図１に示すように、通常時には、通信装置１０ＨのポートＰ０と通信装置１０Ｇ（クライアント収容ノードＧ）のポートＰ１との間のリンクが閉塞される。ただし、閉塞するリンクは、通信システム１００の要件などに基づいて、任意に設定することができる。

【0041】

クライアントのデータを収容するために、各通信装置(ノード)は、クライアントポートＣ０を有する。通信装置１０Ａ、１０Ｂ、１０ＧのクライアントポートＣ０には、それぞれネットワーク機器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｇが接続される。たとえばネットワーク機器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｇは、集合型メディアコンバータであるが、特に限定されない。集合型メディアコンバータは、単体型メディアコンバータに対向接続され、単体型メディアコンバータは、ＬＡＮなどのクライアントネットワークに接続される。図１に示す例では、ネットワーク機器３１，３２が単体型メディアコンバータに該当し、クライアントネットワーク４が、当該単体型メディアコンバータに接続されるネットワークに該当する。

【0042】

通信装置１０ＨのクライアントポートＣ０は、たとえばコアルータあるいはＬ３（レイヤ３）ルータなどのネットワーク機器２０Ｈに接続される。ネットワーク機器２０Ｈは、広域ネットワーク１（たとえばデータセンタあるいはクラウドなどのネットワーク）に接続される。

【0043】

拠点間の接続サービスあるいはアクセスサービスなどでは、クライアントの拠点とサービス提供者のセンターとの間で、論理的に１対１（P2P:ポイントツーポイント）型の接続によるＥ－ＬＩＮＥ構成が採られる場合がある。ネットワークの仮想化あるいはネットワーク機器の分散化において、クライアントのデータをクラウド上のサーバに転送し、クラウド内で転送制御処理を行うような場合も同様である。

【0044】

本開示の実施の形態においても通信システム１００上のクライアント収容ノードは、集約ノードと通信を行うことによって、Ｅ－ＬＩＮＥによる１対１型の接続トポロジーを構成する。通信システム１００上に複数の集約ノードが有る場合には、クライアント収容ノードは、複数の集約ノードのうちのいずれか１つの集約ノードとの通信によって、１対１型の接続トポロジーを構成する。

【0045】

本開示の実施の形態では、同一の集約ノードに接続されるクライアントポートを１つのＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）にグルーピングする。グルーピングされたポートの１つに、ＵＰ ＭＥＰ(Maintenance association End Point；管理終端ポイント)を設定して、対向する２つのノード間で、Ethernet OAM（Operations，Administration，Maintenance）に従う定常監視（Continuity Check）を実行する。具体的には、対向する２つのノード間で定期的にメッセージ（CCM: Continuity Check Message）を送受信する。これにより、各ノードは対向ノードのＭＡＣアドレスを、リングポート０（ポートＰ０）あるいはリングポート１（ポートＰ１）のいずれかで学習する。各ノードは、ＭＡＣアドレスの学習結果をＦＤＢとして保持する。ＦＤＢは、対向ノードのＭＡＣアドレスと、当該対向ノードとの間での送受信のための自ノードのリングポートとを関連付けたデータベースである。このように、各ノード（通信装置）においてＵＰ ＭＥＰを使用することにより、スイッチ機能を経由してＣＣＭフレームが転送される。したがって、通信装置のどのリングポートに対向装置が接続されていても、ＭＡＣアドレスを学習することができる。これにより各通信装置において、フレームを出力すべきリングポートを決定することができる。

【0046】

クライアント収容ノードと集約ノードとの間のEthernetリング上の通信は、ＩＥＥＥ８０２．１ＱあるいはＩＥＥＥ８０２．１ａｄによって規定されるＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）タグをデータフレームに付与して行われる。また、各ノードは、ＶＬＡＮ ＩＤ（ＶＩＤ）ごとに、入力ポート（Inport）、その入力ポートに割り当てられるトランク（Outport）および出力ポート(Member）を関連付けるためのテーブル（本開示では「転送テーブル」と称する）を有する。

