柔軟な伝送ネットワークの構築と管理システム：AW Navi

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そうすけなつ
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Flexible Transmission Network Structure and Operations System: AW Navi あらまし FTTH(Fiber to The Home) やモバイル通信で映像高品質音楽を自宅や携帯端末で容易に楽しむことを可能にするIP(Internet

計画的に予測されて伝送ネットワークを設置し, 安定で高信頼のネットワークを実現してきた本稿では, 従来の安定な伝送ネットワークで培われてきた運用の管理システムを機能拡張し,IP 伝送ネットワークや従来の伝送ネットワークを擬似してIPネットワークを管理する富士通のネットワーク管理システム (AW Navi)

high-quality music at home by fiber-tothe-home access or on a portable terminal by mobile communications.

network must have sufficient capacity to absorb these traffic fluctuations.

1 Flexible Transmission Network Structure and Operations System: AW Navi あらまし FTTH(Fiber to The Home) やモバイル通信で映像高品質音楽を自宅や携帯端末で容易に楽しむことを可能にするIP(Internet Protocol) による通信サービスが急激に普及している IP 通信は広帯域の信号を伝送できるが, 信号のトラフィックが場所や時間によって変動するため中継する伝送ネットワークに, このトラフィック変動を吸収する機能を要求している一方, 従来の電話や専用線サービスのトラフィックは, 計画的に予測されて伝送ネットワークを設置し, 安定で高信頼のネットワークを実現してきた本稿では, 従来の安定な伝送ネットワークで培われてきた運用の管理システムを機能拡張し,IP 伝送ネットワークや従来の伝送ネットワークを擬似してIPネットワークを管理する富士通のネットワーク管理システム (AW Navi) を紹介する Abstract Communication services based on Internet protocol (IP) have rapidly become widespread, making it easy for users to enjoy video images and high-quality music at home by fiber-tothe-home access or on a portable terminal by mobile communications. While IP communications can transmit broadband signals, the signal traffic fluctuates depending on the location and time, so the relaying transmission network must have sufficient capacity to absorb these traffic fluctuations. In contrast, conventional transmission networks are stable and highly reliable because the traffic of conventional telephone and leased-line services can be systematically forecast. This paper introduces Fujitsu s network operations system (OpS), AW Navi, which enhances the OpS already established for conventional transmission networks and provides a transmission profile for this new IP network OpS. 森川久 ( もりかわひさし ) 富士通テレコムネットワークス ( 株 ) 所属現在, ネットワークオペレーションシステムの開発に従事余越紀之 ( よこしのりゆき ) ネットワーク管理ソリューション事業部所属現在, ネットワークオペレーションシステムの開発に従事半田利光 ( はんだとしみつ ) ネットワーク管理ソリューション事業部所属現在, ネットワークオペレーションシステムの開発に従事 FUJITSU. 60, 4, p (07, 2009) 375

2 まえがきネットワーク全体が同一のクロックで動作する同期ネットワークであるSDH(Synchronous Digital Hierarchy) や広帯域光パスを多重して超高容量伝送を行うWDMネットワークは, 信号を伝送するパスもトラフィック容量も決まっているしかし, ネットワーク自身が冗長構成を持っているため, 安定で高信頼なネットワークによりトランスペアレント ( 透過性 ) な伝送機能を提供している一方, IP(Internet Protocol) 信号の伝送を行うネットワークは, 固定のパスを持たずにサービスの情報伝送要求があったときに転送ルートを見つけて情報伝送する方式を採り, 柔軟に伝送容量を可変にできる機能を持っているしかし, 最近になり, 光ネットワーク SDHネットワークによるIP 信号伝送,IP ネットワークでSDH 信号を伝送するなど, レイヤの相互乗入れが試みられているネットワーク管理においても, 固定で高信頼の管理と, 可変で柔軟性のある管理では, 管理方法も変えなければならない本稿では, 富士通の伝送ネットワークおよび装置管理システムであるAW Naviによる両ネットワークの特性を生かす管理について紹介するネットワーク構成の変革国内キャリアでは, 音声信号中心のネットワーク ( 専用線サービス含む ) とIPネットワークを, 構築する装置の特性や要求される条件の違いから別々に構築してきた ( 図 -1) 近年, インターネット利用や映像音声データ配信などでIPパケットデータの使用量が多くなり, 図 -2に示すように2007 年から2008 年の1 年間でトラフィック量が21.6% 増加し, (1) 今後もこの傾向が継続すると予想されるそのような状況の中で, 通信帯域を確保するための中継伝送路の増設を従来の音声系ネットワーク (SDH ネットワーク ) とIPネットワークそれぞれで別々に構築するには, 設備投資や運用コストが課題になってきた中継区間は通信帯域を確保するために, 高密度波長分割多重装置 (DWDM : Dense Wavelength Division Multiplexer ), 光分岐挿入多重装置 (OADM:Optical Add Drop Multiplexer) などの WDMが導入され,L0レイヤの利用が中心となっている WDM 装置は, 図 -3に示すように様々なサービスを直接収容できるようになり,L1,L2,L3レイヤをL0レイヤで多重伝送する融合化が実現できているしかし, 利用帯域の小さい信号をそのまま (Gbps) ( 年 ) 21.6% 増加出典 : 総務省我が国のインターネットにおけるトラヒックの集計試算図 -2 我が国のインターネットトラフィックの推移 Fig.2-Increase of Internet-traffic in Japan. 交換機交換機 TDM 中継機 SDH ネットワーク ( レイヤ 1) TDM 中継機専用線専用線 L2 スイッチ VLAN( レイヤ 2) L2 スイッチルータ IP ネットワーク ( レイヤ 3) ルータ図 -1 現状のネットワーク構成 Fig.1-Configration of present network. 376 FUJITSU. 60, 4, (07, 2009)

