JP2001197111A - マルチレイヤクラス識別通信装置と通信装置 - Google Patents
マルチレイヤクラス識別通信装置と通信装置Info
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Abstract
り、汎用性に優れたマルチレイヤクラス識別通信装置を
提供することを課題とする。 【解決手段】 装置入力インタフェースにおいて、受信
したIPパケットのヘッダ情報(IPヘッダに代表され
るレイヤ3情報、およびその上位レイヤに相当するTC
P/UDPヘッダに代表されるレイヤ4情報の組合わ
せ)から装置内におけるクラス識別子を解決し、個々の
IPパケットフローを装置内で取り扱うサービス品質(I
nternet Protocol Quality of Service:IP-QOS)コード
を割当てる手段を有し、上記IP−QOSコード割り当
て(トラヒッククラスのmapping)に関し、IP
ヘッダおよび、TCPヘッダ内の複数フィールドの任意
の組み合わせで優先トラヒック規定できる手段を有する
ことを特徴とする。
Description
のネットワーク層のIPネットワークに用いられるマル
チレイヤクラス識別通信装置と通信装置に関する。
ンダード的に国際的なネットワークとして標準化されて
おり、TCP/IP(Transmission Control Protocol
/Internet Protocol)がベースとして用いられてい
る。通常、OSI参照モデルの7階層に当てはめれば、
IPはネットワーク層として、TCPはトランスポート
層としての働きを行い、最下位層のイーサネットやトー
クンリングからIPに渡され、TCPからアプリケーシ
ョン層に渡されてデータの取得等が行われる。
して、リピータやブリッジとゲートウェイ間に配置さ
れ、通信回線から受け取ったフレームを蓄積し、フレー
ムのデータ内にある宛先ネットワークアドレスに従っ
て、適切な通信回線にフレームを転送する中継装置とし
て用いられている。
的にパケット単位の優先制御を行わず、すべてのIPパ
ケットを公平に扱っている。IPパケットは、ヘッダ部
にIPアドレス等を含み、ルータのバッファに滞留する
が、バッファからの読み出しは、FIFO(First In F
irst Out)方式による制御であるため、遅延優先制御は
ない。
集中すると、輻輳が発生し、ルータ内部のバッファで、
パケット廃棄が発生する。通常、どのパケットを廃棄す
るかの廃棄優先制御は無い。
ンの概念(送信元、宛先を結ぶ経路をVPI/VCI
(Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identif
ier:仮想パス・仮想チャネル識別子)により明示的に
定義)を導入し、コネクション単位に必要なQOS(遅
延特性、廃棄率等の通信品質:Quality of Service)を
定義し、ネットワーク装置は各コネクションのQOSを
満たすように優先制御を行う。
上に簡易に優先制御を実現する技術が検討されている。
代表的なものに、Intserve/RSVP(Resour
ce Reservation SetupProtocol:ネットワークの帯域管
理を実現するプロトコル)や、Diff−Serv(Di
fferenciated Service:サービスの差別化)が挙げられ
る。Intserve/RSVPがATMのようなコネ
クションの概念を擬似的に導入するのに対し、Diff
−Servは極力パケット単体の情報から優先制御を実
現する技術である。
は、妥当なコストでは大規模基幹網に適応できない(Sc
alabilityに欠ける)という課題を有しており、普及し
ていないのが現状である。これに対処するために考えら
れたDiff−Servは、(1)Scalableで
あること、(2)妥当なコストで実現可能ということ、
(3)OC−48クラス(Optical Carrier:幹線用光
ファイバのインターフェースで伝送速度別に)の高速化
に対応できること、等が第一に考えられている。
のような定量的なサービス保証をあきらめて、Best
−Effort(最善の効果)からみて、相対的な品質
差を設定し、簡易的にサービスの差別化を図る狙いがあ
り、IETF(Internet Engineering Task Force:イ
ンターネットの問題点を解決するための組織)の仕様化
進行状況と、各ベンダー各社の対応状況をみても、非常
に現実的な解として受け入れられている。
vは、インターネット技術の規定を行うIETFにて論
議されている。Diff−Servは、サービスレベル
の差別化を実現するための手段であり、QOS「保証」
の手段ではない。あくまで(相対的な)優先制御の枠組
みになる。つまり、Diff−Servは、QOSクラ
スのフレームワークを定義するのみであり、各QOSク
ラスの詳細やクラス間のスケジューリング方式は、ベン
ダーマター、運用者マターとなっている。
ラス)Diff−Servでは、(1)Expedited Forw
arding(Premium service)(EFクラス)、(2)Assur
ed Forwarding Service(AF:前方保証クラス),
(3)Best Effort Service(BE:最大効果クラス)
の3種類のトラヒック(サービスクラス)が規定されて
いる。
方促進,プレミアム)クラスは、IP−CBR(Consta
nt Bit Rate)のように、IP網上に仮想的な専用線を
提供するものである。従って、UPC(Usage Paramete
r Control)やShaperも含んだ厳密な転送制御が必要と
なる。EFクラスは、帯域保証サービスとして位置づけ
られるため、後述するAssured Forwarding Service(A
Fクラス)や、Best Effort Service(BEクラス)に
対して絶対的な優先度を持つ。
F)クラスは、Expedited Forwarding(Premium servic
e)(EF)クラスと異なり、あくまで(相対的な)優先
制御の枠組みになる。Assured Forwarding Serviceは、
4種類の遅延クラスと、3種類の廃棄クラスを有する。
遅延優先制御は、ネットワーク装置内におけるIPパケ
ットの転送順序に優先度を持たせることで実現され、例
えば、遅延に敏感なアプリケーションの転送遅延を下げ
る効果がある。廃棄制御はネットワーク装置内の輻輳発
生箇所において、パケットの廃棄に優先度を持たせるこ
とで実現される。
ス)は、EF、AFクラス以外のトラヒックが該当し、
サービスにおける最も下位の優先制御を受ける。
トラインを説明したが、Diff−Servの勧告は未
だ流動的であり、上記の定義や運用方法が変更されるこ
とはありえる。
パケットを扱うATM網のネットワーク層において、L
AN間を接続するルータの機能に上記サービスクラスに
応じて、パラメータの変更のみで柔軟に対応可能であ
り、汎用性に優れたマルチレイヤクラス識別通信装置を
提供することを課題とする。
決するためになされたもので、IP(Internet Protoco
l)パケットを、ネットワークサービス品質(Quality o
f Service:QOS)に応じて制御する手段を有した装
置であり、下記機能を実現する手段を有することを特徴
とする。
信したIPパケットのヘッダ情報、具体的にはIPヘッ
ダに代表されるレイヤ3情報、およびその上位レイヤに
相当するTCP/UDPヘッダに代表されるレイヤ4情
報の組合わせに基づいて、装置内におけるクラス識別子
を解決し、個々のIPパケットフローを装置内で取り扱
うサービス品質(Internet Protocol Quality of Servi
ce:IP−QOS)コードを割当てる手段を有し、BE
