JP7622877B2 - 通信装置、通信方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、通信装置、通信方法、及びプログラムに関する。

通信トラヒック量は、過去３０年間に、年率３０％以上の増加を続けている。そのため、インターネットをはじめ、モバイルネットワーク、データンセンタ間ネットワークなどにおいて、大規模ネットワークが求められている。

一方、近年の大規模ネットワークは、ほとんどがインターネットの技術を用いて構成されるＩＰネットワークである。しかし、ＩＰネットワークは、通信容量あたりの装置コスト及び電力コストが高いことが問題となっている。

大規模ネットワークにおいて、効率的な大容量通信を実現するため、ＩＰなどのパケットもしくはフレームの転送個所を減らし、光信号をスイッチすることによって、電力効率に優れる光通信ネットワークの広域及び大規模化が期待されている。近年、光信号処理においても、パケット転送に相当する短い時間でのスイッチングも可能となりつつある。

しかし、光通信ネットワークは、光通信ネットワークに外部から接続するユーザから見ると１本のケーブルのようにしか見えない。つまり、ユーザにとって光通信ネットワークは、ブラックボックスに相当する。そのため、光通信ネットワークが広域及び大規模化がなされた場合には、光通信ネットワークの品質の管理や障害監視に課題が出る可能性がある。

特許文献１には、光通信ネットワークを伝送するパケットのヘッダ部分のみを電気信号に変換し、変換後のヘッダ部分の内容に基づいて処理を行う光ノード装置の構成が開示されている。パケットのヘッダ部分のみを光信号から電気信号に変換することによって、光通信ネットワーク内において障害が発生した場合に、光ノード装置は、エラーメッセージなどの情報を付加したパケットをエンドノードへ通知することができる。

また、特許文献２には、基地局とアンテナ装置とが光通信ネットワークを介して通信する構成が開示されている。

特開２００９－２０６９７８号公報 特開２０１９－１４０５６２号公報

特許文献１に開示されている光ノード装置を用いて、光通信ネットワークの通信品質もしくは障害状態を監視する場合、光信号から電気信号への変換処理を行う必要がある。しかし、さらなる通信品質の安定化のために、光通信ネットワークの監視処理を簡素化することが求められている。

本開示の目的の一つは、光通信ネットワークの監視処理を簡素化することができる通信装置、通信方法、及びプログラムを提供することにある。

本開示の第１の態様にかかる通信装置は、光信号を伝送する光通信ネットワークと接続する通信部と、前記光通信ネットワーク上の仮想デバイスと前記通信部との間における前記光信号の伝送時間と、前記仮想デバイスの識別情報とを関連付けて管理する管理部と、前記仮想デバイスと前記通信部との間における前記光信号の伝送時間を要求する要求メッセージを受信した場合に、前記仮想デバイスの識別情報と関連付けて管理されている前記伝送時間を示す応答メッセージを前記要求メッセージに対して応答する制御部と、を備える。

本開示の第２の態様にかかる通信方法は、光信号を伝送する光通信ネットワーク上の仮想デバイスと通信装置との間における前記光信号の伝送時間と、前記仮想デバイスの識別情報とを関連付けて管理し、前記仮想デバイスと前記通信装置との間における前記光信号の伝送時間を要求する要求メッセージを受信した場合に、前記仮想デバイスの識別情報と関連付けて管理されている前記伝送時間を示す応答メッセージを前記要求メッセージに対して応答する。

本開示の第３の態様にかかるプログラムは、光信号を伝送する光通信ネットワーク上の仮想デバイスと通信装置との間における前記光信号の伝送時間と、前記仮想デバイスの識別情報とを関連付けて管理し、前記仮想デバイスと前記通信装置との間における前記光信号の伝送時間を要求する要求メッセージを受信した場合に、前記仮想デバイスの識別情報と関連付けて管理されている前記伝送時間を示す応答メッセージを前記要求メッセージに対して応答することをコンピュータに実行させる。

本開示により、光通信ネットワークの監視処理を簡素化することができる通信装置、通信方法、及びプログラムを提供することができる。

実施の形態１にかかる通信装置の構成図である。 実施の形態１にかかる通信装置において実行される通信方法の流れを示す図である。 実施の形態２にかかる通信ネットワークの構成図である。 実施の形態２にかかる光通信デバイスの構成図である。 実施の形態２にかかるルータの構成図である。 実施の形態２にかかるユーザ装置がPingを実行した際の処理の流れについて説明する図である。 実施の形態２にかかる通信ネットワークの構成図である。 実施の形態３にかかる通信ネットワークの構成図である。 実施の形態３にかかる計測器の構成図である。 実施の形態３にかかる通信ネットワークの構成図である。 実施の形態４にかかる通信ネットワークの構成図である。 実施の形態４にかかる光スイッチの構成図である。 それぞれの実施の形態にかかる通信装置及び光通信デバイスの構成図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。はじめに図１を用いて実施の形態１にかかる通信装置１０の構成例について説明する。通信装置１０は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって動作するコンピュータ装置であってもよい。通信装置１０は、電気信号を光信号へ変換するルータであってもよく、電気信号を光信号へ変換するゲートウェイ装置であってもよい。

通信装置１０は、通信部１１、管理部１２、及び制御部１３を有している。通信部１１、管理部１２、及び制御部１３は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。または、通信部１１、管理部１２、及び制御部１３は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。

通信部１１は、光信号を伝送する光通信ネットワークと接続する。光通信ネットワークは、例えば光ファイバによって構成されるネットワークであってもよい。光通信ネットワークは、光通信デバイスによって構成されてもよい。光通信デバイスは、例えば、スプリッタ、増幅器、減衰器、もしくはスイッチ等であってもよい。光通信ネットワークは、光通信デバイスを、光ファイバを用いて接続することによって構成されてもよい。スプリッタは、光通信ネットワークにおける通信パスである光通信回線を分離もしくは集約する。増幅器は、光信号を増幅させ、減衰器は、光信号を減衰させる。光通信ネットワークは、光信号を電気信号へ変換することなく、光信号の終端装置へ伝送する。光信号の終端装置は、例えば、パケットを終端するルータであってもよく、ONU（Optical Network Unit）であってもよい。