【0047】

したがって、本開示の実施の形態において、通信システムは、Ethernetリング上で付与されたＶＬＡＮ－ＩＤによってデータフレームを識別および転送可能な論理経路を形成することができる。この論理経路は、１対１の接続トポロジーを集約ノードとクライアント収容ノードとの間で実現する。この論理経路は、広域ネットワークとクライアントネットワークとを接続する論理経路でもある。当該論理経路におけるデータフレームの転送では、データフレームに含まれるクライアントのＭＡＣアドレスを参照する必要がない。これにより、本開示の実施の形態では、特定の方式に限定されることなく、リングネットワーク上でフレームの転送が可能になる。本開示の実施の形態では、この論理経路を「サービスパス」と呼ぶ。

【0048】

サービスパスにおけるデータフレームの転送において、各ノードは、データフレームに含まれるクライアントのＭＡＣアドレスを参照する必要がない。したがって各ノードは、収容するクライアントのＭＡＣアドレスを学習することを要求されない。これにより、各ノードが有するＦＤＢのサイズが大きくなることを抑えることができる。

【0049】

以下に、図１に示した通信システム１００におけるフレームの転送について説明する。なお、ＶＩＤの値は、本開示の実施の形態を分かりやすく説明するために用いた例であり、本開示の実施の形態を限定することを意図しない。

【0050】

（１） クライアント収容ノードＡから集約ノードＨへの転送
クライアント収容ノードＡは、ＭＡＣアドレスの学習により、ＭＡＣアドレス学習テーブル（ＦＤＢ（Ａ））を更新する。クライアント収容ノードＡは、クライアントからのデータを、イーサネットフレームの形式で、ポートＣ０において受信する。クライアント収容ノードＡは、ＭＡＣアドレス学習テーブル（ＦＤＢ（Ａ））および転送テーブルに基づいて、このデータをポートＰ０から出力すると決定して、データフレームにＳ－ＴＡＧを付与する。Ｓ－ＴＡＧに含まれるＳＶＩＤ（Service provider VLAN ID）の値は、クライアントに応じて設定された値であり、この例では１０１～１１０のいずれかである。そして、クライアント収容ノードＡは、そのデータフレームをポートＰ０から送信する。フレームは途中のノードを中継して集約ノードＨへ転送される。

【0051】

（２） クライアント収容ノードＢから集約ノードＨへの転送
クライアント収容ノードＡと同様に、クライアント収容ノードＢは、ＭＡＣアドレスの学習により、ＭＡＣアドレス学習テーブル（ＦＤＢ（Ｂ））を更新する。クライアント収容ノードＢは、クライアントからのデータをポートＣ０において受信する。クライアント収容ノードＢは、ＭＡＣアドレス学習テーブル（ＦＤＢ（Ｂ））および転送テーブルに基づいて、このデータをポートＰ０から出力すると決定し、データフレームにＳ－ＴＡＧを付与する。この例では、Ｓ－ＴＡＧに含まれるＳＶＩＤの値は、２０１～２１０のいずれかである。そして、クライアント収容ノードＢは、そのデータフレームをポートＰ０から送信する。

【0052】

クライアント収容ノードＢからのデータフレームは、クライアント収容ノードＡのポートＰ１に入力される。クライアント収容ノードＡは、ＳＶＩＤの値に基づき、そのデータフレームを転送すべきと判断して、ポートＰ０から、データフレームを出力する。クライアント収容ノードＡと集約ノードＨとの間のノードも同様に、データフレームを転送する。したがって、データフレームは集約ノードＨへ転送される。

【0053】

（３） クライアント収容ノードＧから集約ノードＨへの転送
クライアント収容ノードＧから集約ノードＨへの転送は、基本的に、クライアント収容ノードＡまたはクライアント収容ノードＢから集約ノードＨへの転送と同じである。なお、クライアント収容ノードＧにおいて、Ｓ－ＴＡＧに含まれるＳＶＩＤの値は、３０１～３１０のいずれかである。クライアント収容ノードＧは、そのデータフレームをポートＰ０から送信する。データフレームは、途中のノードを経由して集約ノードＨへと転送される。