クラス、遅延の4種類と廃棄の3種類のAFクラス、E
Fクラスの計16種類にそれぞれ分けるために、CAM
検索からSRAMアクセスすることにより、優先度とス
ケジューリングに関するIP−QOSコードを割り当て
る。
(トラヒッククラスのmapping)については、汎用性をも
たせるために、IPヘッダおよび、TCPヘッダ内容情
報の任意の組み合わせで、後述する図5に示すように、
優先度とフィルタリングによるクラス分けにより優先ト
ラヒックを規定できる手段を有する。
グ方式として、WRRS(WeightedRound Robin Schedu
ling:重み付け周回ロビンスケジューリング)と、固定
優先スケジューリングを共存させ、各IP−QOSクラ
スを固定優先で選択できるとともに、最小帯域指定も可
能とする手段を有する。
ードは、パケット(主信号)データとは独立に、IP−
QOSクラス決定部で処理するので、装置内で取り扱う
固定長のパケット情報格納セル(以下、便宜上“Obj
ect(オブジェクト)”と呼ぶこととする)に収容す
る手段を有する。
スバースイッチの入出力に備える入力インタフェース、
および出力インタフェースがIP−QOSクラス分けに
応じて出力側でそのクラスに応じたスケジューリングを
行うように、相互に連動して動作することにより、前記
Object内に収容されたIP−QOSコードによ
り、所定の優先制御を行う手段を有する。
分けされたIPパケットの群毎に、区別して処理するこ
とにより、同一クラスは同一処理が可能となって処理が
迅速になっていくという統計多重効果を得るために、複
数のIPフローを集約して共有できるクラスキュー管理
を行う手段を有する。
インタフェースにおいて、IP−QOSコード単位にト
ラヒックを監視し、IP−QOSコード毎に廃棄処分可
能か否かも判断でき、過剰なトラヒックの規制を行う手
段を有する。
質のレベルを選択可能な入力インターフェースと出力イ
ンターフェースとを備えた通信装置において、前記入力
インタフェースは、入力するIPパケットからIPパケ
ットヘッダ情報とTCPヘッダ情報とを抽出するIPパ
ケット受信部と、前記IPパケットヘッダ情報を検索キ
ーとしてIP−QOSコード(クラス識別子)解決メモ
リをアクセスして解決対象となるクラス識別子を取得す
るIP−QOSクラス決定部と、前記IPパケット受信
部より受信したIPパケットデータと前記IP−QOS
クラス決定部において解決した該IPパケットに対応す
るIP−QOSクラスコードにより宛先特定の優先制御
を行う受信側スイッチインタフェース制御部と、前記優
先制御機能と送信要求を前記クラス識別子単位に前記出
力インターフェースカードに送出する受信側スイッチイ
ンタフェースとを備え、前記IP−QOSクラス決定部
は、前記IP−QOSクラス毎に設定された転送可能容
量を超える過剰なトラヒックの流入を監視し、転送可能
容量を超える場合は、該当するIPパケットを廃棄、あ
るいは、前記送信優先度を下げるポリシング(監視)制
御を行う手段を有していることを特徴とする。
質のレベルを選択可能な入力インターフェースと出力イ
ンターフェースとを備えた通信装置において、前記入力
インターフェースから送出された優先制御されたIPパ
ケットを受信する出力インタフェースは、受信した前記
IPパケットを送信側ペイロードメモリに格納すると同
時に該IPパケット情報を生成しFIFOメモリに書き
込む送信側スイッチインターフェースと、前記IPパケ
ット情報内に収容されたIP−QOSクラスコードに基
づいて、クラス毎にキューイングを行い優先的に送信要
求し且つWRR(Weighted Round Robin)方式に基づい
たスケジューリング機能により要求サービス品質を提供
する制御機能を有するIP−QOSクラス別スケジュー
ラと、前記送信側スイッチインタフェースからのIPパ
ケットを前記IP−QOSクラス別スケジューラの優先
度でスケジューリングされた順序に従って送出する送信
側スイッチインタフェース制御部と、前記IPパケット
を下位層のデータリンク層及びネットワークアクセス層
に送出するIPパケット送信部とからなることを特徴と
する。
ンタフェースに、受信した前記IPパケットのヘッダ情
報(IPヘッダに代表されるレイヤ3情報、およびその
上位レイヤに相当するTCP/UDPヘッダに代表され
るレイヤ4情報の組合わせ)から前記IPパケット内に
おけるクラス識別子を解決し、個々のIPパケットフロ
ーを前記IP−QOSコードを割当てる割当手段を有す
ることを特徴とする。
を参照して詳細に説明する。
装置の構成を示すブロック図である。本実施形態による
装置は、主として、入出力インタフェースカードと、N
×Nクロスバースイッチ(1g)と、スイッチスケジュ
ーラ(1h)から構成される。
パケット受信部(1a)、受信側スイッチインタフェー
ス制御部(1b)、受信側スイッチインタフェース(1
d)、受信側ペイロードメモリ(1c)、IP−QOS
クラス決定(1e)およびIP−QOSコード解決メモ
リ(1f)により構成される。
側スイッチインタフェース(1j)、送信側スイッチイ
ンタフェース制御部(1k)、IP−QOSクラス別ス
ケジューラ(1m)、クラス別パケット情報キューイン
グメモリ(1p)、IPパケット送信部(1q)により
構成される。
カード及び出力インタフェースラインカードとしたの
は、送信元アドレスから宛先アドレスに交換するクロス
バースイッチ(1g)にカード形式に各必要な部材を装
着したブロックを装着する意味であり、単にそれぞれ入
力及び出力インターフェースとしてもよい。また、マル
チレイヤクラス識別通信装置は、主にクロスバースイッ
チ(1g)に加えて入出力インターフェースとスイッチ
スケジューラ(1h)を備えたものである。また、クロ
スバースイッチ(1g)及びこのクロスバースイッチ
(1g)への切り換え制御するスイッチスケジューラ
(1h)を欠いた簡潔な構成の通信装置の場合には、イ
ンターネットでIPパケットを扱いネットワーク層まで
をサポートするルータや、物理層とデータリンク層の機
能を備えパケットのフィルタリングなどを行うブリッジ
等が、本実施形態の機能やプログラムソフトウェアを備
えていてもよい。
インタフェースラインカード(受信側)において、IP
パケット受信部(1a)は、OSI参照モデルのレイヤ
4のトランスポート層のTCPによりアプリケーション
層のパケットをIPパケットに分割して送出されたパケ
ット情報から、IPパケットヘッダ情報と、およびその
上位レイヤに収容されるTCP/UDPヘッダ情報とを
抽出し、その情報をIP−QOSクラス決定部(1e)
に転送する。
は、IPパケットから、受信したIPパケットの情報を
元にCAMまたはSRAMエリアの内容によって定義さ
れている各種条件を検索し、その条件にかなったアクシ
ョンとしてそのIPパケットに対する、(i)Queueプライ
オリティ、(ii)廃棄/通過処理(フイルタリング)、(ii
i)SW優先/非優先処理、(iv)Diff servのDSCP値の
付与など、の処理が導き出される仕組みを有している。
信したIPパケットのヘッダ情報(IPヘッダに代表さ
れるレイヤ3情報、およびその上位レイヤに相当するT
CP/UDPヘッダに代表されるレイヤ4情報の組合わ
せ)を検索キーとして、IP−QOSコード(クラス識
別子)解決メモリ(1f)をアクセスし、解決対象とな
るクラス識別子を取得し、受信側スイッチインタフェー
ス制御部(1b)にIP−QOSコードのクラス識別子
を通知する。
は、IP−QOSクラス毎に設定された転送可能容量を
超えるような過剰なトラヒックの流入を監視し、転送可
能容量を超える場合は、該当する(IP−QOSコード
をもつ)パケットを廃棄、あるいは、転送優先度を下げ
る等のポリシング(監視)制御を行う手段を有してお
