ルーチング装置および障害復旧方法
【課題】ネットワークの信頼性を向上させること。
【解決手段】障害復旧後にネットワークが安定するために必要な時間を復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶し、復旧時状況監視部１８０が障害復旧後に復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶された時間経過後に障害発生前の現用ルートに復帰するように制御する。また、障害検知用タイマ記憶部１２０および障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に汎用ネットワークで使用するデフォルト値よりも小さいタイマ値を記憶し、障害検知部１５０が障害検知用タイマ記憶部１２０に記憶されたタイマ値に基づいて障害検知を行い、障害時状況監視部１６０が障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に記憶されたタイマ値に基づいて障害発生を判定する。
【解決手段】障害復旧後にネットワークが安定するために必要な時間を復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶し、復旧時状況監視部１８０が障害復旧後に復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶された時間経過後に障害発生前の現用ルートに復帰するように制御する。また、障害検知用タイマ記憶部１２０および障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に汎用ネットワークで使用するデフォルト値よりも小さいタイマ値を記憶し、障害検知部１５０が障害検知用タイマ記憶部１２０に記憶されたタイマ値に基づいて障害検知を行い、障害時状況監視部１６０が障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に記憶されたタイマ値に基づいて障害発生を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異なる障害復旧方式が独立に動作するネットワークの構築に用いられるルーチング装置およびルーチング装置によるネットワークの障害復旧方法に関し、特に、ネットワークの信頼性を向上させることができるルーチング装置および障害復旧方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力自由化を契機として、電気事業を取り巻く環境は大きく変わろうとしている。事業形態の変化や新しいシステムの導入などに対して柔軟に対応でき、さらに業務の効率化ができる総合的な仕組みが期待されている。そこで、これらの要求を満たす電力用ネットワークを構築するために、分散リアルタイムネットワークアーキテクチャ（ＤＲＮＡ: Distributed Real-time computer Network Architecture）の開発が進められており、これまでに、ＤＲＮＡの伝達通信機能には、汎用的な技術であり、低コストで導入可能なＩＰ(Internet Protocol)技術が適していることが明らかになっている（非特許文献１〜８参照）。
【０００３】
また、ＩＰルータ、ＭＰＬＳ(Multi Protocol Label Switching)、広域イーサネットの３つの方法を比較すると、ＤＲＮＡにおける伝達通信機能の構成としてＭＰＬＳと広域イーサネットを適用する構成が適していると考えられる（非特許文献５参照）。ここで、ＭＰＬＳは、ＩＰパケットにラベルを追加することでＩＰルータより高速に転送できる技術である。また、ラベルによりＶＰＮ(Virtual Private Network)の実現、ＦＲＲ(fast reroute)方式による高速な切り替え、更には従来では困難であったＩＰパケットの経路指定が可能となる。従って、ＭＰＬＳを適用すれば、ＦＲＲにより高信頼性を確保しつつ、ＶＰＮや経路指定により、これまでは別々に構築されていた監視制御系ネットワークと設備保全系ネットワークを統合できる可能性がある。また、ＭＰＬＳや広域イーサネットは障害回復機能を備え、障害に強いネットワークを構築することができる。
【０００４】
【非特許文献１】藤川、「ラベルスイッチ技術を用いた電力通信用基幹網の検討と技術課題」、電力中央研究所研究報告：Ｒ９８０２２、平成１１年３月
【非特許文献２】藤川、「電力用通信基幹網へのＭＰＬＳ技術の適用評価」、電力中央研究所研究報告：Ｒ９９０１６、平成１２年３月
【非特許文献３】藤川、「ＭＰＬＳネットワークにおける伝送遅延抑制方法の提案と評価」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０００２５、平成１３年４月
【非特許文献４】藤川、「ＭＰＬＳネットワークにおける伝送遅延時間保証方式の提案と検証」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０１０２４、平成１４年４月
【非特許文献５】桑原、「ＭＰＬＳを適用した電力用ＩＰネットワーク構成法の提案と評価」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０１０１３、平成１４年３月
【非特許文献６】桑原、「ＭＰＬＳを適用した電力用ＩＰネットワーク構成法の適用」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０２００７、平成１５年３月
【非特許文献７】桑原、「分散リアルタイムネットワークアーキテクチャ(ＤＲＮＡ)の開発（その5）」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０２０１０、平成１５年３月
【非特許文献８】桑原、「分散リアルタイムネットワークアーキテクチャ(ＤＲＮＡ)の開発（その6）」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０３００１、平成１６年１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＭＰＬＳと広域イーサネットの障害回復機能を単に利用するだけでは、電力用ネットワークに必要な高度な信頼性を確保することができないという問題がある。具体的には、障害回復時間がかかる、あるいは、ＭＰＬＳと広域イーサネットの障害回復機能は連携がないため障害からの復帰時にパケットロスが発生するといった問題がある。
【０００６】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、電力用ネットワークなどのネットワークの信頼性を向上させることができるルーチング装置および障害復旧方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係るルーチング装置は、異なる方式で障害復旧が行われる複数のサブネットワークが接続されて構成されるネットワークの構築に用いられるルーチング装置であって、障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行う復旧時状況監視手段と、前記復旧時状況監視手段によるネットワーク状況の監視後に障害発生前の状態に復帰させる復帰手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この請求項１の発明によれば、障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行い、監視後に障害発生前の状態に復帰させるよう構成したので、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができる。
【０００９】
また、請求項２の発明に係るルーチング装置は、請求項１の発明において、前記復旧時状況監視手段は、前記複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行うことを特徴とする。
【００１０】
この請求項２の発明によれば、複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行うよう構成したので、障害復旧後の経路情報に基づいて確実にパケットを転送することができる。
【００１１】
また、請求項３の発明に係るルーチング装置は、請求項２の発明において、前記複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの時間を計測する復旧時監視時間測定手段をさらに備え、前記復旧時状況監視手段は、障害復旧の際に、前記復旧時監視時間測定手段により測定された時間が経過するまでネットワーク状況の監視を行うことを特徴とする。
【００１２】
この請求項３の発明によれば、複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの時間を計測し、障害復旧の際に、測定した時間が経過するまでネットワーク状況の監視を行うよう構成したので、ネットワーク全体が安定するまでの時間が変化する場合にも、適切な時間ネットワーク状況の監視を行うことができる。
【００１３】
また、請求項４の発明に係るルーチング装置は、請求項２または３の発明において、前記特定のサブネットワークにはＭＰＬＳが適用され、ネットワーク全体が安定するまでの間にＶＰＮラベルテーブルが再構築されることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４の発明によれば、特定のサブネットワークにはＭＰＬＳが適用され、ネットワーク全体が安定するまでの間にＶＰＮラベルテーブルが再構築されるよう構成したので、ＭＰＬＳサブネットワークのＶＰＮラベルテーブルが更新されてネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行うよう構成したので、障害復旧後のＶＰＮラベルテーブルに基づいて確実にパケットを転送することができる。
【００１５】
また、請求項５の発明に係るルーチング装置は、ネットワークの構築に用いられるルーチング装置であって、ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行う障害検知手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この請求項５の発明によれば、ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いてネットワークの障害検知を行うよう構成したので、障害検知用タイマの値が不必要に大きいことに起因して障害検知が遅れることを防ぐことができる。
【００１７】
また、請求項６の発明に係るルーチング装置は、請求項５に記載の発明において、前記ネットワークは電力用ネットワークであり、前記障害検知用タイマは、ルーチング装置間の伝送遅延時間を下まわらない範囲で汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定されたことを特徴とする。
【００１８】
この請求項６の発明によれば、電力用ネットワークを対象として、障害検知用タイマは、ルーチング装置間の伝送遅延時間を下まわらない範囲で汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定されるよう構成したので、汎用ネットワークより短時間で障害検知を行うことができる。
【００１９】
また、請求項７の発明に係るルーチング装置は、請求項６の発明において、障害が検出されたときに、汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定された障害時状況監視用タイマを用いて前記電力用ネットワークの状況監視を行う障害時状況監視手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２０】
この請求項７の発明によれば、障害が検出されたときに、汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定された障害時状況監視用タイマを用いて電力用ネットワークの状況監視を行うよう構成したので、汎用ネットワークより短時間で障害対応処理を開始することができる。
【００２１】
また、請求項８の発明に係るルーチング装置は、請求項６または７の発明において、障害復旧の際に、汎用ネットワークで用いられる値より大きい値に設定された復旧時状況監視用タイマを用いて前記電力用ネットワークの状況監視を行う復旧時状況監視手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２２】
この請求項８の発明によれば、障害復旧の際に、汎用ネットワークで用いられる値より大きい値に設定された復旧時状況監視用タイマを用いて電力用ネットワークの状況監視を行うよう構成したので、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができる。
【００２３】
また、請求項９の発明に係るルーチング装置は、請求項５〜８のいずれか一つに記載の発明において、前記伝送遅延時間を計測する伝送遅延時間計測手段をさらに備え、前記障害検知手段は、前記伝送遅延時間計測手段により計測された伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行うことを特徴とする。
【００２４】
この請求項９の発明によれば、伝送遅延時間を計測し、計測した伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いてネットワークの障害検知を行うよう構成したので、伝送遅延時間が変化する場合にも、適切に障害検知を行うことができる。
【００２５】
また、請求項１０の発明に係る障害復旧方法は、異なる方式で障害復旧が行われる複数のサブネットワークが接続されて構成されるネットワークの構築に用いられるルーチング装置による障害復旧方法であって、障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行う復旧時状況監視工程と、前記復旧時状況監視工程によるネットワーク状況の監視後に障害発生前の状態に復帰させる復帰工程と、を含んだことを特徴とする。
【００２６】
この請求項１０の発明によれば、障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行い、監視後に障害発生前の状態に復帰させるよう構成したので、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができる。
【００２７】
また、請求項１１の発明に係る障害復旧方法は、ネットワークの構築に用いられるルーチング装置による障害復旧方法であって、ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行う障害検知工程を含んだことを特徴とする。
【００２８】
この請求項１１の発明によれば、ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いてネットワークの障害検知を行うよう構成したので、障害検知用タイマの値が不必要に大きいことに起因して障害検知が遅れることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１および１０の発明によれば、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすので、ネットワークの信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【００３０】
また、請求項２の発明によれば、障害復旧後の経路情報に基づいて確実にパケットを転送するので、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができるという効果を奏する。
【００３１】
また、請求項３の発明によれば、ネットワーク全体が安定するまでの時間が変化する場合にも、適切な時間ネットワーク状況の監視を行って、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができるという効果を奏する。
【００３２】
