DE69735259T2

DE69735259T2 - Knotenvorrichtung und Verfahren zur Verwendung einer virtuellen Verbindung zur Übertragung eines Paketes

Info

Publication number: DE69735259T2
Application number: DE69735259T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Nagami; Yasuhiro Katsube; Hisako Tanaka
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: US6304577B1; JPH1075247A; EP0836352A3; DE69735259D1; EP0836352A2; EP0836352B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Netzsysteme. Genauer bezieht sich die Erfindung auf eine Knotenvorrichtung mit einer Schnittstelle mit einem auf virtuelle Verbindung ausgerichteten Netz (virtual-connection-oriented network) und ein Verfahren zum Managen einer virtuellen Verbindung, um Pakete von der Knotenvorrichtung zu übertragen.
Der Artikel mit dem Titel "Broadband ISDN signalling techniques and benefits" (Commutation et Transmission, FR, SOTELEC. Paris, Vol. 17, 1. Januar 1995, Seiten 59 bis 70, ISSN: 0242-1283) beschreibt Signalisierungssysteme, die in Breitband-ISDN basierend auf ATM-Übertragung verwendet werden können. Die Literaturstelle legt eine Beschreibung der Vermittlungstechniken und angenommener Grundprinzipien dar, auf die von dem gewöhnlichen Kanalsignalisierungssystem verwiesen wurde, das bereits weithin verwendet wird.
Um Pakete durch eine virtuelle Verbindung mit einem auf virtuelle Verbindung ausgerichteten Netz, wie etwa einem ATM – (asynchroner Transfermodus, Asynchronous Transfer Mode) Netz, zu transferieren, wird eine virtuelle Verbindung auf einem von zwei Wegen eingerichtet:

1) Alle virtuellen Verbindungen zwischen Knoten in dem Netz werden im voraus zum Verwenden der virtuellen Verbindungen, um Pakete zu transferieren (z.B. PVC (permanente virtuelle Verbindung, Permanent Virtual Connection) oder VP (virtueller Pfad, Virtual Path) in dem ATM-Netz), eingerichtet; oder
2) Eine adäquate virtuelle Verbindung wird eingerichtet, wenn sie erforderlich ist, Pakete zu transferieren, und sie wird freigegeben, wenn der Transfer von Paketen endet (z.B. SVC (vermittelte virtuelle Verbindung, Switched Virtual Connection) in dem ATM-Netz).

Das erste Verfahren macht es möglich, eine virtuelle Verbindung ohne Warten auf eine Einrichtung zu verwenden, wenn ein Knoten beginnt, ein Paket zu übertragen. Eine vorherige Einrichtung aller virtuellen Verbindungen durch einen menschlichen Netzmanager hat jedoch große Schwierigkeiten. Außerdem ist es in dem PVC-Verfahren schwierig zu bestimmen, wie viele virtuelle Verbindungen voreinzustellen sind. In dem VP-Verfahren kann die Verwendung von virtuellen Verbindungen ineffizient sein, da viele virtuelle Verbindungen der fixierten Zahl (z.B. 2¹⁶) notwendigerweise zwischen allen benachbarten Knoten eingerichtet werden.
Das zweite Verfahren richtet eine virtuelle Verbindung von einem ersten Knoten zu einem zweiten Knoten durch z.B. ATM-Signalisierung ein, wenn der erste Knoten gerade ein Paket zu dem zweiten Knoten überträgt, und gibt die virtuelle Verbindung durch ATM-Signalisierung frei, wenn der erste Knoten Übertragen von Paketen zu dem zweiten Knoten beendet. Da die Einrichtung einer virtuellen Verbindung beginnt, nachdem die virtuelle Verbindung notwendig wird, gibt es eine Verzögerung wegen der Einrichtung, bis der Knoten in der Lage sein wird, das Paket zu übertragen. Außerdem ist die Häufigkeit von Einrichtung/Freigabe von virtuellen Verbindungen hoch, da die virtuelle Verbindung jedes Mal freigegeben wird, wenn sie unnötig wird. Dies erfordert die Knoten und Switches höchsten Leistungsverhaltens in dem Netz bei Signalisierung von Einrichtung/Freigabe.
Offenbarung der Erfindung
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Mechanismus zum Erhalten einer virtuellen Verbindung mit einer kleineren Verzögerung und mit weniger Einrichtungs-/Freigabeaktionen unter Verwendung von Signalisierung vorzusehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Knoten vorgesehen, zum Verbinden mit einem auf virtuelle Verbindung ausgerichteten Netz, der Knoten umfassend:
VC-Mittel zum Einrichten oder Freigeben einer virtuellen Verbindung mit einem benachbarten Knoten;
Mittel zum Übertragen eines Paketes zu dem benachbarten Knoten durch eine hergestellte virtuelle Verbindung; und
Mittel zum Steuern des VC-Mittels, um mindestens eine virtuelle Verbindung mit dem benachbarten Knoten aufrechtzuerhalten, die durch das Mittel zum Übertragen gegenwärtig nicht in Gebrauch ist.
Die vorliegende Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Managen einer virtuellen Verbindung in einem Netz vor, die Schritte umfassend:
Aufrechterhalten einer oder mehr hergestellter und nicht verwendeter virtueller Verbindungen zwischen benachbarten Knoten in einem Netz;
Einrichten einer neuen virtuellen Verbindung (S202) zwischen den benachbarten Knoten, wenn die Zahl von nicht verwendeten virtuellen Verbindungen zwischen den Knoten kleiner als eine erste vorbestimmte Zahl ist; und
Freigeben einer der hergestellten und nicht verwendeten virtuellen Verbindungen (S204) zwischen den benachbarten Knoten, wenn die Zahl von nicht verwendeten virtuellen Verbindungen zwischen den Knoten eine zweite vorbestimmte Zahl überschreitet.
