JP4790591B2 - リングノード装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信ネットワーク、特に、ＲＰＲ（Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｒｉｎｇ）リングネットワークを構成するためのノード装置に関する。

ＲＰＲは、パケットリングにてキャリアグレードなリングプロテクション機能を提供するためのＬａｙｅｒ２プロトコルであり、ＩＥＥＥ８０２．１７にて標準化されている。（以下、単に標準とよぶ場合ＩＥＥＥ８０２．１７を指す）

図１はＲＰＲリングネットワークの一例を示す。ＲＰＲネットワークでは、以下の冗長機能をもつ。（標準）

（１）ＲＰＲリング上での伝送路断（例えば図１の×印１０で示した個所）に対しては、リング冗長切替（Ｓｔｅｅｒｉｎｇ／Ｗｒａｐｉｎｇ方式がある）が作動し、障害発生伝送路を迂回することで通信の継続断を回避する。図１には、時計回りのＲｉｎｇｌｅｔ０方向の経路１２を反時計回りのＲｉｎｇｌｅｔ１方向の経路１４で救済するＳｔｅｅｒｉｎｇによる切替が例示されている。

（２）リングを構成する伝送装置の故障および現用系配下の回線の故障、例えば図１の×印１６で示したノードＡの故障に対しては、リング伝送路障害と同様、リング冗長切替により、ノードＡが迂回され、ノードＡ以外のノードに収容されている端末どうしの通信は確保される。

特開平１１−４１２８２号公報

上述の例（２）の場合、故障発生ノードであるノードＡに収容される端末との通信は断状態のままとなり、標準でもその通信を救済する冗長方式は規定されていない。

したがって本発明の目的は、ＲＰＲリングネットワークにおいて、現用系のノードの障害および、現用系配下の回線障害に対して、そのノードに収容されている端末との通信を救済することが可能なノード冗長方式を提案することにある。

このような技術を考えた場合、前述のとおり、標準でこのような冗長方式は規定されておらず、また仮に、リング内に現用系のノード装置とともに予備系のノード装置を配置して、現状の技術で現用／予備切替を実現しようとすると、現用系障害発生によって現用系から予備系のノードへ切替えたとき、リング内の他の各ノードで障害発生ノードのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスのエントリがエイジングアウトにより消去されるまでの数分間は切替中のノードの配下の通信がネットワークから途絶えたままとなってしまい、また、ＭＡＣアドレス消去後は再び各ノードでＭＡＣ学習が必要となり、ＭＡＣ学習データをブロードキャスト送信する必要がある。

またそれは、ＲＰＲリングネットワーク内の冗長設定されていない他のノードでは標準以外の特別な機能を必要とせず、冗長ノード配下に接続された装置においては、特別なインタフェースやプロトコルを必要とせずに汎用品のＬ２／Ｌ３スイッチで実現できる、ノード冗長方式であることが望ましい。

本発明によれば、リング状に結合された複数のノードからなるネットワークの少なくとも一部のノードにおいて用いられるノード装置であって、リング上で伝送されるフレームの中から自ノード配下の端末を宛先とするフレームを選択的にドロップし、自ノード配下の端末からのフレームをリング上で伝送されるフレームにアッドする現用系装置としての機能を達成する現用系機能達成手段と、自ノード配下の端末を宛先とするフレームを隣接ノードへパススルーし、自ノード配下の端末からのフレームを廃棄する予備系装置としての機能を達成する予備系機能達成手段と、現用系機能達成手段と予備系機能達成手段の一方を選択的に有効にする機能選択手段とを具備し、前記ネットワークにおける使用の際に、現用系機能達成手段が選択された現用系装置と予備系機能達成手段が選択された予備系装置の双方がリングの一部を構成するようにリングに組み込まれ、現用系装置に結合される配下の装置が予備系装置にも結合され、前記現用系装置および前記予備系装置には、リングを構成するノード装置を相互に識別するための識別子として、同一の識別子が与えられる、ノード装置が提供される。

上記の構成のノード装置を上記の態様で用いることにより、冗長ノードの配下の回線の故障に対して、配下の端末との通信を救済することができる。リングを構成する伝送装置の故障に対しても、前述のリング冗長切替が作動して故障した伝送装置が迂回されるので、配下の端末との通信を救済することができる。

