JP3783623B2

JP3783623B2 - Network device and network system using the same

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Publication number: JP3783623B2
Application number: JP2001393075A
Authority: JP
Inventors: 道雄升田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003198634A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はネットワーク装置及びそれを用いたネットワークシステムに関し、特にギガビットイーサネット（Ｒ）パケットを収容するＷＤＭネットワークにおけるネットワーク装置及びそれを用いたネットワークシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高密度波長多重技術（ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Division Multiplexing）や低密度波長多重技術（ＣＷＤＭ：Coarse WDM）リング等に代表されるトランスポート網において、急伸するユーザＬＡＮ（Local Area Network）パケットトラヒックをパケットパス上にて収容し、イーサネット（Ｒ）に代表されるパケット系のトラヒックを大容量かつ高速転送する方式がある。図１７にこのような方式のネットワーク構成の概略を示す。
【０００３】
複数のＬＡＮ１ｃ各々からのユーザパケットデータの転送は、リング状の基幹伝送網ＣＷＤＭネットワーク１ｂにて行われる。ＣＷＤＭネットワーク１ｂとＬＡＮ１ｃ間を相互接続するためにギガビット多重・分離装置（ＣＷＤＭ−ＮＥ：ＷＤＭネットワークエレメント）１ａが設置される。
【０００４】
一方、従来技術であるＰＯＳ｛ＰＰＰ（Point-to Point Protocol ）ｏｖｅｒＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical Network ）｝フレーミング技術におけるフラグパタンネックを解消し、高い同期特性を有するＧＦＰ（Generic Framing Procedure ）によるフレーミング技術が注目されている。このＧＦＰ技術を用いて多種多様なレイヤ２プロトコルを共通の形式にフレーミングし、パケット転送処理単位を共通フレーム化にすることにより、多種回線収容における柔軟性を持つと共に、統計多重効果を利用したパケットトラヒックの効率収容が可能となる。
【０００５】
また、伝送路帯域の有効利用の観点からは、ＬＡＮ・ＷＡＮ（Wide Area Network ）間におけるインタフェース速度のミスマッチを埋め、ＷＡＭインタフェースの設定粒度（granularity ）改善を主目的とするＶＣ（Virtual Concatenation ）技術がある。このＶＣ技術は、伝送路上の複数の論理チャネルを仮想的に１つのチャネルとみなして連結することにより、伝送路の帯域を有効利用するものである。例えば、１００Ｍ−Ｅｔｈｅｒ１回線をＳＯＮＥＴ装置で収容する場合、従来装置では、ＶＣ−４（１５０Ｍｂｐｓ）のチャネルを使用することになり、１００Ｍｂｐｓのデータに対して１５０Ｍｂｐｓのチャネルを割り当てなければならない。しかし、ＶＣ−３（５０Ｍｂｐｓ）を２チャネル使用すれば１００Ｍとなるので、この１チャネルをＶＣとして連結することにより、１００Ｍ−Ｅｔｈｅｒを帯域を無駄なく収容でき、トランスポートプロバイダにとって、各種パケットサービス速度を細かな設定粒度で提供することが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようと課題】
しかしながら、図１７に示したＣＷＤＭネットワークにおけるギガビット多重・分離装置（ＣＷＤＭ−ＮＥ）１ａでは、ＬＡＮインタフェース機能を有するのみであり、上述したような多種回線収容における柔軟性を有することは困難であり、結果として、統計多重効果を利用したパケットトラヒックの効率的収容が困難となる。
【０００７】
そこで、本発明では、ＧＦＰ等のフレーミング技術によるパケットパス確立とパケット収容効率の向上、ＶＣ技術による帯域割り当ての柔軟性を持たせて、従来のギガビットイーサネット（Ｒ）インタフェースを多重して１０ギガあるいは４０ギガ光信号に多重・分離変換する装置をベースマシンとし、低コストで（当該ベースマシンに可能な限り影響を及ぼさないことを基本として）、ＣＷＤＭ・ＤＷＤＭに代表される既存基幹網のＬＡＮ側拡張を主目的とし、各種多元的なデータ系プロトコルの効率的収容を可能としたネットワーク装置及びそれを用いたネットワークシステムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）収容回線とＬＡＮ（ＷＡＮも含む）との間のインタフェース機能を有するネットワーク装置であって、物理リンク単位でのクロスコネクト機能を有するＴＤＭ（ Time Division Multiplexing ）スイッチユニットと、前記ＷＤＭ収容回線を収容すると共に前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたＷＤＭ収容回線ユニットと、前記ＬＡＮを収容すると共に前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたＬＡＮ収容ユニットと、パケットパス単位でのクロスコネクト機能を有し前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたパケットパススイッチユニットとを含み、前記ＷＤＭ収容回線ユニットと前記パケットパススイッチユニットとの間及び前記ＬＡＮ収容ユニットと前記パケットパススイッチユニットとの間には、論理的なパケットパスが予め設定されており、前記ＷＤＭ収容回線ユニット及び前記パケットパススイッチユニットの前記ＴＤＭスイッチユニットへの接続のための各インタフェース部に、前記パケットパス上のパケットを装置内共通フレームとして生成終端して前記パケットパススイッチユニットに対して入出力する機能を有することを特徴とするネットワーク装置が得られる。
【０００９】
更に、ＳＯＮＥＴ伝送路を収容すると共に前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたＳＯＮＥＴリモート回線ユニットを含み、前記ＳＯＮＥＴリモート回線ユニットと前記パケットパススイッチユニットとの間には、論理的な前記パケットパスが予め設定されており、前記ＳＯＮＥＴリモート回線ユニットの前記ＴＤＭスイッチユニットへの接続のためのインタフェース部に、前記パケットを装置内共通フレームとして生成終端して前記パケットパススイッチユニットに対して入出力する機能を有することを特徴とする。
【００１０】
また、前記装置内共通フレームのヘッダ部には、前記フレーム中のパケットの転送先情報であるパケットパス識別子が設けられており、このパケットパス識別子を装置内パケットスイッチング情報として使用することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）収容回線とＬＡＮ（ＷＡＮも含む）との間のインタフェース機能を有するネットワーク装置を含むネットワークシステムであって、前記ネットワーク装置は、物理リンク単位でのクロスコネクト機能を有するＴＤＭ（ Time Division Multiplexing ）スイッチユニットと、前記ＷＤＭ収容回線を収容すると共に前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたＷＤＭ収容回線ユニットと、前記ＬＡＮを収容すると共に前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたＬＡＮ収容ユニットと、パケットパス単位でのクロスコネクト機能を有し前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたパケットパススイッチユニットとを含み、前記ＷＤＭ収容回線ユニットと前記パケットパススイッチユニットとの間及び前記ＬＡＮ収容ユニットと前記パケットパススイッチユニットとの間には、論理的なパケットパスが予め設定されており、前記ＷＤＭ収容回線ユニット及び前記パケットパススイッチユニットの前記ＴＤＭスイッチユニットへの接続のための各インタフェース部に、前記パケットパス上のパケットを装置内共通フレームとして生成終端して前記パケットパススイッチユニットに対して入出力する機能を有することを特徴とするネットワークシステムが得られる。
【００１２】