通信部１１が光通信ネットワークと接続するとは、通信部１１が光信号を光通信ネットワークへ出力し、さらに、通信部１１が光通信ネットワークから光信号を受け取ることを可能とすることであってもよい。

管理部１２は、光通信ネットワーク上の仮想デバイスと通信部１１との間における光信号の伝送時間と、仮想デバイスの識別情報とを関連付けて管理する。光通信ネットワークは、光信号を終端することが無い。そのため、通信装置１０を介して光通信ネットワークへデータを送信する外部装置は、光通信ネットワークを、光ファイバ等の１本のケーブルのように認識する。つまり、外部装置が、光通信ネットワーク上の光通信デバイスを監視もしくは管理するために光通信デバイスをあて先とする信号もしくはメッセージを送信することができない。さらに、外部装置は、仮に光通信デバイスに対して信号もしくはメッセージを送信したとしても、光通信デバイスから応答信号を受信することができない。

仮想デバイスは、光通信ネットワークにおいて、外部装置から信号を受信し、さらに、外部装置へ応答信号を送信しているかのように振る舞う仮想的なデバイスであってもよい。例えば、光通信デバイスが仮想デバイスと定義されてもよく、実際には光通信デバイスが存在しない位置に、仮想デバイスが存在すると定義されてもよい。

仮想デバイスと通信部１１との間における光信号の伝送時間は、例えば、仮想デバイスが光信号を送信してから、通信部１１が光信号を受信するまでの時間であってもよい。または、通信部１１が光信号を送信してから、仮想デバイスが光信号を受信するまでの時間であってもよい。伝送時間は、伝送遅延もしくは遅延時間等と言い換えられてもよい。

伝送時間は、例えば、仮想デバイスと通信部１１との間の距離に応じて定められてもよい。もしくは、光通信ネットワークを敷設する際に、計測装置等を用いて、通信部１１と仮想デバイスとの間の伝送時間が計測されてもよい。

仮想デバイスの識別情報は、例えば、仮想デバイスに割り当てられたアドレス情報であってもよい。アドレス情報は、例えば、IPアドレスであってもよい。

制御部１３は、仮想デバイスと通信部１１との間における光信号の伝送時間を要求する要求メッセージを受信した場合に、仮想デバイスの識別情報と関連付けて管理されている伝送時間を示す応答メッセージを要求メッセージに対して応答する。

要求メッセージは、例えば、通信装置１０を介して光通信ネットワークへデータを送信し、もしくは、通信装置１０を介して光通信ネットワークからデータを受信する外部装置から、通信装置１０へ送信される。外部装置は、光通信ネットワークを利用するユーザが管理する機器であり、ユーザ機器もしくはユーザ装置等と称されてもよい。ユーザ機器もしくはユーザ装置は、コンピュータ装置である。要求メッセージには、仮想デバイスの識別情報が含まれる。制御部１３は、通信装置１０から送信された要求メッセージを受け取ると、管理部１２から、仮想デバイスの識別情報と関連付けて管理されている伝送時間に関する情報を取得する。取得するとは、例えば、選択するもしくは抽出すると言い換えられてもよい。

制御部１３は、応答メッセージに、通信部１１と仮想デバイスとの間の伝送時間を示す情報を含めてもよい。もしくは、制御部１３は、要求メッセージを受信後、伝送時間経過後に、通信部１１を介して応答メッセージを外部装置へ送信してもよい。

続いて、図２を用いて通信装置１０における通信処理の流れについて説明する。はじめに、光通信ネットワーク上の仮想デバイスと通信部１１との間における光信号の伝送時間と、仮想デバイスの識別情報とを関連付けて管理する（Ｓ１１）。次に、管理部１２は、仮想デバイスと通信部１１との間における光信号の伝送時間を要求する要求メッセージを受信した場合に、要求メッセージに対して、仮想デバイスの識別情報と関連付けて管理されている伝送時間を示す情報を応答する（Ｓ１２）。管理部１２は、応答メッセージに伝送時間を示す情報を含めて、要求メッセージの送信元の装置へ応答メッセージを送信する。

以上説明したように、通信装置１０は、外部装置から受信した要求メッセージに対して、予め管理していた伝送時間を示す応答メッセージを外部装置へ送信する。これによって、通信装置１０は、光通信ネットワーク内において光信号を電気信号へ変換させることなく、伝送時間を示す応答メッセージを外部装置へ送信することができる。その結果、通信装置１０は、外部装置における光通信ネットワークの監視処理を簡素化することが可能となる。

外部装置は、光通信ネットワーク内の特定区間における伝送時間を認識することができるため、光通信ネットワークにおける通信品質を管理することができる。その結果、外部装置は、光通信ネットワークにおける通信品質に基づいて、光通信ネットワークを利用したネットワーク設計を行うことができる。

（実施の形態２）
続いて、図３を用いて実施の形態２にかかる通信システムの構成例について説明する。図３の通信ネットワークは、ルータ２０、ルータ３０、光通信デバイス４０、光通信デバイス５０、ユーザ装置６０、及び外部装置７０を有している。ルータ２０及びルータ３０は、ルータ装置と称されてもよい。ルータ２０及び３０は、図１の通信装置１０に相当する。光通信デバイス４０及び５０は、例えば、スプリッタ、増幅器、減衰器、もしくはスイッチ等であってもよい。ユーザ装置６０は、通信機能を有するコンピュータ装置であってもよい。外部装置７０は、サーバ装置であってもよく、ユーザ装置であってもよい。また、ユーザ装置６０及び外部装置７０は、ルータであってもよい。

