DE60032669T2

DE60032669T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Bandbreitenüberwachung

Info

Publication number: DE60032669T2
Application number: DE2000632669
Authority: DE
Inventors: Takeki Hitachi Ltd. Chiyoda-ku Yazaki; Takeshi Hitachi Ltd. Chiyoda-ku Aimoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2020-06-03
Also published as: EP1760970A1; DE60032669D1; EP2148477B1; US8291106B2; US7587511B2; DE60038833D1; US8913499B2; EP2148477A1; EP1940094A1; DE60043366D1; EP1940094B1; EP1058424A2; EP1760970B1; US20100014440A1; JP4078755B2; US7340529B1; EP1058424A3; JP2000349812A; US20120320750A1; EP1058424B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bandbreitenüberwachungsverfahren zur Überwachung einer Bandbreite für jedes Paket, das in ein Netzwerk gelangt, sowie eine Bandbreitenüberwachungsvorrichtung hierfür.
Beschreibung der verwandten Technik:
Verkehre bzw. Traffics (Pakete), die über ein Internet fließen, nehmen mit einem Anstieg der Internet-Benutzer rasch zu. In einem im Internet verwendeten Paket-Kommunikationssystem können Pakete, die von einer großen Anzahl von Benutzern gesendet werden, durch die Verwendung derselben Leitung übertragen werden. Es ist daher möglich, die Kosten pro Bandbreite zu reduzieren. Im Hinblick darauf, die niedrigen Kosten des Paket-Kommunikationssystems zu erreichen, sind Schritte unternommen worden, Telekommunikationsnetzwerke und Unternehmensnetzwerke, die bisher von privaten Netzwerken erreicht worden sind, in eines des Internets zu integrieren, um dadurch eine Senkung der Kommunikationskosten umzusetzen. Es ist notwendig, eine Servicequalität (quality of service – QoS) wie etwa niedrige Latenzzeit, geringe Verwerfwahrscheinlichkeit usw. umzusetzen, die durch die konventionellen Telekommunikationsnetzwerke oder Unternehmensnetzwerke zum Zweck der Integration derselben zu einem erreicht worden sind.
Als ein Stand der Technik in Beziehung zu QoS ist beispielsweise ein DiffServ (differenzierter Service) bekannt (nachstehend als Stand der Technik 1 bezeichnet), der in RFC2475 der IETF (Internet Engineering Task Force) beschrieben ist. Der Stand der Technik 1 beschreibt, dass Traffics (Pakete) durch eine Quellen-/Zielort-IP-Adresse, eine Quellen-/Zielort-Portnummer, ein Protokoll usw. in einem TCP/IP-Kopf am Eingang eines Netzwerks, das Services bereitstellt, in Klassen eingeteilt werden und ihnen Weiterleitungsvorgänge zugeteilt werden. Weiterhin beschreibt der Stand der Technik 1 ebenfalls, dass jedes Paket auf der Grundlage eines Übertragungs- oder Weiterleitungsvorgangs in Bezug auf einen DSCP (Differentiated Service Code Point) in einem Kopf im Netzwerk übertragen wird.
Ein Knoten am Eingang des Netzwerks teilt Paketen, von denen jedes eine niedrige Latenzzeit und geringe Verwerfwahrscheinlichkeit benötigt, vorzugsweise paketübertragene Weiterleitungsvorgänge zu und jeder innerhalb des Netzwerks liegende Knoten leitet die Pakete bevorzugt weiter, wodurch die niedrige Latenzzeit und geringe Verwerfwahrscheinlichkeit der Pakete erreicht werden kann. Im Übrigen werden Pakete, denen vorzugsweise paketübertragene Weiterleitungsvorgänge zugeteilt werden, und andere Pakete als diese Pakete als Prioritätspakete bzw. Nichtprioritätspakete bezeichnet.
Ein Netzwerk zum Umsetzen der QoS schließt mit einem Benutzer einen Vertrag über eine Bandbreite von Prioritätspaketen. Der Knoten am Eingang der Netzwerks hat die Funktion, eine Bandbreitenüberwachung durchzuführen, und führt die Überwachung an der Bandbreite durch (Bandbreitenüberwachung oder -überprüfung). Die Bandbreitenüberwachungsfunktion ist beispielsweise im Stand der Technik 1 beschrieben worden.
Der Stand der Technik 1 beschreibt, dass ein Vertrag für eine Weiterleitungsvorgangsentscheidung anleitet (beispielsweise werden Sprachpakete bevorzugt übertragen, usw.), eine Bandbreite, usw. (TCA: Traffic Conditioning Agreement – Verkehrsbedingungsvereinbarung) wird zwischen dem Benutzer und dem Netzwerk eingerichtet und der Knoten am Eingang des Netzwerks verwirft Pakete oder ändert den DSCP, um die TCA zu erfüllen. Aufgrund des Verhaltens der Bandbreitenüberwachungsfunktion durch den Knoten am Eingang des Netzwerks kann verhindert werden, dass eine große Menge von Prioritätspaketen, die von einem Benutzer gesendet werden, in das Netzwerk gelangen, und es wird die QoS von Prioritätspaketen, die von anderen Benutzern gesendet werden, erreicht.
Die Bandbreitenüberwachungsfunktion ist als ein ATM (Asynchronous Transfer Mode – asynchroner Übertragungsmodus) gebräuchlich. Die im ATM ausgeführte Bandbreitenüberwachung ist beispielsweise in Kapitel 4.5 von The ATM Forum Specification Version 4.0 (nachstehend als Stand der Technik 2 bezeichnet) beschrieben worden. In einem VBR (variable Bitrate)-Service, der im Stand der Technik 2 beschrieben ist, schließt ein Benutzer einen Vertrag über eine maximale Bandbreite (PCR: Peak Cell Rate – Spitzenzellrate) und eine durchschnittliche Bandbreite (SCR: Sustainable Cell Rate – Grenzzellrate) mit einem Netzwerk. Der Benutzer sendet jede Zelle mit CLP (Cell Loss Priority – Zellverlustpriorität) aus, die eine Priorität einer Zellverwerfung in einem Zellkopf als Priorität (= 0: Zellverwerfung schwierig) und Nichtpriorität (= 1: Verwerfungserzeugung einfach) nach dem Bedeutungsgrad anzeigt. Weiterhin beschreibt der Stand der Technik 2, dass Pakete mit einer CLP = 0 mit einer durchschnittlichen Zellrate überwacht werden, um dadurch ein Verletzungspaket (VBR.2 genannt) zu verwerfen oder die CLP von Verletzungszellen auf „1" zu setzen (VBR.3 genannt). Indem ermöglicht wird, dass ein Knoten an einem Eingang eines Netzwerks eine solche Bandbreitenüberwachungsfunktion innehat, wird die QoS in einem ATM-Netzwerk erreicht.
Im Stand der Technik 1 ist der Benutzer eventuell nicht imstande, die Vertragsbandbreite ausreichend zu nutzen, wenn der DSCP gemäß den Weiterleitungsvorgangentscheidungsregeln beurteilt wird. Es erfolgt eine Beschreibung eines Falls, in dem eine Bandbreite für Prioritätspakete unter den Entscheidungsregeln zum Bestimmen der Sprachpakete als die Prioritätspakete und der anderen Pakete als den Sprachpaketen als die Nichtprioritätspakete unter Vertrag genommen wird.
Die Bandbreitenüberwachungsvorrichtung mit der Bandbreitenüberwachungsfunktion gemäß dem Stand der Technik 1 beurteilt Sprachpakete, die innerhalb einer Überwachungsbandbreite liegen, als Prioritätspakete und Sprachpakete auf der Überwachungsbandbreite oder höher und andere Pakete als die Sprachpakete als Nichtprioritätspakete. Wenn durch einen Benutzer ausgesandte Traffics in 8(a) gezeigt sind, werden Traffics im Anschluss an den Durchgang der Bandbreitenüberwachungsfunktion wie in 8(b) gezeigt dargestellt. Andere Pakete als die Sprachpakete, die durch in 8(b) gezeigte diagonal schraffierte Abschnitte angegeben sind, werden als Nichtprioritätspakete übertragen, ungeachtet der Tatsache, dass die Prioritätspakete unter die Überwachungsbandbreite fallen. Der Benutzer ist nämlich nicht imstande, die Vertragsbandbreite für jedes Prioritätspaket ausreichend zu nutzen.