り、該パケットが属するIP−QOSコード毎に割り当
てられた網リソース量に応じて転送パケットの送出頻度
を決定する。
b)は、IPパケット受信部(1a)より受信したパケ
ットデータと、IP−QOSクラス決定部(1e)にお
いて解決した該パケットに対応するIP−QOSクラス
コードにより、クロスバースイッチ(1g)に対して優
先制御を行う。
は、送信要求をクラス単位および出力インターフェース
カード単位に管理しており、常に高優先の送信要求を優
先してスイッチスケジューラ(1h)に送り、この優先
制御は、クロスバースイッチ(1g)に対する受信側ペ
イロードメモリ(1c)からの、パケット読み出しと対
応し、遅延優先制御として位置づけ、IPパケットを宛
先アドレスを選択・接続するクロスバースイッチ(1
g)に出力する。
は、入力されたIPパケット情報を格納し、送出する際
に必要となる空きパケット情報を格納している。
側スイッチインタフェース(1j)は、クロスバースイ
ッチ(1g)から受信したパケットデータを送信側ペイ
ロードメモリ(1i)に格納すると同時に、該パケット
情報を生成し、FIFOメモリ(1n)に書き込む。左
記パケット情報は、装置内でパケット単位に定義した仮
想的な処理単位であり、以下、“オブジェクト”と呼ぶ
こととする。オブジェクトは、パケットデータを装置内
で逐一持ち回ることを避けるために定義しており、パケ
ットデータそのものではない。装置内では、左記オブジ
ェクトの受け渡しによって、パケット転送処理が実施さ
れることとしている。
タフェース(1j)からのパケットヘッダ情報を先読み
先出しによって所定の遅延時間を保って送出する。
m)は、オブジェクト内に収容されたIP−QOSクラ
スコードに基づいて、クラス毎にキューイングを行う。
左記IP−QOSコードは、複数の遅延クラスおよび複
数の廃棄クラスに対応づけされ、遅延優先順位の高いキ
ューに格納されたオブジェクトが、優先的に送信側スイ
ッチインタフェース制御部(1k)に送出される。IP
−QOSクラス別スケジューラ(1m)は、WRR(We
ighted Round Robin)方式に基づいたスケジューリング
機能により、要求サービス品質が提供されるべく制御す
る機能を有している。また、IP網上で、仮想的な専用
線を提供する特定クラス(Premium Serviceclass)に対し
ては、UPC(Usage Parameter Control)やShaperも含
んだ厳密な転送制御が実施される。
k)は、送信側スイッチインタフェース(1j)からの
IPパケットをIP−QOSクラス別スケジューラ(1
m)の優先度等でスケジューリングされた順序に従って
IPパケット送信部(1q)に出力する。
ットを下位層のデータリンク層及びネットワークアクセ
ス層のイーサネットやトークンリングに出力する。
ある。図1で示した装置構成で、本発明で採用した優先
制御の方法例について説明する。
においては、IP−QOSクラスの解決のため、レベル
L3又はL4の所定情報をキーとして、CAM/SRA
Mをアクセスし、IP−QOSクラス(装置内のQOS
コード)を解決する。この場合、BAクラス化/MFク
ラス化の両者をサポートする。
御に関し、解決したIP−QOSクラス(EF/AF1
〜AF4/BE)に対するポリシング機能をサポートす
る。ポリシング制御の実態は、該クラス毎のトークン
と、送出パケット長の比較であり、トークンがデータ長
に達していない場合は、廃棄処理する。
信側スイッチインタフェース制御部(1b)へ送出され
るIP−QOSコード(クラス識別子)であり、IP−
QOSコード解決メモリ(1f)を用いて、例えば、遅
延、廃棄クラス種別として、(EF.H),(AF1〜
AF4.H/M/L),(BE.H/M/L)等により
16種類(5×3+1)に振り分けられる。そのIP−
QOSコード(クラス識別子)は、受信側スイッチイン
タフェース制御部(1b)と受信側スイッチインタフェ
ース(1d)との間で、空きエリアのアドレスを取得す
る。
部(1m)においては、IP−QOSクラス別スケジュ
ーラとして、受信側で解決したIP−QOSクラス(装
置内QOSコード)に基づくスケジューリングとして、
実際は、高優先クラスのオブジェクトから、送信側スイ
ッチインタフェース制御部(1k)に出力する処理の、
EF>(AF1〜AF4/BE)を実行する。ただし、
(AF1〜AF4/BE)は、WRRによるスケジュー
リングを実行する。
部(1m)においての廃棄制御について、オブジェクト
の引き落とし(drop)を生成するため、AF1〜AF4
/BEは、H/M/Lの3クラスのしきい値と、バッフ
ァ長の比較により、廃棄制御(Drop Objectの生成)を
行い、EFについては、Hクラスの1種類を追加してサ
ポートする。
(Shaping)機能に関し、解決したIP−QOSクラス
(EFのみ対象)に対するシェイピング(Delay Schedu
le)機能が実行され、シェイピング制御の実態は、ポリ
シング制御と、同等のトークンバケット方式であり、該
クラス毎のトークンと、送出パケット長の大小比較(Co
mp(token length))を行い、Tokenがlengthに達してい
ない場合は、送出待ちとなる。IP−QOSクラス別ス
ケジューラ部(1m)はクラス別オブジェクトキユーイ
ングメモリSRAM(1p)を用いて、オブジェクトに
対するスケジューリングを行う。
る優先制御として、以下の4形態を想定する。
(1b)における装置内遅延クラスへのマッピング 装置内遅延クラスへのマッピングは、転送リクエストの
送出方法で、2クラス(H/L)の遅延優先制御を指定
→遅延クラス(6種類)に対応する。
パケットを出力IFカード(ラインカード送信側)に転
送する前に、スイッチスケジューラ(1h)に接続要求
(request)を発行する。スイッチスケジューラ(1h)
は、各入力ラインカードからの転送要求を調停し、クロ
スバースイッチ(1g)に対して、入出力パスの接続情
報を通知する。また、各入力ラインカード(受信側)に
対して、接続調停結果通知を発行する。
は、requestをクラス単位および出力IFカード単位に
管理しており、常に高優先のrequestを優先して、スイ
ッチスケジューラ(1h)に送る。本優先制御は、クロ
スバースイッチ(1g)に対する受信側ペイロードデー
タメモリ(1c)からのパケット読み出しと対応し、遅
延優先制御として位置づけられる。
側スイッチインタフェース(1d)の前段に位置する受
信側スイッチインタフェース制御(1b)がパケットの
トラヒッククラスに応じて、本優先度を決定する。図2
では、Diff−servに準拠したクラス数と整合を
とるため、パケットのトラヒッククラスとして、6種類
の遅延優先クラスを規定する。クロスバースイッチ(1
g)に対する2種類(High/Low)のクラスキュ
ーと対応づける例を示している。
に入力パケットを書き込む際の廃棄クラスへのマッピン
グ この廃棄クラスへのマッピング空きエリアのアドレス(f
ree page address)の取得処理において、3クラス(H
/M/L)の廃棄優先制御を指定する。こうして、廃棄
クラス(3種類)で、EFのみ(種類)に対応する。
モリ(1c)に書き込む際に、前段の受信側スイッチイ
ンタフェース制御部(1b)は、受信側ペイロードデー
タメモリ(1c)内の空きエリアのアドレス(free page
address)を取得し、左記アドレスにより、受信側ペイ
ロードデータメモリ(1c)に書き込む。
側スイッチインタフェース(1d)は、数種類の優先度
を有している。説明を簡易にするため、図2中では、3
クラス(高/中/低)=(H/M/L)の廃棄クラスを
実装した例を示している。
空きエリアのメモリ量を監視し、予め決められた閾値