ルータ２０及び３０は、光通信ネットワークに接続している。つまり、ルータ２０は、ユーザ装置６０から受信した電気信号を光信号へ変換して、光信号を光通信デバイス４０へ送信する。さらに、ルータ２０は、光通信デバイス４０から受信した光信号を電気信号へ変換して、電気信号をユーザ装置６０へ送信する。ルータ３０もルータ２０と同様に、外部装置７０と光通信デバイス５０との間において、光信号から電気信号、さらに、電気信号から光信号への変換を行う。ルータ２０及びルータ３０には、光信号と電気信号との間の変換機能を有する装置が接続されていてもよい。もしくは、ルータ２０及びルータ３０が有する通信部１１が、光信号と電気信号との間の変換機能を有してもよい。

ルータ２０及び３０は、光通信ネットワーク上に設定される光通信パスの終端点である。ルータ２０及び３０は、ユーザ装置６０と外部装置７０との間のIPデータ伝送を中継する。

ルータ２０及び３０は、IPルータであり、ネットワーク状態を把握する制御用通信としてエコー要求（echo request）が設定されたICMP（Internet Control Message Protocol）を利用する。また、ルータ２０及び３０の代わりに、Ethernet（登録商標）スイッチもしくはMPLS（Multi Protocol Label Switching）ルータが用いられる場合、制御用通信としてOAM（Operations，Administration， Management）が利用されてもよい。

例えば、ルータ２０は、ユーザ装置６０から受信した制御通信に関するメッセージ（ICMPメッセージ）に対して、光通信デバイス４０もしくは光通信デバイス５０が応答したかのような疑似的な返信もしくは応答を行う。また、ルータ２０及びルータ３０は、ユーザ装置６０及び外部装置７０に対して、IPの経路交換プロトコルを用いることによって、光通信ネットワーク内の仮想的なIP通信経路を公告し、IP通信を提供する。経路交換プロトコルは、例えば、BGP（Border Gateway Protocol）であってもよい。

光通信デバイス４０及び５０は、光信号のパワーを計測し、光ファイバの不具合等により、信号レベルの低下を検知する。信号レベルは、例えば、受光レベルと言い換えられてもよい。例えば、光通信デバイス４０及び５０は、通信不能なほどに低下した信号レベルの低下を検知してもよく、通信を行うことは可能であるが、通信品質の劣化を引き起こす程度の信号レベルの低下を検知してもよい。

ここで、ルータ２０が、エコー要求（echo request）が設定されたICMPメッセージに対して、疑似的な応答を行うことについて説明する。以下においては、エコー要求（echo request）が設定されたICMPメッセージを、ICMP Echoとして説明する。ルータ３０は、ルータ２０と同様の機能を有するとして、詳細な説明を省略する。

光通信ネットワークは、光信号を電気信号へ変換することなく、光信号を終端装置へ伝送することを前提とするため、光通信ネットワークを構成する光通信デバイス４０及び５０は、IPパケットに関する処理を行わない。つまり、ユーザ装置６０がICMP Echoを用いても、光通信デバイス４０及び５０は、エコー応答（echo reply）を設定したICMPメッセージを応答することができない。以下においては、エコー応答（echo reply）を設定したICMPメッセージを、ICMP Echo replyとして説明する。その結果、ユーザ装置６０は、光通信ネットワークを構成する光通信デバイス４０及び５０を、ICMP等を利用したIPの制御信号を用いて検出することができない。

ユーザ装置６０が光通信デバイス４０及び５０を検出することができないことによって、例えば、ユーザ装置６０は、ルータ２０及び３０からのみ、ICMP Echo replyを受信する。そのため、ユーザ装置６０は、ルータ２０との間、もしくは、ルータ３０との間の伝送時間しか計測できず、さらに、ルータ２０もしくはルータ３０としか導通確認を行えない。将来的に光通信パスが延長された大規模光通信ネットワークにおいては、ブラックボックスとなる区間が大きくなる。そのため、ユーザ装置６０を管理するユーザは、光通信ネットワーク内において、通信性能に影響を与えるような障害が発生した場合であっても、ユーザがこの原因を知る手がかりを得ることができない。

そこで、本開示においては、ルータ２０及び３０、並びに、光通信デバイス４０及び５０は、ルータ２０及び３０が、ICMP Echoに対して、疑似的な応答を行うために必要な仮想化機能を備える。

続いて、図４を用いて光通信デバイス４０の構成例について説明する。光通信デバイス５０は、光通信デバイス４０と同様の構成であるため詳細な説明を省略する。光通信デバイス４０は、コネクタ４１、コネクタ４２、カプラ４３、及び仮想デバイス部４４を有している。仮想デバイス部４４は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。図４においては、光通信デバイス４０が、仮想デバイス部４４を有する構成を示しているが、仮想デバイス部４４は、光通信デバイス４０とは異なるデバイスに備えられてもよい。この場合、光通信デバイス４０は、仮想デバイス部４４を搭載しているデバイスと、有線ケーブルを介して接続してもよく、ネットワークを介して接続してもよく、もしくは、無線通信回線を介して接続してもよい。

コネクタ４１及び４２は、例えば、光ファイバコネクタであり、光通信パスを形成する光ファイバに接続する。また、コネクタ４１及びコネクタ４２には、それぞれ仮想アドレスが割り当てられる。仮想アドレスは、例えば、IPアドレスの形式であってもよい。つまり、仮想アドレスは、仮想IPアドレスと称されてもよい。例えば、光通信ネットワークを管理する管理者が、コネクタ４１及びコネクタ４２へ割り当てる仮想アドレスを決定してもよい。コネクタ４１は、例えば、光ファイバを介して光通信デバイス５０と接続され、コネクタ４２は、光ファイバを介してルータ２０と接続されていてもよい。