Andererseits verursacht sogar der Stand der Technik 2 ein Problem, das ähnlich dem vorstehenden ist. Die Bandbreitenüberwachungsvorrichtung mit der Bandbreitenüberwachungsfunktion gemäß dem Stand der Technik 2 überträgt nur Zellen mit CLP = 0 innerhalb der Überwachungsbandbreite als CLP = 0. Wenn durch einen Benutzer ausgesandte Traffics wie in 15(a) gezeigt gegeben sind, werden Traffics im Anschluss an den Durchgang der Bandbreitenüberwachungsfunktion wie in 15(b) gezeigt dargestellt. Zellen, die den diagonal schraffierten Abschnitten in 15(b) entsprechen, werden als Zellen mit CLP = 1 übertragen, ungeachtet der Tatsache, dass die Menge der Zellen mit CLP = 0 innerhalb der Grenze der Überwachungsbandbreite liegt. Der Benutzer ist nämlich nicht imstande, eine Vertragsbandbreite mit CLP = 0 ausreichend zu nutzen.
Der Artikel „IP QOS: travelling in first class on the internet" von Chris Metz in „IEEE Internet Computing", März/April 1999, Seiten 84 und folgende offenbart DiffServ-Merkmale. Die Vorgehensweise besteht darin, einzelne Mikroflüsse am Rand eines Netzwerks in eine von mehreren einzigartigen Serviceklassen einzuteilen und dann einen Pro-Klasse-Service in der Mitte des Netzwerks anzuwenden. Die Klassifizierung wird am Netzwerkeintritt auf der Grundlage einer Analyse von einem oder mehreren Feldern im Paket durchgeführt. Das Paket wird dann als zu einer besonderen Serviceklasse gehörend markiert und dann in das Netzwerk injiziert. Der durch ein Paket empfangene Service kann nach Maßgabe von Bandbreiteneinstellungen sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie vorstehend beschrieben, könnte der Stand der Technik einen solchen Service, dass der Netzwerkbetreiber die Vertragsbandbreite effektiv nutzen könnte, nicht bereitstellen. Daher ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Service bereitzustellen, der eine effektive Nutzung einer Vertragsbandbreite erlauben kann.
Weiterhin könnte der Stand der Technik keine Bandbreitenüberwachungsfunktion zur Verfügung stellen, die imstande ist, einen Service vorzusehen, der eine effektive Nutzung einer Vertragsbandbreite erlauben kann. Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Bandbreitenüberwachungsvorrichtung, durch die ein Netzwerkbetreiber imstande ist, einen Service vorzusehen, der eine effektive Nutzung einer Vertragsbandbreite erlauben kann.
Die erste Aufgabe wird durch das folgende Verfahren gelöst.
In einem Netzwerk, in dem Prioritätspakete, die jeweils einen Paketkopf aufweisen, in dem ein Prioritätsfeld als Priorität gesetzt ist, die im Vergleich mit anderen Paketen als dem Prioritätspaket bevorzugt übertragen werden, wird die Überwachung an einer Bandbreite für jedes Paket ausgeführt, das in das Netzwerk gelangt, für das ein Netzwerkbetreiber, der das Netzwerk verwaltet, mit einem das Netzwerk benutzenden Netzwerkbenutzer einen Vertrag über eine Bandbreite für Prioritätspakete abschließt. Wenn der Netzwerkbenutzer Prioritätspakete und die anderen Pakete an das Netzwerk überträgt, werden die Prioritätsfelder von einigen anderen Paketen als den Prioritätspaketen auf einen Wert neu eingestellt, der demjenigen des Prioritätsfelds des Prioritätspakets entspricht. Genauer gesagt, wenn die Menge der Prioritätspakete unter die Grenze der Vertragsbandbreite fällt, wird das Prioritätsfeld von einigen anderen Paketen als den Prioritätspaketen neu auf den Wert umgeschrieben, der demjenigen des Prioritätsfelds des Prioritätspakets entspricht.
Wenn der Netzwerkbenutzer Pakete an das Netzwerk überträgt, ohne einen Wert im Prioritätsfeld zu setzen, und Prioritätspakete gemäß einer Prioritätspaketentscheidungspolitik, die zwischen dem Netzwerkbetreiber und dem Netzwerkbenutzer vertraglich vereinbart ist, bestimmt werden, wird ein dem Prioritätsfeld des Prioritätspakets entsprechender Wert in das Prioritätsfeld von einigen Paketen eingesetzt, die als Nichtprioritätspakete beurteilt werden.
Wenn der Netzwerkbenutzer Pakete an das Netzwerk überträgt, ohne einen Wert im Prioritätsfeld zu setzen, und eine Bandbreite von als Prioritätspaketen beurteilten Paketen gemäß einer Prioritätspaketentscheidungspolitik, die zwischen dem Netzwerkbetreiber und dem Netzwerkbenutzer vertraglich vereinbart ist, weniger als die Vertragsbandbreite ist, wird ein dem Prioritätsfeld des Prioritätspakets entsprechender Wert in das Prioritätsfeld von einigen Paketen eingesetzt, die als Nichtprioritätspakete beurteilt werden.
Weiterhin wird ein Leaky-Bucket-Algorithmus mit mehreren Eimertiefen als Algorithmus für das Bandbreitenüberwachungssystem verwendet und die Tiefe des Eimers wird gemäß jedem eingegebenen Paket vermittelt.
Zur Lösung der zweiten Aufgabe umfasst eine Bandbreitenüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Flusserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Flusses einer Folge von Paketen auf der Grundlage zumindest eines von Adressinformation, Benutzungsidentifizierungsinformation und Netzwerkprioritätsinformation, die die Priorität des Pakets im Netwerk identifiziert, und zum Bestimmen eines Flussidentifizierers, der einen Identifizierer von jedem Fluss und eine Paketpriorität innerhalb des Flusses angibt, eine Bandbreitenüberprüfungs- oder -überwachungstabelle mit einem oder mehreren Einträgen, die jeweils die Bandbreitenüberprüfungssteuerungsinformation umfasst, die die Steuerungsinformation für die Bandbreitenüberprüfung und mehrere der Netzwerkprioritäten angibt, eine Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungseinrichtung zum Auslesen eines Eintrags entsprechend dem Flussidentifizierer von der Bandbreitenüberprüfungstabelle, eine Überprüfungsergebnisentscheidungseinrichtung zum Beurteilen, ob die eingegebenen Pakete der Bandbreite entsprechen oder diese verletzen, aufgrund der Paketpriorität, der Bandbreitenüberwachungssteuerungsinformation innerhalb des Eintrags, der von der Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungseinrichtung ausgelesen wurde, und eines Werts eines Zeitgebers zur Angabe der momentanen Zeit, und eine Prioritätsentscheidungseinrichtung zum Bestimmen einer Netzwerkpriorität des eingegebenen Pakets aus dem Ergebnis der Entscheidung durch die Überprüfungsergebnisentscheidungseinrichtung und mehrerer von der Bandbreitenüberwachungstabellensteuerungseinrichtung ausgelesenen Netzwerkprioritäten.
Des Weiteren umfasst eine Bandbreitenüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verbindungsprioritätsentscheidungseinrichtung zum Bestimmen einer Paketpriorität, die die Priorität eines Pakets innerhalb der Verbindung aus der Verbindungsinformation jedes eingegebenen Pakets angibt, eine Bandbreitenüberprüfungstabelle mit einem oder mehreren Einträgen, die jeder eine Bankbreitenüberprüfungssteuerungsinformation umfasst, die die Steuerungsinformation zur Bandbreitenüberwachung und Netzwerkprioritäteninformation zum Identifizieren mehrerer Prioritäten in dem Netzwerk angibt, eine Bankbreitenüberprüfungstabellensteuerungseinrichtung zum Auslesen eines Eintrags, der einem Identifizierer für die Verbindung von der Bankbreitenüberprüfungstabelle entspricht, eine Überprüfungsergebnisentscheidungseinrichtung zum Beurteilen, ob die eingegebenen Pakete der Vertragsbandbreite entsprechen oder sie verletzen, auf der Grundlage der Priorität innerhalb der Verbindung, eine Bandbreitenüberprüfungssteuerungsinformation innerhalb des Eintrags, der durch die Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungseinrichtung ausgelesen wird, und einen Wert eines Zeitgebers zum Angeben der aktuellen Zeit, und eine Prioritätsentscheidungseinrichtung zum Bestimmen der Netzwerkpriorität des eingegebenen Pakets auf der Grundlage des Beurteilungsergebnisses der Überprüfungsergebnisentscheidungseinrichtung und mehrerer Netzwerkprioritäten, die durch die Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungseinrichtung ausgelesen werden.
Weiterhin ist eine Bandbreitenüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Leaky-Bucket-Algorithmus mit mehreren Eimertiefen als Algorithmus für die durch die Überprüfungsergebnisentscheidungseinrichtung auszuführende Bandbreitenüberwachung verwendet wird und die Tiefe eines Eimers für die Prioritätspakete und eine Eimertiefe für andere Pakete als die Prioritätspakete als die Bandbreitenüberprüfungssteuerungsinformation vorbereitet werden.
