JP2002520926A - Atmセルを用いる広帯域ネットワーク - Google Patents
Atmセルを用いる広帯域ネットワークInfo
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Abstract
Description
(non-native data packet)のカプセル化に関し、特に、広帯域ネットワークにお
けるATMセルのカプセル化に関する。 (発明の背景) 非同期転送モード(ATM)パケット(即ち、セル)の長さは53バイトであ
る。固定長セルを備えることによって、ATMプロトコルはレイテンシを減少さ
せている。これにより、音声のようにレイテンシに敏感な用途に対してATMを
望ましいものとする。
を有する。広帯域衛星通信システムがより長いパケット・サイズを有する理由の
1つは、信号獲得の目的のためである。衛星通信システムにおける信号獲得は有
限の時間量を要するので、最適なパケット・サイズは通常53バイトよりも長く
なる。
め、衛星通信システム外部のソースから発信したATMトラフィックを搬送可能
であることが望ましい。衛星通信システムは通常ATMよりも大きなパケット・
サイズを有するので、単一のATMセルが単一のより長い衛星通信システム・パ
ケットに割り当てられた場合、帯域幅が失われる可能性がある。
て、ATMパケットを効率的にカプセル化する方法および装置が求められている
。 (図面の詳細な説明) 本発明の方法および装置は、衛星通信システム内において、ATMセルをより
大きなデータ・パケットにカプセル化し送信するという有益な手段を提供する。
本システム内の「ソース・ノード」は、システム外部のソースからATMセルを
受信する。次に、ソース・ノードは、オプションとしてATMセルの一部または
全部を圧縮し、ATMセルをデータ・パケットにパックし、システム内で送信す
る。システム内の「受信ノード」は、データ・パケットを受信し、ATMセルを
内部から取り出し、必要に応じてこれらを解凍し、システム外部にある、対象の
宛先にこれらを送る。
すものとする。最初に第1図に注目する。第1図は、本発明の好適実施例にした
がって単一のパケット内にカプセル化された多数のATMセルの図を示す。第1
図は、ATMセル10,20を示す。また、第1図は、衛星通信システムにネイ
ティブなフォーマットのデータ・パケットである、データ・パケット30も示す
。
TMヘッダ12は5バイト長であり、ATMペイロード14は48バイト長であ
る。ATMセル10は、ATMヘッダ12およびATMペイロード14を含み、
53バイト長である。同様に、ATMセル20は、ATMヘッダ22およびAT
Mペイロード24を含み、セルの全長は53バイトである。
てられた情報を含む。例えば、ATMセル10は、第1ユーザによって送られ第
2ユーザに宛てられた情報から成る場合があり、ATMセル20は、第3ユーザ
によって送られ第4ユーザに宛てられた情報から成る場合がある。ATMペイロ
ード14,24は、アドレスされたユーザに関心のある情報を含む。一方、AT
Mヘッダ12,22は、アドレスされたユーザには関心が殆どない。しかしなが
ら、ヘッダ12,22は、ATMセル10,20を送信するネットワークには非
常に重要なはずである。例えば、ATMヘッダ12,22は、仮想経路識別子(
VPI:virtual path identifier)や仮想チャネル識別子(VCI:virtual ch
annel identifier)のようなルーティング情報,およびヘッダ・エラー・チェッ
ク(HE)のようなエラー検出情報を含む。ATMセルおよびVPI,VCIを
含むそれらの内容,ならびにHECヘッダ・フィールドについては、"Integrate
d Service Digital Network (ISDN) General Structure, B-ISDN Asynchronous
Transfer Mode Functional Characteristics"および"Integrated Services Digi
tal Network (ISDN) Overall Network Aspects and Functions, B-ISDN ATM Lay
er Specification"とそれぞれ題するTelecommunication Standardization Secto
r of International Telecommunication Union (ITU-T) 刊行物I.150およ