カプラ４３は、例えば、光ファイバカプラであり、コネクタ４１もしくはコネクタ４２から受け取った光信号の一部を分岐させる。カプラ４３は、例えば、コネクタ４１もしくはコネクタ４２から受け取った光信号をコネクタ４２もしくはコネクタ４１へ出力するとともに、分岐させた光信号の一部を仮想デバイス部４４へ出力する。また、図４においては、コネクタ４１、コネクタ４２、及びカプラ４３は、一本の光ファイバが双方向通信に用いられることを前提として一つずつ記載されているが、片方向通信に用いられる場合、それぞれが２台を一組として用いられてもよい。

仮想デバイス部４４は、仮想デバイス制御部４５及び光パワーメータ４６を有している。光パワーメータ４６は、カプラ４３から受け取った光信号のパワーを計測する。仮想デバイス制御部４５は、光パワーメータ４６において計測された光信号のパワーが、予め設定された範囲内の値であるか否かを判定する。言い換えると、仮想デバイス制御部４５は、光パワーメータ４６において計測された光信号のパワーが、予め設定された範囲の下限値以下であるか否かを判定する。予め設定された範囲の下限値は、閾値と言い換えられてもよい。

予め設定された範囲の下限値以下である光信号のパワーは、通信不能なほどに低下した信号レベルであってもよく、通信を行うことは可能であるが、通信品質の劣化を引き起こす程度の信号レベルであってもよい。光パワーメータ４６において計測された光信号のパワーが、予め設定された範囲の下限値以下である場合、コネクタ４１もしくはコネクタ４２と接続している光ファイバに障害が発生している可能性があることを示す。

仮想デバイス制御部４５は、判定結果を、ユーザ装置６０が接続されているルータ２０へ送信する。また、仮想デバイス制御部４５は、判定結果をルータ２０及びルータ３０へ送信してもよい。仮想デバイス制御部４５は、例えば、ルータ２０及び３０、並びに、光通信デバイス４０及び５０を用いて構成される光通信ネットワークとは異なるネットワークを介して、判定結果をルータ２０へ送信してもよい。光通信ネットワークが、ユーザ装置６０及び外部装置７０へ通信サービスを提供するサービス用のネットワークであるとすると、光通信デバイス４０が判定結果をルータ２０へ送信するために用いられるネットワークは、保守用ネットワークであってもよい。保守用ネットワークは、IPネットワークであり、ルータ２０及び３０、並びに、光通信デバイス４０及び５０を用いて構成される光通信ネットワークとは異なる光通信ネットワークであってもよい。

続いて、図５を用いて実施の形態２にかかるルータ２０の構成例について説明する。ルータ３０は、ルータ２０と同様の構成であるため詳細な説明を省略する。ルータ２０は、光信号処理部２１、フレーム処理部２２、パケット転送部２３、入出力処理部２４、フレーム処理部２５、及び仮想ルータ部２６を有している。ルータ２０を構成するそれぞれの構成要素は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。または、ルータ２０を構成するそれぞれの構成要素は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。

光信号処理部２１は、光通信ネットワークから受信した光信号の通信フレームを取り出し、取り出した通信フレームをフレーム処理部２２へ出力する。光信号処理部２１が光通信ネットワークから受信した光信号は、光ファイバを介して受信した光信号と言い換えられてもよい。もしくは、光信号処理部２１は、フレーム処理部２２から受け取った通信フレームを、光信号として光通信ネットワークへ送信する。光信号処理部２１には、仮想アドレスが割り当てられる。

フレーム処理部２２は、光信号処理部２１から受け取った通信フレームからパケットを取り出し、取り出したパケットをパケット転送部２３へ出力する。もしくは、フレーム処理部２２は、パケット転送部２３から受け取ったパケットをフレーム化し、フレーム化した通信フレームを光信号処理部２１へ出力する。

入出力処理部２４は、ユーザ装置６０から受信した通信データの通信フレームを取り出し、取り出した通信フレームをフレーム処理部２５へ出力する。もしくは、入出力処理部２４は、フレーム処理部２５から受け取った通信フレームを、ユーザ装置６０へ送信する。

パケット転送部２３は、パケット内に記載されたあて先を参照し、パケットをフレーム処理部２２もしくはフレーム処理部２５へ転送する。また、パケット転送部２３は、あて先が光通信デバイス４０もしくは５０のコネクタに割り当てられた仮想アドレスである制御パケットを受け取った場合、制御パケットを制御パケット処理部２８へ出力する。ここでは、制御パケット処理部２８は、制御パケットとして、あて先として仮想アドレスが設定されたICMP Echoを受け取るとする。

続いて、仮想ルータ部２６の機能もしくは動作について説明する。仮想ルータ部２６は、仮想ネットワーク制御部２７及び制御パケット処理部２８を有している。

制御パケット処理部２８は、パケット転送部２３から受け取った制御パケットを仮想ネットワーク制御部２７へ出力する。もしくは、制御パケット処理部２８は、仮想ネットワーク制御部２７から受けっとった制御パケットをパケット転送部２３へ出力する。

仮想ネットワーク制御部２７は、光信号処理部２１と、光通信ネットワークに存在する光通信デバイス４０及び５０との間における光信号の往復伝送時間に関する情報を予め保持している。例えば、仮想ネットワーク制御部２７は、光通信デバイスに割り当てられた仮想アドレスと、光信号の往復伝送時間とを関連付けて管理する。具体的には、仮想ネットワーク制御部２７は、光信号処理部２１と、光通信デバイス４０との間の往復伝送時間を、光通信デバイス４０のコネクタ４２に割り当てられた仮想アドレスと関連付けて管理する。さらに、仮想ネットワーク制御部２７は、光信号処理部２１と、光通信デバイス５０との間の往復伝送時間を、光通信デバイス５０のコネクタ４２に割り当てられた仮想アドレスと関連付けて管理する。