Außerdem werden die durch die vorliegende Anmeldung zu lösenden Probleme und die Einrichtungen zu ihrer Lösung aus der Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Routers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Aufbaudiagramm eines Internets;
3 ist ein Diagramm, das ein in dem Netzwerk verwendetes Format eines Pakets abbildet;
4 ist ein Diagramm, das ein Format eines Pakets zeigt, das in dem Router gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet wird;
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Bandbreitenüberprüfungseinheit 141 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Diagramm, das ein Format einer Bandbreitenüberprüfungstabelle 550 zeigt;
7 ist ein Flussdiagramm der Bandbreitenüberprüfungseinheit 141, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird;
8(a) ist ein Diagramm, das die Veränderung im Lauf der Zeit in den Traffics von Sprachpaketen und den anderen Paketen zeigt, die von einem Unternehmensnetzwerk A210 übertragen werden;
8(b) ist ein Diagramm, das die Veränderung im Lauf der Zeit in den Traffics nach dem Durchgang durch eine Bandbreitenüberwachungseinheit 141 zeigt, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird;
8(c) ist ein Diagramm, das die Veränderung im Lauf der Zeit in den Traffics nach dem Durchgang durch einen Router mit der Bandbreitenüberwachungseinheit 141 zeigt, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird;
9 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Bandbreitenüberprüfungseinheit 941 zeigt, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird;
10 ist ein Diagramm, das ein Format einer Bandbreitenüberprüfungstabelle 950 zeigt;
11 ist ein Flussdiagramm einer Überprüfungsergebnisentscheidungseinheit 920, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird;
12 ist ein Diagramm, das die Veränderung im Lauf der Zeit in Traffics nach dem Durchgang durch den Router mit der Bandbreitenüberwachungseinheit 141 zeigt, bei der die vorliegende Erfindung in einem Fall angewendet wird, in dem vier Arten von Traffics aus dem Unternehmensnetzwerk A210 ausgesendet werden;
13(a) ist ein Diagramm, das die Veränderung im Lauf der Zeit in Traffics von Prioritätspaketen und Nichtprioritätspaketen zeigt, die von dem Unternehmensnetzwerk A210 übertragen werden;
13(b) ist ein Diagramm, das die Veränderung im Lauf der Zeit in Traffics nach dem Durchgang durch eine Bandbreitenüberwachungseinheit zeigt, bei der der Stand der Technik 2 angewendet wird;
13(c) ist ein Diagramm, das die Veränderung im Lauf der Zeit in Traffics nach dem Durchgang durch einen Router mit der Bandbreitenüberwachungseinheit 941 zeigt, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird;
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Bandbreitenüberprüfungseinheit 1441 veranschaulicht, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird;
15(a) ist ein Diagramm, das die Veränderung im Lauf der Zeit in Traffics mit CLP = 0 und CLP = 1 zeigt, die von dem Unternehmensnetzwerk A210 übertragen werden;
15(b) ist ein Diagramm, das die Veränderung im Lauf der Zeit in Traffics nach dem Durchgang durch eine Bandbreitenüberwachungseinheit zeigt, bei der der Stand der Technik 2 angewendet wird; und
15(c) ist ein Diagramm, das die Veränderung im Lauf der Zeit in Traffics nach dem Durchgang durch eine Bandbreitenüberwachungseinheit zeigt, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zunächst wird eine Zusammenfassung eines Routers gemäß der vorliegenden Erfindung, der eine Bandbreitenüberwachungsfunktion aufweist, unter Verwendung der 1, 3 und 4 beschrieben.
1 zeigt einen Router 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Router 100 umfasst eine Eingabeleitung 101, in die Pakete eingegeben werden, eine Paketempfangsschaltung 160 zum Durchführen einer Verarbeitung zum Empfangen der Pakete, M Puffer auf der Empfangsseite 130-i (wobei i = 1 bis M), eine Pufferauswahlvorrichtung auf der Empfangsseite 150 zum Verteilen der Pakete an die Puffer auf der Empfangsseite 130-i, eine Kopfverarbeitungseinheit 140 zum Bestimmen eines DSCP, der die Priorität in einem Netzwerk anzeigt, und eine Ausgabeleitungsnummer als Identifizierer einer Leitung zum Ausgeben des Pakets, eine Paketübertragungsschaltung auf der Empfangsseite 120 zum Auslesen der Pakete aus den Puffern auf der Empfangsseite 130-i, eine Paketweiterleitungsverarbeitungseinrichtung 110 zum Vermitteln der Pakete auf der Grundlage der Ausgabeleitungsnummer, M Puffer auf der Übertragungsseite 131-i (wobei i = 1 bis M), eine Pufferauswahlvorrichtung auf der Übertragungsseite 151 zum Verteilen der Pakete an die Puffer auf der Übertragungsseite 131-i, eine Paketübertragungsschaltung auf der Übertragungsseite 121 zum Auslesen der Pakete aus den Puffern auf der Übertragungsseite 131-i, eine Paketübertragungsschaltung 161 zum Durchführen einer Verarbeitung zur Übertragung der Pakete und eine Ausgabeleitung 102, aus der Pakete ausgegeben werden.
Obwohl 1 ein Paar aus der Eingabeleitung 101 und der Ausgabeleitung 102 zeigt, weist der Router 100 tatsächlich mehrere Eingabeleitungen 101 und Ausgabeleitungen 102 auf.
3 zeigt ein Beispiel für ein Format von jedem Paket, das in einem Netzwerk verwendet wird. Das im Netzwerk übertragene Paket umfasst eine Kopfeinheit 310 und eine Dateneinheit 320. Die Kopfeinheit 310 umfasst eine Quellen-IP-Adresse (nachstehend als SIP bezeichnet) 311, die eine Quellenadresse (Adresse eines Übertragungsanschlusses) angibt, eine Zielort-IP-Adresse (nachstehend DIP genannt) 312, die eine Zielortadresse (Adresse eines Empfangsanschlusses) angibt, einen Quellenport (nachstehend SPORT genannt) 313, der ein Protokoll oder Anwendungsprogramm angibt, einen Zielortport (nachstehend DPORT genannt) 314 und einen DSCP 315, der die Priorität innerhalb des Netzwerks angibt. Weiterhin umfasst die Dateneinheit 320 Benutzerdaten 321, die Daten für einen Benutzer angeben. Während die Kopfeinheit 310 auch Information wie etwa Protokollinformation über die andere Schicht angibt, die höher als das IP-Protokoll mit Ausnahme der obigen Information ist, kann die später zu beschreibende Verarbeitung auf sie in ähnlicher Weise wie die obige Information angewendet werden.
3 zeigt ein Format in einem Fall, in dem ein Protokoll einer Transportschicht ein TCP (Übertragungssteuerprotokoll) oder ein UDP (Benutzerdatengrammprotokoll) ist, und ein Protokoll einer Netzwerkschicht ist ein IP (Internetprotokoll). Jedoch können auch die anderen Protokolle, beispielsweise IPX als Protokoll der Netzwerkschicht oder dergleichen, angewendet werden.
4 zeigt ein Beispiel für ein Format von Paketen im Router 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Format des Pakets im Router 100 weist eine interne Kopfeinheit 330 auf, die zu dem Format der im Netzwerk übertragenen Pakete hinzugefügt ist. Die interne Kopfeinheit 330 umfasst eine Paketlänge 331, die eine Bytelänge des Pakets angibt, eine Eingabeleitungsnummer 332 als Identifizierer einer Leitung, in die das Paket eingegeben wird, und eine Ausgabeleitungs nummer 333 als Identifizierer einer Leitung, um das Paket durch diese hindurch auszugeben.
Wenn ein Paket von der Eingabeleitung 101 eingegeben wird, fügt die Paketempfangsschaltung 160 die interne Kopfeinheit 330 zum Paket hinzu, zählt die Bytelänge des Pakets und schreibt die Bytelänge und einen Identifizierer der Eingabeleitung 101, in die das Paket eingegeben wird, in die Paketlänge 331 bzw. die Eingabeleitungsnummer 332. Dann speichert die Paketempfangsschaltung 160 das Paket und überträgt gleichzeitig die Paketkopfinformation 11, die die interne Kopfeinheit 330 und die Kopfeinheit 310 umfasst, an die Kopfverarbeitungseinheit 140. In diesem Fall beinhaltet die Ausgabeleitungsnummer 333 einen bedeutungslosen Wert.