また、請求項４の発明によれば、障害復旧後のＶＰＮラベルテーブルに基づいて確実にパケットを転送するので、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができるという効果を奏する。
【００３３】
また、請求項５および１１の発明によれば、障害検知用タイマの値が不必要に大きいことに起因して障害検知が遅れることを防ぐので、ネットワークの信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【００３４】
また、請求項６の発明によれば、電力用ネットワークに対しては汎用ネットワークより短時間で障害検知を行うので、電力用ネットワークシステムに必要な信頼性を確保することができるという効果を奏する。
【００３５】
また、請求項７の発明によれば、汎用ネットワークより短時間で障害対応処理を開始するので、電力用ネットワークシステムに必要な信頼性を確保することができるという効果を奏する。
【００３６】
また、請求項８の発明によれば、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすので、電力用ネットワークの信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【００３７】
また、請求項９の発明によれば、伝送遅延時間が変化する場合にも、適切に障害検知を行って障害に対応することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るルーチング装置および障害復旧方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例では、本発明を電力用ＩＰネットワークに適用した場合を中心に説明する。
【実施例】
【００３９】
まず、本実施例に係る電力用ＩＰネットワークの構成について説明する。図１は、本実施例に係る電力用ＩＰネットワークの構成を示す図である。この電力用ＩＰネットワークでは、ネットワークを論理的に分離する技術であるＶＬＡＮ(Virtual ＬＡＮ)とＶＰＮを適用することで、監視制御系ネットワークと設備保全系ネットワークを統合することができる。
【００４０】
図１において、末端の各事業所から制御所等の拠点までのローカル系ネットワーク（以下：ローカル系）については、他の方式より構築コストで有利な広域イーサネット方式を適用する。各事業所に設置されるシステムについては、信頼性を高めるために、システム毎にＶＬＡＮを分けて、スイッチに接続する構成とする。また、２系統構成とするために、各事業所には系統毎にスイッチを配置し、各拠点にはこれらの事業所からの回線を接続するためのスイッチを系統毎に配置する。ローカル系回線の接続方法は、運用面から２系統とも同一拠点に接続する構成とする。
【００４１】
さらに、各拠点のスイッチ間および、各事業所のスイッチ間を接続することで、ローカル系に障害が発生した場合でも、後述する障害回復方式により迂回することができる。なお、実際には全拠点にスイッチが配置されるが、図中では簡略化のため、拠点Ａ，Ｄ以外のスイッチは省略している。
【００４２】
ローカル系とコア系ネットワーク（以下：コア系）を接続するための中継系ネットワーク（以下：中継系）に関しては、冗長構成とするために、系統毎に異なる拠点のＭＰＬＳルータと接続する。このため、拠点のＭＰＬＳルータが２台とも同時に障害でダウンした場合でも、中継系の障害回復方式により迂回できる。
【００４３】
ネットワークの基幹となるコア系は、２系統構成とするために、各拠点にＭＰＬＳルータを２台ずつ設置し、系統毎に独立したネットワークを構築する。系統毎のネットワークトポロジは、各拠点間を結ぶリング構成をベースとし、さらに耐障害性を向上させるために、メッシュ構成とする。ただし、図中では簡略化のため、リング構成として記載している。
【００４４】
また、ＶＬＡＮと同数のＶＰＮを作成し、一対一で対応させることでシステム毎に、エンド−エンド間で論理的に独立したネットワークを構築できる。この構成例では、ネットワーク全体を２重化構成とし、ＶＬＡＮとＶＰＮを適用することで、より信頼性の高いネットワークが実現できる。
【００４５】
また、各ネットワークに障害回復方式を適用することで、片系が障害等でダウンした場合でも直ちに、予備回線が再確立されるため、常に２系統構成が確保される。さらに、両系統が障害等でダウンした場合でも、障害回復方式により迂回できるため、耐障害性に優れた構成となっている。
【００４６】
次に、この構成例に適用できる障害回復方式について説明する。図２に各系に適用可能な障害回復方式を示す。これらの方式はどの組み合わせで適用しても構わないが、本実施例では、ローカル系にはＭＳＴ(Multiple Spanning Tree)を、中継系にはＨＳＲＰ(Hot Standby Router Protocol)を、コア系にはパスプロテクションを用いることとする。
【００４７】
ローカル系の障害回復方式にはＣＳＴ(Common Spanning Tree)とＭＳＴがある。ＣＳＴは、ＩＥＥＥ８０２.１ｑで規定されている方式で、計算アルゴリズムにはＳＴＰ(Spanning Tree Protocol)を用いる。ＳＴＰは、冗長構成のスイッチネットワークにおいて、ブロードキャストパケットがループすることを防止するためにＩＥＥＥ８０２.１ｄで規定されているプロトコルである。ＳＴＰの動作としては、スイッチ間で制御パケットをやりとりし、特定のポートをブロックすることで、論理的にツリー状にネットワークを再構築する。障害が発生した場合は、ブロックしたポートを転送状態に移行することで迂回できる。
【００４８】
ＭＳＴは、ＩＥＥＥ８０２.１ｓで規定されている方式で、計算アルゴリズムにＲＳＴＰ(Rapid Spanning Tree Protocol)を利用する方式である。ＲＳＴＰは、障害時にＳＴＰより高速に迂回できるように改良された方式である。また、ＭＳＴは論理的なツリーを複数作成することで負荷分散も行えるように改良されている。理論値では、ＣＳＴは迂回するまでに最大５０秒かかるのに対し、ＭＳＴは１秒程度での迂回が可能である。
【００４９】
中継系における障害回復方式には、ＨＳＲＰとＶＲＲＰ(Virtual Router Redundancy Protocol)がある。両方式ともＩＥＴＦ(Internet Engineering Task Force)で標準化されているデフォルトゲートウェイの冗長化プロトコルであり、両プロトコルに大きな違いはない。
【００５０】
プロトコルの動作としては図３に示すように、ルータ「Ｒ１」と「Ｒ３」で共通の仮想ＩＰアドレスを持つ仮想インタフェースを作成する。パソコン「ＰＣ１」にはデフォルトゲートウェイアドレスとして仮想ＩＰアドレスを設定しているため、スイッチは「ＰＣ１」から外部ネットワーク宛てのパケットを受け取ると、優先度を高く設定されたルータ「Ｒ１」へパケットを転送する。
【００５１】
また、「Ｒ１」と「Ｒ３」との間で生存確認用のパケットをスイッチ経由で定期的にやりとりしているため、もし、図３に示すようにリンクやルータが障害で、ダウンした場合には、「Ｒ３」は「Ｒ１」からの生存確認用パケットを受信できなくなる。「Ｒ３」は一定時間(ホールドタイマ)、生存確認用パケットが受信できないと、障害と判断し、アクティブルータとして通信を引き継ぐようになる。
【００５２】
例えば、ＨＳＲＰはＩＥＴＦのＲＦＣ２２８１(Request For Comment ２２８１)で生存確認用パケット(Ｈｅｌｌｏパケット)の送信間隔(インターバルタイマ)はデフォルトで３秒、ホールドタイマは１０秒に推奨されているため、迂回するまでに理論的には図４に示すように７〜１０秒程必要である。
【００５３】
また、Preemptと呼ばれる機能により、アクティブルータ「Ｒ１」が復旧した場合は、自動的にアクティブ権限をスタンバイルータ「Ｒ３」から奪い、障害前の状態に復帰する動作となる。
【００５４】
コア系で利用できる障害回復方式は大きく分けて、ローカルプロテクション、パスプロテクション、リルート、ルーチングの４つに分類される。
【００５５】
ローカルプロテクション方式は、ＩＥＴＦで標準化されているＭＰＬＳの障害回復方式の一つであり、リンクプロテクションとノードプロテクションとに分けられる。リンクプロテクションは、リンク障害時に迂回する方式で、ノードプロテクションは、中継ルータ障害時に迂回する方式である。これらの方式が迂回できるパスの条件としては、パスの途中に１つのリンク、あるいは１つのノードしか含めないことである。
【００５６】
パスプロテクション方式は、ＩＥＴＦでドラフト化されているＭＰＬＳの障害回復方式の一つである。この方式は、パスの途中に複数のルータ、あるいは複数のリンクが存在しても迂回できるように、ローカルプロテクションを改良した方式である。
【００５７】
また、ローカルプロテクションとパスプロテクションはＦＲＲ方式と呼ばれており、５０ｍｓ以内での高速な切り替えが可能であるが、バックアップパスは事前にラベルを配布し、確立しておく必要がある。
【００５８】
リルート方式は、ＩＥＴＦで標準化されており、バックアップパスの経路だけ指定しておくＭＰＬＳの障害回復方式である。障害発生後にバックアップパスとして指定された経路にラベルを配布し、バックアップパスを確立してから迂回するため、切替時間はＦＲＲ方式と比較してラベルを配布する処理時間だけ遅れる。運用者がバックアップパスの経路を明示的に指定するのではなく、ルータに動的に計算させる方式もあるが、どちらの場合でも、バックアップパスの経路は障害が発生する前までに決定しているため、切替時間は同じである。ルータに動的に計算させる方式はバックアップパスの経路を運用者が把握しにくいため、電力用ＩＰネットワークには適さないと考えられる。
【００５９】
ルーチング方式は、ＭＰＬＳの障害回復方式を明示的に設定しない場合に、デフォルトで適用される方式である。この方式はＭＰＬＳのラベルテーブルを作成するために必要なルーチングテーブルを作成するための動的ルーチングプロトコルであるＯＳＰＦ(Open Shortest Path First)による迂回となるため、他の方式と比較して切替時間は最も遅くなる。また、バックアップパスの経路を明示的に指定することができないため、障害後の経路はＯＳＰＦが最適と判断した経路に従うようになる。よって、運用者は障害後の経路が把握できないが、多重障害時でも物理的に迂回経路がある限り迂回は可能である。
【００６０】
次に、障害回復方式に関係する設定パラメータのデフォルト値について説明する。例えば、ＩＥＴＦ等で標準化されている障害回復方式に関係する設定パラメータのデフォルト値は、ＲＦＣで汎用ネットワーク向けの推奨値が明記されているため、多くのルータではこの推奨値がデフォルト値に設定されている。また、ＩＥＴＦ等で標準化されていない障害回復方式を実装している場合は、独自のデフォルト値が設定されている。
【００６１】
これらのデフォルト設定値の根拠としては、これらの障害回復方式を最初に標準化、もしくは開発した時代において、汎用ネットワークに許容される値から決められた数値である。現在でも、デフォルト値がその当時から変わっていない理由としては、初期のルータの中にはその数値しか対応していない機器が存在するためである。
【００６２】
これらの障害回復方式の中にはデフォルト設定の場合、障害時に切替時間が１０秒程度必要な方式も含まれているため、デフォルト値のまま電力用ＩＰネットワークへ適用した場合に考えられる問題点としては、切替時間が遅いことが挙げられる。
【００６３】
また、これらの各障害回復方式には、障害が復旧すると他の障害回復方式とは連携せずに、独立して現用ルートへ復帰する機能が実装されている。このため、障害回復方式の組み合わせによっては、現用ルートへ復帰するタイミングにより、パケットロスが発生する可能性がある。
【００６４】
そこで、本実施例では、障害回復方式に関係する設定パラメータを、デフォルト値から電力用ＩＰネットワークへ適した値へ変更することで、障害時には高速に切り替わり、復旧時にはパケットロスを発生することなく復帰する、信頼性の高いネットワークを構築している。
【００６５】
次に、障害時に関係する設定パラメータのうち、値を変更した設定パラメータについて説明する。障害時の切り替え動作は、図５に示すように、大きく分けて障害検知、状況監視、経路計算の３つの動作から成り立っているが、経路計算に必要な時間はプロトコルにより決るため、経路計算に関係する設定パラメータには変更するものはない。そこで、障害検知および状況監視に関係する設定パラメータについて説明する。
【００６６】
障害を検知する方法は、障害回復方式により、インタフェースでリンクダウンを検知する方法と、障害検知用パケットによって検知する方法の２通りに分けられる。例えば、ＨＳＲＰの場合は、リンクダウンによる検知ではなく障害検知用パケットであるＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏパケットにより障害を検知する。
【００６７】
それに対し、ＭＰＬＳの障害回復方式の場合は、デフォルトではリンクダウンにより障害が検知される。リンクダウンにより障害を検知する時間は、各ルータの仕様によって決まっているため、この時間を早めるための設定パラメータはない。このため、ルータの仕様によりリンクダウンを検知する時間が長い場合は、障害検知用パケットを別途適用することで障害検知を早めることができる。別途適用できる障害検知用パケットとしては、ＭＰＬＳの障害回復方式専用パケットであるＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケット、ＵＤＰ(User Datagram Protocol）パケットで障害検知を行うＢＦＤ（Bidirectional Forwarding Detection）などがある。
【００６８】
ＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏパケットを含めたこれらの障害検知用パケットは、ルータ間で相互にやりとりされるパケットである。ある一定期間、このパケットが対向ルータから受信できないと障害と判断するため、このパケットの送信間隔を調整することで、障害検知時間を調整することができる。
【００６９】
電力用ＩＰネットワークでは障害時には高速に切り替わることが要求されていることから、ルータ間のパケット遅延時間を計測し、その値を下回らないように送信間隔をデフォルトの汎用ネットワーク向けの推奨値から短縮することで、高速に障害を検知することができる。ただし、ルータ間の遅延時間は、輻輳時には増加する恐れがあるため、あらかじめ障害検知用パケットを優先的に伝送するように設定する必要がある。これにより、ルータ間の輻輳による遅延時間は考慮しなくてよいため、中継用として設置された伝送装置や、光ケーブルなどの遅延を考慮するだけでよくなる。
【００７０】
図６に伝送機器や光ファイバーにおける遅延時間を示す。例えば、伝送装置を介さずに直接、スイッチからルータまでを光ケーブルで接続した場合には、光ケーブルの遅延時間が１ｋｍ当たり０．００５ｍｓであるため、仮に他拠点への伝送距離が１００ｋｍとしても、遅延時間は０．５ｍｓとなり、この遅延時間は大きな問題になることはない。
【００７１】
従って、電力用ＩＰネットワークに流れるトラヒックは多くないため、ルータのＣＰＵ処理が高速であれば、設定パラメータ値をデフォルトの汎用ネットワーク向けの推奨値から数十ｍｓ程度に短縮して早く障害を検知する方が、電力向けには適している。
【００７２】
障害時の状況を監視する時間は、フラッピングの影響を少なくするために用意された時間である。フラッピングとは、回線がアップダウンを繰り返すような不安定な状態のことをいい、回線がダウンした情報をルータが受け取る度に迂回経路の計算を行うとルータに過大な負荷がかかってしまう恐れがある。そのため、障害情報を受け取ってもすぐに迂回経路の計算を始めるのではなく、ある一定期間、状況を監視することで、回線のフラッピングの影響を抑制することがこの状況監視の目的である。よって、この状況を監視するタイマを調整することで、状況監視時間を調整することができる。
【００７３】
