DE60031468T2

DE60031468T2 - Paketkommunikationssystem mit QoS-Steuerungsfunktion

Info

Publication number: DE60031468T2
Application number: DE2000631468
Authority: DE
Inventors: Takeki Chiyoda Yazaki; Takeshi Chiyoda Aimoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: EP1032239B1; US7903667B2; US6434153B1; US20050152365A1; US20020093957A1; JP2000253047A; EP1032239A2; EP1744586B1; EP1744586A1; US20090080424A1; JP3743194B2; EP2139263A1; US7463635B2; EP1032239A3; DE60043170D1; US6970470B2; DE60031468D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Paketkommunikationssystem mit QoS-Steuerungsfunktion, das insbesondere auf Diffserv anwendbar ist.
Beschreibung der verwandten Technik
Dem Anstieg der Anzahl der Internet-Benutzer folgt ein starker Anstieg des Verkehrs (Pakete), der im Internet abläuft. Gemäß dem im Internet verwendeten Paketkommunikationsmodus kann eine Leitung Pakete von vielen Benutzern tragen. Daher verringert der Paketkommunikationsmodus die Kosten pro Bandbreite. Und ein strenges Management, wie die QoS (Quality of Service – Dienstgüte)-Steuerung jedes Benutzers, wird im Internet nicht ausgeführt. Dies ist ebenfalls ein Faktor bei den geringen Kosten des Internets.
Telefonnetze und firmeninterne Netze wurden jeweils unter Verwendung eigener Leitungen aufgebaut. Aber die niedrigen Kosten des Internets haben zu der Tendenz geführt, Telefonnetze und firmeninterne Netze zur Verringerung der Kommunikationskosten ins Internet zu integrieren. Für die Integration werden bevorzugt QoS-Garantien, wie etwa geringe Übertragungsverzögerung, niedrige Paketverwerfungsrate und so weiter, zur Verfügung gestellt, da diese bei herkömmlichen Telefonnetzen und firmeninternen Netzen realisiert wurden.
Um die QoS-Garantien zur Verfügung zu stellen, wird ein Paket basierend auf der Priorität des Pakets überträgt, die durch die Verein barung zwischen einem Serviceprovider (SP) und dem Netzbenutzer, wie zum Beispiel einer Firma, bestimmt wird, wobei zwischen den Anwendungen, wie Telefonverkehr, oder den jeweiligen Benutzern unterschieden wird.
Die japanische ungeprüfte Patent-Offenlegungsschrift 6(1994)-197128 (verwandte Technik (1)) zeigt ein Paketvermittlungssystem, bei dem ein Ausgabepuffer für CBR und ein Ausgabepuffer für VBR in jeder Ausgabeschaltung installiert sind. Die Ausgabepriorität eines zum Puffer für CBR akkumulierten Pakets ist höher als diejenige eines zum Puffer für VBR akkumulierten Pakets.
Im Allgemeinen baut ein ATM (Asynchronous Transfer Mode – asynchrone Vermittlung)-Vermittlungssystem eine Verbindung im Voraus entsprechend einer seiner Verbindungsinformationstabellen auf. Die Verbindungsinformationstabelle speichert auch eine Prioritätsinformation.
Ein Router hat jedoch keine Verbindungsinformationstabelle, da ein Router, der im Paketkommunikationsmodus verwendet wird, nicht im Voraus eine Verbindung aufbaut. Um QoS-Garantien durch einen Router zur Verfügung zu stellen, ist daher eine Flusserfassungseinrichtung erforderlich, die die Prioritätsinformation eines Pakets auf der Grundlage der Information im Paket-Header erfasst. Ein Router führt die Prioritätsübertragung eines Pakets auf der Grundlage der von der Flusserfassungseinrichtung erfassten Prioritätsinformation durch. In dieser Beschreibung wird eine durch eine Information im Paket-Header erzeugte Bedingung für die Paketunterscheidung als Flussbedingung bezeichnet. Ein Verkehrsablauf, der die Flussbedingung erfüllt, wird als Fluss bezeichnet. Eine Verarbeitung, die entscheidet, ob ein Eingabepaket die Flussbedingung erfüllt, und die die notwendige Information für die QoS-Steuerung, wie zum Beispiel die Prioritätsinformation, bestimmt, wird als Flusserfassung bezeichnet.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 6-232904 (verwandte Technik 2) zeigt ein Prioritätssteuerungssystem in einem Router, das die Relaisverarbeitungspriorität aus der Prioritätsinformation und Protokollinformation eines empfangenen Pakets bestimmt.
Andererseits wird Diffserv (Differentiated Services – differenzierte Dienstleistungen) in RFC 2475 der IETF (Internet Engineering Task Force) (verwandte Technik 3) beschrieben. Unter Verwendung von 2 wird die verwandte Technik 3 erklärt. Die firmeninternen Netze 221, 222, 223 und 224 sind durch die DS-Domäne 225 miteinander verbunden. Die DS-Domäne 225 führt die QoS-Steuerung auf der Grundlage eines Verfahrens wie TELNET durch, die vorzugsweise verarbeitet wird. Als Ergebnis wird eine QoS zur Verfügung gestellt, die im Voraus einen Vertrag zwischen den Firmennetzbenutzern und einem Administrator der DS-Domäne 255 schließt. Die DS-Domäne 225 besteht aus dem Grenzknoten 226 und dem Grenzknoten 227, die sich am Rand der DS-Domäne 225 befinden, und dem inneren Knoten 228, der sich im Kern der DS-Domäne 225 befindet. Der innere Knoten 228 weist starken Fluss auf, und Hochgeschwindigkeitsleitungen sind mit dem inneren Knoten 228 verbunden. Daher ist der innere Knoten 228 eventuell nicht in der Lage, die QoS-Steuerung mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen. Diffserv bietet eine Lösung dieses Problems. Der innere Knoten hat nur eine begrenzte Funktion, weil die Last des inneren Knotens höher ist als diejenige des Grenzknotens.
