【発明の詳細な説明】
スイッチングシステム 発明の背景
この発明は、通信装置における通信経路の切替を制御するためのシステムに関
連する。本発明は、電話ネットワーク等、接続型の通信ネットワークまたは、非
同期転送モード(ATM)ネットワークにおける使用に特に有利である。しかし
ながら、本発明はまた、非接続のコンピュータネットワークにおけるデータ経路
の制御等、他の切替状況にも適用できる。先行技術の概要
接続型のネットワークは、二つの異なるタイプの情報を運ぶ。それぞれ一般に
制御経路とデータ経路として知られるが、制御プレーン、ユーザプレーンという
用語が使われることもある。接続型ネットワークの一例である電話ネットワーク
においては、制御経路が、呼出(シグナリングとも呼ぶ)の確立と解除、故障の
報告、請求書の発送、および呼出転送のような特別な機能や特別な番号の使用に
ついての制御を担っている。データ経路は、音声、ファクシミリや呼出により伝
達される他の情報を担う。電話やATMネットワーク等の接続型通信ネットワー
クは、これら各種の通信をはっきり区別する必要がある。ネットワークの作成者
が、いくつかのプロトコール、インターフェースおよび手続きを定義し、ネット
ワークは、シグナリングおよびネットワーク管理を含むそのネットワークの全制
御機能を実現するためにこれを利用する。これらをここで、ネットワークの制御
アーキテクチャと呼ぶことにする。
ネットワークの周囲のさまざまな場所に、ネットワークのデータ経路の情報を
適切にルート決めする物理的スイッチが存在する。制御アーキテクチャはこれら
スイッチの動作を制御して必要な動作を行う。多くのネットワークにおいては、
制御アーキテクチャは、そのネットワークの物理的スイッチの上に直接実現され
る。しかしながら、物理的スイッチからの制御アーキテクチャの制御機能を切り
離すスキームも提案されている。そのような構成では、制御機能を行う制御ユニ
ットと物理的スイッチとの間にインターフェイスが必要である。そのようなイン
ターフェイスは、民間または公的なものが考えられ,民間のインターフェースは
、そのスイッチの製作者がすべて定義するもので、公的なインターフェイスは、
ネットワークのユーザーが、物理的スイッチを購入して、ネットワークを構築す
る際に自分の制御アーキテクチャを適用できるようにするものである。
一般に、各スイッチは、複数の入力/出力ポート間での切替を実行する。これ
らポートは、通常双方向であり、したがって、ある特定の時間に1情報アイテム
用の入力として機能するポートは、別の時間には出力として機能し得る。
このようなスイッチでは、スイッチの「リソース」を規定することが可能であ
る。リソースには、各ポートの論理アドレス空間が含まれる。ATMネットワー
クでは、このような論理アドレス空聞の例に、仮想チャネルアドレス空間と仮想
経路アドレス空間が含まれる。さらに、これらリソースには、各ポート、スイッ
チ内のバッファの伝送容量およびATMではトラフィックシェーパ(traffic sh
aper)およびトラフィックポリサ(traffic policer)として知られる制御動作
が含まれ得る。
公知の構成では、各物理的スイッチは、スイッチの動作を制御する単一
のコントローラを有する。そのため、スイッチは、1制御アーキテクチャ単位で
のみ動作することができる。さらに、1つの制御アーキテクチャのみが動作可能
であるため、この制御アーキテクチャは、いずれのアプリケーション(単数また
は複数)の要件にも応ずる必要があるため、通常本質的に汎用である。発明の概要
本発明は、複数のコントローラが各物理的スイッチに接続可能な構成を提案す
る。これらの接続は、スイッチのリソースの全てを複数のスイッチリソースのセ
ットに分割する分割器ユニットを介して行なわれる。各スイッチリソースセット
は、独立したサブスイッチまたは、「スイッチレット」(switchlet)として機
能し得る。これにより、さまざまな制御アーキテクチャを同時に動作可能にする
ことができる。こうして、これらさまざまな動作制御アーキテクチャおよび関連
のスイッチリソースセットは、同じ物理的ネットワーク上に異なる仮想ネットワ
ークを構成する。本発明の開発により、これら仮想ネットワークのいくつかにお
いて、特定サービス向きの制御アーキテクチャの使用が可能となる。
上に述べたとおり、本発明によって、さまざまな制御アーキテクチャを同時に
動作可能とすることができる。もちろん、スイッチによりさまざまな情報アイテ
ムを取り扱うことによって、必然的に時分割となるが、先に述べたプロトコール
、インターフェースおよび手続きのセットである制御アーキテクチャは、比較的
長期間有効であると考えることができ、したがって、個々の情報アイテムをルー
ト決めするタイミングが時分割の場合でも、複数のプロトコールが同時に存在す
ると考えることができる。
なお、本発明は、先に述べた双方向のポートを含むスイッチに限定されるもの