ルーチングプロトコルであるＯＳＰＦにもＳＰＦ(Shortest Path First)タイマと呼ばれるフラッピング抑制タイマがある。また、独自のフラッピング抑制タイマを実装してある場合もある。これらのタイマは、フラッピングが頻繁に起こるような不安定なネットワークには適しているが、フラッピングが起こらない安定したネットワークの場合には、切替時間が遅くなる要因となる。従って、本実施例に係る電力用ＩＰネットワークでは、電磁誘導や気象状況等の影響を受けないため、設定パラメータ値を汎用ネットワーク向けの推奨値から、０秒へ短縮することができる。
【００７４】
次に、復旧時に関係する設定パラメータのうち値を変更した設定パラメータについて説明する。復旧時の復帰動作は、基本的に図７に示すように大きく分けて、復旧検知と状況監視の２つの動作から成り立っている。
【００７５】
ここで、復旧を検知する時間はプロトコルにより決まるため、変更する設定パラメータはない。一方、復旧時における状況を監視する時間は、現用ルートが復旧したことを確認後、そのルートが再びダウンしないか、ある一定時間、状況を監視する時間であるため、このタイマを調整することで、復帰する時間を調整することができる。このタイプの設定パラメータとしては、ＨＳＲＰとＶＲＲＰの状況監視用のタイマであるPreemptホールドタイマがある。
【００７６】
障害回復方式は独立して動作するため、障害回復方式の組み合わせによっては、デフォルト設定において、復旧時にパケットロスが発生することがある。このため、このタイマ値をネットワーク全体で経路情報が更新されて、ネットワークが安定した後で、現用ルートへ復帰するように設定パラメータを変更することで、復旧時におけるパケットロスをなくすことができる。
【００７７】
図８は、ルータ設定パラメータの適正化による信頼性向上方策をまとめて示す図である。設定パラメータを図８に示すように電力用に適切に設定することによって、電力用ＩＰネットワークの信頼性を向上することができる。
【００７８】
次に、本実施例に係るＭＰＬＳルータの構成について説明する。図９は、本実施例に係るＭＰＬＳルータの構成を示す図である。同図に示すように、このＭＰＬＳルータ１００は、タイマ設定部１１０と、障害検知用タイマ記憶部１２０と、障害時状況監視用タイマ記憶部１３０と、復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０と、障害検知部１５０と、障害時状況監視部１６０と、障害対応処理部１７０と、復旧時状況監視部１８０と、復旧処理部１９０とを有する。
【００７９】
タイマ設定部１１０は、ネットワーク運用者の指示を受け付けて障害検知用タイマ記憶部１２０、障害時状況監視用タイマ記憶部１３０および復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０にタイマ値を設定する処理部である。ネットワーク運用者は、ＭＰＬＳルータ１００のタイマのデフォルト値を変更することによって、ＭＰＬＳルータ１００を電力用ＩＰネットワークに適したものにすることができる。
【００８０】
障害検知用タイマ記憶部１２０は、障害発生の検知に関係する時間を記憶する記憶部であり、ＭＰＬＳルータ間でやりとりする障害検知用パケットの送信間隔時間と、障害検知用パケットを受信できない場合に障害と判断される一定の時間とを記憶する。
【００８１】
具体的には、この障害検知用タイマ記憶部１２０は、電力用ＩＰネットワークに適するＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏタイマの値として、送信時間間隔（ＨＳＲＰインターバルタイマ）については汎用ネットワークの設定値より小さい値（例えば５０ｍｓ）を記憶し、障害検知用パケットを受信できない場合に障害と判断される一定時間（ＨＳＲＰホールドタイマ）についても汎用ネットワークの設定値より小さい値（例えば２００ｍｓ）を記憶する。
【００８２】
ただし、ＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏタイマの値としは、ＭＰＬＳルータ間の伝送遅延時間を下回らないようにする必要がある。また、この障害検知用タイマ記憶部１２０は、ＭＰＬＳの障害復旧方式を採用する場合には、ＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏタイマの値またはＢＦＤタイマの値を記憶する。
【００８３】
障害時状況監視用タイマ記憶部１３０は、障害を検知した際にフラッピングの影響を抑制するための監視時間を記憶する記憶部であり、この障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に記憶された時間経過した時点でも障害が検知されている場合に障害と判断される。具体的には、この障害時状況監視用タイマ記憶部１３０は、ＳＰＦタイマの値として汎用ネットワークの設定値より小さい値（例えば１ｍｓ）を記憶する。
【００８４】
復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０は、復旧を検知した際にコア系で経路情報が更新されて電力用ネットワーク全体が安定した後に現用ルートへ復帰するための監視時間を記憶する記憶部であり、復旧検知後にこの復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶された時間経過した時点で現用ルートへの復帰が行われる。具体的には、この復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０は、Preemptホールドタイマの値として汎用ネットワークの設定値より大きい値（例えば６０秒）を記憶する。
【００８５】
障害検知部１５０は、障害検知用パケットを障害検知用タイマ記憶部１２０に記憶された一定時間受信できない場合に障害を検知したと判断する処理部である。この障害検知部１５０が、電力用ＩＰネットワークに適するＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏタイマの値を用いて障害の発生を検知することによって、障害の継続時間を短縮することができる。
【００８６】
障害時状況監視部１６０は、障害が検知された際に障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に記憶された時間が経過するまで状況を監視して障害が発生したか否かを判断する処理部である。この障害時状況監視部１６０が、電力用ＩＰネットワークに適するＳＰＦタイマの値を用いて障害の発生を判断することによって、障害の継続時間を短縮することができる。
【００８７】
障害対応処理部１７０は、障害時状況監視部１６０が障害が発生したと判断した場合に、障害箇所を迂回するために必要な経路計算などの処理を行う処理部である。
【００８８】
復旧時状況監視部１８０は、障害の復旧を検知すると、復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶された時間だけ状況を監視し、復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶された時間経過した時点で障害が復旧したと判断して復旧処理部１９０に復旧を通知する処理部である。
【００８９】
この復旧時状況監視部１８０が、電力用ＩＰネットワークに適するPreemptホールドタイマの値を用いて復旧状況を監視することによって、コア系で経路情報が更新されてネットワークが安定した後に現用ルートへの復帰を行うことができる。
【００９０】
復旧処理部１９０は、復旧時状況監視部１８０から障害復旧の通知を受け取ると、障害前の現用ルートに戻すための処理を行う処理部である。
【００９１】
次に、本実施例に係るＭＰＬＳルータ１００の処理手順について説明する。図１０は、本実施例に係るＭＰＬＳルータ１００の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、このＭＰＬＳルータ１００は、障害検知部１５０が障害検知用タイマ記憶部１２０に記憶されたタイマ（ＨＳＲＰインターバルタイマおよびＨＳＲＰホールドタイマ）の値に基づいて障害検知を行う（ステップＳ１）。
【００９２】
そして、障害検知部１５０によって障害が検知されると、障害時状況監視部１６０が障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に記憶されたタイマ（ＳＰＦタイマ）の値だけネットワークの状況を監視する（ステップＳ２）。
【００９３】
そして、タイマ値経過後も障害が検知された状態で障害時状況監視部１６０が障害が発生したと判断すると、障害対応処理部１７０が障害発生箇所を迂回するために必要な処理を行う（ステップＳ３）。
【００９４】
その後、障害が復旧すると、復旧時状況監視部１８０が復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶されたタイマ（Preemptホールドタイマ）の値に基づいて復旧状況を監視し、タイマ値の時間が経過すると復旧処理部１９０に障害復旧を通知する（ステップＳ４）。そして、復旧処理部１９０が障害発生前の現用ルートに戻す処理を行う（ステップＳ５）。
【００９５】
このように、電力用ＩＰネットワークに適した値が設定された障害検知用タイマ記憶部１２０、障害時状況監視用タイマ記憶部１３０および復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に基づいて障害に対応するために必要な処理および障害復旧に必要な処理を行うことによって、復旧時のパケットロスをなくすとともに、障害継続時間を短縮することができる。
【００９６】
次に、本実施例に係る障害復旧方法の評価について説明する。本実施例に係る障害復旧方法の評価は、図１に示した電力用ＩＰネットワークを模擬した評価システムを用いて行った。図１１は、評価システムの構成を示す図である。同図に示すように、評価システムは、ＭＰＬＳルータ４台とスイッチ８台を用いて構成した。なお、評価システムでは、コア系のみ片系の構成とした。
【００９７】
負荷はトラヒックジェネレータを使用し、事業所Ｘからローカル系-中継系-コア系-中継系-ローカル系-事業所Ｚへと流れる１方向データフローとした。例えば、監視制御系の場合は、事業所Ｘからある拠点までが監視情報の流れとなり、ある拠点から事業所Ｚまでが制御情報の流れを模擬しているということになる。図中の太線はＰｏＳ（Packet over SONET）回線を示し、細線はFast Ethernet回線を示している。
【００９８】
また、評価システムでは、評価システム全体において実際に電力用ネットワークへ適用する際の環境に合わせるため、ルータやスイッチには事前に以下に示す代表的な障害回復方式を適用した。
【００９９】
・ローカル系にＭＳＴを適用
・中継系にＨＳＲＰを適用
・コア系にパスプロテクションを適用
・事業所のスイッチにＶＬＡＮを適用
・コア系にＶＰＮを適用（ＶＰＮ検証時）
・コア系は経由するルータが少ない経路を現用パスに指定し、反対周りにバックアップパスを指定
【０１００】
図１２は、各ルータや各スイッチに事前に行った設定を示す図である。同図に示すように、事業所スイッチに対してはＶＬＡＮの設定、エッジポートの指定、トランクモードの設定、ＭＳＴの設定を行った。
【０１０１】
すなわち、各システムが接続される各ポートには論理的にネットワークを分離するためにＶＬＡＮを設定した。この評価システムでは、図１２に示すように、２つのシステムを収容するイメージで「ＶＬＡＮ１」と「ＶＬＡＮ２」を設定している。
【０１０２】
事業所のスイッチの配下には各システムが直接、接続されているため、ブロードキャストがループするような構成にはなっていない。よって、システムをポートに接続した時にはＳＴＰの計算は無視して、直ちに、リンクアップする方が望ましい。このようなブロードキャストがループしないポートのことをエッジポートといい、運用者が明示的にエッジポートに指定することで、そのポートは直ちにリンクアップするようになる。ここでは、ポートファーストコマンドを使用し、このポートをエッジポートに指定した。
【０１０３】
各事業所スイッチと、拠点スイッチを接続するポートに関しては、複数のＶＬＡＮ情報が流れるため、ＶＬＡＮの識別情報を認識できるモードであるトランクモードに設定した。
【０１０４】
拠点スイッチ配下のローカル系では障害発生後、ＭＳＴにより高速な切り替えを行うことが想定されるため、ＭＳＴを設定した。
【０１０５】
また、拠点スイッチに対してはトランクモードの設定、エッジポートの指定、ＭＳＴの設定を行った。すなわち、各事業所からのローカル系回線が接続されるポートと、ＭＰＬＳルータとの中継系回線が接続されるポートには複数のＶＬＡＮのパケットが流れるため、ＶＬＡＮの識別情報を認識できるモードであるトランクモードに設定した。
【０１０６】
ＭＰＬＳルータとの中継回線が接続されるポートは、ブロードキャストストームが発生する恐れがないため、事業所スイッチと同様に、ポートファーストコマンドを使用し、エッジポートに指定した。
【０１０７】
拠点スイッチ配下のローカル系では障害発生後、ＭＳＴにより高速な切り替えを行うことが想定されるため、事業所スイッチと同様にＭＳＴを設定した。
【０１０８】
また、ＭＰＬＳルータに対しては、ＶＰＮの設定、ＨＳＲＰの設定、パスプロテクションの設定を行った。すなわち、拠点スイッチと接続されるインタフェースに関しては、ＶＬＡＮと同数のサブインタフェースという論理インタフェースを定義し、サブインタフェース毎にＶＰＮを作成した。ＶＬＡＮと一対一で対応させることでシステム毎に、論理的に独立したネットワークを構築することができる。
【０１０９】
中継系の障害回復方式のＨＳＲＰをサブインタフェース毎に設定し、送信側では、「Ｒ１」の優先度を高くした。
【０１１０】
障害回復方式としては、高速な切り替えが可能で、ＭＰＬＳルータ間でもパス管理が可能なパスプロテクションが電力用ＩＰネットワークには適していると考えられるためパスプロテクションを適用した。
【０１１１】
コア系のパス設定には、常に高信頼性であることが要求されるため、基本的に自分以外のすべてのルータとパスを設定するのが望ましいと考えられる。パス経路としてはネットワークがリングトポロジの場合には経由するルータの数が少ない経路を現用パス経路として明示的に指定し、バックアップパスは現用パスとは反対周りに明示的に指定した。
【０１１２】
ハーフメッシュやフルメッシュの場合でも、ベースはリングトポロジであるため、パスを設定する際には、リングトポロジに従って、経由するルータの数が少ないルートを現用パスに指定した。また、宛先ルータまでルータ数が同じ場合は、右周りを現用パスとして、左周りをバックアップパスとした。
【０１１３】
メッシュの中継回線にはパスは設定しない。この中継回線はあくまでも多重障害時用のルーチングによる迂回経路として用いる。評価システムでもこの考え方を適用し、「Ｒ１」からは図１３に示すように現用パスを設定し、「Ｒ３」からは図１４に示すように現用パスを設定した。
【０１１４】
次に、評価システムによる評価結果について図１５および図１６を用いて説明する。なお、図中の障害箇所番号と表中の障害箇所番号は一致している。図１５は、図１１に示したような箇所で障害を起こした場合に、各箇所に関係する設定パラメータ値を変更することで、信頼性が向上するかを評価した結果を示す図である。
【０１１５】
図１５に示すように、デフォルト設定では障害継続時間は８．７秒程度であった。この時間を短縮するために、ＨＳＲＰインターバルタイマを５０ｍｓ、ＨＳＲＰホールドタイマを２００ｍｓに変更して評価を行った。その結果、障害継続時間を１８０ｍｓ程度に短縮でき、８秒程度の改善が図れた。また、実機評価によりＨＳＲＰインターバルタイマの短縮によるＣＰＵ負荷も計測したが、５０ｍｓに短縮した場合でもＣＰＵ使用率の上昇は見られなかった。
【０１１６】
このように、電力用ＩＰネットワークへ適用する際に、ルータのＣＰＵ負荷を考慮しながら冗長構成をとるルータ間の伝送遅延時間を下回らないように設定パラメータを短縮すると、障害継続時間を改善することができる。
【０１１７】
また、ＭＰＬＳパスの終端ルータ（障害発生箇所５）がダウンした場合には、新しいバックアップパスをＯＳＰＦにより再構築する必要があるため、切替時間には、ＳＰＦタイマが影響してくる。このことは、パスプロテクション方式に限ることではなく、他のＭＰＬＳの障害回復方式でも同じである。
【０１１８】