Es sei angenommen, dass ein Paket vom firmeninternen Netz 221 zum firmeninternen Netz 224 überträgt wird. Wenn der Grenzknoten 226 ein Paket vom firmeninternen Netz 221 empfängt, führt die Flusserfassungseinrichtung (in RFC 2475 als Klassifizierer bezeichnet) des Grenzknotens 226 die Flusserfassung unter Verwendung der Quell-/Ziel-IP-Adresse, der Quell-/Ziel-Anschlussnummer und des Protokolls im TCP/IP-Header als Flussbedingung durch, und sie bestimmt die Priorität des Pakets in der DS-Domäne 225 und schreibt die Priorität in das DS-Feld des Paket-Headers. Der Grenzknoten 227 und der innere Knoten 228 mit hoher Last führen die Flusserfassung und die QoS-Steuerung lediglich auf der Grundlage des DS-Feldwerts mit hoher Geschwindigkeit durch.
Kumar, V. P. et al.: "Beyond Best Effort: Router Architectures for the Differentiated Services of Tomorrow's Internet", IEEE Communications Magazine, IEEE Service Center, Piscataway, N.J., U.S., Bd. 36, Nr. 5, 1. Mai 1998 (1998-05-01), Seiten 152–164, ISSN: 0163-6804, beschreibt, dass Paketfilterung und -klassifizierung auf der Grundlage von Filterregeln durchgeführt werden, die auf Adressenbereiche, Anschlussnummern oder Protokolle angewendet werden. Damit wird im Wesentlichen vorgeschlagen, die Paketprioritätsbestimmung entsprechend dem Betrieb eines Randknotens in einem Differentiated-Services-Netz durchzuführen. Des Weiteren wird vorgeschlagen, den Filterregeln eindeutige Prioritäten zuzuweisen, um Konflikte zu lösen, falls sich Regeln überschneiden. Dies bezieht sich jedoch nur auf den Einsatz der für die Bestimmung der Priorität des Pakets durch eine Adress- und/oder Anwendungsinformation vorgesehenen Regeln und betrifft nicht die im Diffserv-Feldwert des empfangenen Pakets angegebene Paketpriorität. Dementsprechend lehrt dieses Dokument nur den Diffserv-Modus 1 der vorliegenden Erfindung und schlägt kein Paketkommunikationssystem vor, das mehrere verschiedene Betriebsknoten durchführt.
Blake, S. et al.: "RFC 2475 – An Architecture for Differentiated Services", Architecture for Differentiated Services, 1. Dezember 1998 (1998-12-01), lehrt das Klassifizieren und Markieren von Paketen (im DS-Feld des Paket-Headers) beim Eintritt in ein Differentiated-Services-Netz und wie markierter Verkehr innerhalb dieses Netzes weitergeleitet wird. Ein empfangenes Paket wird durch einen Differentiated-Services-Grenzknoten klassifiziert und auf ein bestimmtes Differentiated-Services-Verhalten für die weitere Verarbeitung der inneren Knoten in der Differentiated-Services-Domäne markiert. Dementsprechend schlägt dieses Dokument nicht vor, das DS-Feld innerhalb der Differentiated-Services-Domäne gemäß der Adressinformation oder Anwendungsinformation eines Pakets zu ändern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In dieser Beschreibung wird ein Netz, bei dem Diffserv angewendet wird, als Diffserv-Netz bezeichnet. Zum Zeitpunkt des Umschaltens auf ein Diffserv-Netz besteht eine geringere Möglichkeit, alle existierenden Router gleichzeitig auszuwechseln, da es notwendig ist, die aus dem Austausch folgenden Kosten und Risiken auf ein Minimum zu reduzieren. Um reibungslos zum Diffserv-Netz umzuschalten, wird daher erwartet, dass das Umschalten aus zwei Phasen besteht, nämlich der "Übergabephase" und der "Einsatzphase".
ÜBERGABEPHASE
Der Punkt im Netz, an dem eine Paketverwerfung oder ein Anstieg der Übertragungsverzögerung auftritt, wird "Hot Spot" genannt. Der im Hot Spot positionierte Router wird selektiv gegen einen Router mit der starken QoS-Steuerung ausgewechselt. Die Reduktion eines Hot Spot verbessert die Kommunikationsqualität.
Der Router in der Übergabephase benötigt eine Funktion zur Durchführung der Flusserfassung unter Verwendung der Quell-/Ziel-IP- Adresse, der Quell-/Ziel-Anschlussnummer und des Protokolls im TCP/IP-Header als Flussbedingung und bestimmt die Priorität des Pakets. In dieser Beschreibung wird diese Funktion als "Diffserv-Modus 1" bezeichnet.
EINSATZPHASE
In der Übergabephase verbessert sich die QoS des Netzes, wenn das Auswechseln eines Routers mit QoS-Steuerung fortschreitet. Wenn die meisten Router gegen einen Router mit QoS-Steuerung ausgewechselt werden, startet der Netzadministrator der DS-Domäne die Anwendung des Diffserv-Netzes. Ein in dieser Phase als innerer Knoten verwendeter Router benötigt eine Funktion, die Prioritätsinformation anhand des DS-Felds beurteilt. In dieser Beschreibung wird diese Funktion als "Diffserv-Modus 2" bezeichnet.
Andererseits benötigt ein als Grenzknoten verwendeter Router in dieser Phase folgendes. Ein Router am Ausgang der DS-Domäne benötigt die Diffserv-FUNKTION 2, und ein Router am Eingang der DS-Domäne 225 benötigt eine Funktion zur Ausführung der Flusserfassung unter Verwendung der Quell-/Ziel-IP-Adresse, der Quell-/Ziel-Anschlussnummer und des Protokolls im TCP/IP-Header als Flussbedingung, und beurteilt die Priorität des Pakets und zur Erneuerung des DS-Felds gemäß dem Ergebnis der Flusserfassung. Die Funktion wird in dieser Beschreibung als "Diffserv-Modus 3" bezeichnet.
