JP2001285296A - 中継装置 - Google Patents

中継装置

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JP2001285296A
JP2001285296A JP2000090492A JP2000090492A JP2001285296A JP 2001285296 A JP2001285296 A JP 2001285296A JP 2000090492 A JP2000090492 A JP 2000090492A JP 2000090492 A JP2000090492 A JP 2000090492A JP 2001285296 A JP2001285296 A JP 2001285296A
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Shinichiro Matsuo
真一郎 松尾
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 適切なサービス品質を確保することができる
中継装置を提供する。 【解決手段】 ＲＴＰメッセージを含むＩＰパケットが
中継装置２００内のＬＡＮインタフェース１０に入力さ
れると、ＣＰＵ３２は、ＩＰヘッダに含まれるトータル
長とＲＴＰメッセージに含まれるタイムスタンプを抽出
してメモリ３４に格納する。ＣＰＵ３２は、所定個数分
のＩＰパケットに対応したこれらのデータに基づいて、
複数のＩＰパケットのデータ長の合計値と、複数のＩＰ
パケットの通信時間間隔の合計値を求め、単位時間あた
りのデータ量を計算して通信帯域を設定する。

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（Asynchro
nous Transfer Mode）技術を用いたＷＡＮ（WideArea N
etwork）環境において、ＩＰ（Internet Protocol）パ
ケットとＡＴＭセルの相互変換を行う中継装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ＡＴＭ網を介して複数のＬＡ
Ｎ（Local Area Network）を接続してＷＡＮを構成する
手法が用いられている。例えば、ＬＡＮ環境において
は、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）／ＩＰ
のプロトコル等が一般的であり、音声データや画像デー
タがＩＰパケットの形態で送受信される。また、ＡＴＭ
網では各種のデータがＡＴＭセルを単位として送受信さ
れるため、ＬＡＮとＡＴＭ網との間にＩＰパケットとＡ
ＴＭセルとの相互変換を行う中継装置が必要になる。こ
の中継装置では、ＩＰパケットをＡＴＭセルに変換した
り、反対にＡＴＭセルをＩＰパケットに変換する処理が
行われる。
【０００３】このようなＩＰパケットを用いたＬＡＮ環
境では、音声通信や画像通信のように遅延に対して厳し
い制限のあるメディア通信は、ＩＰパケットの先頭部分
に配置されるＩＰヘッダに含まれるサービス・タイプの
４ビットのＴＯＳ（Type OfService）フィールドの値を
“１０００”に設定して、遅延量を最小にすることによ
り、ＱｏＳ（サービス品質）を保証している。
【０００４】また、ＡＴＭの環境においては、バーチャ
ル・コネクションＶＣ（Virtual Connection）毎にサー
ビス・カテゴリを指定することができ、このサービス・
カテゴリを固定ビットレートＣＢＲ（Constant Bit Rat
e）に設定することにより、固定的な帯域幅を確保する
ことができるため、通信データの有無に関わらず、少な
い遅延時間を有するＱｏＳを保証することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＩ
Ｐパケットによって各種のデータが送受信されるＬＡＮ
とＡＴＭ網とを中継装置を介して接続する場合に、ＩＰ
パケットが送受信されるＩＰコネクションとＡＴＭセル
が送受信されるバーチャル・コネクションとを対応させ
た場合に、実時間性が要求されるメディアデータに対応
したＩＰパケットと、実時間性が要求されないＦＴＰ
（File Transfer Protocol）等のバーストデータに対応
したＩＰパケットが１本のＩＰコネクションを介して送
受信される場合に、ＡＴＭ網のバーチャル・コネクショ
ンＶＣに対応した適切なサービス品質が確保できないと
いう問題があった。
【０００６】例えば、実時間性の要求が厳しい音声用の
ＩＰパケットのみがＩＰコネクション上を送受信される
場合には、ＡＴＭのバーチャル・コネクションのサービ
ス・カテゴリとして上述したＣＢＲを指定すればよい。
また、実時間性の要求がそれほど厳しくないＦＴＰ等の
データに対しては、ＡＴＭのバーチャル・コネクション
のサービス・カテゴリとして、不定ビットレートＵＢＲ
（Unspecified Bit Rate）を指定すればよい。しかし、
これら２種類のＩＰパケットが１本のＩＰコネクション
上で混在する場合には、サービスカテゴリを指定したＡ
ＴＭのＱｏＳ制御は行えないことになる。このため、こ
れら２種類のＩＰパケットのそれぞれに対応したＩＰコ
ネクションとＡＴＭのバーチャル・コネクションを用意
する必要があり、使用するリソースの増大を招くため、
運用コスト等が上昇することになる。
【０００７】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、適切なサービス品質を確保
することができる中継装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の中継装置は、入力されるパケットを
