JP2018137520A - 通信装置、通信方法および通信処理プログラム - Google Patents
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例えば、広域イーサネット(登録商標)サービスを提供する際に、イーサネットのみでネットワークを構築するのではなく、複数のイーサネットのネットワークを、MPLS(Multi Protocol Label Switching)のネットワークで接続して構築する事で、イーサネットでは実現が難しいトラフィックエンジニアリングを可能にする様な手法が広く用いられている。
例えば、イーサネットで構築したネットワーク内の故障であれば、ERP(Ethernet(登録商標) Ring Protocol)の様な、故障時の経路切替技術を用いて、故障箇所を迂回して通信を継続する事が可能である。
この技術を用いて、ネットワーク内の全ての通信装置を迂回出来る経路を設定する事で、ネットワークのどの部分が故障しても、高速に経路を切替る事が出来る。
ネットワークの境界に位置する装置が故障すると、通信を回復する為には、前述した通り、ネットワーク内でルーティングプロトコルを動作させ、経路の再計算を実施する方法や、ネットワークのオペレーションツール等を用いて、新たな通信経路を設定する方法があるが、通信回復までの時間が長期間化する事が課題である。
ここで、本発明の理解を容易にするために、従来の技術による、ネットワークの境界に位置する通信装置(以下、境界装置と称することがある)が故障した場合の、当該故障した境界装置を迂回して通信を継続する例について説明する。
境界装置が故障した場合、当該故障装置を迂回して通信を継続する必要がある。装置故障時に、通信経路(以下、単に経路と称することがある)を高速に切り替える為には、FRRを用いて、各装置を跨いだ予備経路を予め設定する必要がある。
図1〜図3を用いて、境界装置が故障した時に、経路の再設計による通信を回復する動作について説明する。図1は、異なるネットワークを用いて通信を行う動作の一例を示す図である。図2および図3は、境界装置故障時に、ルーティングプロトコルによる経路再計算によって通信を回復させる動作の一例を示す図である。
たとえば、図1に示すように、冗長構成をとる第1境界装置10(以下、境界装置Aと称することがある)と第2境界装置20(以下、境界装置Bと称することがある)、冗長構成をとる第3境界装置50(以下、境界装置Eと称することがある)と第4境界装置60(以下、境界装置Fと称することがある)、及び、第1中継装置30(以下、中継装置Cと称することがある)、第2中継装置40(以下、中継装置Dと称することがある)、及び、装置A〜Fで構成されたネットワークとは異なるネットワークに所属する第1対向装置70(以下、装置Gまたは対向装置Gと称することがある)で構成されるネットワークについて説明する。中継装置とは、境界装置が所属するネットワークの内部に位置する装置である。
ポートA1はポートG1と通信可能に接続される。ポートA2はポートB2と通信可能に接続される。ポートA3はポートC1と通信可能に接続される。
ポートB1はポートG2と通信可能に接続される。ポートB3はポートD1と通信可能に接続される。
ポートC2はポートD2と通信可能に接続される。ポートC3はポートE1と通信可能に接続される。
ポートD3はポートF1と通信可能に接続される。
ポートE2はポートF2と通信可能に接続される。ポートE3、ポートF3は、外部からパケットを受信する。
境界装置Eは、転送テーブルE4の宛先装置の情報(装置G)と宛先境界装置(故障検知前)の情報(境界装置A)に基づいて、装置G宛のパケットに境界装置A宛の宛先を付与して、パケットを中継装置Cを介して境界装置Aに送信する。
また、境界装置Fは、転送テーブルF4の宛先装置の情報(装置G)と宛先境界装置の情報(境界装置B)に基づいて、装置G宛のパケットに境界装置B宛の宛先を付与して、パケットを中継装置Dを介して境界装置Bに送信する。