Die Bandbreitenüberwachungseinheit 141 in der Kopfverarbeitungseinheit 140 bestimmt einen DSCP aus der Paketkopfinformation 11 und überträgt die aus dem DSCP bestehende Paket-DSCP-Information 12 an die Paketempfangsschaltung 160. Die Routingverarbeitungseinheit 142 in der Kopfverarbeitungseinheit 140 bestimmt eine Ausgabeleitung 102, an die das empfangene Paket auf der Grundlage des in der Paketkopfinformation 11 beinhalteten DIP 312 ausgegeben werden sollte, und überträgt es an die Paketempfangsschaltung 160 als Paketausgabeleitungsinformation 13.
Beim Empfang der Paket-DSCP-Information 12 und der Paketausgabeleitungsinformation 13 schreibt die Paketempfangsschaltung 160 diese Information in den DSCP 315 und die Ausgabeleitungsnummer 333 und überträgt die empfangenen Pakete an die Pufferauswahlvorrichtung auf der Empfangsseite 150. Die Pufferempfangsvorrichtung auf der Empfangsseite 150 bestimmt einen der Puffer auf der Empfangsseite 130-i nach Maßgabe des Werts des DSCP 315 und überträgt das Paket an die Puffer auf der Empfangsseite.
Jeder Puffer auf der Empfangsseite 130-i weist eine Verwerfungsschwelle 132-i auf und führt eine Pufferspeichersteuerung auf der Grundlage des Werts des DSCP 315 durch. Gemäß der Pufferspeichersteuerung wird, wenn der DSCP eines empfangenen Pakets ein Prioritätspaket anzeigt, das empfangene Paket im Puffer auf der Empfangsseite 130-i gespeichert, wenn der Puffer auf der Empfangsseite 130-i einen leeren Bereich hat, und das empfangene Paket wird verworfen, wenn es keinen leeren Bereich gibt. Wenn der DSCP ein Nichtprioritätspaket anzeigt, wird das empfangene Paket im Puffer auf der Empfangsseite 130-i gespeichert, wenn die Menge der bereits darin gespeicherten Pakete gleich oder kleiner als die Verwerfungsschwelle 132-i ist, und das empfangene Paket wird verworfen, selbst wenn der Puffer auf der Empfangsseite 130-I einen leeren Bereich aufweist, wenn die Menge der bereits darin gespeicherten Pakete die Verwerfungsschwelle 132-i überschritten hat.
Die Paketübertragungsschaltung auf der Empfangsseite 120 führt eine Steuerung zum Auslesen der in den Puffern auf der Empfangsseite 130-i gespeicherten Pakete durch. Als Auslesesteuerung sind Priority Queuing bzw. Prioritätswarteschlangenbildung, Weighted Fair Queuing bzw. gewichtetes faires Einreihen usw. bekannt. Gemäß dem Priority Queuing werden die Pakete eines nach dem anderen in ihrer Speicherreihenfolge aus dem Puffer auf der Empfangsseite 130-i mit hoher Priorität ausgelesen, soweit Pakete im Puffer gespeichert sind. Wenn keine Pakete im Puffer auf der Empfangsseite 130-I mit hoher Priorität gespeichert sind, werden Pakete in ihrer Speicherreihenfolge aus einem der anderen Puffer auf der Empfangsseite 130-i mit niedriger Priorität ausgelesen. Beim Weighted Fair Queuing werden Pakete aus jedem der Puffer auf der Empfangsseite 130-i gemäß einem vorgegebenen Verhältnis ausgelesen.
In der vorliegenden Erfindung wird die QoS von Prioritätspaketen im Router 100 durch Nutzen der vorstehend beschriebenen Pufferspeichersteuerung und Auslesesteuerung in Kombination erreicht.
Die Paketweiterleitungsverarbeitungseinrichtung 110 führt ein Vermitteln der Pakete nach Maßgabe der Ausgabeleitungsnummer 333 durch und die Pufferauswahlvorrichtung auf der Übertragungsseite 151 überträgt die Pakete an ihre jeweiligen Puffer auf der Übertragungsseite 131-i auf der Grundlage des Werts des DSCP 315. Die Puffer auf der Übertragungsseite 131-i führen eine Paketspeichersteuerung ähnlich den Puffern auf der Empfangsseite 130-i durch und die Paketübertragungsschaltung auf der Übertragungsseite 121 führt eine Paketauslesesteuerung ähnlich der Paketübertragungsschaltung auf der Empfangsseite 120 durch, wodurch die QoS von Prioritätspaketen sichergestellt wird. Bei Empfang eines aus den Puffern auf der Übertragungsseite 131-i ausgelesenen Pakets löscht die Paketübertragungsschaltung 161 die internen Kopfeinheiten 330 aus dem Paket und überträgt das Paket an die Ausgabeleitung 102.
Die detaillierte Betätigung der Bandbreitenüberwachungseinheit 141 gemäß der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unter Bezugnahme auf 2 und 5 bis 7 beschrieben.
Zuerst wird eine von der vorliegenden Erfindung angenommene Netzwerkkonfiguration unter Heranziehung der 2 erläutert.
2 zeigt ein Netzwerk, in dem Unternehmensnetzwerke A: 210, B: 220, C: 230 und D: 240 miteinander durch ein Internet 200 verbunden sind. Das Internet 200 umfasst Randrouter A: 202 und B: 203, die sich an Rändern des Netzwerks befinden, und einen Backbonerouter, der sich in einem Kern desselben befindet. Übergangsrouter A: 211, B: 221, C: 231 und D: 241 sind an Übergängen zum Internet 200 in nerhalb der Unternehmensnetzwerke A: 210, B: 220, C: 230 und D: 240 platziert.
Der in 1 gezeigte Router 100 der vorliegenden Erfindung wird als der Randrouter A202 zum Überprüfen oder Überwachen einer Bandbreite von Prioritätspaketen verwendet, die zwischen dem Internet 200 und dem Unternehmensnetzwerk A: 210 vertraglich vereinbart ist. Der Übergangsrouter A: 211 des Unternehmensnetzwerks A: 210 weist einen Grenzmarkierungsfall, in dem Pakete übertragen werden, ohne einen Unterschied zwischen Prioritäts- und Nichtprioritätszielorten zu machen, und einen Kundenmarkierungsfall auf, in dem Pakete übertragen werden, die zwischen Prioritäts- und Nichtprioritätszielorten unterscheiden.
Zuerst wird der Grenzmarkierungsfall erläutert. Im Übrigen beurteilt die Bandbreitenüberwachungseinheit 141 in der vorliegenden Ausführungsform Sprachpakete bevorzugt als Prioritätspakete.
Als Algorithmus zur Überwachung einer Bandbreite wird ein solcher modifizierter Algorithmus verwendet, dass ein Leaky-Bucket-Algorithmus zum Überwachen einer Bandbreite von Paketen fester Länge erweitert wird, um eine Bandbreite von Paketen variabler Länge zu überwachen. Der Leaky-Bucket-Algorithmus ist beispielsweise in Kapitel 4.4.2 von The ATM Forum Specification Version 4.0 beschrieben worden.
Der Leaky-Bucket-Algorithmus ist ein Modell von bestimmter Tiefe eines Leckage-Eimers mit einem Loch. Während der Eimer in sich Wasser speichert, leckt das Wasser mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit heraus, die einer Überwachungsbandbreite entspricht, und eine feste Menge oder ein fester Pegel von Wasser, die bzw. der einer Zelle entspricht, wird beim Eintreffen jeder Zelle in den Eimer gegossen. Der Eimer hat eine Tiefe für den Zweck, Fluktuationen bei der Zellenankunft zu erlauben. Wenn das Wasser nicht über den Eimer hinausläuft, wird beurteilt, dass die eingegebenen Zellen einer Vertragsbandbreite entsprechen. Wenn das Wasser über den Eimer hinausläuft, wird beurteilt, dass die eingegebenen Zellen die Vertragsbandbreite verletzen. Bei der Erfindung der vorliegenden Anmeldung wird das Überwachen der Bandbreite für Pakete von verschiedener Länge durch Variieren der Menge des Wassers erreicht, das in Abhängigkeit von einem Ankunftspaket in den Eimer zu gießen ist.
Ein Blockdiagramm der Bandbreitenüberwachungseinheit 141 ist in 5 gezeigt. Die Bandbreitenüberwachungseinheit 141 umfasst eine Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungseinheit 560, eine Eimerwasserpegelentscheidungseinheit 510, eine Überprüfungsergebnisentscheidungseinheit 520, eine DSCP-Entscheidungseinheit 530, eine Flusserfassungseinheit 540 und eine Bandbreitenüberprüfungstabelle 550.