3 専用線 (L1) VLAN(L2) IP(L3) WDM(L0) 図 -3 WDMによるL1,L2,L3 信号の多重 Fig.3-Multiplex technology of L1/L2/L3 by WDM-network. WDMに収容するには, 伝送効率が悪いので, その直前にSDH 分岐多重装置 (ADM 装置 ) やルータや L2スイッチ装置を設置し, 多重化してWDM 装置に接続する方式が採られているまた, ネットワークを効率良く運用する方式として今後, 主流となる系の伝送路にL1 信号をカプセル化してパケットで伝送する方式が具体化されつつあるしかし, 専用線などのSDH 系のL1レイヤと系のL2,L3レイヤは, 表 -1に示すように伝送方式に差異があり,L1レイヤの信号をパケット化してL2レイヤで伝送するには, 以下のようないくつかの課題がある (1) 帯域管理一般的なL2,L3レイヤ帯域は非管理で固定帯域の伝送が保証されない (2) ルートパス管理 L1レイヤのルートは固定され, 保守者が把握できることに対し,L2,L3レイヤのルートは, 伝送路の状態に応じてルートが変動し, 保守者が把握し難い (3) CLK 同期 L1レイヤ ( 同期された ) 信号をそのままL2,L3 レイヤで伝送すると, トランスペアレント ( 透過性の保証 ) な伝送が保証できない ( ゆらぎやロスが発生 ) 最近,L1 信号をL2 信号にカプセル化する方式が具体化しつつあり, 上記の課題も同時に解決する方式が提案されている富士通では, とくに従来のSDH 系のL1 信号をパケット化 (L3) してL2(VLAN) 信号に多重する装置や管理システム (OpS) の開発を進めている図 -4に示すように同じL2レイヤに, 単純にL1 信号やL3 信号をカプセル化して転送しようとした場合, 合流する信号の使用帯域の変動から, 融合した地点でパケットのオーバフローが発生することがある表 -1 L1,L2,L3の比較レイヤパス帯域ルート CLK 同期 L1(SDH) P-P 固定固定同期網 P-P, L2(VLAN) P-M P-P, L3(IP) P-M L2 over L1 (GFP, VCAT) 新たな方式 L1 over L2 P-P (MPLS-TP, PBB-TE) P-P:Point to Point IP 専用線音声非管理オーバフロー固定変動図 -4 L2レイヤでの多重伝送 Fig.4-Multiplex transport used L2. 非同期網非管理変動非同期網 P-P 固定固定同期網固定管理固定 P-M:Point to Multi-Point 同期網非同期網帯域制御をしないとパケットロス発生対策として, 合流地点でQoS ( Quality of Service) 制御を実施し, パケットの優先処理, 使用帯域管理を制限することで, 各サービスの使用帯域を固定化することが可能である QoS 制御には, 以下の三つの機能がある (1) CoS(Class of Service): パケットに優先度を設定して, 重要度の高いものを優先的に送受信 (2) ポリサー : 受信帯域を制限 (3) シェーパ : パケットの出力レートを平滑化また, 中継伝送路に障害が発生したとき, 影響範囲を把握しやすいように,L2レイヤのルートを明示するPBB-TE ( Provider Backbone Bridging Traffic Engineering),MPLS-TP(Multi-Protocol Label Switching Transport Profile) によるパス管理が検討されているさらに,SDH 系などのCLK 同期された信号をL2 レイヤで伝送するとき, 各中継装置でCLKのゆらぎによるパケットロスを防止する対策として, の装置間でもCLK 同期がとれるシンクロナスの採用が検討されているネットワークの融合化今後,IP 系のサービスが増加する中, 従来の音 FUJITSU. 60, 4, (07, 2009) 377