当該パケットを受信した境界装置A,境界装置Bは、このパケットに付与される自装置宛の宛先を削除し、装置Gへパケットを送信する。
境界装置Aの故障を検知した境界装置Bは、自装置以外の境界装置に対してルーティングプロトコルによる宛先変更要求を境界装置E,Fに送信する。
宛先変更要求を受信した境界装置Eは、転送テーブルE4の宛先境界装置の情報を、故障検知前の境界装置A宛から故障検知後の境界装置B宛に変更し、図3に示すように、装置G宛のパケットを、境界装置Bを介して送信する。このようにして、境界装置Aの故障時に送信を継続する事は可能である。
例えば、図4に示すとおり、(1)冗長構成をとる境界装置Aと境界装置B、(2)冗長構成をとる境界装置Eと境界装置F、(3)中継装置C、(4)中継装置D、(5)装置A〜Fで構成されたネットワークとは異なるネットワークに所属する装置G、及び(6)中継装置Cが故障を検知した時に用いる予備経路H、を有するネットワークであって、かつ、境界装置Aが故障している状態のネットワークを考える。
図4に示したような、予備経路Hを有するネットワークでは、中継装置Eは、パケットの宛先を定義する転送テーブルC4を有する。この転送テーブルC4は、パケットの宛先装置(ここでは境界装置A)を定義する。
図1に示した例と同様に、境界装置Eは、転送テーブルE4の宛先装置の情報(装置G)と宛先境界装置(故障検知前)の情報(境界装置A)に基づいて、装置G宛のパケットに境界装置A宛の宛先を付与して、パケットを、中継装置Cを介して、転送テーブルC4で定義される宛先の境界装置Aに送信する。
また、境界装置Fは、転送テーブルF4の宛先装置の情報(装置G)と宛先境界装置(故障検知前)の情報(境界装置B)に基づいて、装置G宛のパケットに境界装置B宛の宛先を付与して、パケットを中継装置Dを介して境界装置Bに送信する。
以上のように、既存技術を用いると、境界装置の障害時は、境界装置が所属するネットワークによって、通信断時間が長時間化してしまう課題がある。
そこで、本発明では、異なるネットワークの境界に位置する境界装置に障害が発生した際に、ルーティングプロトコルの再計算時間を待たずに、通信を回復させる手法を提供する。
例えば、図5に示すように、(1)冗長構成をとる境界装置Aと境界装置B、(2)冗長構成をとる境界装置Eと境界装置F、(3)中継装置C、(4)中継装置D、(5)装置A〜Fで構成されたネットワークとは異なるネットワークに所属する装置G、及び(6)中継装置Cが故障を検知した時に用いる、境界装置A宛の予備経路H、を有するネットワークであって、かつ、境界装置Aが故障している状態のネットワークを考える。
また、受信したパケットの宛先情報が自装置宛であれば、境界装置Bは、このパケットを装置Gへ送信する。
図6を用いて、予備経路の経路を正常系に戻さない設定について説明をする。図6は、発明の一実施形態における境界装置故障時に、故障境界装置と冗長構成にある装置宛の予備経路を経由するパケットを、故障境界装置と冗長構成にある装置から送信する動作の一例を示す図である。
例えば、図6に示すように、(1)冗長構成をとる境界装置Aと境界装置B、(2)冗長構成をとる境界装置Eと境界装置F、(3)中継装置C、(4)中継装置D、(5)装置A〜Fで構成されたネットワークとは異なるネットワークに所属する装置G、及び(6)中継装置Cが故障を検知した時に用いる、境界装置B宛の予備経路I、を有するネットワークであって、かつ、境界装置Aが故障している状態のネットワークを考える。予備経路Iは、図5に示した、境界装置A宛の予備経路Hと比較して、宛先が異なる経路である。
予備経路Hを有するネットワークと同じく、図6に示したような、予備経路Hを有するネットワークでは、中継装置Eは、転送テーブルC4を有する。
境界装置Bは、中継装置Cから受信したパケットが予備経路識別子を持つ場合、当該境界装置Bから装置Gへ当該パケットを送信する。
