JP2000252999A

JP2000252999A - パケット変換装置

Info

Publication number: JP2000252999A
Application number: JP4759099A
Authority: JP
Inventors: Takumi Oishi; 巧大石; Hidenori Inai; 秀則井内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】固定長と可変長とのパケット長変換前後で同
様のQoSを保証するパケット変換装置を提供する。【解決手段】入力処理装置103において仮想コネクシ
ョン識別子を用いて固定長パケット交換システム内のQo
Sパラメータを抽出する。このパラメータをQoS制御を行
なうパイプ102に関連付け、固定長パケット交換システ
ム内の仮想コネクションとこのパイプとを対応させる。
仮想コネクションから入力されたパケット105を、固定
長から可変長に変換してこのパイプ102にキューイング
し、出力装置104においてパイプ102に関連付けられたQo
Sパラメータ等に従ってスケジューリングする。【効果】固定長パケットを可変長パケットに変換する
際、固定長パケット交換システムで保証されていたQoS
と同様のQoSを保証できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はATM網等の固定長パ
ケット交換システムとIP網等の可変長パケット交換シス
テムとを相互に接続するパケット変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ATM網等の固定長パケット交換システム
では、通信しようとする相手との間に仮想コネクション
を張り、QoS制御も具体的数値でパラメータを指定しき
め細かく行なうことができる。

【０００３】一方IP網等の可変長パケット交換システム
ではコネクションを張らないため、パケットごとに転送
経路が異なる場合があり、具体的数値でパラメータを指
定したきめ細かいQoS制御が困難で、通常パラメータを
いくつかのクラスにわけてQoSを制御している(Nikkei C
ommunication 1998.6.1号pp92〜99)。

【０００４】通常、IP網などの可変長パケット交換シス
テムでは、IPパケット等の可変長パケットのヘッダにあ
る発信元アドレス、着信先アドレス、サービスタイプ等
の情報を読み取りデータフローを識別し、QoS制御を行
なっている。ATM網等の固定長パケット交換システムとI
P網等の可変長パケット交換システムとを接続するパケ
ット変換装置では、上記データフローを固定長パケット
交換システムの仮想コネクションと対応させパケットを
転送し、IP網側でのQoSパラメータとATM網側でのQoSパ
ラメータとをあらかじめ定めた規則で対応付けてQoS制
御を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】通信サービスを受ける
ユーザにとっては、自分と通信相手までの間の首尾一貫
したQoS保証(end-to-endのQoS保証)が望まれると考えら
れる。

【０００６】しかし、上述のように、ATM網でのQoSパラ
メータは具体的数値であるのに対し、IP網でのQoSパラ
メータはクラスであるので、同じQoSパラメータであっ
ても両者の持つ意味には落差が存在する。したがって、
ATM網とIP網とを接続するパケット変換装置において、A
TM網でのQoS数値とIP網でのQoSクラスとの間の対応関係
をあらかじめ定めたとしても、ATM網からIP網へパケッ
トを転送する場合にIP網向けにATM網内でのQoSパラメー
タを変換した時点で、ATM網内で保証していたQoSをIP網
向けに保証することができなくなる。

【０００７】なお、逆にIP網からATM網へパケットを転
送する場合には、ATM網向けにIP網内で保証していたQoS
と同様またはそれ以上のQoS保証が可能となっている。

【０００８】そこで、本発明は、固定長パケットから可
変長パケットへ変換する際に、データフローごとに固定
長パケット交換システム内で保証していたQoSと同様のQ
oSを、可保証することが可能なパケット変換装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるパケット変換装置は、固定長パケット
から可変長パケットへ変換するために、固定長パケット
交換システム内の仮想コネクション識別子に関連付けら
れた固定長パケット交換システム内のQoSパラメータを
抽出し、該パラメータをあらかじめ定めた変換規則に基
づいて可変長パケット交換システム内でのQoSパラメー
タに変換するための手段と、該可変長パケット交換シス
テム内のQoSパラメータに対応付けたパイプに可変長パ
ケットをキューイングするための手段と、該パイプに関
連付けられたQoSパラメータに従って該パイプにキュー
イングされた可変長パケットをスケジューリングして可
変長パケット交換システムへ向けて送信する手段を持
ち、パケット長の変換前後で同様のQoSを保証すること
を特徴とする。