受信するパケット受信手段と、前記受信手段によって受
信された前記パケットのデータ長を検出するデータ長検
出手段と、前記受信手段によって受信された前記パケッ
トの通信時間間隔を検出する時間間隔検出手段と、前記
データ長検出手段によって検出されたデータ長および前
記時間間隔検出手段によって検出された通信時間間隔に
基づいて、前記パケット受信手段によって受信されたパ
ケットを送出する通信路の通信帯域を設定する帯域設定
手段とを備えることを特徴としている。受信したパケッ
トのデータ長と通信時間間隔に基づいて通信帯域が設定
されるため、この受信したパケットを送信するために実
際に必要な通信帯域を確保することができ、適切なサー
ビス品質の確保が可能になる。
【０００９】請求項２の中継装置は、請求項１の中継装
置において、前記帯域設定手段は、所定個数の前記パケ
ットについて、前記データ長の合計値を前記通信時間間
隔の合計値で割ることにより前記通信帯域を計算するこ
とを特徴としている。このような計算を行うことによ
り、単位時間あたりに送信するデータ量を求めることが
できるため、この計算結果に基づいて必要な通信帯域を
得ることができる。
【００１０】請求項３の中継装置は、請求項１の中継装
置において、前記帯域設定手段は、所定個数の前記パケ
ットについて、前記データ長の合計値を前記通信時間間
隔の合計値で割った値に対して、１未満の所定値を乗算
することにより前記通信帯域を計算することを特徴とし
ている。このような計算を行うことにより、単位時間あ
たりに送信するデータ量に比例した通信帯域を確保する
ことができ、一定のサービス品質を確保することができ
る。
【００１１】請求項４の中継装置は、請求項１〜３のい
ずれかの中継装置において、前記パケット受信手段によ
って受信される前記パケットには、サービス品質の高低
に対応した第１のパケットと第２のパケットとが混在し
ており、前記帯域設定手段は、高いサービス品質が要求
される前記第１のパケットに対応する前記データ長と前
記通信時間間隔に基づいて前記通信帯域の設定を行うこ
とを特徴としている。高いサービス品質が要求されるパ
ケットに対応して通信帯域が設定されるため、必要最低
限のサービス品質を確保することができる。
【００１２】請求項５の中継装置は、請求項１〜３のい
ずれかの中継装置において、前記パケット受信手段によ
って受信される前記パケットには、実時間性の要求が厳
しい第１のパケットと、実時間性の要求が緩い第２のパ
ケットとが混在しており、前記帯域設定手段は、前記第
１のパケットに対応する前記データ長と前記通信時間間
隔に基づいて前記通信帯域の設定を行うことを特徴とし
ている。実時間性の要求が厳しいパケットに対応して通
信帯域が設定されるため、最低限このパケットを送信す
るために必要なサービス品質を確保することができる。
【００１３】請求項６の中継装置は、請求項４または５
の中継装置において、前記第１のパケットは、リアルタ
イム・トランスポート・プロトコルに対応したＩＰパケ
ットであることを特徴としている。このＩＰパケット
は、音声や画像等のメディアデータに対応するものであ
り、少ない遅延時間で伝送することが望まれており、こ
のようなＩＰパケットに対応した通信帯域を確保するこ
とにより、高いサービス品質を実現することができる。
【００１４】請求項７の中継装置は、請求項６の中継装
置において、前記データ長検出手段は、前記ＩＰパケッ
トのＩＰヘッダに含まれるトータル長に基づいて前記デ
ータ長を検出し、前記時間間隔検出手段は、前記ＩＰパ
ケットのリアルタイム・トランスポート・プロトコル・
メッセージに含まれるタイムスタンプに基づいて前記通
信時間間隔を検出することを特徴としている。ＩＰヘッ
ダに含まれるトータル長とリアルタイム・トランスポー
ト・プロトコル・メッセージに含まれるタイムスタンプ
を用いることにより、これらに対応するデータ長と通信
時間間隔の検出が容易となる。
【００１５】請求項８の中継装置は、請求項４〜７のい
ずれかの中継装置において、前記パケット受信手段によ
って受信された前記第１および第２のパケットをＡＴＭ
セルに分解するセル分解手段と、前記セル分解手段によ
って分解された前記ＡＴＭセルを、前記通信路としての
ＡＴＭコネクションに出力するＡＴＭ出力制御手段と、
前記ＡＴＭ出力制御手段に前記第１および第２のパケッ
トのそれぞれに対応する前記ＡＴＭセルが混在して入力
されたときに、前記第１のパケットに対応する前記ＡＴ
Ｍセルを優先的に出力するように前記ＡＴＭ出力制御手
段を制御するスイッチ制御手段とをさらに備えることを
特徴としている。通信帯域を設定するために用いられた
第１のパケットのデータを第２のパケットのデータに優
先させて送信することにより、第１のパケットのデータ
について高いサービス品質を確保することができる。
【００１６】請求項９の中継装置は、請求項８の中継装
置において、前記ＡＴＭコネクションは、サービス・カ
テゴリがＧＦＲに設定されており、前記スイッチ制御手
段は、前記ＡＴＭコネクションに対応する最小セルレー
トを、前記帯域設定手段によって設定することを特徴と
している。サービス・カテゴリおよびトラフィック・パ
ラメータをこのように設定することにより、第１のパケ
ットに対応するデータを確実に送信するとともに、第２
のパケットに対応するデータを帯域の空き状況に応じて
送信することができるため、データの重要度を考慮した
適切なサービス品質を確保することができる。
【００１７】請求項１０の中継装置は、請求項８の中継
装置において、前記ＡＴＭコネクションは、サービス・
カテゴリがＶＢＲに設定されており、前記スイッチ制御
手段は、前記ＡＴＭコネクションに対応する平均セルレ
ートを、前記帯域設定手段によって設定することを特徴
としている。サービス・カテゴリおよびトラフィック・