Daher wird zum reibungslosen Umschalten des Diffserv-Netzes ein als innerer Knoten verwendeter Router benötigt, der "Diffserv-Modus 1" und "Diffserv-Modus 2" unterstützt und die Funktionen der Phase entsprechend vermittelt bzw. ansteuert.
Ein als Grenzknoten verwendeter Router wird benötigt, um "Diffserv-Modus 1", "Diffserv-Modus 2" und "Diffserv-Modus 3" zu unterstützen und die Vermittlung mit den Funktionen entsprechend der Phase durchführen. In der Einsatzphase wird ein als Grenzknoten verwendeter Router benötigt, um "Diffserv-Modus 1", "Diffserv-Modus 2" und "Diffserv-Modus 3" zu unterstützen und die Vermittlung der Funktionen auszuführen. Des Weiteren wird in der Einsatzphase die Diffserv-Funktionsvermittlung entsprechend der Position in der DS-Domäne, wie zum Beispiel dem Randknoten oder dem Kernknoten, ausgeführt. Zum Beispiel muss der Grenzknoten A226 den Diffserv-Modus 3 auf ein Eingabepaket vom firmeninternen Netz 221 und den Diffserv-Modus 2 auf ein Eingabepaket vom inneren Knoten 228 anwenden. Andererseits muss der innere Knoten 228 den Diffserv-Modus 3 auf alle Eingabepakete anwenden. Darüber hinaus führt ein innerer Knoten "Diffserv-Modus 2" mit hoher Geschwindigkeit durch, weil Hochgeschwindigkeitsleitungen mit einem inneren Knoten verbunden sind.
Die verwandte Technik 3 lehrt solche Gesichtspunkte jedoch überhaupt nicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Router vorzustellen, der eine Vermittlung mit Diffserv-Modus 1 und Diffserv-Modus 2 durchführen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Router vorzustellen, der eine Vermittlung mit Diffserv-Modus 1, Diffserv-Modus 2 und Diffserv-Modus 3 durchführen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Router vorzustellen, der eine Vermittlung mit Diffserv-Modus 2 und Diffserv-Modus 3 durchführen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Router vorzustellen, der eine Diffserv-Modus-Vermittlung entsprechend der Position in der DS-Domäne 225 und/oder der Architektur der DS-Domäne 225 durchführen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Router vorzustellen, der "Diffserv-Modus 2" mit hoher Geschwindigkeit durchführen kann.
Um die Aufgabe zu lösen, verfügt ein Paketkommunikationssystem der vorliegenden Erfindung über mindestens zwei Modi zur Anwendung auf ein Eingabepaket aus einem ersten Modus, einem zweiten Modus und einem dritten Modus, wobei der erste Modus ein Modus ist, bei dem die Priorität des Pakets zumindest anhand der Adressinformation oder Anwendungsinformation entschieden wird, der zweite Modus ein Modus ist, bei dem die Priorität des Pakets anhand des DS-Werts entschieden wird, und der dritte Modus ein Modus ist, bei dem das Neuschreiben des DS-Werts zumindest anhand der Adressinformation oder Anwendungsinformation entschieden wird. Eine Steuerungseinheit des Paketkommunikationssystems vermittelt einen Modus zur Anwendung eines Eingabepakets der Modi auf der Grundlage der Paket Header-Information des Eingabepakets.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines Routers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Diffserv-Netzes;
3 ist ein Beispiel für ein von einem Netz der vorliegenden Erfindung verwendetes Paketformat;
4 ist ein Beispiel für ein von einem Router der vorliegenden Erfindung verwendetes internes Paketformat;
5 ist ein IP-Adressformat;
6 ist ein Format einer Eintragungstabelle einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das einen Zustand zeigt, in dem ein Diffserv-Modus in Eingabeleitungseinheiten installiert ist;
7 ist ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das einen Zustand zeigt, in dem ein Diffserv-Modus in Eingabeleitungseinheiten installiert ist;
8 ist ein Blockdiagramm einer Flusserfassungseinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das einen Zustand zeigt, in dem ein Diffserv-Modus in Eingabeleitungseinheiten installiert ist;
9 ist ein Beispiel für ein Format einer Prioritätstabelle;
10 ist ein Beispiel für ein Format einer Diffserv-Modus-Tabelle;
11 ist ein Format einer Eintragungstabelle einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das einen Zustand zeigt, in dem ein Diffserv-Modus in Eingabeeinheiten installiert ist;
12 ist ein Blockdiagramm der Steuerungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das einen Zustand zeigt, in dem ein Diffserv-Modus in Eingabeeinheiten installiert ist; und
13 ist ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das einen Zustand zeigt, in dem ein Diffserv-Modus in Eingabeeinheiten installiert ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
AUSFÜHRUNGSFORM 1
1 ist ein Blockdiagramm eines Routers einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Router 100 hat eine Header-Verarbeitungseinheit 110, eine Paket-Eingabe-/Ausgabeeinheit 120 zum Übertragen eines Pakets, und einen Prozessor 130. Die Header-Verarbeitungseinheit 110 hat eine ARP-Verarbeitungseinheit 113 zur Durchführung der ARP (Address Resolution Protocol)-Verarbeitung, eine Routing-Verarbeitungseinheit 111 zur Durchführung der Routing-Verarbeitung und eine Flusserfassungseinheit 112 zur Flusserfassung. Die Paket-Eingabe-/Ausgabeeinheit 120 hat eine Ausgabe-FIFO (First In First Out)-Pufferverteilerschaltung 121, Leitungsschnittstellen 122-i (i = 1, ..., N) und Leitungen 123-i (i = 1, ..., N). Ein Bediengerät 140 und eine Netzverwaltungsvorrichtung 150 sind mit dem Prozessor 130 verbunden.
