JP2007067813A - 光ネットワークおよびエッジスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 信頼性の高い大規模なレイヤ２ネットワークを構築する。
【解決手段】 エッジスイッチ３は、ＳＴＰにより、自身がＡｃｔｉｖｅ状態か否かを判断するＳＴＰプロトコル制御部１０１と、ＧＭＰＬＳプロトコルにより（１）他のエッジスイッチ３へ、エッジスイッチ情報を送信し、
（２）他のエッジスイッチ３からのエッジスイッチ情報を受信し、
（３）自身のエッジスイッチ３のエッジスイッチ情報および受信した他のエッジスイッチ３のエッジスイッチ情報をエッジスイッチデータベース１０４に記録するＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２と、エッジスイッチデータベース１０４のエッジスイッチ情報を参照して、Ａｃｔｉｖｅ状態であるエッジスイッチ３を含む光ネットワーク１における通信経路のツリーを計算し、計算されたツリーに基づき、ＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２に光パスの確立を指示するツリー制御部１０３とを備える構成とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光ネットワークおよびこの光ネットワークによりレイヤ２ネットワークを接続するエッジスイッチに関する。

企業向けのＷＡＮ（Wide Area Network）サービスとして、広域イーサネット（登録商標）サービスの利用が急激に伸びており、そのバックボーンとなるレイヤ２ネットワークの大規模化、大容量化が課題となっている。

一般に、レイヤ２ネットワークでは、障害時の経路切り替えに、ＳＴＰ（Spannig Tree Protocol）を利用する。このＳＴＰは、トポロジ上、ループとなってしまうリンクの一部分をブロック状態（パケットを流さない状態）にして、ループフリーのツリーを生成する。また、このＳＴＰは、スイッチや回線に障害を検知した場合には、ツリーの再構成をすることができる。

一方、ネットワークの大容量化を経済的に実現する技術として、ＯＸＣ（Optical cros
s-Connect、光クロスコネクト）等の光スイッチで構成される光ネットワーク上で、光パスの制御を柔軟に行えるＧＭＰＬＳ（Generalized Multi-Protocol Label Switching、非特許文献１参照）が注目されている。このＧＭＰＬＳでは、ＩＰ（Internet Protocol）のルーティングプロトコルやシグナリングプロトコルを利用して、光ネットワーク内のトポロジ情報やリソース情報の広告、光パスの確立および解放のシグナリングを行う。

ここで、レイヤ２ネットワークの大容量化を実現するために、このＧＭＰＬＳを用いた光ネットワークをコア部分に適用する方法も考えられる（図６参照）。
図６は、比較例のネットワーク構成を示す図である。図６において、光ネットワーク１とレイヤ２ネットワーク２とはエッジスイッチ３により接続され、エッジスイッチ３は、光スイッチ４経由で他のエッジスイッチとの間に光パス５を確立している状態を示す。
このようなネットワーク構成において、エッジスイッチ３が光ネットワーク１内にＳＴＰを透過的に通すことで、光ネットワーク１に接続される各レイヤ２ネットワーク２（２Ａ,２Ｂ）は、光ネットワーク１の存在を意識することなく、ＳＴＰによってツリー（通信経路）を生成することができる。
例えば、光ネットワーク１においてＳＴＰを透過的に用いることで、レイヤ２ネットワーク２ＡのノードＡから、レイヤ２ネットワーク２ＢのノードＢまでの間のツリー（経路）を生成することができる。

Eric Mannie(Editor),"Generalized Multi-Protocol Label Switching(GMPLS) architecture",RFC3945,[online]、[平成１７年7月1日検索]、インターネット<URL:http://www.ietf.org/rfc/rfc3945.txt>

しかし、ＳＴＰは、各スイッチの情報をネットワーク上に次々と伝播させてツリーを生成する仕組みであるため、ネットワークの規模が大きくなるとツリーの生成に時間がかかるという問題がある。また、ツリーを再構成している間は一切の転送が止まってしまうため、ネットワークの信頼性が低くなる可能性があるという問題がある。
例えば、図６に示した例でいうと、レイヤ２ネットワーク２Ａ内のレイヤ２スイッチ（Ｌ２）に障害が発生したとき、ノードＡからノードＢまでの間のツリーを再構成する必要がある。つまり、ネットワークの規模が大きくなると、通信が復旧するまでに時間がかかり、ネットワークの信頼性が低くなる可能性があるという問題がある。