パラメータをこのように設定することにより、第１のパ
ケットに対応するデータを確実に送信するとともに、第
２のパケットに対応するデータを帯域の空き状況に応じ
て送信することができるため、データの重要度を考慮し
た適切なサービス品質を確保することができる。
【００１８】請求項１１の中継装置は、請求項８〜１０
のいずれかの中継装置において、前記帯域設定手段は、
前記通信路としてバーチャル・コネクションが設定され
た後に、所定のタイミングで繰り返し前記通信帯域の設
定を行うことを特徴としている。通信帯域の設定を繰り
返し行うことにより、常に最適なサービス品質を確保す
ることができる。
【００１９】請求項１２の中継装置は、請求項８〜１０
のいずれかの中継装置において、前記帯域設定手段は、
前記通信路として固定型バーチャル・コネクションが設
定されたときに、前記通信帯域の設定を行うことを特徴
としている。固定型バーチャル・コネクション設定時に
通信帯域の設定が行われるため、必要な通信帯域の設定
に要する手間や処理の負担を低減することができる。
【００２０】請求項１３の中継装置は、請求項８〜１０
のいずれかの中継装置において、前記帯域設定手段は、
前記通信路としてスイッチ型バーチャル・コネクション
が設定されたときに、前記通信帯域の設定を行うことを
特徴としている。スイッチ型バーチャル・コネクション
設定時に毎回通信帯域が設定されるため、設定されたコ
ネクション毎に適切な通信帯域を設定することができ、
最適なサービス品質を確保することができる。
【００２１】請求項１４の中継装置は、請求項８〜１０
のいずれかの中継装置において、前記帯域設定手段は、
前記通信路としてバーチャル・コネクションが設定され
た後に、前記パケットに対応する階層よりも上位層プロ
トコルにしたがって呼設定が行われたときに、前記通信
帯域の設定を行うことを特徴としている。呼設定が終了
して実際にデータが送信される前に適切な通信帯域の設
定が行われるため、以後の送信処理において最適なサー
ビス品質を確保することができる。
【００２２】請求項１５の中継装置は、可変長のデータ
を固定長パケットを用いて伝送するネットワークにおけ
る中継装置であって、実時間性の要求が厳しいＩＰパケ
ットのコネクションと、実時間性の要求がそれほど厳し
くないＩＰパケットのコネクションを、最低レートを保
証できるサービスカテゴリを用いた同一コネクションに
割り当てることを特徴としている。実時間性の要求が厳
しいＩＰパケットのコネクションの通信帯域を考慮し
て、対応するコネクションの最小レートが設定されるた
め、このＩＰパケットに対して適切なサービス品質を確
保することが可能になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態の中継装置を含むネットワークについて、図面を参照
しながら説明する。図１は、一実施形態の中継措置を含
むネットワークの概略的な構成図である。図１に示すよ
うに、本実施形態のネットワークは、ＡＴＭ網１００、
中継装置２００、２１０、ルータ３００、３１０、ＰＣ
（パーソナルコンピュータ）４００、４１０、４２０を
含んで構成されている。ＰＣ４００、４１０、ルータ３
００を含んで一方のＬＡＮ５００が形成されており、こ
のＬＡＮ５００が中継装置２００を介してＡＴＭ網１０
０に接続されている。同様に、ＰＣ４２０、ルータ３１
０を含んで他方のＬＡＮ６００が形成されており、この
ＬＡＮ６００が中継装置２１０を介してＡＴＭ網１００
に接続されている。
【００２４】中継装置２００は、ＬＡＮ５００からＡＴ
Ｍ網１００に接続された他の端末装置等（例えばＬＡＮ
６００に接続されたＰＣ４２０）に向けて送信されるＩ
Ｐパケットが入力されてこれをＡＴＭセルに変換してＡ
ＴＭ網１００に向けて出力するとともに、ＡＴＭ網１０
０から入力されるＡＴＭセルをＩＰパケットに変換して
ＬＡＮ５００に向けて出力する。また、中継装置２００
は、ＬＡＮ５００から入力されるＩＰパケットの通信時
間間隔に基づいて、ＡＴＭ網１００との間に設けられる
バーチャル・コネクションＶＣの帯域を計算して設定す
る。なお、他方の中継装置２１０も同様の構成を有して
おり、詳細な説明は省略する。
【００２５】本実施形態では、例えばＰＣ４００とＰＣ
４２０がＩＰアドレスを特定することでＩＰコネクショ
ンを設定して、リアルタイム性の高い相互通信を行って
いる場合に、ＰＣ４００がＦＴＰサーバやＷＷＷサーバ
であれば、リアルタイム性をそれほど必要としないファ
イル転送等のデータ通信が新たに発生することがある。
このときは、ＡＴＭのバーチャル・コネクションＶＣに
対する最低セルレートの自動設定を行うように構成され
る。また、ＰＣ４００とＰＣ４２０が、リアルタイム性
が高いＶｏＩＰ（Voice over ＩＰ）の通信による音声
会話を行っている場合に、同様にリアルタイム性が高い
ビデオ通信を開始したときでも、ＡＴＭのバーチャル・
コネクションＶＣに対する最小セルレートの自動設定を
行うように構成される。
【００２６】図２は、中継装置２００の詳細な構成を示
す図である。図２に示すように、中継装置２００は、Ｌ
ＡＮインタフェース（ＬＡＮ−ＩＦ）１０、ＬＡＮコン
トローラ（ＬＡＮ−ＣＮＴＬ）１２、ＣＬＡＤ（Cell A
ssembly Disasembly）１４、ポートインタフェース（Ｐ
ＩＦ；Port Interface）２２、３０、ＡＴＭスイッチ
（ＡＴＭ−ＳＷ）２４、ＣＰＵ３２、メモリ３４を含ん
で構成されている。
【００２７】ＬＡＮインタフェース１０は、中継装置２
００をＬＡＮ５００に物理的に接続するためのものであ
る。例えば、１００Ｂａｓｅ−Ｔ等のケーブルが接続さ
れる。ＬＡＮコントローラ１２は、ＬＡＮインタフェー
ス１０による信号の入出力動作を制御する。
【００２８】ＣＬＡＤ１４は、ＩＰパケットとＡＴＭセ