また、他のノードにおいて標準以外の特別な機能を必要とせず、冗長ノード配下に接続された装置においても特別なインタフェースやプロトコルを必要としない。

本発明のノード冗長方式の動作概要を図２の例に沿って説明する。図２はノードＡおよびＦがＲＰＲリングネットワーク上にノード冗長を構成する場合を示しており、それらのノードの配下にはＳＷ＃Ｘまでの経路が２重化して接続される。ＲＰＲリングネットワークを構成する各ノードＡ〜Ｅにはそれらを相互に認識するためのＩＤ（識別子）としてＭＡＣアドレスａ〜ｅが与えられているが、ノードＦにはノードＡと同一のＭＡＣアドレスａが与えられる。従ってノードＢ〜ＥからはノードＡとノードＦは１つのノードとして認識される。冗長ノードＡ，Ｆは現用系と予備系に分けられ、図２ではノードＡが現用系、ノードＦが予備系である。すなわち、例えばノードＡ，Ｆ配下の端末とノードＥ配下の端末との間のＳＷ＃ＸおよびＳＷ＃Ｙを介する通信はノードＦでパススルーされ、図２中破線で示した経路２２に沿って行なわれる。

また、この図ではノードＢにネットワーク監視制御システム（以下ＮＭＳ）２４が接続されている。各ノードの設定および状態監視はこのＮＭＳ２４によりオペレータが行う。この場合に、各ノード装置Ａ〜Ｆは、ＭＡＣアドレスａ〜ｅではなく、管理のために与えられた装置番号Ａ〜Ｆで識別される。

図３に冗長構成ノードのブロック図を示す。これは図２のノードＡ、ノードＦ、ＳＷ＃Ｘのみを抜き出し、その関係を示した図である。また、この図ではＲｉｎｇｌｅｔ０方向しか示していないが、Ｒｉｎｇｌｅｔ１方向も同じ制御になる。以下に各部の機能概要を説明する。本発明のＲＰＲリングにおけるノード冗長方式は図中の制御部２６において実施される。

図３において、リングインタフェース２８，２９はＲＰＲリングネットワークとの接続を行うインタフェース部分である。

ＭＡＣ学習テーブル３０は受信フレームの送信元アドレス（ＳＡ）を学習した内容（後に詳述する）を登録する場所である。トポロジデータベース３２は、リング情報（ステーション数、障害情報など）、自局情報（ローカルＭＡＣアドレス、切替方式など）、他局情報を記録している。リング上の各ノードは他局から収集した制御フレームの中にあるトポロジ情報を基にデータベースを構築する。Ｒｉｎｇｌｅｔ０データパス３４およびＲｉｎｇｌｅｔ１データパス３６はそれぞれＲｉｎｇｌｅｔ０およびＲｉｎｇｌｅｔ１についてフレームの送受信、フレームの通過（ｔｒａｎｓｉｔ）廃棄（ｓｔｒｉｐ）、フレームのコピーなどを行う。

Ｒｉｎｇｌｅｔ選択部３８は、フレームフォーマット選択、フラッディング選択、ｒｉｎｇｌｅｔ選択などを行う。制御部２６は、ノード内を制御する部分であり、自ノードが予備系か現用系かを保持する。ＬＡＮインタフェース部４０は、ノード配下の回線との接続を行うインタフェース部分である。

図３中右側に示されているノードＡは後述するようにデフォルトでは現用系に設定されており、ノード装置としての標準の動作を行う。すなわち、Ｒｉｎｇｌｅｔ０データパス３４では、リングインタフェース２８からのフレームまたはパケット（以下フレームと総称する）のうち、自ノードに収容されている端末を宛先とするものをドロップし、それ以外をリングインタフェース２９を経て隣接ノードへパススルーする。Ｒｉｎｇｌｅｔ１データパス３６も同様な動作となる。ドロップされたフレームはＬＡＮインタフェース４０を経てＳＷ＃Ｘのポート１へ送られる。ＳＷ＃ＸからのフレームはＬＡＮインタフェース４０およびＲｉｎｇｌｅｔ選択部３８を経てＲｉｎｇｌｅｔ０データパス３４またはＲｉｎｇｌｅｔ１データパス３６において隣接ノードからのフレームにアッドされる。

