JP4034782B2 - リング間接続装置、及びデータ転送制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のパケットリングによってネットワークを構築する際のリング間接続装置，及びデータ転送制御方法に関する。

メトロエリアネットワークにおいて、従来のＳＯＮＥＴ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）／ＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）リングに対して、近年では、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）：ＩＥＥＥ８０２．３に準拠するネットワーク）パケット等を直接リング上で転送するパケットリング（ＲＰＲ：Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｒｉｎｇ）が注目されている。現在、パケットリングについては、ＩＥＥＥ８０２．１７委員会において、２００３年６月を目処に標準化作業を行っている。
パケットリングは、インナーリング（Ｉｎｎｅｒ ｒｉｎｇ）とアウターリング（Ｏｕｔｅｒ ｒｉｎｇ）を持ちパケット単位でデータの行き先（インナー側またはアウター側）を決めてデータを転送するリング型ネットワークである。パケットリングでは、リングを構成する各ネットワーク装置（「ステーション」と呼ばれる）において、パケットに設定されている宛先をその都度見ながらデータの転送方向を決めている。
パケットリングでは、リングに属する各ネットワーク装置が自装置の情報を含むトポロジ構築用パケットをリング内の他のネットワーク装置に伝達することにより、各ネットワーク装置がリング全体のトポロジ構成を知る。パケットリングにおいて、トポロジ構築用パケットを用いてトポロジを構築する方法を説明すると次のようになる。
図１に示す例では、まず、ステーション２は、ステーション２のＭＡＣアドレスを含むトポロジ構築用パケットをインナー（Ｉｎｎｅｒ）側にＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）＝２５５（初期値）に設定してブロードキャストする。最初にトポロジ構築用パケットを受信したステーション３は、受信したパケットのＴＴＬが２５５（初期値）であるため、自分から見てアウター（Ｏｕｔｅｒ）側のホップ（Ｈｏｐ）数が１となる位置にステーション２が存在することを知る。ステーション３は、ステーション２から受け取ったトポロジ構築用パケットのＴＴＬを−１、即ちＴＴＬ＝２５４としてステーション４に送信する。
続いて、ＴＴＬ＝２５４のトポロジ構築用パケットを受信したステーション４は、自分から見てアウター側のホップ数が２となる位置にステーション２が存在することを知る。その後、インナーリングにおいてステーション４以降に位置する全ステーション（ステーション５〜１０，１）は、同様の手順によりステーション２の存在と、さらにステーション２までのアウター側のホップ数を知ることになる。同様に、ステーション２は、アウター側に対してもトポロジ構築用パケットを送出する。これによって、パケットリング内の各ステーション１，３〜１０は、ステーション２のＭＡＣアドレスと、ステーション２までのインナー側におけるホップ数とを認識することができる。従って、各ステーション１，３〜１０は、それぞれステーション２について、ＭＡＣアドレス、インナー及びアウター側における位置（Ｈｏｐ数）を認識することができる。
さらに、トポロジ構築用パケットは、ステーション２だけでなくリング上の全ステーションから送信される。このため、各ステーションは、リング上の全ステーションの情報（ＭＡＣアドレス，インナー及びアウター側のＨｏｐ数）を収集することができる。
図２は、図１のステーション２が保持することができるトポロジマップの例を示す図である。パケットリング上の各ステーションは、上述した手順でトポロジマップを構築することにより、リング上の他のステーションへ転送するパケットに対し、リングのどちらの方向にパケット転送をすれば最短距離で転送することができるかということを判断することができる。
図３には、パケットリングにおいて、ステーション２からパケットが挿入（Ｐａｃｋｅｔ Ａｄｄ）されステーション６から抽出（Ｐａｃｋｅｔ Ｄｒｏｐ）される場合が示されている。この場合、ステーション２は、トポロジマップを用いてインナー方向にデータパケットを転送した方がステーション６までの距離が近いことを判断することができる。
また、パケットリングでは、構築されたトポロジマップを用いて、リング内で発生した障害から、転送されるパケットを保護する障害プロテクション方式を実施できる。障害プロテクション方式には、一般に次の二つがある。
一つは、パケットリング内において障害が発生している場合に、その障害箇所を避ける様にパケット転送方向を即座に変える方式であり、「ステアリング」と呼ばれる。図４は、ステアリングの実施例を示す図である。図４において、ステーション２はステーション４−ステーション５間に障害が発生した際には、他のステーションから送信される障害通知用パケットを受け取り、これによってステーション４−５間の障害発生を認識することができる。この場合、ステーション２は、障害前にパケットリングのインナーリング（Ｉｎｎｅｒ Ｒｉｎｇ）に送出していたデータパケットをアウターリング（Ｏｕｔｅｒ Ｒｉｎｇ）に送出するように切り替えを行うことができる。ステアリングにより、ステーション２に挿入されるパケットはアウターリングを通ってステーション６に到達するようになる。
もう一つは、リング内に発生した障害の障害発生区間の両側においてパケットの転送を折り返すことにより障害プロテクションを実施する方式であり、「ラッピング」と呼ばれる。図５は、図３に示されるパケットリングにおいて、ステーション４−ステーション５間に障害が発生した場合のラッピング動作を示す。図５に示す例では、ステーション２から挿入されたデータパケット（Ｄａｔａ Ｐａｃｋｅｔ）に対し、ステーション４は、インナーリング（Ｉｎｎｅｒ Ｒｉｎｇ）からアウターリング（Ｏｕｔｅｒ Ｒｉｎｇ）に折り返す。データパケット（Ｄａｔａ Ｐａｃｋｅｔ）は、アウターリング（Ｏｕｔｅｒ Ｒｉｎｇ）上でステーション６を通るがこの時は抽出（Ｄｒｏｐ）されず、ステーション５でインナーリング（Ｉｎｎｅｒ Ｒｉｎｇ）にラッピング（折り返し）された後、ステーション６で抽出（Ｄｒｏｐ）される。ラッピングを行わないステーションについては、プロテクション処理を行う必要がない。
これらのステアリングやラッピングと呼ばれるリングプロテクション手段を用いることにより、パケットリングは、物理的なパケットリング（物理リング）内であれば、５０ｍｓ以内の非常に高速な障害プロテクション切り替えが保証されるように構成することができる。
ところで、上述したようなパケットリングを２以上用意し、パケットリング間を一つのネットワーク装置で相互に接続し、データパケットが複数のリングに跨って転送されるようなネットワークを構築する場合を考える。この場合、リング間の相互接続部分となるネットワーク装置に障害が発生した場合には、リング間を跨がって転送されるパケットを救済することが不可能となる。
この様なケースに対応するため、図６に示すように、リング間において相互接続部分（ステーション）を複数持たせ、相互接続部分に障害が発生した時には、スパニングツリープロトコルを複数のリングに跨がって走らせることにより、プロテクション切り替えを行う方法が一般的に採用されている。
その他、本発明に係る先行技術として、特許文献１及び特許文献２に開示された技術がある。
特開平１０−３４１２５１号公報 特許第３２２５０２９号公報

上記したようなスパニングツリーを用いる方法では、複数のパケットリングを構成する全ネットワーク装置において、スパニングツリープロトコルの様なリングプロテクション以外の障害切り替え用プロトコルを実装する必要がある。また、当該方法では、ステアリングやラッピングと同等の高速な障害プロテクション切り替えをすることが困難であるという問題があった。