本発明は、前記した問題を解決し、ＳＴＰを用いて大規模なレイヤ２ネットワークを構築した場合でも、信頼性の高いネットワークを構築できる光ネットワークおよびエッジスイッチを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するため、本発明は、レイヤ２ネットワークを接続する光ネットワークのエッジスイッチを、ＳＴＰ（Spanning Tree Protocol）により、自身のエッジスイッチがＡｃｔｉｖｅ状態か否かを判断するＳＴＰプロトコル制御部と、ＧＭＰＬＳ（Generalized Multi-Protocol Label Switching）プロトコルにより、（１）前記光ネットワークの他のエッジスイッチへ、自身のエッジスイッチの識別情報と、自身のエッジスイッチがＡｃｔｉｖｅ状態であるか否かを示すＡｃｔｉｖｅ識別子とを含むエッジスイッチ情報を送信し、（２）前記他のエッジスイッチから前記他のエッジスイッチのエッジスイッチ情報を受信し、（３）前記自身のエッジスイッチのエッジスイッチ情報および前記受信した他のエッジスイッチのエッジスイッチ情報をエッジスイッチデータベースに記録するＧＭＰＬＳプロトコル制御部と、前記エッジスイッチの識別情報ごとに前記エッジスイッチのＡｃｔｉｖｅ識別子を示したエッジスイッチデータベースと、前記エッジスイッチデータベースを参照して、Ａｃｔｉｖｅ状態であるエッジスイッチを含む前記光ネットワークにおける通信経路のツリーを計算し、前記計算された通信経路のツリーに基づき光パスの確立を指示するツリー制御部とを備える構成とした。

このような構成によれば、エッジスイッチは、自身が接続しているレイヤ２ネットワークにおいて動作しているＳＴＰと、光ネットワーク内のツリー（通信経路のツリー）とを連動させ、独自の通信経路を生成することができる。
つまり、まず、光ネットワークの各エッジスイッチはＳＴＰにより、自身がＡｃｔｉｖｅ状態であるか否かを判断する。そして、自身がＡｃｔｉｖｅ状態か否かであるかに関する情報を含むエッジスイッチ情報を、光ネットワークを構成する各スイッチ同士で交換し、エッジスイッチデータベースに記録しておく。次に、各エッジスイッチはエッジスイッチデータベースを参照して、光ネットワーク内においてＡｃｔｉｖｅ状態のエッジスイッチを接続するツリーを生成し、光パスを確立するようにする。したがって、レイヤ２ネットワーク同士を接続しつつ、ネットワーク全体として、ＳＴＰのドメイン（スイッチの情報が伝播する範囲）を各レイヤ２ネットワークに限定することができる。

また、本発明のエッジスイッチは、光ネットワーク内のツリーを計算するために必要な情報（エッジスイッチ情報）を、標準的なＧＭＰＬＳのルーティングプロトコルである、ＯＳＰＦ(Open Shortest Path First）やＩＳ−ＩＳ(Intermediate System to Intermediate System）を用いて送受信する構成とした。このような構成によれば、光ネットワーク内のツリーの計算のために、エッジスイッチに別途特別なプロトコルを実装する必要がなくなる。
なお、前記した構成以外の構成については、後記する実施の形態で詳細に説明する。

本発明によれば、エッジスイッチは、光ネットワーク部分に独自のツリーを生成するので、ＳＴＰのドメイン（スイッチの情報が伝播する範囲）をレイヤ２ネットワークに限定することができる。つまり、スイッチの故障等の障害時の影響を各レイヤ２ネットワークに局在化させることができる。したがって、レイヤ２ネットワーク同士を接続して全国規模の大規模なネットワークを構築した場合でも、通信の信頼性を高めることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）を説明する。

図１は、本発明の一実施形態のネットワーク構成を示す図である。図１を用いて、本発明の一実施形態のネットワーク構成を説明する。
本実施の形態のネットワークは、複数のレイヤ２ネットワーク２（２Ａ〜２Ｃ）が光ネットワーク１により接続される構成となっている。この光ネットワーク１には、エッジスイッチ３（３Ａ〜３Ｆ）と、ＯＸＣ（光クロスコネクト）等の光スイッチ４とを含んで構成される。このレイヤ２ネットワーク２は、例えばイーサネット（登録商標）網である。

エッジスイッチ３は、光ネットワーク１と、レイヤ２ネットワーク２とを接続する役割を果たし、レイヤ２ネットワーク２におけるスイッチング機能と、光パスの制御機能とを備える。このエッジスイッチ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理部と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部と、光ネットワーク１（およびＧＭＰＬＳ制御プレーン６）との間のデータ入出力を司るインターフェースと、レイヤ２ネットワーク２との間のデータ入出力を司るインターフェースと、スイッチング部とを備える。この演算処理部が、記憶部に格納されたプログラムを実行することで、後記する各プロトコルを動作させる。

光スイッチ４は、光パスや波長レベルでのスイッチング機能を有し、エッジスイッチ３間の光レイヤでの接続性、すなわち光パスを提供する。

なお、本実施の形態では、レイヤ２ネットワーク２と、光ネットワーク１とは冗長性を確保するために２台のエッジスイッチ３により接続されているものとする。
つまり、図１のように、レイヤ２ネットワーク２Ａと光ネットワーク１とを接続するエッジスイッチ３は、エッジスイッチ３Ａ（＃１）およびエッジスイッチ３Ｂ（＃２）の２台としている。

この２台のエッジスイッチ３（３Ａ,３Ｂ）は、それぞれレイヤ２ネットワーク２内でＳＴＰを動作させて、通信経路（ツリー）を生成するが、レイヤ２ネットワーク２内のレイヤ２スイッチ（図１の符号Ｌ２）よりも優先度が高くなるよう設定し、かつ、２台のうちいずれか一方がＳＴＰのルートブリッジとなるように設定しておくものとする。
つまり、通常の状態では優先度の高い方のエッジスイッチ３が光ネットワーク１との間のデータ転送を行い、障害等が発生した場合には、優先度の低い方のエッジスイッチ３が光ネットワーク１との間のデータ転送を行うようにする。