評価システムでは、ＳＰＦタイマはデフォルトで５秒に設定されていたため、評価結果でも切替時間は５秒を越える結果となっていた。これを改善するために、ＳＰＦタイマをデフォルトの５秒から１ｍｓへ短縮し評価を行った。結果は、デフォルト時と比較して５秒程度の短縮を図ることができた。
【０１１９】
このように、ＳＰＦタイマはネットワークの安定性を考慮して変更する必要がある。例えば、電磁誘導や気象状況の影響がなく安定している回線ではデフォルト値から０秒に設定変更することが考えられる。
【０１２０】
なお、ＯＳＰＦが動いているエリアでは、すべてのルータのＳＰＦタイマ値が一致していないと、個々のルータで経路計算を始める時間が異なるため、ルーチングできない時間が発生してしまう。そのため、エリア内におけるすべてのルータのＳＰＦタイマ値を合わせておく必要がある。
【０１２１】
また、図１５（障害発生箇所５）に示すように、コア系にＶＰＮを設定した環境で拠点Ａのルータが復旧した場合、デフォルト設定では１０〜２０秒のロスが発生する。これは、中継系のＨＳＲＰの復帰する機能とコア系のパスプロテクションの復帰する機能が連携を取らずに独立したタイミングで復帰動作を行うために生じる問題である。
【０１２２】
すなわち、ルータが復旧すると、まずＨＳＲＰがルータのリンクがアップしたことを検知して、直ちに復帰動作を行う。しかし、この時点でコア系ではＶＰＮラベルテーブルの再構築などの処理を行っているため、中継系から送られてきたパケットを転送できずにパケットロスが発生する。
【０１２３】
そこで、この問題を改善するために、コア系の経路計算が完了するまで、ＨＳＲＰは復帰動作を行わないようにPreemptホールドタイマの設定を変更して評価した。その結果、タイマをデフォルトの０秒からコア系が安定する６０秒へ変更すると、デフォルト時に発生していたパケットロスが発生せずに現用ルートへ復帰することが確認できた。
【０１２４】
このように、Preemptホールドタイマの設定では、コア系のＯＳＰＦのルーチングテーブルやＶＰＮ用のテーブルの更新が完了するまでの時間は最低保持させるようにすることが重要である。
【０１２５】
なお、ＨＳＲＰの復帰する機能を無効にする方法もあるが、運用上、パスのルートはできるだけ一定に固定する方が望ましいため、ＨＳＲＰの復帰する機能は有効にし、タイマをデフォルトから延長してパケットをロスすることなく復帰する方法が電力用ＩＰネットワークには適していると考えられる。
【０１２６】
また、ＶＲＲＰにも同様の復帰する機能があるため、ＨＳＲＰと同様にPreemptホールドタイマをデフォルト値から最適な値へ変更する必要がある。
【０１２７】
図１６は、コア系に関して各障害回復方式と対象回線別に評価した結果を示す図である。ＲＳＶＰ−ＨｅｌｌｏパケットはＭＰＬＳの障害回復専用の障害検知パケットであるため、ローカルプロテクション、パスプロテクション、リルートの３方式に有効である。ただし、ＭＰＬＳの障害回復方式においてＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットは必須ではないため、デフォルトでは、ＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏは設定されていない。従って、インタフェースのリンクダウンをトリガにして切り替え動作を行うようになる。
【０１２８】
リンクダウンを検知する速度は、図１６に示すように、イーサネット回線の場合は、１秒程かかっていた。この検知時間を短縮するために、送信間隔を１０ｍｓに設定したＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットを適用して評価を行った。ルータはＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットを４回受信できないと障害と判断する（４０ｍｓ程度）ため、デフォルト時と比較してローカルプロテクションでは１秒程度の改善が実現できた。
【０１２９】
パスプロテクションで改善が見られない理由としては、評価システムでパスプロテクションはＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットがサポートされていなかったためである。よって、もしサポートされていれば、ローカルプロテクションと同様に、１秒程度の改善が図られると考えられる。
【０１３０】
リルート方式にもＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットは適用できるが、評価システムでは送信間隔を最短で１０００ｍｓまでしか設定ができなかったため、リンクダウンによる検知の方が高速であることから、適用しても改善は見られなかった。
【０１３１】
一方、ＰｏＳ回線は、ＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットを適用しないデフォルト状態にもかかわらずローカルプロテクションでは１ｍｓ程度の高速な切り替えができていた。これは、本評価システムに限らず、どのルータでもＰｏＳインタフェースの仕様により、リンクダウンを検知する速度が非常に高速であるためである。従って、トラヒックの面からもＰｏＳ回線にはＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットは使用しない方がよいと考えられる。
【０１３２】
なお、イーサネット回線でもリンクダウンを高速に検知できる場合もあるため、そのような場合には、トラヒック状況などを考慮してＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットを適用するべきか検討する必要がある。
【０１３３】
また、図１６に示すように、評価システムではベンダ独自タイマとして、キャリアデレイタイマが設定されていた。このタイマは、ＰｏＳ回線専用のフラッピング抑制タイマである。目的としては、ＰｏＳ回線障害をインタフェースで検知した後で直ちに、他のルータへ障害が発生したことを知らせるのではなく、ある一定時間、状態を監視してから、他のルータへ知らせることでフラッピングの影響を抑制している。評価システムでは、デフォルトで２秒が設定されていた。
【０１３４】
このキャリアデレイタイマは、ローカルプロテクション方式では無効になっていたため、図１６に示すように高速で切り替わっていたが、パスプロテクションでは、このキャリアデレイタイマが有効となっていたために、同じＦＲＲ方式にもかかわらず切替時間が２秒を越える結果となっていた。
【０１３５】
このように、ＰｏＳ回線フラッピング抑制タイマが設定されているルータでは、適用するネットワーク環境に応じてタイマ値を調整すると同時に、どの方式で有効になっているかをチェックすることが必要となる。また、ＳＰＦタイマと同様に、電磁誘導や気象状況の影響がなく安定している回線の場合は、デフォルト値から０秒に設定変更することによって切替時間を短縮することができる。
【０１３６】
上述してきたように、本実施例では、障害復旧後にネットワークが安定するために必要な時間を復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶し、復旧時状況監視部１８０が障害復旧後に復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶された時間経過後に障害発生前の現用ルートに復帰するように制御することとしたので、ＭＳＴ、ＨＳＲＰおよびパスプロテクションが独立に動作する電力用ＩＰネットワークにおいて障害復旧時のパケットロスを防ぐことができる。
【０１３７】
また、本実施例では、障害検知用タイマ記憶部１２０および障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に汎用ネットワークで使用するデフォルト値よりも小さいタイマ値を記憶し、障害検知部１５０が障害検知用タイマ記憶部１２０に記憶されたタイマ値に基づいて障害検知を行い、障害時状況監視部１６０が障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に記憶されたタイマ値に基づいて障害発生を判定することとしたので、障害継続時間を短縮することができる。
【０１３８】
なお、本実施例では、障害回復方式として、ローカル系でＭＳＴを用い、中継系でＨＳＲＰを用い、コア系でパスプロテクションを用いる場合を中心に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の障害回復方式を組み合わせる場合にも同様に適用することができる。
【０１３９】
また、本実施例では、ローカル系、中継系、コア系から構成される電力用ＩＰネットワークについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、異なる障害回復方式が独立に動作するネットワークにも同様に適用することができる。
【０１４０】
また、本実施例では、障害検知用タイマ記憶部１２０や復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶するタイマ値をタイマ設定部１１０が運用者からの指示に基づいて設定する場合について説明したが、これらのタイマ値を自動的に変更するようにすることもできる。そこで、これらのタイマ値を自動的に変更する場合について説明する。
【０１４１】
図１７は、障害検知用タイマ記憶部１２０および復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶するタイマ値を自動的に変更するＭＰＬＳルータの構成を示す機能ブロック図である。なお、ここでは説明の便宜上、図９に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。
【０１４２】
図１７に示すように、このＭＰＬＳルータ２００は、図９に示したＭＰＬＳルータ１００が有する機能部に加えて、コア系安定時間測定部２１０と、伝送遅延時間測定部２２０とを有する。
【０１４３】
コア系安定時間測定部２１０は、障害が復旧してコア系が安定するまでに必要な時間を測定する処理部である。ここで、障害が復旧してコア系が安定するまでに必要な時間とはＶＰＮラベルテーブルの再構築などに必要な時間である。このコア系安定時間測定部２１０は、ネットワークの物理構成に変更があった際などに、コア系が安定するまでの時間を測定し、測定結果に基づいて復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に適切なタイマ値を設定する。
【０１４４】
伝送遅延時間測定部２２０は、ルータ間の伝送遅延時間を測定する処理部であり、定期的に伝送遅延時間を測定し、測定結果に基づいて障害検知用タイマ記憶部１２０に適切なタイマ値を設定する。
【０１４５】
このように、コア系安定時間測定部２１０が、コア系が安定するまでの時間を測定し、測定結果に基づいて復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に適切なタイマ値を設定し、伝送遅延時間測定部２２０が、ルータ間の伝送遅延時間を測定し、測定結果に基づいて障害検知用タイマ記憶部１２０に適切なタイマ値を設定することによって、電力用ＩＰネットワークの状況に適したタイマ値を動的に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
以上のように、本発明に係るルーチング装置および障害復旧方法は、複数の障害復旧方式が独立に動作するネットワークに有用であり、特に、電力用ネットワークなど高い信頼性が要求されるネットワークに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本実施例に係る電力用ＩＰネットワークの構成を示す図である。
【図２】各系に適用可能な障害回復方式を示す図である。
【図３】中継系の障害回復方式を示す図である。
【図４】ＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏパケットの動作を示す図である。
【図５】障害発生時の切替動作を示す図である。
【図６】伝送機器の遅延時間を示す図である。
【図７】復旧時の復帰動作を示す図である。
【図８】ルータ設定パラメータの適正化による信頼性向上方策を示す図である。
【図９】本実施例に係るＭＰＬＳルータの構成を示す図である。
【図１０】本実施例に係るＭＰＬＳルータの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】評価システムの構成を示す図である。
【図１２】評価システムで事前に行った設定を示す図である。
【図１３】「Ｒ１」の現用パス経路を示す図である。
【図１４】「Ｒ３」の現用パス経路を示す図である。
【図１５】評価結果（ローカル系、中継系）を示す図である。
【図１６】評価結果（コア系）を示す図である。
【図１７】タイマ値を自動的に変更するＭＰＬＳルータの構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１００，２００ ＭＰＬＳルータ
１１０ タイマ設定部
１２０ 障害検知用タイマ記憶部
１３０ 障害時状況監視用タイマ記憶部
１４０ 復旧時状況監視用タイマ記憶部
１５０ 障害検知部
１６０ 障害時状況監視部
１７０ 障害対応処理部
１８０ 復旧時状況監視部
１９０ 復旧処理部
２１０ コア系安定時間測定部
２２０ 伝送遅延時間測定部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異なる障害復旧方式が独立に動作するネットワークの構築に用いられるルーチング装置およびルーチング装置によるネットワークの障害復旧方法に関し、特に、ネットワークの信頼性を向上させることができるルーチング装置および障害復旧方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力自由化を契機として、電気事業を取り巻く環境は大きく変わろうとしている。事業形態の変化や新しいシステムの導入などに対して柔軟に対応でき、さらに業務の効率化ができる総合的な仕組みが期待されている。そこで、これらの要求を満たす電力用ネットワークを構築するために、分散リアルタイムネットワークアーキテクチャ（ＤＲＮＡ: Distributed Real-time computer Network Architecture）の開発が進められており、これまでに、ＤＲＮＡの伝達通信機能には、汎用的な技術であり、低コストで導入可能なＩＰ(Internet Protocol)技術が適していることが明らかになっている（非特許文献１〜８参照）。
【０００３】
また、ＩＰルータ、ＭＰＬＳ(Multi Protocol Label Switching)、広域イーサネットの３つの方法を比較すると、ＤＲＮＡにおける伝達通信機能の構成としてＭＰＬＳと広域イーサネットを適用する構成が適していると考えられる（非特許文献５参照）。ここで、ＭＰＬＳは、ＩＰパケットにラベルを追加することでＩＰルータより高速に転送できる技術である。また、ラベルによりＶＰＮ(Virtual Private Network)の実現、ＦＲＲ(fast reroute)方式による高速な切り替え、更には従来では困難であったＩＰパケットの経路指定が可能となる。従って、ＭＰＬＳを適用すれば、ＦＲＲにより高信頼性を確保しつつ、ＶＰＮや経路指定により、これまでは別々に構築されていた監視制御系ネットワークと設備保全系ネットワークを統合できる可能性がある。また、ＭＰＬＳや広域イーサネットは障害回復機能を備え、障害に強いネットワークを構築することができる。
【０００４】
【非特許文献１】藤川、「ラベルスイッチ技術を用いた電力通信用基幹網の検討と技術課題」、電力中央研究所研究報告：Ｒ９８０２２、平成１１年３月
【非特許文献２】藤川、「電力用通信基幹網へのＭＰＬＳ技術の適用評価」、電力中央研究所研究報告：Ｒ９９０１６、平成１２年３月
【非特許文献３】藤川、「ＭＰＬＳネットワークにおける伝送遅延抑制方法の提案と評価」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０００２５、平成１３年４月
【非特許文献４】藤川、「ＭＰＬＳネットワークにおける伝送遅延時間保証方式の提案と検証」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０１０２４、平成１４年４月