【００１０】また、可変長パケットから固定長パケット
へ変換するために、本発明によるパケット変換装置は、
可変長パケットのヘッダ部の送信元アドレス、着信先ア
ドレスを用いて固定長パケット交換システム内のQoSパ
ラメータを抽出し、該パラメータをあらかじめ定めた変
換規則に基づき固定長パケットシステム内のQoSパラメ
ータに変換する手段と、該固定長パケット交換システム
内のQoSパラメータに対応付けたパイプに可変長パケッ
トをキューイングするための手段と、該パイプに関連付
けられたQoSパラメータに従って該パイプにキューイン
グされた可変長パケットをスケジューリングして固定長
長パケット交換システムへ向けて送信する手段を持つ。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。なお、以下では、固定長パケット
交換システムとしてATM網を、可変長パケット交換シス
テムとしてIP網を例に説明する。

【００１２】図1は、本発明による、固定長パケットを
可変長パケットに変換するパケット変換装置の装置概略
図である。101はATM網（固定長パケットシステム）内の
QoSパラメータをIP網（可変長パケットシステム）内のQ
oSパラメータに変換する際に用いるパラメータテーブル
を格納するパラメータテーブル格納メモリ、102はパケ
ットをキューイングするためのメモリ上のパイプ、103
は装置に入ってくるパケットを処理する入力処理装置、
104はパケットを出力する出力処理装置、105は入力され
るATMセルのフォーマット、106は出力されるIPパケット
のフォーマットを示す。

【００１３】図5は、上記パラメータテーブルの一例を
示している。以下では、図5のパラメータテーブルの使
用を前提に説明する。

【００１４】図3を用いて、ATM網からIP網へパケットを
転送するフローの一実施例を説明する。

【００１５】入力処理装置103にATMセル105（固定長パ
ケット）が到着すると、セルヘッダ内の仮想コネクショ
ン識別子(以下CIDと呼ぶ)の値をキーとして図5に示した
パラメータテーブルを検索し、このCIDと関連付けられ
たパイプ番号503を取得する（ステップ301）。ここで
は、CIDの値はATMセルヘッダ内のVPI,VCIの値である。
パイプ番号503の取得に成功した場合は、ATMセルからパ
ケット組み立て、当該パケットを対応するパイプ番号の
パイプにキューイングする。言い換えれば、同じCIDを
もつ同一データフローのパケットは、すべて同一のパイ
プ番号のパイプにキューイングされることになる。

【００１６】パイプの番号が得られなかった場合には、
このCIDは新しいデータフローであると認識し、入力処
理装置は、テーブルに新しいエントリを作成する（ステ
ップ302）。VPI,VCIの値はある特定の仮想コネクション
識別子であるから、その仮想コネクションのATMパラメ
ータを取り出すことができ（ステップ303）、ピークセ
ルレートを読み出しレート504(単位はたとえばビット毎
秒)に、セル転送遅延を遅延505(単位はたとえば秒)に、
セル廃棄率をパケット廃棄506(単位はたとえばビット毎
秒)に、等あらかじめ定めた変換規則に基づきパイプに
関連付けられるQoSパラメータに変換する。そして、こ
れら変換したQoSパラメータを、CID及び新しいパイプの
パイプ番号とともに当該エントリに書き込む。テーブル
内のエントリは優先度順に並べ、新しいエントリは優先
度が同じエントリの末尾に挿入することでパイプ間の優
先度をあらわす（ステップ304）。新しいエントリが作
成された後では、このエントリを作成するもととなった
ATMセルにおいてもCIDと関連付けられたパイプ番号が得
られ、ATMセルからIPパケットに変換された後、このパ
イプ番号で示されるパイプ102へキューイングされる。

【００１７】次に、出力処理装置104の出力処理につい
て説明する。出力処理装置104は、パイプ102からパケッ
トを取り出し、IP網（可変長パケット交換システム）へ
向けて送信するが、テーブル101の最上位にあるエント
リから順に（すなわち優先度の高い順に）、そのエント
リに示されているパイプ番号のパイプについて以下の処
理が行なわれる（ステップ307、308）。