本発明は、以上のような問題を解決し、複数のパケットリングで構成されるネットワークにおいても、高速なプロテクション切り替えを実現することができるリング間の接続装置，及び転送されるデータの制御方法を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は以下のような構成をとる。即ち、本発明の第一の態様は、複数のネットワーク装置がリング状に接続されてなり、各ネットワーク装置が自装置のアドレスと自装置の位置を示す情報とを含むトポロジ構築用データをリング上に送出するとともに、他のネットワーク装置のそれぞれからのトポロジ構築用データを受信してトポロジマップを生成する物理リング間を相互接続するために接続対象のリング間に少なくとも二つ設けられ、各物理リングに属するネットワーク装置として機能するリング間接続装置であって、物理リングのトポロジマップを作成する設定情報と物理リング間に跨る仮想リングのトポロジマップを作成する設定情報との一方を格納する設定情報格納手段と、隣接ネットワーク装置から受信するトポロジ構築用データを他の隣接ネットワーク装置に転送する場合に上記設定情報格納手段に格納されている設定情報が物理リングのトポロジマップを作成する設定情報であれば、当該トポロジ構築用データをその送信元のネットワーク装置が属する物理リング上の他の隣接ネットワーク装置へ送出し、上記設定情報が仮想リングのトポロジマップを作成する設定情報であれば、当該トポロジ構築用データをその送信元のネットワーク装置が属する物理リングと異なる物理リングに属する他の隣接ネットワーク装置へ転送する転送手段とを含むリング間接続装置である。
好ましくは、本発明の第一の態様は、自装置が相互接続する各物理リングのトポロジマップを保持する手段と、上記仮想リングのトポロジマップに基づいて送出され送信元と宛先とが物理リング間を跨るデータを受信した場合に、宛先のネットワーク装置が属する物理リングのトポロジマップを参照し、この物理リング上における自装置と宛先のネットワーク装置との最短ルートを決定するルート決定手段とをさらに含み、上記転送手段は、ルート決定手段の決定結果に基づいて、最短ルート上に位置する隣接ネットワーク装置へ当該データを転送するように構成してもよい。
好ましくは、第一の態様におけるルート決定手段は、自装置と宛先のネットワーク装置との間のホップ数に基づいて、ホップ数が最小となるルートを最短ルートとして決定するように構成してもよい。
好ましくは、第一の態様におけるルート決定手段は、物理リング上のネットワーク装置間，及びネットワーク装置とリング間接続装置との間のコスト値の総和が最小となるルートを最短ルートとして決定するように構成してもよい。
好ましくは、本発明の第一の態様は、ネットワーク装置から当該ネットワーク装置の輻輳を示す輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段をさらに含み、上記ルート決定手段は、上記輻輳通知を受信した場合には、この輻輳通知の送信元のネットワーク装置が属する物理リングへ転送されるデータについて、輻輳箇所を通過しないルートを決定するように構成してもよい。
本発明の第一の態様によれば、リング間接続装置が、リング間を跨って転送されるデータを物理リング内で転送するか仮想リング内で転送するかを判断して転送ルートを決定することができる。さらに、この転送ルートの決定に際し、転送先までのホップ数、コスト値の総和、及び転送ルート上にあるステーションの輻輳状況を考慮した転送ルートを決定することができる。
また、本発明の第二の態様は、複数のネットワーク装置がリング状に接続されてなり、各ネットワーク装置が自装置のアドレスと自装置の位置を示す情報とを含むトポロジ構築用データをリング上に送出するとともに、他のネットワーク装置のそれぞれからのトポロジ構築用データを受信してトポロジマップを生成する物理リング間を相互接続するために接続対象のリング間に少なくとも一つ設けられ、各物理リングに属するネットワーク装置として機能するリング間接続装置であって、物理リングのトポロジマップを作成する設定情報と物理リング間に跨る仮想リングのトポロジマップを作成する設定情報との一方を格納する設定情報格納手段と、隣接ネットワーク装置から受信するトポロジ構築用データを他の隣接ネットワーク装置に転送する場合に上記設定情報格納手段に格納されている設定情報が物理リングのトポロジマップを作成する設定情報であれば、当該トポロジ構築用データをその送信元のネットワーク装置が属する物理リング上の他の隣接ネットワーク装置へ送出し、上記設定情報が仮想リングのトポロジマップを作成する設定情報であれば、当該トポロジ構築用データをその送信元のネットワーク装置が属する物理リングと異なる物理リングに属する他の隣接ネットワーク装置へ転送する転送手段と、物理リング間に跨ってデータを転送するための自装置内におけるデータの転送ルートとしての、データがデータパスのスイッチを経由する第１のルート、及びデータが前記スイッチを経由することなく自装置内を通過する第２のルートと、自装置をリング間接続装置として機能させるためのソフトウエアを実行する制御手段の障害を検出する障害検出手段と、上記障害検出手段で障害が検出された場合に、物理リング間に跨ってデータを転送するための自装置内のデータの転送ルートを、上記第１のルートから前記第２のルートへ切り替える切替手段とを含むリング間接続装置である。
本発明の第二の態様によれば、リング間接続装置が、リング間に一つしか設けられていない場合であってその装置の障害が検出された場合でも、データ転送するためのルートを切り替えることにより、データを強制的に他のリング上へ送出させることができる。
また、本発明の第三の態様は、複数のネットワーク装置がリング状に接続されてなり、各ネットワーク装置が自装置のアドレスと自装置の位置を示す情報とを含むトポロジ構築用データをリング上に送出するとともに、他のネットワーク装置のそれぞれからのトポロジ構築用データを受信してトポロジマップを生成する物理リングに設けられ、この物理リングに属するネットワーク装置として機能するとともに、他の物理リングに属する所定のネットワーク装置との間でデータ通信を行うリング間接続装置であって、物理リングのトポロジマップを作成する設定情報と物理リング間に跨る仮想リングのトポロジマップを作成する設定情報との一方を格納する設定情報格納手段と、隣接ネットワーク装置から受信するトポロジ構築用データを他のネットワーク装置に転送する場合に上記設定情報格納手段に格納されている設定情報が物理リングのトポロジマップを作成する設定情報であれば、当該トポロジ構築用データを自装置が属する物理リング上の他のネットワーク装置へ送出し、上記設定情報が仮想リングのトポロジマップを作成する設定情報であれば、当該トポロジ構築用データを上記所定のネットワーク装置へ向けて転送する転送手段とを含むリング間接続装置である。
好ましくは、本発明の第三の様態は、上記リング間接続装置と上記所定のネットワーク装置との間が、物理リング上のデータ転送に使用されるプロトコルと異なるプロトコルを用いる中継ネットワークで接続されており、上記リング間接続装置は、隣接ネットワーク装置から受信したトポロジ構築用データを、上記中継ネットワークに応じた形式に変換して上記所定のネットワーク装置へ送信するように構成してもよい。
本発明の第三の態様によれば、データがリング上のプロトコルと異なるプロトコルを用いる中継ネットワークを通過する場合であっても、その中継ネットワークに応じてそのデータの形式を変換してデータを送信することができる。
本発明は、上記リング間接続装置が、データ転送を制御するために、以上のいずれかの処理を実行する方法であってもよい。

図１は、パケットリングにおけるトポロジ構築処理を示す図であり、
図２は、図１のステーション２におけるトポロジマップの例を示す図であり、
図３は、パケットリングにおけるパケット転送例を示す図であり、
図４は、ステアリングの実施例を示す図であり、
図５は、ラッピングの実施例を示す図であり、
図６は、複数のパケットリングで構成されるネットワークの一例を示す図であり、
図７は、図６に示すネットワーク構成におけるパケットの転送ルート例を示す図であり、
図８は、図６に示すネットワーク構成におけるステーションＡが保持するトポロジマップを示す図であり、
図９は、図６に示すネットワーク構成における転送方法及びパケットフォーマット例を示す図であり、
図１０は、図６に示すネットワーク構成においてリング間を接続する一方の装置に障害が発生した時のパケットの転送ルート例を示す図であり、
図１１は、本発明の第一実施形態におけるトポロジ構築例を示す図であり、
図１２は、従来のステーションのシステム構成及び他のステーションから受信したパケットの転送ルートを示す図であり、