図３中左側に示されているノードＦは後述するようにデフォルトでは予備系に設定されている。ノードＦのＲｉｎｇｌｅｔ０データパス３４においては、制御部２６からの制御に従い、図中破線で示すようにフレームのドロップもアッドも行なわれず隣接ノードからのフレームはすべてもう一方の隣接ノードへパススルーされる。Ｒｉｎｇｌｅｔ１データパス３６も同様である。自ノード配下の端末からのフレームはＳＷ＃Ｘのポート１からだけでなくポート２からも送出されるが、ＬＡＮインタフェース４０においてその先への転送が阻止される。また前述のようにフレームのドロップも行なわれない。したがって予備系のノード装置とＳＷ＃Ｘとの間はリンクは繋っているがフレームの流れはない状態となる。

現用系ノード装置の故障の際の現用／予備の切り替えは、例えば予備系装置において現用系装置からのＴＰ（Ｔｏｐｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）フレームを監視することにより行なわれる。図４はＴＰフレームのフレームフォーマットである。ＴＰフレームとは各局がトポロジデータベースを構築するために必要な制御フレームの１つで、トポロジ情報や障害情報、切替情報などを定期的に全局へブロードキャストして通知している。本フレームフォーマットは標準のフォーマットであるため、各フィールドの詳細説明は割愛する。予備系ノードは受信したＴＰフレームのうち、送信元アドレス（以下ＳＡ）が自ノードのＩＤと同じであるフレームを現用系ノードからのものと判断し、このＴＰフレーム断により現用系の異常を判断し、切替動作を行う。

現用系ノードにおいては、自ノード配下の回線異常の際には定期的に送信しているＴＰフレームの送信を停止することによって予備系ノードに異常を知らせる。ＮＭＳ２４（図２）からのコマンドによりＴＰフレームの送信を停止させ、現用／予備の切替を行うようにしても良い。勿論、ノード自身の障害の際にはＴＰフレームの送信が停止する。

ノード起動時または障害復旧時の初期状態において予備系の動作をするか現用系の動作をするかについては、ＮＭＳ２４（図２）から設定される。或いはまた、ノード起動時または障害復旧時に一定期間パススルー状態で立ち上がり、その間に現用系ノード（用語統一を確認ください。）からの同一ステーションＩＤ（ＭＡＣアドレス）を有する制御フレームを受信したらそのまま予備系として動作し、受信しなければ現用系の動作に切り替えるようにしても良い。

ＲＰＲリングネットワークにおけるアドレス学習、すなわち、他のノード配下に存在する端末のアドレスの学習については、予備系装置においてはフレームがパススルーされるだけで配下の端末からのフレームおよび配下の端末へのフレームが通過しないのでＭＡＣ学習テーブル３０（図３）に学習結果が蓄積されず、現用系への切り替え直後には宛先が学習されていないフレームについてはブロードキャスト送信する必要がある。この問題に対処するためには、現用系装置が学習結果を獲得する毎に現用系装置から予備系装置へ学習結果を通知することで、予備系装置のＭＡＣ学習テーブル３０を現用系装置のＭＡＣ学習テーブル３０と同期させれば良い。学習結果の通知のためには、例えば、ＲＰＲ制御フレーム内のＲｅｓｅｒｖｅ領域などに固有の識別子を付したフレームを使用することができる。このフレームを受信した予備系装置は通知された学習結果をＭＡＣ学習テーブル３０に記録し、そのフレームはパススルーせずに破棄する。

本発明の一実施例に係るノード装置においてＮＭＳから設定する初期設定項目を表１に示す。この設定項目はノード装置の制御部２６（図３）に対して設定され、例えば制御部３０内の不図示の不揮発性メモリに保持される。

表１中、（１）の冗長機能Ｅｎａｂｌｅ／Ｄｉｓａｂｌｅ設定は、リング上のすべてのノードに設定する項目である。この設定により、自ノードが冗長ノードであるかどうかを判断する。図２の例では、冗長構成と関係しないノードＢ〜Ｅは設定‘Ｄｉｓａｂｌｅ’にすることで標準に準拠した通常のＲＰＲノードとして動作する。