【００１８】まずIP網への送信路が輻輳しているかどう
かを調べ（ステップ309）、輻輳していない場合はパイ
プの読み出しレートにしたがってパケットをパイプから
読み出し（ステップ310）、IP網へ向けて送信する（ス
テップ308）。輻輳している場合には、遅延制御、パケ
ット廃棄制御等を行なう。遅延制御はたとえば、そのパ
イプが遅延を許すかどうかをしらべ（ステップ311）、
許すならばパケットを読み出さずに次のパイプへ処理を
移すが（ステップ312）、パイプの遅延パラメータ値を
超えて遅延しないよう、例えば連続して3回パケットを
読み出さなかったパイプからは次回必ずパケットを読み
出す等の制御を行なう。また、パケット廃棄制御はたと
えば、そのパイプがパケット廃棄を許すかどうかをしら
べ（ステップ313）、もし許すならばパイプのパケット
廃棄パラメータ値を超えない範囲でパケットをパイプか
ら読み出しそのまま廃棄し、パケット廃棄パラメータ値
を超えそうな場合とパケット廃棄を許さない場合はパイ
プの読み出しレートでパケットを読み出し、IP網へ向け
て送信する等の制御を行ない（ステップ314）、次のパ
イプへ処理を移す（ステップ312）。

【００１９】以上の処理を一定周期で繰り返すことによ
り、ATMセルからIPパケットへ変換した後も、ATM網内の
QoSと同様のQoSを保証することができる。

【００２０】次に、ATMセルからIPパケットへ変換する
パケット変換装置の装置概略図を図2に示す。101はIP網
（可変長パケットシステム）内のQoSパラメータをATM網
（固定長パケットシステム）内のQoSパラメータに変換
する際に用いるパラメータテーブルを格納するパラメー
タテーブル格納メモリ、202はパケットをキューイング
するためのメモリ上のパイプ、203は装置に入ってくる
パケットを処理する入力処理装置、204はパケットを出
力する出力処理装置を示す。

【００２１】なお、パラメータテーブルには、図5に示
したパラメータテーブルを用いる。

【００２２】図4を用いて、IP網からATM網へパケットを
転送するフローの一実施例を説明する。入力処理装置20
3にIPパケット106が到着すると、IPヘッダの送信元アド
レス(以下SIPと呼ぶ)の値と着信先アドレス(以下DIPと
呼ぶ)の値との組をキーとして図5のパラメータテーブル
を検索し、このSIP,DIPと関連付けられたパイプ番号503
を取得する（ステップ401）。これにより同一のSIP,DIP
の組をもつ同一データフローのパケットは、すべて同一
のパイプ番号のパイプにキューイングされる（ステップ
405）。

【００２３】パイプ番号が得られなかった場合には、入
力処理装置は、新しいデータフローであると認識し、テ
ーブルに新しいエントリを作成する（ステップ402）。
新しいエントリの作成は、SIP,DIPの値に基づき、パケ
ット変換装置、あるいはATM網が持つVC1の情報を検索し
てATM網内でのCID（VPI,VCI）,QoSパラメータ（ATMパラ
メータ）を取得し（ステップ403）、ピークセルレート
を読み出しレート504に、セル転送遅延を遅延505に、セ
ル廃棄率をパケット廃棄506に、等あらかじめ定めた変
換規則によりパイプのQoSパラメータに変換し、SIP,DI
P、新しいパイプのパイプ番号とともにテーブルに書き
込むことで行う。テーブル内のエントリは優先度順に並
べ、新しいエントリは優先度が同じエントリの末尾に挿
入することでパイプ間の優先度をあらわす（ステップ40
4）。新しいエントリが作成された後では、このエント
リを作成するもととなったIPパケットにおいてもSIP,DI
Pと関連付けられたパイプ番号が得られ、このパイプ番
号で示されるパイプ202へキューイングされる。