また、光ネットワーク１は、ＧＭＰＬＳにより光パスの確立および解放の制御を行う。このため、ＧＭＰＬＳプロトコルを動作させるためのＧＭＰＬＳ制御プレーン６を用意する。
このＧＭＰＬＳ制御プレーン６は、ＧＭＰＬＳプロトコルにより光ネットワーク１の制御情報を送受信するためのネットワークである。ＧＭＰＬＳ制御プレーン６は、光ネットワーク１とは、物理的に別個のネットワークを用いるようにしてもよいし、物理的に同じネットワークを用い、論理上別ネットワークとしてＧＭＰＬＳプロトコルを流すようにしてもよい。

このＧＭＰＬＳ制御プレーン６におけるエッジスイッチ３および光スイッチ４には、ＧＭＰＬＳのルーティングプロトコルやシグナリングプロトコルを動作させて光パスの制御を行うための制御プレーンインスタンスが実装されている。

なお、この制御プレーンインスタンスは、エッジスイッチ３の記憶部に格納され、ＣＰＵが、この制御プレーンインスタンスのデータを記憶部から読み出し、実行することで、後記する図２のＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２を実現するものとする。

また、エッジスイッチ３は、ＧＭＰＬＳにおいて経路制御を行うためのＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）等を用いて、他のエッジスイッチに自身のノードに関する各種情報を広告（送信）する。このとき広告する情報の詳細については、後記する。

<エッジスイッチの構成>
図２は、図１のエッジスイッチを機能展開して示したブロック図である。図２を用いて、図１のエッジスイッチ３の機能を説明する。
なお、ここでは主としてエッジスイッチ３の制御系の機能を説明し、エッジスイッチ３の転送系の機能（レイヤ２ネットワーク２から受け取ったデータを光ネットワーク１へ転送したり、光ネットワーク１から受け取ったデータをレイヤ２ネットワーク２へ転送したりする機能）は説明を省略する。

エッジスイッチ３は、自身が属するレイヤ２ネットワーク２に対しＳＴＰを動作させるＳＴＰプロトコル制御部１０１と、光ネットワーク１側でＧＭＰＬＳを動作させるＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２と、光ネットワーク１における通信経路（ツリー）の計算およびこのツリーに属する光パスを確立するトリガを出すツリー制御部１０３と、光ネットワーク１に属するすべてのエッジスイッチ３の状態を記録するエッジスイッチＤＢ（データベース）１０４と、光ネットワーク１側の通信経路（ツリー）の状態を記録しておくツリーＤＢ（データベース）１０５とを備える。

このＳＴＰプロトコル制御部１０１と、ＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２と、ツリー制御部１０３とは、エッジスイッチ３のＣＰＵが、記憶部に格納された制御プレーンインスタンスおよび所定のプログラムを実行することにより実現される。また、エッジスイッチＤＢ１０４およびツリーＤＢ１０５は、エッジスイッチ３の記憶部の所定領域に格納される。

なお、以下の説明では、ＳＴＰプロトコル制御部１０１がレイヤ２ネットワーク２との間でデータの送受信をするときには、レイヤ２ネットワーク２との入出力インターフェースを利用し、ＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２がＧＭＰＬＳ制御プレーン６との間でデータの送受信をするときにはＧＭＰＬＳ制御プレーン６との入出力インターフェースを利用するものとする。

ＳＴＰプロトコル制御部１０１は、レイヤ２ネットワーク２に存在するレイヤ２スイッチ（図１の符号Ｌ２）との間で標準に準拠したＳＴＰを動作させ、レイヤ２ネットワーク２内にツリーを生成する。
ここでは、ＳＴＰプロトコル制御部１０１がＳＴＰにより自身のエッジスイッチ３がツリーのルートである「ルートブリッジ」であると判断したとき、後記するエッジスイッチＤＢ１０４における自身のＡｃｔｉｖｅ識別子を「Ｙｅｓ」に設定する。このエッジスイッチＤＢ１０４の詳細については後記する。

ＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２は、光ネットワーク１を構成する光スイッチ４や他のエッジスイッチとの間でＧＭＰＬＳプロトコルを動作させて、光パスの確立および解放を行う。
また、前記したＯＳＰＦにおいてやり取りされる情報の一部（以下、ＯＳＰＦ拡張情報とする）として、以下の情報を他のエッジスイッチへ広告する。
（１）自身のエッジスイッチ３の識別情報（ＲｏｕｔｅｒＩＤ）
（２）自身が属するレイヤ２ネットワーク２の識別情報（ＳｉｔｅＩＤ）
（３）光ネットワーク１における自身のエッジスイッチ３の優先度
（４）自身のエッジスイッチ３がレイヤ２ネットワーク２においてＡｃｔｉｖｅ状態であるか（例えば、ルートブリッジであるか）否かを示すＡｃｔｉｖｅ識別子