本発明の作用を述べる。従来装置にて有していたＧｂＥ（ギガビットイーサネット（Ｒ））ネットワークにおけるPOINT-TO-POINT接続用途に使用していたギガイーサネット（Ｒ）多重分離装置を拡張して、物理リンク単位のクロスコネクト機能を設けることにより、既存ユーザＬＡＮ収容容量を拡張する。また、従来のＣＷＤＭ／１０ＧｂＥパスにパケットパスを割り当て、物理リンク単位のクロスコネクトだけでなく、パケットパス単位でのクロスコネクト機能をもつマルチレイヤスイッチ構成を採り、柔軟なパケットパス割当機能を設けることにより、統計多重効果によるパス使用効率の向上を図り、Ｎ：Ｍ通信を実現する。
【００１３】
上記パケットパス割り当ては、既存ＳＯＮＥＴ網を収容する上でも適用でき、ＳＯＮＥＴパス単位のクロスコネクト機能しか有していない既存ＳＯＮＥＴインタフェースを本装置で取り込むべく、ＶＣ技術を用いたユーザパケットプロトコルのリンク速度に合致した効率的な帯域割り当てを実現する。
【００１４】
装置内でのみ有効となる装置内パケットパスを新たに定義し、この装置内パケットパスを運用形態に応じて半固定的に割り当てるか、柔軟性を有するいわゆるソフトステート的に割り当てるかを選択可能とすることにより、パケットパスリソースを有効活用でき、かつ装置内転送で発生するオーバーヘッドを削減する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態につき詳述する。図１は本発明が適用されるネットワークモデルの概略システム構成図及び本発明によるネットワーク装置であるパケットパスクロスコネクト装置１ａｅの概略機能ブロック図であり、図１７と同等部分は同一符号にて示している。
【００１６】
図１において、１ａはギカビット多重・分離装置であり、ＣＷＤＭ収容回線ユニットとも称されるものであり、例えば、８本のギガビットイーサネット（Ｒ）（ＧｂＥ）を、リング状の基幹伝送路であるＯＣ１９２（１０ギカビットイーサネット（Ｒ））１ｂに収容する多重化装置であり、ＧｂＥを物理リンクとみてPOINT to POINT通信を実現する装置であり、従来の図１７に示した装置１ａと同等のものである。
【００１７】
１ａｅは本発明によるパケットパスクロスコネクト装置であり、ギガビットイーサネット（Ｒ）（ＧｂＥ）１ｂに対するインタフェース機能を有するとともに、ＳＯＮＥＴ１ｂａやＬＡＮ１ｃとのインタフェース機能をも有する。図２は図１のシステム図をより詳細に示した図であり、パケットパスクロスコネクト装置１ａｅは既存のＣＷＤＭ−ＮＥ（ギガビット多重・分離装置）１ａの拡張ユニットであって、収容するユーザＬＡＮ１ｃ、たとえばギガイーサネット（Ｒ）パケット網を収容するとともに、ＯＣ４８ＳＯＮＥＴ１ｂａをも収容するＣＷＤＭ端局装置として設置されている。
【００１８】
図１，２に示すように、パケットパスクロスコネクト装置１ａｅは、従来のＣＷＤＭ−ＮＥ１ａに有する機能を包含しており、１ギガイーサインタフェース８本を１０ギガ光信号に変換し１０ＧＷＤＭシステムと連携して中継伝送する装置として利用されるとともに、マルチレイヤＡＤＭ（Add Drop Multiplexing ）機能（物理リンク単位だけてなく、パケットパス単位のクロスコネクト機能）を具備し、既存のＣＷＤＭ／１０ＧｂＥ転送パス上で、POINT to POINT通信、あるいは、Shared Mediaとして従来のＣＷＤＭ／１０ＧｂＥパスにパケットパスを割り当て、パス使用効率の向上を図りつつ、Ｎ：Ｍ通信を実現する通信装置（ＣＷＤＭ−ＮＥ）である。
【００１９】
このパケットパスクロスコネクト１ａｅは、下記ユニットより構成される。既存のギガビットイーサネット（Ｒ）インタフェースを多重して１０ギガあるいは４０ギガ光信号に多重・分離変換する機能を有するＣＷＤＭ収容回線ユニット１ａと、従来装置にて有していたＧｂＥ網におけるPOINT-TO-POINT接続装置に、物理リンク単位のＴＤＭ（Time Division Multiplexing）クロスコネクト機能を有するＴＤＭスイッチユニット１ａｄと、従来のＣＷＤＭ／１０ＧｂＥパスにパケットパスを割り当て、パケットパス単位でのクロスコネクト（回線設定）機能を有するパケットスイッチユニット１ａｃと、ＳＯＮＥＴ端局装置と相互接続されるか、あるいは既存ＳＯＮＥＴ端局のリモートターミナルとして設置され、ＳＯＮＥＴパス単位のクロスコネクトしか有していない既存ＳＯＮＥＴインタフェースをＶＣ（Virtual Concatenation ）技術を用いたユーザＬＡＮ上のパケットプロトコルのリンク速度に合致した帯域割り当て機能を有するＳＯＮＥＴリモート回線ユニット１ａａと、サービス拡充を図るべく、ユーザＬＡＮ側の多種プロトコルを統合し、既存装置の共通プラットフォーム（スイッチインタフェース）に変換するサービスコンバーターユニット１ａｂとを含んで構成されている。
【００２０】
図３は各ユニットにおけるパケットパス割り当てのイメージ図であり、図に示すように、多元的なパケットトラヒックを収容するに際し、ＣＷＤＭ収容回線ユニット１ａとパケットスイッチユニット１ａｃ間、あるいはＳＯＮＥＴリモート回線ユニット１ａａとパケットスイッチユニット１ａｃ間、あるいはギガビットイーサネット（Ｒ）リモートターミナルとして機能するサービスコンバーターユニット１ａｂとパケットスイッチユニット１ａｃ間には、パケットパス１ｄなる論理パスが予め設定されている。そして、パケット系トラヒックは、パケットパス１ｄにより確立された論理パス上で通信される。
【００２１】
図４は図２に示したネットワークモデルにおけるパケットパス割り当てとマルチレイヤＡＤＭ機能を説明するためのイメージ図である。図に示すように、本発明によるパケットパスクロスコネクト装置１ａｅ間を接続するＣＷＤＭリンク１ｂ１は、論理的にはパケットパス１ｄとＧｂＥリンク１ｃ１とが混在したトランスポート網であり、パケットパス単位のクロスコネクトは、パケットスイッチユニット１ａｃにて実施され、１ＧｂＥリンク単位のクロスコネクトは、ＴＤＭスイッチユニット１ａｄにて実施される。つまり、統計多重効果を狙ったパケットベースの上位レイヤのクロスコネクト機能と、単純な物理回線単位のクロスコネクト機能の配備箇所を分離したスイッチからなる。すなわち、このようなパケットパスの導入により、ＣＷＤＭ網内に混在する多元的な物理リンクを、論理的なパケットパスにより一元管理することが特徴となっている。
【００２２】
図５を参照して、パケットパスクロスコネクト装置１ａｅ内の各ブロックについて説明する。図に示すように、ＣＷＤＭ収容回線ユニット１ａ、パケットスイッチユニット１ａｃ、ＳＯＮＥＴリモート回線ユニット１ａａは、共通なＴＤＭスイッチインタフェース部として、パケットパス終端部３ｄ１、パケットパス生成部３ｄ２、装置内フレーム生成部３ｅ１、装置内フレーム終端部３ｅ２を有する。装置内フレーム生成部３ｅ１、装置内フレーム終端部３ｅ２からなるスイッチインタフェース部は、例えば１ＧｂＥ（１ギガビットイーサネット（登録商標））を装置内共通フレームとして収容（生成・終端）するものである。
【００２３】
ＣＷＤＭ収容回線ユニット１ａは、上記の共通部の他に、光・電気変換部３ａ１、電気・光変換部３ａ２、１０ギガ信号終端部３ｂ１及び生成部３ｂ２、１：ｎデータ分離３ｃ１及び多重部３ｃ２を有する。１０ギガ信号終端部３ｂ１では、光／電気信号変換部３ａ１からのシリアル信号をパラレル信号に変換（デシリアライズ）した後、１０ギガ信号データフレームに付与されるオーバヘッドの終端処理を行い、１０ギガ信号データフレーム内ペイロード内データをバイト多重形式にフォーマット変換し、１０ギガ信号データを１：ｎデータ分離部に送出する。
【００２４】
１０ギガ信号生成部３ｂ２では、１０ギガ信号データフレームに付与されるオーバヘッドの終端を行い、１０ギガ信号データをｎ：１データ多重部から受信したバイト多重された信号を１０ギガ信号フレームペイロードに収容し、所定のオーバヘッド（ＰＯＨ／ＳＯＨ：パスオーバヘッド／セクションオーバヘッド）を付与して、パラレル信号をシリアル信号に変換（シリアライズ）した後、電気・光信号変換部３ａ２へ送出する。
【００２５】
１：ｎデータ分離部３ｃ１では、１０ギガ信号終端部３ｂ１からの回線チャネル毎にバイト多重された受信データを出力回線チャネル毎のパケットデータに分離してパケットパス終端部３ｄ１に送出する。パケットパス終端部３ｄ１では、共通フレームのデ・カプセル化を行う。その具体処理は、以下の通りである。すなわち、パケットパス識別子を収容した共通フレームに対して、
・共通フレームペイロードのデ・スクランブル処理：
・共通フレーム内ＦＣＳ（フレームチェックシーケンス）監視によるエラー検出：
・共通フレームヘッダ演算による誤り訂正：
の各処理である。
【００２６】
パケットパス生成部３ｄ２では、パケットパス識別子を収容した共通フレームのカプセル化を行う。収容方式として、多種多様なレイヤ２プロトコルを、共通フレームでカプセル化する機能を有すると共に、転送先を示す情報を該共通フレームのヘッダに収容する機能を有する。このカプセル化の処理は以下のとおりである。すなわち、
・共通フレームへのカプセル化：
・共通フレームヘッダの計算・付与：
・共通フレームヘッダ内に収容するパケットパス識別子（転送先情報）の割り当て：