ルとの相互変換を行うものであり、ＬＡＮインタフェー
ス１０から入力されるＩＰパケットを１あるいは複数の
セルに分解して出力するとともに、ＡＴＭ網１００側か
ら入力される１あるいは複数のセルを組み立ててＩＰパ
ケットを生成する。このような分解、組立処理を行うた
めに、ＣＬＡＤ１４は、リアルタイム・トランスポート
・プロトコル（ＲＴＰ；Real-time Transport Protoco
l）ユニット１６、組立／分解（ＳＡＲ；Segmentation
and Reassembly）ユニット１８、アドレス変換ユニット
（ＡＴＵ；Address Transfer Unit）２０を備える。Ｒ
ＴＰユニット１６は、入力されるＩＰパケットに含まれ
るＲＴＰメッセージを分析して、このメッセージに含ま
れるタイムスタンプの値を抽出したり、ＩＰパケットを
生成する際には、ＩＰパケットに含ませるＲＴＰメッセ
ージを作成する。組立／分解ユニット１８は、ＩＰパケ
ットを分割してＡＴＭセルを生成するとともに、ＡＴＭ
セルを組み立ててＩＰパケットを生成する。アドレス変
換ユニット２０は、ＩＰヘッダとセルヘッダとの間の変
換を行う。例えば、ＩＰパケットを分解してＡＴＭセル
を生成する場合にはＩＰヘッダに基づいてセルヘッダが
生成され、反対にＡＴＭセルを組み立ててＩＰパケット
を生成する場合にはセルヘッダに基づいてＩＰヘッダが
生成される。上述したＩＰパケットに含まれるＩＰヘッ
ダおよびＲＴＰメッセージの詳細内容については後述す
る。ポートインタフェース２２、３０は、ＡＴＭの物理
回線を収容する。
【００２９】ＡＴＭスイッチ２４は、ＡＴＭセルの送信
先を切り替える。このＡＴＭスイッチ２４は、メッセー
ジバッファ（ＭＢＵＦ；Message Buffer）２６、スイッ
チコントローラ（ＳＷ−ＣＮＴＬ；Switch-Controlle
r）２８を備える。メッセージバッファ２６は、ＣＬＡ
Ｄ１４あるいはＡＴＭ網１００側から入力されるＡＴＭ
セルを一時的に格納する。スイッチコントローラ２８
は、メッセージバッファ２６に格納された各ＡＴＭセル
のアドレッシング（アドレス設定）、スケジューリング
（スケジュール管理）、キューイング（待ち行列管理）
を制御する。例えば、ＲＴＰメッセージが含まれるＩＰ
パケットとＲＴＰメッセージが含まれないＩＰパケット
とが混在して中継装置２００に入力された場合には、ス
イッチコントローラ２８は、ＲＴＰメッセージが含まれ
るＩＰパケットに対応したＡＴＭセルを優先的に送信す
る制御を行う。
【００３０】ＣＰＵ３２は、中継装置２００の全体を制
御する。また、ＣＰＵ３２は、ＬＡＮ５００側から入力
されるＩＰパケットの通信時間間隔とデータ長に基づい
て、トラフィック・パラメータの値を計算し、ＡＴＭス
イッチ２４とＡＴＭ網１００との間で設定されるバーチ
ャル・コネクションの帯域を設定する。具体的には、サ
ービス・カテゴリがＧＦＲ（Guaranteed Frame Rate）
に設定されているバーチャル・コネクションＶＣに対応
して、必要な帯域を確保するために、トラフィック・パ
ラメータの一つである最小セルレートｍＣＲの値を設定
する。最小セルレートの具体的な設定方法については後
述する。メモリ３４は、ＣＰＵ３２の動作プログラムや
作業領域を格納する。
【００３１】上述したＬＡＮインタフェース１０、ＬＡ
Ｎコントローラ１２がパケット受信手段に、ＣＰＵ３２
がデータ長検出手段、時間間隔検出手段に、ＣＰＵ３
２、メモリ３４が帯域設定手段に、ＣＬＡＤ１４がセル
分解手段に、ＡＴＭスイッチ２４がＡＴＭ出力制御手段
に、スイッチコントローラ２８がスイッチ制御手段にそ
れぞれ対応する。
【００３２】本実施形態のネットワークおよび中継装置
２００はこのような構成を有しており、次に、中継装置
２００に入力されるＩＰパケットに基づいてＡＴＭのバ
ーチャル・コネクションＶＣの帯域を確保する動作を説
明する。図３は、ＩＰパケットのフォーマットを示す図
である。ＩＰパケットの先頭部分にはＩＰヘッダが含ま
れており、ＩＰパケット内の所定位置にはＲＴＰメッセ
ージが含まれている。
【００３３】図４は、ＩＰヘッダのフォーマットを示す
図である。図４に示すように、ＩＰヘッダは、「バージ
ョン」、「ＩＨＬ」、「サービス・タイプ」、「トータ
ル長」、「識別子（ＩＤ）」、「フラグ」、「フラグメ
ント・オフセット」、「生存時間（ＴＴＬ）」、「プロ
トコル」、「ヘッダ・チェックサム」、「送信元アドレ
ス」、「宛先アドレス」、「オプション」、「パディン
グ」を含んで構成されている。
【００３４】「バージョン」は、ＩＰのバーションを示
すフィールドである。「ＩＨＬ（Internet Header Leng
th）」はＩＰヘッダの長さを３２ビット単位で示すフィ
ールドである。「サービス・タイプ」は、送信している
ＩＰのサービス・タイプを示すフィールドである。「ト
ータル長」は、ＩＰヘッダとそれに続くＩＰデータを加
えた長さをオクテット単位（バイト単位）で示すフィー
ルドである。
【００３５】「識別子」は、送信側でデータが分割され
て複数のＩＰパケットに分けられたときに、受信側で元
のデータに戻すことができるような識別コードが入るフ
ィールドである。この識別子の値は送信側で設定され
る。「フラグ」は、送信データが複数のＩＰパケットに
分割された場合の制御用フィールドである。「フラグメ
ント・オフセット」は、このＩＰパケットが分割元のデ
ータの何番目に対応するかを示すフィールドである。
【００３６】「生存時間（ＴＴＬ）」は、ＩＰパケット
がネットワーク内に存在可能な時間を示すフィールドで
ある。「プロトコル」は、上位（レイヤ４）のプロトコ
ル種別を識別する値を設定するフィールドである。「ヘ
ッダ・チェックサム」は、ＩＰヘッダの誤りチェックに