【００２４】次に、出力処理装置204の出力処理につい
て説明する。出力処理装置204は、パイプ202からパケッ
トを読み出し、当該パケットをATMセルに分割し、ATM網
へ向けて送信するが、テーブル101の最上位エントリか
ら順にそのエントリのパイプ番号で示されるパイプにつ
いて以下の処理を行なう（ステップ406〜407）。

【００２５】まず、ATM網への送信路が輻輳しているか
しらべ（ステップ409）、輻輳していない場合はパイプ
の読み出しレートにしたがってパケットをパイプから読
み出し（ステップ410）、ATM網へ向けて送信する（ステ
ップ407〜408）。輻輳している場合には、遅延制御、パ
ケット制御等を行なう。遅延制御はたとえば、そのパイ
プが遅延を許すかどうかをしらべ（ステップ411）、許
すならばパケットを読み出さずに次のパイプへ処理を移
すが（ステップ412）、パイプの遅延パラメータ値を超
えて遅延しないよう、例えば連続して3回パケットを読
み出さなかったパイプからは次回必ずパケットを読み出
す等の制御を行なう。また、パケット廃棄制御はたとえ
ば、そのパイプがパケット廃棄を許すかどうかをしらべ
（ステップ413）、もし許すならばパイプのパケット廃
棄パラメータ値を超えない範囲で、パケットをパイプか
ら読み出しそのまま廃棄し、パケット廃棄パラメータ値
を超えそうな場合とパケット廃棄を許さない場合は、パ
イプの読み出しレートでパケットを読み出す等の制御を
行ない（ステップ414）、次のパイプの処理へ移る（ス
テップ412）。読み出されたIPパケットはATMセルに変換
され（ステップ407）、ATM網へ送信される（ステップ40
8）。

【００２６】以上の処理を以上の処理を一定周期で繰り
返すことにより、IPパケットからATMセルへ変換した後
も、IP網内のQoSと同様、あるいはそれ以上のQoSを保証
できる。

【００２７】図6は、上記パケット変換装置のネットワ
ーク全体での位置付け示すものである。IPFWDBがパラメ
ータテーブル101に相当し、IPH603がパケット長変換機
能102,103,104,202,203,204に相当する。

【００２８】図8、9は、上記パケット長変換機能につい
て、それぞれ固定長パケットから可変長パケット、可変
長パケットから固定長パケットへの変換概念を示してい
る。図中のパイプ801,901は上記説明のとおり固定長パ
ケット交換システムの仮想コネクションと関連付けられ
ており、データフローごとに固定長パケット交換システ
ム内と同様のQoS制御を行なう。

【００２９】図7は、上記パイプの論理概念図であり、
次々とやってくるパケットをパイプ701,702に通しQoS制
御をして出力する様子を示している。

【００３０】図10は上記パイプからのパケット読み出し
について具体的動作の1例を示している。

【００３１】図11はメモリ上でのパイプ1101の実現方法
の1例である。headで示されているものはパイプにキュ
ーイングされている最初のパケットで、tailで示されて
いるものが最後にキューイングされたパケットである。
メモリ上では1つのパケットはある一定の長さで分割さ
れ鎖状に繋がっており、mbufチェイン1102と呼ぶ。この
mbufチェインを用いることにより、可変長パケットのキ
ューイングを、処理効率のよい固定長パケットキューイ
ングと同様に処理できる。パイプからパケットを読み出
す際にはこのmbufチェインを辿ることによりパケット単
位で処理を行なうことができる。

【００３２】また、従来の技術ではテーブルを用いてQo
Sパラメータの変換を行なう際、固定長パケットを可変
長パケットに変換した後にヘッダ部の送信元アドレス、
着信先アドレスを調べ、それをキーとしてテーブル検索
を行なっているため、テーブル検索の速度がボトルネッ
クとなる場合があったが、本発明では固定長パケット交
換システム内での仮想コネクション識別子を利用するた
め、固定長パケットから可変長パケットへ変換した後の
ヘッダを調べる必要がなく、その分高速にテーブル検索
が可能となる利点も存在する。

【００３３】

【発明の効果】本発明により、固定長パケット交換シス
テムと可変長パケット交換システムとの接続点におい
て、固定長パケットを可変長パケットに変換する際、固
定長パケット交換システムで保証されていたQoSと同様
のQoSを保証したまま、可変長パケット交換システムへ
向けてパケットを送信することが可能となる効果があ
る。