【0054】

（４） 集約ノードＨからクライアント収容ノードＡ，Ｂ，Ｇへの転送
集約ノードＨは、ポートＣ０において、広域ネットワーク１からフレームを受信する。集約ノードＨは、ＭＡＣアドレス学習テーブル（ＦＤＢ（Ｈ））および転送テーブルを参照して、このデータフレームをポートＰ０に転送すると決定する。そして、集約ノードＨは、そのデータフレームをポートＰ０から送信する。

【0055】

各クライアント収容ノードは、ポートＰ０において受信したフレームに付与されたＳＶＩＤが自己のクライアントのＶＬＡＮ ＩＤと一致する場合には、そのフレームをクライアントポートＣ０に転送する。一方、クライアント収容ノードは、フレームのＳＶＩＤが自己のクライアントのＶＬＡＮ ＩＤと一致しない場合は、そのフレームをポートＰ１から出力することによって、データフレームを中継する。

【0056】

（５）リングネットワーク上で障害が発生した場合
Ethernetリング上で障害が発生した場合には、ＲＰＬの閉塞状態が解除され、各ノードにおいてＦＤＢがクリア（フラッシュ）される。その直後にＣＣＭフレームがフラッディング（受信ポート以外のすべてのポートに転送）される。これによって、各ノードでは、新たにＭＡＣアドレスの学習が行われて、出力ポートが再設定される。すなわちＦＤＢおよび転送テーブルが更新される。すなわち、通信システム１００に、新しいサービスパスが形成される。通信システム１００は、このサービスパスを利用してフレームを転送する。

【0057】

図２は、本開示の実施の形態に係る通信装置の構成を説明するためのブロック図である。図２に示す構成は、通信装置１０Ｈ、１０Ｇ、１０Ａ、１０Ｂに共通である。したがって、図２では、通信装置１０Ｈ、１０Ｇ、１０Ａ、１０Ｂを、まとめて「通信装置１０」と表記する。なお、本開示の実施の形態に係る通信装置は、ハードウェアによる設定あるいはソフトウェアによる設定によって、集約ノードとして機能させることができるだけでなく、クライアント収容ノードとしても機能させることができる。

【0058】

本開示の実施の形態に係る通信装置１０は、ポートＰ０（リングポート０）と、ポートＰ１（リングポート１）と、Ｎ個（Ｎは１以上の任意の整数）のクライアントポートＣ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎと、フレーム中継部５０と、導通監視制御部６１と、Ethernetリング制御部６２と、サービスパス設定部６３とを含む。フレーム中継部５０は、ＶＬＡＮ処理部５１と、制御フレーム処理部５２と、ＭＡＣアドレス学習部５３と、サービスパス転送部５４とを含む。

【0059】

ポートＰ０，Ｐ１（リングポート０およびリングポート１）は、隣接するリングノードと接続することによって、Ethernetリングを構成するポートである。クライアントポートＣ１～Ｃｎの各々は、データフレームを伝送するための信号であるクライアント信号（クライアント信号１、クライアント信号２、・・・クライアント信号Ｎ）を送受信するポートであり、図１に示したクライアントポートＣ０に対応する。

【0060】

フレーム中継部５０は、イーサネットフレームを転送するスイッチとして機能する。詳細に説明すると、ＶＬＡＮ処理部５１は、サービスパスのＶＬＡＮ ＩＤ（ＳＶＩＤ）付与、ＶＬＡＮ ＩＤの削除および、イーサネットフレームの透過処理を担う。制御フレーム処理部５２は、導通監視およびEthernetリング制御を行うための制御フレームの送受信を担う。ＭＡＣアドレス学習部５３は、リングノードのＭＡＣアドレスを学習して、その学習したＭＡＣアドレスをＭＡＣアドレス学習テーブル（ＦＤＢ）５６として記憶する。サービスパス転送部５４は、クライアントポートとの間でのクライアント信号の送受信を担うとともに、リングポートに接続されたサービスパスを介してクライアント信号を転送する。