3 ist ein Beispiel für ein von einem Netz der vorliegenden Erfindung verwendetes Paketformat. Das Paketformat sieht eine Paket Header-Einheit 310 und eine Dateneinheit 320 vor. Die Header-Einheit 310 sieht ein Quell-MAC (Media Access Control)-Adress (SMAC)-Feld 300, ein Ziel-MAC-Adress (DMAC)-Feld 301, ein Quell-IP (Internet Protocol)-Adress (SIP – Source IP)-Feld 302, ein Ziel-IP-Adress (DIP – Destination IP)-Feld 303, ein Quellanschluss (SPORT – Source Port)-Feld 304, ein Zielanschluss (DPORT – Destination Port)-Feld 305 und ein DS (Differentiated Service)-Feld 306 vor. SMAC zeigt die physikalische Adresse (Hardware-Adresse) des letzten Routers, der das Paket übertragen hat, und DMAC zeigt die physikalische Adresse (Hardware-Adresse) des nächsten Routers, zu dem das Paket übertragen wird. SIP zeigt die IP-Adresse des Quellendgeräts, das das Paket überträgt, und DIP zeigt die IP-Adresse des Zielendgeräts, zu dem das Paket übertragen wird. SPORT und DPORT zeigen das Protokoll, d. h. das Host-Anwendungsprogramm. DS zeigt die Priorität des Pakets in der DS-Domäne 225. Die Dateneinheit 320 liefert das Benutzerdatenfeld 321. Die Header-Einheit 310 umfasst auch Informationen zu einem höheren Protokoll über IP, das wie die oben genannte Information behandelt werden kann. Darüber hinaus zeigt 3 zwar das Paketformat, bei dem das Protokoll der Transportschicht TCP (Transmission Control Protocol) oder UDP (User Datagram Protocol) und das Protokoll der Netzwerkschicht IP ist, doch ein Protokoll der Transportschicht oder Netzwerkschicht kann ein anderes Protokoll sein. Zum Beispiel kann ein Protokoll der Netzwerkschicht IPX (Internetwork Packet Exchange) sein.
4 ist ein Beispiel für ein von einem Router 100 der vorliegenden Erfindung verwendetes internes Paketformat. Das Paketformat besteht darin, dass die innere Header-Einheit 330 zu dem in 3 gezeigten Paketformat hinzugefügt wird. Die innere Header-Einheit 330 besteht aus der Eingabeleitungsnummer 307, der Ausgabeleitungsnummer 308 und der Prioritätsinformation 309. Die Eingabeleitungsnummer 307 zeigt die Nummer der Leitung, wo das Paket eingegeben wurde, und die Ausgabeleitungsnummer 308 zeigt die Nummer der Leitung, wo das Paket ausgegeben wurde. Die Prioritätsinformation 309 wird zur Durchführung der Prioritätsübertragung verwendet. Ein anderes, zu dem in 4 gezeigten Format analoges Format kann verwendet werden.
Es wird erneut auf 1 Bezug genommen. Wenn ein Paket von der Eingabeleitung 123-i aus eingegeben wird, wandelt die Empfängerschaltung 124-i das Paket in das in 4 gezeigte interne Paketformat um, wobei die Empfängerschaltung 124-i die Eingabeleitungsnummer 307 des internen Paketformats mit der Eingabeleitungsnummer i versieht. Danach überträgt die Empfängerschaltung 124-i das innere Paket an den Eingabe-FIFO-Puffer 126-i. Zu diesem Zeitpunkt haben die Ausgabeleitungsnummer 308 und die Prioritätsinformation 309 des internen Pakets noch keine Bedeutung. Der Eingabe-FIFO-Puffer 126-i speichert Pakete und überträgt sie in der Reihenfolge ihrer Ankunft zur Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121. Die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 speichert die Pakete im Puffer 128 und überträgt die Header-Information 11, die aus der Header-Einheit 310 und der internen Header-Einheit 330 zusammengesetzt ist, an die Header-Verarbeitungseinheit 110.
Die Routing-Verarbeitungseinheit 111 ruft die Routing-Tabelle in der Einheit ab, die nicht in 1 gezeigt ist, gemäß dem DIP 303 der Header-Information 11. Aufgrund des Abrufens bestimmt die Routing-Verarbeitungseinheit 111 die Ausgabeleitungsinformation 12 zum Übertragen des Pakets an das Teilnetz, zu dem das DIP gehört, und die IP-Adresse des nächsten Routers, d. h. die NIP (Next Hop IP Address)-Information 14. Der Prozessor 130 liefert und verwaltet die Routing-Tabelle. Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift 10(1998)-222535 offenbart das Abrufen einer Routing-Tabelle. Die Routing-Verarbeitungseinheit 111 überträgt die Ausgabeleitungsinformation 12 an die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 und überträgt die NIP-Information 14 an die ARP-Verarbeitungseinheit 113. Wenn die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 die Ausgabeleitungsinformation 12 empfängt, liefert die FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 die Ausgabeleitungsinformation 12 an die Ausgabeleitungsnummer 308 des im Puffer 128 gespeicherten Pakets.
Wenn die ARP-Verarbeitungseinheit 113 die NIP-Information 14 empfängt, bestimmt die ARP-Verarbeitungseinheit 113 die DMAC-Information 15 entsprechend der NIP-Information 14 und gibt die DMAC-Information 15 an die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 aus. Wenn die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 die DMAC-Information 15 empfängt, liefert die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 die DMAC-Information 15 an die DMAC 301 des im Puffer 128 gespeicherten Pakets.
Andererseits ruft die Flusserfassungseinheit 112 die Eintragungstabelle 850 ab, bestimmt die Prioritätsinformation 13 für die Prioritätsübertragung, die DS-Neuschreibungs-Betriebsinformation 16 zum Angeben der Ausführung/Nicht-Ausführung des DS-Neuschreibens und die Neuschreibungs-DS-Information 17 und gibt sie an die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 aus.