Die Erfindung wird auch des weiteren in den unabhängigen Verfahrensansprüchen 12 und 22 offenbart.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen wird. Sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung sehen Beispiele vor, die mit dieser Erfindung konsistent sind und erläutern, wie Systeme und Verfahren, die mit dieser Erfindung konsistent sind, herzustellen und zu verwenden sind. Diese Beschreibung schränkt die beanspruchte Erfindung nicht ein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine beispielhafte Netztopologie, die mit der vorliegenden Erfindung konsistent ist.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Konfiguration eines Knotens in dem Netz von 1 zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Operation zum Managen nicht verwendeter VCs zeigt.
4 zeigt Beispielinhalt der Tabelle nicht verwendeter VC in 2.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Operation zum Erhalten einer virtuellen Verbindung aus einem Pool von nicht verwendeten VCs zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Operation zum Rückgeben einer VC zu dem Pool von nicht verwendeten VCs zeigt.
7 zeigt einen Beispielübergang der Zahl von VCs.
8 zeigt eine andere Netztopologie, die mit der vorliegenden Erfindung konsistent ist.
9 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Konfiguration eines Knotens für das Netz in 8 zeigt.
10 zeigt Beispielinhalt der IP-Weiterleitungstabelle und der Vorgabe-VC-Tabelle in 9.
Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Nun werden die bevorzugten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Obwohl die folgende Beschreibung ein ATM-Netz einbezieht, kann die vorliegende Erfindung in einem anderen auf virtuelle Verbindung ausgerichteten Netz (z.B. frame relay, Rahmenweitergabe) auf eine ähnliche Weise wie in dem ATM-Netz praktiziert werden.
A. Allgemeine Beschreibung
Ein Knoten, der mit der vorliegenden Erfindung konsistent ist, hat mehrere VCs (z.B. SVCs) durch ATM-Signalisierung im voraus eingerichtet, und hat diese VCs als nicht verwendete VCs registriert. Wenn eine VC notwendig wird, um ein Paket zu übertragen (zu transferieren), erhält der Knoten die erfor derliche VC durch Auswählen einer der registrierten nicht verwendeten VCs an Stelle einer Einrichtung einer neuen VC. Wenn eine VC in Gebrauch unnötig wird, da ihre Verwendung abgeschlossen ist, registriert der Knoten die VC als eine nicht verwendete VC an Stelle einer Freigabe der VC.
Die Wartezeit, bis eine VC verwendbar wird, kann durch Beseitigen der VC-Einrichtungszeit verkürzt werden, während Signalisierung dennoch zum Einrichten von VCs verwendet werden kann. Auch können mehr VCs als jene, die gegenwärtig zum Übertragen (Transferieren) von Paketen verwendet werden, hergestellt gelassen werden, und die VCs können erneut verwendet werden, sodass die Häufigkeit von Einrichtung/Freigabe von VCs durch Signalisierung und die VC-Einrichtungsbelastungen für Knoten und Switches in dem Netz reduziert werden können.
B. Beispieloperation
Es wird ein beispielhafter Fall zum Einrichten von VCs beschrieben, um Pakete von Knoten 101A zu Knoten 101B, C oder D in dem in 1 gezeigten Netz zu transferieren. Knoten 101A hat Schnittstellen (I/F) (a) und (b). Schnittstelle (a) verbindet ATM-Switch 102 und ATM-Switch 102 verbindet Knoten 101B und C. Schnittstelle (b) verbindet Knoten 101D. Jede Verbindung zwischen Knoten ist durch ATM implementiert. Ein Knoten kann entweder ein Router oder ein Host sein.
Wie in 2 gezeigt, enthält Knoten 101A die Tabelle nicht verwendeter VC 110, VC-Managingsektion 111, VC-Einrichtungs-/Freigabesektion 112 und Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113. Diese Sektionen können durch entweder Software oder Hardware implementiert sein. Knoten 101A enthält auch eine oder mehr ATM-I/F 114. Für viele I/Fs können die I/Fs eine oder mehr I/F außer ATM (z.B. Ethernet) enthalten.
Die Tabelle nicht verwendeter VC 110 speichert Information von hergestellten VCs, die nicht im gegenwärtigen Gebrauch sind. Die VCs, die in der Tabelle nicht verwendeter VC 110 registriert sind, bilden einen Pool von nicht verwendeten VCs. VC-Managingsektion 110 erhält/gibt zurück eine VC von/zu der Tabelle nicht verwendeter VC 110 als Reaktion auf Anforderungen von der Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113. VC-Managingsektion 111 managt auch die Zahl von nicht verwendeten VCs und steuert VC-Einrichtungs-/Freigabesektion 112 derart, dass die nicht verwendeten VCs, deren Zahl innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs ist, vorhanden sind.
3 zeigt eine Operation zum Managen nicht verwendeter VCs, um den Pool von nicht verwendeten VCs zu bilden. Diese Operation wird durchgeführt, wenn ein Knoten aktiviert wird, wenn eine VC erhalten wird von oder zurückgegeben wird zu dem Pool oder periodisch, während ein Knoten gerade arbeitet. N1 in Schritt S201 ist die minimale Zahl von nicht verwendeten VCs, und N2 in Schritt S203 ist die maximale Zahl von nicht verwendeten VCs. Die Operation führt dazu, dass die Zahl von nicht verwendeten VCs innerhalb eines Bereichs von N1 bis N2 gehalten wird.