【非特許文献５】桑原、「ＭＰＬＳを適用した電力用ＩＰネットワーク構成法の提案と評価」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０１０１３、平成１４年３月
【非特許文献６】桑原、「ＭＰＬＳを適用した電力用ＩＰネットワーク構成法の適用」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０２００７、平成１５年３月
【非特許文献７】桑原、「分散リアルタイムネットワークアーキテクチャ(ＤＲＮＡ)の開発（その5）」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０２０１０、平成１５年３月
【非特許文献８】桑原、「分散リアルタイムネットワークアーキテクチャ(ＤＲＮＡ)の開発（その6）」、電力中央研究所研究報告：Ｒ０３００１、平成１６年１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＭＰＬＳと広域イーサネットの障害回復機能を単に利用するだけでは、電力用ネットワークに必要な高度な信頼性を確保することができないという問題がある。具体的には、障害回復時間がかかる、あるいは、ＭＰＬＳと広域イーサネットの障害回復機能は連携がないため障害からの復帰時にパケットロスが発生するといった問題がある。
【０００６】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、電力用ネットワークなどのネットワークの信頼性を向上させることができるルーチング装置および障害復旧方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係るルーチング装置は、異なる方式で障害復旧が行われる複数のサブネットワークが接続されて構成されるネットワークの構築に用いられるルーチング装置であって、障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行う復旧時状況監視手段と、前記復旧時状況監視手段によるネットワーク状況の監視後に障害発生前の状態に復帰させる復帰手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この請求項１の発明によれば、障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行い、監視後に障害発生前の状態に復帰させるよう構成したので、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができる。
【０００９】
また、請求項２の発明に係るルーチング装置は、請求項１の発明において、前記復旧時状況監視手段は、前記複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行うことを特徴とする。
【００１０】
この請求項２の発明によれば、複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行うよう構成したので、障害復旧後の経路情報に基づいて確実にパケットを転送することができる。
【００１１】
また、請求項３の発明に係るルーチング装置は、請求項２の発明において、前記複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの時間を計測する復旧時監視時間測定手段をさらに備え、前記復旧時状況監視手段は、障害復旧の際に、前記復旧時監視時間測定手段により測定された時間が経過するまでネットワーク状況の監視を行うことを特徴とする。
【００１２】
この請求項３の発明によれば、複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの時間を計測し、障害復旧の際に、測定した時間が経過するまでネットワーク状況の監視を行うよう構成したので、ネットワーク全体が安定するまでの時間が変化する場合にも、適切な時間ネットワーク状況の監視を行うことができる。
【００１３】
また、請求項４の発明に係るルーチング装置は、請求項２または３の発明において、前記特定のサブネットワークにはＭＰＬＳが適用され、ネットワーク全体が安定するまでの間にＶＰＮラベルテーブルが再構築されることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４の発明によれば、特定のサブネットワークにはＭＰＬＳが適用され、ネットワーク全体が安定するまでの間にＶＰＮラベルテーブルが再構築されるよう構成したので、ＭＰＬＳサブネットワークのＶＰＮラベルテーブルが更新されてネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行うよう構成したので、障害復旧後のＶＰＮラベルテーブルに基づいて確実にパケットを転送することができる。
【００１５】
また、請求項５の発明に係るルーチング装置は、ネットワークの構築に用いられるルーチング装置であって、ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行う障害検知手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この請求項５の発明によれば、ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いてネットワークの障害検知を行うよう構成したので、障害検知用タイマの値が不必要に大きいことに起因して障害検知が遅れることを防ぐことができる。
【００１７】
また、請求項６の発明に係るルーチング装置は、請求項５に記載の発明において、前記ネットワークは電力用ネットワークであり、前記障害検知用タイマは、ルーチング装置間の伝送遅延時間を下まわらない範囲で汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定されたことを特徴とする。
【００１８】
この請求項６の発明によれば、電力用ネットワークを対象として、障害検知用タイマは、ルーチング装置間の伝送遅延時間を下まわらない範囲で汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定されるよう構成したので、汎用ネットワークより短時間で障害検知を行うことができる。
【００１９】
また、請求項７の発明に係るルーチング装置は、請求項６の発明において、障害が検出されたときに、汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定された障害時状況監視用タイマを用いて前記電力用ネットワークの状況監視を行う障害時状況監視手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２０】
この請求項７の発明によれば、障害が検出されたときに、汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定された障害時状況監視用タイマを用いて電力用ネットワークの状況監視を行うよう構成したので、汎用ネットワークより短時間で障害対応処理を開始することができる。
【００２１】
また、請求項８の発明に係るルーチング装置は、請求項６または７の発明において、障害復旧の際に、汎用ネットワークで用いられる値より大きい値に設定された復旧時状況監視用タイマを用いて前記電力用ネットワークの状況監視を行う復旧時状況監視手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２２】
この請求項８の発明によれば、障害復旧の際に、汎用ネットワークで用いられる値より大きい値に設定された復旧時状況監視用タイマを用いて電力用ネットワークの状況監視を行うよう構成したので、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができる。
【００２３】
また、請求項９の発明に係るルーチング装置は、請求項５〜８のいずれか一つに記載の発明において、前記伝送遅延時間を計測する伝送遅延時間計測手段をさらに備え、前記障害検知手段は、前記伝送遅延時間計測手段により計測された伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行うことを特徴とする。
【００２４】
この請求項９の発明によれば、伝送遅延時間を計測し、計測した伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いてネットワークの障害検知を行うよう構成したので、伝送遅延時間が変化する場合にも、適切に障害検知を行うことができる。
【００２５】
また、請求項１０の発明に係る障害復旧方法は、異なる方式で障害復旧が行われる複数のサブネットワークが接続されて構成されるネットワークの構築に用いられるルーチング装置による障害復旧方法であって、障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行う復旧時状況監視工程と、前記復旧時状況監視工程によるネットワーク状況の監視後に障害発生前の状態に復帰させる復帰工程と、を含んだことを特徴とする。
【００２６】
この請求項１０の発明によれば、障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行い、監視後に障害発生前の状態に復帰させるよう構成したので、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができる。
【００２７】
また、請求項１１の発明に係る障害復旧方法は、ネットワークの構築に用いられるルーチング装置による障害復旧方法であって、ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行う障害検知工程を含んだことを特徴とする。
【００２８】
この請求項１１の発明によれば、ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いてネットワークの障害検知を行うよう構成したので、障害検知用タイマの値が不必要に大きいことに起因して障害検知が遅れることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１および１０の発明によれば、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすので、ネットワークの信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【００３０】
また、請求項２の発明によれば、障害復旧後の経路情報に基づいて確実にパケットを転送するので、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができるという効果を奏する。
【００３１】
また、請求項３の発明によれば、ネットワーク全体が安定するまでの時間が変化する場合にも、適切な時間ネットワーク状況の監視を行って、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができるという効果を奏する。
【００３２】
また、請求項４の発明によれば、障害復旧後のＶＰＮラベルテーブルに基づいて確実にパケットを転送するので、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすことができるという効果を奏する。
【００３３】
また、請求項５および１１の発明によれば、障害検知用タイマの値が不必要に大きいことに起因して障害検知が遅れることを防ぐので、ネットワークの信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【００３４】
また、請求項６の発明によれば、電力用ネットワークに対しては汎用ネットワークより短時間で障害検知を行うので、電力用ネットワークシステムに必要な信頼性を確保することができるという効果を奏する。
【００３５】
また、請求項７の発明によれば、汎用ネットワークより短時間で障害対応処理を開始するので、電力用ネットワークシステムに必要な信頼性を確保することができるという効果を奏する。
【００３６】
また、請求項８の発明によれば、サブネットワーク間で障害復旧方式が異なることに起因して障害復旧の際に発生するパケットロスをなくすので、電力用ネットワークの信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【００３７】
また、請求項９の発明によれば、伝送遅延時間が変化する場合にも、適切に障害検知を行って障害に対応することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るルーチング装置および障害復旧方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例では、本発明を電力用ＩＰネットワークに適用した場合を中心に説明する。
【実施例】
【００３９】
まず、本実施例に係る電力用ＩＰネットワークの構成について説明する。図１は、本実施例に係る電力用ＩＰネットワークの構成を示す図である。この電力用ＩＰネットワークでは、ネットワークを論理的に分離する技術であるＶＬＡＮ(Virtual ＬＡＮ)とＶＰＮを適用することで、監視制御系ネットワークと設備保全系ネットワークを統合することができる。
【００４０】
図１において、末端の各事業所から制御所等の拠点までのローカル系ネットワーク（以下：ローカル系）については、他の方式より構築コストで有利な広域イーサネット方式を適用する。各事業所に設置されるシステムについては、信頼性を高めるために、システム毎にＶＬＡＮを分けて、スイッチに接続する構成とする。また、２系統構成とするために、各事業所には系統毎にスイッチを配置し、各拠点にはこれらの事業所からの回線を接続するためのスイッチを系統毎に配置する。ローカル系回線の接続方法は、運用面から２系統とも同一拠点に接続する構成とする。
【００４１】
さらに、各拠点のスイッチ間および、各事業所のスイッチ間を接続することで、ローカル系に障害が発生した場合でも、後述する障害回復方式により迂回することができる。なお、実際には全拠点にスイッチが配置されるが、図中では簡略化のため、拠点Ａ，Ｄ以外のスイッチは省略している。
【００４２】
ローカル系とコア系ネットワーク（以下：コア系）を接続するための中継系ネットワーク（以下：中継系）に関しては、冗長構成とするために、系統毎に異なる拠点のＭＰＬＳルータと接続する。このため、拠点のＭＰＬＳルータが２台とも同時に障害でダウンした場合でも、中継系の障害回復方式により迂回できる。
【００４３】
ネットワークの基幹となるコア系は、２系統構成とするために、各拠点にＭＰＬＳルータを２台ずつ設置し、系統毎に独立したネットワークを構築する。系統毎のネットワークトポロジは、各拠点間を結ぶリング構成をベースとし、さらに耐障害性を向上させるために、メッシュ構成とする。ただし、図中では簡略化のため、リング構成として記載している。
【００４４】
また、ＶＬＡＮと同数のＶＰＮを作成し、一対一で対応させることでシステム毎に、エンド−エンド間で論理的に独立したネットワークを構築できる。この構成例では、ネットワーク全体を２重化構成とし、ＶＬＡＮとＶＰＮを適用することで、より信頼性の高いネットワークが実現できる。
【００４５】
また、各ネットワークに障害回復方式を適用することで、片系が障害等でダウンした場合でも直ちに、予備回線が再確立されるため、常に２系統構成が確保される。さらに、両系統が障害等でダウンした場合でも、障害回復方式により迂回できるため、耐障害性に優れた構成となっている。
【００４６】
次に、この構成例に適用できる障害回復方式について説明する。図２に各系に適用可能な障害回復方式を示す。これらの方式はどの組み合わせで適用しても構わないが、本実施例では、ローカル系にはＭＳＴ(Multiple Spanning Tree)を、中継系にはＨＳＲＰ(Hot Standby Router Protocol)を、コア系にはパスプロテクションを用いることとする。
【００４７】
