[发明专利]弹性分组环网络系统、RPR节点设备及冗余方法

说明书

本发明基于2006年11月21日递交的日本专利申请No.2006-314792，并要求其优先权，将其全部公开内容一并在此作为参考。

技术领域

本发明涉及RPR网络系统、RPR节点设备及用于该系统和设备的冗余方法、程序和记录介质，具体涉及可适当应用于作为城域网(MAN)的骨干网而被关注的弹性分组环的技术。

背景技术

在当前的通信领域中，随着诸如非对称数字用户线路(ADSL)和光纤到户(FTTH)的宽带技术的存在和普及，因特网连接线路上的业务显著地增长。对于作为日本的网络的骨干网的通信网络(例如Tokyo和Osaka之间的网络)，通过使用诸如波分复用(WDM)已经成功地实现了对通信能力的增长的管理。对于被称为“最后一英里”的用户侧接入线路，通过广泛使用诸如ADSL(其中在没有任何修改的情况下采用现有的电话线路)正在促进通信能力的增长。

与骨干网和用户侧接入线路的巨大能力的成功前景相反，中间区域尚未为增长的业务完全做好准备。已经认识到中间区域可能是通信中的瓶颈。特别地，在较早启用宽带服务并且这种区域中的诸多活跃用户对服务有很多需求的城市区域中，中间网络也即“中间一英里”是较重要的。城域网(MAN)是增强“中间一英里”的通信能力的增长的网络。MAN是覆盖大约城市区域大小的新网络模式，其等级在局域网(LAN)和广域网(WAN)之间。

MAN具有三个显著的方面。首先，可能构造诸如3层交换机的低成本网络以提供廉价服务。第二，使用以太网(注册商标)接口，可以准备范围从大约每秒一兆比特(Mbps)到大约每秒一吉比特(Gbps)的高速的大容量的选择单。第三，可以在网页上执行诸如改变简化的或添加新的通信线路。但是，MAN伴随有以下缺点：由于安装长的网络环的可靠性下降；在远程位置处安装的节点上发生故障时，故障的恢复需要极长时间；并且尽管主要被作为骨干网实现的同步光网络(SONET)/同步数字体系(SDH)对故障的抵抗性较好，该系统的可靠性和扩展性以及传输路径效率并不令人满意，并且该系统是昂贵的。

已经研发了弹性分组环(RPR)作为解决MAN的上述问题的技术。如同“弹性”所暗示的，RPR是着重于故障恢复功能的传输技术，并且根据电子电气工程协会(IEEE)802.17对其进行标准化。

RPR结构包括环型网络，其中经由支持朝向互相相反的传输方向的通信的双向备份的环形线路连接多个节点。在RPR系统中，双向备份的环形线路上的每个RPR节点具有向该环上广播其物理地址的功能以及收集广播信息以识别指示每个节点的连续顺序的拓扑地图的功能。每个节点还具有参照所述拓扑地图选择物理地址附近的环作为目的地的功能，以将分组发送到该环上。所述节点具有故障恢复功能，以恢复网络故障，其中，节点快速地检测环上的故障的位置，切换路径、以及通过监测从每个节点定期地传输的故障信息来绕过故障位置。其目的是在几乎等于SONET/SDH的故障恢复时间的50毫秒(ms)或更少时间内恢复故障。

根据SONET/SDH，由于仅可用带宽的50％，实施所述环之一以专用于恢复故障。但是，根据RPR，数据项可以同时在两个环上传播以充分使用带宽。这使得可能通过空间的重用而有效地使用带宽。RPR上的数据通信采用三种PRP帧，也即用于传输数据的数据帧、用于环的维护和管理的控制帧、以及用于管理带宽的公平的公平帧。因此可能基于公平算法而确保带宽公平。

例如，日本专利申请公开Ser.No.2002-359628描述了用于处理网络上的故障的冗余技术。根据提出了一种保护方法的该技术，如果网络在无故障的情况下正常操作，则有效地利用了环形网络系统的带宽。在发生故障时，系统执行保护处理以将每个数据项发送至该数据项的目的地。特别地，如果存在故障，系统进行链路聚合以集合工作信道和保护信道。否则，在没有故障时通过绕过故障的位置来传输数据。

日本专利申请公开Ser.No.2005-184666已被设计用于解决针对仅利用实际物理信道的分组通信所导致的节点中的故障等不能实施冗余方法的问题。特别地，提出了其中多个节点共享虚拟物理地址以进行补充操作的环形网络结构。日本专利公开申请Ser.No.2006-129071描述了用于使用组成经由冗余节点设备与另一网络链接的环形网络的节点设备的技术。多个冗余节点设备可以同时作为活跃设备操作。还可能根据在冗余设备的故障的发生/恢复中涉及的活跃的冗余节点设备的数量的增加或减少，来执行用于冗余节点设备的分组处理的负载分配过程。而且，可能使用可应用于RPR的节点冗余方法。