使用するフィールドである。「送信元アドレス」は、発
信元（ソース）のＩＰアドレスを設定するフィールドで
ある。「宛先アドレス」は、宛先（ディスティネーショ
ン）のＩＰアドレスを設定するフィールドである。「オ
プション」は、標準のＩＰヘッダにはない情報を送信す
るときに使うフィールドである。「パディング」は、オ
プションフィールド全体を４オクテットの倍数にするた
めに使用されるフィールドである。
【００３７】図５は、ＲＴＰメッセージのフォーマット
を示す図である。図５に示すように、ＲＴＰメッセージ
は、「Ｖ」、「Ｐ」、「Ｘ」、「ＣＣ」、「Ｍ」、「Ｐ
Ｔ」、「シーケンス番号」、「タイムスタンプ」、「同
期送信元（ＳＳＲＣ）識別子」、「寄与送信元（ＣＳＲ
Ｃ）識別子」を含んで構成されている。
【００３８】「Ｖ（Version）」は、ＲＴＰのバージョ
ンを示すフィールドである。「Ｐ（Padding）」は、こ
のＩＰパケットに余分なバイトが付加されているか否か
を示すフィールドである。「Ｘ（extension）」は、拡
張ビットを示すフィールドであり、基本ＲＴＰヘッダの
後に拡張ヘッダを持つ場合に所定値が設定される。「Ｃ
Ｃ（Csrc Count）」は寄与送信元カウントであり、この
メッセージがいくつの寄与送信元識別子を含むかを示す
フィールドである。
【００３９】「Ｍ（Marker）」は、マーカービットであ
り、アプリケーションがデータの境界にマークをつける
ために使用可能なフィールドである。「ＰＴ」は、メッ
セージのペイロード・タイプ（Payload Type）を示すフ
ィールドである。「シーケンス番号」は、ＩＰパケット
の送信順に振られる自然数を示すフィールドである。
【００４０】「タイムスタンプ」は、このＩＰパケット
の先頭のバイトが送信された時刻を示すフィールドであ
る。「同期送信元識別子」は、このＩＰパケットの送信
元を識別するためのものであり、このＩＰパケットに対
するシーケンス番号と時刻印を指定したシステムを指
す。「寄与送信元識別子」は、このＩＰパケットの本来
の送信元を識別するためのものである。
【００４１】上述したＲＴＰメッセージの次に、音声あ
るいは画像のペイロード（リアルタイム・データ）が含
まれる。図６は、ＬＡＮ５００に接続されたＰＣ４００
等から中継装置２００に対して各種のサービス・タイプ
に対応したＩＰパケットが入力されて、中継装置２００
においてＡＴＭのバーチャル・コネクションＶＣの帯域
を設定する動作手順を示す流れ図である。
【００４２】ＣＰＵ３２は、ＬＡＮインタフェース１０
においてＩＰパケットを受信したか否か（ステップＳ１
００）、受信した場合にはこの受信したＩＰパケットに
ＲＴＰメッセージが含まれているか否か（ステップＳ１
０１）をそれぞれ判定する。ＩＰパケットを受信しない
場合（ステップＳ１００の判定において否定判断した場
合）や、受信したがＩＰパケットにＲＴＰメッセージが
含まれていない場合（ステップＳ１０１の判定において
否定判断した場合）には、ステップＳ１００に戻ってＩ
Ｐパケットの受信判定が繰り返される。
【００４３】また、受信したＩＰパケットにＲＴＰメッ
セージが含まれている場合には、ステップＳ１０１の判
定において肯定判断が行われ、次にＣＰＵ３２は、ＩＰ
ヘッダに含まれる「トータル長」の値Ｌ（ｍ）を抽出し
（ステップＳ１０２）、メモリ３４に格納する（ステッ
プＳ１０３）。また、ＣＰＵ３２は、ＩＰパケット内の
ＲＴＰメッセージに含まれる「タイムスタンプ」の値Ｔ
（ｍ）を抽出し（ステップＳ１０４）、メモリ３４に格
納する（ステップＳ１０５）。
【００４４】図７は、メモリ３４の格納内容を示す図で
ある。図７に示すように、メモリ３４は、帯域計算のた
めに着目している最初（ｍ番目とする）のＩＰパケット
から数えてｉ＋１個分のＩＰパケットのそれぞれに対応
した格納領域を有しており、それぞれの格納領域に各Ｉ
Ｐパケットの「トータル長」の値Ｌ（ｍ）と「タイムス
タンプ」の値Ｔ（ｍ）とが格納される。「トータル長」
と「タイムスタンプ」を格納するＩＰパケットの数（ｉ
＋１）は、あらかじめ設定されている。（ｉ＋１）個の
ＩＰパケットに対応したこれらの値のメモリ３４への格
納処理が終了するまで、この格納動作が行われる。
【００４５】ＣＰＵ３２は、ｍ＋ｉ番目のＩＰパケット
まで受信が終了したか否かを判定しており（ステップＳ
１０６）、未受信の場合には否定判断を行って、ステッ
プＳ１００の判定に戻って処理を繰り返す。また、ｍ＋
ｉ番目のＩＰパケットまでの受信が終了した場合にはス
テップＳ１０６の判定において肯定判断が行われ、次に
ＣＰＵ３２は、所定の算出式に基づいて最小セルレート
ｍＣＲを計算し、ＡＴＭスイッチ２４内のスイッチコン
トローラ２８にこの値を設定する（ステップＳ１０
７）。その後、ＩＰパケットの個数をカウントするため
に用いられたパラメータｉが初期化され、ステップＳ１
００に戻って、一連の帯域設定処理が繰り返される。
【００４６】図８は、最小セルレートｍＣＲの具体的な
計算方法の説明図である。図８において、ｍ番目のＩＰ
パケットの「トータル長」の値をＬ（ｍ）、ＲＴＰメッ
セージに含まれる「タイムスタンプ」の値をＴ（ｍ）と
する。同様に、ｍ＋１番目のＩＰパケットに対応する
「トータル長」、「タイムスタンプ」のそれぞれの値を
Ｌ（ｍ＋１）、Ｔ（ｍ＋１）とする。ｍ＋２番目のＩＰ
パケットに対応する「トータル長」、「タイムスタン
プ」のそれぞれの値をＬ（ｍ＋２）、Ｔ（ｍ＋２）とす
る。ｍ＋ｉ番目のＩＰパケットに対応する「トータル
長」、「タイムスタンプ」のそれぞれの値をＬ（ｍ＋
ｉ）、Ｔ（ｍ＋ｉ）とする。
【００４７】ｍ番目のＩＰパケットのみを考慮して、単
位時間あたりの受信データ量を計算すると、 Ａ＝Ｌ（ｍ）／（Ｔ（ｍ＋１）−Ｔ（Ｍ）） …（１） となる。１個のセルには４８バイトのユーザ情報が含ま