Die Flusserfassungseinheit 540 ist ein in einem Router inhärentes funktionelles Teil. In einem ATM-Schalter wird eine Verbindung im Voraus eingerichtet und eine Bandbreitenüberwachungssteuerungsinformation wird gemäß einem Verbindungsidentifizierer jeder eingegebenen Zelle ausgelesen. Weiterhin führt die Bandbreitenüberwachungseinheit eine Bandbreitenüberwachung durch die Verwendung der Bandbreitenüberwachungssteuerungsinformation (Verbindungskommunikation) aus. Andererseits benötigt die Routervorrichtung, da keine Verbindung im Voraus in einer Routervorrichtung eingerichtet wird, eine Flusserfassungseinrichtung zum Bestimmen eines Flussidentifizierers, der als Alternative zu dem Verbindungsidentifizierer für jedes eingegebene Paket nach Maßgabe von Information oder dergleichen verwendet wird, die innerhalb eines Kopfs im Hinblick auf die Durchführung der Bandbreitenüberwachung durch die Routervor richtung liegt (verbindungsfreie Kommunikation). Der Router liest eine Bandbreitenüberwachungssteuerungsinformation nach Maßgabe des Flussidentifizierers aus und führt die Bandbreitenüberwachung unter Verwendung der Bandbreitenüberwachungssteuerungsinformation aus.
Im Übrigen wird in der Spezifikation der vorliegenden Anmeldung ein durch die Benutzung von Information, wie etwa Im-Kopf-Information oder dergleichen, in Kombination erzeugter Paketidentifizierungszustand als Flusszustand bezeichnet bzw. eine Reihe von Traffics, die mit dem Flusszustand übereinstimmen, wird als Fluss bezeichnet bzw. eine Entscheidung, ob jedes eingegebene Paket mit dem Flusszustand übereinstimmt, wird als Flusserfassung bezeichnet.
6 zeigt ein Format der Bandbreitenüberprüfungstabelle 550.
Die Bandbreitenüberwachungs- oder -überprüfungstabelle 550 hat N Bandbreitenüberprüfungsinformationseinträge 600-1 bis 600-N. Die Bandbreitenüberwachungseinheit 141 bewirkt eine Bandbreitenüberwachung von einem oder mehreren Flüssen, die sich die Benutzung einer Bandbreite teilen, gemäß einem der Bandbreitenüberprüfungssteuerungsinformationseinträge 600-j (wobei j = 1 bis N). In der vorliegenden Ausführungsform werden ein Fluss von durch das Unternehmensnetzwerk A210 gesendeten Sprachpaketen und ein Fluss von anderen Paketen als den Sprachpaketen auf einer Vertragsbandbreite gemäß einem der Bandbreitenüberprüfungssteuerungsinformationseinträge 600-j überwacht.
Jeder der Bandbreitenüberprüfungssteuerungsinformationseinträge 600-j umfasst eine Schwelle-A (THR-A) 601-j (Byte), die eine Eimertiefe für Pakete angibt, denen eine später zu beschreibende Flusspriorität als Priorität gegeben wird, eine Schwelle-B (THR-B) 602-j (Byte), die eine Eimertiefe für Pakete mit einer Nichtpriorität angibt, eine Zellstromrate (POLR) 603-j (Byte/s), die eine Leckgeschwindigkeit eines Eimers angibt, d. h. eine Überwachungs- oder Überprüfungsgeschwindigkeit, einen Zeitstempel (TS) 604-j (s), der die vorherige Ankunftszeit eines Pakets angibt, der denselben Bandbreitenüberprüfungssteuerungsinformationseintrag 600-j betrifft, eine Zählung (CNT) 605-j (Byte), die die Menge oder den Pegel von in dem Eimer gespeicherten Wasser sofort nach der Bandbreitenüberwachung des vorherigen Pakets angibt, eine DSCP-Übereinstimmung (DSCPC) 606-j, die einen DSCP eines Pakets angibt, das durch die Bandbreitenüberwachung als Übereinstimmung beurteilt und als Prioritätspaket übertragen wird, und eine DSCP-Nichtübereinstimmung (DSCPN) 607-j, die einen DSCP eines Pakets angibt, das als Nichtübereinstimmung beurteilt und als Nichtprioritätspaket übertragen wird. Im Übrigen erfüllen die THR-A 601-j und THR-B 602-j, die jeweils die Eimertiefe angeben, die Beziehungen in THR-A 601-j ≥ THR-B 602-j.
7 zeigt ein Flussdiagramm der Bandbreitenüberwachungseinheit 141.
Die in der Bandbreitenüberwachungseinheit 141 durchgeführte Verarbeitung umfasst eine Bandbreitenüberprüfungsstartverarbeitung 700, eine Eimerwasserpegelentscheidungsverarbeitung 710, eine Überprüfungsergebnisentscheidungsverarbeitung 720 und eine DSCP-Entscheidungsverarbeitung 730. Die letzteren drei Arten von Verarbeitung werden prinzipiell durch die Eimerwasserpegelentscheidungseinheit 510 bzw. die Überprüfungsergebnisentscheidungseinheit 520 bzw. die DSCP-Entscheidungseinheit 530 ausgeführt.
Wenn die Bandbreitenüberwachungseinheit 141 Paketkopfinformation 11 empfängt, speichert ein Paketlängenspeicher 522 der Überprüfungsergebnisentscheidungseinheit 520 darin eine Paketlänge 331 und die Flusserfassungseinheit 540 speichert darin ein SIP 311, ein DIP 312, einen SPORT 313 und einen DPORT 314 (Schritt 701). In Schritt 702 führt die Flusserfassungseinheit 540 eine Flusserfassung auf der Grundlage der gespeicherten Information durch und beurteilt oder bestimmt einen Flussidentifizierer, der einem Identifizierer eines Flusses für jedes eingegebene Paket entspricht, sowie eine Flusspriorität, die die Priorität von Paketen innerhalb des Flusses angibt. Somit überträgt die Flusserfassungseinheit 540 Flussidentifiziererinformation 14, die aus dem Flussidentifizierer besteht, zur Bandbreitenüberprüfungstabellesteuerungsschaltung 561 der Bandbreitenüberprüfungstabellensteuereinheit 560, und überträgt Flussprioritätsinformation 17, die aus der Flusspriorität besteht, zu einem Flussprioritätsspeicher 524 der Überprüfungsergebnisentscheidungseinheit 520. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Flusspriorität eines Sprachpakets als Priorität definiert und die Flusspriorität der anderen Pakete ist als Nichtpriorität definiert, so dass Sprachpakete bevorzugt als die Prioritätspakete beurteilt werden.
Beim Empfang der Flussidentifiziererinformation 14 erzeugt die Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungsschaltung 561 eine Adresse für den Zugriff auf die Bandbreitenüberprüfungstabelle 550 auf der Grundlage der Flussidentifiziererinformation 14, um dadurch Bandbreitenüberprüfungssteuerungsinformation 600-j auszulesen. Danach werden THR-A: 601-j und THR-B: 602-j zu einem THR-Speicher 523 der Überprüfungsergebnisentscheidungseinheit 520 übertragen und POLR 603-j, TS 604-j und CNT 605-j werden zu einem POLR-Speicher 513, einem TS-Speicher 514 und einem CNT-Speicher 515 der Eimerwasserpegelentscheidungseinheit 510 übertragen. Dann werden DSCPC 606-j und DSCPN 607-j zu einem DSCPC-Speicher 532 bzw. einem DSCPN-Speicher 533 der DSCP-Entscheidungseinheit 530 übertragen (Schritt 703).
In der Eimerwasserpegelentscheidungsverarbeitung 710 bestimmt die Eimerwasserpegelentscheidungseinheit 510 den Wasserpegel in einem Einer (Eimerwasserpegel) unmittelbar vor der Eingabe jedes Pakets. Eine Eimerwasserpegelentscheidungsschaltung 511 berechnet zuerst die Differenz zwischen dem Wert eines Zeitgebers 512 zum Zählen der aktuellen Zeit und TS 604-j (s) in dem TS-Speicher 514, der die Ankunftszeit des vorherigen Pakets angibt, um eine Zeit zu ermitteln, die seit dem Ankunft des vorherigen Pakets verstrichen ist (Schritt 711). Als Nächstes berechnet die Eimerwasserpegelentscheidungsschaltung 511 den Pegel von Wasser (reduzierter Wasserpegel des Eimers), das seit der Ankunft des vorherigen Pakets herausgeleckt ist (Schritt 712), durch Multiplizieren der verstrichenen Zeit (s) mit dem POLR 603-j (Byte/s) im POLR-Speicher 513. Ferner subtrahiert die Eimerwasserpegelentscheidungsschaltung 511 den reduzierten Wasserpegel des Eimers von der CNT 605-j in dem CNT-Speicher 515, der einen Eimerwasserpegel unmittelbar nach der Bandbreitenüberwachung des vorherigen Pakets angibt, um dadurch einen Eimerwasserpegel unmittelbar vor der Eingabe eines Pakets zu bestimmen (Schritt 713). Die Eimerwasserpegelentscheidungseinheit 510 bestimmt, ob der Wert des Eimerwasserpegels positiv oder negativ ist (Schritt 714). Wenn der Wert negativ ist, korrigiert die Eimerwasserpegelentscheidungseinheit 510 den Eimerwasserpegel auf „0", was bedeutet, dass der Eimer leer ist (Schritt 715).