図１３は、本発明の第一実施形態におけるリング間を接続するステーションのシステム構成及び他のステーションから受信したパケットの転送ルートを示す図であり、
図１４は、本発明の第一実施形態においてステーションＡが保持するトポロジマップを示す図であり、
図１５は、本発明の第一実施形態における転送方法及びパケットフォーマットを示す図であり、
図１６は、変形例１におけるネットワーク構成を示す図であり、
図１７は、変形例１においてステーションＣが保持するトポロジマップを示す図であり、
図１８は、変形例１におけるパケットの転送ルート例を示す図であり、
図１９は、変形例１においてステーションＣが保持する物理リングのトポロジマップを示す図であり、
図２０は、変形例２におけるネットワーク構成を示す図であり、
図２１は、変形例２においてステーションＣが保持する物理リングのトポロジマップを示す図であり、
図２２は、ステーションＩが輻輳状態である場合のパケットの転送ルートを示す例であり、
図２３は、変形例４におけるネットワーク構成を示す図であり、
図２４は、本発明の第二実施形態におけるネットワーク構成を示す図であり、
図２５は、本発明の第二実施形態におけるパケットの転送ルート例を示す図であり、
図２６は、本発明の第二実施形態においてステーションＦが保持するトポロジマップを示す図であり、
図２７は、本発明の第二実施形態における転送方法及びパケットフォーマットを示す図であり、
図２８は、図２４に示すネットワーク構成においてステーションＣに障害が発生した場合のパケットの転送ルートを示す図であり、
図２９は、図２８に示すステーションＣのシステム構成を示す図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明の構成は以下の説明に限定されない。
《第一実施形態》
次に、本発明を実現するための第一実施形態について図６から図１５を用いて説明する。
〈概要〉
本実施形態の概要について説明する。
まず、本発明を実現するための第一実施形態におけるネットワーク構成について図６を用いて説明する。図６は、複数のパケットリング（ＲＰＲリング）で構成されるネットワークの一例を示す。図６に示すネットワークは、物理的なパケットリング（物理リング）“＃１”と“＃２”とを有する。パケットリング“＃１”と“＃２”は、それぞれ複数のステーション（ＲＰＲノード）をリング状（環状）に接続して構成される。このパケットリング“＃１”と“＃２”とをそれぞれ構成する各ステーションは、それぞれ物理リングとしてのトポロジマップを構築し保持することができる。
各ステーションは、ネットワーク装置（リングを構成できる装置）に含まれて構成され、それぞれイーサネットをサポートする端末を収容することができる。図６に示す例では、ステーションＡは、端末ａを収容し、ステーションＧは、端末ｇを収容している。また、ステーションＣ，及びＤは、パケットリング“＃１”と“＃２”とを相互に接続する役割を担うリング間の接続装置である。本実施形態では、リングを構成する装置をステーションと表記して説明する。
図６に示す複数のパケットリングにより構成されるネットワークにおいて端末ａから端末ｇへパケットを転送する場合には、例えば通常のパケット転送ルートとして、図７に示すようなルートを採用することができる。図６に示すネットワーク構成において、ステーションＡが構築するトポロジマップは、図８に示すようにリング“＃１”に属する各ステーションの情報からなる。さらに、図６に示すネットワーク構成では、端末ａから端末ｇへパケット転送される場合、転送されるパケットのパケットフォーマットは図９に示すようになる。通常、ステーションＤが障害になった時は、リング“＃１”内のみで転送されるパケット（例えばステーションＥからＣの転送パケット）であれば、従来のリングプロテクションによって高速なプロテクション切り替えが実施される。
しかし、図６に示される複数のリング間に跨ってパケットを転送する場合、例えば、ステーションＡからＧへのリング間に跨る転送パケットに対して、従来のリングプロテクションと同等に高速にプロテクションを切り替えることは困難である。
パケットは、端末ａから端末ｇへ転送される際にリング“＃１”と“＃２”間を相互接続しているステーションＤを通過する。ステーションＤが障害により運用を継続できない状況に陥った場合には、ステーションＡは、パケットがステーションＤを通過しないようにパケットの転送ルートを切り替えることが必要になる。具体的には、図１０に示すように、ステーションＤが障害になった時は、ステーションＡは、パケットの宛先ＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＤＡ）をステーションＤからステーションＣに切り替えなければならない。
しかし、現状のパケットリングのプロテクション仕様（ステアリングやラッピング）では、この様な状況で宛先ＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＤＡ）を変更することに対応することができない。これは、現状のパケットリングのプロテクション仕様（ステアリングやラッピング）は、基本的に宛先は同じで、通り道を変えるだけの機能しか備えていないためである。従って、２以上のパケットリングを用いて構成されたネットワークには、パケットリングを構成する全ステーションにスパニングツリープロトコルや、ＲＰＲレイヤよりも上位レイヤ（例えば、ＩＰレイヤ）のプロテクション切り替え機能などを実装することが必要になってしまう。加えて、従来のリングプロテクションと同等の高速なプロテクションを実現することが非常に困難になる。
本実施形態では、図６に示すようなネットワーク構成において、本発明を実現するために、図１１に示すような仮想的なパケットリング（仮想リング）についてのトポロジマップを生成する。
図１１に示す例では、リング間接続を行うステーションＣ，及びＤにおいて、トポロジ構築用パケットがリング間に跨がって送受信（転送）される。ステーションＣは、あたかも自身がステーションＢとＦとに物理リング上で隣接しているかのようにトポロジ構築用パケットを扱い、ステーションＤは、あたかも自身が物理リング上でステーションＥとＧとに隣接しているかのようにトポロジ構築用パケットを扱う。そして、ステーションＣ，及びＤ以外の他のステーションは今まで通りの処理（トポロジマップの構築）を行う。このようにして、図１１に示す全ステーションは、各リング“＃１”，“＃２”における物理リングのトポロジマップとは別に、各リング“＃１”と“＃２”とをステーションＡ−Ｂ−Ｃ−Ｆ−Ｇ−Ｄ−Ｅ−Ａのように一つの仮想リングとみなしたネットワークとしての仮想リングのトポロジマップを持つことができる。
〈ステーションのシステム構成とトポロジの構築〉
次に、ステーションのシステム構成とそれに伴うトポロジの構築処理について図１２及び１３を用いて説明する。図１２は、従来におけるステーションのシステム構成と他のステーションから受信したパケットの転送ルートを示す。図１３は、本実施形態における各ステーションＣ，及びＤ（リング間の接続装置）のシステム構成と他のステーションから受信したパケットの転送ルートを示す。
図１３に示すように、ステーションＣ，及びＤは、パケット受信部１１と，トポロジマップ生成部１２と，リング間接続情報１３と，パケット転送先選択部１４と，パケット送信部１５とを含み構成される。ここで、図１３に示すステーションのシステム構成は、図６で示されるリング間接続を行うステーションＣ，及びＤが対象となる。一方、リング間接続を行うステーション（図６でいうステーションＣ，及びＤ）以外のステーションは、パケット受信部１１と，トポロジマップ生成部１２と，パケット送信部１５とを含み構成される。
パケット受信部１１は、ステーション内部に４つ設けられ、他のステーションから転送されてくるパケットを識別して受信する。パケットの識別は、例えば、トポロジ構築用パケットであるかデータパケットであるかを識別する。さらに、パケット受信部１１は、転送されてきたパケットを一時的に蓄積させるバッファを含んでおり、バッファ内の容量が一定量に達した場合には、自ステーションが輻輳状態にあるとして隣接ステーションへ輻輳を通知するための輻輳検出手段としても機能する。