(高)より少ない時は、高優先のパケット書き込みのみ
許可する。閾値(低)より少ない時は高優先、中優先の
パケット書き込みのみ許可する。それ以外の場合は、ど
のクラスに対しても書き込みを許可する。本制御は、メ
モリ(1c)に対する廃棄制御であり、トラヒッククラ
スの3種類の廃棄クラスと対応する。
力パケットを読み出す際の優先制御(遅延優先制御) 送信側ペイロードデータメモリ(1i)からのパケット
読み出しは、IP−QOSクラス別スケジューラ(1
m)、送信側スイッチインタフェース制御(1k)、送
信側スイッチインタフェース(1j)により制御され
る。
ータメモリ(1i)からのパケット読出順序の制御であ
り、遅延優先制御に対応する。左記遅延優先制御は、I
P−QOSコードにおける遅延クラス6種類と対応して
いる。
転送されてきたパケットを書き込む際の優先制御(廃棄
優先制御) クロスバースイッチ(1g)から転送されてくるパケッ
トは、送信側ペイロードメモリに書き込まれる。書き込
まれたパケットの諸情報は、オブジェクトとしてIP−
QOSクラス別スケジューラ(1m)に通知される。I
P−QOSクラス別スケジューラ(1m)は、クラス単
位に送信側ペイロードデータメモリ内のキュー長を管理
しており、キュー長と廃棄クラスの閾値比較により、送
信側ペイロードメモリ内のパケットを廃棄するか否かの
判定を行う。
る。左記廃棄優先制御はトラヒッククラスの廃棄クラス
と対応している。
部(1k)では、2種類(送出/廃棄)のオブジェクト
によるパケット送出/廃棄処理を実行し、送出の場合、
FSUメモリに滞留しているパケットをリードコマンド
を発行して読み出して送出し、廃棄の場合、FSUメモ
リに滞留しているパケットをドロップコマンドを発行し
て廃棄する。
P−QOSクラス決定部(1e)の要部説明図を示した
ものである。図3を参照してIP−QoSクラス決定部
の詳細に関して説明する。
部(1e)は、ヘッダ抽出部(3a)、ヘッダチェック
部(3b)、IP−QOSコード検索部(3c)、ポリ
シング制御部(3d)、IP−QOSコード出力部(3
e)、パラメータレジスタ制御部(3f)から構成され
る。
に示すIPv4のIPヘッダとTCP/UDPヘッダの
フォーマットから、所定の情報を抽出し、左記に含まれ
る各フィールドを(IPdataとして)IP−QOS
コード検索部(3c)に送出する。
ィールドを示している。
st,IP Adress, L4 Src Port,L4 DstPort)は、クラスを
特定するための(検索key対象となる)フィールドを
示している。
のバージョン(Ver)、8ビットで構成されるサービ
スタイプ識別子(TOS:Type of Service)、送信元
IPアドレス(Src(Source) IP Address)、宛先IPアド
レス(Dest(Destination) IPAddress)、レイヤ4ヘッダ
内のL4送信元ポート番号(L4 Src Port)、レイヤ4
ヘッダ内のL4宛先ポート番号(L4 Dst Port)であ
る。
HL(Internet Header Length)、IPヘッダとIPデー
タを加えたパケット全体を示すTotal LengthであるData
gramLength、フラグメントを復元する際の識別子を示す
Identification、3ビット構成のフラグM、13ビット
で構成され、分割されたフラグメントがオリジナルデー
タの何処に位置しているのかを示すFragment Offset、
ネットワークに存在してもよい時間を示すTime to Liv
e、上位層のプロトコルを特定するProtocol、IPヘッ
ダのチェックサムを示すHeader Checksumをそれぞれ示
している。
ッダの正常性を判定し、IP HeaderError or Encap Fiel
dの結果を、IP−QOSコード出力部(3e)に出力
する。IP−QOSコード検索部(3c)は、ヘッダ抽
出部(3a)より受けた諸情報を検索キーとして、CA
M(Contents Addressable Memory)およびSRAMを
アクセスし、IP−QOSコードを解決する。この解決
したIP−QOSコードには、装置内におけるクラス識
別子、スイッチ制御に対する優先度等の情報が含まれ
る。
−QOSコード検索部において解決されたクラス種別単
位にトラヒックを監視し、過剰なトラヒックの規制を行
う。左記処理は、Token-Backet方式によるトラヒック違
反の監視である。Token-backet方式は、bucket内
のtoken量は、経過時間T×平均レートrのT・r
で増加する。パケット到着時に、該パケットに対して、
パケットを入れる容器であるtokenに必要なtok
en量に満たない場合は、該パケットを廃棄する。
較であり、token < packet長の場合は、廃棄ビットを”
ON”(廃棄対象パケットを明示)にして、後段ブロッ
クに送出し、左記以外(token ≧ packet長)の場合
は、廃棄ビットをスルーとする簡易なロジックである。
に、ハードやソフトを作成・調整するインプリメンテー
ション上では、以下のようにしてもよい。
acket長」ではなく、「token >=0」とする。
ケットサイズ分減算するため、tokenの値は負の値
を取りうる。パケット送信時、tokenが負の値であ
る場合は、送信パケットはトラヒック違反の対象とす
る。本判定回路を用いることにより、違反判定は、to
kenの符号情報(1bit)の情報ですむため、回路
構成がシンプルになる。
P−QOSコード検索部(3c)で解決したIP−QO
Sコードと共に、ポリシング制御部(3d)からのFilt
eringビット、および、ヘッダチェック部(3b)から
のエラー情報をリタイミングして、後段ブロック(受信
側スイッチインタフェース制御部:1b)に出力する。
トラヒッククラスのマッピング(MF/BA Classifie
r)IPヘッダに含まれる各フィールドをどのように組
み合わせて、トラヒッククラスに対応づけるかは、運用
者マターであり、各IETFのRFC等の勧告において
も明確に記載されている訳ではない。この対応付けに、
汎用性を持たせるためには、抽出したヘッダ情報の任意
の組み合わせでトラヒッククラスにマッピングさせる必
要がある。
ラヒックに対して優先制御を行う場合は、送信元(Sr
c) IP アドレスと、宛先(Dst) IP アドレスの組
み合わせで、クラスを判断することになる。また、左記
IPトラヒックの中でHTTP(WWWサーバで使うハ
イパーテキストをインターネット上で交換するプロトコ
ル)トラヒックのみ優先処理したいのであれば、さらに
その上位レイヤのヘッダ内に収容されているSrc P
ort#, Dest Port#を組み合わせてクラ
スを判断する必要がある。また、あるサーバから転送さ
れるトラヒックのみに優先制御を行いたいのであれば、
サーバのIPアドレスであるSrc IP アドレスと、Sr
c Port番号のみを参照してクラスを判断する必要
がある。このようにIPヘッダおよび、上位レイヤの複
数のフィールドの組み合わせで、トラヒッククラスを判
定する(Classifier)方法を、Multi-Field (MF) C
lassifierと呼ぶ。
A) Classifierと呼ばれるクラス判定方法も存在す
る。BAクラス分け方法は、IPヘッダのTOSフィー
ルドのみ参照して、トラヒッククラスを判定する方法で
ある。IPヘッダに定義されるTOSフィールドは、D
iff−Serv用に定義される特殊なフィールドであ
る。TOSフィールドの目的は、各ルータでIPヘッダ
の各フィールドの組み合わせから、トラヒッククラスを
判定する処理を削減することにある。つまり、上流のル
ータがIPヘッダの各フィールドからトラヒッククラス
を判定し、左記クラス情報をTOSフィールドに付与し