（２）のデフォルト現用／予備設定は、冗長機能Ｅｎａｂｌｅ／Ｄｉｓａｂｌｅ設定でＥｎａｂｌｅと設定された場合に設定する項目である。リングネットワーク内で冗長構成をとった場合に、この設定に基づき自ノードが現用系か予備系かを判断する。

設定（３）のＴＰフレーム受信断判定時間（ノード切替保護時間）は、冗長機能Ｅｎａｂｌｅ／Ｄｉｓａｂｌｅ設定でＥｎａｂｌｅと設定された場合に設定する項目である。現用系のノードから設定（５）のＴＰフレーム送受信周期で定期的に送出されるＴＰフレームを予備系のノードが監視しており、この設定時間、ＴＰフレームが到達しなかった場合、予備系がＴＰフレームの受信断と判断し、現用系の故障と判断する。冗長構成の現用系ノードが故障した場合、ＲＰＲ切替（Ｓｔｅｅｒｉｎｇ／Ｗｒａｐｉｎｇ方式）が発生する前に予備系ノードで現用系ノードの故障を判断できるように、設定（６）のＴＰフレーム受信断判定時間（ＲＰＲ切替保護時間）よりも短い時間を設定する。

設定（４）のＳｔａｔｉｏｎ ＩＤ（ＭＡＣアドレス）については、冗長構成をとるノードに同一のＩＤを割り当てる。Ｓｔａｔｉｏｎ ＩＤを各ノードに割り当てることは標準の設定であるが、基本的にはリングに存在するノードには異なったＩＤが割り当てられ、同一のＩＤを割り振ることは本発明の特徴の１つである。リングを構成するノード装置はこのＳｔａｔｉｏｎ ＩＤで他のノード装置を相互に識別するがＮＭＳからは装置番号Ａ〜Ｆでノード装置を識別する。

図５に初期動作時のフローチャートを示す。ＲＰＲリングネットワークの各ノードはＴＰフレームを周期的にブロードキャスト送信することで、それぞれトポロジデータベースを構築する（標準）。このトポロジデータベースの構築において、冗長構成のノードＡ，Ｆは以下の方法によって、自ノードの現用系／予備系を判断し、動作する。

ｉ）ＴＰフレーム送出（ステップ１０００）の際に、ノードＡ，ＦにおいてはＳｏｕｒｃｅ ＭＡＣアドレス＝ａとしてＴＰフレームをブロードキャスト送信する。
ii）設定（１）＝Ｅｎａｂｌｅの場合（ステップ１００２）、すなわち、自ノードが冗長ノードと設定されている場合、設定（２）の項目を参照し（ステップ１００４）、設定（２）＝現用であれば、自ノードはデフォルト設定として現用系ノードであると認識し、ＴＰフレームの送信を継続し、トポロジデータベースを構築して現用系として起動する（ステップ１００６）。設定（２）＝予備であれば、自ノードはデフォルト設定として予備系ノードであると認識し、自身と同じＳＡのＴＰフレームを受信することになり（ステップ１００８）、その場合、自身のＴＰフレーム送信を停止し、予備系として起動する（ステップ１０１０）。

なお、自ノードが送信したＴＰフレームがリングを１周して自ノードに受信することがないよう、ＲＰＲヘッダー（図４のフレームフォーマット参照）内のＴＴＬ値を使って制御する手段をとる。ＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）値とはそのＲＰＲフレームの有効期間（有効ホップ数）を表す値であり、最大２５５までの整数値で表され、ＲＰＲステーションを１回経由するたびにＴＴＬ値を１減算して同一フレームのＴＴＬ値として設定する。減算してＴＴＬ値が０になったフレームはその時点で破棄され、Ｒｉｎｇｌｅｔに送出されず、次のノードには到達しない。

以上により、予備系ノード（ノードＦ）は物理的にはリング内に存在するが他のノードのトポロジデータベース上には存在せず、また主信号の疎通にも影響を与えない状態となる。

以下の表２に図２のノードＣにて構築されるトポロジデータベースを例示する。

通常時には予備系ノードはＲｉｎｇｌｅｔ０，Ｒｉｎｇｌｅｔ１から受信したすべてのフレームを加工せずに、同一のＲｉｎｇｌｅｔ０，Ｒｉｎｇｌｅｔ１に送出する（パススルー）。そして、それらのフレームの中で、制御フレームはモニタし、現用系のノードの状態を常に把握しておく。