トポロジマップ生成部１２は、パケット受信部１１で受信したトポロジ構築用パケットに含まれる情報（トポロジ構築用パケットに含まれる送信元ステーションのＭＡＣアドレス，及びホップ数）に基づいてトポロジマップを生成する。さらに、トポロジマップ生成部１２は、生成したトポロジマップを保持する。そして、パケット受信部１１で受信されたパケットがデータパケットであると識別された場合には、トポロジマップが参照されてそのパケットに応じた転送ルートが決定される。
リング間接続情報１３は、リングを形成するための情報を保持する。このリング間接続情報１３は、どの様なリングを形成したいかというネットワーク管理者の意志に基づいて設定される。例えば、図１１のようにリング“＃１”とリング“＃２”とをステーションＡ−Ｂ−Ｃ−Ｆ−Ｇ−Ｄ−Ｅ−Ａのように一つの仮想リングとしたトポロジマップを構築したい場合には、ネットワーク管理者は、図１３におけるパケットの転送ルートが▲１▼−▲５▼，▲８▼−▲４▼となるように接続情報を設定する。
パケット転送先選択部１４は、パケット受信部１１で受信されたパケットに応じてそのパケットの転送ルートを選択（決定）する。例えば、パケット受信部１１で受信されたパケットがトポロジ構築用パケットであると識別された場合には、パケット転送先選択部１４は、リング間接続情報１３を参照して設定されている情報からパケットの転送ルートを決定する。この転送ルートには、次に説明する数パターンが考えられる。ステーションにおいて、パケットの入力ポイントを図１３に示すように▲１▼から▲８▼まで割り振った場合を想定する。通常、物理リング内でトポロジを構築する場合（トポロジ構築用パケットを転送する場合）には、リング“＃１”におけるアウター側のルートは▲１▼−▲４▼となり、インナー側のルートは▲３▼−▲２▼となる。また、リング“＃２”におけるアウター側のルートは▲８▼−▲５▼となり、インナー側のルートはルート▲６▼−▲７▼となる。一方、仮想リング内でトポロジを構築する場合のルートとして、▲１▼−▲５▼，▲６▼−▲２▼，▲３▼−▲７▼，▲８▼−▲４▼，▲１▼−▲７▼，▲８▼−▲２▼，▲３▼−▲５▼，▲６▼−▲４▼を採ることができる。トポロジ構築用パケット以外のパケット（例えば、データパケット）を転送する場合についても、同様の転送ルートが考えられる。
また、パケット受信部１１で受信されたパケットがデータパケットであると識別された場合には、パケット転送先選択部１４は、トポロジマップを参照してパケットに応じた転送ルートを決定（選択）する。例えば、転送ルートは、宛先のステーションまでのホップ数が最小となるルートが選択される。
パケット送信部１５は、ステーション内部に４つ設けられ、転送されてきたパケットを隣接ステーションに送信する。パケット送信部１５は、パケットをパケット転送先選択部１４により選択された転送ルートに従って送信する。さらに、パケット送信部１５は、データを送信可能な形式に生成するための生成手段としても機能する。例えば、パケット送信部１５は、パケット受信部１１において自ステーションの輻輳が検出された場合には、輻輳通知用パケットを生成し自ステーションを輻輳状態にする原因と考えられる隣接ステーションに送信される。つまり、インナー側のパケット受信部１１で輻輳を検出した場合は、同一リングのアウター側のパケット送信部１５から輻輳通知用パケットを送信する。
従って、図１３に示すステーション（図１１に示される物理リング間を相互接続するステーションＣ，及びＤ）では、パケット受信部１１において受信したパケットが識別されるため、トポロジ構築用パケットであるのかデータパケットであるのかを認識することが可能となる。さらに、パケット受信部１１においてトポロジ構築用パケットであると識別された場合には、パケット転送先選択部１４においてリング間接続情報に設定されている接続情報（仮想リング内で転送するのか、又は物理リング内で転送するのかを示すルート情報）に基づいた転送ルートが選択されるため、仮想リング（ステーションＡ−Ｂ−Ｃ−Ｆ−Ｇ−Ｄ−Ｅ−Ａ）内で転送されるパケットと物理リング（ステーションＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ａ，またはＧ−Ｄ−Ｃ−Ｆ−Ｇ）内で転送されるパケットとを区別（判断）してトポロジ構築用パケットを転送することが可能となる。一方、パケット受信部１１においてデータパケットであると識別された場合には、トポロジ生成部１２に保持されるトポロジマップの情報（例えば、宛先となるステーションまでのホップ数）に基づいて転送ルートを決定することが可能となる。
〈トポロジマップ〉
次に、図１１に示すように複数のリング間で仮想的にトポロジマップを生成した場合のトポロジマップについて説明する。
トポロジマップは、各ステーション毎に自装置を基準とした時の他のステーションのアドレス（ＭＡＣアドレス）とそのステーションに対するインナー側のホップ数とアウター側のホップ数との対応を保持する。
図１１に示すネットワークにおいて、リング“＃１”及び＃２”に図１１に示すような一つの仮想リングが設定される場合には、仮想リングを構成する全てのステーション（Ａ〜Ｇ）の情報を含むトポロジマップが構築される。例えば、ステーションＡが保持するトポロジマップは、図１４に示すようになる。
〈パケットフォーマットとデータパケット転送例〉
次に、図１１に示すネットワークにおいて、端末ａ−端末ｇ間でデータパケットが転送される際のパケットフォーマットとデータパケットの転送例について図１５を用いて説明する。図１５は、第一実施形態における転送方法及びパケットフォーマットを示す。図１５は、端末ａから端末ｇへデータパケットが転送される場合を想定したフォーマット例である。
図１５に示すように、端末−ステーション間で転送されるパケットフォーマット１０１は、データ本体となるペイロードにレイヤ３ヘッダ（ＩＰヘッダ）とレイヤ２ヘッダとしてＭＡＣヘッダが付いた形式となる。ＩＰヘッダには、宛先ＩＰアドレス（ＩＰ ＤＡ）と送信元ＩＰアドレス（ＩＰ ＳＡ）とが設定される。ＭＡＣヘッダには、宛先ＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＤＡ）と送信元ＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＳＡ）とが設定される。また、ステーション間で転送されるパケットフォーマット１０１は、データ本体となるペイロードにレイヤ３ヘッダ（ＩＰヘッダ）とレイヤ２ヘッダとしてＲＰＲヘッダが付いた形式となる。ＲＰＲヘッダには、宛先ＲＰＲアドレス（ＲＰＲ ＤＡ）と送信元ＲＰＲアドレス（ＲＰＲ ＳＡ）とが設定される。
端末ａは、ＩＰヘッダの宛先ＩＰアドレスを“端末ｇ”に設定し、送信元ＩＰアドレスを“端末ａ”に設定し、且つＭＡＣヘッダの宛先ＭＡＣアドレスを“ステーションＡ”に設定し、送信元ＭＡＣアドレスを“端末ａ”に設定したパケットをステーションＡに送信する。ステーション間で転送されるパケットのレイヤ２ヘッダはＲＰＲヘッダとなるため、ステーションＡは、転送されてきたパケットのレイヤ２ヘッダをＲＰＲヘッダに付け替えて、宛先ＲＰＲアドレスを“ステーションＧ”に設定し（ステーションＡは、宛先ＩＰアドレス“ｇ”から端末ｇがステーションＧのリング外にあることを予め知っている）送信元ＲＰＲアドレスを“ステーションＡ”に設定してステーションＧに送信する。転送されるパケットは、ステーションＡ−Ｇ間においてステーションＥ及びステーションＤを経由する。この時、ステーションＥは、スルーでパケット中継する。また、リング間を相互接続するステーションＤは、宛先ＲＰＲアドレス（ステーションＧ）が属する物理リング（＃２）にパケット中継する。ステーションＧは、転送されてきたパケットを受け取るとＭＡＣヘッダのレイヤ２ヘッダを、宛先ＭＡＣアドレスを“端末ｇ”に設定し送信元ＭＡＣアドレスを“ステーションＧ”に設定したＭＡＣヘッダに付け替えて端末ｇに送信する。
以上のように、複数のリングを一つの仮想的なリングとするトポロジマップを構築することにより、各ステーション（上記例では、ステーションＡ）は、送信するパケットの宛先ＲＰＲアドレス（ＲＰＲリング上の宛先アドレス）を異なる物理リング内にあるステーションＧに設定したパケットを送信することが可能となる。即ち、ステーションＡは、ダイレクトに隣接リング内のステーションＧを宛先としたパケットを送信することができる。従って、本実施形態によれば、リング上の送信元となるステーションは、宛先としてリング間接続を行うステーションではなく隣接リング内のステーションのアドレスをダイレクトに設定することができる。このため、リング間接続を行うステーションが障害になった場合でも、パケットリング上で宛先ＲＰＲアドレスを変えることなく、ステアリングやラッピングを行うことができる。