て転送する。次段以降のルータは、TOSフィールドの
みを参照してトラヒッククラス別の優先制御を行えば良
い。しかしながら、TOSフィールドの使用方法もベン
ダーマターになっているので、同一系列(同一ベンダ
ー)の装置同士で接続するか、隣接するルータ間にて運
用上の取り決めを行う等の制約が発生する。
ing(マッピング)においては、任意のフィールドの
多種多様な組み合わせに応じて、登録できるような方式
が必要であり、本発明では、以下に示す方法により、M
F ClassifierとBA Classifierを同時にサポート可能
である。
作を図4、図5を参照して説明する。図4は、クラス検
索部(3c)の構成および動作を示したものであり、図
5は検索処理のフローを示したものである。また、図4
は、IP−QOSクラス検索部(3c)は、レイヤL4
ポートの変換用SRAMと、部送信元IPアドレス検索
用のCAMと、宛先IPアドレス検索用のCAMと、優
先度マッピング検索用のCAMと、優先度を設定するた
めのSRAMとの各記憶部を備えたブロック図であり、
ソフトウェア的に優先制御用のデータを抽出する。ま
た、図5は、送信元アドレスと宛先アドレスとサービス
タイプ識別子(TOS)とプロトコルとを入力し、検索
したアドレスQを出力するCAM検索部と、検索したア
ドレスQと、上位層のTCP送信元ポートとTCP宛先
ポートとを入力し、IP−QOSコードを出力するSR
AMアクセス部とからなるフローチャートを示してい
る。
AMにはアクションの情報が記述される。SRAMに記
述するアクションは、CAM上の条件記述と対応してお
り、特に媒体として分けることは、必要条件ではない
が、SRAMの高速性を鑑みれば、CAMをSRAMで
構成して、記憶領域を区分すればよい。あくまでも、C
AMのリソース(エリア:エントリ数)を有効利用する
ためのインプリ的な手法を用いる。
信元Src IP アドレス、宛先Dst IPアドレ
ス、送信元Src Port番号、宛先Dst Por
t番号、プロトコル番号、TOSの任意の組み合わせか
ら、トラヒッククラスを判定する。MF Classifierに
おいて、最も簡易な検索方法は、entry毎にMas
kを指定できるCAMに、登録情報として(送信元Sr
c IP アドレス、宛先Dst IPアドレス、送信
元Src Port番号、宛先Dst Port番号、
プロトコル番号、TOS)の値を設定し、パケット入力
毎にパケットヘッダ情報をもとに検索を行う方式であ
る。しかしながら、CAMのbit幅などに制約があ
り、インプリ上の工夫が必要になる。
用し、且つ以下に示す2段階の検索方法によりIP−Q
OSコードを取得するシーケンスを有する。なお、BA
Classifierの処理(TOSフィールドのみの参照によ
り、IP−QOSコードへ変換する処理)も、MFの処
理と同じ枠組みの中で実施される。つまり、MFにおい
て、TOSフィールドのみ有効となる運用と考えればよ
く、CAMの構造(Configuration)において、両者を
共存させた運用が可能である。
ルドを“key値”に縮退し、CAM及びSRAMに登
録する。
“key値”により登録されたentryをCAM上で
検索する。
に説明する。
(Src IP)アドレスの登録および縮退(図4中)予
め、クラス判定処理のentryに含まれる送信元(Sr
c IP)アドレス/prefixをすべて登録しておく。
前処理において、特に送信元(Src IP)アドレス、宛先
(Dest IP)アドレスを縮退する場合は、CIDR(Cla
ssless Inter Domain Routing)に基づく規定により、
送信元(Src IP)アドレスをkeyとして、Longest Pr
efix Matchにより検索する。検索で返されたCAMアド
レスをアドレスAとする。登録されていない場合は、a
ll”0”がアドレスA値となる。本処理は、図5のス
テップ(1)の処理となる。
録および縮退(図4中)前処理1と同様、予め、クラ
ス判定処理のentryに含まれる宛先(Dest IP)ア
ドレス/prefixをすべて登録しておく。宛先アド
レスを検索keyとして、Longest Prefix Matchにより
検索される。検索で返されたCAMアドレスをAddr
_Bとする。登録されていない場合は、all”0”が
Addr_B値となる。本処理は、図5のSTEP
(2)の処理となる。
り、図5のSTEP(1)(2)は、並列処理が可能で
ある。
登録および縮退(図4中’,’) 本処理の目的は、Srcポート番号もしくはDestポ
ート番号からレイヤ4アプリケーションを判定し、所定
のkey値に縮退することである。ポート番号は、レイ
ヤ4プロトコルを規定するWell Known Port番号と、各
端末が任意に付与する番号に分類される。
て、クライエントからサーバ方向に転送されるパケット
のDest Port番号には、サーバで機能するレイヤ4アプ
リケーションのWell Known Port番号が付与されてお
り、左記Well known番号をメモリ(テーブル)に登録す
る。
類に限られている(HTTP,TELNET,FTP等
々)ため、メモリ量としては僅か(256×8=206
4bit)でよい。
て、”ポート番号→Key”変換用のメモリにアクセス
し、所定のkey値を得る。左記Keyは、レイヤ4を
特定するcodeと、送信元(Scr)ポートとして有効
か、あるいは、宛先(Dest)ポートとして有効かを指定
するflagより構成される。Src/Destポート
のflagを指定する理由は、例えばサーバ向けのトラ
ヒックは、高優先クラスとして扱うが、クライエント向
けのトラヒックはBest Effort扱いする等
の、片方向トラヒックに対するクラス分けも可能とさせ
るためである。
(4)に示すように、本処理はSrcポート番号および
Destポート番号のそれぞれに対して実行される。S
rcポート番号による変換キーの読み出し処理が、図5
のSTEP(3)に相当し、Destポート番号による
変換キーの読み出し処理が、図4における’’、お
よび図5のSTEP(4)に相当する。
退された“Key値”、およびSrcポートに発生した
か、Destポートに発生したかを示す”flag”が
生成される。本処理が、図5のPory Keyを算出するST
EP(5)に相当する。
(図5におけるSTEP(1)〜(5))で得られた各
種Key値、およびTOS、プロトコル番号を元に、再
度CAMを検索する。本処理が図5のStep(6)に
該当し、各Keyの組み合わせ(どのKeyを有効情報
として検索するか)は、CAM内のentry単位にm
ask情報として定義されている。本処理により、en
tryの格納されているCAMアドレス(addr_
Q)が得られる。
いて、左記CAMアドレス(addr_Q)を外部メモ
リへのポインタ情報(アドレス)として使用して、アク
セスすることにより、最終的に必要なトラヒッククラス
の情報が得られる。
(IP_INFO)は、受信側スイッチインタフェース
制御(1b)部で、objectにmappingさ
れ、及び受信側スイッチインタフェース(1d)に転送
することにより、入力IFカードで実施される各種優先
制御が行われる。
場合、CAMはアドレス”0”を返すこととし、この場
合はBest Effortトラヒックを示すクラスコ
ードであると規定しておけばよい。外部メモリにおいて
も、リセット時の外部メモリ値はall’0’とし、ア
ドレス”0”の領域にはBest Effortトラヒ
ック用のクラス情報が格納されることとなる。上記によ
り、CAM検索でhitしないトラヒックはBest
Effortトラヒックの扱いを受ける。各テーブルの
詳細内容は、図6乃至図8に示す通りである。