ローカル系の障害回復方式にはＣＳＴ(Common Spanning Tree)とＭＳＴがある。ＣＳＴは、ＩＥＥＥ８０２.１ｑで規定されている方式で、計算アルゴリズムにはＳＴＰ(Spanning Tree Protocol)を用いる。ＳＴＰは、冗長構成のスイッチネットワークにおいて、ブロードキャストパケットがループすることを防止するためにＩＥＥＥ８０２.１ｄで規定されているプロトコルである。ＳＴＰの動作としては、スイッチ間で制御パケットをやりとりし、特定のポートをブロックすることで、論理的にツリー状にネットワークを再構築する。障害が発生した場合は、ブロックしたポートを転送状態に移行することで迂回できる。
【００４８】
ＭＳＴは、ＩＥＥＥ８０２.１ｓで規定されている方式で、計算アルゴリズムにＲＳＴＰ(Rapid Spanning Tree Protocol)を利用する方式である。ＲＳＴＰは、障害時にＳＴＰより高速に迂回できるように改良された方式である。また、ＭＳＴは論理的なツリーを複数作成することで負荷分散も行えるように改良されている。理論値では、ＣＳＴは迂回するまでに最大５０秒かかるのに対し、ＭＳＴは１秒程度での迂回が可能である。
【００４９】
中継系における障害回復方式には、ＨＳＲＰとＶＲＲＰ(Virtual Router Redundancy Protocol)がある。両方式ともＩＥＴＦ(Internet Engineering Task Force)で標準化されているデフォルトゲートウェイの冗長化プロトコルであり、両プロトコルに大きな違いはない。
【００５０】
プロトコルの動作としては図３に示すように、ルータ「Ｒ１」と「Ｒ３」で共通の仮想ＩＰアドレスを持つ仮想インタフェースを作成する。パソコン「ＰＣ１」にはデフォルトゲートウェイアドレスとして仮想ＩＰアドレスを設定しているため、スイッチは「ＰＣ１」から外部ネットワーク宛てのパケットを受け取ると、優先度を高く設定されたルータ「Ｒ１」へパケットを転送する。
【００５１】
また、「Ｒ１」と「Ｒ３」との間で生存確認用のパケットをスイッチ経由で定期的にやりとりしているため、もし、図３に示すようにリンクやルータが障害で、ダウンした場合には、「Ｒ３」は「Ｒ１」からの生存確認用パケットを受信できなくなる。「Ｒ３」は一定時間(ホールドタイマ)、生存確認用パケットが受信できないと、障害と判断し、アクティブルータとして通信を引き継ぐようになる。
【００５２】
例えば、ＨＳＲＰはＩＥＴＦのＲＦＣ２２８１(Request For Comment ２２８１)で生存確認用パケット(Ｈｅｌｌｏパケット)の送信間隔(インターバルタイマ)はデフォルトで３秒、ホールドタイマは１０秒に推奨されているため、迂回するまでに理論的には図４に示すように７〜１０秒程必要である。
【００５３】
また、Preemptと呼ばれる機能により、アクティブルータ「Ｒ１」が復旧した場合は、自動的にアクティブ権限をスタンバイルータ「Ｒ３」から奪い、障害前の状態に復帰する動作となる。
【００５４】
コア系で利用できる障害回復方式は大きく分けて、ローカルプロテクション、パスプロテクション、リルート、ルーチングの４つに分類される。
【００５５】
ローカルプロテクション方式は、ＩＥＴＦで標準化されているＭＰＬＳの障害回復方式の一つであり、リンクプロテクションとノードプロテクションとに分けられる。リンクプロテクションは、リンク障害時に迂回する方式で、ノードプロテクションは、中継ルータ障害時に迂回する方式である。これらの方式が迂回できるパスの条件としては、パスの途中に１つのリンク、あるいは１つのノードしか含めないことである。
【００５６】
パスプロテクション方式は、ＩＥＴＦでドラフト化されているＭＰＬＳの障害回復方式の一つである。この方式は、パスの途中に複数のルータ、あるいは複数のリンクが存在しても迂回できるように、ローカルプロテクションを改良した方式である。
【００５７】
また、ローカルプロテクションとパスプロテクションはＦＲＲ方式と呼ばれており、５０ｍｓ以内での高速な切り替えが可能であるが、バックアップパスは事前にラベルを配布し、確立しておく必要がある。
【００５８】
リルート方式は、ＩＥＴＦで標準化されており、バックアップパスの経路だけ指定しておくＭＰＬＳの障害回復方式である。障害発生後にバックアップパスとして指定された経路にラベルを配布し、バックアップパスを確立してから迂回するため、切替時間はＦＲＲ方式と比較してラベルを配布する処理時間だけ遅れる。運用者がバックアップパスの経路を明示的に指定するのではなく、ルータに動的に計算させる方式もあるが、どちらの場合でも、バックアップパスの経路は障害が発生する前までに決定しているため、切替時間は同じである。ルータに動的に計算させる方式はバックアップパスの経路を運用者が把握しにくいため、電力用ＩＰネットワークには適さないと考えられる。
【００５９】
ルーチング方式は、ＭＰＬＳの障害回復方式を明示的に設定しない場合に、デフォルトで適用される方式である。この方式はＭＰＬＳのラベルテーブルを作成するために必要なルーチングテーブルを作成するための動的ルーチングプロトコルであるＯＳＰＦ(Open Shortest Path First)による迂回となるため、他の方式と比較して切替時間は最も遅くなる。また、バックアップパスの経路を明示的に指定することができないため、障害後の経路はＯＳＰＦが最適と判断した経路に従うようになる。よって、運用者は障害後の経路が把握できないが、多重障害時でも物理的に迂回経路がある限り迂回は可能である。
【００６０】
次に、障害回復方式に関係する設定パラメータのデフォルト値について説明する。例えば、ＩＥＴＦ等で標準化されている障害回復方式に関係する設定パラメータのデフォルト値は、ＲＦＣで汎用ネットワーク向けの推奨値が明記されているため、多くのルータではこの推奨値がデフォルト値に設定されている。また、ＩＥＴＦ等で標準化されていない障害回復方式を実装している場合は、独自のデフォルト値が設定されている。
【００６１】
これらのデフォルト設定値の根拠としては、これらの障害回復方式を最初に標準化、もしくは開発した時代において、汎用ネットワークに許容される値から決められた数値である。現在でも、デフォルト値がその当時から変わっていない理由としては、初期のルータの中にはその数値しか対応していない機器が存在するためである。
【００６２】
これらの障害回復方式の中にはデフォルト設定の場合、障害時に切替時間が１０秒程度必要な方式も含まれているため、デフォルト値のまま電力用ＩＰネットワークへ適用した場合に考えられる問題点としては、切替時間が遅いことが挙げられる。
【００６３】
また、これらの各障害回復方式には、障害が復旧すると他の障害回復方式とは連携せずに、独立して現用ルートへ復帰する機能が実装されている。このため、障害回復方式の組み合わせによっては、現用ルートへ復帰するタイミングにより、パケットロスが発生する可能性がある。
【００６４】
そこで、本実施例では、障害回復方式に関係する設定パラメータを、デフォルト値から電力用ＩＰネットワークへ適した値へ変更することで、障害時には高速に切り替わり、復旧時にはパケットロスを発生することなく復帰する、信頼性の高いネットワークを構築している。
【００６５】
次に、障害時に関係する設定パラメータのうち、値を変更した設定パラメータについて説明する。障害時の切り替え動作は、図５に示すように、大きく分けて障害検知、状況監視、経路計算の３つの動作から成り立っているが、経路計算に必要な時間はプロトコルにより決るため、経路計算に関係する設定パラメータには変更するものはない。そこで、障害検知および状況監視に関係する設定パラメータについて説明する。
【００６６】
障害を検知する方法は、障害回復方式により、インタフェースでリンクダウンを検知する方法と、障害検知用パケットによって検知する方法の２通りに分けられる。例えば、ＨＳＲＰの場合は、リンクダウンによる検知ではなく障害検知用パケットであるＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏパケットにより障害を検知する。
【００６７】
それに対し、ＭＰＬＳの障害回復方式の場合は、デフォルトではリンクダウンにより障害が検知される。リンクダウンにより障害を検知する時間は、各ルータの仕様によって決まっているため、この時間を早めるための設定パラメータはない。このため、ルータの仕様によりリンクダウンを検知する時間が長い場合は、障害検知用パケットを別途適用することで障害検知を早めることができる。別途適用できる障害検知用パケットとしては、ＭＰＬＳの障害回復方式専用パケットであるＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケット、ＵＤＰ(User Datagram Protocol）パケットで障害検知を行うＢＦＤ（Bidirectional Forwarding Detection）などがある。
【００６８】
ＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏパケットを含めたこれらの障害検知用パケットは、ルータ間で相互にやりとりされるパケットである。ある一定期間、このパケットが対向ルータから受信できないと障害と判断するため、このパケットの送信間隔を調整することで、障害検知時間を調整することができる。
【００６９】
電力用ＩＰネットワークでは障害時には高速に切り替わることが要求されていることから、ルータ間のパケット遅延時間を計測し、その値を下回らないように送信間隔をデフォルトの汎用ネットワーク向けの推奨値から短縮することで、高速に障害を検知することができる。ただし、ルータ間の遅延時間は、輻輳時には増加する恐れがあるため、あらかじめ障害検知用パケットを優先的に伝送するように設定する必要がある。これにより、ルータ間の輻輳による遅延時間は考慮しなくてよいため、中継用として設置された伝送装置や、光ケーブルなどの遅延を考慮するだけでよくなる。
【００７０】
図６に伝送機器や光ファイバーにおける遅延時間を示す。例えば、伝送装置を介さずに直接、スイッチからルータまでを光ケーブルで接続した場合には、光ケーブルの遅延時間が１ｋｍ当たり０．００５ｍｓであるため、仮に他拠点への伝送距離が１００ｋｍとしても、遅延時間は０．５ｍｓとなり、この遅延時間は大きな問題になることはない。
【００７１】
従って、電力用ＩＰネットワークに流れるトラヒックは多くないため、ルータのＣＰＵ処理が高速であれば、設定パラメータ値をデフォルトの汎用ネットワーク向けの推奨値から数十ｍｓ程度に短縮して早く障害を検知する方が、電力向けには適している。
【００７２】
障害時の状況を監視する時間は、フラッピングの影響を少なくするために用意された時間である。フラッピングとは、回線がアップダウンを繰り返すような不安定な状態のことをいい、回線がダウンした情報をルータが受け取る度に迂回経路の計算を行うとルータに過大な負荷がかかってしまう恐れがある。そのため、障害情報を受け取ってもすぐに迂回経路の計算を始めるのではなく、ある一定期間、状況を監視することで、回線のフラッピングの影響を抑制することがこの状況監視の目的である。よって、この状況を監視するタイマを調整することで、状況監視時間を調整することができる。
【００７３】
ルーチングプロトコルであるＯＳＰＦにもＳＰＦ(Shortest Path First)タイマと呼ばれるフラッピング抑制タイマがある。また、独自のフラッピング抑制タイマを実装してある場合もある。これらのタイマは、フラッピングが頻繁に起こるような不安定なネットワークには適しているが、フラッピングが起こらない安定したネットワークの場合には、切替時間が遅くなる要因となる。従って、本実施例に係る電力用ＩＰネットワークでは、電磁誘導や気象状況等の影響を受けないため、設定パラメータ値を汎用ネットワーク向けの推奨値から、０秒へ短縮することができる。
【００７４】
次に、復旧時に関係する設定パラメータのうち値を変更した設定パラメータについて説明する。復旧時の復帰動作は、基本的に図７に示すように大きく分けて、復旧検知と状況監視の２つの動作から成り立っている。
【００７５】
ここで、復旧を検知する時間はプロトコルにより決まるため、変更する設定パラメータはない。一方、復旧時における状況を監視する時間は、現用ルートが復旧したことを確認後、そのルートが再びダウンしないか、ある一定時間、状況を監視する時間であるため、このタイマを調整することで、復帰する時間を調整することができる。このタイプの設定パラメータとしては、ＨＳＲＰとＶＲＲＰの状況監視用のタイマであるPreemptホールドタイマがある。
【００７６】
障害回復方式は独立して動作するため、障害回復方式の組み合わせによっては、デフォルト設定において、復旧時にパケットロスが発生することがある。このため、このタイマ値をネットワーク全体で経路情報が更新されて、ネットワークが安定した後で、現用ルートへ復帰するように設定パラメータを変更することで、復旧時におけるパケットロスをなくすことができる。
【００７７】
図８は、ルータ設定パラメータの適正化による信頼性向上方策をまとめて示す図である。設定パラメータを図８に示すように電力用に適切に設定することによって、電力用ＩＰネットワークの信頼性を向上することができる。
【００７８】
次に、本実施例に係るＭＰＬＳルータの構成について説明する。図９は、本実施例に係るＭＰＬＳルータの構成を示す図である。同図に示すように、このＭＰＬＳルータ１００は、タイマ設定部１１０と、障害検知用タイマ記憶部１２０と、障害時状況監視用タイマ記憶部１３０と、復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０と、障害検知部１５０と、障害時状況監視部１６０と、障害対応処理部１７０と、復旧時状況監視部１８０と、復旧処理部１９０とを有する。
【００７９】
タイマ設定部１１０は、ネットワーク運用者の指示を受け付けて障害検知用タイマ記憶部１２０、障害時状況監視用タイマ記憶部１３０および復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０にタイマ値を設定する処理部である。ネットワーク運用者は、ＭＰＬＳルータ１００のタイマのデフォルト値を変更することによって、ＭＰＬＳルータ１００を電力用ＩＰネットワークに適したものにすることができる。
【００８０】
障害検知用タイマ記憶部１２０は、障害発生の検知に関係する時間を記憶する記憶部であり、ＭＰＬＳルータ間でやりとりする障害検知用パケットの送信間隔時間と、障害検知用パケットを受信できない場合に障害と判断される一定の時間とを記憶する。
【００８１】
具体的には、この障害検知用タイマ記憶部１２０は、電力用ＩＰネットワークに適するＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏタイマの値として、送信時間間隔（ＨＳＲＰインターバルタイマ）については汎用ネットワークの設定値より小さい値（例えば５０ｍｓ）を記憶し、障害検知用パケットを受信できない場合に障害と判断される一定時間（ＨＳＲＰホールドタイマ）についても汎用ネットワークの設定値より小さい値（例えば２００ｍｓ）を記憶する。
【００８２】
ただし、ＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏタイマの値としは、ＭＰＬＳルータ間の伝送遅延時間を下回らないようにする必要がある。また、この障害検知用タイマ記憶部１２０は、ＭＰＬＳの障害復旧方式を採用する場合には、ＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏタイマの値またはＢＦＤタイマの値を記憶する。
【００８３】
障害時状況監視用タイマ記憶部１３０は、障害を検知した際にフラッピングの影響を抑制するための監視時間を記憶する記憶部であり、この障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に記憶された時間経過した時点でも障害が検知されている場合に障害と判断される。具体的には、この障害時状況監視用タイマ記憶部１３０は、ＳＰＦタイマの値として汎用ネットワークの設定値より小さい値（例えば１ｍｓ）を記憶する。
【００８４】
復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０は、復旧を検知した際にコア系で経路情報が更新されて電力用ネットワーク全体が安定した後に現用ルートへ復帰するための監視時間を記憶する記憶部であり、復旧検知後にこの復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶された時間経過した時点で現用ルートへの復帰が行われる。具体的には、この復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０は、Preemptホールドタイマの値として汎用ネットワークの設定値より大きい値（例えば６０秒）を記憶する。