〈作用・効果〉
本発明の第一実施形態によれば、複数のリングを接続するステーションＣ，及びＤを図１３のように構成することにより、該ステーションは、複数のリングを一つの仮想的なリングとしたトポロジマップを構築することができる。通常、パケットリングにおいては、ＭＡＣアドレスのような自装置情報を、リング内の各ステーションがトポロジ構築用パケットを用いてリング内の他のステーションに伝達することにより、リングのトポロジ構成を共有する。本実施形態では、物理的なパケットリング（物理リング）と仮想的なパケットリング（仮想リング）の分岐点にあたる相互接続部分となるステーションＣ及びＤが、上記のトポロジ構築用パケットを仮想的なパケットリングが構築されるようにの物理リングが異なる隣接ステーションに対して送受信する。従って、全ステーションにおいて一つの仮想的なパケットリングのトポロジマップを共有することが可能になり、異なる物理リング上のステーションを同一の物理リング上のステーションとして認識することができる。その結果、ステアリングやラッピングのようなリングプロテクションを一つの仮想的なパケットリングにおいて適用することが可能になる。
以上から、第一実施形態によると、複数のパケットリングから構成されるネットワークにおいて、上位レイヤのプロテクション機能（スパニングツリー等）を実装することなく、パケットリングにおける従来のリングプロテクション（ステアリングやラッピング）を適用することにより、レイヤ２のレベルだけで高速なプロテクション切り替えを可能にすることができる。
〈変形例１〉
第一実施形態において、リング間接続を行うステーションはデータパケットを転送する際、仮想リングのトポロジマップに基づいて転送ルートを決定してもよいが、自身の属するそれぞれの物理リング（パケットリング）のトポロジマップを保持することにより適切な転送ルートを決定するように構成してもよい。
リング間を相互に接続するステーションにおいて、パケットを常に仮想リングトポロジに基づいて転送してしまうと、本来の物理リングトポロジに基づいてパケット転送を行う場合に比べ通過するステーションが多くなり、リング帯域の使用効率が落ちてしまうケースが考えられる。
そこで、変形例１では、リング間を相互接続するステーションは、自身の属する複数の物理リングのトポロジマップを保持し、ホップ数が最小となるルートでパケット転送を行うように構成する。即ち、リング間の相互接続を行うステーションは、パケットヘッダの宛先アドレスと複数の物理リングトポロジとに基づいて、何れのルートにパケット転送すれば最も少ないホップ数でパケット転送できるか否かを判断するように構成する。この時、宛先アドレスが物理リングトポロジに存在しなければ、仮想リングトポロジに基づいてパケットを転送するように制御すればよい。
図１６に示すネットワークを一つの仮想リングとみなしてトポロジ構築用パケットを転送した場合、ステーションＣは、図１７に示すようなトポロジマップを構築する。ここで図１８に示すように、ステーションＤからステーションＩにパケットを転送する場合を考える。ステーションＣが物理リングトポロジを意識しない場合、転送ルートは、ステーションＤ→Ｃ→Ｂ→Ａ→Ｊ→Ｉとなる。この時、ステーションＣは、仮想リングのみのトポロジを考慮するのではなく実際の物理リングトポロジを考慮することができれば、ステーションＤ→Ｃ→Ｈ→Ｉの転送ルートを使ってデータパケットを転送することができる。
具体的には、ステーションＣは、図１７に示す仮想リングのトポロジマップとは別に、図１９に示すような自身の属する物理リング“＃１”，“＃２”のそれぞれのトポロジマップを構築し保持しておくことにより、ステーションＩ宛のデータパケットをリング“＃１”のアウター（Ｏｕｔｅｒ）側に転送すれば、最小のホップ数でステーションＩに到達させることができるということを判断することが可能となる。ここで、図１９の（Ａ）は、リング＃１のトポロジマップを示し、図１９の（Ｂ）は、リング＃２のトポロジマップを示す。例えば、図１９（Ａ）に示す物理リング“＃１”のトポロジマップでは、ステーションＩまでのインナー側のホップ数が“４”であり、アウター側のホップ数が“２”である。一方、図１７に示す仮想リングのトポロジマップでは、インナー側のホップ数は“４”であり、アウター側のホップ数が“６”である。従って、ステーションＣは、ホップ数が最小となるルートがステーションＩに対して物理リング“＃１”のアウター側であることが分かる。
ステーションＣは、データパケットが転送されてきた場合、上記のような判断をトポロジマップ生成部１２に保持されている物理リングと仮想リングとのトポロジマップに基づいてパケット転送先選択部１４で行いデータパケットの転送ルートを決定してデータパケットを転送する。なお、リング間を接続するステーションＨも同様に、自身が属する物理リング“＃１”と“＃２”のそれぞれのトポロジを構築し保持させることにより、ステーションＣと同様に、物理リングのトポロジを考慮したパケットの転送ルートを決定することが可能となる。
変形例１によれば、リング間を相互接続するステーションは、自身が属する全ての物理リングのトポロジマップを保持することにより、データパケットがリング間を相互接続するステーションを通過する際に、物理リングと仮想リングとのトポロジマップに基づいてホップ数が最小となるルートが判断されてデータパケットが転送される。従って、変形例１によれば、仮想リングのトポロジマップのみに基づいてパケットの転送ルートを決定する場合に比べて、通過するステーションを少なくすることができるため、リング帯域の使用効率を向上させることができる。
〈変形例２〉
第一実施形態は、最短ルートでパケットを転送する際、ホップ数という概念の代わりに各ステーション間に任意に定義可能なパスコストという概念を使用してもよい。変形例２では、このパスコストが最小値となるルートを使用してパケットを転送できるように構成する。
第一実施形態では、ホップ数という値は、各ステーション間を全て１として計算しているが、この代わりに変形例２では、各ステーション間に任意に定義可能なパスコストという概念を使用する。パスコストは、トポロジ構築用パケットで各ステーションに広告することにより図２１に示すようにトポロジマップに構築される。図２１の（Ａ）は、リング＃１のトポロジマップを示し、図２１の（Ｂ）は、リング＃２のトポロジマップを示す。
まず、全てのステーション間の各パス（上り／下り）に対して、図２０に示すようにパスコストを定義し、リング間を相互接続するステーションにおいてパスコストの情報が共有できればよい。例えば、ステーションＣは、Ｃ→Ｂ（パスコスト＝１）と、Ｃ→Ｈ（パスコスト＝２）などの情報、即ち、自ステーションが起点となるパスのパスコスト値を定義する。パスコストは、トポロジ構築用パケットによりＴＴＬ値と共に他のステーションに対して広告される。例えば、パスコストは、各ステーションが自身が出発点となるパスコストをＴＴＬ値と共に併せて通知して各ステーションにおいて加算（演算）していけばよい。
その結果、ステーションＣでは、各ステーションに到達するまでにどれだけのパスコストが必要になるかという情報を含むトポロジマップが物理及び仮想について構築される。ステーションＣでは、例えば、図２１に示すような物理リングトポロジマップがそれぞれ構築される。
図２０に示す例では、パケットは、端末ｄから端末ｉに転送される。この時、リング間を接続するステーションＣは、端末ｉ（ステーションＩ）宛のパケットを受信すると、パケット転送先選択部１４において、図２０に示すリング“＃１”のトポロジマップから、リング“＃１”のインナー（Ｉｎｎｅｒ）側に転送するとパスコスト＝５、リング“＃１”のアウター（Ｏｕｔｅｒ）側に転送するとパスコスト＝６が必要であると判断する。従って、ステーションＣは、リング“＃１”のアウター（Ｏｕｔｅｒ）側に転送すれば最小のパスコストでデータパケットを転送することができると判断して転送ルートを決定することができる。
変形例１では、転送ルートが最小となるための判断として、ホップ数を用いている。そのため、変形例１では、リング“＃１”のアウター（Ｏｕｔｅｒ）側のルートが選択されている。一方で、変形例２では、転送ルートが最小となるための判断として、パスコストを用いている。そのため、変形例２では、リング“＃１”のインナー（Ｉｎｎｅｒ）側のルートが選択されている。