Hierin nachstehend wird ein Beispiel von N1 = 1, N2 = 3 für die Erläuterung genommen. Die VC-Managingsektion 111 führt das Flussdiagramm von 3 für jeden benachbarten Knoten durch. Ein Knoten kann erkennen, welche Knoten benachbart sind, basierend auf Information, die durch einen menschlichen Netzmanager voreingestellt ist oder Verwenden eines Weiterleitungsprotokolls, das zwischen Knoten ausgetauscht wird. Die Werte von N1 und N2 können mit einzelnen benachbarten Knoten variieren.
Die VC-Managingsektion 111 vergleicht die aktuelle Zahl von nicht verwendeten VCs zu einem in Frage kommenden benachbar ten Knoten mit der minimalen Zahl N1 (S201). Falls diese Zahl kleiner als N1 ist (S201 Ja), weist die VC-Managingsektion 111 die VC-Einrichtungs-/Freigabesektion 112 an, eine oder mehr SVCs zu dem benachbarten Knoten einzurichten (S202) durch ATM-Signalisierung. Die Zahl von VCs, die einzurichten sind, wird bestimmt, um die Zahl von nicht verwendeten VCs innerhalb eines Bereichs von N1 bis N2 zu halten. Wenn die Einrichtung abgeschlossen ist, registriert die VC-Managingsektion 111 Information der eingerichteten SVCs in die Tabelle nicht verwendeter VC 110, wie in 4 gezeigt.
Falls die aktuelle Zahl von nicht verwendeten VCs N1 oder mehr ist (S201 Nein), vergleicht die VC-Managingsektion 111 die aktuelle Zahl von nicht verwendeten VCs mit der maximalen Zahl N2 (S203). Falls diese Zahl größer als N2 ist (S203 Ja), wählt die VC-Managingsektion 111 eine oder mehr nicht verwendete VC zu dem benachbarten Knoten, die freizugeben ist/sind, unter Verweis auf die Tabelle nicht verwendeter VC 110 aus, und weist die VC-Einrichtungs-/Freigabesektion 112 an, die ausgewählte(n) VC(s) durch ATM-Signalisierung freizugeben (S204) derart, dass die Zahl von nicht verwendeten VCs in einen Bereich von N1 bis N2 kommt. Falls die aktuelle Zahl von nicht verwendeten VCs N1 oder mehr und N2 oder kleiner ist (S203 Nein), wird nichts unternommen.
Wenn die VC-Managingsektion 111 in Knoten 101A wie oben beschrieben in dem in 1 gezeigten Netz arbeitet, wird die in 4 gezeigte Tabelle nicht verwendeter VC 110 erstellt. Die Tabelle veranschaulicht, dass es 2,2,1 nicht verwendete VCs jeweils für benachbarte Knoten 101B, C, D gibt. VCs von I/F = a, VPI/VCI = 0/100 und I/F = a, VPI/VCI = 0/101 werden als nicht verwendete VCs zu Knoten B unterhalten. VCs von I/F = a, VPI/VCI = 0/200 und I/F = a, VPI/VCI = 0/201 werden als nicht verwendete VCs zu Knoten C unterhalten. Eine VC von I/F = b, VPI/VCI = 0/100 wird als nicht verwendete VCs zu Knoten D unterhalten.
5 zeigt eine Operation zum Erhalten einer VC aus dem Pool von nicht verwendeten VCs, z.B. wenn Knoten 101A gerade beginnt, ein Paket zu Knoten B zu übertragen (zu transferieren). Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 fordert von VC-Managingsektion 111 an, eine VC zu einem Knoten eines nächsten Sprungs B zu erhalten. Die VC-Managingsektion 111 schaut als Reaktion auf diese Anforderung die Zahl von nicht verwendeten VCs und einen Zeiger zu VC-Information entsprechend der spezifizierten Adresse des benachbarten Knotens (in diesem Beispiel Knoten B) in der Tabelle nicht verwendeter VC 110 von 4 nach (S301).
Falls die Zahl von nicht verwendeten VCs Null ist (S302 Ja), weist die VC-Managingsektion 111 die VC-Einrichtungs-/Freigabesektion 112 an, eine neue SVC einzurichten (S305), und die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 verwendet diese neu eingerichtete SVC (S306). Es kann eine Situation auftreten, wo die Zahl von nicht verwendeten VCs Null ist, z.B. falls die Operation, die in 3 gezeigt wird, fehlgeschlagen ist.
Falls die Zahl von nicht verwendeten VCs nicht Null ist (S302 Nein), dekrementiert die VC-Managingsektion 111 die Zahl von nicht verwendeten VCs in der Tabelle nicht verwendeter VC 110 um 1 (S303), und gibt eine I/F und einen VPI/VCI, die in einem Eintrag geschrieben sind, der in der Liste enthalten ist, angezeigt durch den VC-Zeiger in der Tabelle nicht verwendeter VC 110, zu der Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 (S304) zurück. In diesem Beispiel wird die Zahl von nicht verwendeten VCs 1 und es wird eine VC von I/F = a, VPI/VCI = 0/100 aufgenommen (aus der Tabelle nicht verwendeter VC 110 gelöscht). Die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 kann diese ausgewählte VC ohne Warten auf eine Einrichtung einer VC durch Signalisierung verwenden.