びI.361に詳しく論じられかつ説明されている。その内容は本願においても
使用可能である。
が異なる情報を含む理由の1つは、別個の宛先に導出されるからである。しかし
ながら、ATMセル10,20を同じユーザに宛てる場合、ATMヘッダ12,
22は同じ情報を含むことができる。いずれの場合でも、ATMセル10,20
をカプセル化する際、データ・パケット30にとって重要なのは、ATMセル1
0,20を意図したユーザにこれらを導出することの確認である。
追加ヘッダ情報32から成るヘッダ情報を含む。また、データ・パケット30は
、通常のATMパケットの2倍即ち106バイト以上のペイロード36も含む。
追加ヘッダ情報32は、ネットワーク・ヘッダ情報およびトランスポート・ヘッ
ダ情報を含みこれらに限定されない、衛星通信システムに必要なあらゆるヘッダ
情報を含むことができる。フラグメント・タイプ34は、衛星通信システムにペ
イロード36の内容を通知するために用いられる。
36が正確に106バイト長である場合、2つの完全なATMセルがペイロード
36内に収まる。これが有利であることの理由の1つは、ATMセルの境界がシ
ステムのデータ・パケット境界と常に一致することをシステムが保証できるから
である。これによって、衛星通信システムの受信ノードにおいて、ATMセルの
効率的な分解(decapsulation)が可能となる。また、この手法が有利である理由
の1つとして、ヘッダ情報を含みATMセル全体をそのままにしておくことによ
り、ATMセル10,20をペイロード36から取り出す際に、これらをその適
切な宛先に容易に導出可能であることがあげられる。
には長期間バッファしない方がよい。ATMセルが長期間バッファされる場合は
いつでも、ATMの主要な利点の1つが失われる可能性がある。したがって、本
発明の方法および装置は、いずれのATMセルも過度に長い間バッファさせない
ようにすることが望ましい。第1図に示す好適実施例では、ペイロード36を構
築する際、最初にATMセル10を挿入し、次いでATMセル20を挿入する。
ATMセルが衛星通信システム内に連続ストリームで流れ込んでいる場合、ペイ
ロード36は迅速に構築される。例えば、ATMセル10は、衛星通信システム
によって受信され、そのすぐ後にATMセル20が衛星通信システムによって受
信される。この状況では、ATMセル20は、ATMセル10が受信された後非
常に素早く受信され、ATMセル10およびATMセル20双方を用いてペイロ
ード36が構築されるので、ペイロード36は最大限利用される。しかしながら
、ATMセル10が衛星通信システムによって受信され、ATMセル20がその
後直ぐに受信されないという可能性もある。この状況では、ATMセル10のみ
を用いてペイロード36が構築される。ATMセル10のみが送られ、ペイロー
ド36が最大限利用されない場合、システムの帯域幅が浪費される虞れがある。
しかしながら、ATMセル10の低いレイテンシは保存されるという利点がある
。
0,20をペイロード36から取り出し、それらの意図した宛先に送る。好適実
施例では、フラグメント・タイプ34は常に同じ記述子を含み、第2のATMセ
ルの受信が間に合わず、データ・パケットに含まれない場合、代わりに空のセル
を挿入する。衛星通信システム内の受信ノードにおいてデータ・パケットを受信
すると、ノードはATMセル10をカプセルから抽出し、ペイロード36内の第
2のATMセルを空セルとして認識し、これを破棄する。
、単一のATMセルがペイロード36内に含まれているのか、あるいは多数のA
TMセルがペイロード36に含まれているのかを示す。ペイロード36を構築す
る際、ATMセル10のみをその中に含ませる場合、フラグメント・タイプ34
を第1記述子の値にセットする。ペイロード36を構築する際、ATMセル10
,20双方をその中に含ませる場合、フラグメント・タイプ34を第2記述子の
値にセットする。衛星通信システムを通じてデータ・パケット30を導出した後
、ペイロード36内に含まれるいずれのATMセルも再構成し、衛星通信システ
ム外部に向けて送る。フラグメント・タイプが第1記述子の値を含む場合、受信
ノードは、ペイロード36が単一のATMセルのみを含むことを検出することが
でき、フラグメント・タイプが第2記述子の値を含む場合、受信ノードは、ペイ
ロード36がATMセル10,20双方を含むことを検出することができる。
得られる。システムは単一のATMセルよりも大きなデータ・パケットを利用す
るので、衛星通信システム内における獲得時間が増大するという利点がある。デ