れているため、この単位時間あたりのデータ量Ａを４８
で割った値Ａ’が単位時間あたりに送受信されるセル
数、すなわちセルレートになる。
【００４８】また、ｍ番目とｍ＋１番目のＩＰパケット
を考慮して、単位時間あたりの受信データ量Ｂを計算す
ると、 Ｂ＝（Ｌ（ｍ）＋Ｌ（ｍ＋１））／（Ｔ（ｍ＋２）−Ｔ（ｍ））…（２） となる。したがって、単位時間あたりに送受信されるセ
ル数Ｂ’は、この値Ｂを４８で割った値となる。
【００４９】同様にして、ｍ番目からｍ＋ｉ番目までの
ＩＰパケットを考慮して、単位時間あたりの受信データ
量Ｐを計算すると、 Ｐ＝（Ｌ（ｍ）＋Ｌ（ｍ＋１）＋…＋Ｌ（ｍ＋ｉ）） ／（Ｔ（ｍ＋ｉ＋１）−Ｔ（ｍ）） …（３） となる。したがって、単位時間あたりに送受信されるセ
ル数Ｐ’は、この値Ｐを４８で割った値となる。
【００５０】このように、本実施形態の中継装置２００
においては、ＬＡＮ５００からＲＴＰメッセージが含ま
れている音声や画像等のメディアデータに対応したＩＰ
パケットが入力されると、少なくともこのＩＰパケット
を送信することができるように、サービス・カテゴリが
ＧＦＲに設定されたバーチャル・コネクションＶＣの最
小セルレートｍＣＲが設定される。したがって、サービ
ス品質や実時間性の要求が厳しいメディアデータ用のＩ
Ｐパケットに対応して生成されるＡＴＭセルを送信する
ことができる最低限の帯域を確保することができる。ま
た、それ以外の実時間性の要求が厳しくないＩＰパケッ
ト（例えばＦＴＰに対応したＩＰパケット）について
は、実際に確保できた帯域の大小に応じたタイミングで
送信することができる。
【００５１】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変
形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、
図６に示した流れ図を用いて説明したように、ＲＴＰメ
ッセージが含まれるｉ＋１個のＩＰパケットを受信する
毎にバーチャル・コネクションＶＣの最小セルレートｍ
ＣＲを設定するようにしたが、この最小セルレートｍＣ
Ｒの設定タイミングについては数々の変形例が考えられ
る。以下、最小セルレートｍＣＲの設定タイミングの変
形例（１）〜（３）を説明する。
【００５２】（１）固定型バーチャル・コネクションＰ
ＶＣ（Permanent Virtual Connection）確立後に最小セ
ルレートを設定する場合 ＡＴＭコネクションとして固定型バーチャル・コネクシ
ョンＰＶＣを用いる場合であって、１回だけ計算した最
小セルレートｍＣＲの値が大きく変動しない場合も考え
られる。このような場合には、ＰＶＣ確立後に、最初に
１回だけ最小セルレートｍＣＲを計算し、この値をＡＴ
Ｍスイッチ２４に設定するようにしてもよい。これによ
り、ＣＰＵ３２の処理負担を軽減することができる。
【００５３】（２）スイッチ型バーチャル・コネクショ
ンＳＶＣ（Switched Virtual Connection）確立後に最
小セルレートを設定する場合 上述したＰＶＣと同様に、スイッチ型バーチャル・コネ
クションＳＶＣ確立後に最小セルレートの計算を行うこ
とも考えられる。すなわち、ＳＶＣを設定する毎に、最
初に１回だけ最小セルレートｍＣＲを計算し、この値を
ＡＴＭスイッチ２４に設定するようにしてもよい。これ
により、最小セルレートｍＣＲを常時計算する場合に比
べてＣＰＵ３２の負担を軽減することができる。また、
スイッチ型バーチャル・コネクションＳＶＣが設定され
る毎に最小セルレートｍＣＲが設定されるため、設定さ
れるコネクション毎に最適な通信帯域、すなわちサービ
ス品質を確保することができる。
【００５４】（３）アプリケーション等による呼設定後
に最小セルレートを設定する場合 図９は、Ｈ．３２３で規定されたプロトコル構成を示す
図である。このＨ．３２３は、国際電気通信連合（ＩＴ
Ｕ；International Telecommunication Union）が制定
したサービス品質の保証のないＩＰネットワーク上での
音声／映像／データ通信のためのプロトコル体系である
が、この中でＨ．２２５シグナリングの詳細がＱ．９３
１で規定されている。
【００５５】例えば、ＰＣ４００とＰＣ４２０との間で
コネクションを確立する場合を考えると、ＰＣ４００か
らＰＣ４２０に向けてＴＣＰコネクション確立要求（Ｓ
ＹＮ）を送った後に、ＰＣ４２０からＰＣ４００に向け
てＴＣＰコネクション確立確認応答（ＡＣＫ）が送り返
される。次に、これら２つのＰＣ４００、４２０間で
Ｑ．９３１による呼設定が行われる。具体的には、ＰＣ
４００からＰＣ４２０に向けてセットアップ（Ｓｅｔｕ
ｐ）メッセージを送った後、ＰＣ４２０からＰＣ４００
に向けてコネクト（Ｃｏｎｎｅｃｔ）メッセージを送り
返すことにより、呼設定が行われる。
【００５６】このように、サービス・カテゴリとしてＧ
ＦＲが設定されたＡＴＭのバーチャル・コネクションＶ
Ｃが設定された後に、２つのＰＣ４００と４２０の間で
ＴＣＰコネクションの確立、およびＱ．９３１による呼
設定が行われるが、その後に１回だけ最小セルレートｍ
ＣＲを計算し、この値をＡＴＭスイッチ２４に設定する
ようにしてもよい。実際に、ＲＴＰのペイロード（リア
ルタイム・データ）が送受信されるのは、さらにＨ．２
４５にしたがって、通信機能のネゴシエーションと論理
チャネルの開設手順が実行された後であるため、その時
点において適切なサービス品質が設定されていればリア
ルタイム・データの通信に支障はない。また、上述した
ようにＰＶＣやＳＶＣの確立直後に最小セルレートｍＣ
Ｒを設定する場合と同様に、ＣＰＵ３２の負担を軽減す
ることができる利点がある。
【００５７】また、上述した実施形態では、ＡＴＭのサ
ービス・カテゴリをＧＦＲに指定し、トラフィック・パ