Die VC-Managingsektion 111 gibt eine VC zur Tabelle nicht verwendeter VC 110 zurück, wenn sie durch die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 über eine Terminierung der Verwendung der VC benachrichtigt wird, wie in dem Flussdiagramm gezeigt, das in 6 gezeigt wird. Speziell benachrichtigt die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 die VC-Managingsektion 111 über die Terminierung der Verwendung einer VC zu einem Knoten des nächsten Sprungs B. Als Reaktion auf diese Benachrichtigung schaut die VC-Managingsektion 111 die Zahl von nicht verwendeten VCs und einen Zeiger zu VO-Information entsprechend der spezifizierten Adresse des benachbarten Knotens (in diesem Beispiel Knoten B) in der Tabelle nicht verwendeter VC 110 nach (S401). Die VC-Managingsektion 111 inkrementiert die Zahl von nicht verwendeten VCs in der Tabelle nicht verwendeter VC 110 um 1 (S402), und fügt einen intrag, der I/F und VPI/VCI der VC enthält, die zurückzugeben ist, der Liste hinzu, die durch den VC-Zeiger in der VC-Tabelle nicht verwendeter VC 110 angezeigt wird (S403). Wenn z.B. die VC von I/F = a, VPI/VCI = 0/100 zu Knoten B gemäß dieser Operation zurückgegeben wird, wird der Inhalt der Tabelle nicht verwendeter VC erneut, wie in 4 gezeigt.
Die Operation zum Managen von nicht verwendeten VCs, die in 3 gezeigt wird, kann periodisch (als ein Hintergrundjob) unabhängig von Operationen zum Erhalten/Rückgeben einer VC, gezeigt in 5 und 6, ausgeführt werden. Alternativ kann die Operation zum Managen von nicht verwendeten VCs gestartet werden, z.B. jedes Mal, nachdem die Zahl von nicht verwendeten VCs durch die Operation von 5 oder 6 geändert ist.
Oben wurde der Fall beschrieben, wo ein Knoten mehrere SVCs durch ATM-Signalisierung im voraus eingerichtet hat. Die vorliegende Erfindung kann auch durch die folgenden Ausführungsformen praktiziert werden: als eine Anfangsbedingung sind mehrere PVCs (die Zahl kann beliebig innerhalb eines Bereichs von N1 bis N2 bestimmt werden) zwischen benachbarten Knoten eingerichtet. Wenn sich die Zahl von PVCs im aktuellen Gebrauch erhöht und sich die Zahl von nicht verwendeten VCs über N1 hinaus verringert, richtet dann der Knoten SVC(s) wie in Schritt S202 ein. Wenn sich die Zahl von VCs im aktuellen Gebrauch verringert und sich die Gesamtzahl von nicht verwendeten PVCs und SVCs über N2 hinaus erhöht, gibt der Knoten SVC(s) frei, bis die Gesamtzahl N2 wird, wie in Schritt S204. In diesem Fall wird die Gesamtzahl von nicht verwendeten PVCs und SVCs als die Zahl von nicht verwendeten VCs behandelt, und sowohl PVCs als auch SVCs bilden einen Pool von nicht verwendeten VCs. Es kann vorzuziehen sein, eine PVC, falls möglich, an Stelle einer SVC zu wählen, wenn eine VC aus dem Pool erhalten wird, um sie zu verwenden.
Wie oben beschrieben, wird eine Anforderung zum Erhalten einer VC durch die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 ausgegeben, wenn eine neue VC notwendig wird. Die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 gibt die Anforderung aus, wenn sie eine VC benötigt, um ein Paket zu übertragen, aber keine verfügbare findet. Ein Router kann z.B. die Anforderung ausgeben, wenn er bei Empfang des Paketes keine VC findet, die zu verwenden ist, um ein Paket zu transferieren.
Die gesuchte VC, die zu verwenden ist, ist eine Vorgabe-VC zu einem Knoten eines nächsten Sprungs in einem Netz, wo ein gewöhnlicher Pakettransfer Sprung für Sprung durchgeführt wird. Falls die Vorgabe-VC nicht existiert, wird in diesem Fall die Anforderung zum Erhalten einer VC ausgegeben.
Alternativ ist die gesuchte VC, die zu verwenden ist, eine VC, die einem spezifizierten Paketfluss dediziert ist, zu dem das Paket, das zu übertragen (transferieren) ist, gehört, und ist in einem Netz mit einer Richtlinie, dass eine dedizierte VC verwendet werden sollte, um ein Paket, das zu einem spezifizierten Paketfluss gehört, zu übertragen (transferieren). Die dedizierte VC sollte nicht verwendet werden, um ein Paket zu übertragen (transferieren), dessen Fluss anders als der spezifizierte Fluss ist, selbst wenn der Knoten des nächsten Sprungs der gleiche ist. Falls die dedizierte VC für den spezifizierten Fluss nicht existiert, wird in diesem Fall die Anforderung zum Erhalten einer VC ausgegeben.
Das Paket, das zu dem spezifizierten Fluss gehört, ist ein Paket, das spezifizierte Information enthält. Die spezifizierte Information kann eine beliebige oder eine Kombination von Quellen-IP- (Netzschicht) Adresse, Ziel-IP-Adresse, IP-Adressenpräfix, Portnummer der Transportschicht, Identifikator vom Protokoll, dessen Schicht höher als die Transportschicht ist, und Fluss-ID von IPv6 sein.