【００３４】また、固定長から可変長へパケット長を変
換する時にパラメータテーブルを検索するが、本発明で
は固定長パケット交換システムの仮想コネクション識別
子を検索のキーとするため、従来の可変長パケットに変
換した後に、可変長パケットのヘッダにある情報を検索
キーとする方法よりも、高速なパラメータテーブルの検
索が可能となる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】固定長から可変長へパケット長を変換する装置
の概略を示す図。

【図２】可変長から固定長へパケット長を変換する装置
の概略を示す図。

【図３】図1に示した、固定長パケットから可変長パケ
ットへのパケット長変換処理の動作の１例を示す図。

【図４】図2に示した、可変長パケットから固定長パケ
ットへのパケット長変換処理の動作の１例を示す図。

【図５】パケット長変換時に用いるパラメータテーブル
の１例を示す図。

【図６】パケット変換装置、固定長パケット交換システ
ム、可変長パケット交換システムの関係を表した概念
図。

【図７】パケット長変換に用いるパイプの概念図。

【図８】ATMセルからIPパケットへ変換する場合の概念
図。

【図９】IPパケットからATMセルへ変換する場合の概念
図。

【図１０】パイプからパケットを読み出す動作の1例を
示す図。

【図１１】メモリ上でパイプを実現する1例を示す図。

【符号の説明】

101・・・固定長パケットと可変長パケットのパケット長相
互変換に用いるパラメータテーブル、102・・・パケット長
変換時にパケットをキューイングするパイプ、103・・・入
力処理装置、104は出力処理装置、202・・・パケット長変
換時にパケットをキューイングするパイプ、203・・・出力
処理装置、204・・・出力処理装置、501・・・メモリアドレ
ス、502・・・固定長パケット交換システムの仮想コネクシ
ョン識別子、503・・・パケット長変換の際にパケットを格
納するパイプ、504・・・上記パイプからパケットを読み出
すときの速度、505・・・遅延、506・・・パケット廃棄の割
合、507・・・パケットの送信元アドレス、508・・・パケット
の着信先アドレス、509・・・優先度、601・・・パケット変換
装置、602・・・パラメータ変換テーブル、603・・・パケット
変換装置、701,702・・・パイプ801・・・パイプ、802・・・出力
処理装置、803・・・固定長パケット、804・・・可変長パケッ
ト、901・・・パイプ、902・・・出力処理装置、903・・・固定長
パケット、904・・・可変長パケット、1001・・・パイプから
パケットを読み出す動作の1例、1101・・・メモリ上でのパ
イプの配置概念、1102・・・メモリ上でのパケットの格納
概念。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定長パケット交換システムと可変長パケ
ット交換システムとの間に配置されるパケット変換装置
であって、上記固定長パケット交換システム内の仮想コネクション
識別子に関連付けられた該固定長パケット交換システム
内でのQoS（Quality of Service）パラメータを抽出
し、該パラメータをあらかじめ定めた変換規則に基づい
て可変長パケット交換システム内でのQoSパラメータに
変換する第1の手段と、該可変長パケット交換システム内でのQoSパラメータに
対応付けたパイプに可変長パケットをキューイングする
ための第2の手段と、該パイプに関連付けられたQoSパラメータに従って該パ
イプにキューイングされた可変長パケットをスケジュー
リングして可変長パケット交換システムへ向けて送信す
るための第3の手段とを有することを特徴とするパケッ
ト変換装置。
【請求項２】前記第2の手段は、前記変換規則及び前記
仮想コネクション識別子に基づき、単一もしくは複数の
仮想コネクションを同一のパイプにマッピングすること
を特徴とする、請求項1記載のパケット変換装置。
【請求項３】前記可変長パケット交換システム内でのQo
Sパラメータは、前記パイプから該パイプにキューイン
グされているパケットを読み出す量を定めるパケット読
み出しレート、遅延の許容量を示すパラメータであるこ
とを特徴とする請求項１記載のパケット変換装置。