なお、以下の説明では、前記（１）〜（４）をまとめて、エッジスイッチ情報とする。また、このエッジスイッチ情報は、ルーティングプロトコルであるＩＳ-ＩＳ（Intermediate System to Intermediate System）拡張情報として広告するようにしてもよい。

さらに、ＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２は、他のエッジスイッチから広告されたエッジスイッチ情報を受信すると、このエッジスイッチ情報を前記したエッジスイッチＤＢ１０４に記録する。

ツリー制御部１０３は、エッジスイッチＤＢ１０４を参照して、光ネットワーク１内のツリーを計算する。また、自身のエッジスイッチ３側から光パスの確立をすることが必要であると判断した場合には、ＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２に光パスの確立を指示する。このときのツリーの計算方法および光パスの確立を指示するトリガについては後記する。

図３は、図２のエッジスイッチＤＢを例示した図である。図１および図２を参照しつつ、図３を用いて、エッジスイッチＤＢ１０４を説明する。なお、図２のエッジスイッチＤＢ１０４は、図１のネットワーク構成に基づき作成されたデータベースである。

エッジスイッチＤＢ１０４は、エッジスイッチ３の識別情報（ＲｏｕｔｅｒＩＤ）ごとに、このエッジスイッチ３のエッジスイッチ情報を示したものである。
このエッジスイッチＤＢ１０４において、符号２０１に示す「ＲｏｕｔｅｒＩＤ」は、ＧＭＰＬＳ制御プレーン６において、エッジスイッチ３を識別するための情報である。このＲｏｕｔｅｒＩＤは、光パスの制御に用いられるほか、ツリーの生成に必要な情報の広告にも用いられる。

符号２０２に示す「ＳｉｔｅＩＤ」は、エッジスイッチ３が属するレイヤ２ネットワーク２の識別情報である。例えば、ＲｏｕｔｅｒＩＤ「＃１」、「＃２」のエッジスイッチ３（３Ａ,３Ｂ）は、「ＳｉｔｅＩＤ＝Ａ（レイヤ２ネットワーク２（２Ａ））」に属することを示す。
ここで、同じレイヤ２ネットワーク２に属するエッジスイッチ３（３Ａ,３Ｂ）は、ＳＴＰによりツリーが構成された状態であり、常に接続性が確保されている。つまり、この状態で光ネットワーク１にエッジスイッチ３同士を接続するツリーを生成してしまうと、ループが発生することになる。したがって、同じレイヤ２ネットワーク２に属する複数のエッジスイッチ３（３Ａ,３Ｂ）のうち、各エッジスイッチ３は、いずれか１台をツリーに含めるように制御する必要がある。ＳｉｔｅＩＤは、このときの制御に用いられる。

符号２０３に示す「優先度」は、エッジスイッチ３の光ネットワーク１内のエッジスイッチ３の優先度を示す。例えば「＃１」のエッジスイッチ３Ａの優先度は「５」であり、「＃３」のエッジスイッチ３Ｃの優先度は「１０」であることを示す。この優先度は、光ネットワーク１内でエッジスイッチ３のツリーを計算し、ツリーのルートを選定するためのものである。例えば、最も優先度の値が大きいエッジスイッチ３（例えば、「＃３」のエッジスイッチ３Ｃ）がルートして選定される。

符号２０４に示す「Ａｃｔｉｖｅ（Ａｃｔｉｖｅ識別子）」は、そのエッジスイッチ３がＡｃｔｉｖｅ状態（レイヤ２ネットワーク２と光ネットワーク１との間でデータ転送を行える状態）であるか否かを示す。例えば「＃１」のエッジスイッチ３ＡはＡｃｔｉｖｅ状態（Ｙｅｓ）であることを示し、「＃２」のエッジスイッチ３ＢはＡｃｔｉｖｅ状態ではない（Ｎｏ）であることを示す。

ここで、同じＳｉｔｅＩＤを持つエッジスイッチ３は、ＳＴＰプロトコル制御部１０１により、その中で１台だけＡｃｔｉｖｅ状態（Ａｃｔｉｖｅ識別子＝Ｙｅｓ）となるように制御される。そして、ツリー制御部１０３は、このＡｃｔｉｖｅ識別子を参照して、どのエッジスイッチ３を光ネットワーク１のツリーに含めるかを決定する。つまり、Ａｃｔｉｖｅ状態のエッジスイッチ３は光ネットワーク１のツリーに含めるが、Ａｃｔｉｖｅ状態ではないエッジスイッチ３は光ネットワーク１のツリーに含めないようにする。

なお、本実施の形態では、ＳＴＰプロトコル制御部１０１が同じＳｉｔｅＩＤを持つエッジスイッチ３の中で１台だけＡｃｔｉｖｅ状態（Ａｃｔｉｖｅ識別子＝Ｙｅｓ）のエッジスイッチ３を選択する方法として、レイヤ２ネットワーク２のルートブリッジとなっているエッジスイッチ３を選択する方法を用いる。