ddressable Memory:連想メモリ)に格納したテーブル
構成例の表と、IP Src Prefix エントリの格納領域のテ
ーブル図を示し、図7には、IP Des Prefixエントリ格
納領域のテーブル図と、IPINFOアドレスエントリ格納領
域のテーブル図を示している。また、図8はIPINFOエン
トリ格納領域のテーブル図である。
ルタリング処理に使用する。
1:高優先) Route :上位1ビット Route Change Flag (0:Default Routeに設定、1:下位4ビットのroute
fieldに設定) Output TOS bit9 :DSCP Update Flag (0:TOSのDSCP Field
(bit7−2)の書き換えを行わない、1:書き換えを
実施) bit8 :CU Update Flag (0:TOSのCU Field(bit
1, 0)の書き換えを行わない、1:書き換えを実
施) bit7-2 :TOS DSCP(differentiated service code poi
nt) Field bit1-0 :TOS CU(currently unused) Field であることを付加する。
ラヒック帰省手段は、図15に示すように、token
bucketモデルによってトラヒック特性を表現
し、(1)受信側インタフェース部におけるポリシング
処理部(3d)、(2) 送信側インタフェース部にお
けるシェーピング処理部(8f)において 本toke
n bucketモデルを適用する。
リズムは、シェーピング、ポリシング共に同等の回路構
成となる。図15にToken bucket モデル
を示す。Token bucketは、token格納
用レジスタ(バケツ:b)を持ち、周期的にバケツにt
okenを追加する(平均レート(r)でtokenが
増加する)。Token加算処理においては、Toke
n上限値(b)と比較し、WC+tokenがbを越え
る場合は、b値を設定する。
イズ分のtokenがバケツに格納されていることであ
る。また、パケットを送信した後、tokenからパケ
ットサイズ分減算する。パケット送信時、パケットサイ
ズ以上のtokenがbucketに無い場合は、該送
信パケットはトラヒック違反の対象になる。ポリシング
処理部(3d)に適用する場合は、違反の対象となった
パケットを廃棄(あるいは低優先のマーキング等)を行
い、シェーピング処理部(8f)に適用する場合は、違
反したパケットを送信可能になる量のtokenがbu
cketに溜まるまで待ち合わせてから送信することと
なる。
はパケットを転送するのに必要なtoken量がbuc
ketに溜まっていないときである。bucket内t
oken量は経過時間T×平均レートrで増加する。パ
ケット到着時に必要なtoken量に満たない場合は、
不足tokenが溜まるのに必要な時間を待ってからパ
ケットを出力する。
作イメージを示す。同図に即して説明すると、以下のよ
うになる。
とき、トラヒック違反でないので、同時刻T1’でパケ
ットを出力する。出力した時点でのbucketに残っ
ているtoken量はX1である。
2が到着したとする。パケット2を出力するのに必要な
token量はs2であるが、s2>X1+(T2−T
1)×rであったとする。この条件では、トラヒック違
反であるので、パケット2を廃棄する。
とき、トラヒック違反でないので、同時刻T1’でパケ
ットを出力する。出力した時点でのbucketに残っ
ているtoken量はX1である。
2が到着したとする。パケット2を出力するのに必要な
token量はs2であるが、s2>X1+(T2−T
1)×rであったとする。この条件では、トラヒック違
反であるので、規定token量が溜まるまでの時間τ
だけ待ち合わせた後、パケット2を出力する。ここで、
τは、 s2=X1+{(T2+τ)−T1}×r よ
り算出可能である。
ける優先制御の詳細)図2を参照しつつ出力インタフェ
ース(IF)カードにおける優先制御について説明すれ
ば、出力IFカードでは、IP−QOSクラス別スケジ
ューラ(1m)が、object情報に定義されるIP
−QOSコード(トラヒッククラス)を基に、所定の優
先制御を行う。IP−QOSコードは、トラヒッククラ
スの識別情報として定義されるものであり、複数の遅延
クラスと複数の廃棄クラスが表現されている。IP−Q
OSクラス別スケジューラ(1m)で実施される優先制
御は、図2で示した、の処理である。IP−QOS
クラス別スケジューラ(1m)における優先制御の概念
図を図10に示す。
m)における優先制御)IP−QOSクラス別スケジュ
ーラ(1m)は、送信側スイッチインタフェース(1
j)からFIFO(1n)経由でObjectを受け取
り、Classifier(8a)にて、左記Obje
ctを仕分けし、クラス単位のキューを選り分ける共有
バッファ(8c)に格納する。左記共有バッファ(8
c)は、クラス単位のObject格納用であり、それ
ぞれ、EF、AF1〜4、BEの計6種類のObjec
t queue(8c)が存在し、共有バッファによる
管理される。EF/AF/BEクラスの意味について
は、従来の技術にて説明したとおりである。
置づけられるため、Shaper(8f)も含んだ厳密
な転送制御を行う。図10中のWeighted Round Robin C
ontroller(8d)で、EFクラスキューは、後述する
AFクラスキューやBEクラスキューに対し絶対優先で
読み出されるべく、Output Class Selector(8e)に
対するセレクタ制御が実施される。Shaper(8
f)は、Policing部と、同等のToken−b
acketモデルによる回路構成であり、shaper
部とポリシング制御部との差異は、違反パケットに対し
て、待ち合わせるか、廃棄するかの違いのみである。本
箇所においても、インプリ上は、policing回路
と同様、tokenに付与する符号bitのみの判定に
より、送出判定を高速化すると共に回路構成の簡素化を
図ることも可能である。
WRR(Weighted Round Robin)でスケジューリングさ
れる。
Robin方式の拡張であり、予め決められたウェイト比に
したがって、各クラスに対してサービスを行う。WRR
では各クラス毎にカウンタを設けている。カウンタの値
は、次にカウンタがリセットされるまでに送出可能なセ
ル(or固定長パケット)の個数を表し、リセット時に
は各クラスのウェイトの値に設定される。選択されたク
ラスのカウンタの値が0以上であり、且つバッファ内に
セルが1つ以上あれば、そのクラスからセルを1つ送出
し、カウンタ値をデクリメントする。もし、全てのクラ
スにおいて、ウェイトの値が0になるかバッファ内のセ
ル数が0となった場合、全てのウェイトカウンタはリセ
ットされる。従って全てのクラスに充分な入力トラヒッ
クがある場合、出力されるセルの個数はウェイトの比に
従う。
左記クラス毎に、Weighted Counter(8g)を有し、W
eight値を保持している。Weighted Round Robin C
ontroller(8d)は、左記Weight値と共有バッ
ファの各クラスキュー(8c)のキュー長の情報を元
に、どのAFあるいはBEクラスのObjectを読み
出すか判定し、セレクタを制御する。選択されたAF及
びBEクラスのキューは、FIFOの順序でObjec
tを出力する。
ック部(8b)は、図11で示されるロジックに基づ
き、廃棄制御が行われる。入力object情報を元
に、各クラスのキュー長(8h)が管理される。各クラ
スには廃棄制御用のスレッシュホールド(8k)が定義
されている。同時に、共有バッファ(8c)全体のスレ
ッシュホールドも定義されている。廃棄制御ロジック
(8b)では、キュー長とスレッシュホールド(8k)