4 声信号, 専用線サービスを含め, 低コストで効率良いネットワークを構築する技術として, 前述の課題を解決したL2レイヤにL1レイヤの信号を伝送する MSPP(Multiservice Provisioning Platform) 装置やパケット網パス管理の導入が求められている MSPP 装置の導入独立したネットワークを融合し, 様々なサービスに対応できる装置としてMSPP 装置が登場してきたまた,MPLSに代表されるトンネリング技術により, 従来のSDH 系サービスもパケット化されL2,L3レイヤの信号と一緒に中継する方式が実現しつつある ( 図 -5) すでに導入されているGFP(Generic Framing Protocol) やVCAT(Virtual Concatenation) に代表されるIPネットワークをSDHネットワークに収容する技術や,CES(Circuit Emulation Service) に代表されるSDHネットワークをL2レイヤに収容する技術により,L1レイヤとL2レイヤが相互に融合するネットワークの構築が可能となってきたさらに,L0レイヤ(WDM) まで含めたL0,L1,L2 レイヤネットワークの融合化 (MLC:Multi-Layer Convergence) を富士通では提案しているパケット網パス管理従来のSDH 系 L1レイヤの信号をトンネリングしてL2レイヤで伝送する場合,L1レイヤと比較して L2レイヤでは, パスを設定運用するために多くの制御パラメタを管理する必要がある一方, 運用者は, 中継区間がL1レイヤのまま伝送されるのと同様の管理で,L2レイヤへのトンネリングを実現するネットワーク管理機能を要望している対策として, 富士通では以下の機能を提案する (1) L2レイヤのパス管理にも従来と同様のパス管理を導入明示的なパス管理, 障害管理容易なメッシュネットワーク運用( 仮想ネットワークとしてリニア, リングモデルの切出し ) EM(Element Management) 機能でなくEnd- End のパス管理が可能なNMS ( Network Management System) として実現ネットワークモデルには,G.805 (2) の概念を導入 (2) 運用条件を整理し, ネットワークおよび装置の複雑な設定をメニュー化帯域管理,QoS 管理によるネットワークの固定運用 (3) ダイナミックに変動する使用帯域の把握と設備計画系への情報提供富士通のOpS 機能富士通は, 日本国内キャリア向けのOpSとして AW Navi (3) を開発しており, これまでにWDM, SDH, 専用線など複数装置の収容管理とリングやリニアなどのネットワーク管理機能を実現している現在,MSPP 装置 (FLASHWAVE9130) を収容するOpSを開発中であり,MLC 機能を含め, 今後のマルチレイヤ管理を提供予定である従来の操作性, 運用性を踏襲した上で, 新プラットフォームにLinux OSを採用し, クライアント端末は,Webベースとしてオープン性を高めたOpSである以下にMLC 管理を含めたAW Naviの特徴を示す (1) PBB-TE,MPLS-TPによるパケット網の運用管理機能の提供, 従来のリンク系パスと同様の操作性でEnd-Endのパス設定, 運用が可能 (2) AW Navi 単独でネットワーク運用が可能となるNMS 機能の実装 (3) SDHネットワークからパケット系ネットワーク (L2) へNEのマイグレーションに合わせて, 専用線音声 (L1) (L2) IP(L3) MSPP 装置 SDH ネットワーク ( レイヤ 1) いずれのネットワークでも伝送可能 VLAN( レイヤ 2) MSPP 装置専用線音声 (L1) (L2) IP(L3) 図 -5 MSPP 装置によるネットワークの融合化 Fig.5-Multi-layer supported by MSPP-equipment. 378 FUJITSU. 60, 4, (07, 2009)

ネットワークや運用のマイグレーションをサポート (4) SDHネットワーク, パケット網混在も考慮したオペレーションの提供 (5) 中継パスでレイヤ変換を伴うネットワークの運用が可能なオペレーションの提供 (6) 運用状態 ( 性能情報, 品質情報など ) を設備計画やネットワーク設計に連携できるシステムの提供 End-Endのパス設計を行うには, 単純なルート選定では,