これは、少なくともエッジスイッチ３がルートブリッジであれば、レイヤ２ネットワーク２と光ネットワーク１との間でデータ転送可能な状態にあるからであり、また、レイヤ２ネットワーク２に複数のエッジスイッチ３が接続される場合において、ルートブリッジは必ずいずれか１つになるので、複数のエッジスイッチ３をＡｃｔｉｖｅ状態と判断し、ループを発生させてしまうことはないからである。

なお、同じＳｉｔｅＩＤを持つエッジスイッチ３がＡｃｔｉｖｅ状態のエッジスイッチ３を選択する方法は、前記した方法に限定されない。例えば、ＳＴＰの優先度とは別の情報（Ａｃｔｉｖｅ状態のエッジスイッチ３を選択するための優先度等の情報）を、レイヤ２ネットワーク２内に伝播させるようにしてもよい。

図４は、図２のツリーＤＢを例示した図である。図１〜図３を参照しつつ、図４を用いてツリーＤＢ１０５を説明する。

このツリーＤＢ１０５は、光ネットワーク１内で構成されるツリーの光パスの情報を記録するデータベースである。
符号３０１に示す「光パス区間」は、光パスの両端のエッジスイッチ３のＲｏｕｔｅｒＩＤが記載される。
また、符号３０２に示す「イニシエータ」は、光パスのイニシエータのエッジスイッチ３のＲｏｕｔｅｒＩＤが記載される。すなわち、光パスを確立するためのシグナリングを最初に送信するエッジスイッチ３のＲｏｕｔｅｒＩＤが記載される。
なお、本実施の形態において、エッジスイッチＤＢ１０４において優先度の値の小さい方のエッジスイッチ３がイニシエータとなるものとして説明するが、優先度が高い方のエッジスイッチ３がイニシエータとなるようにしてもよい。
また、符号３０３に示す「光パスＩＤ」は、光パスの識別情報である。これは、ＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２によるＧＭＰＬＳシグナリングで用いられるものである。

なお、エッジスイッチ３は、ツリーＤＢ１０５とは別個に、記憶部に光ネットワーク１内で確立されている光パスのデータベースを格納しているものとする。このデータベースには、光パスＩＤごとに、この光パスにおいて経由する光スイッチ４の識別情報やリソース情報等、光パスに関する詳細な情報が記録され、ＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２がＧＭＰＬＳプロトコルを動作させるときに参照される。
また、エッジスイッチ３は、自身が光パスの両端のいずれにもなっていない場合、ツリーＤＢ１０５の光パスＩＤの欄には何も記載されない。

<エッジスイッチの動作>
図５は、図２のエッジスイッチの動作を説明するフローチャートである。図１〜図４を参照しつつ、図５を用いてエッジスイッチ３の動作を説明する。ここでのネットワーク構成は、図１に示したものであるものとする。以下、図１のエッジスイッチ３Ａの動作を中心に説明する。

まず、エッジスイッチ３Ａの属するレイヤ２ネットワーク２ＡでＳＴＰにより、ツリーを生成し、ルートブリッジを選定する（Ｓ５０１）。ここでは、エッジスイッチ３Ａがルートブリッジに選定されたとする。

なお、レイヤ２ネットワーク２Ａにおいて、どのエッジスイッチ３をルートブリッジにするかは、レイヤ２ネットワーク２Ａの管理者等が、エッジスイッチ３のブリッジプライオリティの値を設定して、ブリッジＩＤの値を各レイヤ２スイッチの中で最も低い値にすることにより可能である。

エッジスイッチ３ＡのＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２は、エッジスイッチＤＢ１０４に格納されるエッジスイッチ３Ａのエッジスイッチ情報を読み出す。そして、ＧＭＰＬＳ制御プレーン６において、他のすべてのエッジスイッチ３にエッジスイッチ３Ａのエッジスイッチ情報（ＲｏｕｔｅｒＩＤ、ＳｉｔｅＩＤ、優先度、Ａｃｔｉｖｅ識別子）をＯＳＰＦ拡張情報により広告（送信）する（Ｓ５０２）。

例えば、エッジスイッチ３ＡのＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２は、「ＲｏｕｔｅｒＩＤ＝＃１、ＳｉｔｅＩＤ＝Ａ、優先度＝５、Ａｃｔｉｖｅ識別子＝Ｙｅｓ」というエッジスイッチ情報を、エッジスイッチ３Ｃ,３Ｅに広告する。また、ここでは説明を省略するが、エッジスイッチ３Ｂ,３Ｄ,３Ｆ（図１参照）にも同様の広告を行う。
なお、このエッジスイッチＤＢ１０４におけるエッジスイッチ３Ａのエッジスイッチ情報は、エッジスイッチ３Ａの管理者等が事前に入出力インターフェース経由で入力しておくものとする。

続いて、エッジスイッチ３ＡのＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２は、他のエッジスイッチ３からのエッジスイッチ情報を受信する（Ｓ５０３）。