In der Überprüfungsergebnisentscheidungsverarbeitung 720 bestimmt eine Überprüfungsergebnisentscheidungsschaltung 521 der Überprüfungsergebnisentscheidungseinheit 520, ob Wasser, das einer Paketlänge des eingegebenen Pakets äquivalent ist, in den Eimer gegossen werden kann. Zuerst wird eine Paketlänge (Byte) zu dem Eimerwasserpegel (Byte) addiert, der gemäß der Eimerwasserpegelentscheidungsverarbeitung 710 bestimmt worden ist (Schritt 721).
Als Nächstes wird die durch die Flusserfassungseinheit 540 übertragene Flussprioritätsinformation 17 in dem Flussprioritätsspeicher 524 gespeichert. Dann wird die nachfolgende Verarbeitung in Abhängigkeit von der gespeicherten Information bestimmt (Schritt 722).
Wenn die gespeicherte Information als Priorität beurteilt wird, werden die Tiefe des Eimers für das im THR-Speicher 523 gespeicherte Prioritätspaket THR-A 601-j und der vorstehend addierte Wert verglichen (Schritt 723). Wenn der addierte Wert (Eimerwasserpegel + Paketlänge) größer als der Wert von THR-A 601-j ist, d. h. es geschätzt wird, dass das Wasser über den Eimer laufen muss, wenn zusätzliches, der Paketlänge äquivalentes Wasser eingegossen wird, beurteilt die Überprüfungsergebnisentscheidungsschaltung 521 das eingegebene Paket als Verletzungspaket und überträgt eine Bandbreitenüberprüfungsergebnisinformation 15, die die Verletzung angibt, an die DSCP-Entscheidungsschaltung 531 der DSCP-Entscheidungsschaltung 530 und die Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungsschaltung 561 der Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungseinheit 560 (Schritt 726). Wenn andererseits der addierte Wert (Eimerwasserpegel + Paketlänge) gleich oder kleiner als der Wert von THR-A 601-j ist, beurteilt die Überprüfungsergebnisentscheidungsschaltung 521, dass das eingegebene Paket ein Übereinstimmungspaket ist, und überträgt eine Bandbreitenüberprüfungsergebnisinformation 15, die die Übereinstimmung anzeigt, an die DSCP-Entscheidungsschaltung 531 und die Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungsschaltung 561 und überträgt den addierten Wert (Eimerwasserpegel + Paketlänge) als eine Eimerwasserpegelinformation 16 an die Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungsschaltung 561 (Schritt 725).
Wenn das Referenzergebnis in Schritt 722 als Nichtpriorität beurteilt wird, werden der addierte Wert (Eimerwasserpegel + Paketlänge) und die Tiefe eines Eimers THR-B 602-j für die in dem THR-Speicher 523 gespeicherten Nichtprioritätspakete verglichen (Schritt 724). Wenn der addierte Wert (Eimerwasserpegel + Paketlänge) größer als der Wert von THR-B 602-j ist, wird der vorstehend genannte Schritt 726 ausgeführt. Ansonsten wird bei (Eimerwasserpegel + Paketlänge ≤ THR-B 602-j) der vorstehend genannte Schritt 725 ausgeführt.
Die Schritte 722 und 724 werden in der vorliegenden Erfindung inhärent verarbeitet. Wenn das Unternehmensnetzwerk A210 Sprachpakete mit einer Geschwindigkeit innerhalb der Vertragsbandbreite überträgt, kann, da kein Überlaufen auftritt, sofern die in den Eimer gegossene Wassermenge nur den Sprachpaketen entspricht, eine gewissen Menge anderer Pakete als die Sprachpakete unter Verwendung des Rests der Vertragsbandbreite übertragen werden, indem sie als Übereinstimmung beurteilt werden. Wenn andererseits ein Benutzer Sprachpakete mit einer Geschwindigkeit überträgt, die größer als die Vertragsbandbreite ist, speichert der Eimer immer Wasser über dem Schwellenpegel THR-B 602-j. Daher werden in diesem Fall nur die Sprachpakete als Übereinstimmung beurteilt.
Beim Empfang der Bandbreitenüberprüfungsergebnisinformation 15, die die Übereinstimmung angibt, schreibt die Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungsschaltung 561 Eimerwasserpegelinformation 16 und eine Zählung oder einen Wert des Zeitgebers 512 in ihre entsprechende CNT 605-j und ihren entsprechenden TS 604-j als Eimerwasserpegel und eine Ankunftszeit des Pakets im Augenblick der Bandbreitenüberwachung (Schritt 727). Die Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungsschaltung 561 führt den oben genannten Schritt 727 nicht aus, wenn eine Bandbreitenüberprüfungsergebnisinformation 15 empfangen wird, die eine Verletzung anzeigt.
In der DSCP-Entscheidungsverarbeitung 730 bestimmt die DSCP-Entscheidungseinheit 530 einen DSCP auf der Grundlage der Band breitenüberprüfungsergebnisinformation 15. Wenn die Bandbreitenüberprüfungsergebnisinformation 15 als Übereinstimmung beurteilt wird, beurteilt die DSCP-Entscheidungsschaltung 531 den in dem DSCPC-Speicher 532 gespeicherten DSCP als einen DSCP des eingegebenen Pakets und überträgt Paket-DSCP-Information 12, die aus dem DSCP besteht, an die Paketempfangsschaltung 160 (Schritt 731). Wenn die Bandbreitenüberprüfungsergebnisinformation 15 als Verletzung beurteilt wird, beurteilt die DSCP-Entscheidungsschaltung 531 den in dem DSCPN-Speicher 533 gespeicherten DSCP als einen DSCP des eingegebenen Pakets und überträgt Paket-DSCP-Information 12, die aus dem DSCP besteht, an die Paketempfangsschaltung 160 (Schritt 732).
Die Bandbreitenüberwachungsvorrichtung mit der Bandbreitenüberwachungsfunktion nach dem Stand der Technik 1 bestimmt Sprachpakete innerhalb einer Überwachungsbandbreite (Vertragsbandbreite) als Prioritätspakete, während sie Überschuss-Sprachpakete über der Überwachungsbandbreite und andere Pakete als die Sprachpakete als Nichtprioritätspakete beurteilt. Wenn die in 8(a) gezeigten Traffics eingegeben werden, werden die nach der Bandbreitenüberwachung des Standes der Technik beobachteten Traffics wie in 8(b) gezeigt dargestellt. Andere Pakete als Sprachpakete, die durch diagonal schraffierte Bereiche, die in 8(b) gezeigt sind, angegeben sind, werden als Nichtprioritätspakete ungeachtet der Tatsache übertragen, dass die wahre Menge von Prioritätspaketen innerhalb der Überwachungsbandbreite bleibt. Ein Verwalter des Unternehmensnetzwerks A210 ist nämlich nicht imstande, die Vertragsbandbreite für die Prioritätspakete ausreichend zu nutzen.
Da die Bandbreitenüberwachungseinheit 141 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Schwelle THR-B 602-j neu versehen ist, kann sie eine gewisse Menge von anderen Paketen als Sprachpaketen als Prio ritätspakete beurteilen, wenn die Bandbreite der empfangenen Sprachpakete unter der Vertragsbandbreite liegt und der Eimerwasserpegel weniger als die THR-B 602-j ist. Traffics, die nach dem Durchgang durch die Bandbreitenüberwachung durch die Bandbreitenüberwachungseinheit 141 der vorliegenden Erfindung beobachtet werden, sind in 8(c) gezeigt, welche angibt, dass der Verwalter des Unternehmensnetzwerks A210 die Vertragsbandbreite ausreichend nutzen kann.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform hat einen Fall beschrieben, in dem der Übergangsrouter A211 zwei Typen von Paketen (Sprachpakete und die anderen Pakete) überträgt, die sich in der Flusspriorität unterscheiden. Als Nächstes folgt eine Beschreibung eines Falls, in dem vier Typen von Paketen übertragen werden, die sich in der Flusspriorität unterscheiden.