さらに、仮想ネットワーク制御部２７は、保守用ネットワークを介して受信した、光通信デバイス４０及び５０における光信号のパワーの判定結果を管理する。判定結果は、例えば、光通信デバイス４０及び５０において受信された光信号のパワーが予め設定された範囲内の値であるか否を示している。

仮想ネットワーク制御部２７は、パケット転送部２３から、あて先に仮想アドレスが設定されたICMP Echoを受信すると、仮想アドレスが割り当てられた光通信デバイスとの間における光信号の往復伝送時間を特定する。さらに、仮想ネットワーク制御部２７は、仮想アドレスに関連付けられた判定結果として、光信号のパワーが予め設定された範囲内の値であるか否かを判定する。

仮想ネットワーク制御部２７は、仮想アドレスに関連付けられた判定結果として、光信号のパワーが予め設定された範囲内の値であると判定した場合に、あて先に設定された仮想アドレスを送信元に設定したICMP Echo replyを生成する。仮想ネットワーク制御部２７は、生成したICMP Echo replyを制御パケット処理部２８へ出力する。ICMP Echoの送信元がユーザ装置６０である場合、仮想ネットワーク制御部２７は、ICMP Echo replyのあて先をユーザ装置６０とする。また、仮想ネットワーク制御部２７は、仮想アドレスに関連付けられた判定結果として、光信号のパワーが予め設定された範囲内の値ではないと判定した場合、ICMP Echo replyを生成しない。つまり、仮想ネットワーク制御部２７は、光信号のパワーが予め設定された範囲内の値ではないと判定した場合、ICMP Echo replyをユーザ装置６０へ応答しない。

仮想ネットワーク制御部２７は、ICMP Echo replyを制御パケット処理部２８へ出力する際に、入出力処理部２４がICMP Echoを受信してから、特定した往復伝送時間が経過したタイミングに、ICMP Echo replyを制御パケット処理部２８へ出力してもよい。もしくは、仮想ネットワーク制御部２７は、入出力処理部２４がユーザ装置６０へICMP Echo replyを送信する際に、入出力処理部２４がICMP Echoを受信してから往復伝送時間が経過するように、ICMP Echo replyを制御パケット処理部２８へ出力してもよい。

続いて、図６を用いて、ユーザ装置６０が、光通信デバイス４０までの往復の伝送時間を計測するためのツールとしてＰｉｎｇを用いた場合における、ルータ２０の処理の流れについてについて説明する。Ｐｉｎｇは、ICMP Echoを送信し、ICMP Echo replyを受信するまでのＲＴＴ（Round Trip Time：往復時間）を測定するために用いられる。

はじめに、入出力処理部２４は、ユーザ装置６０からパケットを受信する（Ｓ１１）。次に、パケット転送部２３は、受信したパケットがICMP Echoか否かを判定する（Ｓ１２）。ステップＳ１２において、パケット転送部２３がICMP Echoを受信したと判定すると、仮想ネットワーク制御部２７は、ICMP Echoのあて先が仮想アドレスか否かを判定する（Ｓ１３）。

ステップＳ１３において、仮想ネットワーク制御部２７は、ICMP Echoのあて先が仮想アドレスであると判定すると、仮想アドレスに関連付けられた光信号のパワーが予め設定された範囲内の値、つまり、閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。

仮想ネットワーク制御部２７は、ステップＳ１４において、仮想アドレスに関連付けられた光信号のパワーが閾値以上であると判定した場合、ICMP Echo replyを生成し、入出力処理部２４が、ICMP Echo replyをユーザ装置６０へ送信する（Ｓ１５）。ここで、仮想ネットワーク制御部２７は、仮想アドレスに関連付けて管理されている往復伝送時間に基づいてICMP Echo replyの出力タイミングを決定する。例えば、仮想ネットワーク制御部２７は、往復伝送時間が経過したタイミングに、ICMP Echo replyを制御パケット処理部２８へ出力してもよい。もしくは、仮想ネットワーク制御部２７は、入出力処理部２４がユーザ装置６０へICMP Echo replyを送信する際に、入出力処理部２４がICMP Echoを受信してから往復伝送時間が経過するように、ICMP Echo replyを制御パケット処理部２８へ出力してもよい。仮想ネットワーク制御部２７は、ICMP Echo replyの送信元アドレスを、仮想アドレスに設定する。

ステップＳ１２において、パケット転送部２３は、受信したパケットがICMP Echoではないと判定した場合、受信したパケットをフレーム処理部２２へ出力し、光信号処理部２１が、パケットを含む光信号を光通信ネットワークへ送信する（Ｓ１６）。

ステップＳ１３において、仮想ネットワーク制御部２７は、ICMP Echoのあて先が仮想アドレスではないと判定した場合、パケットを、パケット転送部２３を介して光信号処理部２１へ出力する。さらに、光信号処理部２１が、パケットを含む光信号を光通信ネットワークへ送信する（Ｓ１６）。

ステップＳ１４において、仮想ネットワーク制御部２７は、仮想アドレスに関連付けられた光信号のパワーが閾値を下回ると判定した場合、ICMP Echoに対してICMP Echo replyを応答しない。つまり、ステップＳ１４において、仮想ネットワーク制御部２７は、仮想アドレスに関連付けられた光信号のパワーが閾値を下回ると判定した場合、ステップＳ１５における処理が実行されることなく処理が終了する。