・ＦＣＳ（フレームチェックシーケンス）監視によるエラー検出：
・共通フレームペイロードのスクランブル処理：
の各処理である。
【００２７】
図６を参照して上記のカプセル化手順を補足説明する。元フレームとなるイーサネット（Ｒ）フレーム（Ｅ）は、装置内にて終端され、共通フレームヘッダ・トレイラが付与されて共通フレームとなる。共通（レイヤ２）フレームの代表として、Ｔ１Ｘ１．５で勧告されるＧＦＰフレームがあり、この共通フレームはそのヘッダ内に定義されるパケットパス識別子を持ち、ＣＷＤＭ網において確立されたパケットパス上を転送されることになる。
【００２８】
ＳＯＮＥＴリモート回線ユニット１ａａは、上記共通部の他に、光・電気変換部３ａ４、電気・光変換部３ａ５、ＳＯＨ・ＰＯＨ終端部３ｂ４及び生成部３ｂ５、ＶＣ終端部３ｃ４及び生成部３ｃ５を有する。光・電気変換部３ａ４、電気・光変換部３ａ５は、ＣＷＤＭ収容回線ユニット１ａの該当ブロック３ａ１，３ａ２と、リンク速度の相違を除けば、ハードウェア構成は同等であるため、その説明は割愛する。ＶＣ終端部３ｃ４及び生成部３ｃ５、ＳＯＨ・ＰＯＨ終端部３ｂ４及び生成部３ｂ５に対する機能説明は、以下の通りである。
【００２９】
ＶＣ終端部３ｃ４は、ＳＯＮＥＴフレームペイロード部にマッピングされたフレームを検出（デ・マッピング）し、パケットパス終端部３ｄ１に対しチャネル毎パケット多重されたデータ形式で出力する機能を有する。またＶＣ生成部３ｃ５は、ＳＯＮＥＴ網内に混在するパケットトラヒックを効率よく収容するためのＶＣ機能を有し、共通フレームをＳＯＮＥＴフレームペイロード部へマッピングする機能、ＳＯＮＥＴフレームのＰＯＨ領域確保機能、ＶＣのためのSequence Indicator生成／付加及びＭＦＩ（Multi Frame Indication）の生成／付加機能を有する。
【００３０】
ＰＯＨ・ＳＯＨ終端部３ｂ４は、ＳＯＮＥＴパスポインタ処理、パス監視、ＶＣ処理のためのＭＦＩ抽出機能部を有し、異なるＳＯＮＥＴフレームに収容された同一ＶＣチャネルデータの位相差を吸収するためのバッファを備える。ＰＯＨ・ＳＯＨ生成部３ｂ５は、ＳＯＮＥＴフレームのＰＯＨの値を生成し、ＳＴＭ（Synchronous Transfer Mode）フレーム化する機能を有する。
【００３１】
パケットスイッチユニット１ａｃは、前述したＣＷＤＭ収容回線ユニット１ａや、ＳＯＮＥＴリモート回線収容ユニット１ａａと比較しても明らかなように、パケットパス終端部３ｄ１及び生成部３ｄ２、装置内フレーム生成３ｅ１及び終端部３ｅ２を有しており、これ等に加えて、パケットパス変換部３ｃ３、パケットスイッチ部３ｂ３、パケットスケジューラ部３ａ３から構成されている。
【００３２】
パケットパス変換部３ｃ３は、共通フレームヘッダ内に収容するパケットパス識別子（共通フレームの転送先情報）の変換を行う。受信した共通フレームヘッダ内に収容されているパケットパス識別子を参照して、送信側パケットパス識別子および出力チャネル番号を検索し、検索した送信側パケットパス識別子を共通フレームヘッダ内に書き込む。受信した共通フレームヘッダ内に収容されているパケットパス識別子が無効登録の場合、該当共通フレームの廃棄を行う。
【００３３】
パケットスイッチ部３ｂ３は共通フレームのスイッチング機能を有する。パケットパス変換部３ｃ３から受信した入力共通フレームには、先頭位置、最後位置、入力パケットパス識別子等を示す信号が併走され、出力共通フレームには、転送先、先頭位置、最後位置を示す信号が併走される。スイッチングされる共通フレームは一旦メモリに格納され、格納された共通フレームに関する必要情報（転送先チャネル情報、出力パケットパス識別子、フレーム長等）を該当する共通フレームのリクエスト情報としてパケットスケジューラ部３ａ３に出力する。
【００３４】
また、パケットスケジューラ部３ａ３よりリクエスト情報に対する送出許可信号を宛先チャネル単位に受信し、一旦格納したメモリから読み出し制御を行う。共通フレーム読み出し制御に使用される内部制御メモリは、複数のチャネル情報エントリ分収容可能であり、ハードウェア設定により後段のマッピング部３ｄ２，３ｅ１での出力チャネル比に合わせた読出し制御を行う。共通フレームの出力時において、後段のマッピング部３ｄ２，３ｅ１からの送出不可信号を宛先チャネル単位に受信した場合は、指定された宛先チャネル毎データの読み出しを中止するために、パケットスケジューラ部３ａ３に対するバックプレッシャ（Back pressure ）信号を送出する。
【００３５】
パケットスケジューラ部３ａ３は、パケットスイッチ部３ｂ３から収容チャネル分のパケットの送出リクエストを受信し、パケットの読み出し順序を決定してパケットスイッチ部３ｂ３に応答する機能を有する。また、パケットスイッチ部３ｂ３からの送出要求信号／送出許可無効信号を受信し、宛先チャネル単位別・所定優先別に送出要求信号をキューイングし、パケットパス単位で出力順序を管理する。
【００３６】
以上が全体の装置構成の説明であるが、本発明によるパケットパスクロスコネクト装置１ａｅの主要ブロックを図７を参照して説明する。当該装置１ａｅは、回線側から受信する入力インタフェース部に配備されるパケットパス終端部３ｄ１と、回線側へ送信する出力インタフェース部に配備されるパケットパス生成部３ｄ１と、ＴＤＭスイッチとＴＤＭスイッチング制御部２０１からなるＴＤＭスイッチユニット１ａｄとを含んで構成されている。
【００３７】
入力インタフェース部、出力インタフェース部の数は、＃１〜＃ＮまでのＮインタフェースの種別があり、それぞれ入力および出力の物理リンクに対応している。入力インタフェースに配備されるパケットパス終端部３ｄ１は、図８にその詳細を示す様に、パケットパス識別部１００、入力パケットパス変換テーブル１０１、Ｃａｃｈｅ（キャツシュ）テーブル１０２、装置内入力パケットパスプール１０３、パケットパス選択セレクタ１０５，１０６、パケット一時格納用のメモリ１０４から構成されている。
【００３８】
出力インタフェースに配備されるパケットパス生成部３ｄ１は、図９にその詳細を示す様に、パケットパス識別部１００、出力パケットパス変換テーブル１０８、Ｃａｃｈｅテーブル１０２、装置内出力パケットパスプール１０３、パケットパス選択セレクタ１０５，１０６、前記と同様のメモリ１０４を有する。
【００３９】
以下に、本の実施の形態動作につき、図面を参照して説明する。図１０を参照して、パケットパスクロスコネクト装置１ａｅ内で、共通フレームのパケットパスがどのように付け替えられ、どのような目的で使用されるかを説明する。
【００４０】
図１０に示すように、パケットパスクロスコネクト装置１ａｅ内では、図６に示した共通フレーム内のパケットパス識別子は、装置内パケットスイッチング情報として使用される。装置内パケットパス変換機能を導入した理由は、ＴＤＭスイッチによる固定回線クロスコネクトのハードウェア構成を簡素化するとともに、入力インタフェースで変換した装置内パケットパス識別子を用いてＴＤＭスイッチング情報とするためである。
【００４１】
通常、汎用的なＴＤＭスイッチを使用する場合は、ＴＤＭスイッチング制御部２０１内に配備されるＴＤＭスイッチングテーブル２０２の参照により、入力ポート番号→出力ポート番号の表引き（テーブル検索）の結果スイッチングする構成であり、入力インタフェース部にて、上記スイッチング情報（入力ポート番号）を装置内オーバーヘッドとして付与するか、別線にてスイッチ・ＩＦ間の信号接続が必要となるが、共通フレーム内パケット識別子のフィールドをＴＤＭスイッチング情報収容用途とすることにより、パケットパススイッチングによるオーバーヘッドが不要となる。
【００４２】
パケットパス割り当てのための運用形態の例として、以下二つの形態について説明する。まず、第一の運用形態について説明する。この第一運用形態では、パケットパスが半固定的（ＰＶＣ：Permanent Virtual Connection）に確立される場合を想定する。また、本ケースで使用するパケットパス変換テーブル構成例を図１１に示す。本ケースでの入力インタフェースに配備されるパケットパス終端部３ｄ１の動作は、図１２に示す動作フローの通りである。
【００４３】
すなわち、パケットパス識別部１００により共通フレームヘッダ内パケットパス識別子を抽出する（ステップＳ１）。そして、入力パケットパス変換テーブル１０１の表引きにより取得したＰＶＣ情報を共通フレームヘッダ内パケットパス識別子格納フィールドに、装置内パケットパス識別子として上書きする（ステップＳ２）。この上書きされた装置内パケットパス識別子は、そのまま（等価的に）ＴＤＭスイッチング情報として使用される（ステップＳ３）。
【００４４】
また、出力インタフェースに配備されるパケットパス生成部３ｄ２での動作は、図１３に示す動作フローに従う。すなわち、ＴＤＭスイッチにてスイッチングされた共通フレームは、パケットパス識別部１００により共通フレームヘッダ内パケットパス識別子を抽出する（ステップＳ４）。そして、出力パケットパス変換テーブル１０８の表引きにより取得したＰＶＣ情報を共通フレームヘッダ内パケットパス識別子格納フィールドに、出力パケットパス識別子として上書きする（ステップＳ５）。この上書きされた出力パケットパス識別子は、次段パケットパスクロスコネクト装置にて入力パケットパス識別子として使用される（ステップＳ６）。