例えば、エッジスイッチ３Ｃから「ＲｏｕｔｅｒＩＤ＝＃３、ＳｉｔｅＩＤ＝Ｂ、優先度＝１０、Ａｃｔｉｖｅ識別子＝Ｙｅｓ」というエッジスイッチ情報と、エッジスイッチ３Ｅから「ＲｏｕｔｅｒＩＤ＝＃５、ＳｉｔｅＩＤ＝Ｃ、優先度＝５、Ａｃｔｉｖｅ識別子＝Ｙｅｓ」というエッジスイッチ情報を受信する。また、ここでは説明を省略するが、同様にエッジスイッチ３Ｂ,３Ｄ,３Ｆ（Ａｃｔｉｖｅ識別子＝Ｎｏのエッジスイッチ３）からも、エッジスイッチ情報を受信する。このとき、受信するエッジスイッチ情報も、ＯＳＰＦ拡張情報により広告されたものである。

次に、エッジスイッチ３ＡのＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２は、受信したエッジスイッチ情報を、エッジスイッチＤＢ１０４に記録する（Ｓ５０４）。

続いて、エッジスイッチ３Ａのツリー制御部１０３は、エッジスイッチＤＢ１０４を参照して、ツリーを計算し、その結果をツリーＤＢ１０５に記録する（Ｓ５０５）。

例えば、ツリー制御部１０３は、図３のエッジスイッチＤＢ１０４を参照して、以下のようにしてツリーの計算を行う。

まず、ツリー制御部１０３は、エッジスイッチＤＢ１０４からＡｃｔｉｖｅ識別子が「Ｙｅｓ（Ａｃｔｉｖｅ状態）」になっているエッジスイッチ３を検索する。ここでは、エッジスイッチ３Ａ（＃１）、エッジスイッチ３Ｃ（＃３）およびエッジスイッチ３Ｅ（＃５）が検索される。

次に、エッジスイッチＤＢ１０４における、エッジスイッチ３（３Ａ,３Ｃ,３Ｅ）の優先度を見ると、エッジスイッチ３Ｃ（＃３）の優先度が最も高いことが分かる。したがって、このエッジスイッチ３Ｃ（＃３）を光ネットワーク１内のツリーのルートにすることを決定する。つまり、ツリー制御部１０３は、エッジスイッチＤＢ１０４においてＡｃｔｉｖｅ状態かつ優先度の高いエッジスイッチ３をルートとして選択する。

そして、ツリー制御部１０３は、このエッジスイッチ３Ｃをルートとし、他のＡｃｔｉｖｅ状態のエッジスイッチ３Ａ,３Ｅを含むツリーを計算し、このツリーを構成する光パスの情報をツリーＤＢ１０５に記録する。

なお、光パスのイニシエータとなるエッジスイッチ３は、例えば、光パスの両端となるエッジスイッチ３のうち、優先度が低い方のエッジスイッチ３を選択する。例えば、エッジスイッチ３Ａ（＃１）とエッジスイッチ３Ｃ（＃３）との間に光パス５を確立する場合、エッジスイッチＤＢ１０４において、エッジスイッチ３Ａ（＃１）の方が、優先度が低い。したがって、このエッジスイッチ３Ａ（＃１）をイニシエータとして選択する。
また、ツリー制御部１０３がツリーを計算するアルゴリズムとしては、例えば、ＯＳＰＦの経路計算に用いられるダイクストラアルゴリズムを適用することができるが、これに限るものではない。

ツリー制御部１０３は、ツリーの計算を終了すると、ツリーＤＢ１０５を参照して、自身のエッジスイッチ３Ａ（＃１）がイニシエータとなるべき光パスがあるか否かを判断する（Ｓ５０６）。ここで、自身のエッジスイッチ３Ａ（＃１）がイニシエータになるべき光パスがあると判断したとき（Ｓ５０６のＹｅｓ）、ツリー制御部１０３は、ＧＭＰＬＳプロトコル制御部１０２に、光パスの他端であるエッジスイッチ３（例えば、エッジスイッチ３Ｃ（＃３））へＧＭＰＬＳシグナリングを送信させる（Ｓ５０７）。そして、エッジスイッチ３Ａ（＃１）は、相手方のエッジスイッチ３（例えば、エッジスイッチ３Ｃ（＃３））との間で光パス５（図１参照）を確立する（Ｓ５０８）。
なお、Ｓ５０６において、自身のエッジスイッチ３Ａ（＃１）側がイニシエータとなるべき光パスはない、と判断したときは（Ｓ５０６のＮｏ）、そのまま処理を終了する。

なお、ここでは説明を省略したが、光ネットワーク１を構成するすべてのエッジスイッチ３（３Ｂ〜３Ｆ）においても同様の処理を行い、光ネットワーク１内のツリーを生成する。

<ツリーの再構成手順>
次に、エッジスイッチ３の故障に伴う光ネットワーク１内のツリーを再構成する手順について説明する。例えば、エッジスイッチ３Ａ（＃１）に故障が発生したときには、レイヤ２ネットワーク２ＡにおいてＳＴＰによりツリーの再構成が行われる。ここで、エッジスイッチ３Ｂ（＃２）は、エッジスイッチ３Ａ（＃１）に次いで優先度を高く設定しているので、エッジスイッチ３Ｂ（＃２）がルートブリッジになる。つまり、エッジスイッチ３Ｂ（＃２）はＳＴＰプロトコル制御部１０１により、再構成されたツリーを認識し、自身がルートブリッジになったことを知る。