ではない。さらに、ある特定の時間に、スイッチが1入力のみまたは1出力のみ
を有することも可能である。
なお、多くの物理的スイッチは、内部に分割器ユニットを実現し得るプロセッ
サを有する。したがって、スイッチと分割器ユニットが機能的には別物と考えら
れるとしても、物理的には一体でもよい。
先にのべたとおり、本発明では、スイッチリソースのいくつかまたはすべてを
スイッチリソースのセットに分割する。実際、本発明が十分機能するためには、
通常、少なくともポートの論理アドレス空聞を分割することが必要だが、スイッ
チリソースを決定するその他の要素のいくつかまたはすべても分割してもよい。
スイッチの分割は静的に行うことができ、そのため分割器ユニットは、各々異
なるアーキテクチャを提供する可能性がある、予め定められた数のコントローラ
を切替えるスイッチを分割するよう静的に設定される。しかしながら、これは、
必須ではなく、コントローラが、スイッチの一部を制御する必要があることを、
分割器ユニットに知らせることが可能である。その場合、分割器ユニットは、物
理的スイッチ分割を動的に設定して、要求を知らせたコントローラを適用させる
。
本発明では、特定のコントローラは、自分に割当てられたスイッチリソースセ
ット(単数または複数)に対してのみアクセスを有する。したがって、本発明は
、分割器ユニットを介して1つのコントローラのみがスイッチに接続される可能
性がある。したがって、この構成では、分割器ユニットを適切に再設定すること
で、追加のコントローラを後にそのスイッチに接続することができる点が有利で
ある。したがって、いつでも、論理的には、複数のコントローラが同じ物理的ス
イッチ
を制御するが、その制御動作は、そのスイッチの全リソースのサブセットである
スイッチリソースのセットに限定されることになる。
本発明は、こうしてスイッチが同時に異なる制御アーキテクチャに従い動作す
ることを可能にする。各コントローラが使用する制御アーキテクチャは、公知の
もののいずれかでも良いが、本発明では、新規な制御アーキテクチャを、その制
御アーキテクチャに従い動作するコントローラを単に接続することによってネッ
トワークに加えることができる。これにより、同一ネットワーク上で複数の制御
アーキテクチャを動作させることができるのみならず、ある制御アーキテクチャ
から他の制御アーキテクチャへの迅速な変更が可能となる。こうして、実験的な
制御アーキテクチャをテストする際に、ネットワークを完全にその制御アーキテ
クチャに対して設定する必要なしにテストする有用な方法が提供される。ネット
ワークリソースのサブセット上では、公知で確立した制御アーキテクチャに従い
ネットワークを作動させ、実験的なアーキテクチャをリソースの違うサブセット
上で動作させることも可能である。
もうひとつの可能性として、コントローラが同じ制御アーキテクチャを実現す
ることが挙げられる。スイッチリソースを分割器ユニットで分割することの効果
は、ネットワークを同じ制御アーキテクチャの複数の仮想ネットワークに分割す
ることである。
もうひとつの可能性として、ある特定のアプリケーション(単数または複数)
の要件を満たすよう構築された、特定サービス向きの制御アーキテクチャを有す
ることが挙げられる。アプリケーションの知識を利用することによって、特定サ
ービス向き制御アーキテクチャは、汎用制御アーキテクチャよりも効率的なもの
となり、また、潜在的に不足するネットワークリソースのより良い利用が可能と
なる。特定サービス向き制御アーキテクチャの1例として、映像会議での用途に
関するサービスを提供するものが考えられる。この場合、参加のパターンと参加
者のいる場所に関する知識を利用して、そのネットワークが要求する帯域幅を最
小限にすることができる。図面の簡単な説明
本発明の実施例について、添付の図面を参照し詳細に説明することにする。図
1は、本発明の原則を実施するスイッチ構成の模式図である。詳細な説明
まず、本発明の実施例の基本的動作原則について、図1を参照して説明する。
図1では、スイッチ10が、ある適当なポイントで、自分が接続されているネッ
トワークのデータ経路(図示せず)の情報のルート決めを制御する。スイッチ1
0は、分割器ユニット14を介して、複数のコントローラ11、12、13に接
続される。分割器ユニット14は、分割器ユニット14が決定する適切な分割ル
ールに従い、コントローラ11、12、13の間で、スイッチ10のリソースを
割当てる。こうして、どの時点でも、コントローラ11、12および13は、ス
イッチ上で制御動作を呼出し、データ経路の情報がルート決めされる態様に影響
を与えることができる。これらの呼出は、分割器ユニット14がエクスポートす
る分割器制御インターフェース16、17および18を介して行なわれる。この
ようにして、これら呼出の全ては、分割器ユニット14により捕らえられるので
、要求をそのスイッチに伝える前に、呼出を行っているコントローラに割当てら