Wenn die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 die Prioritätsinformation 13 empfängt, liefert die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 die Prioritätsinformation 13 an die Prioritätsinformation 309 des im Puffer 128 gespeicherten Pakets. Wenn die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 die DS-Neuschreibungs-Betriebsinformation 16 und die DS-Information 17 empfängt, schreibt die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 die DS 306 zur DS-Information 17 um, wenn die DS-Neuschreibungs-Betriebsinformation 16 die Wirksamkeit anzeigt, und schreibt die DS 306 nicht neu, wenn dem nicht so ist. Danach bestimmt die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 die Leitungsschnittstelle 122-k (k = 1, ... N) auf der Grundlage der Ausgabeleitungsnummer 308 und der Ausgabe-FIFO-Puffer 127-kj (j = 1,2) die Leitungsschnittstelle 122-i auf der Grundlage der Prioritätsinformation 309. In dieser Ausführungsform sind die Ausgabe-FIFO-Puffer 127-k1, 127-k2 für hohe Priorität bzw. nie dere Priorität bestimmt. Der Ausgabe-FIFO-Puffer 127-kj speichert das Paket. Die Übertragungsschaltung 125-k steuert das Auslesen aus dem Ausgabe-FIFO-Puffer 127-kj. Die Auslesekontrolle kann vollständige Priorität, gewichtetes Rundlauf-Verfahren und so weiter sein. Bei vollständiger Priorität werden die Pakete in der Reihenfolge ihres Eintreffens ausgelesen, wenn Pakete im Ausgabe-FIFO-Puffer 127-k1 für hohe Priorität gespeichert sind. Wenn kein Paket vorhanden ist, werden im Ausgabe-FIFO-Puffer 127-k2 für niedere Priorität gespeicherte Pakete in der Reihenfolge ihres Eintreffens ausgelesen. Beim gewichteten Rundlauf-Verfahren werden dagegen im FIFO-Puffer 127-k1 gespeicherte Pakete und im FIFO-Puffer 127-k2 gespeicherte Pakete auf der Grundlage eines vorgegebenen Verhältnisses ausgelesen. Die Steuerung in der Übertragungsschaltung 125-k wird durch die Netzverwaltungsvorrichtung 150 oder das Bediengerät 140 eingerichtet. Die Netzverwaltungsvorrichtung 150 löscht die interne Header-Einheit 330, liefert die der Leitung 123-k zugeteilte MAC-Adresse an das SMAC 300 und überträgt das Paket an die Leitung 123-k.
Als Nächstes wird die Betriebsweise der Flusserfassungseinheit 112 im Detail erläutert. 8 ist ein Blockdiagramm der Flusserfassungseinheit 112 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Flusserfassungseinheit 112 weist eine Ergebnisbestimmungseinheit 810, eine Übereinstimmungsbestimmungseinheit 820, eine Eingabeausleseeinheit 830, eine Steuerungsvorrichtung 840 und eine Eintragungstabelle 850 auf. Die Steuerungsvorrichtung verfügt über die beim Einrichten des Modus 1, 2 und 3 in Eingabeleitungseinheiten verwendete Diffserv-Modus-Tabelle 841 und eine Diffserv-Modus-Bestimmungseinheit, die den Diffserv-Modus basierend auf der Eingabeleitungsnummer bestimmt.
10 ist ein Beispiel für ein Format der Diffserv-Modus-Tabelle 841. Modus 1 ist ein bevorzugter Modus, der in der Übergabephase zu realisieren ist. In Modus 1 wird der Diffserv-Modus 1 auf die Flusserfassungseinheit 112 angewendet. Das heißt, die Flusserfassungseinheit 112 führt die Flusserfassung unter Verwendung der Quell-/Ziel-IP-Adresse, der Quell-/Ziel-Anschlussnummer und des Protokolls im TCP/IP-Header als Flussbedingung durch und bestimmt die Priorität des Pakets. Modus 2 und Modus 3 sind bevorzugte Modi, die in der Einsatzphase zu realisieren sind. In Modus 2 wird der Diffserv-Modus 2 auf die Flusserfassungseinheit 112 angewendet. Das heißt, die Flusserfassungseinheit 112 beurteilt die Prioritätsinformation eines Pakets anhand des DS-Felds des Pakets. In Modus 3 wird der Diffserv-Modus 3 auf die Flusserfassungseinheit 112 angewendet. Das heißt, die Flusserfassungseinheit 112 führt die Flusserfassung unter Verwendung der Quell-/Ziel-IP-Adresse, der Quell-/Ziel-Anschlussnummer und des Protokolls im TCP/IP-Header als Flussbedingung durch, beurteilt die Priorität des Pakets und erneuert das DS-Feld entsprechend dem Ergebnis der Flusserfassung. Der Administrator der DS-Domäne 225 kann die Diffserv-Modus-Tabelle 841 unter Verwendung der Bediengerät 140 oder der Netzverwaltungsvorrichtung 150 durch den Prozessor 130 aufbauen.
6 zeigt ein Format einer Eintragungstabelle 850. Die Eintragungstabelle 850 hat H Einträge 630. Jeder der Einträge hat eine Flussbedingung 631 und eine QoS-Steuerungsinformation 632. Die QoS-Steuerungsinformation 632 setzt sich aus der Prioritätsinformation 611 für eine Prioritätsübertragung und der Neuschreibungs-DS-Information 612 zusammen. Die Flussbedingung 631 setzt sich aus einer Bedingung zum Erkennen der Quelle oder des Ziels des Pakets und einer Bedingung zum Erkennen des Protokolls zusammen.