【００８５】
障害検知部１５０は、障害検知用パケットを障害検知用タイマ記憶部１２０に記憶された一定時間受信できない場合に障害を検知したと判断する処理部である。この障害検知部１５０が、電力用ＩＰネットワークに適するＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏタイマの値を用いて障害の発生を検知することによって、障害の継続時間を短縮することができる。
【００８６】
障害時状況監視部１６０は、障害が検知された際に障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に記憶された時間が経過するまで状況を監視して障害が発生したか否かを判断する処理部である。この障害時状況監視部１６０が、電力用ＩＰネットワークに適するＳＰＦタイマの値を用いて障害の発生を判断することによって、障害の継続時間を短縮することができる。
【００８７】
障害対応処理部１７０は、障害時状況監視部１６０が障害が発生したと判断した場合に、障害箇所を迂回するために必要な経路計算などの処理を行う処理部である。
【００８８】
復旧時状況監視部１８０は、障害の復旧を検知すると、復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶された時間だけ状況を監視し、復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶された時間経過した時点で障害が復旧したと判断して復旧処理部１９０に復旧を通知する処理部である。
【００８９】
この復旧時状況監視部１８０が、電力用ＩＰネットワークに適するPreemptホールドタイマの値を用いて復旧状況を監視することによって、コア系で経路情報が更新されてネットワークが安定した後に現用ルートへの復帰を行うことができる。
【００９０】
復旧処理部１９０は、復旧時状況監視部１８０から障害復旧の通知を受け取ると、障害前の現用ルートに戻すための処理を行う処理部である。
【００９１】
次に、本実施例に係るＭＰＬＳルータ１００の処理手順について説明する。図１０は、本実施例に係るＭＰＬＳルータ１００の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、このＭＰＬＳルータ１００は、障害検知部１５０が障害検知用タイマ記憶部１２０に記憶されたタイマ（ＨＳＲＰインターバルタイマおよびＨＳＲＰホールドタイマ）の値に基づいて障害検知を行う（ステップＳ１）。
【００９２】
そして、障害検知部１５０によって障害が検知されると、障害時状況監視部１６０が障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に記憶されたタイマ（ＳＰＦタイマ）の値だけネットワークの状況を監視する（ステップＳ２）。
【００９３】
そして、タイマ値経過後も障害が検知された状態で障害時状況監視部１６０が障害が発生したと判断すると、障害対応処理部１７０が障害発生箇所を迂回するために必要な処理を行う（ステップＳ３）。
【００９４】
その後、障害が復旧すると、復旧時状況監視部１８０が復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶されたタイマ（Preemptホールドタイマ）の値に基づいて復旧状況を監視し、タイマ値の時間が経過すると復旧処理部１９０に障害復旧を通知する（ステップＳ４）。そして、復旧処理部１９０が障害発生前の現用ルートに戻す処理を行う（ステップＳ５）。
【００９５】
このように、電力用ＩＰネットワークに適した値が設定された障害検知用タイマ記憶部１２０、障害時状況監視用タイマ記憶部１３０および復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に基づいて障害に対応するために必要な処理および障害復旧に必要な処理を行うことによって、復旧時のパケットロスをなくすとともに、障害継続時間を短縮することができる。
【００９６】
次に、本実施例に係る障害復旧方法の評価について説明する。本実施例に係る障害復旧方法の評価は、図１に示した電力用ＩＰネットワークを模擬した評価システムを用いて行った。図１１は、評価システムの構成を示す図である。同図に示すように、評価システムは、ＭＰＬＳルータ４台とスイッチ８台を用いて構成した。なお、評価システムでは、コア系のみ片系の構成とした。
【００９７】
負荷はトラヒックジェネレータを使用し、事業所Ｘからローカル系-中継系-コア系-中継系-ローカル系-事業所Ｚへと流れる１方向データフローとした。例えば、監視制御系の場合は、事業所Ｘからある拠点までが監視情報の流れとなり、ある拠点から事業所Ｚまでが制御情報の流れを模擬しているということになる。図中の太線はＰｏＳ（Packet over SONET）回線を示し、細線はFast Ethernet回線を示している。
【００９８】
また、評価システムでは、評価システム全体において実際に電力用ネットワークへ適用する際の環境に合わせるため、ルータやスイッチには事前に以下に示す代表的な障害回復方式を適用した。
【００９９】
・ローカル系にＭＳＴを適用
・中継系にＨＳＲＰを適用
・コア系にパスプロテクションを適用
・事業所のスイッチにＶＬＡＮを適用
・コア系にＶＰＮを適用（ＶＰＮ検証時）
・コア系は経由するルータが少ない経路を現用パスに指定し、反対周りにバックアップパスを指定
【０１００】
図１２は、各ルータや各スイッチに事前に行った設定を示す図である。同図に示すように、事業所スイッチに対してはＶＬＡＮの設定、エッジポートの指定、トランクモードの設定、ＭＳＴの設定を行った。
【０１０１】
すなわち、各システムが接続される各ポートには論理的にネットワークを分離するためにＶＬＡＮを設定した。この評価システムでは、図１２に示すように、２つのシステムを収容するイメージで「ＶＬＡＮ１」と「ＶＬＡＮ２」を設定している。
【０１０２】
事業所のスイッチの配下には各システムが直接、接続されているため、ブロードキャストがループするような構成にはなっていない。よって、システムをポートに接続した時にはＳＴＰの計算は無視して、直ちに、リンクアップする方が望ましい。このようなブロードキャストがループしないポートのことをエッジポートといい、運用者が明示的にエッジポートに指定することで、そのポートは直ちにリンクアップするようになる。ここでは、ポートファーストコマンドを使用し、このポートをエッジポートに指定した。
【０１０３】
各事業所スイッチと、拠点スイッチを接続するポートに関しては、複数のＶＬＡＮ情報が流れるため、ＶＬＡＮの識別情報を認識できるモードであるトランクモードに設定した。
【０１０４】
拠点スイッチ配下のローカル系では障害発生後、ＭＳＴにより高速な切り替えを行うことが想定されるため、ＭＳＴを設定した。
【０１０５】
また、拠点スイッチに対してはトランクモードの設定、エッジポートの指定、ＭＳＴの設定を行った。すなわち、各事業所からのローカル系回線が接続されるポートと、ＭＰＬＳルータとの中継系回線が接続されるポートには複数のＶＬＡＮのパケットが流れるため、ＶＬＡＮの識別情報を認識できるモードであるトランクモードに設定した。
【０１０６】
ＭＰＬＳルータとの中継回線が接続されるポートは、ブロードキャストストームが発生する恐れがないため、事業所スイッチと同様に、ポートファーストコマンドを使用し、エッジポートに指定した。
【０１０７】
拠点スイッチ配下のローカル系では障害発生後、ＭＳＴにより高速な切り替えを行うことが想定されるため、事業所スイッチと同様にＭＳＴを設定した。
【０１０８】
また、ＭＰＬＳルータに対しては、ＶＰＮの設定、ＨＳＲＰの設定、パスプロテクションの設定を行った。すなわち、拠点スイッチと接続されるインタフェースに関しては、ＶＬＡＮと同数のサブインタフェースという論理インタフェースを定義し、サブインタフェース毎にＶＰＮを作成した。ＶＬＡＮと一対一で対応させることでシステム毎に、論理的に独立したネットワークを構築することができる。
【０１０９】
中継系の障害回復方式のＨＳＲＰをサブインタフェース毎に設定し、送信側では、「Ｒ１」の優先度を高くした。
【０１１０】
障害回復方式としては、高速な切り替えが可能で、ＭＰＬＳルータ間でもパス管理が可能なパスプロテクションが電力用ＩＰネットワークには適していると考えられるためパスプロテクションを適用した。
【０１１１】
コア系のパス設定には、常に高信頼性であることが要求されるため、基本的に自分以外のすべてのルータとパスを設定するのが望ましいと考えられる。パス経路としてはネットワークがリングトポロジの場合には経由するルータの数が少ない経路を現用パス経路として明示的に指定し、バックアップパスは現用パスとは反対周りに明示的に指定した。
【０１１２】
ハーフメッシュやフルメッシュの場合でも、ベースはリングトポロジであるため、パスを設定する際には、リングトポロジに従って、経由するルータの数が少ないルートを現用パスに指定した。また、宛先ルータまでルータ数が同じ場合は、右周りを現用パスとして、左周りをバックアップパスとした。
【０１１３】
メッシュの中継回線にはパスは設定しない。この中継回線はあくまでも多重障害時用のルーチングによる迂回経路として用いる。評価システムでもこの考え方を適用し、「Ｒ１」からは図１３に示すように現用パスを設定し、「Ｒ３」からは図１４に示すように現用パスを設定した。
【０１１４】
次に、評価システムによる評価結果について図１５および図１６を用いて説明する。なお、図中の障害箇所番号と表中の障害箇所番号は一致している。図１５は、図１１に示したような箇所で障害を起こした場合に、各箇所に関係する設定パラメータ値を変更することで、信頼性が向上するかを評価した結果を示す図である。
【０１１５】
図１５に示すように、デフォルト設定では障害継続時間は８．７秒程度であった。この時間を短縮するために、ＨＳＲＰインターバルタイマを５０ｍｓ、ＨＳＲＰホールドタイマを２００ｍｓに変更して評価を行った。その結果、障害継続時間を１８０ｍｓ程度に短縮でき、８秒程度の改善が図れた。また、実機評価によりＨＳＲＰインターバルタイマの短縮によるＣＰＵ負荷も計測したが、５０ｍｓに短縮した場合でもＣＰＵ使用率の上昇は見られなかった。
【０１１６】
このように、電力用ＩＰネットワークへ適用する際に、ルータのＣＰＵ負荷を考慮しながら冗長構成をとるルータ間の伝送遅延時間を下回らないように設定パラメータを短縮すると、障害継続時間を改善することができる。
【０１１７】
また、ＭＰＬＳパスの終端ルータ（障害発生箇所５）がダウンした場合には、新しいバックアップパスをＯＳＰＦにより再構築する必要があるため、切替時間には、ＳＰＦタイマが影響してくる。このことは、パスプロテクション方式に限ることではなく、他のＭＰＬＳの障害回復方式でも同じである。
【０１１８】
評価システムでは、ＳＰＦタイマはデフォルトで５秒に設定されていたため、評価結果でも切替時間は５秒を越える結果となっていた。これを改善するために、ＳＰＦタイマをデフォルトの５秒から１ｍｓへ短縮し評価を行った。結果は、デフォルト時と比較して５秒程度の短縮を図ることができた。
【０１１９】
このように、ＳＰＦタイマはネットワークの安定性を考慮して変更する必要がある。例えば、電磁誘導や気象状況の影響がなく安定している回線ではデフォルト値から０秒に設定変更することが考えられる。
【０１２０】
なお、ＯＳＰＦが動いているエリアでは、すべてのルータのＳＰＦタイマ値が一致していないと、個々のルータで経路計算を始める時間が異なるため、ルーチングできない時間が発生してしまう。そのため、エリア内におけるすべてのルータのＳＰＦタイマ値を合わせておく必要がある。
【０１２１】
また、図１５（障害発生箇所５）に示すように、コア系にＶＰＮを設定した環境で拠点Ａのルータが復旧した場合、デフォルト設定では１０〜２０秒のロスが発生する。これは、中継系のＨＳＲＰの復帰する機能とコア系のパスプロテクションの復帰する機能が連携を取らずに独立したタイミングで復帰動作を行うために生じる問題である。
【０１２２】
すなわち、ルータが復旧すると、まずＨＳＲＰがルータのリンクがアップしたことを検知して、直ちに復帰動作を行う。しかし、この時点でコア系ではＶＰＮラベルテーブルの再構築などの処理を行っているため、中継系から送られてきたパケットを転送できずにパケットロスが発生する。
【０１２３】
そこで、この問題を改善するために、コア系の経路計算が完了するまで、ＨＳＲＰは復帰動作を行わないようにPreemptホールドタイマの設定を変更して評価した。その結果、タイマをデフォルトの０秒からコア系が安定する６０秒へ変更すると、デフォルト時に発生していたパケットロスが発生せずに現用ルートへ復帰することが確認できた。
【０１２４】
このように、Preemptホールドタイマの設定では、コア系のＯＳＰＦのルーチングテーブルやＶＰＮ用のテーブルの更新が完了するまでの時間は最低保持させるようにすることが重要である。
【０１２５】
なお、ＨＳＲＰの復帰する機能を無効にする方法もあるが、運用上、パスのルートはできるだけ一定に固定する方が望ましいため、ＨＳＲＰの復帰する機能は有効にし、タイマをデフォルトから延長してパケットをロスすることなく復帰する方法が電力用ＩＰネットワークには適していると考えられる。
【０１２６】
また、ＶＲＲＰにも同様の復帰する機能があるため、ＨＳＲＰと同様にPreemptホールドタイマをデフォルト値から最適な値へ変更する必要がある。
【０１２７】
図１６は、コア系に関して各障害回復方式と対象回線別に評価した結果を示す図である。ＲＳＶＰ−ＨｅｌｌｏパケットはＭＰＬＳの障害回復専用の障害検知パケットであるため、ローカルプロテクション、パスプロテクション、リルートの３方式に有効である。ただし、ＭＰＬＳの障害回復方式においてＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットは必須ではないため、デフォルトでは、ＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏは設定されていない。従って、インタフェースのリンクダウンをトリガにして切り替え動作を行うようになる。
【０１２８】
リンクダウンを検知する速度は、図１６に示すように、イーサネット回線の場合は、１秒程かかっていた。この検知時間を短縮するために、送信間隔を１０ｍｓに設定したＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットを適用して評価を行った。ルータはＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットを４回受信できないと障害と判断する（４０ｍｓ程度）ため、デフォルト時と比較してローカルプロテクションでは１秒程度の改善が実現できた。
【０１２９】
パスプロテクションで改善が見られない理由としては、評価システムでパスプロテクションはＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットがサポートされていなかったためである。よって、もしサポートされていれば、ローカルプロテクションと同様に、１秒程度の改善が図られると考えられる。
【０１３０】
リルート方式にもＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットは適用できるが、評価システムでは送信間隔を最短で１０００ｍｓまでしか設定ができなかったため、リンクダウンによる検知の方が高速であることから、適用しても改善は見られなかった。
【０１３１】
一方、ＰｏＳ回線は、ＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットを適用しないデフォルト状態にもかかわらずローカルプロテクションでは１ｍｓ程度の高速な切り替えができていた。これは、本評価システムに限らず、どのルータでもＰｏＳインタフェースの仕様により、リンクダウンを検知する速度が非常に高速であるためである。従って、トラヒックの面からもＰｏＳ回線にはＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットは使用しない方がよいと考えられる。