ータ・パケット30内にフラグメント・タイプ・フィールドを含ませることによ
り、システムは、単一のデータ・パケット内において可変数のATMセルを送る
ことができ、これによってATMシステム固有の低レイテンシを保存できるとい
う利点がある。
れた多数のATMセルの図を示す。第2図は、ATMセル100,110,12
0,130を示す。また、第2図は、データ・パケット140,150も示す。
データ・パケット140,150は、全体的にデータ・パケット30(第1図)
と同じタイプである。即ち、データ・パケット140,150内のペイロード・
フィールドは、106バイト以上であり、好ましくは正確に106バイトである
。また、データ・パケット140,150は、それぞれフラグメント・タイプ・
フィールド144,154も含むが、フラグメント・タイプ・フィールド144
,154は、フラグメント・タイプ34(第1図)とは多少異なる使用に供せら
れる。
トが示されている。動作中には、通常、より多くのATMセルがより多くのデー
タ・パケット内にカプセル化される。実際、典型的なパケット数は、百万個単位
で測定される。しかしながら、これは本発明の限定ではない。何故なら、理論的
には、ATMセルは連続的にデータ・パケット内にカプセル化することも可能で
あり、無限数のATMセルが無限数のデータ・パケット内にカプセル化されるこ
ともあるからである。この説明では、第2図を参照しながら1つ以上のATMセ
ルまたはデータ・パケットについて説明する場合、その論述はシステム内のAT
Mセルおよびデータ・パケットのいずれにもそして全てにも拡大されるものと理
解することとする。
4を含む。ATMペイロード104は48バイト長であり、いずれのATMペイ
ロードに対しても標準的な長さである。しかしながら、圧縮ATMヘッダ102
は、標準的なATMヘッダ長とは長さが異なる。圧縮ATMヘッダ102は、長
さが5バイト未満である。好適実施例では、圧縮ATMヘッダ102は、VPI
およびVCIフィールドが除去されており、その結果ヘッダ長は2バイトとなる
。圧縮ATMヘッダ12は、VPIフィールドのみを除去することも、VCIフ
ィールドのみを除去することも、あるいは双方とも除去することも可能である。
更に、VCIおよびVPIフィールドのいずれかまたは双方を、標準的なATM
ヘッダ・フィールドの他のいずれかと共に除去することも可能である。
様に圧縮されている。ATMセル100,110,120,130が単一の発信
元ユーザからのものであり、単一のエンド・ユーザに宛てられている場合、AT
MヘッダのVCIおよびVCI部分は同一である。これらの除去が可能なのは、
そのためである。これらは冗長であるので、圧縮ATMヘッダ102,112,
122,132のVCIおよびVPIフィールドは、衛星通信システムを通じて
1回伝達すればよく、各ATMセル内で送信する必要はない。
HECフィールドのみを除去することが可能であり、あるいはVCIまたはVP
Iフィールドの除去と共に行なうことも可能である。HECフィールドを除去し
て送信可能なのは、衛星通信システムを離れるときに、受信ノードにおいてこれ
らを再生することができるからである。ペイロード146,156に含まれる情
報からATMセルおよびそれに関連するHECフィールドを再生する際、HEC
フィールドを再生するには処理資源が必要となる。しかしながら、帯域幅の節約
は、余分な処理パワーの利用を補って余りある。
いて、ペイロード146,156それぞれに含まれる圧縮ATMセルに可能な異
なる組み合わせ間で差別化を行なう。
って4つの可能な記述子が得られる。このフィールドを更に大きくしたりあるい
は小さくすることによって、可能な記述子を4つ以上または4つ以下にすること
もでき、その場合でも本発明を実施可能であることを当業者は理解しよう。フラ
グメント・タイプ・フィールドの好適な利用は次の通りである。
いられる。記述子01は、データ・ストリームにおいて、最初および最後のデー
タ・パケット以外のデータ・パケット全てに用いられる。記述子10は、データ
・ストリーム内の最後のデータ・パケットに用いられる。記述子11は、第1図
の例示の実施例におけるように、単一のデータ・パケット内に1つまたは2つの
ATMセルがカプセル化される場合に用いられる。
、即ち、00を含む。何故なら、データ・パケット140は、マルチ・フラグメ
ント・ケースの最初のパケットであるからである。また、第2図の例示の実施例
では、フラグメント・タイプ154は、第3記述子の値、即ち、10を含む。何