【００４５】
この時の、パケットパス変換方式は、図１０に示すように、以下の動作となる。パケットパス識別子＝ＸＸＸＸを持つ入力共通フレームは、入力ＩＦ部の第一のパケットパス選択部（３ｄ１内セレクタ１０６）にて、装置内パケットパス＝ＹＹＹＹに書き換えられ、出力ＩＦ部の第一のパケットパス選択部（３ｄ２内セレクタ１０６）にて、出力パケットパス＝ＺＺＺＺに再度書き換えられる。
【００４６】
次に、第二の運用形態について説明する。この運用形態では、パケットパスが動的あるいはソフトステート的（ＳＶＣ：Switched Virtual Connection ）に確立される場合を想定する。この場合、Ｃａｃｈｅテーブル１０２、装置内出力パケットパスプール１０３、パケットパス選択セレクタ１０５が連動して機能する。また、本ケースで使用するｃａｃｈｅ変換テーブル構成例を図１４に示す。本運用形態での入力インタフェースに配備されるパケットパス終端部３ｄ１の動作は、図１５の動作フローに示すとおりである。
【００４７】
すなわち、パケットパス識別部１００により共通フレームヘッダ内パケットパス識別子を抽出する（ステップＳ１１）。パケットパス識別部から、共通フレームが属するパケットフローの先頭が到着したことを、ｃａｃｈｅテーブルに通知するとともに、タイマを起動する（ステップＳ１２）。ｃａｃｈｅテーブルは、装置内パケットパスを割り当てるために、装置内入力パケットパスプールから新規装置内パケットパス識別子を取得し、これを共通フレームヘッダ内パケットパス識別子格納フィールドに、装置内パケットパス識別子として上書きする（ステップＳ１３）。この上書きされた装置内パケットパス識別子は、そのまま（等価的に）ＴＤＭスイッチング情報として使用される（ステップＳ１４）。
【００４８】
ｃａｃｈｅテーブルは、該当行の入力パス識別子に合致するエントリデータの使用状況を”未使用”から”使用中”に更新し（ステップＳ１５）、以降、共通フレームが属するパケットフローが到着するたびに、タイマーがリセットされ（ステップＳ１６，１７）、該当パケットパスは”使用中”のまま維持される（ステップＳ１８）。一方、一定時間共通フレームが属するパケットフローが到着しなかった場合は（ステップＳ１６）、タイムアウトとなり（ステップＳ１９）、該当パケットパスは”未使用”に更新し、装置内入力パケットパスプールに返却する（ステップＳ２０）。
【００４９】
出力インタフェースに配備されるパケットパス生成部３ｄ２での動作は図１６の動作フローに示す。すなわち、ＴＤＭスイッチにてスイッチングされた共通フレームは、パケットパス識別部１００により共通フレームヘッダ内パケットパス識別子を抽出する（ステップＳ２１）。パケットパス識別部から、共通フレームが属するパケットフローの先頭が到着したことを、ｃａｃｈｅテーブルに通知するとともに、タイマを起動する（ステップＳ２２）。
【００５０】
ｃａｃｈｅテーブルは、出力パケットパスを割り当てるために、出力パケットパスプールから新規出力パケットパス識別子を取得し、これを共通フレームヘッダ内パケットパス格納フィールドに、出力パケットパス識別子として上書きする（ステップＳ２３）。上書きされた出力パケットパス識別子は、次段パケットパスクロスコネクトにて入力パケットパス識別子として使用される（ステップＳ２４）。
【００５１】
ｃａｃｈｅテーブルは、該当行の出力パス識別子に合致するエントリデータの使用状況を”未使用”から”使用中”に更新し（ステップＳ２５）、以降、共通フレームが属するパケットフローが到着するたびに、タイマーがリセットされ（ステップＳ２６，２７）、該当パケットパスは”使用中”のまま維持される（ステップＳ２８）。一方、一定時間共通フレームが属するパケットフローが到着しなかった場合は（ステップＳ２６）、タイムアウトとなり（ステップＳ２９）、該当パケットパスは”未使用”とされ、出力パケットパスプールに返却される（ステップＳ３０）。
【００５２】
この時のパケットパス変換方式は、図１０に示すように、以下の動作となる。パケットパス識別子＝ｘｘｘｘを持つ共通フレームに対しては、入力ＩＦ部の第二のパケットパス選択部（３ｄ１内セレクタ１０５）にて、装置内パケットパス＝ｙｙｙｙに書き換えられ、出力ＩＦ部の第二のパケットパス選択部（３ｄ２内セレクタ１０５）にて、出力パケットパス＝ｚｚｚｚに再度書き換えられる。
【００５３】
【発明の効果】
以上述べた様に、本発明によれば、従来のギガビットイーサネット（Ｒ）（ＧｂＥ）インタフェースを多重して１０ギガあるいは４０ギガ光信号に多重・分離変換する装置（ギガイーサネット（Ｒ）多重分離装置）をベースマシンとし、低コストで（このベースマシンに可能な限り影響を及ぼさないことを基本として）、ＣＷＤＭ，ＤＷＤＭに代表される既存基幹網のＬＡＮ側拡張を主目的とし、各種データ系プロトコルを効率的収容可能となるという効果がある。
【００５４】
かかる効果により、更に以下の効果が得られる。ＧｂＥネットワークにおけるＬＡＮ収容容量を拡張し、またPOINT-TO-POINT通信だけでなく、統計多重効果によるパス使用効率の向上を図り、Ｎ：Ｍ通信を実現することができる。更に、既存ＳＯＮＥＴ網を収容し、ＶＣ（Virtual Concatenation ）技術を用いてユーザパケットプロトコルのリンク速度に合致した効率的な帯域割り当てを実施することができ、更にはまた、装置内のみ有効となる装置内パケットパスを新たに定義し、装置内パケットパスを運用形態に応じて柔軟に割当て可能とすることにより、パケットパスリソースを有効活用でき、かつ装置内転送で発生するオーバーヘッドを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるネットワークモデルの概略システム構成図及び本発明によるパケットパスクロスコネクト装置１ａｅの概略機能ブロック図である。
【図２】図１のシステム図をより詳細に示した図である。
【図３】パケットパスクロスコネクト装置の各ユニットにおけるパケットパス割り当てのイメージ図である。
【図４】図２に示したネットワークモデルにおけるパケットパス割り当てとマルチレイヤＡＤＭ機能を説明するためのイメージ図である。
【図５】パケットパスクロスコネクト装置内の各ブロックについて説明するための図である。
【図６】パケットパスクロスコネクト装置で適用するパケットカプセル化の手順を説明する図である。
【図７】パケットパスクロスコネクト装置の主要ブロック図である。
【図８】図７のパケットパス終端部３ｄ１の詳細を示す図である。
【図９】図７のパケットパス生成部３ｄ２の詳細を示す図である。
【図１０】装置内におけるパケットパスの変換例を説明するための図である。
【図１１】パケットパス終端・生成部内のパケットパス変換テーブルの例を示す図である。
【図１２】パケットパスが半固定的（ＰＶＣ）の場合のパケットパス終端部の動作フローである。
【図１３】パケットパスが半固定的（ＰＶＣ）の場合のパケットパス生成部の動作フローである。
【図１４】パケットパス終端・生成部内のキャッシュテーブルの例を示す図である。
【図１５】パケットパスがソフトステート的（ＳＶＣ）の場合のパケットパス終端部の動作フローである。
【図１６】パケットパスがソフトステート的（ＳＶＣ）の場合のパケットパス生成部の動作フローである。
【図１７】従来のＣＷＤＭネットワークの概略システム構成図である。
【符号の説明】
１ａＣＷＤＭ収容回線ユニット（ギガビット多重・分離装置）
１ａａＳＯＮＥＴリモート回線ユニット
１ａｂサービスコンバータユニット
１ａｃパケットスイッチユニット
１ａｄＴＤＭスイッチユニット
１ｂＣＷＤＭネットワーク
１ｂ１ギガビットイーサネット（Ｒ）（ＧｂＥ）
１ｂａＳＯＮＥＴネットワーク
１ｃＬＡＮ
１ｃ１ギガビットイーサネット（Ｒ）（ＧｂＥ）リンク
１ｄパケットパス
３ａ１，３ａ４光・電気変換部
３ａ２，３ａ５電気・光変換部
３ｂ１１０ギガ信号終端部
３ｂ２１０ギガ信号生成部
３ｃ１１：ｎデータ分離部
３ｃ２ｎ：１データ多重部
３ｄ１パケットパス終端部
３ｄ２パケットパス生成部
３ｅ１装置内フレーム生成部
３ｅ２装置内フレーム終端部
３ａ３パケットスケジューラ部
３ｂ３パケットスイッチ部
３ｃ３パケットパス交換部
３ｂ４ＳＯＨ／ＰＯＨ終端部
３ｂ５ＳＯＨ／ＰＯＨ生成部
３ｃ４ＶＣ終端部
３ｃ５ＶＣ生成部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a network apparatus and a network system using the same, and more particularly to a network apparatus in a WDM network that accommodates a Gigabit Ethernet (R) packet and a network system using the same.