Die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 kann auch eine Anforderung zum Erhalten einer VC ausgeben, wenn eine neue VC durch ein Protokoll angefordert wird, das zwischen benachbarten Knoten ausgetauscht wird. Sie kann z.B. die Anforderung bei Empfang einer Pfad- oder Resv-Nachricht von RSVP (Ressourcenreservierungsprotokoll, Resource reSerVation Protocol) basierend auf der Nachricht ausgeben. Falls das Protokoll einen Paketfluss spezifiziert, wird hier eine VC angefordert, die dem spezifizierten Fluss dediziert ist.
Andererseits wird eine Anforderung zum Rückgeben einer VC durch die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 ausgegeben, wenn die VC unnötig wird. Die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 kann die Anforderung ausgeben, wenn sie ein Paket durch diese VC für eine vorgeschriebene Periode nicht übertragen hat, oder wenn sie durch einen anderen Knoten mit einem beliebigen Protokoll aufgefordert wird, diese VC freizugeben.
Einer der Effekte der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die VC-Einrichtungsbelastungen für Knoten und Switches reduziert werden können. 7 ist ein Diagramm, das diesen Effekt konzeptionell erläutert. Die Häufigkeit von Einrichtung/Freigabe von VCs durch Signalisierung wird die Male einer Erhöhung und Verringerung der Zahl von VCs in Gebrauch (dünne Linie) gemäß dem konventionellen SVC-Verfahren, während die Häufigkeit auf die Male einer Erhöhung und Verringerung der Zahl von hergestellten VCs (fette Linie) gemäß dem vorliegenden Verfahren reduziert wird.
C. Implementierung im Fall eines Zellenvermittlungsrouters (CSR, Cell Switched Router)
Ein CSR (Zellenvermittlungsrouter) ist ein Router, der Pakete auf einer Basis Zelle für Zelle unter Verwendung von ATM-Switches transferieren kann, und Pakete durch Netzschicht- (z.B. IP) Weiterleitung transferieren kann. Transfer Zelle für Zelle kann Durchschlagstransfer (cut-through transfer) oder Datenverknüpfungsschichttransfer genannt werden. Eine Verwendung eines ATM-Switches in einem Router in einer Grenze zwischen logischen Netzen (z.B. IP-Teilnetze) macht es möglich, Pakete mit hohem Durchsatz und geringer Latenz in einer Zwischennetzumgebung zu transferieren.
Speziell führt jeder CSR auf der Route einer gewissen Kommunikation IP-Weiterleitung Sprung für Sprung durch Aufbauen empfangener Zellen zu einem Paket und Analysieren einer Ziel-IP-Adresse durch, während jeder CSR auf der Route einer gewissen (spezifizierten) Kommunikation Transfer Zelle für Zelle, wobei IP-Verarbeitung umgangen wird, durch Verweisen auf einen Identifikator einer virtuellen Verbindung (z.B. VPI/VCI) in einer empfangenen Zelle durchführt.
Eine VC, die zum Transferieren von zu verarbeitenden Paketen Sprung für Sprung verwendet wird, ist eine Vorgabe-VC. Eine VC, die zum Transferieren von zu verarbeitenden Paketen auf einer Basis Zelle für Zelle verwendet wird, selbst in einem Router (CSR), ist eine dedizierte VC. Die dedizierten VCs werden für jeweilige spezifizierte Kommunikationen vorbereitet, da ein Router den Inhalt von IP-Paketen nicht sehen kann und erkennen kann, welche Kommunikation eine empfangene Zelle ist, nur durch einen virtuellen Verbindungsidentifikator, wenn auf einer Basis Zelle für Zelle transferiert wird. Z.B. wird jede dedizierte VC verwendet, um Pakete zu jedem entsprechenden Zielnetz oder Zielhost zu transferieren.
8 zeigt eine Beispielnetztopologie, in der CSR-Technologie angewendet wird. Pakete, die für Knoten H2 bestimmt sind, werden Sprung für Sprung durch eine Vorgabe-VC von R1 zu R2 und von R2 zu H2 transferiert. VCs, die einer Kommunikation zu Ziel-Host H3 dediziert sind, sind nicht nur zwischen R2 und H3 eingerichtet, sondern auch zwischen R1 und R2. VCs, die einer Kommunikation zu Ziel-Host H4 dediziert sind, sind nicht nur zwischen R2 und R3 eingerichtet, sondern auch R1 und R2. Somit existiert von R1 zu R2 eine Vielzahl von dedizierten VCs, von denen jede jedem spezifizierten Kommunikationsfluss dediziert ist.
Ein neuer Transfer Zelle für Zelle von R1 durch R2 zu einem neuen Knoten H5 kann eine dedizierte VC mehr von R1 zu R2 erfordern. Folglich sind zu einem benachbarten Knoten (z.B. von R1 zu R2) mehrere VCs erforderlich und einzurichten/freizugeben. Aufbewahren einer vorgeschriebenen Zahl von Reserve-VCs gemäß der vorliegenden Erfindung wird besonders in einer derartigen Situation effektiv sein.
9 zeigt eine Beispielkonfiguration eines Knotens (R1) zum Durchführen des vorliegenden Verfahrens. Ein Unterschied zu dem Knoten, der in 2 gezeigt wird, besteht darin, dass in dem Knoten, der in 9 gezeigt wird, die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 unter Verweis auf die Vorgabe-VC-Tabelle 115 und IP-Weiterleitungstabelle 116 arbeitet. 10 zeigt Beispielinhalt dieser Tabellen.