ラメータの一つである最小セルレートｍＣＲの値を計算
して設定するようにしたが、サービス・カテゴリとして
可変ビットレートＶＢＲ（Variable Bit Rate）を指定
し、トラフィック・パラメータの一つである平均セルレ
ートＳＣＲ（Sustainable Cell Rate）の値を計算して
設定するようにしてもよい。平均セルレートＳＣＲの具
体的な値としては、上述した（１）〜（３）式を用いて
計算した最小セルレートｍＣＲの値をそのままこの平均
セルレートＳＣＲの値として用いればよい。また、平均
セルレートＳＣＲを設定するタイミングとしては、図６
に示したように常時繰り返し設定する場合の他に、ＰＶ
ＣあるいはＳＶＣを確立した直後に１回だけ設定する場
合や、アプリケーション等による呼設定後に設定する場
合などが考えられる。
【００５８】また、上述した実施形態では、受信したＩ
Ｐパケットのデータ等の合計値を通信時間間隔の合計値
で割った値をセル数に換算した計算結果を最小セルレー
トｍＣＲ（あるいは平均セルレートＳＣＲ）に一致させ
たが、この計算結果に１未満の所定値を乗算した値を最
小セルレートｍＣＲや平均セルレートＳＣＲに一致させ
るようにしてもよい。この場合には、ＲＴＰメッセージ
が含まれるＩＰパケットに対応するＡＴＭセルが送信さ
れずに廃棄される場合も生じるが、実時間性の要求が厳
しいデータを確実に一定の割合で送信することができる
ため、常に一定のサービス品質を確保することができ
る。
【００５９】また、上述した実施形態では、受信したＩ
Ｐパケット内のＲＴＰメッセージに含まれるタイムスタ
ンプに基づいてＩＰパケットの通信時間間隔を検出する
ようにしたが、実際にＬＡＮインタフェース１０に入力
されるＩＰパケットの到達時間間隔を測定して通信時間
間隔の検出を行うようにしてもよい。また、ＲＴＰに対
応したＩＰパケットのみに着目して最小セルレートｍＣ
Ｒや平均セルレートＳＣＲの設定を行うようにしたが、
実時間性の要求が厳しいＩＰパケットあるいはＩＰ以外
のパケットデータについても本発明を適用することがで
きる。
【００６０】また、サービスカテゴリとして固定ビット
レートＣＢＲ（Constant Bit Rate）を指定し、ピーク
セルレートＰＣＲ（Peak Cell Rate）の値を計算して設
定するようにしてもよい。この場合は、サービス品質を
保証する帯域をｎ倍した値を指定することになる。
【００６１】また、上述した実施形態では、中継装置２
００にＡＴＭスイッチ２４を含ませたが、ＡＴＭスイッ
チ２４を含まない構成とすることもできる。図１０は、
中継装置の変形例を示す構成図である。図１０に示す中
継装置２００Ａは、図２に示した中継装置２００に含ま
れるＡＴＭスイッチ２４およびポートインタフェース２
２をＡＴＭコントローラ（ＡＴＭ−ＣＮＴＬ）１２４に
置き換えた構成を有している。このＡＴＭコントローラ
１２４は、メッセージバッファ（ＭＢＵＦ）１２６、メ
ッセージバッファコントローラ（ＭＢＵＦ−ＣＮＴＬ）
１２８を備える。メッセージバッファ１２６は、ＣＬＡ
Ｄ１４あるいはＡＴＭ網１００側から入力されるＡＴＭ
セルを一時的に格納する。メッセージバッファコントロ
ーラ１２８は、メッセージバッファ１２６に格納された
各ＡＴＭセルのスケジューリング、キューイングを制御
する。例えば、ＲＴＰメッセージが含まれるＩＰパケッ
トとＲＴＰメッセージが含まれないＩＰパケットとが混
在して中継装置２００Ａに入力された場合には、メッセ
ージバッファコントローラ１２８は、ＲＴＰメッセージ
が含まれるＩＰパケットに対応したＡＴＭセルを優先的
に送信する制御を行う。上述したＡＴＭコントローラ１
２４がＡＴＭ出力制御手段に対応する。
【００６２】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、受信
したパケットのデータ長と通信時間間隔に基づいて通信
帯域が設定されるため、この受信したパケットを送信す
るために実際に必要な通信帯域を確保することができ、
適切なサービス品質の確保が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のネットワークの概略的な構成図で
ある。
【図２】図１に示すネットワークに含まれる中継装置の
詳細な構成を示す図である。
【図３】ＩＰパケットのフォーマットを示す図である。
【図４】ＩＰヘッダのフォーマットを示す図である。
【図５】ＲＴＰメッセージのフォーマットを示す図であ
る。
【図６】中継装置においてＡＴＭのバーチャル・コネク
ションの帯域を設定する動作手順を示す流れ図である。
【図７】中継装置内のメモリの格納状態を示す図であ
る。
【図８】最小セルレートの具体的な計算方法の説明図で
ある。
【図９】Ｈ．３２３で規定されたプロトコル構成を示す
図である。
【図１０】中継装置の変形例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ ＬＡＮインタフェース（ＬＡＮ−ＩＦ） １２ ＬＡＮコントローラ（ＬＡＮ−ＣＮＴＬ） １４ ＣＬＡＤ ２２、３０ ポートインタフェース（ＰＩＦ） ２４ ＡＴＭスイッチ（ＡＴＭ−ＳＷ） ２８ スイッチコントローラ（ＳＷ−ＣＮＴＬ） ３２ ＣＰＵ ３４ メモリ １００ ＡＴＭ網 ２００、２１０ 中継装置 ３００、３１０ ルータ ４００、４１０、４２０ パーソナルコンピュータ（Ｐ
Ｃ）

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力されるパケットを受信するパケット
    受信手段と、 前記受信手段によって受信された前記パケットのデータ
    長を検出するデータ長検出手段と、 前記受信手段によって受信された前記パケットの通信時