In der folgenden Ausführungsform überträgt der Durchgangsrouter A: 211 vier Typen von Paketen, die sich in der Flusspriorität unterscheiden, wie etwa Pakete mit Sprache, Transaktionsdaten, E-mail und anderen. Im Übrigen werden Prioritäten beispielsweise in der Reihenfolge Sprache > Transaktionsdaten > E-mail > andere vergeben.
9 ist ein Blockdiagramm einer Bandbreitenüberwachungseinheit 941 bzw. 10 zeigt ein Format einer Bandbreitenüberprüfungstabelle 950 bzw. 11 ist ein Flussdiagramm einer Überprüfungsergebnisentscheidungsverarbeitung 1120. Es folgt eine Beschreibung des Unterschieds zwischen der Übertragung der vier Pakettypen und der Übertragung der zwei Pakettypen.
Verglichen mit der Bandbreitenüberprüfungstabelle 550 ist die Bandbreitenüberprüfungstabelle 950 neu mit der THR-C 1008-j (wo bei j = 1 bis N) und der THR-D 1009-j versehen. Im Übrigen besteht die Beziehung THR-A 601-j ≥ THR-B 602-j ≥ THR-C 1008-j ≥ THR-D 1009-j.
Wenn die Flusspriorität von Paketen in vier Typen eingeteilt wird, wendet eine Flusserfassungseinheit 940 den Schritt 1102 zum Bestimmen eines Flussidentifizierers und von Flussprioritäten an (Priorität 1 bis Priorität 4), wobei sie Flussidentifiziererinformation 14, die aus dem Flussidentifizierer besteht, an eine Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungsschaltung 561 einer Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungseinheit 560 und Flussprioritätsinformation 20 einschließlich einer der vier Flussprioritäten an einen Flussprioritätenspeicher 924 anstelle des Schritts 702 überträgt. Weiterhin wird Schritt 703 durch Schritt 1103 zum Speichern von sogar THR-C 1008-j, THR-D 1009-j in einem THR-Speicher 923 zusätzlich zu der THR-A 601-j und THR-B 602-j ersetzt.
Die Schritte 722 bis 724 der Überprüfungsergebnisentscheidungsverarbeitung 720 werden jeweils durch die in 11 gezeigten Schritte 1122 bis 1126 der Überprüfungsergebnisentscheidungsverarbeitung 1120 ersetzt. In Schritt 1122 speichert der Flussprioritätsspeicher 940 in sich die durch die Flusserfassungseinheit 940 übertragene Flussprioritätsinformation 20 und der Verarbeitungsvorgang wird in vier Zweige in Abhängigkeit von der gespeicherten Information geteilt. Wenn die gespeicherten Informationen jeweils als Priorität 1, Priorität 2, Priorität 3 und Priorität 4 angegeben werden, werden THR-A 601-j, THR-B 602-j, THR-C 1008-j und THR-D 1009-j jeweils in der Größe mit dem addierten Wert des Eimerwasserpegels und der in Schritt 721 berechneten Paketlänge verglichen, und es wird eine Entscheidung hinsichtlich entweder Übereinstimmung oder Verletzung getroffen (Schritte 1123 bis 1126).
Wenn der Übergangsrouter A: 211 die vier Typen von Paketen, die sich in der Flusspriorität unterscheiden, wie oben beschrieben überträgt, können diese Pakete in die Vertragsbandbreite in der Reihenfolge von den Paketen, die von hoher Flusspriorität sind, gepackt werden, wie in 12 gezeigt ist, aufgrund des Verhaltens von vier Eimertiefen durch den Randrouter A: 202. Gleichermaßen können, wenn der Übergangsrouter A: 211 H (> 2) Typen von Paketen überträgt, die sich in der Flusspriorität unterscheiden, diese Pakete in die Vertragsbandbreite in der Reihenfolge von den Paketen, die von hoher Flusspriorität sind, gepackt werden, aufgrund des Verhaltens von H Stücken von Eimertiefen durch den Randrouter A: 202.
Bisher ist eine Beschreibung der Betätigungen der Bandbreitenüberwachungseinheit 141 und der Bandbreitenüberwachungseinheit 941 in dem Grenzmarkierungsfall erfolgt, in dem das Unternehmensnetzwerk A: 210 die Pakete überträgt, ohne die Unterscheidung zwischen den Prioritäten zu machen. Als Nächstes folgt eine Beschreibung der Betätigung der Bandbreitenüberwachungseinheit 141 in dem Kundenmarkierungsfall, in dem das Unternehmensnetzwerk A: 210 die Pakete überträgt, während es zwischen ihren Prioritäten unterscheidet.
In 2 wird angenommen, dass die Bandbreite für die Prioritätspakete zwischen dem Internet 200 und dem Unternehmensnetzwerk A: 210 vertraglich vereinbart ist und der Übergangsrouter A: 211 Prioritätspakete und Nichtprioritätspakete überträgt, wobei er sie voneinander gemäß dem DSCP unterscheidet, wie in 13(a) gezeigt ist. Der Randrouter A: 202 führt eine Bandbreitenüberwachung durch, um eine Neuzuweisung des DSCP auszuführen. Ein Router 100 mit der Bandbreitenüberwachungseinheit 141, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird, wird als der Randrouter A: 202 eingesetzt.
In dem Grenzmarkierungsfall hat, wenn die Bandbreitenüberwachungseinheit 141 die Paketkopfinformation 11 in Schritt 701 empfängt, die Flusserfassungseinheit 540 das SIP 311, DIP 312, den SPORT 313 und DPORT 314 in sich gespeichert. In dem Kundenmarkierungsfall wird andererseits der in der Kopfeinheit 310 beinhaltete DSCP 315 ebenfalls zusätzlich zu der obigen Information gespeichert und zur Flusserfassung verwendet. Eine andere Betätigung als diese ist identisch mit der Betätigung der Bandbreitenüberprüfungseinheit 141 in dem Grenzmarkierungsfall.
Da der DSCP von jedem Nichtprioritätspaket im Stand der Technik 2 nicht verändert ist, selbst wenn der Übergangsrouter A: 211 die Prioritätspakete nicht überträgt, könnte der Verwalter des Unternehmensnetzwerks A: 210 die Vertragsbandbreite nicht effektiv nutzen (siehe 13(b)). Andererseits kann, wenn der mit der Bandbreitenüberwachungseinheit 141 gemäß der vorliegenden Erfindung versehene Router 100 als der Randrouter A: 202 verwendet wird, der Verwalter des Unternehmensnetzwerks A: 210 die Vertragsbandbreite aufgrund eines Anstiegs der Priorität des DSCP der Nichtprioritätspakete effektiv nutzen, wenn der Durchgangsrouter A: 211 Prioritätspakete mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Vertragsbandbreite überträgt (siehe 13(c)).
Die bisher veranschaulichten Ausführungsformen haben die Bandbreitenüberwachung der verbindungsfreien Kommunikation beschrieben. Ein Blockdiagramm einer Bandbreitenüberwachungseinheit 1441, die in einer Verbindungskommunikation verwendet wird, wie etwa ein ATM und ein Rahmenrelais, ist in 14 gezeigt.
In der Bandbreitenüberwachungseinheit 1441 wird die in 9 gezeigte Flusserfassungseinheit 540 durch eine Verbindungsprioritätsentscheidungseinheit 1440 ersetzt. Die Verbindungsprioritätsent scheidungseinheit 1440 bestimmt eine Verbindungspriorität, die die Priorität von Paketen innerhalb einer Verbindung auf der Grundlage eines Verbindungsidentifizierers innerhalb der Verbindungsidentifiziererinformation 18 und der Paketkopfinformation 11 anzeigt und die Verbindungspriorität als Verbindungsprioritätsinformation 19 an einen Verbindungsprioritätsspeicher 1424 überträgt.
Eine Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungsschaltung 1461 erzeugt die Adresse von einem von Einträgen in einer Bandbreitenüberprüfungstabelle 550 auf der Grundlage des anstelle des Flussidentifizierers verwendeten Verbindungsidentifizierers, um einen Bandbreitenüberwachungssteuerungsinformationseintrag 600-j auszulesen. Weiterhin beurteilt eine Überprüfungsergebnisentscheidungsschaltung 1421 die Übereinstimmung oder Verletzung des Pakets auf der Grundlage der in dem Verbindungsprioritätsspeicher 1424 gespeicherten Verbindungspriorität. Die andere Verarbeitung, die eine andere als die vorgenannte Verarbeitung ist, ist identisch mit der Betätigung der in der Verbindungskommunikation verwendeten Bandbreitenüberwachungseinheit 141.