以上説明したように、ルータ２０は、光通信デバイス４０もしくは５０に割り当てられた仮想アドレスが設定されたICMP Echoに対して、ICMP Echo replyを応答する。さらに、ルータ２０は、ルータ２０と光通信デバイス４０もしくは５０との間の往復伝送時間に基づいて、ICMP Echo replyを応答する。その結果、ユーザ装置６０は、ICMP Echoが光通信デバイス４０もしくは５０へ送信され、光通信デバイス４０もしくは５０から送信されたICMP Echo replyを受信した場合と実質的に同様の時間が経過した後に、ICMP Echo replayを応答することができる。

さらに、ルータ２０は、ICMP Echoのあて先が光通信デバイス４０に割り当てられた仮想アドレスであり、光通信デバイス４０における光信号のパワーが閾値を下回る場合、ICMP Echo replyを応答しない。これにより、ユーザ装置６０は、ルータ２０と光通信デバイス４０との間において、障害が発生したことを検出、もしくは、障害の発生を推定することができる。

なお、実施の形態２においては、主にICMP Echoを用いた動作について説明したが、Ethernet（登録商標） OAM（Ether OAMと称されてもよい）やMPLS OAMなどICMP Echoと類似の要求/応答動作をする導通確認、遅延確認が用いられてもよい。

また、図３の通信システムにおいては、ルータ間の光通信ネットワークに光通信デバイスが２台存在する構成例を説明したが、光通信デバイスの数は２台に制限されない。例えば、図７に示すように、光通信デバイスの数は、ｎ（ｎは１以上の整数）台と一般化されてもよい。図７は、光通信デバイス４０＿１～４０＿ｎが存在する構成例を示している。光通信デバイス４０＿１～４０＿ｎのそれぞれには、仮想アドレスＶ１～Ｖｎが割り当てられているとする。

光ファイバを敷設する際等に、光ファイバ区間における伝送時間di（i=1～n）を計測しておくこととする。diは、光通信デバイス４０＿ｉ－１と光通信デバイス４０＿ｉとの間の光ファイバ区間における伝送時間を示しているとする。この場合、ルータ２０と光通信デバイス４０＿ｉとの間の往復伝送時間Diは、下記の式（１）を用いて示される。

式（１）

ルータ２０は、光通信デバイス４０＿１～４０＿ｎのそれぞれまでの往復伝送時間に関する情報を記録しておく。

（実施の形態３）
続いて、図８を用いて実施の形態３にかかる通信システムの構成例について説明する。図８の通信システムは、計測器８０が、ルータ２０とルータ３０との間に配置される。さらに、計測器８０は、ルータ２０に近接する位置に配置されてもよい。計測器８０は、光パルス信号を用いて光通信ネットワークに障害が発生しているか否かを検出するために用いられる。

続いて、図９を用いて実施の形態３にかかる計測器８０の構成例について説明する。計測器８０は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって動作するコンピュータ装置であってもよい。

計測器８０は、コネクタ８１、コネクタ８２、カプラ８３、及び仮想計測部８４を有している。コネクタ８１、コネクタ８２、及びカプラ８３は、図４におけるコネクタ４１、コネクタ４２、及びカプラ４３と同様であるため詳細な説明を省略する。コネクタ８１は、ルータ３０との間の光ファイバと接続する。コネクタ８２は、ルータ２０との間の光ファイバと接続する。

仮想計測部８４は、制御部８５及び光パルス試験部８６を有している。光パルス試験部８６は、例えば、OTDR（Optical Time Domain Reflectometer）と称されてもよい。光パルス試験部８６は、例えば、光ファイバの破断箇所を検出するために用いられる。光パルス試験部８６は、光パルス信号を送信し、光パルス信号の反射を観察することによって、光ファイバに発生した障害を検出し、さらに、障害位置を特定する。障害位置は、例えば、計測器８０からの距離によって特定されてもよい。光パルス試験部８６は、光パルス信号を、コネクタ８１を介してルータ３０の方向へ送信する。つまり、光パルス試験部８６は、計測器８０とルータ３０との間に敷設された光ファイバに障害が発生しているか否かを判定するために用いられる。

光パルス試験部８６は、定期的に光パルス信号を送信してもよく、計測器８０を操作する管理者等の指示に応じて任意のタイミングに光パルス信号を送信してもよい。光パルス試験部８６は、光パルス信号を送信した後に、光パルス信号の反射を観察することによって、光通信ネットワークに障害が発生しているか否かを判定する。光パルス試験部８６は、判定結果を制御部８５へ出力する。制御部８５は、判定結果をルータ２０の仮想ネットワーク制御部２７へ送信する。判定結果には、障害発生の有無を示す情報と、障害が発生している場合、障害位置を特定する情報とが含まれる。制御部８５は、コネクタ８２を介して判定結果をルータ２０へ送信してもよく、保守用ネットワークを介して判定結果をルータ２０へ送信してもよい。

ルータ２０は、計測器８０から受信した判定結果を用いて、ユーザ装置６０から受信したICMP Echoに対するICMP Echo replyを応答するか否かを判定する。ここで、図１０を用いて、光通信ネットワーク上の仮想デバイスに割り当てられた仮想アドレスについて説明する。図１０に示すように、ルータ３０と計測器８０との間に、仮想アドレスVA_1が割り当てられた仮想デバイスと、仮想アドレスVA_2が割り当てられた仮想デバイスと、仮想アドレスVA_3が割り当てられた仮想デバイスと、が存在すると仮定する。仮想デバイスは、物理デバイスとして実際には配置されていないが、ルータ２０は、経路交換プロトコルを用いて、仮想アドレスVA_1、仮想アドレスVA_2、及び仮想アドレスVA_3をユーザ装置６０へ通知する。もしくは、ユーザ装置６０には、ルータ２０とルータ３０との間に仮想アドレスVA_1、仮想アドレスVA_2、及び仮想アドレスVA_3が割り当てられたデバイスが存在するネットワーク構成を示す構成情報が通知されていてもよい。その結果、ユーザ装置６０は、ルータ２０とルータ３０との間に、仮想アドレスVA_1、仮想アドレスVA_2、及び仮想アドレスVA_3が割り当てられたデバイスが実際に存在すると認識する。