また、パスコストは、任意に定義してもよい。例えば、各ステーション間の帯域幅に比例した値を定義してもよい。これは、ステーション間の帯域幅に応じた通信速度毎の値を定義するようにすればよい。これにより、ステーション間の通信速度を考慮したデータ転送をすることができる。
その他、遅延時間や課金値を定義することが考えられる。遅延時間は、ステーション間で発生する遅延時間を予め測定しておき、その測定値を定義した値を設定するようにすればよい。これにより、ステーション間のルート上で発生する遅延時間を考慮したデータ転送をすることができる。課金値は、ステーション間毎のルートを使用する際に係る使用料金を定義した値を設定すればよい。これにより、ステーション間のパス毎の使用料金を考慮したデータ転送を行うことができる。
変形例２によれば、各ステーション間にパスコストを任意に定義しておき、リング間を相互接続するステーションにおいて、各ステーション間に定義したパスコストの総和が最小になるルートを使用してパケット転送を行うことができる。
〈変形例３〉
第一実施形態は、リング間を接続するステーションが、輻輳状態にあるステーションを検出し、そのステーションを経由しないようにパケットを転送するルートを決定するように構成してもよい。
次に、変形例３として、トラフィックが輻輳した時の回避手段を説明する。ここでは、変形例１の図１８に示したように端末ｄから端末ｉにパケットを転送中に、図２２に示すようにステーションＩのアウター側のパケット受信部１１で輻輳が検出された場合を想定する。
ステーションＩのパケット受信部１１は、バッファ内の容量が一定量に達した時点で、自ステーションが輻輳状態であるとして隣接ステーションＨへ輻輳を通知するため、パケット送信部１５から輻輳通知用パケットを送信する。次に、ステーションＨでは、ステーションＩから受信した輻輳通知用パケットに基づいて、自ステーションからステーションＩへのパケット送信量を抑制する。その結果、ステーションＨにおいてもパケット受信部１１が輻輳を検出し、パケット送信部１５からステーションＣに輻輳通知用パケットを送信して輻輳状態を通知する。ステーションＣは、輻輳通知用パケットを受け取ることにより自身が輻輳状態にあることを認識することができる。輻輳通知用パケットを受け取ったステーションＣは、輻輳が検出されたという情報を一定期間保持させておけばよい。例えば、トポロジマップに輻輳が検出されたという情報を輻輳通知用パケットを受信した時刻と共に設定しておくことが考えられる。これにより、ステーションＨは、データパケットの転送ルートを逆回り（ステーションＣ−Ｂ−Ａ−Ｊ−Ｉ経由）に切り替ることが可能となる。この時一定時間が経過しても、再度輻輳通知用パケットが受信されないようなら元の転送ルートに戻してもよい。従って、リング間を接続するステーションは、輻輳状態になった場合には、ホップ数やパスコスト値に関わらず宛先ステーションに対するパケットの転送ルートを切り替えるように制御することが可能となる。
変形例３によれば、輻輳が発生しているステーションを通過しないルートを用いてパケットを転送することにより輻輳箇所を回避することができる。従って、変形例３によれば、より効率的でパケット廃棄率の低いパケット転送を実現することができる。
〈変形例４〉
第一実施形態は、図２３に示すようにネットワーク内に存在する全てのステーションを管理するための上位のネットワーク管理装置を設置するように構成してもよい。上位のネットワーク管理装置は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置を用いて構成され、配下のネットワークを管理する制御装置として機能する。
これまでに説明した例では、仮想リングや物理リングのトポロジ構築の手段としては、ステーション間でトポロジ構築用パケットを送受信することを想定している。変形例４では、上位のネットワーク管理装置が全ステーションにおける仮想リングや物理リングのトポロジ情報を管理して、全ステーションにトポロジ情報およびそれに付随する情報を分配する。即ち、変形例４は、仮想リングや物理リングのトポロジマップをトポロジ構築用パケットを用いて作成するのではなく、上位のネットワーク管理装置が全ステーションの接続形態を把握して全ステーションにトポロジ情報及びそれに付随する情報を配布する。各ステーションは、配布されたトポロジ情報及びそれに付随する情報に基づいて転送ルートを決定する。
変形例４によれば、複数のパケットリングの上位にネットワーク管理装置を配置して、相互接続をした複数のパケットリング全体を制御することができる。また、複数のパケットリングの上位にネットワーク管理装置を配置することにより、リング間を相互接続していない他のステーションの物理リングトポロジを管理させて、パケットリング内に存在する全てのステーションにおける物理リングトポロジを考慮して最短ルートによるデータ転送をすることも考えられる。
《第二実施形態》
次に、本発明を実現するための第二実施形態について図２４から図２９を用いて説明する。
〈概要〉
本発明を実現するための第二実施形態におけるネットワーク構成について図２４を用いて説明する。図２４は、複数のパケットリングと中継装置とで構成されるネットワーク構成の一例を示す。第二実施形態は、ネットワーク構成において物理的なパケットリング（物理リング）間の接続に異なるプロトコルを用いる中継装置を介している点が、第一実施形態と異なる。以下、異なる点を主に説明する。
図２４に示すネットワークは、パケットリング“＃１”と“＃２”と“＃３”とを有する。パケットリング“＃１”と“＃２”は、ステーションＣにより相互に接続される。パケットリング“＃２”と“＃３”は、中継装置Ｍを介しステーションＦとＩにより接続され、さらにステーションＧとＬによっても接続される。パケットリング“＃２”と“＃３”の接続に関しては、全てイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）によって接続されているものとする。
第二実施形態では、リング間の接続を行う一方のステーションが、他のリング上のもう一方のステーションに対して転送するトポロジ構築用パケットやデータパケットをリング間を接続している回線の種別に応じたフレームにカプセル化したパケットを送信する。図２４に示すネットワークでは、ステーションＦと中継装置ＭとステーションＩの間と、ステーションＧとステーションＬの間において、転送されるトポロジ構築用パケットやデータパケットがイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）フレームによりカプセル化される。
図２５は、図２４に示すネットワーク構成において、端末ｆ−端末ｊルートでパケットを転送する例を示す。この時、ステーションＦでは、例えば図２６に示すようなトポロジマップが生成される。なお、ステーションのシステム構成、及びトポロジマップの構築方法については、第一実施形態と同じであるため、説明は省略する。
また、第二実施形態では、パケットリング“＃２”と“＃３”の接続に際し、中継装置Ｍを介しているが、この中継装置Ｍの変わりに複数の中継装置を接続して構成する中継ネットワークを用いて構成することもできる。
〈パケットフォーマットとパケット転送例〉
次に、図２５に示すネットワーク構成において、端末ｆ−端末ｊ間でデータパケットが転送される際のパケットフォーマットとパケットの転送例について図２７を用いて説明する。図２７は、第二実施形態における転送方法及びパケットフォーマットを示す。図２７は、端末ｆから端末ｊへデータパケットが転送される場合を想定したフォーマット例である。第二実施形態において、図２７に示す例では、ステーションＦ−Ｉ間において転送されるパケットフォーマットとその転送方法とが第一実施形態と異なる。以下、第一実施形態と異なる点を主に説明する。
図２７に示すように、中継装置Ｍを介して接続されているステーションＦ−Ｉ間で転送されるパケットフォーマット１０１は、データ本体となるペイロードにレイヤ３ヘッダ（ＩＰヘッダ）とレイヤ２ヘッダとしてＲＰＲヘッダとが付加され、さらにＭＡＣヘッダによりカプセル化される。即ち、ステーションＦ−Ｉ間で転送されるデータパケットは、その回線に応じて転送可能なフレームにカプセル化される。ＭＡＣヘッダには、宛先ＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＤＡ）と送信元ＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＳＡ）とが設定される。