    間間隔を検出する時間間隔検出手段と、 前記データ長検出手段によって検出されたデータ長およ
    び前記時間間隔検出手段によって検出された通信時間間
    隔に基づいて、前記パケット受信手段によって受信され
    たパケットを送出する通信路の通信帯域を設定する帯域
    設定手段と、 を備えることを特徴とする中継装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記帯域設定手段は、所定個数の前記パケットについ
    て、前記データ長の合計値を前記通信時間間隔の合計値
    で割ることにより前記通信帯域を計算することを特徴と
    する中継装置。
  3. 【請求項３】 請求項１において、 前記帯域設定手段は、所定個数の前記パケットについ
    て、前記データ長の合計値を前記通信時間間隔の合計値
    で割った値に対して、１未満の所定値を乗算することに
    より前記通信帯域を計算することを特徴とする中継装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記パケット受信手段によって受信される前記パケット
    には、サービス品質の高低に対応した第１のパケットと
    第２のパケットとが混在しており、 前記帯域設定手段は、高いサービス品質が要求される前
    記第１のパケットに対応する前記データ長と前記通信時
    間間隔に基づいて前記通信帯域の設定を行うことを特徴
    とする中継装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記パケット受信手段によって受信される前記パケット
    には、実時間性の要求が厳しい第１のパケットと、実時
    間性の要求が緩い第２のパケットとが混在しており、 前記帯域設定手段は、前記第１のパケットに対応する前
    記データ長と前記通信時間間隔に基づいて前記通信帯域
    の設定を行うことを特徴とする中継装置。
  6. 【請求項６】 請求項４または５において、 前記第１のパケットは、リアルタイム・トランスポート
    ・プロトコルに対応したＩＰパケットであることを特徴
    とする中継装置。
  7. 【請求項７】 請求項６において、 前記データ長検出手段は、前記ＩＰパケットのＩＰヘッ
    ダに含まれるトータル長に基づいて前記データ長を検出
    し、 前記時間間隔検出手段は、前記ＩＰパケットのリアルタ
    イム・トランスポート・プロトコル・メッセージに含ま
    れるタイムスタンプに基づいて前記通信時間間隔を検出
    することを特徴とする中継装置。
  8. 【請求項８】 請求項４〜７のいずれかにおいて、 前記パケット受信手段によって受信された前記第１およ
    び第２のパケットをＡＴＭセルに分解するセル分解手段
    と、 前記セル分解手段によって分解された前記ＡＴＭセル
    を、前記通信路としてのＡＴＭコネクションに出力する
    ＡＴＭ出力制御手段と、 前記ＡＴＭ出力制御手段に前記第１および第２のパケッ
    トのそれぞれに対応する前記ＡＴＭセルが混在して入力
    されたときに、前記第１のパケットに対応する前記ＡＴ
    Ｍセルを優先的に出力するように前記ＡＴＭ出力制御手
    段を制御するスイッチ制御手段と、 をさらに備えることを特徴とする中継装置。
  9. 【請求項９】 請求項８において、 前記ＡＴＭコネクションは、サービス・カテゴリがＧＦ
    Ｒに設定されており、 前記スイッチ制御手段は、前記ＡＴＭコネクションに対
    応する最小セルレートを、前記帯域設定手段によって設
    定することを特徴とする中継装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８において、 前記ＡＴＭコネクションは、サービス・カテゴリがＶＢ
    Ｒに設定されており、 前記スイッチ制御手段は、前記ＡＴＭコネクションに対
    応する平均セルレートを、前記帯域設定手段によって設
    定することを特徴とする中継装置。
  11. 【請求項１１】 請求項８〜１０のいずれかにおいて、 前記帯域設定手段は、前記通信路としてバーチャル・コ
    ネクションが設定された後に、所定のタイミングで繰り
    返し前記通信帯域の設定を行うことを特徴とする中継装
    置。
  12. 【請求項１２】 請求項８〜１０のいずれかにおいて、 前記帯域設定手段は、前記通信路として固定型バーチャ
    ル・コネクションが設定されたときに、前記通信帯域の
    設定を行うことを特徴とする中継装置。
  13. 【請求項１３】 請求項８〜１０のいずれかにおいて、 前記帯域設定手段は、前記通信路としてスイッチ型バー
    チャル・コネクションが設定されたときに、前記通信帯
    域の設定を行うことを特徴とする中継装置。
  14. 【請求項１４】 請求項８〜１０のいずれかにおいて、 前記帯域設定手段は、前記通信路としてバーチャル・コ
    ネクションが設定された後に、前記パケットに対応する
    階層よりも上位層プロトコルにしたがって呼設定が行わ
    れたときに、前記通信帯域の設定を行うことを特徴とす
    る中継装置。
  15. 【請求項１５】 可変長のデータを固定長パケットを用
    いて伝送するネットワークにおける中継装置であって、 実時間性の要求が厳しいＩＰパケットのコネクション
    と、実時間性の要求がそれほど厳しくないＩＰパケット
    のコネクションを、最低レートを保証できるサービスカ
    テゴリを用いた同一コネクションに割り当てることを特
    徴とする中継装置。
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