Bei Übertragung (Transfer) eines Paketes durchsucht die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 die IP-Weiterleitungstabelle 116 unter Verwendung einer Zieladresse, die in einem Paket enthalten ist, das zu übertragen (transferieren) ist, als einen Schlüssel. Wenn das Paket Sprung für Sprung zu transferieren ist, findet Sektion 113 eine I/F und eine Adresse eines nächsten Sprungs (R2), und durchsucht dann die Vorgabe-VC-Tabelle 115 unter Verwendung der Adresse des nächsten Sprungs als einen Schlüssel. Dann findet Sektion 113, dass sie eine VC von VPI/VCI = 0/100 (eine Vorgabe-VC zum nächsten Sprung R2) verwenden sollte, um das Paket, das zu H2 bestimmt ist, zu übertragen (transferieren). Falls R1 ein Paket hat, das durch R2 zu einem neuen Knoten H6 Sprung für Sprung zu transferieren ist, wird Sektion 113 von R1 die gleiche Adresse eines nächsten Sprungs (R2) und die gleiche VC (VPI/VCI = 0/100) finden, die zu verwenden sind.
Wenn das Paket Zelle für Zelle zu transferieren ist, findet Sektion 113 eine I/F und einen VPI/VCI. Somit findet Sektion 113, dass sie eine VC von VPI/VCI = 0/200 (eine dedizierte VC zu Ziel H3) verwenden sollte, um ein Paket, das zu H3 bestimmt ist, zu übertragen (transferieren), oder findet, dass sie eine VC von VPI/VCI = 0/300 (eine dedizierte VC zu Ziel H4) verwenden sollte, um ein Paket, das zu H4 bestimmt ist, zu übertragen (transferieren).
Bei Hinzufügung eines neuen Eintrags zur IP-Weiterleitungstabelle 116 muss ein Knoten eine VC erhalten. Angenommen z.B., es wird eine VC dediziert zu Ziel H4 notwendig und es ist kein Eintrag von Zieladresse H4 (oder kein VPI/VCI in dem Eintrag von Zieladresse H4) in der IP-Weiterleitungstabelle geschrieben. Die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 kann erkennen, dass die dedizierte VC zu Ziel H4 notwendig wird, wenn der Inhalt eines Paketes untersucht wird, das zu übertragen ist (oder eines empfangenen Paketes), bestimmt zu H4, oder wenn ein Protokoll von/zu einem benachbarten Knoten im voraus zu einer Durchführung eines Transfers Zelle für Zelle ausgetauscht wird (z.B. FANP (Flussattribut-Benachrichtigungsprotokoll, Flow Attribute Notification Protocol).
Die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 gibt eine Anforderung zum Erhalten einer VC zu R2 zur VC-Managingsektion 111 aus, wenn erkannt wird, dass die dedizierte VC zu H4 notwendig wird. Die VC-Managingsektion 111 arbeitet gemäß 3, 5 und 6, und wählt eine gewünschte VC aus der Tabelle nicht verwendeter VC 110, um I/F und VPI/VCI der ausgewählten VC zur Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 zurückzugeben. Die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 registriert die zurückgegebene I/F und VPI/VCI in IP-Weiterleitungstabelle 116 als eine dedizierte VC zu Ziel H4. Die VC-Managingsektion 111 behandelt eine VC, die in der Vorgabe-VC-Tabelle 115 oder IP-Weiterleitungstabelle 116 nicht registriert ist, als eine nicht verwendete VC.
Falls z.B. eine dedizierte VC zu Ziel H3 unnötig wird, löscht die Paketübertragungs- (Transfer) Sektion 113 VPI/VCI der dedizierten VC aus dem Eintrag von Zieladresse H3 (und schreibt stattdessen eine Adresse eines nächsten Sprungs R2) und be nachrichtigt die VC-Managingsektion 111 über die Terminierung einer Verwendung der dedizierten VC. Die VC-Managingsektion 111 gibt I/F = b, VPI/VCI = 0/200 zur Tabelle nicht verwendeter VC 110 als eine nicht verwendete VC zum benachbarten Knoten R2 zurück.
In diesem Beispiel wird eine dedizierte VC für jedes spezifi- zierte "Ziel" verwendet. Der Knoten kann jedoch auch auf eine ähnliche Weise in einem Fall einer Verwendung einer dedizierten VC für jeden spezifizierten "Paketfluss" arbeiten, dessen Beispiel in der vorherigen Ausführungsform gezeigt wurde.
R2 in dem obigen Beispiel kann ein Router sein, der nicht einen Transfer auf der Basis Zelle für Zelle durchführt, sondern eine gewisse spezifizierte Verarbeitung auf ein Paket anwendet, das zu einem spezifizierten Fluss gehört. Speziell sendet R1 Pakete, die zu einem spezifizierten Fluss gehören, durch eine dedizierte VC, und dann kann R2 den Fluss eines empfangenen Paketes aus dem VC-Identifikator kennen, und kann z.B. eine höhere Priorität in einer Transferplanung dem empfangenen Paket geben, das zu dem spezifizierten Fluss gehört. Auch in einer derartigen Situation wird Bilden eines Pools von Reserve-VCs gemäß der vorliegenden Erfindung effektiv sein, da ziemlich viele VCs zu einem benachbarten Knoten häufig notwendig/unnötig werden.