[0002]
[Prior art]
In a transport network typified by Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) or Coarse WDM (CWDM) rings, etc., the user LAN (Local Area Network) packet traffic that rapidly increases is used as a packet path. There is a system that accommodates the above and transfers packet-type traffic represented by Ethernet (R) with high capacity and high speed. FIG. 17 shows an outline of such a network configuration.
[0003]
Transfer of user packet data from each of the plurality of LANs 1c is performed in the ring-shaped backbone transmission network CWDM network 1b. A gigabit multiplexing / demultiplexing device (CWDM-NE: WDM network element) 1a is installed to interconnect the CWDM network 1b and the LAN 1c.
[0004]
On the other hand, the POS {PPP (Point-to Point Protocol) over SONET (Synchronous Optical Network)} framing technology, which is a conventional technology, eliminates the flag pattern neck, and the framing technology based on GFP (Generic Framing Procedure) having high synchronization characteristics attracts attention. ing. By using this GFP technology, a wide variety of layer 2 protocols are framed into a common format, and the packet transfer processing unit is made into a common frame, thereby providing flexibility in accommodating multiple lines and using statistical multiplexing effects. It is possible to efficiently accommodate traffic.
[0005]
In addition, from the viewpoint of effective use of transmission line bandwidth, VC (Virtual Concatenation) technology is mainly aimed at improving the setting granularity of the WAM interface by filling the interface speed mismatch between LAN and WAN (Wide Area Network). There is. In this VC technology, a plurality of logical channels on a transmission line are virtually regarded as one channel and connected, thereby effectively using the band of the transmission line. For example, when a 100M-Ether1 line is accommodated by a SONET device, the conventional device uses a VC-4 (150 Mbps) channel and must allocate a 150 Mbps channel to 100 Mbps data. However, if 2 channels of VC-3 (50 Mbps) are used, 100 M is obtained. By connecting this 1 channel as a VC, 100 M-Ether can be accommodated without waste, and various packet service speeds for transport providers. Can be provided with fine setting granularity.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the gigabit multiplexing / demultiplexing device (CWDM-NE) 1a in the CWDM network shown in FIG. 17 has only a LAN interface function, and it is difficult to have flexibility in accommodating various lines as described above. As a result, it is difficult to efficiently accommodate packet traffic using the statistical multiplexing effect.
[0007]
Therefore, in the present invention, packet path establishment by framing technology such as GFP, improvement of packet accommodation efficiency, flexibility of bandwidth allocation by VC technology, and multiplexing of the conventional Gigabit Ethernet (R) interface is 10 giga LAN side of an existing backbone network represented by CWDM / DWDM at low cost (based on not affecting the base machine as much as possible) using a device that multiplexes / separates to 40 giga optical signals as a base machine An object of the present invention is to provide a network apparatus and a network system using the same, which are mainly intended for expansion and enable efficient accommodation of various multi-dimensional data protocols.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present invention, a network device having an interface function between a WDM (Wavelength Division Multiplexing) accommodating line and a LAN (including a WAN),TDM with cross-connect function for each physical link ( Time Division Multiplexing A switch unit; a WDM accommodation line unit that accommodates the WDM accommodation line and is connected to the TDM switch unit; a LAN accommodation unit that accommodates the LAN and is connected to the TDM switch unit; And a packet path switch unit connected to the TDM switch unit, and between the WDM accommodating line unit and the packet path switch unit and between the LAN accommodating unit and the packet path switch unit. In between, a logical packet path is preset,WDM accommodating line unitas well asThe TDM switch unit of the packet path switch unitFor connection toIn each interface part,On the packet pathGeneration end of packet as a common frame in the deviceI / O to the packet path switch unitA network device characterized by having the function of
[0009]
  Furthermore,The SONET transmission line is accommodated and connected to the TDM switch unit.SONET remote line unit including SONET remote line unitAnd the packet path switch unit, the logical packet path is preset, and the SONET remote line unitThe TDM switch unitFor connection toIn the interface part,SaidGeneration end of packet as a common frame in the deviceI / O to the packet path switch unitIt has the function to perform.
[0010]
  Also,The header portion of the intra-apparatus common frame is provided with a packet path identifier that is transfer destination information of the packet in the frame, and this packet path identifier is used as intra-apparatus packet switching information.It is characterized by that.
[0011]
  According to the present invention, a WDM (Wavelength Division Multiplexing) accommodating line and a LAN (including a WAN)BetweenNetwork device having interface functionTheA network system comprising:TDM with cross-connect function for each physical link ( Time Division Multiplexing A switch unit; a WDM accommodation line unit that accommodates the WDM accommodation line and is connected to the TDM switch unit; a LAN accommodation unit that accommodates the LAN and is connected to the TDM switch unit; And a packet path switch unit connected to the TDM switch unit, and between the WDM accommodating line unit and the packet path switch unit and between the LAN accommodating unit and the packet path switch unit. In between, a logical packet path is preset,WDM accommodating line unitas well asThe TDM switch unit of the packet path switch unitFor connection toIn each interface part,On the packet pathGeneration end of packet as a common frame in the deviceI / O to the packet path switch unitA network system characterized by having a function to perform
[0012]
The operation of the present invention will be described. The Giga Ethernet (R) demultiplexer used for POINT-TO-POINT connection in the GbE (Gigabit Ethernet (R)) network that has been used in conventional equipment has been expanded to provide a cross-connect function for each physical link. By expanding the existing user LAN capacity. Also, assign a packet path to the conventional CWDM / 10GbE path, adopt a multilayer switch configuration with a cross-connect function for each packet path as well as a cross-connect for each physical link, and provide a flexible packet path allocation function Thus, the path use efficiency is improved by the statistical multiplexing effect, and N: M communication is realized.
[0013]
The above packet path allocation can be applied to accommodate an existing SONET network, and the link speed of the user packet protocol using the VC technology in order to incorporate an existing SONET interface having only a cross-connect function for each SONET path with this apparatus. Efficient bandwidth allocation that matches
[0014]
It is possible to define a new intra-device packet path that is valid only within the device, and select whether to allocate this intra-device packet path semi-fixed or according to the so-called soft state with flexibility. By doing so, packet path resources can be used effectively, and overhead generated by intra-device transfer is reduced.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a network model to which the present invention is applied and a schematic functional block diagram of a packet path cross-connect device 1ae which is a network device according to the present invention. Yes.
[0016]
In FIG. 1, 1a is a gigabit multiplexing / demultiplexing device, which is also called a CWDM accommodating line unit. For example, eight Gigabit Ethernet (R) (GbE) are connected to OC192, which is a ring-shaped backbone transmission line. (10 Gigabit Ethernet (R)) A multiplexing device accommodated in 1b, which realizes point-to-point communication by regarding GbE as a physical link, and is equivalent to the conventional device 1a shown in FIG. It is.
[0017]
A packet path cross-connect device 1ae according to the present invention has an interface function for the Gigabit Ethernet (R) (GbE) 1b and also has an interface function for the SONET 1ba and the LAN 1c. FIG. 2 is a diagram showing the system diagram of FIG. 1 in more detail. The packet path cross-connect device 1ae is an extension unit of the existing CWDM-NE (Gigabit multiplexing / demultiplexing device) 1a, and accommodates user LANs 1c, For example, it is installed as a CWDM terminal station apparatus that accommodates a Gigabit Ethernet (R) packet network and also accommodates an OC48 SONET 1ba.
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, the packet path cross-connect device 1ae includes the functions of the conventional CWDM-NE 1a, converts eight 1-giga-sa interfaces into 10-giga optical signals, and cooperates with the 10G-WDM system. In addition to being used as a relay transmission device, it has a multi-layer ADM (Add Drop Multiplexing) function (a cross-connect function for each packet path as well as for each physical link), and on the existing CWDM / 10 GbE transfer path, It is a communication device (CWDM-NE) that realizes N: M communication while assigning a packet path to a conventional CWDM / 10GbE path as to POINT communication or Shared Media and improving path use efficiency.
[0019]
The packet path cross connect 1ae is composed of the following units. A CWDM accommodating line unit 1a having a function of multiplexing and demultiplexing an existing Gigabit Ethernet (R) interface into a 10-gigabit or 40-gigabit optical signal, and a POINT-TO- in the GbE network that the conventional apparatus has A POINT connection device is assigned a TDM switch unit 1ad having a TDM (Time Division Multiplexing) cross-connect function for each physical link and a conventional CWDM / 10GbE path, and a cross-connect (line setting) function for each packet path. An existing SONET interface that is connected to a SONET terminal station device or a remote terminal of an existing SONET terminal station and has only a SONET path unit cross-connect is connected to a virtual switch (VC) (VC). ) Technique The SONET remote line unit 1aa having a bandwidth allocation function that matches the link speed of the packet protocol on the user LAN using the user LAN and various protocols on the user LAN side are integrated in order to expand the service, and the common platform (switch And a service converter unit 1ab for conversion into an interface).