の比較により廃棄制御を行い、廃棄するobjectは
Drop Objectとして送信側スイッチインタフェース(1
j)に通知する。
ュホールド比較による廃棄制御に加え、共有メモリ(8
c)全体に渡る同一廃棄クラスのキュー長総和とスレッ
シュホールド比較による廃棄制御も行われる。図11に
示す通り、3種類の廃棄クラスに対してそれぞれ3種類
のスレッシュホールドを定めている。従って、全クラ
スで廃棄無し、低優先クラスのみで廃棄、低優先お
よび中優先クラスで廃棄、全クラスで廃棄の状態があ
る。図11において、Thresh3以上にキュー長が
増えると、空き領域があるのに関わらず、すべてのパケ
ットが廃棄扱いとなる。
リ内の廃棄クラスの総和に対しても、同様なスレッシュ
ホールドを定義し、廃棄制御を行う。
対象バッファの要部説明図である。各クラス別Obje
ctキュー(8c)に対して、現状のウェイト値を管理
するカウンタ(111,121,…1n1)と共に、ウ
ェイトカウンタリセット処理後のウェイト値を管理する
予備判定用のウェイトカウンタ(112,122,…1
n2)を設けている。
で即時に判定できない時は、ウェイトカウンタリセット
処理後のウェイト値(予備判定用のウェイトカウンタ)
で同様にクラス判定を行う。左記処理でも判定できない
場合は、固定遅延優先でAFクラスを選択する。左記ク
ラス判定処理は、ループ処理を削除した並列処理で実施
されるため、高速性を損なうことはない。
び図13に本スケジューリングの処理フローを示す。処
理のパスとしては、EFクラス判定パスと、AF/BE
クラス判定のパスが存在する。EFクラスがAF/BE
より絶対優先であるので、EFクラスの送出要求がある
ときは、EFクラスが選択され、EFクラスの送出要求
がないときのみ、AF/BEの所定クラスが採用され
る。
までの判定まではWeighted Round Robinで実現し、3度
目の判定として固定遅延優先で選択される。
み込む場合は、以下の点を把握してほしい。図12及び
図13において、各パラメータを説明すれば、EFクラ
スでは、W[EF]:EFクラスの初期ウェイト(加算
token値)、WH[EF]:tokenの上限値、WC[E
F]:EFクラスのtoken値(変数)、Add Tim
e[EF]:token加算周期(例えば、契約時の平均レ
ートで規定)、であり、AF/BEクラス(i AF
1,2,3,4,BE)では、W[i]:クラス毎初期
ウェイト値、WH[i]:ウェイトカウンタ上限値、W
C[i]:ウェイトカウンタ値(変数)、WC[i]
r:1回のウェイトカウンタリセット後のウェイトカウ
ンタ値(変数)、WC[i]r≦WC[i]+ clas
s ptr:送出、検索クラスを指すポインタ、MPSZ(M
aximum Packet Size):AF/BEクラスで適用:レア
ケースの判断基準とするパケット最大長。fixed Priori
ty(Q[i]):WC値に依存せず、Q[i]>0:キュー内
のobjectの有無のみをみて固定優先度(AF1,2,
3,4,BEの順)に基づいた出力要求を送信する。E
F/AF/BE共通として、Length:パケット長であ
る。
る。
において、初期化処理について、ステップS0aにて、
token(WC[EF])を“0”に初期化する(ス
テップS0a)。ステップS0bにて、Token加算
タイミングを生成し、所定タイミング(cnt==Ad
d_time[EF])であれば、S0cにてToke
nを加算する。現状のWC[EF]に初期tokenで
あるW[EF]を加算する。つぎに、Token加算周
期は、例えば契約時における平均レートで規定される。
上記処理において、Token上限値(WH[EF])
と比較し、WC[EF]+W[EF]がWH[EF]を
越える場合は、WH[EF]を設定する。
3に示すように、ステップS1aにて、Object読
み出し要求を受信した場合は、S1bにてキュー長の判
定を行い、S1cにて、Tokenの有無判定を行う。
Objectが1個以上あり、且つtokenも存在す
る場合(0以上)には、S1dにて、出力要求(Sen
d_req[EF]=ON)を送出する。その後S1e
にてパケット送出後、tokenからパケット長分減算
する。S3の最終段のセレクタ処理にて、最優先クラス
であるEFクラスの送出要求が受理される。
明する。
BEクラス選択処理の場合、図12と図13とを参照し
て説明する。
スポインタ、およびウェイトカウンタの値を初期化す
る。
し要求を受信し、EFクラスが送出不可のとき(S1
b、S1dがいずれもNoのとき)のみ、AF/BEの
クラス選択処理が実施される。S2bにてキュー長の判
定を行い、S1cにて、weightの有効性を判定す
る。
るため、S2eにて、全クラスに対して、上記(2)の
判定処理を行う。S2gにて、クラスポインタ(検索ク
ラスを指すポインタ)の更新は、ラウンドロビンの規則
に従う。
Weight値>0)に合致するクラスが存在する場合
は、S2dにて該当クラスの出力要求(Send_re
q[Class]=ON)を送出する。
ーチンによるクラス選択である。
て、全てのクラスについて、送出条件に合致しない場合
は、全クラスに対して、クラス毎に規定された初期ウェ
イト値を現状のウェイト値に加算する。(左記処理をウ
ェイトカウンタリセット処理と呼んでいる。) (6) 1stルーチンでクラス選択ができない(出力
クラス候補が存在しない)場合は、(5)において1回
のウェイトカウンタリセット後のウェイト値によって再
度クラス選択を行う。図11に示すように、方法とし
て、現状のウェイト値を管理するとレジスタ(WC[c
lass])と共に、1回のウェイトカウンタリセット
処理後のウェイト値を管理するレジスタ(WC[cla
ss]r)を別に有し、(4)の処理と同様、送出条件
(キュー長>0 且つ WC[class]r>0)に
合致するクラスが存在する場合は、該当クラスの出力要
求(Send_req[Class]r=ON)を送出
する。
ルーチンによるクラス選択である。
ス選択ができない(出力クラス候補が存在しない)場合
は、特例措置として、固定優先的にクラス選択を実施す
る。本処理の意図は、回線容量に空きがあるにも関わら
ず、パケットが送出できない状態に陥る状態を救済する
ためであり、予め決められている固定優先度(例えば、
図8のモデルでは、AF1>AF2>AF3>AF4>
BEの順)に基づいて、送出クラスを選択する。左記処
理は、ウェイト値に依存せず、キュー内のObject
の有無のみを判定して出力候補を決定する手法であり、
本手法を用いることにより、1回のクラス選択処理にお
いてウェイトカウンタリセット処理が2度以上起こるケ
ースはない。通常の判定は、Weighted Round Robinで実
現し、特例の判定として固定遅延優先(図12中では、
Fixed Priority MODEと呼ぶ。)で実現する。
(6),(7)で処理された該当クラスの出力要求よ
り、出力クラスを選択する。
して最大パケット長(Maximum Packet Size:MPS
Z)を導入する。最大パケット長導入の意図は、過大な
パケット長が到着したときにウェイトカウンタの値が負
の方向に大きな値となることを救済するための措置であ
る。例えば、IPパケットの最大長は、64kbyte
であるが、左記の様なパケットは、異常な事態として考
えて良い。統計的に、一般的なパケット長は数kbyt
eまでを想定すれば十分である。そこで、異常パケット
とみなされる最大パケット長を設定可能とし、過大なパ
ケットが到着したことを、パケット長(Length)と最大
パケット長との比較を行う。パケット長>最大パケット
長の場合は、特殊ケースとして扱い、ウェイトカウンタ
の減算処理をスキップする、もしくは、ある一定のペナ