In den obigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, eine VC auf einen spezifizierten Fluss durch beide Enden der VC zu beziehen. Um dies durchzuführen, ist es vorzuziehen, der VC einen Identifikator zu geben, der durch beide Enden der VC eindeutig identifiziert werden kann. Falls jedoch ein ATM-Switch zwischen benachbarten Knoten existiert (z.B. 102 in 1) und eine SVC durch den Switch eingerichtet ist, wird ein Wert von VPI/VCI der SVC in dem Switch geändert, nicht der gleiche in einzelnen benachbarten Knoten. Somit kann der eindeutige Identifikator (verschieden von VPI/VCI) der SVC durch Nachrichtenaustausch zwischen den benachbarten Knoten bestimmt werden. In einem derartigen Fall ist es möglich, den eindeutigen Identifikator einer VC bei ihrer Einrichtung in Schritt S202 in 3 zu geben und den eindeutigen Identifikator in der Tabelle nicht verwendeter VC 110 zusätzlich zu I/F, VPI/VCI zu registrieren. Wenn eine neue VC notwendig wird, kann auch der eindeutige Identifikator einer gewählten VC in Schritt S309 von 5 zurückgegeben werden.
Zusätzlich zu jenen bereits oben erwähnten wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass viele Modifikationen und Variationen der obigen Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne von den neuartigen und vorteilhaften Merkmalen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Z.B. wird eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung betrachtet, wo NHRP (Auflösungsprotokoll des nächsten Sprungs, Next-Hop Resolution Protocol) verfügbar ist. NHRP wird zum Befragen eines Routenservers über eine Ziel-IP-Adresse, Erhalten einer Verknüpfungsadresse (z.B. ATM-Adresse) des Ziels oder eines Routers, der den Ziel am nächsten ist von dem Server, und Einrichten einer virtuellen Verbindung zu dem Ziel oder dem nächsten Router basierend auf der Verknüpfungsadresse verwendet. Eine Behandlung dieser Verknüpfungsadresse als die Nachbarknotenadresse in den oben erwähnten Ausführungsformen macht es möglich, eine vorgeschriebene Zahl von Reserve-VC(s), die für unverzügliche Verwendung existieren, zu unterhalten.
Entsprechend sind alle derartigen Modifikationen und Variationen gedacht, in dem Bereich der angefügten Ansprüche eingeschlossen zu sein. Die Ausführungsformen in der Spezifikation sind nur beispielhaft. Die folgenden Ansprüche definieren den wahren Bereich der Erfindung.

Claims

Ein Knoten, zum Verbinden mit einem auf virtuelle Verbindung ausgerichteten Netz (virtual-connection-orientated network), der Knoten umfassend: VC-Mittel (112) zum Einrichten oder Freigeben einer virtuellen Verbindung mit einem benachbarten Knoten; Mittel zum Übertragen (113) eines Paketes zu dem benachbarten Knoten durch eine hergestellte virtuelle Verbindung; und Mittel zum Steuern (111) des VC-Mittels, um mindestens eine virtuelle Verbindung mit dem benachbarten Knoten aufrechtzuerhalten, die durch das Mittel zum Übertragen gegenwärtig nicht in Gebrauch ist.
Der Knoten nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Steuern einschließt: Mittel zum Erfassen der Zahl von virtuellen Verbindungen mit dem benachbarten Knoten, die durch das Mittel zum Übertragen nicht in Gebrauch sind; und Mittel zum Veranlassen des VC-Mittels, eine virtuelle Verbindung mit dem benachbarten Knoten basierend auf der erfassten Zahl von virtuellen Verbindungen einzurichten oder freizugeben.
Der Knoten nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Speicher (110), der mit dem VC-Mittel gekoppelt ist, zum Speichern von Information über virtuelle Verbindungen mit dem benachbarten Knoten, die durch das Mittel zum Übertragen gegenwärtig nicht in Gebrauch sind.
Der Knoten nach Anspruch 3, wobei das Mittel zum Übertragen einschließt: Mittel zum Bestimmen der Notwendigkeit einer virtuellen Verbindung, das Paket zu übertragen; und Mittel zum Ändern des Zustands der virtuellen Verbindung gemäß dem Mittel zum Bestimmen durch Verweisen auf den Speicher.
Der Knoten nach Anspruch 1, wobei das VC-Mittel einschließt Mittel zum Durchführen von Signalisierung, um die virtuelle Verbindung einzurichten oder freizugeben.
Der Knoten nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Übertragen einschließt Mittel zum Übertragen des Paketes durch eine der virtuellen Verbindungen, die durch das VC-Mittel eingerichtet sind.
Der Knoten nach Anspruch 6, wobei das Mittel zum Übertragen ferner einschließt Mittel zum Übertragen des Paketes durch eine voreingestellte permanente virtuelle Verbindung.
Der Knoten nach Anspruch 3, wobei der Speicher einschließt einen Abschnitt zum Speichern eines Identifikators für jede virtuelle Verbindung, wobei der Identifikator die virtuelle Verbindung zwischen dem benachbarten Knoten und dem Knoten eindeutig identifiziert.
Der Knoten nach Anspruch 4, wobei das Mittel zum Bestimmen einschließt Mittel zum Bestimmen der Notwendigkeit einer virtuellen Verbindung, die einem spezifizierten Fluss gewidmet ist, um das Paket zu übertragen, das zu dem spezifizierten Fluss gehört.
Ein Knoten nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Speicher (110), der mit dem VC-Mittel gekoppelt ist, zum Speichern von Information über eine erste virtuelle Verbindung, die zum Transferieren eines Paketes verfügbar ist, das zu dem benachbarten Knoten zu übertragen ist, und über eine zweite virtuelle Verbindung, die einem Transfer eines Paketes gewidmet ist, das zu einem spezifizierten Fluss gehört und zu dem benachbarten Knoten zu übertragen ist; und Mittel zum Bestimmen, ob ein Paket durch die erste oder zweite virtuelle Verbindung zu übertragen ist, durch Verweisen auf den Speicher, wobei das Mittel zum Übertragen (113) eines Paketes ein Paket durch die bestimmte virtuelle Verbindung überträgt, und das Mittel zum Steuern (111) des VC-Mittels angepasst ist, mindestens eine nicht verwendete virtuelle Verbindung mit dem benachbarten Knoten aufrechtzuerhalten, die fähig ist, einem neuen spezifizierten Fluss gewidmet zu sein.