【0061】

導通監視制御部６１は、Ethernet OAM CCMフレームを送受信して、隣接するノードおよびサービスパスを終端するノードとの間で定常的な導通監視を行う。Ethernetリング制御部６２は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．８０３２ ＥＲＰに準拠したEthernetリング・プロテクション機能を制御する。サービスパス設定部６３は、導通監視制御部６１からの導通可否の情報、Ethernetリング制御部６２からのトポロジー変化の情報およびＭＡＣアドレス学習部からのリングノードの学習状態変化のイベントに基づいて転送テーブルを更新する。さらに、サービスパス設定部６３は、転送テーブルの更新内容にしたがって、サービスパス転送部５４の設定を行う。

【0062】

図３は、本開示の実施の形態に係るデータフレームの転送における、ＶＬＡＮタグの付与および削除を説明するための図である。図３に示すように、ノード１０＿１（自ノード）は、クライアントポートＣ１～Ｃｎのいずれか（たとえばクライアントポートＣ１）においてデータフレームを受信すると、そのデータフレームにＶＬＡＮ ＩＤ(Outer VID）を付与する。そして、ノード１０＿１はリング上にフレームを送信する。

【0063】

図３には、フレームの概略構成が示されている。「ＤＡ」は宛先アドレス、「ＳＡ」は送信元アドレス、「ＤＡＴＡ」はユーザデータ、「ＦＣＳ」はフレームチェックシーケンスを表わす。また、ＶＬＡＮタグは、ＴＰＩＤ（タグプロトコル識別子、IEEE802.1adでは「0x88a8」）およびＶＩＤ（この例では１０１）を含む。

【0064】

ノード１０＿１以外の他のノードは、自ノードに収容するＶＬＡＮのデータフレームとは異なるフレームをリングポート間で転送する。したがって、データフレームは、ノード１０＿２～１０＿Ｍの間で転送されて、集約ノードであるノード１０＿Ｎに到達する。ノード１０＿Ｎでは、リングポート０（ポートＰ０）において受信したデータフレームに対して、最外部のＶＬＡＮタグを削除する。ノード１０＿Ｎでは、クライアントデータのＶＬＡＮ－ＩＤに基づいて、ポートＡ１～Ａｍの中から出力すべきポートを決定して、その決定されたポートからデータフレームを転送する。

【0065】

図４は、本開示の実施の形態に係る通信システムの通常時の動作を説明するフローチャートである。動作が開始されると、まずステップＳ１１において、各ノード（通信装置）は、対向するサービスパス終端ノードのＭＡＣアドレスを設定する。次にステップＳ１２において、各ノードは、対向するサービスパス終端ノードに対して導通監視フレーム（ＣＣＭ）の送信を開始する。これにより、ステップＳ１３において、各ノードは、導通監視フレームを受信する。

【0066】

ステップＳ１４において、ノードのＭＡＣアドレス学習部５３（図２を参照）は、導通監視フレームに基づいてＭＡＣアドレスを学習して、ＭＡＣアドレス学習テーブル（ＦＤＢ）５６（図２を参照）を更新する。

【0067】

ステップＳ１５において、ノードは、導通監視フレームの送信元が、サービスパス終端ノードであるか否かを判定する。送信元がサービスパス終端ノードである場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１６に進む。一方、送信元が、サービスパス終端ノードとは異なるノードである場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、処理はステップＳ１３に戻る。

【0068】

ステップＳ１６では、サービスパス終端ノードのＭＡＣアドレスが、ＭＡＣアドレス学習テーブル上に新規に追加されたアドレスか否かを判断する。既に登録されたＭＡＣアドレスである場合（ステップＳ１６においてＮＯ）、処理はステップＳ１７に進む。一方、サービスパス終端ノードのＭＡＣアドレスが、ＭＡＣアドレス学習テーブル上に新規に追加されたアドレスである場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１８に進む。

【0069】

ステップＳ１７において、サービスパス終端ノードからの導通監視フレームの受信（ステップＳ１３）において受信ポートが変化したかどうかを判断する。受信ポートに変化が無い場合（ステップＳ１７においてＮＯ）、処理はステップＳ１３に戻る。この場合、サービスパスには変更がない。一方、受信ポートが変化した場合（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１８に進む。