Die Flussbedingung zum Erkennen der Quelle oder des Ziels des Pakets besteht aus der SIP-Obergrenze 601, SIP-Untergrenze 602, DIP-Obergrenze 603, DIP-Untergrenze 604, dem IP-Betriebsbit zum Anzeigen, dass die Ober- und Untergrenze von SIP und DIP in Betrieb sind, der Eingabeleitungsnummer 607 und dem Eingabeleitungs-Betriebsbit 623 zum Anzeigen, dass die Eingabeleitungsnummer 607 in Betrieb ist. Der Grenzknoten 226 und der Grenzknoten 227, wie in 2 gezeigt, können anhand der Eingabeleitungsnummer verstehen, welches der firmeninternen Netze 221 bis 224 das Paket übertragen hat. Ein Teilnetz, das heißt eine durch eine Teilnetzmaske unterteilte Domäne des IP-Netzes, kann allein durch einen Eintrag 630 gekennzeichnet werden, wenn die Obergrenze und Untergrenze von SIP oder DIP eingerichtet ist.
5 zeigt ein IP-Adressformat. Die IP-Adresse 540 ist aus der Netzadresse 541 und der Host-Adresse 542 zusammengesetzt. Ein Teilnetz ist durch die Netzadresse 541 gekennzeichnet, ein Endgerät im Teilnetz durch die Host-Adresse 542. Während die höchstwertigen Bits der IP-Adresse 540 eine Netzadresse bezeichnen, haben die Endgeräte im Netz jeweils fortlaufende IP-Adressen. Daher kann eine durch eine Obergrenze und eine Untergrenze definierte Reihe von IP-Adressen die Endgeräte bezeichnen.
Die Flussbedingung zum Erkennen des Protokolls ist SPORT 605 zum Bezeichnen eines Quellanschlusses, DPORT 606 zum Bezeichnen eines Zielanschlusses und Anschluss-Betriebsbit 622 zum Angeben, dass SPORT 605 und DPORT 606 wirksam sind. Wenn die Flusserfassung mit IP-Adresse, Anschlussnummer und Eingabeleitungsnummer durchgeführt wird, wird "in Betrieb" jeweils auf das IP-Betriebsbit 621, das Anschluss-Betriebsbit 622 und das Eingabeleitungs-Betriebsbit 623 gesetzt; anderenfalls wird dann jeweils "ungültig" gesetzt.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erklärung der Verarbeitung der Flusserfassungseinheit 112. Die Verarbeitung der Flusserfassungseinheit 112 ist grob in vier Teile unterteilt. Dabei handelt es sich um die Erkennungsstartverarbeitung 700, die Eintragungsausleseverarbeitung 730, die Bedingungsübereinstimmungsbestimmung 720 und die Ergebnisbestimmung 710. Die Eintragungsausleseverarbeitung 730, die Bedingungsübereinstimmungsbestimmung 720 und die Ergebnisbestimmung 710 werden von der Eintragungsausleseeinheit 830 bzw. der Übereinstimmungsbestimmungseinheit 820 bzw. der Ergebnisbestimmungseinheit 810 durchgeführt, die in 8 gezeigt sind.
Es wird die Verarbeitung der Flusserfassung Schritt für Schritt unter Bezugnahme auf 7 und 8 erläutert, die ein Blockdiagramm einer Flusserfassungseinheit 112 zeigt. Wenn in der Erkennungsstartverarbeitung 700 die Header-Information 11 des Pakets an die Header-Verarbeitungseinheit 110 übertragen wird, speichert die Flusserfassungseinheit 112 die Eingabeleitungsnummer 307, SIP 302, DIP 303, SPORT 304, DPORT 305 und DS 306 jeweils in den Speicher für die Leitung Nr. des Pakets 826-2, den Speicher für das SIP des Pakets 822-2, den Speicher für das DIP des Pakets 823-2, den Speicher für den SPORT des Pakets 824-2, den Speicher für den DPORT des Pakets 825-2 in der Übereinstimmungsbestimmungseinheit 820 und den Speicher für DS in der Ergebnisbestimmungseinheit 810 (Schritt 701). Die Diffserv-Modus-Bestimmungseinheit (nicht dargestellt) in der Steuerungsvorrichtung 840 bestimmt, dass es der Diffserv-Modus ist, den der entsprechende Wert der Diffserv-Modus-Tabelle 841 zur Eingabeleitungsnummer des Speichers für Leitung Nr. des Pakets. In Modus 1 oder Modus 3 überträgt die Diffserv-Modus-Bestimmungseinheit ein Startsignal an die Eintragungsausleseeinheit 830 (nicht dargestellt).
Die Verarbeitung in Modus 1 oder Modus 3 ist wie folgt. In der Eintragungsausleseverarbeitung 730 setzt die Eintragungsausleseeinheit 830 bei Empfang des Startsignals die Nummer "M" des Eintragsnummernzählers für "1", um den ersten Eintrag 630-1 der Eintragungstabelle 850 auszulesen (Schritt 731). Dann erzeugt der Eintragungstabellenadressgenerator 832 eine Adresse der Eintragungstabelle 850 basierend auf dem Wert von M und liest den Eintrag 630 aus. Des Weiteren überträgt der Eintragungstabellenadressgenerator 832 die SIP-Obergrenze 601-1 und die SIP-Untergrenze 602-1 des Eintrags an den Speicher für SIP des Eintrags 822-3, die DIP-Obergrenze 603-1 und die DIP-Untergrenze 604-1 des Eintrags an den Speicher für DIP des Eintrags 823-3, SPORT 605-1 des Eintrags an den Speicher für SPORT des Eintrags 824-3, DPORT 606-1 des Eintrags an den Speicher für DPORT des Eintrags 825-3 und das IP-Betriebsbit 621-1, das Anschluss-Betriebsbit 622-1 und das Eingabeleitungsnummer-Betriebsbit 623-1 an den Speicher für das Betriebsbit 827. Der Eintragungstabellenadressgenerator 832 überträgt die Prioritätsinformation 611-1 und die Neuschreibungs-DS-Information 612-1 jeweils an den Speicher für Priorität 813 und den Speicher für das Neuschreibungs-DS 816 in der Ergebnisbestimmung (Schritt 732). Dann wird der Wert von M um eins inkrementiert, um den zweiten Eintrag 630-2 der Eintragungstabelle 850 bei der nächsten Eintragungsausleseverarbeitung auszulesen (Schritt 733).