予備系ノードではＬＡＮインタフェース４０（図３参照）にて、ノード配下へのフレームの送信を停止する制御を行う。また、ノード配下の装置（たとえば、Ｌ２スイッチ装置）側から送信されるフレームについては処理せず、ＬＡＮインタフェース４０で停止させる。このように制御することで、予備系ノードとノード配下の装置とはポート２の物理リンクは接続しているが、データのやり取りがないため、配下の装置のポート２ではＭＡＣ学習できず、配下の装置から出力されるＲＰＲリングネットワークを介する通信はすべて現用系側のポート１から出力されるようになる。

図６に示すように、ノードＡに障害が発生してノードＦへ切り替わる動作の概要を時系列的に説明する。図７には予備系ノードの切替動作のフローチャートを示す。

ｉ）現用系ノードＡに障害が発生すると、ノードＡからＲｉｎｇｌｅｔ０方向およびＲｉｎｇｌｅｔ１方向へ定期的に送出されるＴＰフレームの送出が途絶える。

ii）ノードＡの障害状態は、ノードＦにてノードＡからのＴＰフレーム（ＳＡ＝ａ）が一定期間を経過しても受信されないことにより検出される。

iii）初期設定（３）＝１５ms（表１）であるため、１５msの間、ＳＡ＝ａのＴＰフレームを受信しなかった場合、ノードＦはノードＡが故障したと判断する（図７ステップ１１００）。

iv）ノードＡの障害を検出したノードＦはＴＰフレーム（ＳＡ＝ａ）をノードＡに代わって送信開始する（ステップ１１０２）。

ｖ）ノードＦのパススルー状態を解除し（ステップ１１０４）、同時に配下との通信を止めていたＬＡＮインタフェース部でポートを開く（ステップ１１０６）。ノードＦはデータの送受を開始し、標準に準拠したパケット転送動作を行う。

vi）ノードＡに代わり、ノードＦが現用系として動作したことにより、他ノードでは再びＳＡ＝ａのＴＰフレームを受信する。しかし、ノードＡの障害によりノードＢではＲｉｎｇｌｅｔ１方向からＴＰフレームを受信しないため、初期設定（６）の時間（ＲＰＲ切替保護時間）経過後、ＲＰＲのリングプロテクションによりノードＡを迂回する経路にその他のトラフィックの切替を行う。

この間、ノードＢ〜Ｅにおいては、ノードＡ−Ｂ間でリンク障害が発生して経路の切り替えが行なわれたことを認識するだけで、ノードＡからノードＦへの切り替えが行なわれたことを認識せず、ノードＡ配下の端末との通信は継続される。

次に図８に示すように、ノードＡ配下の回線に障害が発生してノードＦへ切り替わる動作の概要を時系列的に説明する。

ｉ）ノードＡにてノードＡ配下の回線断が検出されると、ノードＡからのＴＰフレームの送信が停止される。

ii）〜ｖ）上記ノード障害時のii）〜ｖ）と同様
vi）ノードＡはＴＰフレーム（ＳＡ＝ａ）の送信を停止後、パススルー状態の予備系に移行する。なお、現用系がＴＰフレームを停止してから予備系がＴＰフレームを送信するまでには初期設定（３）の時間を要するが、表１のように、‘初期設定（６）の時間＞初期設定（３）の時間’と設定することにより、ＴＰフレームが初期設定（６）の時間停止することはなくなり、現用系ノード配下障害発生時はＲＰＲリングプロテクションは発生しない。

ノードＡ障害発生後から復旧までの動作の概要を時系列的に説明する。

ｉ）ノードＡの障害が復旧し、ノードＡが立ち上がる。

ii）ノードＡからＴＰフレームをブロードキャスト送信する。

iii）ノードＦにて自ノードと同一のＳｏｕｒｃｅ ＭＡＣアドレスのＴＰフレームを受信する。

iv）ノードＦからのＴＰフレーム送信を停止し、パススルー状態にし、ノード配下の通信を停止させ、ノードＦが予備系として、ノードＡが現用系として動作する。

以上ｉ）〜iv）の動作により、現用系がリング上で正常なときは常に現用系が動作し、障害発生時のときのみ、予備系が動作する方式（切戻し方式）が実現される。本発明のノード冗長方式によれば、高速なノード冗長切替が可能であり、冗長構成がリング上どこに存在していても（現用系装置と予備系装置が隣接していなくても）、また１ノード内に２つ以上のＲＰＲステーションをもち、それぞれが冗長構成を構築する場合でも実現可能である。