端末ｆから端末ｊへデータパケットが転送される場合において、ステーションＦは、転送されてきたデータパケットをＭＡＣフレームでカプセル化する。データパケットのカプセル化は、ステーション内のパケット送信部１５に備わる生成手段により行われる。この時、ステーションＦは、ＭＡＣヘッダの宛先ＭＣＡアドレスを“ステーションＩ”に設定し、送信元ＭＡＣアドレスを“ステーションＦ”に設定したパケットをステーションＩに送信する。即ち、ステーションＦからは、宛先が隣接リング内のステーションＩに設定されたパケットが送信される。ステーションＦ−ステーションＩ間で転送されるデータパケットは、中継装置Ｍを経由する。中継装置Ｍは、ステーションＦから転送されてきたデータパケットをそのままステーションＩにスルーしてフレーム中継をするように機能する。ステーションＩでは、転送されてきたデータパケットのＭＡＣヘッダを取り外したデータパケットをステーションＪに転送する。以降の処理は、第一実施形態と同様となる。
〈パケットの救済〉
次に、パケットリングを構成するステーションにおいて、ソフトウェア障害などの発生により隣接するステーションにより検出が不可能である障害、即ち、リングプロテクションを実施することが困難な障害が発生した場合に特に有効となるパケットの救済方法について説明する。
また、隣接するステーションにおいて検出可能な障害であっても、第二実施形態におけるネットワーク構成のように、リング間接続を行うステーションが一つであり、プロテクション切り替えを実施することが困難な場合に対しても有効となるパケットの救済方法について説明する。
複数のパケットリング（物理リング）で構成されるネットワークにおいて、仮想的なパケットリングのトポロジを共有することなく、物理リングトポロジのみによりパケットを転送する場合を想定する。この時、複数の物理リングを跨って転送されるパケットの宛先は、リング間を接続するステーションのアドレスとなる。リング間を接続するステーションは、パケットを受信した後、パケットの宛先を次の物理リングに存在する宛先ステーションのアドレスに付け替えて、物理リングにパケット転送する必要がある。ここで、リング間を接続するステーションが障害になり異なる物理リング間を強制的にパススルーさせるように設定した場合には、パケットの宛先は、リング間接続を行うステーションのまま付け変わることがなく、そのまま次の物理リングにパケット転送されてしまう。その後、パケットは、宛先不明となり到達不能で廃棄されてしまう可能性がある。
従って、第二実施形態では、リング間を接続するステーションが自装置の障害検出時に、仮想リングトポロジに基づいた転送ルートを用いて強制的にスルー設定を行うことにより、リング間を接続するステーションを経由するパケットを廃棄することなく救済することを実現させる。パケットの救済は、全ステーションにおいて一つの仮想的なパケットリングのトポロジマップを共有し、各ステーションが異なる物理リング内のステーションを宛先としたパケットをダイレクトに送信するという、複数の物理リングに跨ったデータ転送を行う本発明において効力を発揮する。
具体的に、リング間接続を行うステーションＣの内部において、ソフトウェア障害などの発生により隣接するステーションにおいて検出が困難な障害が発生した場合の救済方法について図２８及び２９を用いて説明する。
ソフトウェア障害が発生した場合、ステーションＣは、ハードウエアが自律的に図２８に示すようなパススルーを設定することによりリング間で転送されるパケットを救済する。図２８に示すパススルールートとは、リング間を強制的に接続したルートのことである。図２８に示すＲＰＲライン上に存在する４つのカードは、リング間のインタフェースとして機能する。また、図２８に示す４つのカード部分は、図２９に示されるシステムにおいて、それぞれの強制パスセレクタ２５とパケット処理・パケット交換部２４の一部として機能する。
このパススルーを実現するためのステーションＣにおけるシステム構成例を図２９に示す。ステーションＣは、ソフトウエアを制御するＣＰＵ２１と、ソフト障害検出用カウンタ２２と、カウンタオーバーフロー検出回路２３と、パケット処理・パケット交換部２４と、４つの強制パスセレクタ２５とを含み構成される。
ソフト障害検出用カウンタ２２は、ソフトウエアの障害を検出する。ソフト障害検出用カウンタ２２は、常時カウントアップされ、このカウンタがオーバーフローする前にＣＰＵ２１がソフトウエアを制御することにより周期的にカウンタクリア指示をする。即ち、カウンタ値は、一定周期で必ずゼロになる。カウンタオーバーフロー検出回路２３は、ソフト障害検出用カウンタ２２のカウンタ値を監視する。ソフトウエア障害が発生した場合には、カウンタがクリアされなくなり、カウンタ値がオーバーフローする。例えば、カウンタ値が全て（ａｌｌ）１になった場合（カウンタ値がオーバーフローした場合）には、カウンタオーバーフロー検出回路２３は、ソフトウエア障害によりカウンタのクリア指示が停止したものと判断して、強制パスセレクタ２５に対して、強制的（ハード的）にパススルールートを選択させるセレクタ指示を行う。強制パスセレクタ２５は、各リングのインタフェースに存在しており、スイッチにより構成されるパケット処理・パケット交換部２４を経由する通常ルートを仮想リングトポロジに沿ったパススルールートへと切り替える。
これにより、リング“＃１”とリング“＃２”とを仮想リングトポロジに沿ってハード的に強制接続することができ、リング間を通過するパケットを救済することができる。また、図２８に示されるステーションＣのように、リング間を単一ステーションにより接続している場合であっても、リング間に跨って転送されるパケットを救済することができる。
〈作用・効果〉
本発明の第二実施形態によれば、複数の物理的なパケットリング（物理リング）の接続に際し、複数のリングに属するステーションを使用することなく、それぞれの物理リングに属する各ステーション同士を直接もしくはネットワーク中継装置を介して接続して、一つの仮想的なパケットリング（仮想リング）を構築することができる。従って、第二実施形態によれば、パケットリング上に存在するステーション以外の装置を用いて物理リング間を接続でき、第一実施形態に比べて、より柔軟な仮想リングの構築が実現できる。
さらに、第二実施形態によれば、パケットリング（物理リング）の接続を行うステーションがソフトウェア障害など隣接する装置において検出が不可能でありリングプロテクションを実施することが不可能な障害が発生した場合や、リング間接続を行うステーションが一つでありパケットの転送ルートの切り替えが不可能な場合であっても、リング間を跨って転送されるパケットを救済することができる。

本発明は、ＲＰＲリングを用いてネットワークを構築するシステムに適応可能である。

Claims (14)

1. 第一リングネットワークを構成するネットワーク装置と、
   前記第一リングネットワークと第二リングネットワークとの間を相互接続させるリング間接続装置と、
   を有するリングネットワークシステムにおいて、
   前記リング間接続装置が、
   前記第一リングネットワーク以外の他のリングネットワークを構成する外部ネットワーク装置のアドレスとこの外部ネットワーク装置の位置を示す情報とを含むトポロジ構築用パケットを前記第二リングネットワークから受信した場合に、リング間接続情報に基づいてこのトポロジ構築用パケットを前記第一リングネットワーク上に転送する転送手段を、備え、
   前記ネットワーク装置が、
   前記トポロジ構築用パケットを受信した場合に、前記第一リングネットワークを構成する他のネットワーク装置の物理リングトポロジ情報を含むトポロジマップに、この物理リングトポロジ情報と区別することなく、前記外部ネットワーク装置への仮想リングトポロジ情報を含めるマップ生成手段と、
   前記外部ネットワーク装置宛にデータパケットを送信する際に、前記トポロジマップを参照して、前記外部ネットワーク装置までの経路上に位置する隣接ネットワーク装置方向へ該データパケットを送信する送信手段と、を備える
   リングネットワークシステム。
2. 前記リング間接続装置は、
   トポロジ構築用パケットに基づいて生成される、前記第一リングネットワークの物理リングトポロジ情報の格納される第一物理リングトポロジマップと、前記第二リングネットワークの物理リングトポロジ情報の格納される第二物理リングトポロジマップと、前記第一リングネットワーク及び前記第二リングネットワークを少なくとも跨ぐ仮想リングトポロジ情報の格納される仮想リングトポロジマップと、を保持するマップ保持手段と、