図7、図8を用いて、本発明の適用時、送信するマルチキャストパケットが重複してしまう動作について説明をする。図7は、本発明の一実施形態における、異なるネットワークを用いて、マルチキャストを行う動作の一例を示す図である。図8は、本発明の一実施形態における境界装置故障時に、マルチキャストパケットが重複して送信される課題の一例を示す図である。
例えば、図7に示すように、(1)冗長構成をとる境界装置Aと境界装置B、(2)冗長構成をとる境界装置Eと境界装置F、(3)中継装置C、(4)中継装置D、及び(5)装置A〜Fで構成されたネットワークとは異なるネットワークに所属する装置Gと装置H、を有するネットワークを考える。
本発明を図8のネットワークに適用すると、境界装置Bは、パケットに予備経路識別子が付与されたパケットと、宛先が境界装置B宛のパケットとを、全て装置Gに送信する。その為、境界装置Bは、当該境界装置Bから装置Gへ同一のマルチキャストパケットを送信してしまう。
図9に示すように、(1)冗長構成をとる境界装置Aと境界装置B、(2)冗長構成をとる境界装置Eと境界装置F、(3)中継装置C、(4)中継装置D、(5)装置A〜Fで構成されたネットワークとは異なるネットワークに所属する装置G、及び(6)中継装置Cが故障を検知した時に用いる予備経路H、を有し、かつ、境界装置Aが故障している状態のネットワークを考える。
(1)受信したパケットにおける、装置A〜Fで構成されたネットワークで使用する予備経路識別子の有無と、(2)当該パケットの宛先情報に基づいて、境界装置Bは、予備経路識別子を有して、かつ、宛先情報がマルチキャストであるパケットを判定し、当該パケットを廃棄する。
上記で説明した、パケットの廃棄により、境界装置が故障した際の通信断時間を短縮しつつ、パケットの重複を防止する事が出来る。
ポート20aは、ポート40aと通信可能に接続される。ポート20bは、ポート70bと通信可能に接続される。ポート20cは、ポート80bと通信可能に接続される。
ポート30bは、ポート40bと通信可能に接続される。
本ネットワークは、各境界装置のネットワーク接続ポート、及び、中継装置C,中継装置Dで構成された部分を示す。
また、隣接ネットワークは、各境界装置の装置G用の接続ポート、装置H用の接続ポート、及び、装置G、装置Hで構成された部分を示す。
以降の説明において、装置G、装置Hは、2台の境界装置A,Bで装置冗長構成をとり、この装置冗長構成にある、どの境界装置から送信されたパケットも受信が可能である。
隣接ネットワークは、パケットネットワーク(例えば、イーサネット等)であれば、本発明を適用可能である。
以降の実施形態の説明では、境界装置は2台で装置冗長構成になっているが、本発明は境界装置の台数によらず適用可能である。
図11に示した例では、第1境界装置10(境界装置A)、第2境界装置20(境界装置B)、第N境界装置25(境界装置C)を含むN台の境界装置で装置冗長構成をとり、この構成に対応して、本ネットワーク内に第1中継装置30(中継装置C)、第2中継装置40(中継装置D)、第N中継装置45(中継装置E)を含むN台の中継装置が設けられる。
図12は、本発明の一実施形態における境界装置故障時に、故障した境界装置宛の予備経路を経由するパケットを、故障境界装置と冗長構成にある装置から送信する為の機能部の構成の一例を示す図である。
ここでは、図12を用いて、ネットワークの境界に複数台配置された装置であって、複数の装置間で装置冗長動作を行う境界装置の故障時に、故障した境界装置と装置冗長の対となる境界装置が、故障した境界装置を宛先に設定した予備経路を経由するパケットを隣接ネットワークへ送信する事で、通信を回復する動作例を説明する。
宛先情報テーブル20eは、(1)自装置宛のパケットを判定する為の自装置情報と、(2)境界装置A宛の予備経路の予備経路識別子とを記録する。