ユーザ装置６０は、例えば、仮想アドレスVA_1への到達性を検証するために、仮想アドレスVA_1を設定したICMP Echoをルータ２０へ送信する。ユーザ装置６０は、仮想アドレスVA_2もしくは仮想アドレスVA_3への到達性を検証するために、仮想アドレスVA_2もしくは仮想アドレスVA_3を設定したICMP Echoをルータ２０へ送信してもよい。

ルータ２０は、計測器８０から受信した判定結果において、仮想アドレスVA_1が割り当てられた仮想デバイスと、仮想アドレスVA_2が割り当てられた仮想デバイスとの間の位置において障害が発生したと通知されたとする。この場合、ルータ２０は、仮想アドレスVA_1を設定したICMP Echoに対しては、ICMP Echo replyを応答しない。一方、ルータ２０は、仮想アドレスVA_2もしくは仮想アドレスVA_3を設定したICMP Echoに対しては、ICMP Echo replyを送信する。ルータ２０は、仮想アドレスVA_2もしくは仮想アドレスVA_3を設定したICMP Echoに対してICMP Echo replayを送信する際に、ルータ２０と仮想デバイスとの間の往復伝送時間に応じて、ICMP Echo replayを送信するタイミングを決定する。

ユーザ装置６０は、ルータ２０からICMP Echo replyを受信するか否かに応じて、障害位置を推定することができる。例えば、ユーザ装置６０は、仮想アドレスVA_1を設定したICMP Echoに対するICMP Echo replyを受信せず、仮想アドレスVA_2を設定したICMP Echoに対するICMP Echo replyを受信したとする。この場合、ユーザ装置６０は、仮想アドレスVA_1が割り当てられた仮想デバイスの位置と、仮想アドレスVA_2が割り当てられた仮想デバイスの位置との間において障害が発生したと推定することができる。

以上説明したように、ルータ２０は、光ファイバの障害発生位置を、仮想デバイス間リンクの障害として検出することができる。さらに、ユーザ装置６０は、ICMP Echo replyの受信結果に応じて、障害発生位置を検出することができる。

（実施の形態４）
続いて、図１１を用いて実施の形態４にかかる通信ネットワークの構成例について説明する。図１１は、図３における光通信デバイス４０及び５０の代わりに、光スイッチ９１～９４が用いられる構成を示している。図１１は、光スイッチ９１が、ルータ２０、光スイッチ９２及び光スイッチ９４と光ファイバを介して接続され、光スイッチ９２が、光スイッチ９１及び光スイッチ９３と光ファイバを介して接続される構成を示している。さらに、図１１は、光スイッチ９３が、光スイッチ９２及び光スイッチ９４と光ファイバを介して接続され、光スイッチ９４が、ルータ３０、光スイッチ９３及び光スイッチ９１と光ファイバを介して接続される構成を示している。光スイッチ９１～９４には、仮想アドレスが割り当てられているとする。

続いて、図１２を用いて、光スイッチ９１の構成例について説明する。光スイッチ９２～９４は、光スイッチ９１と同様の構成であるため詳細な説明を省略する。

光スイッチ９１は、コネクタ１０１～１０４、スイッチ１０５、及び仮想デバイス部１０６を有している。スイッチ１０５は、コネクタ１０１～１０４から受け取った光信号を、コネクタ１０１～１０４及び光スイッチ管理部１０８のいずれかへ出力する。さらに、光スイッチ９１は、コネクタ１０１～１０４における光信号の検出状態を光スイッチ管理部１０８へ出力する。言い換えると、光スイッチ９１は、コネクタ１０１～１０４における導通状態を光スイッチ管理部１０８へ出力する。つまり、スイッチ１０５は、コネクタ１０１～１０４において、光信号を検出することができるか否かを判定し、判定結果を光スイッチ管理部１０８へ出力する。

光スイッチ管理部１０８は、スイッチ１０５から受け取った判定結果に基づいて、それぞれのコネクタに接続している光ファイバに障害が発生しているか否かを判定する。例えば、光スイッチ管理部１０８は、光信号を検出することができないコネクタに接続している光ファイバに、障害が発生していると判定してもよい。

制御部１０７は、光スイッチ管理部１０８における判定結果をルータ２０及びルータ３０へ送信する。判定結果は、どのコネクタに接続されている光ファイバにおいて障害が発生しているかに関する情報を含む。制御部１０７は、例えば、保守用ネットワークを介して、判定結果をルータ２０及びルータ３０へ送信してもよい。

ルータ２０は、光スイッチ９１～９４から受信した判定結果に基づいて、どの区間の光ファイバに障害が発生しているかを特定する。さらに、ルータ２０は、ユーザ装置６０から仮想アドレスを設定したICMP Echoを受信した場合、障害が発生している光ファイバを介して通信する光スイッチの仮想アドレスがICMP Echoに設定されている場合、ICMP Echo replyを応答しない。ルータ２０は、障害が発生している光ファイバを介して通信する必要のない光スイッチの仮想アドレスがICMP Echoに設定されている場合、ICMP Echo replyを応答する。

以上説明したように、光通信ネットワークを構成する光スイッチを用いて経路が分岐している場合であっても、ルータ２０及びルータ３０は、光通信ネットワークにおいて発生した障害位置を特定することができる。さらに、ルータ２０は、ユーザ装置６０から受信したICMP Echoに対して、障害の発生状況に応じてICMP Echo replyを応答するか否かを制御することができる。その結果、ユーザ装置６０等の外部装置は、光通信ネットワークにおいて発生した障害発生位置を検出することができる。