Bei der Bedingungsübereinstimmungsbestimmung 720 entscheidet die Übereinstimmungsbestimmung 820, ob das Eingabepaket mit den Flussbedingungen übereinstimmt, die im Speicher für SIP des Eintrags 822-3, im Speicher für DIP des Eintrags 823-3, im Speicher für SPORT des Eintrags 825-3, im Speicher für DPORT des Eintrags 826-3 und im Speicher für Leitung Nr. des Eintrags 826-3 gespeichert sind.
Die SIP-Vergleichsschaltung 822-1 vergleicht die im Speicher für SIP des Eintrags 822-3 gespeicherte SIP-Obergrenze 601 und SIP-Untergrenze 602 mit dem im Speicher für SIP des Eintrags 822-2 gespeicherten SIP. Wenn das SIP der Bedingung entspricht, dass SIP-Untergrenze 601 ≤ SIP ≤ SIP-Obergrenze 602 oder das IP-Betriebsbit 621 "ungültig" ist, entscheidet die SIP-Vergleichsschaltung 822-1, dass eine Übereinstimmung vorliegt (Schritt 721-1). Die DIP-Vergleichsschaltung 823-1 führt bezüglich DIP eine Verarbeitung wie die SIP-Vergleichsschaltung 822-1 durch (Schritt 721-2). Wenn der im Speicher für SPORT des Pakets 824-2 gespeicherte SPORT mit dem im Speicher für SPORT des Eintrags 824-3 gespeicherten SPORT 605 oder das PORT-Betriebsbit 622 "ungültig" ist, dann entscheidet die SPORT-Vergleichsschaltung 824-1, dass eine Übereinstimmung vorliegt (Schritt 721-3). Die DPORT-Vergleichsschaltung 825-1 führt bezüglich DPORT eine Verarbeitung wie die SPORT-Vergleichsschaltung 824-1 durch (Schritt 721-4). Wenn die im Speicher für Leitung Nr. des Pakets 826-2 gespeicherte Eingabeleitungsnummer mit der im Speicher für Leitung Nr. des Eintrags 826-3 gespeicherten Eingabeleitung Nr. 607 oder das Eingabeleitungsnummer-Betriebsbit 623 "ungültig" ist, dann entscheidet die Leitungsnummervergleichsschaltung 826-1, dass eine Übereinstimmung vorliegt (Schritt 721-5).
Wenn alle Entscheidungen der Schritte von Schritt 721-1 bis Schritt 721-5 für Übereinstimmung lauten, wird "1", das Übereinstimmung angibt, im Speicher für das Übereinstimmungsergebnis 812 gespeichert (Schritt 722-1); anderenfalls wird dort "0" für Nichtübereinstimmung gespeichert (Schritt 722-2). Wenn "1" im Speicher für das Übereinstimmungsergebnis 812 gespeichert ist, führt die Ergebnisbestimmungseinheit 810 die Ergebnisbestimmung 710 durch. Wenn "0" gespeichert ist, wird zu Schritt 732 zurückgekehrt.
Bei der Ergebnisbestimmung 710 arbeitet die Ergebnisbestimmungsschaltung 811 gemäß dem in Schritt 70 bestimmten Diffserv-Modus. Wenn der Diffserv-Modus Modus 1 ist, sind die im Speicher für die Priorität 813 gespeicherten Daten die Priorität des Pakets, und die Ergebnisbestimmungsschaltung 811 überträgt die Daten als Prioritätsinformation 13 an die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121. In diesem Fall überträgt die Ergebnisbestimmungsschaltung 811 die DS-Neuschreibungs-Betriebsinformation 16, die anzeigt, dass das DS-Neuschreiben für die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 ungültig ist (Schritt 713). Wenn andererseits der Diffserv-Modus Modus 3 ist, sind die im Speicher für die Priorität 813 gespeicherten Daten die Priorität des Pakets, und die Ergebnisbestimmungsschaltung 811 überträgt die Daten als Prioritätsinformation 13 an die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121. Des Weiteren sind die im Speicher für Neuschreibungs-DS 816 gespeicherten Daten Neuschreibungs-DS-Information, und die Ergebnisbestimmungsschaltung 811 überträgt die Daten als Neuschreibungs-DS-Information 17 und DS-Neuschreibungs-Betriebsinformation 16, die anzeigt, dass das DS-Neuschreiben für die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 gültig ist (Schritt 714).
Es wird der Fall erläutert, dass der Diffserv-Modus Modus 2 ist. In Modus 2 wird der Diffserv-Modus 2 auf den inneren Knoten 228 mit hoher Last angewendet. Die Eintragungsausleseverarbeitung 730 und die Bedingungsübereinstimmungsbestimmung 720 sind ein Engpass der Beschleunigung der Flusserfassung, wenn die Flussbedingungen ansteigen. Damit der innere Knoten 228 ein Paket mit hoher Geschwindigkeit bearbeiten kann, überspringt die Flusserfassungseinheit 112 daher die Eintragungsausleseverarbeitung 730 und die Bedingungsübereinstimmungsbestimmung 720 und führt dadurch die Flusserfassung mit hoher Geschwindigkeit durch.