これを受けて、エッジスイッチ３Ｂ（＃２）のＳＴＰプロトコル制御部１０１は、エッジスイッチＤＢ１０４（図３参照）における自身のエッジスイッチ情報のＡｃｔｉｖｅ識別子を「Ｙｅｓ」に書き換える。また、図５のＳ５０２と同様に、光ネットワーク１内にＯＳＰＦ拡張を用いて、自身のエッジスイッチ情報を広告し、自身がＡｃｔｉｖｅ状態になったことを知らせる。この後、エッジスイッチ３Ｂは、前記したＳ５０３以降の手順にしたがい、ツリーを再構成する。

また、エッジスイッチ３Ｃ〜３Ｆも、エッジスイッチ３Ｂ（＃２）がＡｃｔｉｖｅ状態になったというエッジスイッチ情報を受信すると、ツリーを再構成し、必要な箇所に光パスを生成する。例えば、エッジスイッチ３Ａ（＃１）とエッジスイッチ３Ｃ（＃３）との間で確立されていた光パスを、エッジスイッチ３Ｂ（＃２）とエッジスイッチ３Ｃ（＃３）とを繋ぐ光パスに変更する。このようにして、各エッジスイッチ３は、エッジスイッチ３に故障が発生したときでも光ネットワーク１内のツリーを再構成することができる。

このような構成によれば、エッジスイッチ３は、光ネットワーク１に独自のツリーを生成するので、ＳＴＰのドメインをレイヤ２ネットワークに限定することができる。つまり、レイヤ２スイッチの故障等の影響を各レイヤ２ネットワーク２に局在化させることができる。したがって、複数のレイヤ２ネットワーク２を接続して全国規模の大規模なネットワークを構築した場合でも、通信の信頼性を高めることができる。

また、エッジスイッチ情報の広告には、ＯＳＰＦ拡張情報やＩＳ−ＩＳ拡張情報を利用するので、各エッジスイッチ３がエッジスイッチ情報を広告するために特別なプロトコルを実装する必要がなくなる。

本実施の形態に係るエッジスイッチ３は、前記したような処理をＣＰＵに実行させるプログラムによって実現することができ、そのプログラムをコンピュータによる読み取り可能な記憶媒体（ＣＤ−ＲＯＭ等）に記憶して提供することが可能である。また、そのプログラムを、インターネット等のネットワークを通して提供することも可能である。

また、前記した実施の形態では、光ネットワーク１を構成する各エッジスイッチ３が、それぞれのエッジスイッチ３のＡｃｔｉｖｅ状態を示すエッジスイッチＤＢ１０４を保持し、ツリーを生成するものとしたが、これに限定されない。
例えば、ＧＭＰＬＳ制御プレーン６上に、各エッジスイッチ３および光スイッチ４を管理する管理サーバを設置し、この管理サーバで各エッジスイッチのエッジスイッチ情報を取得して、ツリーの生成するようにしてもよい。その他についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形可能である。

本発明の一実施形態のネットワーク構成を示す図である。 図１のエッジスイッチを機能展開して示したブロック図である。 図２のエッジスイッチＤＢを例示した図である。 図２のツリーＤＢを例示した図である。 図２のエッジスイッチの動作を説明するフローチャートである。 比較例のネットワーク構成を示す図である。

符号の説明

１ 光ネットワーク
２（２Ａ,２Ｂ） レイヤ２ネットワーク
３（３Ａ〜３Ｆ） エッジスイッチ
４ 光スイッチ
５ 光パス
６ ＧＭＰＬＳ制御プレーン
１０１ ＳＴＰプロトコル制御部
１０２ ＧＭＰＬＳプロトコル制御部
１０４ エッジスイッチＤＢ
１０５ ツリーＤＢ

Claims (10)