Obwohl die Priorität des Netzwerks beschrieben worden ist, während sie auf den DSCP des IP-Kopfs beschränkt ist, können ein in einem Kopf einer ATM-Zelle liegendes CLP (Zellverlustprioritäts)-Bit und ein in einem Rahmenkopf eines Rahmenrelais liegendes DE (Löschfreigabe)-Bit ebenfalls in einer dem DSCP ähnlichen Weise behandelt werden. Traffics in einem Kundenmarkierungsfall, in dem der Übergangsrouter A: 211 das Markieren auf der CLP der ATM-Zellen bewirkt, sind in 15(a) gezeigt, Traffics nach der Bandbreitenüberwachung gemäß dem Stand der Technik 2 sind in 15(b) gezeigt und Traffics nach dem Durchgang durch den Randrouter A: 202, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird, sind in 15(c) gezeigt.
Gemäß dem Stand der Technik 2 kann, da die CLP einer ATM-Zelle mit CLP = 1 unverändert bleibt, selbst wenn der Übergangsrouter A: 211 ATM-Zellen mit CLP = 0 mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Vertragsbandbreite überträgt, der Verwalter des Unternehmensnetzwerks A: 210 die Vertragsbandbreite nicht effektiv nutzen. Wenn andererseits der Router 100, der mit der Bandbreitenüberwachungseinheit 141 gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, als der Randrouter A: 202 eingesetzt wird, kann der Verwalter des Unternehmensnetzwerks A: 210 die Vertragsbandbreite effektiv nutzen, da eine bestimmte Menge von ATM-Zellen mit CLP = 1 zu ATM-Zellen mit CLP = 0 verändert wird, sofern der Übergangsrouter A: 211 ATM-Zellen mit CLP = 0 mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Vertragsbandbreite überträgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung stehen in einem Netzwerk zum vorzugsweisen Übertragen von Prioritätspaketen, die jedes einen Paketkopf aufweisen, in dem ein Prioritätsfeld als Priorität im Vergleich zu anderen Nichtprioritätspaketen als den Prioritätspaketen gegeben ist, wobei ein Netzwerkbetreiber des Netzwerks einen Vertrag für eine Bandbreite von Prioritätspaketen mit einem das Netzwerk benutzenden Benutzer abschließt, und die Bandbreite der Prioritätspakete durch einen Knoten am Eingang des Netzwerks überwacht wird, die folgenden Vorteile zur Verfügung.
Wenn die Menge der Prioritätspakete, die von dem Netzwerkbenutzer übertragen werden, indem er eine Prioritätsangabe in deren Prioritätsfeld einsetzt, innerhalb der Vertragsbandbreite liegt, wird das Prioritätsfeld der anderen von dem Benutzer übertragenen Pakete automatisch auf einen Wert umgeschrieben, der der Prioritätsangabe durch einen am Eingang des Netzwerks positionierten Knoten entspricht, wodurch der Netzwerkbetreiber einen Service bereitstellen kann, der die effektive Nutzung der Vertragsbandbreite erlaubt. Durch Anwenden der Bandbreitenüberwachungseinheit mit einer Funktion des Neuschreibens der Inhalte des Prioritätsfelds von Nichtprioritätspaketen bei einem Knoten am Eingang des Netzwerks wird eine solche Bandbreitenüberwachungsvorrichtung realisiert, die einen Kommunikationsservice bieten kann, in dem die Nutzungseffizienz der Vertragsbandbreite verbessert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden, wenn der Netzwerkbenutzer Pakete an das Netzwerk überträgt, ohne das Prioritätsfeld einzustellen, und der Knoten am Eingang des Netzwerks Prioritätspakete und Nichtprioritätspakete gemäß einer zwischen dem Netzwerkbetreiber und dem Netzwerkbenutzer vertraglich vereinbarten Prioritätspaketbestimmungspolitik bestimmt, die folgenden Wirkungen hervorgerufen.
Wenn in der vorstehenden Entscheidung festgestellt wird, dass die Bandbreite der Prioritätspakete geringer als die Grenze der Vertragsbandbreite ist, indem automatisch die Inhalte des Prioritätsfeld von Paketen, die als Nichtprioritätspaket beurteilt werden, in einen Wert geändert wird, der demjenigen des Prioritätspakets entspricht, ist es möglich, einen Service bereitzustellen, der es dem Netzwerkbenutzer erlaubt, die Vertragsbandbreite effektiv zu nutzen.

Claims

Bandbreitenüberwachungsverfahren, das für die Verwendung in einem Netzwerk geeignet ist, das bestimmte Arten von Paketen bevorzugt gegenüber Paketen, die anders als die bestimmte Art der Pakete sind, überträgt, mit den Schritten: wenn ein Paket in das Netzwerk gelangt, Überwachen (700) ob das Paket eine vertragsgemäße Bandbreite, die mit der Paketquelle vereinbart ist, verletzt; gekennzeichnet durch die Schritte Beurteilen (726), ob das Paket der bestimmten Art von Paketen entspricht; und wenn das Paket die Vertragsbandbreite nicht verletzt und nicht der bestimmten Art von Paketen entspricht, Übersenden (732) des Pakets als die bestimmte Art von Paket.
Bandbreitenüberwachungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem das Paket einen Kopf hat, wobei die Beurteilung, ob das Paket der bestimmten Art von Paketen entspricht, anhand eines Werts im Kopf vorgenommen wird.
Bandbreitenüberwachungsverfahren nach Anspruch 2, mit dem weiteren Schritt: wenn der Wert im Kopf nicht einem speziellen, die besondere Art von Paketen anzeigenden Wert entspricht, Ändern des Werts im Kopf auf den besonderen Wert.
Bandbreitenüberwachungsverfahren nach Anspruch 2, bei dem der Kopf ein Prioritätsfeld hat und die Beurteilung dahingehend, ob die Pakete der bestimmten Art von Paketen entspricht, nach Maßgabe des Werts im Prioritätsfeld vorgenommen wird.
Bandbreitenüberwachungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Überwachung unter Verwendung eines „leaky-bucket"-Algorithmus vorgenommen wird, wobei eine erste Tiefe eines Eimers angenommen wird, wenn das Paket nicht die bestimmte Art von Paketen ist, und unter Verwendung eines „leaky-bucket"-Algorithmus mit einer zweiten Tiefe eines Eimers unterschiedlich von der ersten Tiefe, wenn das Paket der bestimmten Art von Paketen entspricht, um dadurch zu beurteilen, ob das Paket die Vertragsbandbreite, die mit der Paketquelle vereinbart ist, verletzt.
Bandbreitenüberwachungsvorrichtung zur Überwachung der Bandbreite eines Pakets, das in ein Netzwerk gelangt, mit: einer Flusserfassungseinrichtung (540) zum Erfassen eines Flusses einer Folge von Paketen auf der Grundlage zumindest eines von Adressinformation, Benutzungsidentifizierungsinformation und Netzwerkpriorität eines eingegebenen Pakets, wobei die Netzwerkpriorität die Priorität des eingegebenen Pakets innerhalb des Netzwerks definiert, und zum Bestimmen eines Flussidentifizierers; einer Bandbreitenüberprüfungstabelle (550, 950) mit zumindest einem Eintrag mit Bandbreitenüberwachungssteuerungsinformation eines Flusses, zu dem das eingegebene Paket gehört, zur Bandbreitenüberwachung, und mit einer Flusspriorität, die die Priorität des eingegebenen Pakets anzeigt; und einer Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungseinrichtung (560) zum Auslesen eines Eintrags entsprechend dem Flussidentifizierer von der Bandbreitenüberprüfungstabelle; einer Überprüfungsergebnisentscheidungseinrichtung (520, 920) zum Vornehmen einer Entscheidung dahingehend, ob das eingegebene Paket der Bandbreite entspricht oder diese verletzt, aufgrund der Flusspriorität, der Bandbreitenüberwachungssteuerungsinformation innerhalb des Eintrags, der von der Bandbreitenüberprüfungstabellensteuerungseinrichtung ausgelesen wurde, und eines Werts eines Zeitgebers zur Angabe der momentanen Zeit; weiter gekennzeichnet durch eine Prioritätsentscheidungseinrichtung (530) zum Bestimmen einer Netzwerkpriorität des eingegebenen Pakets aus dem Ergebnis der Entscheidung durch die Überprüfungsergebnisentscheidungseinrichtung und mehrerer von der Bandbreitenüberwachungstabellensteuerungseinrichtung ausgelesenen Netzwerkprioritäten.
Bandbreitenüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Überprüfungsergebnisentscheidungseinrichtung einen „leaky-bucket"-Algorithmus mit mehreren Eimertiefen als Bandbreitenüberwachungsalgorithmus nützt, und wobei der Eintrag in der Bandbreitenüberprüfungstabelle die Tiefe des Eimers für die Prioritätspakete und eine Tiefe des Eimers für andere Pakete als die Prioritätspakete angibt.