【0070】

ステップＳ１８以後の処理は、サービスパスを変更する（または新たなサービスパスを設定する）ための処理である。ステップＳ１８において、ノードは、導通監視フレームの受信ポートの方向にサービスパスを設定または更新する。次にステップＳ１９において、サービスパス設定部６３は、転送テーブルを更新するとともに、その更新した内容に従って、サービスパス転送部５４に対してサービスパスの設定を行う。ステップＳ１９の後、処理はステップＳ１３に戻される。これにより、クライアント信号を転送するための新たなサービスパスが形成される。

【0071】

図５は、リングの構成が変更された場合における、ノードの動作を説明するためのフローチャートである。リングの構成が変更された場合とは、たとえばリングネットワークにおいて障害が発生した場合、あるいは、その障害から復旧した場合に該当する。

【0072】

障害発生時または障害からの復旧時には、まず、ステップＳ２１において、リングネットワーク上のいずれかのノードが障害発生メッセージまたは障害復旧通知メッセージを受信する。ノード自身が障害の発生あるいは障害の復旧を検知した場合には、当該ノードが、障害発生メッセージまたは障害復旧通知メッセージをリングネットワーク上に送信する。

【0073】

ステップＳ２２において、障害発生メッセージまたは障害復旧通知メッセージを受信（または送信）したノードは、自身がＲＰＬを管理するオーナーノードに該当するか否かを判断する。オーナーノードではない場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、処理はステップＳ２３に進む。一方、自ノードがオーナーノードである場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、処理は後述するステップＳ２４に進む。

【0074】

ステップＳ２３において、ＲＰＬの開放または閉塞が行われる。具体的には、障害発生時にはＲＰＬが開放される。一方、障害からの復旧時にはＲＰＬが閉塞される。次に、処理はステップＳ２４に進む。

【0075】

ステップＳ２４において、ノードのEthernetリング制御部６２（図２を参照）は、ＭＡＣアドレス学習テーブル５６の内容をクリアするようにＭＡＣアドレス学習部５３を制御する。ステップＳ２５において、ＭＡＣアドレス学習部５３がＭＡＣアドレス学習テーブル５６の内容をクリアする。これによってサービスパスの設定もクリアされる。

【0076】

ステップＳ２６において、サービスパス設定部６３は、転送テーブルを更新するとともに、その更新した内容に従って、サービスパス転送部５４に対してサービスパスの設定を行う。これにより、新しいサービスパスが構築される。ステップＳ２６の処理が終了すると、通常時の動作フローチャートのループの開始ステップ（図４に示したステップＳ１１）に進む。

【0077】

なお、本開示の実施の形態に係る通信システムの構成は、限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

【0078】

図６は、本開示の実施の形態に係る通信システムの冗長構成の例を示した図である。本開示の実施の形態に係る通信システム１０１において、クライアントのデータを集約する拠点（１）は、たとえばノードＨ（通信装置１０Ｈ）およびノードＧ（通信装置１０Ｇ）により構成することができる。同様に、クライアントのデータを収容する拠点（２）は、たとえばノードＡ（通信装置１０Ａ）およびノードＢ（通信装置１０Ｂ）により構成することができる。通信装置１０Ｈ，１０Ｇ，１０Ａ，１０Ｂの構成は、図２に示した構成と同じであるので、以後の説明は繰り返さない。

【0079】

拠点（１）では、ノードＨを運用系（図６において「Primary」と示す）とし、ノードＧを待機系（図６において「Secondary」と示す）としてもよい。逆にノードＧが運用系となり、ノードＨが待機系であってもよい。ノードＨ，Ｇの各々は、ネットワーク機器２０Ｈ（たとえばコアルータ）と物理的に接続される。ＬＡＧ(Link Aggregation Group）により、各ノードとネットワーク機器２０Ｈとの間の物理的なリンクを論理的な１つのリンクとして扱うことができる。