5 ネットワークや運用のマイグレーションをサポート (4) SDHネットワーク, パケット網混在も考慮したオペレーションの提供 (5) 中継パスでレイヤ変換を伴うネットワークの運用が可能なオペレーションの提供 (6) 運用状態 ( 性能情報, 品質情報など ) を設備計画やネットワーク設計に連携できるシステムの提供 End-Endのパス設計を行うには, 単純なルート選定では, 要求されるサービスを実現できず, 必要帯域, 信頼性, 優先度, 遅延量などを考慮する必要があるとくに中継パスでは運用者が, ルートを明示的に把握する必要があることから, 従来のリンク系装置と同様なパス管理ができるOpSを提供する MLC/IPT 管理の実現 WDM,SDHなどの物理伝送リソースを提供する L0,L1と,IPなどの論理伝送リソースを提供するL2,L3の融合化は今後より進展すると考えており,MLCコンセプトに必要なネットワーク管理システムを提供していく予定である従来 OpSでは物理リソース種別ごとにサブネットワークを分割管理していたが, 複雑なレイヤのネットワーク構成を構築可能なMLCを実現するに当たり,NNI(Network Node Interface) を物理リソース種別ごとに分割するのではなく, 物理トポロジーを軸に管理する形態に移行する必要があるそのためには, レイヤ間の収容状況を管理することや, 論理トポロジーを擬似レイヤとして管理することによる運用上の利便性確保により, 複雑なマルチレイヤ間を通るパスを一つのTrail 情報として管理できる仮想パスの実現が必要である ( 図 -6) さらに, 論理トポロジーは, キャリアの管理形態に合わせて切出しが可能であるため, 従来型のサブネットワークも切出しができるしたがって, 既存ネットワークとの親和性も高く, オペレータへの負荷も軽減され, シームレスなマイグレーションの提供が可能であるトランスペアレントな伝送機能を実現するIPT (IP Transport) の管理には, 従来トランスポートのOpSには提供されていないVLAN(Virtual Local Area Network) をパス管理機能に追加し, さらに複数 VLAN パスの収容管理用にVPN ( Virtual Private Network) を, 新たに論理トポロジーで管理可能とする VPN 管理には, 以下の機能を実現することにより, サービスごとや顧客ごとのパス管理が容易となるオペレーションを提供できる (1) End-Endパスの帯域管理機能 (QoS 制御含む ) プロファイル化によるVLAN 管理を行い, ネットワークの帯域管理を実現し, ネットワーク設計やパス設計を支援することが可能となる物理トポロジー論理トポロジー 1 管理形態に合わせて自由に切出し可能現用パス予備パス論理トポロジー 3 論理トポロジー 2 図 -6 物理論理トポロジー管理 Fig.6-Management of physical and logical layer. FUJITSU. 60, 4, (07, 2009) 379

6 (2) OAM ( Operations, Administration and Maintenance) 統合管理 (4) 煩雑な試験ポイントMEP(Maintenance End Point ) や,MIP ( Maintenance Intermediate Point) 設定の簡略化, 設定箇所の最適化を実現する (3) 故障探索機能従来の階層構造的なネットワークではなく, 複雑なレイヤでネットワークが構成されるため, 故障時に発生する警報の因果関係も複雑になり, ネットワークを考慮した探索機能が必要となるキャリアのマルチレイヤ運用管理パケット系ネットワークでは, 使用帯域の変化に追従してネットワークの増設, 収容変更などが求められるようになる従来の環境条件以上に, 設備計画からネットワーク設計, 増設工事までのサイクルを短くできる仕組み作りが必要で, 運用環境から得られる実際のトラフィック量, 性能情報, 品質データを設備計画やネットワーク設計にタイムリに連携できる機能の実現が必要となるまた,L1レイヤの信号をL2レイヤで伝送するネットワークの場合,L2レイヤで発生した障害が直接 L1レイヤの障害と関連付けにくい ( 装置側でも, 異レイヤで発生した障害を本来のレイヤの障害にマッピングする機能は実装している ) ことから, 装置から通知される各種の警報イベント情報を把握して障害発生区間の特定やエンドユーザへの影響の把握などがタイムリに実施可能なOpSの実現が必要となるむすび本稿では, トランスポートネットワークとIP ネットワークを融合する伝送装置とネットワークの管理システムの実現について述べた IPトラフィックが増加している状況でトランスポートネットワークにおいてもIP 伝送技術の導入が増加すると予想される今後マルチポイントオンデマンドサービスのパス提供などの新しい技術が導入されてくるしかし, 従来の確実で高信頼の電話, 専用線も今後ともサービスは継続するこのために新しいネットワークであるIPネットワークと SDHネットワークの混在に対し, 両ネットワークの特性に合わせた管理が必要である確実にネットワークの動作を把握し, 安定で安全なネットワーク運用を実現する管理システムの必要は不変である富士通は, 今後ともお客様に安心して使っていただけるネットワーク管理システムを提供していく参考文献 (1) 総務省 : 我が国のインターネットにおけるトラヒック総量の把握.2009 年 2 月 27 日 pdf (2) ITU-T G.805:Generic functional architecture of transport networks,2000. (3) 森川久ほか : 国内向け光伝送システムにおける OPSの現状と次世代ネットワークの展開.FUJITSU, Vol.57,No.4,p (2006). (4)ITU-T Y.1731:Ether Operation,Administration, Maintenance(OAM), FUJITSU. 60, 4, (07, 2009)

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