Ein Netz von Knoten nach einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 11.
Ein Verfahren zum Managen einer virtuellen Verbindung in einem Netz, die Schritte umfassend: Aufrechterhalten einer oder mehr hergestellter und nicht verwendeter virtueller Verbindungen zwischen benachbarten Knoten in einem Netz; Einrichten einer neuen virtuellen Verbindung (S202) zwischen den benachbarten Knoten, wenn die Zahl von nicht verwendeten virtuellen Verbindungen zwischen den Knoten kleiner als eine vorbestimmte Zahl ist; und Freigeben einer der hergestellten und nicht verwendeten virtuellen Verbindungen (S204) zwischen den benachbarten Knoten, wenn die Zahl von nicht verwendeten virtuellen Verbindungen zwischen den Knoten eine zweite vorbestimmte Zahl überschreitet.
Das Verfahren nach Anspruch 12, ferner die Schritte umfassend: Erhalten einer der hergestellten und nicht verwendeten virtuellen Verbindung als eine neue virtuelle Verbindung, wenn eine neue virtuelle Verbindung zwischen den benachbarten Knoten notwendig wird, um ein Paket zu übertragen; und Rückgeben der erhaltenen virtuellen Verbindung als eine hergestellte und nicht verwendete virtuelle Verbindung, wenn die erhaltene virtuelle Verbindung aufhört verwendet zu werden, um ein Paket zu übertragen.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Erhalten die Schritte einschließt: Untersuchen eines neuen Paketes, das empfangen wird oder zu übertragen ist; und Bestimmen, dass die neue virtuelle Verbindung notwendig wird, wenn eine virtuelle Verbindung, die zu verwenden ist, um das neue Paket zu übertragen, nicht existiert.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Erhalten den Schritt einschließt Bestimmen, dass die neue virtuelle Verbindung notwendig wird, wenn die neue virtuelle Verbindung durch eine Protokollnachricht gefordert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Rückgeben den Schritt einschließt Bestimmen, dass die hergestellte virtuelle Verbindung aufhört verwendet zu werden, wenn kein Paket durch die hergestellte virtuelle Verbindung für eine vorgeschriebene Zeitperiode übertragen wird.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Rückgeben den Schritt einschließt Bestimmen, dass die hergestellte virtuelle Verbindung aufhört verwendet zu werden, wenn eine Freigabe der hergestellten virtuellen Verbindung durch eine Protokollnachricht gefordert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt zum Erhalten den Schritt einschließt Bestimmen, dass die neue virtuelle Verbindung notwendig wird, wenn eine virtuelle Verbindung, die einem Transfer eines Paketes gewidmet ist, das zu einem spezifizierten Fluss gehört, nicht existiert.
Das Verfahren nach Anspruch 13, ferner die Schritte umfassend: Untersuchen einer Nachricht, die einen Identifikator der virtuellen Verbindung anzeigt, wobei der Identifikator die virtuelle Verbindung zwischen den benachbarten Knoten eindeutig identifiziert; und Speichern des Identifikators der hergestellten virtuellen Verbindung, der durch die Nachricht angezeigt wird, vor Erhalten der virtuellen Verbindung.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Schritte zum Einrichten und Freigeben unabhängig von einer Ausführung der Schritte zum Erhalten und Beibehalten ausgeführt werden.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Schritte zum Einrichten und Freigeben nach Ausführen der Schritte zum Erhalten und Beibehalten ausgeführt werden.
Ein Verfahren zum Auswählen einer virtuellen Verbindung, die zum Übertragen verwendet wird, die Schritte umfassend: Einrichten mindestens einer neuen virtuellen Verbindung, um mindestens eine nicht verwendete virtuelle Verbindung zu einem benachbarten Knoten aufrechtzuerhalten, fähig einem Transfer eines Paketes gewidmet sein, das zu einem neuen spezifizierten Fluss gehört; Speichern von Information einer ersten virtuellen Verbindung, die zum Transferieren eines Paketes verfügbar ist, das zu dem benachbarten Knoten zu übertragen ist; Speichern von Information einer zweiten virtuellen Verbindung, die einem spezifizierten Fluss gewidmet ist, wobei die zweite virtuelle Verbindung aus der hergestellten und nicht verwendeten virtuellen Verbindung ausgewählt wird, wenn die zweite virtuelle Verbindung notwendig wird, um ein Paket zu übertragen, das zu dem spezifizierten Fluss gehört; und Übertragen eines Paketes durch die erste oder zweite virtuelle Verbindung, unter Verweis auf die gespeicherte Information.
Ein Verfahren zum Managen eines Knotens, der mit einem auf virtuelle Verbindung ausgerichteten Netz verbunden ist, die Schritte umfassend: Einrichten und Freigeben einer virtuellen Verbindung mit einem benachbarten Knoten; Übertragen eines Paketes zu dem benachbarten Knoten durch eine hergestellte virtuelle Verbindung; und Aufrechterhalten mindestens einer virtuellen Verbindung mit dem benachbarten Knoten, die gegenwärtig zum Übertragen nicht in Gebrauch ist.