ルティを与えるべくウェイト値を強制的に”0”にする
等の処置を行う。
流動的なDiff−Servにおいても、OSI参照モ
デルのTCP層とIP層の組み合わせによって、IPパ
ケットから、IPパケットとは独立して、IP−QOS
コードをそれぞれ割り当て、IP−QOSコードに応じ
て各種の通信品質のクラス分けを行うことが望まれる。
このIP−QOSコードのクラス分けによって、通信系
の輻輳状態を解消することが大きな効果として呈示し得
る。
のレイヤ3・レイヤ4情報の組み合わせ(上位アプリケ
ーション別フロー単位)による優先トラヒックを規定で
きる。
S(Weighted Round Robin Scheduling)と固定優先ス
ケジューリングとを組み合わせることが可能である。各
QOSクラスを固定優先で選択できるとともに、最小帯
域指定も可能である。
の構成図である。
の構成動作の説明図である。
説明図である。
る。
トである。
及びIP Src Predixエントリ格納領域の構造図である。
のテーブル構成図及びIP Src Predixエントリ格納領域
の構成図である。
ル構成図である。
フォーマット図である。
ーラの原理図である。
る。
ートである。
ートである。
図である。
シング・シェーピング図である。
の説明図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 入力インターフェースとスイッチ回路と
出力インターフェースとを備え、通信回線の複数の通信
品質のレベルを選択可能なマルチレイヤクラス識別通信
装置において、 前記通信回線に接続した入力インタフェースに、受信し
たIPパケットのヘッダ情報(IPヘッダに代表される
レイヤ3情報、およびその上位レイヤに相当するTCP
/UDPヘッダに代表されるレイヤ4情報の組合わせ)
から前記IPパケット内におけるクラス識別子を解決
し、個々のIPパケット処理を前記入力インターフェー
ス内で取り扱うサービス品質(Internet Protocol Quali
ty of Service:IP−QOS)コードを割当てる割当手
段を有して、前記スイッチ回路で宛先アドレスに向けて
前記通信回線を選択し、前記出力インターフェースから
レイヤ4以上の上位レイヤ毎に出力スケジューリングを
実施することを特徴とするマルチレイヤクラス識別通信
装置。 - 【請求項2】 上記IPコードの割当て(トラヒックク
ラスのmapping)に関し、前記IPパケットのIPヘッダ
および、TCPヘッダ内の複数フィールドの任意の組み
合わせで優先トラヒックを規定できる手段を有すること
を特徴とする請求項1に記載のマルチレイヤクラス識別
通信装置。 - 【請求項3】 送信側のクラス別スケジューリング方式
として、WRR(Weighted Round Robin Scheduling)
と、固定優先スケジューリングを共存させ、前記クラス
識別子による各クラスを固定優先で選択できるととも
に、最小帯域指定も可能となる手段を有することを特徴
とする請求項1に記載のマルチレイヤクラス識別通信装
置。 - 【請求項4】 前記装置は、前記入力インターフェース
と、出力インターフェースと、前記入力インターフェー
スと前記出力インターフェースとの間に宛先アドレスに
向けて切り換えを行う切り換えスイッチと、前記入力イ
ンターフェースと前記出力インターフェースとの間に前
記切り換えスイッチの切り換えタイミングを指示するス
ケジューラとを備え、前記入力インタフェースおよび前
記出力インタフェース、および前記切り換えスイッチが
連動して動作することにより、前記IP−QOSコード
により、前記スケジューラの指示により所定の優先制御
を行う有線制御手段を有することを特徴とする請求項1
に記載のマルチレイヤクラス識別通信装置。 - 【請求項5】 前記IP−QOSコード単位に統計多重
効果を得るために、複数のIPフローパケットを集約し
て共有できるキュー管理を行うキュー管理手段を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチレイヤクラス
識別通信装置。 - 【請求項6】 前記入力インタフェース、および前記出
力インタフェースに、前記IP−QOSコード単位にト
ラヒックを監視し、過剰なトラヒックの規制を行うトラ
ヒック規制手段を有することを特徴とする請求項4に記
載のマルチレイヤクラス識別通信装置。 - 【請求項7】 前記クラス識別子は、EF(Expedited
Forwarding(Premiumservice))クラスと、AF(Assure
d Forwarding Service)クラスと、BE(Best Effort
Service)クラスの3種類のトラヒック(サービスクラ
ス)であることを特徴とする請求項4に記載のマルチレ
イヤクラス識別通信装置。 - 【請求項8】 通信回線の複数の通信品質のレベルを選
択可能な入力インターフェースと出力インターフェース
とを備えた通信装置において、 前記入力インタフェースは、入力するIPパケットから
IPパケットヘッダ情報とTCPヘッダ情報とを抽出す
るIPパケット受信部と、前記IPパケットヘッダ情報
を検索キーとしてIP−QOSコード(クラス識別子)
解決メモリをアクセスして解決対象となるクラス識別子
を取得するIP−QOSクラス決定部と、前記IPパケ
ット受信部より受信したIPパケットデータと前記IP
−QOSクラス決定部において解決した該IPパケット
に対応するIP−QOSクラスコードにより宛先特定の
優先制御を行う受信側スイッチインタフェース制御部
と、前記優先制御機能と送信要求を前記クラス識別子単
位に前記出力インターフェースカードに送出する受信側
スイッチインタフェースとを備え、 前記IP−QOSクラス決定部は、前記IP−QOSク
ラス毎に設定された転送可能容量を超える過剰なトラヒ
ックの流入を監視し、転送可能容量を超える場合は、該
当するIPパケットを廃棄、あるいは、前記送信優先度
を下げるポリシング(監視)制御を行う手段を有してい
ることを特徴とする通信装置。 - 【請求項9】 通信回線の複数の通信品質のレベルを選
択可能な入力インターフェースと出力インターフェース
とを備えた通信装置において、 前記入力インターフェースから送出された優先制御され
たIPパケットを受信する出力インタフェースは、受信
した前記IPパケットを送信側ペイロードメモリに格納
すると同時に該IPパケット情報を生成しFIFOメモ
リに書き込む送信側スイッチインターフェースと、前記
IPパケット情報内に収容されたIP−QOSクラスコ
ードに基づいて、クラス毎にキューイングを行い優先的
に送信要求し且つWRR(Weighted Round Robin)方式
に基づいたスケジューリング機能により要求サービス品
質を提供する制御機能を有するIP−QOSクラス別ス
ケジューラと、前記送信側スイッチインタフェースから
のIPパケットを前記IP−QOSクラス別スケジュー
ラの優先度でスケジューリングされた順序に従って送出
する送信側スイッチインタフェース制御部と、前記IP
パケットを下位層のデータリンク層及びネットワークア
クセス層に送出するIPパケット送信部とからなること
を特徴とする通信装置。 - 【請求項10】 請求項8又は9に記載された通信装置
において、前記入力インタフェースに、受信した前記I
Pパケットのヘッダ情報(IPヘッダに代表されるレイ
ヤ3情報、およびその上位レイヤに相当するTCP/U
DPヘッダに代表されるレイヤ4情報の組合わせ)から
前記IPパケット内におけるクラス識別子を解決し、個
々のIPパケットフローを前記IP−QOSコードを割
当てる割当手段を有することを特徴とする通信装置。
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