故なら、データ・パケット150はマルチ・フラグメント・ケースの最終データ
・パケットであるからである。第2図の例示の実施例において、より多くのデー
タ・パケットを利用してATMセルを搬送する場合、これらのデータ・パケット
は、データ・パケット140およびデータ・パケット150の間にあるデータ・
ストリーム内に現れることになり、これらのセル全てのフラグメント・タイプは
第2記述子、即ち、01を含むことになる。
ットが構築されるときに、記述子の値が割り当てられる。例えば、第2図の例示
の実施例では、衛星通信システム内のソース・ノードがATMセルを受信し、こ
れらを圧縮し、データ・パケットを構築する。ソース・ノードは、ATMセル1
00を受信し、これを圧縮し、データ・パケット140のペイロード146の中
にこれを挿入し、更にフラグメント・タイプ144を00にセットする。次に、
ソース・ノードは、ATMセル110を受信し、これを圧縮し、一部をデータ・
パケット140のペイロード146に挿入し、残りをデータ・パケット140の
ペイロード146に挿入する。次いで、ソース・ノードは、ATMセル120を
受信し、これを圧縮し、一部をデータ・パケット150のペイロード146に挿
入し、残りをデータ・パケット150のペイロード156に挿入する。この時点
において、フラグメント・タイプ154は、記述子01または記述子10を受信
することができる。ソース・ノードがより多くのATMセルを受信する場合、ペ
イロード156は完全に満たされ、フラグメント・タイプ154は記述子10に
セットされることになる。しかしながら、第2図に具体化した状況では、ソース
・ノードは余分にATMセル130を受信するだけである。ソース・ノードがA
TMセル130を受信すると、これを圧縮し、データ・パケット150のペイロ
ード156に挿入し、フラグメント・タイプ154を記述子10にセットする。
セル130の全てを含む。ATMセル130が適時にソース・ノードにおいて受
信されなかった場合、ATMセル100,110,120のみがデータ・パケッ
ト140,150にカプセル化されることになる。データ・パケット140のフ
ラグメント・タイプ144はその場合でも記述子00にセットされ、データ・パ
ケット150のフラグメント・タイプ154はなおも記述子10にセットされる
。ペイロード156は、なおもATMセル120の一部を含むが、ATMセル1
30を含まない。代わりに、別の場合にはATMセル130のために用いられた
はずのペイロード156の部分が、空のATMセルのために用いられることにな
る。この場合、ATMセル130がソース・ノードにおいて受信されると、AT
Mセル130は、データ・パケット150に続くデータ・パケットのペイロード
・フィールド内に置かれ、このデータ・パケットは別のマルチ・フラグメント・
ケースを開始する。
た多数のATMセルの図を示す。第3図の代替実施例は、第1図および第2図に
示した実施例の望ましい属性を組み合わせたものである。ATMセル200およ
びATMセル210は、第1図に示したのと同様に、データ・パケット240内
に含まれる。データ・パケット240のフラグメント・タイプ244は、記述子
11にセットすることによって、データ・パケット240を、1つまたは2つの
完全なATMセルを含むデータ・パケットとしてマークすることが好ましい。
、11個のATMセルからのペイロード・フィールドを、5つの追加のデータ・
パケットのペイロード・フィールドにパックする。例えば、第3図に示すように
、第3ATMセル220は、ATMヘッダ222およびATMペイロード224
を含む。ATMヘッダ222は欠落し、ATMペイロード224は第2データ・
パケット250のペイロード256に含まれる。4番目ないし12番目のATM
セル(図示せず)からのATMペイロードは、2番目ないし6番目のデータ・パ
ケット(3番目ないし5番目は図示せず)のペイロード・フィールド内に連続的
にパックされ、必要に応じてデータ・パケットのペイロード・フィールドを補う
。3番目ないし5番目のデータ・パケットのフラグメント・タイプ・フィールド
は、記述子01を受信する。ストリーム内の最後のATMセル、即ち、13番目
のATMセル230は、データ・パケット260のペイロード266にパックさ
れ、ペイロード266内には、106バイトの内2バイトが未使用のまま残され
る。データ・パケット268のフラグメント・タイプ264は、記述子10を受
信する。
場合に有用である。ヘッダが共通な場合、これは冗長であり、各ATMペイロー