れたスイッチリソースのセットにのみに呼出の影響が及ぶようにすることできる
。要求は、スイッチ10がエクスポートするスイッチ制御インターフェイス15
によりスイッチへ伝えられる。分割器ユニット14が、コントローラによる要求
が自らに割当てられていないリソースに関連するとわかると、その要求は、作用
しなくなりスイッチへ伝えられなくなる。こうして、ある特定の瞬間に、あるデ
ータ経路情報は、コントローラ11からの制御に従いルート決めされることにな
り、一方コントローラ12からの制御によりルート決めされるものあり、また、
コントローラ13からの制御によるものもある。スイッチ10内部では、これら
さまざまなデータ経路情報のセットが分割器ユニット14によりさまざまなコン
トローラ11、12および13に割当てられたリソースを同様に利用することに
なる。
コントローラ11、12および13、分割器制御インターフェイス16、17
および18、分割器ユニット14、ならびにスイッチ制御インターフェイス15
は、論理構造であり、これらの構造を実行するのに必要な物理的構成要素は、い
ずれかの適当なハードウェアまたはソフトウェアでよい。たとえば、コントロー
ラ11、12および13および分割器ユニット14は、物理的接続(図示せず)
によりスイッチ10に接続される共通のワークステーションの一部でもよい。こ
の物理的接続により、スイッチ10の制御機能である、スイッチ制御インターフ
ェイス15がアクセスされる。また、コントローラ11、12および13、分割
器制御インターフェイス16、17および18、分割器ユニット14ならびにイ
ンターフェイスユニット15をスイッチの一体部分とすることも考えられる。こ
の二つの極端な例の間のいかなる組み合わせも可能である。
図1に示す構成の特定の実施例について、より詳細に説明する。この実施例で
は、フォアシステムASX−100(Fore System ASX-100)スイッチをフォア
システムEISA−200ATMアダプタを装備したいくつかのHP−700シ
リーズのワークステーションに接続する。ASX−100スイッチをこの実施例
で使用するのは、本発明の実現を難なく可能にするスイッチの低レベルの情報が
得られるためである。この実施例で使用する分散処理環境(DPE)は、グァン
ジン・リー(Guangxing Li)が「DIMMA核設計」、Tech.Rep.、1
551.00.05、APM社、キャッスル・パーク、ケンブリッジ、英国、1
995年(“DIMMA Nucleus Design”,Tech.Rep.APM.1551.00.05,APM Limi
ted,Castle Park,Cambridge,UK 1995)で開示する分散型対話型マルチメディ
アアーキテクチャ(DIMMA)を実現したものである。DIMMAアーキテク
チャは、オブジェクト・リクエスト・ブローカー(ORB)(object request b
roker)フレームワークであり、特定ドメイン向きブローカの構成について共通
の基礎を提供する。DIMMAアーキテクチャは、複数のプロトコールのスタッ
クを動作可能にする。
分割器制御インターフェイス16、17および18ならびにスイッチ制御イン
ターフェイス15は、同じ機能性を提供するので、論理的に等価である。しかし
、これらインターフェイスの実現は、異なり得る。
コントローラ11、12および13からの、コントローラ制御インターフェイ
ス16、17、18を通る要求を分割器ユニット14でモニタして、要求が確実
にその要求を発行した特定のコントローラに割当てられたリソースのみに関連す
るようにする。要求は、それが、真である場合にのみスイッチ制御インターフェ
イス15へ伝えられる。
二つの可能な分割器制御インターフェイス16、17、18の構成は以下のと
おりである。
i)DIMMAに基づく構成で、いくつかのサービスインターフェイスにスイ
ッチ制御を可能にする方法を与え、分散型処理環境(DPE)に依存してメッセ
ージのフォーマットを区別する。
ii)P.Newman,W Edwards,R.Hunden,e.Hoffman,F.Ching Liaw,TLyo
nおよびG.Minshallが、“Ipsilon's General Switch Management Protocol Spec
ification Version 1.1,Internet RFC1987,1996”により詳細に記述する、I
psilonからの汎用スイッチ管理プロトコール(GSMP)のサーバー側で
の実現。これは、よく定義されたメッセージフォーマットを有するメッセージ伝
達プロトコールである。
スイッチ制御インターフェイス15の実現例には、以下のものがある。
1.シンプル・ネットワーク(Simple Network)を使用する構成。
マネジメント・プロトコール(SNMP)は、スイッチ10上で動作するSN
MPサーバーと通信して、制御動作を行う。SNMPについては、J.Case、M.