【0080】

同様に、拠点（２）では、ノードＡを運用系とし、ノードＢを待機系とすることができる（ノードＢを運用系とし、ノードＡを待機系としてもよい）。ノードＡ，Ｂの各々は、ネットワーク機器２０Ａ（たとえば集合型メディアコンバータ）と接続される。ＬＡＧ(Link Aggregation Group）により、各ノードとネットワーク機器２０Ａとの間の物理的なリンクを論理的な１つのリンクとして扱うことができる。

【0081】

各ノードは、対向ノードを指定して、ＣＣＭにより、常時導通確認を動作させる。指定される対向ノードは、運用系、待機系の両方である。したがって、図６に示す例では、ノードＨ，Ｇの各々は、ノードＡ，Ｂの両方との間で、ＣＣＭの送受信により、常時導通確認を行う。一方、ノードＡ，Ｂの各々も、ＣＣＭにより、ノードＨ，Ｇの両方との間で、ＣＣＭの送受信により、常時導通確認を行う。

【0082】

この構成によれば、対向装置が冗長機能を有する拠点（１）または拠点（２）において、仮に、運用系ノードの故障等の障害発生によってＣＣＭ監視がタイムアウトした場合にも、フレームの転送のためのポートを待機系側に切り替えることができる。したがって、フレームの転送を継続することができるので、通信サービスを継続することができる。なお、本開示の実施の形態は、リングネットワーク上の少なくとも１つのノードにおいて通信装置が運用系、待機系の両方を備えた冗長化構成を有する形態を含みうる。すべてのノードにおいて通信装置が冗長化されているのでもよい。

【0083】

以上のように、本開示の実施の形態に係る通信システムでは、サービスパスを形成してデータを転送する。各ノードはＦＤＢを利用してデータを転送するので、クライアントＭＡＣアドレスを記憶する必要がない。さらに、本開示の実施の形態に係る通信システムでは、特定の方式に限定されずにデータを転送することができる。

【0084】

たとえば、上述したＩＥＥＥ８０２．１ａｈにおいて規定されるＰＢＢでは、ＭＡＣ－ｉｎ－ＭＡＣ方式のカプセル化によるＰＢＢネットワークを構成するノードは、エッジノードであるＢＥＢ(Backbone Edge Bridge)と、コアノードであるＢＣＢ(Backbone Core Bridge)とからなる。クライアントを収容するエッジノードでは、クライアントデータのＶＬＡＮ情報をＩ－Ｔａｇ識別子（Ｉ－ＳＩＤ）にマッピングし、自ノードのＭＡＣアドレスを送信元アドレスとしたＰＢＢヘッダを付与したフレームをバックボーンネットワークに送出する。また、エッジノードは、バックボーンネットワークから自ノード宛てのフレームに付与されたＩ－Ｔａｇ識別子によって、当該フレームを転送すべきクライアントを決定する。そしてエッジノードは、フレームからＰＢＢヘッダを取り外して、そのフレームを該当のクライアントに転送する。

【0085】

ＩＥＥＥ８０２．１ａｈ ＰＢＢでは、カプセル化されるＭＡＣフレームにＢ－ＴａｇおよびＩ－Ｔａｇという二種類のＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）タグを使用する。これによってイーサネットを用いた大規模なマルチポイントのレイヤ２接続サービスの構築を可能としている。このようなＭＡＣ－ｉｎ－ＭＡＣによるＰＢＢにも、本開示の実施の形態は適用可能である。また、出力先を決定するために、各ノードにＦＤＢとは独立したテーブルを用意する必要をなくすことができる。

【0086】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0087】

１ 広域ネットワーク
４ クライアントネットワーク
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｈ 通信装置
１０＿１～１０＿Ｎ ノード
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｇ，２０Ｈ，３１，３２ ネットワーク機器
５０ フレーム中継部
５１ ＶＬＡＮ処理部
５２ 制御フレーム処理部
５３ ＭＡＣアドレス学習部
５４ サービスパス転送部
５６ ＭＡＣアドレス学習テーブル
６１ 導通監視制御部
６２ Ethernetリング制御部
６３ サービスパス設定部
１００，１０１ 通信システム
Ａ，Ｂ，Ｇ クライアント収容ノード
Ｈ 集約ノード
Ｓ１１～Ｓ１９，Ｓ２１～Ｓ２６ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】