Wenn der Diffserv-Modus in Schritt 702 Modus 2 ist, liest die Ergebnisbestimmungsschaltung 811 die Daten entsprechend des im Speicher für DS 815 gespeicherten DS aus der in 9 gezeigten Prioritätstabelle 814 aus (Schritt 712). In diesem Fall sind die aus der Prioritätstabelle 814 ausgelesenen Daten die Priorität des Pakets. Die Ergebnisbestimmungsschaltung 811 überträgt die Daten als Prioritätsinformation 13 und DS-Neuschreibungs-Betriebsinformation 16, die anzeigt, dass das DS-Neuschreiben für die Ausgabe-FIFO-Puffer-Verteilerschaltung 121 ungültig ist (Schritt 715). Da die DS eine Information von 6 Bit ist, umfasst die Prioritätstabelle 814 höchstens 64 Arten von Daten. Dementsprechend wird die Flusserfassung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Diffserv-Modi in der Diffserv-Modus-Tabelle 841 gespeichert, und dadurch werden Diffserv-Modus 1, Diffserv-Modus 2 und Diffserv-Modus 3 ausgeführt. Die Tabelle erleichtert das Wechseln zwischen Diffserv-Modi durch einen Administrator der DS-Domäne 225 oder der Netzverwaltungsvorrichtung 150. Daher ist ein Router der vorliegenden Erfindung bei einem Grenzknoten und/oder einem inneren Knoten eines Diffserv-Netzes in der Übergabephase und/oder der Einsatzphase anwendbar.
AUSFÜHRUNGSFORM 2
In Ausführungsform 1 wird der Diffserv-Modus in jeder Eingabeleitungseinheit gesetzt, wie in 6 gezeigt. Um den Diffserv-Modus flexibler wechseln zu können, ist es bevorzugt, den Diffserv-Modus in Eintragungseinheiten, das heißt in Flusseinheiten, zu setzen. Im Folgenden wird hauptsächlich der Unterschied zwischen Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 erläutert.
11 zeigt ein Format der Eintragungstabelle 1150, die gegen die in 6 und 8 gezeigte Eintragungstabelle 850 ausgewechselt wird. Wie in 11 gezeigt, wird Diffserv-Modus 1100 zu jedem der Einträge 630 hinzugefügt. Ein Administrator der DS-Domäne 225 richtet Diffserv-Modus 1100 über die Bediengerät 140 ein. Die Einstellung kann durch die Netzverwaltungsvorrichtung 150 durchgeführt werden.
12 zeigt die Steuerungsvorrichtung 1240, welches gegen die Steuerungsvorrichtung 840 in 8 ausgewechselt wird. Die Steuerungsvorrichtung 1240 verfügt über einen Speicher für Diffserv-Modus 1241 statt Diffserv-Modus-Tabelle 841.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Verarbeitung der Flusserfassungseinheit 112 der Ausführungsform 2. In Schritt 1332 bei der Eintragungsausleseverarbeitung 1330 wird die Verarbeitung des Speicherns von Diffserv-Modus 1100 im Speicher für Diffserv-Modus 1241 zu Schritt 732 in 7 hinzugefügt. In Schritt 1334 wird der Diffserv-Modus durch den im Speicher für Diffserv-Modus 1241 gespeicherten Wert bestimmt.
Wie oben beschrieben, sieht die vorliegende Erfindung einen Router vor, der nützlich beim Umschalten zum Diffserv-Netz ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform davon beschrieben wurde, werden den Fachleuten nun viele weitere Abwandlungen und Modifikationen ersichtlich werden.

Claims

Paketkommunikationssystem (100), das zur Übermittlung eines Pakets ausgelegt ist, wobei das Paket Header-Information hat mit Adressinformation, Anwendungsinformation und einem Diffserv-Feld-Wert, mit – mehreren Eingangsleitungen (123, 126); – mehreren Ausgangsleitungen (125, 127); und – einer Vermittlungseinheit (121, 128), die mit den Eingangsleitungen (123, 126) und den Ausgangsleitungen (125, 127) verbunden ist, wobei die Schalteinheit (121, 128) dazu ausgelegt ist, ein Paket von einer Eingangsleitung (123, 126) der Eingangsleitungen (123, 126) an eine Ausgangsleitung (125, 127) der Ausgangsleitungen (125, 127) auszugeben; – einer Steuerungseinheit (112), die dazu ausgelegt ist, einen ersten Dienstmodus zur Vermittlung eines Pakets anzuwenden, wobei der erste Modus ein Modus ist, bei dem die Priorität des Pakets zumindest anhand von Adressinformation oder Anwendungsinformation entschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit dazu ausgelegt ist, – einen zweiten Dienstmodus, der anders als der erste Dienstmodus ist, zur Vermittlung des Pakets anzuwenden, wobei der zweite Dienstmodus ein Modus ist, in dem die Priorität des Pakets anhand des Diffserv-Feldwerts entschieden wird; und – für jedes Paket nach Maßgabe von Eingangsleitungsinformation (826-2), die angibt, über welche Leitung das zu vermittelnde Paket in das Paketübermittlungssystem eingegeben wurde, entweder den ersten oder den zweiten Dienstmodus für die Anwendung zur Vermittlung des Pakets auszuwählen.
Paketkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem die Steuerungseinheit (112) eine Tabelle (841) aufweist, die dazu ausgelegt ist, anzugeben, welcher Modus für jede der Eingangsleitungen (123, 126) aus dem ersten Modus und dem zweiten Modus anzuwenden ist, wobei die Steuerungseinheit (112) dazu ausgelegt ist, den für das Paket anzuwendenden Modus nach Maßgabe der Tabelle (841) festzulegen.
Paketkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem das Paket ein IP (Internetprotokoll)-Paket und die Adressinformation eine Quell-IP-Adresse sind.
Paketkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem das Paket ein IP (Internetprotokoll)-Paket und die Anwendungsinformation eine TCP (transmission-control-protocol)-Anschlussnummer sind.
Paketkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem für jede der Eingangsleitungen (123, 126) entweder der erste Modus oder der zweite Modus gesetzt wird.
Paketkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem das System ein innerer Knoten in einem Diffserv-Bereich ist.
Paketkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem die Steuerungseinheit (112) dazu ausgelegt ist, einen dritten Dienstmodus anzuwenden, in dem der Diffserv-Feldwert nach Maßgabe zumindest der Adressinformation oder der Anwendungsinformation überschrieben wird.