Fedor,M.SchoffstallおよびJ.Davinが“A Simple Network Management Proto
col(SNMP)”、Internet RFC1157に詳述している。この方法では、多くの場合、
スイッチがSNMPサーバーを提供するため、本発明を利用可能とするのに、特
別のサーバーをスイッチ上で動作可能にする必要がないので、SNMP能力を有
する全スイッチが制御できる点が有利である。速度が遅すぎると考えられる場合
には、この実現態様は好ましくない。
2.本質的かつ機能的にジェネリック・スイッチ・マネジメント・プロトコー
ル(GSMP)(Generic Switch Management Protocol)に類似する“LIGHT”として
知られるメッセージ伝達プロトコール。
3.スイッチ10上でのGSMPのサーバーサイドの実現。通信は永久仮想回
路(PVC)を介する。
4.DIMMAに基づく実現で、上記のDIMMA分割器コントローラインタ
ーフェイスと同じインターフェイスを提供。
5.いくつかの場合、たとえばASX−100スイッチでは、スイッチ上に直
接分割器ユニットを実現する。この構成では、スイッチコントロールインターフ
ェイス15が、エクスポートされず、そのかわりスイッチが直接分割器制御イン
ターフェイス16、17および18をエクスポートする。
上に述べた構成はすべて機能の点で等価である。本実施例において、これらを
使用して、以下に述べるような比較を行うことができた。
上に説明したさまざまな実現例を比較するため、単純なテストを行った。全て
の場合において、関連のサーバーは、ASX−100スイッチ上で動作し、スタ
ンドアロン型のコントローラが、フォア・システムEISA−200ATMアダ
プタでスイッチ10に接続されたHPUXバージョンA.09.05を作動させ
るHP9000/725ワークステーション上で動作した。
テストには、サーバーから必要な構成を要求するコントローラを含み、その後
1000の時間決めされた呼出が続いた。時間決めされた呼出の各対は、スイッ
チ内の仮想回路(VC)(Virtual Circuit)の作成および削除を含んでいた。ス
イッチ上の全サーバーが、低レベルスイッチハードウェアと対話する同じライブ
ラリを共有していたので、このテストは、本質的に、使用する通信チャネルの効
率および異なるサーバーの実現例の効率を評価するものである。
比較目的で、同じ2つのプラットフォーム間のナルDIMMAリモート手続き
呼出(RPC)(null DIMMA remote procedure call)にかかる時間を3.8ms
まで測定した。この構成についての結果は、以下の通り(注意:これらの結果は
、ナルRPCの場合の1つの呼出ではなく2つの呼出についてのもの)。
LIGHT: 呼出対当たり4.5ms
GSMP: 呼出対当たり8.9ms
DIMMAを使用した場合、スイッチ10上で呼出対当たり8.3msが実現
された。
スイッチ10上の分割器ユニットの実施例では、呼出対当たり8.3msが実
現された。
実施例について、複数のテストがを行ない、制御経路に分割器ユニット14を
挿入する効果を評価した。ここでも、1000VCの作成および削除対について
の平均時間が測定された。
あるテストでは、分割器ユニット14は、物理的スイッチ上で実現され、コン
トローラは、スイッチ10に直接接続されたHPワークステーション内にあった
。呼出対当たりの平均時間は、8.3msであった。
他の構成では、分割器ユニット14が、スイッチ上のLIGHT構成でワーク
ステーションに組み込まれた。呼出対当たりの平均は、10.4msであった。
このテストを、コントローラを同じスイッチの隣の異なるHPワークステーシ
ヨン上で動作させて繰り返した。呼出対当たりの平均は、10.1msになるこ
とがわかった。
最後に、第2のワークステーション上でGSMPコントローラを用い、分割器
ユニット14にGSMPインターフェースをエクスポートさせて、テストを繰り
返した。呼出対当たり平均時間は、7.7msであった。
これらのテストから、分割器ユニット14によるコントローラ11、12およ
び13により実行される制御機能とスイッチ10との分離は、高価ではなく、ま
た制御経路においてスイッチに高い諸経費を課すものではないことがわかる。
また、本発明は、従来技術の制御アーキテクチャを用いて達成可能だが、先に
も述べたとおり、本発明では、いずれのコントローラまた対応の制御アーキテク
チャをも分割器ユニット14を介してスイッチ10に接続することが可能である
。
【手続補正書】
【提出日】平成11年5月10日(1999.5.10)
【補正内容】
請求の範囲
1.通信装置において通信経路の切替えを制御するための切替え装置であって、
複数の入力/出力ポートを有するスイッチと、
前記スイッチに動作的に接続された分割器ユニットと、
前記分割器ユニットを介して前記スイッチに接続可能な複数の独立したコント