本発明の他の実施例に係るノード装置においてＮＭＳから設定する初期設定項目を表３に示す。表１と異なる点は、表１の設定（２）の「デフォルト現用／予備」の項目がなく、設定（７）の「冗長ノード立ち上がりパススルー時間」の項目が追加される点にある。本実施例のノード装置においては、現用系であるか予備系であるかがＮＭＳなど外部から設定されるのでなく、それぞれのノード装置が自律的に判断し動作する。

図９に初期動作時のフローチャートを示す。トポロジデータベースの構築において、冗長構成のノードＡ，Ｆは以下の方法によって、自ノードの現用系／予備系を判断し、動作する。

ｉ）ノードＡ，Ｆがパススルー状態で立ち上がる（ステップ１２０２）。ノードＡ，Ｆはこの状態のとき、Ｓｏｕｒｃｅ ＭＡＣアドレス＝ａのＴＰフレームが存在しないか監視している（ステップ１２０４）。（ノードＡ，ＦともにＴＰフレームを送出していないので、Ｓｏｕｒｃｅ ＭＡＣアドレス＝ａのＴＰフレームはまだ存在しない。）

ii）ノードＡにてパススルー状態から３０ｓ経過（設定（７）の時間）後にＴＰフレーム未受信なので現用系として動作し（ステップ１２０６）、Ｓｏｕｒｃｅ ＭＡＣアドレス＝ａのＴＰフレームのブロードキャスト送信を開始する。ノードＦはノードＡからのＴＰフレームの受信により予備系としての動作を継続する（ステップ１２０８）。すなわち、パススルー状態を継続し、また受信した制御フレームをモニタすることで現用系のノードの状態を常に把握する。なお、ノードＦがノードＡよりも先にＳｏｕｒｃｅ ＭＡＣアドレス＝ａのＴＰフレームをブロードキャスト送信した場合はノードＦが現用系としてノードＡが予備系として動作する。

障害発生時の切替動作は前述の実施例と同様である。

障害状態から復帰した時の動作の概要を時系列的に説明する。

ｉ）ノードＡが障害状態から復帰後、パススルー状態で立ち上がる。

ii）ノードＡにて、ノードＦから送信している同一のＳｏｕｒｃｅ ＭＡＣアドレスのＴＰフレームを受信する。その結果、ノードＡはパススルー状態を継続し、受信した制御フレームをモニタし、現用系として動作している予備系のノードの状態を常に把握しておく。

iii）障害復旧後ノードＡを現用系として切り戻したい場合は、ＮＭＳからのコマンドによりノードＦのＴＰフレームを停止する設定を行い、切替を実現する。

上記は、現用系がリング上で正常に復旧しても、予備系が現用系として動作継続することも可能な方式（切戻しなし方式）であり、必要最低限の切り替えで高速なノード冗長切替が可能である。

予備系ノードのＭＡＣ学習テーブルを現用系ノードのＭＡＣ学習テーブルに同期させる処理の一例を説明する。予備系ノードのＭＡＣ学習テーブルを現用系ノードのＭＡＣ学習テーブルに同期させるのに、学習依頼パケットを使用する。一例として、学習依頼パケットの識別にＰＲＰヘッダー内のＥｘｔｅｎｄｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌのｒｅｓｅｒｖｅｄ ｂｉｔ（３ｂｉｔ、デフォルト：０００）に００１を設定する方法をとる。このときの学習依頼パケットのフォーマットを図１０に示す。現用系ノードはＭＡＣ学習するたびにその学習する元となったＲＰＲフレームのＥｘｔｅｎｄｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌのｒｅｓｅｒｖｅｄ ｂｉｔに００１を設定してリングに送出する。予備系ノードではこのデータを受信して、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌのｒｅｓｅｒｖｅｄ ｂｉｔから学習依頼パケットであると判別し、自ノードのＭＡＣ学習テーブルにその受信したＲＰＲフレームのＳＡ，ＤＡ，ＶＬＡＮ ＩＤ等必要な情報を学習する。