[0020]
FIG. 3 is an image diagram of packet path allocation in each unit. As shown in FIG. 3, when accommodating multiple packet traffic, between the CWDM accommodating line unit 1a and the packet switch unit 1ac or the SONET remote line unit 1aa and the packet. A logical path as a packet path 1d is set in advance between the switch units 1ac or between the service converter unit 1ab functioning as a Gigabit Ethernet (R) remote terminal and the packet switch unit 1ac. Packet traffic is communicated on the logical path established by the packet path 1d.
[0021]
FIG. 4 is an image diagram for explaining packet path allocation and the multilayer ADM function in the network model shown in FIG. As shown in the figure, a CWDM link 1b1 that connects packet path cross-connect devices 1ae according to the present invention is a transport network in which a packet path 1d and a GbE link 1c1 are logically mixed. The connection is implemented by the packet switch unit 1ac, and the 1 GbE link unit cross-connect is implemented by the TDM switch unit 1ad. In other words, it consists of a switch that separates the location where a packet-based upper-layer cross-connect function aimed at statistical multiplexing effects and a simple cross-connect function for each physical line are provided. In other words, the introduction of such a packet path is characterized in that multiple physical links mixed in the CWDM network are centrally managed by a logical packet path.
[0022]
  Each block in the packet path cross-connect device 1ae will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the CWDM accommodating line unit 1a, the packet switch unit 1ac, and the SONET remote line unit 1aa have a packet path termination unit 3d1, a packet path as a common TDM switch interface unit.Generator3d2, device internal frameGenerator3e1 and an in-device frame end portion 3e2. The switch interface unit including the intra-device frame generation unit 3e1 and the intra-device frame termination unit 3e2 accommodates (generates and terminates), for example, 1 GbE (1 Gigabit Ethernet (registered trademark)) as a common frame within the device.
[0023]
The CWDM accommodating line unit 1a includes an optical / electric conversion unit 3a1, an electric / optical conversion unit 3a2, a 10-giga signal termination unit 3b1, a generation unit 3b2, a 1: n data separation unit 3c1, and a multiplexing unit 3c2, in addition to the common unit described above. Have The 10 giga signal termination unit 3b1 converts the serial signal from the optical / electrical signal conversion unit 3a1 into a parallel signal (deserialization), and then performs overhead termination processing applied to the 10 giga signal data frame. The data in the payload in the data frame is format-converted into a byte multiplex format, and 10 giga signal data is sent to the 1: n data separator.
[0024]
The 10 giga signal generator 3b2 terminates the overhead added to the 10 giga signal data frame, and accommodates the 10 giga signal data received from the n: 1 data multiplexer in the 10 giga signal frame payload. Then, after giving a predetermined overhead (POH / SOH: path overhead / section overhead), the parallel signal is converted into a serial signal (serialized), and then sent to the electrical / optical signal converter 3a2.
[0025]
The 1: n data separation unit 3c1 separates the received data byte-multiplexed for each line channel from the 10 giga signal termination unit 3b1 into packet data for each output line channel and sends the packet data to the packet path termination unit 3d1. The packet path termination unit 3d1 decapsulates the common frame. The specific process is as follows. That is, for a common frame containing a packet path identifier,
・ De-scramble processing of common frame payload:
-Error detection by monitoring FCS (frame check sequence) in common frame:
-Error correction by common frame header calculation:
Each process.
[0026]
The packet path generation unit 3d2 encapsulates a common frame that contains a packet path identifier. As an accommodation method, it has a function of encapsulating various layer 2 protocols in a common frame, and also has a function of accommodating information indicating a transfer destination in the header of the common frame. The encapsulation process is as follows. That is,
・ Encapsulation in common frame:
・ Calculation and assignment of common frame header:
-Assignment of packet path identifiers (forwarding destination information) accommodated in the common frame header:
-Error detection by FCS (frame check sequence) monitoring:
・ Scramble processing of common frame payload:
Each process.
[0027]
The above encapsulation procedure will be supplementarily described with reference to FIG. The Ethernet (R) frame (E), which is the original frame, is terminated in the apparatus, and is provided with a common frame header / trailer to become a common frame. As a typical common (layer 2) frame, there is a GFP frame recommended by T1X1.5. This common frame has a packet path identifier defined in its header, and is transferred on a packet path established in the CWDM network. Will be.
[0028]
The SONET remote line unit 1aa includes an optical / electric conversion unit 3a4, an electric / optical conversion unit 3a5, an SOH / POH termination unit 3b4, a generation unit 3b5, a VC termination unit 3c4, and a generation unit 3c5 in addition to the above-described common unit. The optical / electrical conversion unit 3a4 and the electric / optical conversion unit 3a5 are the same in hardware configuration as the corresponding blocks 3a1 and 3a2 of the CWDM accommodating line unit 1a except for the difference in link speed. . The functional descriptions for the VC termination unit 3c4 and the generation unit 3c5, the SOH / POH termination unit 3b4, and the generation unit 3b5 are as follows.
[0029]
The VC termination unit 3c4 has a function of detecting (de-mapping) a frame mapped in the SONET frame payload portion and outputting the data in a data format in which packets are multiplexed for each channel to the packet path termination unit 3d1. The VC generation unit 3c5 has a VC function for efficiently accommodating packet traffic mixed in the SONET network, a function for mapping a common frame to a SONET frame payload part, a function for securing a POH area of a SONET frame, a VC Sequence Indicator generation / addition function and MFI (Multi Frame Indication) generation / addition function are provided.
[0030]
The POH / SOH termination unit 3b4 has an MFI extraction function unit for SONET path pointer processing, path monitoring, and VC processing, and a buffer for absorbing the phase difference of the same VC channel data accommodated in different SONET frames. Prepare. The POH / SOH generation unit 3b5 has a function of generating a POH value of a SONET frame and converting it to an STM (Synchronous Transfer Mode) frame.
[0031]
The packet switch unit 1ac includes the packet path termination unit 3d1 and the generation unit 3d2, the in-device frame generation 3e1 and the termination unit 3e2, as is apparent from the CWDM accommodation line unit 1a and the SONET remote line accommodation unit 1aa. In addition to these, the packet path conversion unit 3c3, the packet switch unit 3b3, and the packet scheduler unit 3a3 are included.
[0032]
The packet path conversion unit 3c3 converts the packet path identifier (common frame transfer destination information) accommodated in the common frame header. The transmission side packet path identifier and the output channel number are searched with reference to the packet path identifier accommodated in the received common frame header, and the searched transmission side packet path identifier is written in the common frame header. When the packet path identifier accommodated in the received common frame header is invalid registration, the common frame is discarded.
[0033]
The packet switch unit 3b3 has a common frame switching function. In the input common frame received from the packet path conversion unit 3c3, signals indicating the head position, the last position, the input packet path identifier, and the like are run in parallel, and in the output common frame, signals indicating the transfer destination, the head position, and the last position. It is run side by side. The common frame to be switched is temporarily stored in the memory, and necessary information (transfer destination channel information, output packet path identifier, frame length, etc.) relating to the stored common frame is output to the packet scheduler 3a3 as request information of the corresponding common frame. To do.
[0034]
In addition, a transmission permission signal for request information is received from the packet scheduler unit 3a3 for each destination channel, and read control is performed from the memory once stored. The internal control memory used for common frame read control can accommodate a plurality of channel information entries, and performs read control according to the output channel ratio in the subsequent mapping units 3d2 and 3e1 by hardware setting. At the time of outputting the common frame, if a transmission disable signal from the subsequent mapping units 3d2 and 3e1 is received for each destination channel, the back to the packet scheduler unit 3a3 is stopped in order to stop reading the data for each designated destination channel. Send pressure (Back pressure) signal.
[0035]
The packet scheduler unit 3a3 has a function of receiving a packet transmission request for the accommodated channels from the packet switch unit 3b3, determining a packet reading order, and responding to the packet switch unit 3b3. Further, it receives the transmission request signal / transmission permission invalid signal from the packet switch unit 3b3, queues the transmission request signal for each destination channel and for each predetermined priority, and manages the output order for each packet path.
[0036]
The above is a description of the overall apparatus configuration. The main blocks of the packet path cross-connect apparatus 1ae according to the present invention will be described with reference to FIG. The device 1ae includes a packet path termination unit 3d1 provided in an input interface unit that receives from the line side, a packet path generation unit 3d1 provided in an output interface unit that transmits to the line side, a TDM switch, and a TDM switching control unit And a TDM switch unit 1ad consisting of 201.
[0037]
The number of input interface units and output interface units includes N interface types # 1 to #N, which correspond to input and output physical links, respectively. As shown in detail in FIG. 8, the packet path termination unit 3d1 provided in the input interface includes a packet path identification unit 100, an input packet path conversion table 101, a cache table 102, and an in-device input packet path pool 103. Packet path selection selectors 105 and 106, and a memory 104 for temporarily storing packets.