境界装置Bは、境界装置Aが故障した時に、本ネットワークから図12における境界装置A宛予備経路を経由して送信された、境界装置A宛のパケット(端末装置A宛ユニキャスト、または端末装置A宛マルチキャスト)を受信する。
図13は、本発明の一実施形態における、送信先ネットワーク判定部の判定フローの一例を示す図である。
送信先ネットワーク判定部20dがパケットを受信すると(S1)、この受信したパケットが自装置宛である場合(S2のYes)、境界装置Bの送信先ネットワーク判定部20dは、受信したパケットが隣接ネットワークに送信するパケットであると判定し、当該パケットをパケット形式変換部20fへ出力する(S3)。
パケットの宛先情報を削除した後、パケット形式変換部20fは、当該パケットを、どの隣接ネットワークに送信するかを選択する。
パケットの送信先ネットワークの判定が終了した後、境界装置Bのパケット形式変換部20fは、当該パケットの形式を、装置G、装置Hが所属する隣接ネットワークに適合した形式に変換し、隣接ネットワーク送信機能部20gへ出力する。
このように、本発明の第1の実施形態を適用する事で、ルーティングプロトコルを使用する事で発生する、経路再計算時間中の通信断を待たずに、通信を回復する事が出来る。
図14は、本発明の一実施形態における境界装置故障時に、故障境界装置と冗長構成にある装置宛の予備経路を経由するパケットを、故障境界装置と冗長構成にある装置から送信する為の機能部の構成の一例を示す図である。
図14を用いて、ネットワークの境界に複数台配置された装置であって、複数の装置間で装置冗長動作を行う境界装置の故障時、故障した境界装置と装置冗長の対となる境界装置が、当該境界装置を宛先に設定した予備経路を経由するパケットを隣接ネットワークへ送信する事で、通信を回復する動作例を説明する。
境界装置Bは、境界装置Aが故障した時に、本ネットワークから図14における境界装置B宛予備経路を経由して送信された、境界装置A宛のパケット(端末装置A宛ユニキャスト、または端末装置A宛マルチキャスト)を受信する。
パケット形式変換部20fへ出力された当該パケットの送信は、第1の実施形態で記載した動作例と同等である。
図15は、本発明の一実施形態における境界装置故障時に、マルチキャストパケットの重複送信を防止する為の機能部の構成の一例を示す図である。
図15を用いて、第1および第2の実施形態で説明した動作例において、マルチキャストを受信した際に、パケットの重複送信を防止する動作例を説明する。
本動作例では、境界装置Bの送信先ネットワーク判定部20dは、第1のおよび第2の実施形態の動作例において隣接ネットワークに送信すると判定したパケットを、重複パケット廃棄部20hに出力する(S11)。
また、重複パケット廃棄部20hは、受信したパケットの宛先情報から、当該パケットが本ネットワークでマルチキャストとして扱われているか否かを判定する。
受信したパケットに予備経路識別子が付与されており(S12のYes)、かつ、このパケットが本ネットワークにてマルチキャストとして扱われる場合(S13のYes)、重複パケット廃棄部20hは、当該パケットを廃棄する(S14)。
パケット形式変換部20fへ出力された当該パケットの送信は、第1の実施形態で記載した動作例と同等である。
Claims (7)
- ネットワーク故障に対する冗長化の為に、正常時の通信に使用する正常経路と、前記正常経路の故障時の通信に使用する予備経路が予め設定され、前記正常経路が故障した時に、使用する通信経路を対となった前記予備経路に切り替えて通信を回復する本ネットワークと、前記本ネットワークと接続して相互に通信を行う隣接ネットワークとの境界に複数台配置されて、装置冗長動作を行う境界装置として用いられる通信装置であって、
(1)前記本ネットワークからパケットを受信した時に、前記受信したパケットの宛先が自装置であるか否かを判定する為に用いる自装置情報と、(2)自装置と装置冗長の対をなす別の境界装置を宛先とし、かつ前記予備経路により自装置を経由するパケットに対して付与される宛先情報である予備経路識別子と、を記録する宛先情報テーブルを記憶する記憶部と、