ド毎に送信する必要はない。ATMセルが共通のヘッダを共有する場合、ペイロ
ード266内の2バイトを除いて、6つのデータ・パケットの全てのペイロード
が利用される。その結果、帯域幅の大量の節約が得られる。
にカプセル化するためのソース・ノードの図を示す。ソース・ノード400は、
ATMセル受信機410,データ・パケット・フォーマッタ430,およびタイ
マ420を含む。ATMセル受信機410は、データ入力ポートにおいてデータ
を信号405上で受信する。受信するデータは、ATMセルの形態である。AT
Mセルが受信されると、これらは信号412上で、ATMセル受信機410上の
データ出力ポートから送り出される。また、ATMセルが受信されると、受信セ
ルの指示が信号414上で送られる。ATMセル受信機410から出力される信
号414は、タイマ420のリセット入力によって受信される。タイマ420は
、リセット入力がアサートされる毎に、タイマ420が新たなカウント・シーケ
ンスを開始するように構成されている。リセット入力がアサートされる前にカウ
ント・シーケンスが完了した場合、タイマ420の最終カウント出力が信号42
5上でアサートされる。
パケット・フォーマッタ・コントローラ438を含む。信号412上でATMセ
ル受信機410から送り出されたATMセルは、データ・パケット・フォーマッ
タ430のデータ入力において受信される。信号432上のATMセルは、バッ
ファ434に入力される。ATMセルがバッファ434に入力されると、これら
はオプションとして圧縮される。可能な圧縮方式の例には、第2図および第3図
を参照して論じたものが含まれる。バッファ434が満杯になった場合、または
それ以外でその中に含まれているパケットの送信準備が完了した場合、バッファ
434内のデータは、信号440上でバッファを離れ、データ・パケット・フォ
ーマッタ430のデータ出力ポートに送られる。データ・パケット・フォーマッ
タ430を離れた後、データ・パケットは信号450上で衛星通信システムに入
力する。
ーマッタ・コントローラ438は、組織化されたデータ・パケットの構築を制御
するように機能する。データ・パケット・フォーマッタ・コントローラ438は
、ディスクリート部品を用いてまたは集積回路内に実施した、ハード・ワイヤー
ド状態機械とすることができ、あるいはソフトウエアでプログラムしたディジタ
ル・プロセッサとすることができる。データ・パケット・フォーマッタ・コント
ローラ438は、ATMセルを含む信号432を受信し、更にタイマ420から
信号436も受信する。これは、タイマ420が最終カウントに達したことを意
味する。データ・パケット・フォーマッタ・コントローラ438は、多くの機能
を備えることができ、限定する訳ではないが、ATMセル圧縮,空セルの挿入,
およびフラグメント・タイプ・フィールドの制御が含まれる。データ・パケット
・フォーマッタ・コントローラ438は、バッファ434を制御する信号439
を出力する。信号439は、複数の離散信号とし、信号432上のデータをバッ
ファ434のどの部分に書き込んでいるのかを制御し、得られたデータ・パケッ
ト内に含まれるヘッダ・フィールドを変更することが好ましい。
0によって受信される場合、ATMセル受信機410は周期的に信号414をア
サートすることによって、タイマ420を周期的にリセットする。タイマ420
を周期的にリセットすると、タイマ420は最終カウントに到達せず、信号42
5はアサートされない。その結果、データ・パケット・フォーマッタ430は、
ATMセルが受信されるに連れて連続的にパケットを構築し、パケットが完成す
るとこれらを送出する。
20が最終カウントに到達可能な時間間隔が十分ATMセル間に存在する場合、
動作はいくらか異なる。タイマ420がタイム・アウトすると、現在バッファ内
において構築中のパケットを完成させて送出しなければならないことを、データ
・パケット・フォーマッタ430に通知する。これは、ATMネットワークにお
いて望ましい低レイテンシを保存するのに役立つ。データ・パケット・フォーマ
ッタ・コントローラ438が、タイマ420が最終カウントに到達したことを意
味する信号436のアサートを受信した場合、データ・パケット・フォーマッタ
・コントローラ438は、適切な処置を取る。ATMセルが圧縮されているか否
か、そしてどの圧縮選択肢が現在使用されているかに応じて、適切な処置は、フ
ラグメント・タイプ・フィールドを特定の記述個にセットすること、または空セ
ルを挿入することを含む。
この実施例では、ATMセル受信機410,タイマ420,およびデータ・パケ