   前記データパケットを転送する際に、このデータパケットの宛先のネットワーク装置の属するリングネットワークに対応する前記第一物理リングトポロジマップ及び前記第二物理リングトポロジマップのいずれか一方と、前記仮想リングトポロジマップとを参照する
   ことにより、宛先のネットワーク装置までの最短経路を決定し、この最短経路上に位置する前記第一リングネットワーク又は前記第二リングネットワーク上の隣接ネットワーク装置へ前記データパケットを転送するデータ転送手段と、
   を更に備える請求項１に記載のリングネットワークシステム。
3. 前記リング間接続装置のデータ転送手段は、自装置と宛先のネットワーク装置との間のホップ数に基づいて、ホップ数が最小となる経路を最短経路として決定する請求項２に記載のリングネットワークシステム。
4. 前記リング間接続装置のデータ転送手段は、リングネットワークの物理リング上のネットワーク装置間、及びネットワーク装置とリング間接続装置との間のコスト値の総和が最小となる経路を最短経路として決定する、
   請求項２に記載のリングネットワークシステム。
5. 前記リング間接続装置は、
   前記ネットワーク装置からこのネットワーク装置の輻輳を示す輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段を更に備え、
   前記データ転送手段は、前記輻輳通知を受信した場合には、この輻輳通知の送信元のネットワーク装置が属するリングネットワークへ転送されるデータについて、輻輳箇所を通過しない経路を決定する、
   請求項２から４のいずれか１項に記載のリングネットワークシステム。
6. 前記リング間接続装置は、前記第一リングネットワークを構成し、前記第二リングネットワークを構成する外部リング間接続装置と、前記第一リングネットワーク及び前記第二リングネットワーク上のデータ転送に使用されるプロトコルとは異なるプロ トコルを用いる中継ネットワークにより接続されており、
   前記転送手段は、前記第一リングネットワークから受信されたトポロジ構築用パケットを前記リング間接続情報に基づいて前記第二リングネットワーク方向へ転送する場合に、このトポロジ構築用パケットを前記中継ネットワークで利用されるプロトコルに応じた形式に変換して前記外部リング間接続装置へ転送する、
   請求項１に記載のリングネットワークシステム。
7. ネットワーク装置と共に第一リングネットワークを構成し、第二リングネットワークを構成する外部リング間接続装置と中継ネットワークで接続されることにより前記第一リングネットワークと前記第二リングネットワークとを相互接続させるリング間接続装置において、
   前記ネットワーク装置のアドレスとこのネットワーク装置の位置を示す情報とを含むトポロジ構築用パケットを受信し、リング間接続情報に基づいてこのトポロジ構築用パケットを前記第二リングネットワーク方向へ転送することを決定した場合に、このトポロジ構築用パケットを前記中継ネットワークで利用されるプロトコルに応じた形式に変換して前記外部リング間接続装置へ転送する転送手段を、
   備えるリング間接続装置。
8. 第一リングネットワークを構成するネットワーク装置と、前記第一リングネットワークと第二リングネットワークとの間を相互接続させるリング間接続装置と、を有するリングネットワークシステムで実行されるデータ転送制御方法において、
   前記リング間接続装置が、
   前記第一リングネットワーク以外の他のリングネットワークを構成する外部ネットワーク装置のアドレスとこの外部ネットワーク装置の位置を示す情報とを含むトポロジ構築用パケットを前記第二リングネットワークから受信した場合に、リング間接続情報に基づ
   いてこのトポロジ構築用パケットを前記第一リングネットワーク上に転送する転送ステップを、実行し、
   前記ネットワーク装置が、
   前記トポロジ構築用パケットを受信した場合に、前記第一リングネットワークを構成する他のネットワーク装置の物理リングトポロジ情報を含むトポロジマップに、この物理リングトポロジ情報と区別することなく、前記外部ネットワーク装置への仮想リングトポロジ情報を含めるマップ生成ステップと、
   前記外部ネットワーク装置宛にデータパケットを送信する際に、前記トポロジマップを参照して、前記外部ネットワーク装置までの経路上に位置する隣接ネットワーク装置方向へ該データパケットを送信する送信ステップと、を実行する
   データ転送制御方法。
9. 前記リング間接続装置が、
   トポロジ構築用パケットに基づいて生成される、前記第一リングネットワークの物理リングトポロジ情報の格納される第一物理リングトポロジマップと、前記第二リングネットワークの物理リングトポロジ情報の格納される第二物理リングトポロジマップと、前記第一リングネットワーク及び前記第二リングネットワークを少なくとも跨ぐ仮想リングトポロジ情報の格納される仮想リングトポロジマップと、を保持し、前記データパケットを転送する際に、このデータパケットの宛先のネットワーク装置の属するリングネットワークに対応する前記第一物理リングトポロジマップ及び前記第二物理リングトポロジマップのいずれか一方と、前記仮想リングトポロジマップとを参照することにより、宛先のネットワーク装置までの最短経路を決定し、この最短経路上に位置する前記第一リングネットワーク又は前記第二リングネットワーク上の隣接ネットワーク装置へ前記データパケットを転送するデータ転送ステップ、
   を更に実行する請求項８に記載のデータ転送制御方法。
10. 前記リング間接続装置が、
    前記データ転送ステップにおいて、自装置と宛先のネットワーク装置との間のホップ数に基づいて、ホップ数が最小となる経路を最短経路として決定する、
    請求項９に記載のデータ転送制御方法。
11. 前記リング間接続装置が、
    前記データ転送ステップにおいて、リングネットワークの物理リング上のネットワーク装置間、及びネットワーク装置とリング間接続装置との間のコスト値の総和が最小となる経路を最短経路として決定する、
    請求項９に記載のデータ転送制御方法。
12. 前記リング間接続装置が、
    前記ネットワーク装置からこのネットワーク装置の輻輳を示す輻輳通知を受信する輻輳通知受信ステップを更に実行し、
    前記データ転送ステップにおいて、前記輻輳通知を受信した場合には、この輻輳通知の送信元のネットワーク装置が属するリングネットワークへ転送されるデータについて、輻輳箇所を通過しない経路を決定する、
    請求項９から１１のいずれか１項に記載のデータ転送制御方法。
13. 前記リング間接続装置は、前記第一リングネットワークを構成し、前記第二リングネットワークを構成する外部リング間接続装置と、前記第一リングネットワーク及び前記第二リングネットワーク上のデータ転送に使用されるプロトコルとは異なるプロトコルを用いる中継ネットワークにより接続されており、
    前記転送ステップにおいて、前記第一リングネットワークから受信されたトポロジ構築
    用パケットを前記リング間接続情報に基づいて前記第二リングネットワーク方向へ転送する場合に、このトポロジ構築用パケットを前記中継ネットワークで利用されるプロトコルに応じた形式に変換して前記外部リング間接続装置へ転送する、
    請求項８に記載のデータ転送制御方法。
14. ネットワーク装置と共に第一リングネットワークを構成し、第二リングネットワークを構成する外部リング間接続装置と中継ネットワークで接続されることにより前記第一リングネットワークと前記第二リングネットワークとを相互接続させるリング間接続装置のデータ転送制御方法において、
    前記リング間接続装置が、
    前記ネットワーク装置のアドレスとこのネットワーク装置の位置を示す情報とを含むトポロジ構築用パケットを受信し、リング間接続情報に基づいてこのトポロジ構築用パケットを前記第二リングネットワーク方向へ転送することを決定した場合に、このトポロジ構築用パケットを前記中継ネットワークで利用されるプロトコルに応じた形式に変換して前記外部リング間接続装置へ転送する転送ステップを、
    実行するデータ転送制御方法。

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