前記本ネットワークからパケットを受信した時に、前記宛先情報テーブルに記録された前記自装置情報および前記予備経路識別子を基にして、前記受信したパケットが、自装置から前記隣接ネットワークに送信するパケットであるか否かを判定する送信先ネットワーク判定部と、
前記送信先ネットワーク判定部が、前記隣接ネットワークに送信するパケットであると判定したパケットに付与された宛先情報を削除し、この削除の後に、前記受信したパケットを自装置が接続されている複数の前記隣接ネットワークのうち、どの隣接ネットワークに送信するかを選択し、前記受信したパケットの形式を前記選択した隣接ネットワークに適合した形式に変換するパケット形式変換部と、
前記パケット形式変換部にて形式が変換されたパケットについて、送信に用いるネットワーク接続ポートを決定し、前記変換されたパケットを前記決定したネットワーク接続ポートへ送信する隣接ネットワーク送信機能部と
を備える通信装置。 - ネットワーク故障に対する冗長化の為に、正常時の通信に使用する正常経路と、前記正常経路の故障時の通信に使用する予備経路が予め設定され、前記正常経路が故障した時に、使用する通信経路を対となった前記予備経路に切り替えて通信を回復する本ネットワークと、
前記本ネットワークと接続して相互に通信を行う隣接ネットワークと
の境界に複数台配置されて、装置冗長動作を行う境界装置として用いられる通信装置であって、
(1)前記本ネットワークからパケットを受信した時に、前記受信したパケットの宛先が自装置であるか否かを判定する為に用いる自装置情報と、(2)自装置と装置冗長の対をなす別の境界装置を宛先とし、かつ前記予備経路により自装置に送信されるパケットに対して付与される宛先情報である予備経路識別子と、を記録する宛先情報テーブルを記憶する記憶部と、
前記本ネットワークからパケットを受信した時に、前記宛先情報テーブルに記録された前記自装置情報および前記予備経路識別子を基にして、前記受信したパケットが、自装置から前記隣接ネットワークに送信するパケットであるか否かを判定する送信先ネットワーク判定部と、
前記送信先ネットワーク判定部が、前記隣接ネットワークに送信するパケットであると判定したパケットに付与された宛先情報を削除し、この削除の後に、前記受信したパケットを自装置が接続されている複数の前記隣接ネットワークのうち、どの隣接ネットワークに送信するかを選択し、前記受信したパケットの形式を前記選択した隣接ネットワークに適合した形式に変換するパケット形式変換部と、
前記パケット形式変換部にて形式が変換されたパケットについて、送信に用いるネットワーク接続ポートを決定し、前記変換されたパケットを前記決定したネットワーク接続ポートへ送信する隣接ネットワーク送信機能部と
を備える通信装置。 - 前記送信先ネットワーク判定部が、前記隣接ネットワークに送信するパケットであると決定したパケットについて、前記宛先情報テーブルの情報と、前記受信したパケットが前記隣接ネットワークでマルチキャストとして扱われるか否かとに応じて、当該パケットを、前記隣接ネットワークへ送信するか廃棄するか否かを判定する重複パケット廃棄部
をさらに備える請求項1または請求項2に記載の通信装置。 - ネットワーク故障に対する冗長化の為に、正常時の通信に使用する正常経路と、前記正常経路の故障時の通信に使用する予備経路が予め設定され、前記正常経路が故障した時に、使用する通信経路を対となった前記予備経路に切り替えて通信を回復する本ネットワークと、前記本ネットワークと接続して相互に通信を行う隣接ネットワークとの境界に複数台配置されて、装置冗長動作を行う境界装置として用いられる通信装置に適用される方法であって、
前記通信装置が、
(1)前記本ネットワークからパケットを受信した時に、前記受信したパケットの宛先が自装置であるか否かを判定する為に用いる自装置情報と、(2)自装置と装置冗長の対をなす別の境界装置を宛先とし、かつ前記予備経路により自装置を経由するパケットに対して付与される宛先情報である予備経路識別子と、を記録する宛先情報テーブルを記憶する記憶部を有し、