ローラとを含み、前記コントローラの各々が、スイッチ上で制御動作を呼び出す
よう構成されており、
前記分割器ユニットが、前記スイッチのリソースのいくつかまたは全てを複数
のスイッチリソースセットに分割しかつ前記スイッチリソースセットの少なくと
もいくつかをそれぞれの前記コントローラに関連付けるよう構成されており、
前記分割器ユニットが、さらに、前記コントローラの各々により行なわれる呼
出をチェックするよう構成され、それにより前記コントローラの各々がそれぞれ
のコントローラに関連するリソースセットのリソースに適合する制御動作のみを
呼び出すことができる、装置。
2.前記分割器が、前記スイッチの前記リソースのいくつかまたはすべての前記
分割において、前記スイッチの前記入力/出力ポートの少なくともいくつかの論
理アドレス空間を分割するよう構成されている、請求項1に記載の装置。
3.前記複数のスイッチリソースセットの各々が、関連の制御アーキテクチャを
有し、かつ前記制御アーキテクチャの各々が、前記複数の制御アーキテクチャの
他のものと異なっている、請求項1または2に記載の装置。
4.前記複数のスイッチリソースセットの各々が、関連の制御アーキテクチャを
有し、かつ前記制御アーキテクチャの全てが同じである、請求項1または2に記
載の装置。
5.複数の切替え装置を含む通信ネットワークであって、各切替え装置が前記ネ
ットワークにおけるあるポイントでの切替え経路の制御のためのものであり、か
つ各切替え装置が、
複数の入力/出力ポートを有するスイッチと、
前記スイッチに動作的に接続された分割器ユニットと、
前記分割器ユニットを介して前記スイッチに接続可能な複数の独立したコント
ローラとを含み、前記コントローラの各々が、スイッチ上で制御動作を呼び出す
よう構成され、
前記分割器ユニットが、前記スイッチのリソースのいくつかまたは全てを複数
のスイッチリソースセットに分割するように構成され、かつ前記スイッチリソー
スセットの少なくともいくつかをそれぞれの前記コントローラに関連付け、
前記分割器ユニットが、さらに、前記コントローラの各々により行なわれる呼
出をチェックするよう構成され、それにより前記コントローラの各々が、それぞ
れのコントローラに関連するリソースセットのリソースに適合する制御動作のみ
を呼び出すことができる、通信ネットワーク。
6.切替え装置を使用して、通信装置における通信経路の切替えを制御する方法
であって、該切替え装置が、
複数の入力/出力ポートを有するスイッチと、
前記スイッチに動作的に接続された分割器ユニットと、
前記分割器ユニットを介して前記スイッチに接続可能な複数の独立したコント
ローラとを含み、前記コントローラの各々が、スイッチ上で制御動作を呼び出す
ように構成され、
該方法が、前記スイッチのリソースのいくつかまたは全てを複数のスイッチリ
ソースセットに分割するステップと、前記スイッチリソースセットの少なくとも
いくつかを前記コントローラのそれぞれに関連付けるステップと、前記コントロ
ーラの各々により行なわれる呼出をチェックするステップと、前記制御動作の各
々が、それぞれのコントローラに関連するリソースに適合する制御動作のみを確
実に呼び出すことができるようにし、前記それぞれのコントローラと関連する前
記スイッチリソースセットの前記少なくともいくつかにごとに、通信経路の切替
えを制御するステップとを含む、方法。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG
,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT
,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,
CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F
I,GB,GE,GH,HU,ID,IL,IS,JP
,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,
LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M
W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD
,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,
TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW
(72)発明者 バン・デル・メルベ,ジャコブス・エラス
ムス
イギリス、シィ・ビィ・3 0・エイ・デ
ィ ケンブリッジ、ノーザンプトン・スト
リート、36
【要約の続き】
スイッチ制御インターフェース(15)によりスイッチ
(10)に接続される。