ＭＡＣ学習テーブルの同期動作の概要を図１１，１２を参照して説明する。まず、図１１にて端末００から端末０１へ（宛先アドレスＤＡ：０１、送信元アドレスＳＡ：００）の通信を考える。最初はどのノードもＭＡＣ学習していない状態なので、破線の矢印で示すようにノードＥからのＦｌｏｏｄｉｎｇによって、各ノードは、送信元アドレスＳＡ＝００の端末がノードＥの配下に存在することを学習する。また、現用系ノードＡで新たに学習した内容はノードＡから学習依頼パケット５０によって学習情報を予備系に送信し、予備系はその学習依頼パケットによってＭＡＣ学習し、学習依頼パケットは破棄する。

その後、図１２に示すように、端末０１から端末００へ（宛先アドレスＤＡ：００、送信元アドレスＳＡ：０１）の通信を考えた場合、ノードＡはＭＡＣ：００がノードＥの配下に存在していることは学習しているので、最短ルートを判断して、破線の矢印に示すように、Ｒｉｎｇｌｅｔ０側のみ送出し、ノードＡ→Ｆ→Ｅを通って端末００にたどりつく。このときノードＡ，ＥはＭＡＣ：０１についてＭＡＣ学習する。また、上記と同様にノードＡで学習した内容は学習依頼パケット５０によってノードＦでもＭＡＣ学習し、学習依頼パケットは破棄する。

以上によって、現用系と予備系のＭＡＣ学習が同期する。この方法は冗長構成がリング上どこに存在していても（現用系装置と予備系装置が隣接していなくても）、また１ノード内に２つ以上のＲＰＲステーションをもち、それが冗長構成を構築する場合でも実現できるＭＡＣ学習の同期方法である。

最後に、現用系装置と予備系装置に異なるＭＡＣアドレスを付与して標準のプロトコルのみにより現用／予備切替を行う場合の動作を図１３を参照して説明する。図１３に示した手法は、ノードＸとノードＹの配下に２重回線を設けて片側のノードが障害が発生してももう片側のノードで配下の通信を救済する方法であり、端末Ａと端末Ｂの通信は図中に示したＭＡＣ学習によって通信を確立している。ノードＹにて障害が発生した場合、標準の動作によれば以下のような手順になり、通信の救済に時間および手間がかかる。

（ｉ）ＲＰＲリング冗長切替の発生（Ｓｔｅｅｒｉｎｇ／Ｗｒａｐｉｎｇ方式）（５０ms以内）
（ii）各ノードが学習したノードＹ宛のＭＡＣアドレスがＭＡＣ学習テーブルより消去される（エージングタイムアウト）まで、ノードＹ宛のフレームは、Ｙ宛でフレームを送信し続ける（数分間）。
（iii）ＭＡＣ学習テーブル消去後、ＭＡＣ＝ａからＭＡＣ＝ｂのフレーム送信を確立させるために、ノードＺからフレームをＦｌｏｏｄｉｎｇする。
（iv）ＦｌｏｏｄｉｎｇよりノードＸでＭＡＣ学習し、ＭＡＣ＝ａとＭＡＣ＝ｂの通信を確立する。

よって、標準のプロトコルのみによる動作ではノード障害発生後からＭＡＣ＝ａとＭＡＣ＝ｂの通信を確立するまで、５０ms＋数分間かかり、また余計なＦｌｏｏｄｉｎｇが発生する。それに対し、前述の手法によれば、ノード障害発生後からＲＰＲリング冗長切替の時間（数＋ms）でＭＡＣ＝ａとＭＡＣ＝ｂの通信を確立することができ、余計なＦｌｏｏｄｉｎｇを抑えることも可能となる。