[0038]
As shown in detail in FIG. 9, the packet path generation unit 3d1 deployed in the output interface includes a packet path identification unit 100, an output packet path conversion table 108, a cache table 102, an in-device output packet path pool 103, a packet path The selectors 105 and 106 have the same memory 104 as described above.
[0039]
The operation of the present embodiment will be described below with reference to the drawings. With reference to FIG. 10, how the packet path of the common frame is changed and used for what purpose in the packet path cross-connect device 1ae will be described.
[0040]
As shown in FIG. 10, in the packet path cross-connect device 1ae, the packet path identifier in the common frame shown in FIG. 6 is used as in-device packet switching information. The reason for introducing the in-device packet path conversion function is to simplify the hardware configuration of the fixed line cross-connect by the TDM switch and to make TDM switching information using the in-device packet path identifier converted by the input interface. .
[0041]
Normally, when a general-purpose TDM switch is used, a configuration in which switching is performed as a result of a table lookup (input port number → output port number) by referring to the TDM switching table 202 provided in the TDM switching control unit 201. In the input interface unit, the above switching information (input port number) is given as overhead in the apparatus, or a signal connection between the switch and IF is required on a separate line. Is used for accommodating TDM switching information, overhead due to packet path switching becomes unnecessary.
[0042]
As examples of operation modes for packet path allocation, the following two modes will be described. First, the first operation mode will be described. In this first operation mode, it is assumed that the packet path is established semi-fixed (PVC: Permanent Virtual Connection). In addition, FIG. 11 shows a configuration example of a packet path conversion table used in this case. The operation of the packet path termination unit 3d1 provided in the input interface in this case is as shown in the operation flow in FIG.
[0043]
That is, the packet path identification unit 100 extracts the packet path identifier in the common frame header (step S1). Then, the PVC information acquired by the lookup of the input packet path conversion table 101 is overwritten in the packet path identifier storage field in the common frame header as an in-device packet path identifier (step S2). This overwritten in-device packet path identifier is used as it is (equivalently) as TDM switching information (step S3).
[0044]
Further, the operation in the packet path generation unit 3d2 arranged in the output interface follows the operation flow shown in FIG. That is, for the common frame switched by the TDM switch, the packet path identification unit 100 extracts the packet path identifier in the common frame header (step S4). Then, the PVC information acquired by the lookup of the output packet path conversion table 108 is overwritten as the output packet path identifier in the packet path identifier storage field in the common frame header (step S5). This overwritten output packet path identifier is used as an input packet path identifier in the next-stage packet path cross-connect device (step S6).
[0045]
The packet path conversion method at this time is as follows as shown in FIG. The input common frame having the packet path identifier = XXXX is rewritten to the in-device packet path = YYYY by the first packet path selection unit (3d1 selector 106) of the input IF unit, and the first packet of the output IF unit The path selection unit (3d2 selector 106) rewrites the output packet path = ZZZ again.
[0046]
Next, the second operation mode will be described. In this operation mode, it is assumed that the packet path is established dynamically or in a soft state (SVC: Switched Virtual Connection). In this case, the cache table 102, the in-device output packet path pool 103, and the packet path selection selector 105 function in conjunction with each other. FIG. 14 shows an example of the cache conversion table configuration used in this case. The operation of the packet path termination unit 3d1 provided in the input interface in this operation mode is as shown in the operation flow of FIG.
[0047]
That is, the packet path identification unit 100 extracts the packet path identifier in the common frame header (step S11). The packet path identification unit notifies the cache table that the head of the packet flow to which the common frame belongs has arrived, and starts a timer (step S12). The cache table obtains a new in-device packet path identifier from the in-device input packet path pool and assigns it to the packet path identifier storage field in the common frame header as an in-device packet path identifier in order to allocate the in-device packet path. (Step S13). This overwritten in-device packet path identifier is used as it is (equivalently) as TDM switching information (step S14).
[0048]
The cache table updates the usage status of the entry data that matches the input path identifier of the corresponding row from “unused” to “in use” (step S15), and thereafter each time a packet flow to which the common frame belongs arrives. The timer is reset (steps S16 and S17), and the corresponding packet path is maintained “in use” (step S18). On the other hand, if the packet flow to which the common frame belongs for a certain period of time has not arrived (step S16), a timeout occurs (step S19), the corresponding packet path is updated to “unused” and returned to the in-device input packet path pool. (Step S20).
[0049]
The operation in the packet path generation unit 3d2 provided in the output interface is shown in the operation flow of FIG. That is, for the common frame switched by the TDM switch, the packet path identification unit 100 extracts the packet path identifier in the common frame header (step S21). The packet path identification unit notifies the cache table that the head of the packet flow to which the common frame belongs has arrived, and starts a timer (step S22).
[0050]
The cache table acquires a new output packet path identifier from the output packet path pool in order to assign an output packet path, and overwrites this as the output packet path identifier in the packet path storage field in the common frame header (step S23). The overwritten output packet path identifier is used as an input packet path identifier in the next-stage packet path cross-connect (step S24).
[0051]
The cache table updates the usage status of the entry data that matches the output path identifier of the corresponding row from “unused” to “in use” (step S25), and thereafter each time the packet flow to which the common frame belongs arrives. The timer is reset (steps S26 and S27), and the corresponding packet path is maintained “in use” (step S28). On the other hand, if the packet flow to which the common frame belongs for a certain period of time has not arrived (step S26), a timeout occurs (step S29), the corresponding packet path is set to “unused”, and is returned to the output packet path pool (step S26). S30).
[0052]
The packet path conversion method at this time is as follows as shown in FIG. For a common frame having a packet path identifier = xxxx, the second packet path selection unit (selector 105 in 3d1) of the input IF unit rewrites the packet path in the apparatus to yyyy, and the second frame of the output IF unit. The packet path selection unit (selector 105 in 3d2) rewrites again to output packet path = zzzz.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a conventional gigabit Ethernet (R) (GbE) interface is multiplexed and demultiplexed into a 10 giga or 40 giga optical signal (Giga Ethernet (R) demultiplexer). ) Is a base machine, and it is low-cost (based on not affecting the base machine as much as possible), and the main purpose is to extend existing backbone networks represented by CWDM and DWDM, and various data protocols The effect is that it can be accommodated efficiently.
[0054]
With this effect, the following effects can be further obtained. N: M communication can be realized by expanding the LAN capacity in the GbE network and improving not only the point-to-point communication but also the path use efficiency by the statistical multiplexing effect. Furthermore, an existing SONET network can be accommodated, and an efficient bandwidth allocation that matches the link speed of the user packet protocol can be performed using VC (Virtual Concatenation) technology. By newly defining the internal packet path and enabling flexible allocation of the internal packet path according to the operation mode, it is possible to effectively use the packet path resource and reduce the overhead generated by the internal transfer. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a network model to which the present invention is applied and a schematic functional block diagram of a packet path cross-connect device 1ae according to the present invention.
FIG. 2 shows the system diagram of FIG. 1 in more detail.
FIG. 3 is an image diagram of packet path allocation in each unit of the packet path cross-connect device.
4 is an image diagram for explaining packet path allocation and a multilayer ADM function in the network model shown in FIG. 2; FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining each block in the packet path cross-connect device.
FIG. 6 is a diagram for explaining a packet encapsulation procedure applied in the packet path cross-connect device.
FIG. 7 is a main block diagram of a packet path cross-connect device.
FIG. 8 is a diagram showing details of the packet path termination unit 3d1 in FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram illustrating details of the packet path generation unit 3d2 in FIG.
FIG. 10 is a diagram for explaining an example of packet path conversion in the apparatus.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a packet path conversion table in a packet path termination / generation unit.
FIG. 12 is an operation flow of a packet path termination unit when the packet path is semi-fixed (PVC).
FIG. 13 is an operation flow of the packet path generation unit when the packet path is semi-fixed (PVC).
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a cache table in a packet path termination / generation unit;
FIG. 15 is an operation flow of a packet path termination unit when the packet path is in a soft state (SVC).
FIG. 16 is an operation flow of the packet path generation unit when the packet path is in a soft state (SVC).
FIG. 17 is a schematic system configuration diagram of a conventional CWDM network.