【０１３２】
なお、イーサネット回線でもリンクダウンを高速に検知できる場合もあるため、そのような場合には、トラヒック状況などを考慮してＲＳＶＰ−Ｈｅｌｌｏパケットを適用するべきか検討する必要がある。
【０１３３】
また、図１６に示すように、評価システムではベンダ独自タイマとして、キャリアデレイタイマが設定されていた。このタイマは、ＰｏＳ回線専用のフラッピング抑制タイマである。目的としては、ＰｏＳ回線障害をインタフェースで検知した後で直ちに、他のルータへ障害が発生したことを知らせるのではなく、ある一定時間、状態を監視してから、他のルータへ知らせることでフラッピングの影響を抑制している。評価システムでは、デフォルトで２秒が設定されていた。
【０１３４】
このキャリアデレイタイマは、ローカルプロテクション方式では無効になっていたため、図１６に示すように高速で切り替わっていたが、パスプロテクションでは、このキャリアデレイタイマが有効となっていたために、同じＦＲＲ方式にもかかわらず切替時間が２秒を越える結果となっていた。
【０１３５】
このように、ＰｏＳ回線フラッピング抑制タイマが設定されているルータでは、適用するネットワーク環境に応じてタイマ値を調整すると同時に、どの方式で有効になっているかをチェックすることが必要となる。また、ＳＰＦタイマと同様に、電磁誘導や気象状況の影響がなく安定している回線の場合は、デフォルト値から０秒に設定変更することによって切替時間を短縮することができる。
【０１３６】
上述してきたように、本実施例では、障害復旧後にネットワークが安定するために必要な時間を復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶し、復旧時状況監視部１８０が障害復旧後に復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶された時間経過後に障害発生前の現用ルートに復帰するように制御することとしたので、ＭＳＴ、ＨＳＲＰおよびパスプロテクションが独立に動作する電力用ＩＰネットワークにおいて障害復旧時のパケットロスを防ぐことができる。
【０１３７】
また、本実施例では、障害検知用タイマ記憶部１２０および障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に汎用ネットワークで使用するデフォルト値よりも小さいタイマ値を記憶し、障害検知部１５０が障害検知用タイマ記憶部１２０に記憶されたタイマ値に基づいて障害検知を行い、障害時状況監視部１６０が障害時状況監視用タイマ記憶部１３０に記憶されたタイマ値に基づいて障害発生を判定することとしたので、障害継続時間を短縮することができる。
【０１３８】
なお、本実施例では、障害回復方式として、ローカル系でＭＳＴを用い、中継系でＨＳＲＰを用い、コア系でパスプロテクションを用いる場合を中心に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の障害回復方式を組み合わせる場合にも同様に適用することができる。
【０１３９】
また、本実施例では、ローカル系、中継系、コア系から構成される電力用ＩＰネットワークについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、異なる障害回復方式が独立に動作するネットワークにも同様に適用することができる。
【０１４０】
また、本実施例では、障害検知用タイマ記憶部１２０や復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶するタイマ値をタイマ設定部１１０が運用者からの指示に基づいて設定する場合について説明したが、これらのタイマ値を自動的に変更するようにすることもできる。そこで、これらのタイマ値を自動的に変更する場合について説明する。
【０１４１】
図１７は、障害検知用タイマ記憶部１２０および復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に記憶するタイマ値を自動的に変更するＭＰＬＳルータの構成を示す機能ブロック図である。なお、ここでは説明の便宜上、図９に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。
【０１４２】
図１７に示すように、このＭＰＬＳルータ２００は、図９に示したＭＰＬＳルータ１００が有する機能部に加えて、コア系安定時間測定部２１０と、伝送遅延時間測定部２２０とを有する。
【０１４３】
コア系安定時間測定部２１０は、障害が復旧してコア系が安定するまでに必要な時間を測定する処理部である。ここで、障害が復旧してコア系が安定するまでに必要な時間とはＶＰＮラベルテーブルの再構築などに必要な時間である。このコア系安定時間測定部２１０は、ネットワークの物理構成に変更があった際などに、コア系が安定するまでの時間を測定し、測定結果に基づいて復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に適切なタイマ値を設定する。
【０１４４】
伝送遅延時間測定部２２０は、ルータ間の伝送遅延時間を測定する処理部であり、定期的に伝送遅延時間を測定し、測定結果に基づいて障害検知用タイマ記憶部１２０に適切なタイマ値を設定する。
【０１４５】
このように、コア系安定時間測定部２１０が、コア系が安定するまでの時間を測定し、測定結果に基づいて復旧時状況監視用タイマ記憶部１４０に適切なタイマ値を設定し、伝送遅延時間測定部２２０が、ルータ間の伝送遅延時間を測定し、測定結果に基づいて障害検知用タイマ記憶部１２０に適切なタイマ値を設定することによって、電力用ＩＰネットワークの状況に適したタイマ値を動的に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
以上のように、本発明に係るルーチング装置および障害復旧方法は、複数の障害復旧方式が独立に動作するネットワークに有用であり、特に、電力用ネットワークなど高い信頼性が要求されるネットワークに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本実施例に係る電力用ＩＰネットワークの構成を示す図である。
【図２】各系に適用可能な障害回復方式を示す図である。
【図３】中継系の障害回復方式を示す図である。
【図４】ＨＳＲＰ−Ｈｅｌｌｏパケットの動作を示す図である。
【図５】障害発生時の切替動作を示す図である。
【図６】伝送機器の遅延時間を示す図である。
【図７】復旧時の復帰動作を示す図である。
【図８】ルータ設定パラメータの適正化による信頼性向上方策を示す図である。
【図９】本実施例に係るＭＰＬＳルータの構成を示す図である。
【図１０】本実施例に係るＭＰＬＳルータの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】評価システムの構成を示す図である。
【図１２】評価システムで事前に行った設定を示す図である。
【図１３】「Ｒ１」の現用パス経路を示す図である。
【図１４】「Ｒ３」の現用パス経路を示す図である。
【図１５】評価結果（ローカル系、中継系）を示す図である。
【図１６】評価結果（コア系）を示す図である。
【図１７】タイマ値を自動的に変更するＭＰＬＳルータの構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１００，２００ ＭＰＬＳルータ
１１０ タイマ設定部
１２０ 障害検知用タイマ記憶部
１３０ 障害時状況監視用タイマ記憶部
１４０ 復旧時状況監視用タイマ記憶部
１５０ 障害検知部
１６０ 障害時状況監視部
１７０ 障害対応処理部
１８０ 復旧時状況監視部
１９０ 復旧処理部
２１０ コア系安定時間測定部
２２０ 伝送遅延時間測定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる方式で障害復旧が行われる複数のサブネットワークが接続されて構成されるネットワークの構築に用いられるルーチング装置であって、
障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行う復旧時状況監視手段と、
前記復旧時状況監視手段によるネットワーク状況の監視後に障害発生前の状態に復帰させる復帰手段と、
を備えたことを特徴とするルーチング装置。
【請求項２】
前記復旧時状況監視手段は、前記複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行うことを特徴とする請求項１に記載のルーチング装置。
【請求項３】
前記複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの時間を計測する復旧時監視時間測定手段をさらに備え、
前記復旧時状況監視手段は、障害復旧の際に、前記復旧時監視時間測定手段により測定された時間が経過するまでネットワーク状況の監視を行うことを特徴とする請求項２に記載のルーチング装置。
【請求項４】
前記特定のサブネットワークにはＭＰＬＳが適用され、ネットワーク全体が安定するまでの間にＶＰＮラベルテーブルが再構築されることを特徴とする請求項２または３に記載のルーチング装置。
【請求項５】
ネットワークの構築に用いられるルーチング装置であって、
ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行う障害検知手段
を備えたことを特徴とするルーチング装置。
【請求項６】
前記ネットワークは電力用ネットワークであり、
前記障害検知用タイマは、ルーチング装置間の伝送遅延時間を下まわらない範囲で汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定されたことを特徴とする請求項５に記載のルーチング装置。
【請求項７】
障害が検出されたときに、汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定された障害時状況監視用タイマを用いて前記電力用ネットワークの状況監視を行う障害時状況監視手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載のルーチング装置。
【請求項８】
障害復旧の際に、汎用ネットワークで用いられる値より大きい値に設定された復旧時状況監視用タイマを用いて前記電力用ネットワークの状況監視を行う復旧時状況監視手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６または７に記載のルーチング装置。
【請求項９】
前記伝送遅延時間を計測する伝送遅延時間計測手段をさらに備え、
前記障害検知手段は、前記伝送遅延時間計測手段により計測された伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行うことを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載のルーチング装置。
【請求項１０】
異なる方式で障害復旧が行われる複数のサブネットワークが接続されて構成されるネットワークの構築に用いられるルーチング装置による障害復旧方法であって、
障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行う復旧時状況監視工程と、
前記復旧時状況監視工程によるネットワーク状況の監視後に障害発生前の状態に復帰させる復帰工程と、
を含んだことを特徴とする障害復旧方法。
【請求項１１】
ネットワークの構築に用いられるルーチング装置による障害復旧方法であって、
ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行う障害検知工程
を含んだことを特徴とする障害復旧方法。
【請求項１】
異なる方式で障害復旧が行われる複数のサブネットワークが接続されて構成されるネットワークの構築に用いられるルーチング装置であって、
障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行う復旧時状況監視手段と、
前記復旧時状況監視手段によるネットワーク状況の監視後に障害発生前の状態に復帰させる復帰手段と、
を備えたことを特徴とするルーチング装置。
【請求項２】
前記復旧時状況監視手段は、前記複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行うことを特徴とする請求項１に記載のルーチング装置。
【請求項３】
前記複数のサブネットワークのうちの特定のサブネットワークの経路情報が更新されてネットワーク全体が安定するまでの時間を計測する復旧時監視時間測定手段をさらに備え、
前記復旧時状況監視手段は、障害復旧の際に、前記復旧時監視時間測定手段により測定された時間が経過するまでネットワーク状況の監視を行うことを特徴とする請求項２に記載のルーチング装置。
【請求項４】
前記特定のサブネットワークにはＭＰＬＳが適用され、ネットワーク全体が安定するまでの間にＶＰＮラベルテーブルが再構築されることを特徴とする請求項２または３に記載のルーチング装置。
【請求項５】
ネットワークの構築に用いられるルーチング装置であって、
ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行う障害検知手段
を備えたことを特徴とするルーチング装置。
【請求項６】
前記ネットワークは電力用ネットワークであり、
前記障害検知用タイマは、ルーチング装置間の伝送遅延時間を下まわらない範囲で汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定されたことを特徴とする請求項５に記載のルーチング装置。
【請求項７】
障害が検出されたときに、汎用ネットワークで用いられる値より小さい値に設定された障害時状況監視用タイマを用いて前記電力用ネットワークの状況監視を行う障害時状況監視手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載のルーチング装置。
【請求項８】
障害復旧の際に、汎用ネットワークで用いられる値より大きい値に設定された復旧時状況監視用タイマを用いて前記電力用ネットワークの状況監視を行う復旧時状況監視手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６または７に記載のルーチング装置。
【請求項９】
前記伝送遅延時間を計測する伝送遅延時間計測手段をさらに備え、
前記障害検知手段は、前記伝送遅延時間計測手段により計測された伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行うことを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載のルーチング装置。
【請求項１０】
異なる方式で障害復旧が行われる複数のサブネットワークが接続されて構成されるネットワークの構築に用いられるルーチング装置による障害復旧方法であって、
障害復旧の際に、ネットワーク全体が安定するまでの間ネットワーク状況の監視を行う復旧時状況監視工程と、
前記復旧時状況監視工程によるネットワーク状況の監視後に障害発生前の状態に復帰させる復帰工程と、
を含んだことを特徴とする障害復旧方法。
【請求項１１】
ネットワークの構築に用いられるルーチング装置による障害復旧方法であって、
ルーチング装置間の伝送遅延時間に基づいて設定された障害検知用タイマを用いて前記ネットワークの障害検知を行う障害検知工程
を含んだことを特徴とする障害復旧方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−３１２０９１（Ｐ２００７−３１２０９１Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３８９９８（Ｐ２００６−１３８９９８）
【出願日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
２．ＥＴＨＥＲＮＥＴ
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
２．ＥＴＨＥＲＮＥＴ
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]