（付記１）リング状に結合された複数のノードからなるネットワークの少なくとも一部のノードにおいて用いられるノード装置であって、
リング上で伝送されるフレームの中から自ノード配下の端末を宛先とするフレームを選択的にドロップし、自ノード配下の端末からのフレームをリング上で伝送されるフレームにアッドする現用系装置としての機能を達成する現用系機能達成手段と、
自ノード配下の端末を宛先とするフレームを隣接ノードへパススルーし、自ノード配下の端末からのフレームを廃棄する予備系装置としての機能を達成する予備系機能達成手段と、
現用系機能達成手段と予備系機能達成手段の一方を選択的に有効にする機能選択手段とを具備し、
前記ネットワークにおける使用の際に、現用系機能達成手段が選択された現用系装置と予備系機能達成手段が選択された予備系装置の双方がリングの一部を構成するようにリングに組み込まれ、現用系装置に結合される配下の装置が予備系装置にも結合され、
前記現用系装置および前記予備系装置には、リングを構成するノード装置を相互に識別するための識別子として、同一の識別子が与えられる、ノード装置。

（付記２）予備系装置であるときに現用系装置からの制御フレームを監視する手段と、
現用系装置からの制御フレームが所定期間受信されないとき、現用系装置へ自律的に切り換わる手段とをさらに具備する付記１記載のノード装置。

（付記３）現用系装置であるときに、配下の回線の故障検出時に制御フレームの送出を停止する手段をさらに具備する付記２記載のノード装置。
（付記４）前記ネットワークはＲＰＲ（Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｐｒｏｔｃｏｌ）ネットワークであり、前記所定期間はＲＰＲネットワークの切替保護期間よりも短く設定される付記２記載のノード装置。

（付記５）リングを構成するノードの配下の端末がどのノードの配下であるかを現用系装置が学習した際に、学習内容を現用系装置から予備系装置へ伝達する手段をさらに具備する付記４記載のノード装置。

（付記６）起動時に予備系装置として起動し、所定期間現用系装置からの制御フレームを受信しないとき、自律的に現用系装置に切り替わる手段をさらに具備する付記１記載のノード装置。

ＲＰＲリングネットワークの概要を示す図である。 本発明のノード冗長方式の構成および動作概要を示す図である。 本発明における冗長構成のブロック図である。 制御フレームのＴＰフレームフォーマットを示す図である。 初期動作の第１の例のフローチャートである。 現用系ノード障害発生時における動作概略を示す図である。 予備系ノードの切替動作を示す図である。 現用系ノード配下の回線障害時における動作概要を示す図である。 初期動作の第２の例のフローチャートである。 冗長構成ノードがやりとりする、学習依頼パケットのフォーマットを示す図である。 ＭＡＣ学習テーブルの同期動作を説明する図である。 ＭＡＣ学習テーブルの同期動作を説明する図である。 標準のプロトコルのみによる冗長構成を示す図である。

Claims (4)

1. リング状に結合された複数のノードからなるネットワークの少なくとも一部のノードにおいて用いられるノード装置であって、
   リング上で伝送されるフレームの中から自ノード配下の端末を宛先とするフレームを選択的にドロップし、自ノード配下の端末からのフレームをリング上で伝送されるフレームにアッドする現用系装置としての機能を達成する現用系機能達成手段と、
   自ノード配下の端末を宛先とするフレームを隣接ノードへパススルーし、自ノード配下の端末からのフレームを廃棄する予備系装置としての機能を達成する予備系機能達成手段と、
   現用系機能達成手段と予備系機能達成手段の一方を選択的に有効にする機能選択手段とを具備し、
   前記ネットワークにおける使用の際に、現用系機能達成手段が選択された現用系装置と予備系機能達成手段が選択された予備系装置の双方がリングの一部を構成するようにリングに組み込まれ、現用系装置に結合される配下の装置が予備系装置にも結合され、
   前記現用系装置および前記予備系装置には、リングを構成するノード装置を相互に識別するための識別子として、同一の識別子が与えられる、ノード装置。
2. 予備系装置であるときに現用系装置からの制御フレームを監視する手段と、
   現用系装置からの制御フレームが所定期間受信されないとき、現用系装置へ自律的に切り換わる手段とをさらに具備する請求項１記載のノード装置。
3. 前記ネットワークはＲＰＲ（Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｐｒｏｔｃｏｌ）ネットワークであり、前記所定期間はＲＰＲネットワークの切替保護期間よりも短く設定される請求項２記載のノード装置。
4. リングを構成するノードの配下の端末がどのノードの配下であるかを現用系装置が学習した際に、学習内容を現用系装置から予備系装置へ伝達する手段をさらに具備する請求項３記載のノード装置。

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