ット・フォーマッタ430の全てまたは一部が、マイクロプロセッサ,ディジタ
ル・シグナル・プロセッサ等において実施される。メモリ内に格納されているプ
ログラム・ワードに応答して、プロセッサはATMセルを受信し、バッファを用
いてデータ・パケットを構築する。また、プロセッサは、タイマ420の機能性
もハードウエアまたはソフトウエアのいずれでも含むことができる。第4図に示
す機能性を実施可能なハードウエアおよび/またはソフトウエアのその他の構成
も可能であり、これらの構成は、本発明の範囲内に含まれることを意図するもの
である。
にカプセル化する方法のフローチャートを示す。方法500は、ステップ510
にて開始し、第1ATMセルを第1大型パケット内に置く。次に、ステップ53
0において、第2ATMセルを第1大型パケット内に置く。ステップ540にお
いて、第1ATMセルおよび第2ATMセル以外の複数のATMセルからヘッダ
情報を除去する。ステップ550において、ヘッダ情報を除去した複数のATM
セルを、第1大型パケットに続くパケット内に置く。方法500の結果の一例は
第3図に見ることができる。この場合、データ・パケット240(第3図)は、
第5図における方法500のステップ510,530において引用した第1大型
パケットを表す。また、第3図において、データ・パケット250,260は、
第5図における方法500のステップ540,550において引用した後続の大
型パケットを表す。勿論、方法500は、データ・パケット240,250,2
60(第3図)に具体化した以外のデータ・パケット・フォーマットが得られる
方法でも利用可能である。
ルをカプセル化する方法のフローチャートを示す。方法600はステップ610
にて開始し、ここで第1ATMセルを受信する。ステップ620において、第1
ATMセルを第1データ・パケットに転送する。ステップ630において、第2
ATMセルが受信可能か否かについて判定を行なう。第2ATMセルが受信可能
である場合、処理はステップ640に進む。ステップ640において、第2AT
Mセルを受信する。ステップ640に続いて、ステップ650において第2AT
Mセルを第1データ・パケットに転送し、処理は終了する。ステップ630にお
いて、第2ATMセルが受信できないと判定された場合、処理はステップ670
に進む。ステップ670において、空のATMセルを第1データ・パケットに挿
入する。方法600を実行可能な装置の一例を第4図に示す。データ・パケット
・フォーマッタ430は、バッファ434およびデータ・パケット・フォーマッ
タ・コントローラ438の使用により、ATMセルをパケットに転送する。加え
て、データ・パケット・フォーマッタ・コントローラ438は、データ・パケッ
トを構築している最中に、空のATMセルをデータ・パケットに挿入することが
できる。
データ・パケットに、ATMセルをカプセル化する有効な手段を提供する。AT
Mセルは、オプションとして、冗長なヘッダ情報またはエラー訂正情報の除去に
より圧縮される。
も当業者には想起されよう。例えば、具体的な実施例では、衛星通信システムに
関して説明した。本発明の方法および装置は、ATMトラフィックを搬送可能な
あらゆる種類のシステムにも適用可能であり、衛星通信システムに限定されるこ
とを意図するのではないことを、当業者は認めよう。したがって、本発明は先に
示した特定的な形態に限定されないと理解されることを望み、添付した特許請求
の範囲は、本発明の精神および範囲から逸脱しない全ての変更を包含することを
意図するものである。
TMセルの図を示す。
ATMセルの図を示す。
ATMセルの図を示す。
ル化するソース・ノードの図を示す。
ル化する方法のフローチャートを示す。
ル化する方法のフローチャートを示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 データ入力およびデータ出力を有するATMセル受信機;および 前記ATMセル受信機のデータ出力に結合されたデータ入力を有し、ATMセ
ルよりも大きなデータ・パケットを出力するデータ出力を有するデータ・パケッ
ト・フォーマッタ; から成ることを特徴とする装置。 - 【請求項2】 ATMセルをより大きなパケットにカプセル化する方法であって: 第1ATMセルを第1大型パケットに置く段階;および 第2ATMセルを前記第1大型パケットに置く段階; から成ることを特徴とする方法。
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