前記本ネットワークからパケットを受信した時に、前記宛先情報テーブルに記録された前記自装置情報および前記予備経路識別子を基にして、前記受信したパケットが、自装置から前記隣接ネットワークに送信するパケットであるか否かを判定し、
前記隣接ネットワークに送信するパケットであると判定したパケットに付与された宛先情報を削除し、この削除の後に、前記受信したパケットを自装置が接続されている複数の前記隣接ネットワークのうち、どの隣接ネットワークに送信するかを選択し、前記受信したパケットの形式を前記選択した隣接ネットワークに適合したパケット形式に変換し、
前記形式が変換されたパケットについて、送信に用いるネットワーク接続ポートを決定し、前記変換されたパケットを前記決定したるネットワーク接続ポートへ送信する、通信方法。 - ネットワーク故障に対する冗長化の為に、正常時の通信に使用する正常経路と、前記正常経路の故障時の通信に使用する予備経路が予め設定され、前記正常経路が故障した時に、使用する通信経路を対となった前記予備経路に切り替えて通信を回復する本ネットワークと、前記本ネットワークと接続して相互に通信を行う隣接ネットワークとの境界に複数台配置されて、装置冗長動作を行う境界装置として用いられる通信装置に適用される方法であって、
前記通信装置が、
(1)前記本ネットワークからパケットを受信した時に、前記受信したパケットの宛先が自装置であるか否かを判定する為に用いる自装置情報と、(2)自装置と装置冗長の対をなす別の境界装置を宛先とし、かつ前記予備経路により自装置に送信されるパケットに対して付与される宛先情報である予備経路識別子と、を記録する宛先情報テーブルを記憶する記憶部を有し、
前記本ネットワークからパケットを受信した時に、前記宛先情報テーブルに記録された前記自装置情報および前記予備経路識別子を基にして、前記受信したパケットが、自装置から前記隣接ネットワークに送信するパケットであるか否かを判定し、
前記隣接ネットワークに送信するパケットであると判定したパケットに付与された宛先情報を削除し、この削除の後に、前記受信したパケットを自装置が接続されている複数の前記隣接ネットワークのうち、どの隣接ネットワークに送信するかを選択し、前記受信したパケットの形式を前記選択した隣接ネットワークに適合したパケット形式に変換し、
前記形式が変換されたパケットについて、送信に用いるネットワーク接続ポートを決定し、前記変換されたパケットを前記決定したるネットワーク接続ポートへ送信する、通信方法。 - 前記隣接ネットワークに送信するパケットであると決定したパケットについて、前記宛先情報テーブルの情報と、前記受信したパケットが前記隣接ネットワークでマルチキャストとして扱われるか否かを示す情報とに応じて、当該パケットを、前記隣接ネットワークへ送信するか廃棄するか否かを判定する
請求項4または請求項5に記載の通信方法。 - 請求項1または請求項2に記載の通信装置の一部分として動作するコンピュータに用いられるプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記記憶部、前記送信先ネットワーク判定部、前記パケット形式変換部、および前記隣接ネットワーク送信機能部
として機能させるための通信処理プログラム。
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WO2021240630A1 (ja) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 | 日本電信電話株式会社 | 通信システム、通信経路切り替え方法、通信装置及びプログラム |
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