[Explanation of symbols]
1a CWDM accommodation line unit (Gigabit multiplexer / demultiplexer)
1aa SONET remote line unit
1ab Service Converter Unit
1ac packet switch unit
1ad TDM switch unit
1b CWDM network
1b1 Gigabit Ethernet (R) (GbE)
1ba SONET network
1c LAN
1c1 Gigabit Ethernet (R) (GbE) link
1d packet path
3a1, 3a4 Optical / electrical converter
3a2, 3a5 Electrical / optical converter
3b1 10 giga signal termination
3b2 10 giga signal generator
3c1 1: n data separator
3c2 n: 1 data multiplexer
3d1 packet path termination
3d2 packet path generator
3e1 In-device frame generator
3e2 Intra-device frame end
3a3 Packet scheduler section
3b3 Packet switch part
3c3 packet path switching part
3b4 SOH / POH termination
3b5 SOH / POH generator
3c4 VC termination
3c5 VC generator

Claims

ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）収容回線とＬＡＮ（ＷＡＮも含む）との間のインタフェース機能を有するネットワーク装置であって、
物理リンク単位でのクロスコネクト機能を有するＴＤＭ（ Time Division Multiplexing ）スイッチユニットと、
前記ＷＤＭ収容回線を収容すると共に前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたＷＤＭ収容回線ユニットと、
前記ＬＡＮを収容すると共に前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたＬＡＮ収容ユニットと、
パケットパス単位でのクロスコネクト機能を有し前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたパケットパススイッチユニットと、
を含み、
前記ＷＤＭ収容回線ユニットと前記パケットパススイッチユニットとの間及び前記ＬＡＮ収容ユニットと前記パケットパススイッチユニットとの間には、論理的なパケットパスが予め設定されており、
前記ＷＤＭ収容回線ユニット及び前記パケットパススイッチユニットの前記ＴＤＭスイッチユニットへの接続のための各インタフェース部に、前記パケットパス上のパケットを装置内共通フレームとして生成終端して前記パケットパススイッチユニットに対して入出力する機能を有することを特徴とするネットワーク装置。A network device having an interface function between a WDM (Wavelength Division Multiplexing) accommodating line and a LAN (including a WAN),
A TDM ( Time Division Multiplexing ) switch unit having a cross-connect function in units of physical links ;
A WDM accommodation line unit accommodating the WDM accommodation line and connected to the TDM switch unit;
A LAN accommodating unit accommodating the LAN and connected to the TDM switch unit;
A packet path switch unit having a cross-connect function for each packet path and connected to the TDM switch unit;
Including
Logical packet paths are set in advance between the WDM accommodating line unit and the packet path switch unit and between the LAN accommodating unit and the packet path switch unit.
In each interface unit for connecting the WDM accommodating line unit and the packet path switch unit to the TDM switch unit , a packet on the packet path is generated and terminated as a common frame within the apparatus, and the packet path switch unit A network device having a function of inputting and outputting data.

前記ＷＤＭ収容回線ユニットは、前記ＷＤＭ収容回線に対する光電変換処理をなす光電変換部と、この光電変換による電気信号を前記装置内共通フレームとして生成終端する生成終端部とを有することを特徴とする請求項１記載のネットワーク装置。The WDM receiving line units, the claims and having a photoelectric conversion unit constituting the photoelectric conversion process on the WDM lines accommodated, and a generation termination unit that generates terminating an electrical signal by the photoelectric conversion as a common frame within said apparatus Item 4. The network device according to Item 1.

ＳＯＮＥＴ伝送路を収容すると共に前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたＳＯＮＥＴリモート回線ユニットを、更に含み、
前記ＳＯＮＥＴリモート回線ユニットと前記パケットパススイッチユニットとの間には、論理的な前記パケットパスが予め設定されており、
前記ＳＯＮＥＴリモート回線ユニットの前記ＴＤＭスイッチユニットへの接続のためのインタフェース部に、前記パケットを装置内共通フレームとして生成終端して前記パケットパススイッチユニットに対して入出力する機能を有することを特徴とする請求項１または２記載のネットワーク装置。 A SONET remote line unit accommodating a SONET transmission line and connected to the TDM switch unit;
The logical packet path is preset between the SONET remote line unit and the packet path switch unit,
And wherein the interface unit for connection to the TDM switch unit of SONET remote line unit, has a function to output the generated end to the packet path switch unit to the packet as a unit in a common frame The network device according to claim 1 or 2.

前記ＳＯＮＥＴリモート回線ユニットは、前記ＳＯＮＥＴ伝送路に対する光電変換処理をなす光電変換部と、この光電変換による信号を前記装置内共通フレームとして生成終端する生成終端部とを有することを特徴とする請求項３記載のネットワーク装置。The SONET remote line unit includes a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion processing on the SONET transmission line, and a generation termination unit that generates and terminates a signal generated by the photoelectric conversion as a common frame in the apparatus. 3. The network device according to 3.

前記装置内共通フレームのヘッダ部には、前記フレーム中のパケットの転送先情報であるパケットパス識別子が設けられており、このパケットパス識別子を装置内パケットスイッチング情報として使用することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のネットワーク装置。 The header of the intra-apparatus common frame is provided with a packet path identifier which is transfer destination information of a packet in the frame, and the packet path identifier is used as intra-apparatus packet switching information. Item 5. The network device according to any one of Items 1 to 4.

ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）収容回線とＬＡＮ（ＷＡＮも含む）との間のインタフェース機能を有するネットワーク装置を含むネットワークシステムであって、
前記ネットワーク装置は、
物理リンク単位でのクロスコネクト機能を有するＴＤＭ（ Time Division Multiplexing ）スイッチユニットと、
前記ＷＤＭ収容回線を収容すると共に前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたＷＤＭ収容回線ユニットと、
前記ＬＡＮを収容すると共に前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたＬＡＮ収容ユニットと、
パケットパス単位でのクロスコネクト機能を有し前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたパケットパススイッチユニットと、
を含み、
前記ＷＤＭ収容回線ユニットと前記パケットパススイッチユニットとの間及び前記ＬＡＮ収容ユニットと前記パケットパススイッチユニットとの間には、論理的なパケットパスが予め設定されており、
前記ＷＤＭ収容回線ユニット及び前記パケットパススイッチユニットの前記ＴＤＭスイッチユニットへの接続のための各インタフェース部に、前記パケットパス上のパケットを装置内共通フレームとして生成終端して前記パケットパススイッチユニットに対して入出力する機能を有することを特徴とするネットワークシステム。A network system including a network device having an interface function to the WDM (Wavelength Division Multiplexing) receiving line and LAN (including WAN),
The network device is:
A TDM ( Time Division Multiplexing ) switch unit having a cross-connect function in units of physical links ;
A WDM accommodation line unit accommodating the WDM accommodation line and connected to the TDM switch unit ;
A LAN accommodating unit accommodating the LAN and connected to the TDM switch unit;
A packet path switch unit to have a cross-connect function connected to the TDM switch unit in packets each path,
Including
Logical packet paths are set in advance between the WDM accommodating line unit and the packet path switch unit and between the LAN accommodating unit and the packet path switch unit.
In each interface unit for connecting the WDM accommodating line unit and the packet path switch unit to the TDM switch unit , a packet on the packet path is generated and terminated as a common frame within the apparatus, and the packet path switch unit A network system characterized by having an input / output function.

前記ＷＤＭ収容回線ユニットは、前記ＷＤＭ収容回線に対する光電変換処理をなす光電変換部と、この光電変換による電気信号を前記装置内共通フレームとして生成終端する生成終端部とを有することを特徴とする請求項６記載のネットワークシステム。The WDM receiving line units, the claims and having a photoelectric conversion unit constituting the photoelectric conversion process on the WDM lines accommodated, and a generation termination unit that generates terminating an electrical signal by the photoelectric conversion as a common frame within said apparatus Item 7. The network system according to Item 6.

前記ネットワーク装置は、
ＳＯＮＥＴ伝送路を収容すると共に前記ＴＤＭスイッチユニットに接続されたＳＯＮＥＴリモート回線ユニットを、更に含み、
前記ＳＯＮＥＴリモート回線ユニットと前記パケットパススイッチユニットとの間には、論理的な前記パケットパスが予め設定されており、
前記ＳＯＮＥＴリモート回線ユニットの前記ＴＤＭスイッチユニットへの接続のためのインタフェース部に、前記パケットを装置内共通フレームとして生成終端して前記パケットパススイッチユニットに対して入出力する機能を有することを特徴とする請求項６または７記載のネットワークシステム。 The network device is:
A SONET remote line unit accommodating a SONET transmission line and connected to the TDM switch unit ;
The logical packet path is preset between the SONET remote line unit and the packet path switch unit,
And wherein the interface unit for connection to the TDM switch unit of SONET remote line unit, has a function to output the generated end to the packet path switch unit to the packet as a unit in a common frame The network system according to claim 6 or 7.

前記ＳＯＮＥＴリモート回線ユニットは、前記ＳＯＮＥＴ伝送路に対する光電変換処理をなす光電変換部と、この光電変換による信号を前記装置内共通フレームとして生成終端する生成終端部とを有することを特徴とする請求項８記載のネットワークシステム。The SONET remote line unit includes a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion processing on the SONET transmission line, and a generation termination unit that generates and terminates a signal generated by the photoelectric conversion as a common frame in the apparatus. 9. The network system according to 8.

前記装置内共通フレームのヘッダ部には、前記フレーム中のパケットの転送先情報であるパケットパス識別子が設けられており、このパケットパス識別子を装置内パケットスイッチング情報として使用することを特徴とする請求項６〜９いずれか記載のネットワークシステム。 The header of the intra-apparatus common frame is provided with a packet path identifier which is transfer destination information of a packet in the frame, and the packet path identifier is used as intra-apparatus packet switching information. Item 10. The network system according to any one of Items 6 to 9.