図１３は、通信装置１０、光通信デバイス４０、及び光通信デバイス５０（以下、通信装置１０等とする）の構成例を示すブロック図である。図１３を参照すると、通信装置１０等は、ネットワークインタフェース１２０１、プロセッサ１２０２、及びメモリ１２０３を含む。ネットワークインタフェース１２０１は、ネットワークノードと通信するために使用されてもよい。ネットワークインタフェース１２０１は、例えば、IEEE 802.3 seriesに準拠したネットワークインタフェースカード（NIC）を含んでもよい。IEEEは、Institute of Electrical and Electronics Engineersを表す。

プロセッサ１２０２は、メモリ１２０３からソフトウェア（コンピュータプログラム）を読み出して実行することで、上述の実施形態においてフローチャートを用いて説明された通信装置１０等の処理を行う。プロセッサ１２０２は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU、又はCPUであってもよい。プロセッサ１２０２は、複数のプロセッサを含んでもよい。

メモリ１２０３は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ１２０３は、プロセッサ１２０２から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ１２０２は、図示されていないI/O（Input/Output）インタフェースを介してメモリ１２０３にアクセスしてもよい。

図１３の例では、メモリ１２０３は、ソフトウェアモジュール群を格納するために使用される。プロセッサ１２０２は、これらのソフトウェアモジュール群をメモリ１２０３から読み出して実行することで、上述の実施形態において説明された通信装置１０等の処理を行うことができる。

図１３を用いて説明したように、上述の実施形態における通信装置１０等が有するプロセッサの各々は、図面を用いて説明されたアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む１又は複数のプログラムを実行する。

上述の例において、プログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory（RAM）、read-only memory（ROM）、フラッシュメモリ、solid-state drive（SSD）又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disc（DVD）、Blu-ray（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。

なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０ 通信装置
１１ 通信部
１２ 管理部
１３ 制御部
２０ ルータ
２１ 光信号処理部
２２ フレーム処理部
２３ パケット転送部
２４ 入出力処理部
２５ フレーム処理部
２６ 仮想ルータ部
２７ 仮想ネットワーク制御部
２８ 制御パケット処理部
３０ ルータ
４０ 光通信デバイス
４１ コネクタ
４２ コネクタ
４３ カプラ
４４ 仮想デバイス部
４５ 仮想デバイス制御部
４６ 光パワーメータ
５０ 光通信デバイス
６０ ユーザ装置
７０ 外部装置
８０ 計測器
８１ コネクタ
８２ コネクタ
８３ カプラ
８４ 仮想計測部
８５ 制御部
８６ 光パルス試験部
９１ 光スイッチ
９２ 光スイッチ
９３ 光スイッチ
９４ 光スイッチ
１０１ コネクタ
１０２ コネクタ
１０３ コネクタ
１０４ コネクタ
１０５ スイッチ
１０６ 仮想デバイス部
１０７ 制御部
１０８ 光スイッチ管理部

Claims (9)

1. 光信号を伝送する光通信ネットワークと接続する通信部と、
   前記光通信ネットワーク上の仮想デバイスと前記通信部との間における前記光信号の伝送時間と、前記仮想デバイスの識別情報とを関連付けて管理する管理部と、
   前記仮想デバイスと前記通信部との間における前記光信号の伝送時間を要求する要求メッセージを受信した場合に、前記仮想デバイスの識別情報と関連付けて管理されている前記伝送時間を示す応答メッセージを前記要求メッセージに対して応答する制御部と、を備える通信装置。
2. 前記管理部は、
   前記仮想デバイスの識別情報として前記仮想デバイスに割り当てられた仮想アドレス情報を用い、
   前記制御部は、
   前記仮想アドレス情報を含む前記要求メッセージを受信した場合に、前記仮想アドレス情報と関連付けて管理されている前記伝送時間を示す応答メッセージを前記要求メッセージに対して応答する、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記制御部は、
   前記応答メッセージの送信元アドレスとして、前記要求メッセージに含まれる前記仮想アドレス情報を設定する、請求項２に記載の通信装置。
4. 前記制御部は、
   前記仮想デバイスと前記通信部との間における前記光信号の伝送時間を要求する要求メッセージを受信した場合に、前記要求メッセージを受信してから前記伝送時間経過後に、前記応答メッセージを応答する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 前記制御部は、
   前記仮想デバイス、もしくは前記仮想デバイスと前記通信部との間の区間において障害が発生している場合、前記要求メッセージに対して応答しない、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 前記障害は、光パルス信号の反射を用いることによって検出される、請求項５に記載の通信装置。
7. 前記制御部は、
   外部装置から受信した受信メッセージが前記要求メッセージに該当するか否かを判定し、前記受信メッセージが前記要求メッセージに該当すると判定した場合、前記応答メッセージを前記外部装置へ応答し、前記受信メッセージが前記要求メッセージに該当しないと判定した場合、前記受信メッセージを前記光通信ネットワークへ出力する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信装置。
8. 光信号を伝送する光通信ネットワーク上の仮想デバイスと通信装置との間における前記光信号の伝送時間と、前記仮想デバイスの識別情報とを関連付けて管理し、
   前記仮想デバイスと前記通信装置との間における前記光信号の伝送時間を要求する要求メッセージを受信した場合に、前記仮想デバイスの識別情報と関連付けて管理されている前記伝送時間を示す応答メッセージを前記要求メッセージに対して応答する、通信装置において実行される通信方法。
9. 光信号を伝送する光通信ネットワーク上の仮想デバイスと通信装置との間における前記光信号の伝送時間と、前記仮想デバイスの識別情報とを関連付けて管理し、
   前記仮想デバイスと前記通信装置との間における前記光信号の伝送時間を要求する要求メッセージを受信した場合に、前記仮想デバイスの識別情報と関連付けて管理されている前記伝送時間を示す応答メッセージを前記要求メッセージに対して応答することをコンピュータに実行させるプログラム。

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