1. レイヤ２ネットワークを光ネットワークに接続するための複数のエッジスイッチを備える光ネットワークであって、
   前記エッジスイッチは、
   ＳＴＰ(Spanning Tree Protocol）により、前記レイヤ２ネットワークにおける通信経路のツリーを生成して、自身のエッジスイッチがＡｃｔｉｖｅ状態か否かを判断するＳＴＰプロトコル制御部と、
   ＧＭＰＬＳ(Generalized Multi-Protocol Label Switching）プロトコルにより
   （１）前記光ネットワークにおける他のエッジスイッチへ、自身のエッジスイッチの識別情報と、自身のエッジスイッチがＡｃｔｉｖｅ状態であるか否かを示すＡｃｔｉｖｅ識別子とを含むエッジスイッチ情報を送信し、
   （２）前記他のエッジスイッチから前記他のエッジスイッチのエッジスイッチ情報を受信し、
   （３）前記自身のエッジスイッチのエッジスイッチ情報および前記受信した他のエッジスイッチのエッジスイッチ情報をエッジスイッチデータベースに記録する
   ＧＭＰＬＳプロトコル制御部と、
   前記エッジスイッチの識別情報ごとに前記エッジスイッチのＡｃｔｉｖｅ識別子を示したエッジスイッチデータベースと、
   前記エッジスイッチデータベースを参照して、Ａｃｔｉｖｅ状態であるエッジスイッチを含む前記光ネットワークにおける通信経路のツリーを計算し、前記計算されたツリーに基づき、光パスの確立を前記ＧＭＰＬＳプロトコル制御部へ指示するツリー制御部と、
   を備えることを特徴とする光ネットワーク。
2. 前記エッジスイッチ情報は、前記光ネットワークにおける前記エッジスイッチの優先度を含み、
   前記ツリー制御部は、前記エッジスイッチデータベースを参照して、Ａｃｔｉｖｅ状態、かつ、最も優先度の高いエッジスイッチをルートとして、前記光ネットワークにおける通信経路のツリーを計算することを特徴とする請求項１に記載の光ネットワーク。
3. 前記エッジスイッチ情報は、前記光ネットワークにおける前記エッジスイッチの優先度を含み、
   前記ツリー制御部は、前記エッジスイッチデータベースを参照して、自身のエッジスイッチがＡｃｔｉｖｅ状態であり、かつ、前記光パスにより接続される他のエッジスイッチの優先度よりも、自身のエッジスイッチの優先度が低い場合、前記ＧＭＰＬＳプロトコル制御部に、前記他のエッジスイッチとの間の光パスの確立を指示すること特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ネットワーク。
4. 前記ＧＭＰＬＳプロトコル制御部は、前記エッジスイッチ情報を、ＯＳＰＦ(Open Shortest Path First）の拡張情報またはＩＳ‐ＩＳ(Intermediate System to Intermediate System）の拡張情報として送信することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光ネットワーク。
5. 前記Ａｃｔｉｖｅ状態とは、前記エッジスイッチが、当該エッジスイッチが属するレイヤ２ネットワークにおいてルートブリッジであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光ネットワーク。
6. レイヤ２ネットワークを光ネットワークに接続するエッジスイッチであって、
   ＳＴＰ(Spanning Tree Protocol）により、前記レイヤ２ネットワークにおける通信経路のツリーを生成して、自身のエッジスイッチがＡｃｔｉｖｅ状態か否かを判断するＳＴＰプロトコル制御部と、
   ＧＭＰＬＳ(Generalized Multi-Protocol Label Switching）プロトコルにより
   （１）前記光ネットワークにおける他のエッジスイッチへ、自身のエッジスイッチの識別情報と、自身のエッジスイッチがＡｃｔｉｖｅ状態であるか否かを示すＡｃｔｉｖｅ識別子とを含むエッジスイッチ情報を送信し、
   （２）前記他のエッジスイッチから前記他のエッジスイッチのエッジスイッチ情報を受信し、
   （３）前記自身のエッジスイッチのエッジスイッチ情報および前記受信した他のエッジスイッチのエッジスイッチ情報をエッジスイッチデータベースに記録する
   ＧＭＰＬＳプロトコル制御部と、
   前記エッジスイッチの識別情報ごとに前記エッジスイッチのＡｃｔｉｖｅ識別子を示したエッジスイッチデータベースと、
   前記エッジスイッチデータベースを参照して、Ａｃｔｉｖｅ状態であるエッジスイッチを含む前記光ネットワークにおける通信経路のツリーを計算し、前記計算された通信経路のツリーに基づき、光パスの確立を前記ＧＭＰＬＳプロトコル制御部へ指示するツリー制御部と
   を備えることを特徴とするエッジスイッチ。
7. 前記エッジスイッチ情報は、前記光ネットワークにおける前記エッジスイッチの優先度を含み、
   前記ツリー制御部は、前記エッジスイッチデータベースを参照して、Ａｃｔｉｖｅ状態、かつ、最も優先度の高いエッジスイッチをルートとして、前記光ネットワークにおける通信経路のツリーを計算することを特徴とする請求項６に記載のエッジスイッチ。
8. 前記エッジスイッチ情報は、前記光ネットワークにおける前記エッジスイッチの優先度を含み、
   前記ツリー制御部は、前記エッジスイッチデータベースを参照して、自身のエッジスイッチがＡｃｔｉｖｅ状態であり、かつ、前記光パスにより接続される他のエッジスイッチの優先度よりも、自身のエッジスイッチの優先度が低い場合、前記ＧＭＰＬＳプロトコル制御部に、前記他のエッジスイッチとの間の光パスの確立を指示すること特徴とする請求項６または請求項７に記載のエッジスイッチ。
9. 前記ＧＭＰＬＳプロトコル制御部は、前記エッジスイッチ情報を、ＯＳＰＦ(Open Shortest Path First）の拡張情報またはＩＳ‐ＩＳ(Intermediate System to Intermediate System）の拡張情報として送信することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載のエッジスイッチ。
10. 前記Ａｃｔｉｖｅ状態とは、前記エッジスイッチが、当該エッジスイッチが属するレイヤ２ネットワークにおいてルートブリッジであることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載のエッジスイッチ。

Images