JP2004253893A

JP2004253893A - マルチキャスト通信方式

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Publication number: JP2004253893A
Application number: JP2003039758A
Authority: JP
Inventors: Koji Nishida; 康二西田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】本発明はマルチキャスト通信方法に関し、更にくわしくは、特にパケット伝送順序が保証されない並列多重伝送路に対応したパケット並べ替え装置とパケット複製部において、マルチキャスト通信を実現する通信方式に関する。
【解決手段】本発明の方式では、リーフ追加時の最初に複製したパケットにリーフ追加開始フラグを表示することにより、該シーケンス番号を並べ替え機能部に通知する。一方、並べ替え機能部はマルチキャストのリーフが追加されてパケットが送信されてくることを認識する為に、リーフ追加指示フラグをコネクション毎にもっており、該リーフ追加指示フラグがＯＮであれば、リーフ追加開始フラグがＯＮであるパケットが入力されるまで並べ替えの処理（パケットの読み出し）を停止しておき、該パケットが入力されると該シーケンス番号から並べ替え処理を開始してパケ
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマルチキャスト通信方法に関し、更にくわしくは、特にパケット伝送順序が保証されない並列多重伝送路に対応したパケット並べ替え装置とパケット複製部において、マルチキャスト通信を実現する通信方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報量の増大に伴い、端末装置を接続するネットワークの高速大容量化に対応すべく、ノード装置を並列多重伝送路で接続したネットワークシステムが検討されている。以下に従来技術によるノード装置及びこれを用いたネットワークシステムについて説明する。
【０００３】
図２は従来のマルチネットワークシステムの構成図であり、図３はそのネットワークにおける符号２０１〜２０４に対応するノード装置の構成図である。
【０００４】
符号２４１〜２４３、３５１〜３５８は、端末インタフェース部であり、並べ替え手段であるところの並べ替え部において、分離挿入部からサブ伝送路を通して伝送されてくるパケットを、各コネクション毎のリングバッファに保持し、パケットを読み出す際にパケットの伝送順序を変更してパケットを送信する並べ替え機能と、ヘッダ変換手段であるところのヘッダ変換部において、端末から伝送されてくるパケットのヘッダ情報を任意に変換するヘッダ変換手段を行う機能を有している。符号３０１〜３０８は、分離挿入手段であるところの分離挿入部であり、並列多重伝送路から入力されるパケットのアドレスを検出し、サブ伝送路を介して端末インタフェース部へ伝送させるパケットとバッファへ入力させるパケットに分離すると共に、端末インタフェース部から伝送されてくるパケットを、並列多重伝送路から入力されるパケット流に挿入する機能を有している。符号２０９〜２１２、３１１〜３１８は、バッファ手段であるところのバッファであり、分離挿入部から出力されるパケットをスイッチ２４１の出力端に対応した記憶領域に一時記憶する機能を有している。符号３２１〜３２８、３３１〜３３８（図２では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４本のみで示す）はノード間を接続するための並列多重伝送路であり、例えば空間的に分離された複数の光ファイバ伝送路であったり、あるいは１本の光ファイバ上に波長分割されて多重化された波長多重伝送路であったりする。符号３４１はスイッチであり、スイッチ制御部３４２に制御されて、入力端ＩＮ１〜ＩＮ８に入力したパケットを任意の出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８へ接続するものである。スイッチ３４１は、並列多重伝送路に複数の光ファイバ伝送路を用いるときには、空間スイッチ等を用いて交換を行う。また、波長多重伝送蕗を用いる場合には、図とは若干構成が異なるが、複数の可変波長レーザダイオードと合波器からなる送信部を波長多重伝送路へ接続し、波長多重伝送路の受信部で分波器により各波長を分離することでノード間でスイッチを構成し、可変波長レーザダイオードの送信波長を波長λ１〜λ８の任意の波長に設定することで交換を行う。符号３４２はスイッチ制御部であり、複数の通信路に分散してパケットを伝送できるように特定の制御パターンに従ってスイッチを制御する。符号３４３はバッファ制御部であり、各バッファに接続されたスイッチの入力端が所望の出力端に接続されたときにバッファから記憶されているパケットを読み出す様に制御するものである。
【０００５】
以上のような構成により、複数の通信路を用い各通信路に均等にパケットが流れるように分散させながらパケットを伝送させる。
【０００６】
この時、送信側ノードから受信側ノードへの伝送時において複数の送信路にパケットがランダムに伝送され、かつ、途中のノードのバッファの混み具合に従ってセルが停滞する為に、セルの到着順序がばらばらになり、受信側ノードに到着するセルの順番は保証されない。
【０００７】
図８は、端末インタフェース部２５１〜２５８における、端末からマルチリングネットワーク方向へ通信を行うヘッダ変換部の内部構成を示しており、８０１はネットワークにパケットを送信する際に、パケットの送信順番に対応したシーケンス番号や任意のコネクション番号等をパケットのヘッダに付加し、又パケット複製機能によりマルチキャスト時にはパケツトを任意の個数複製して送出する。この時シーケンス番号が”０”になるまでパケットの送信を停止しておき、シーケンス番号が”０”のパケットから送信を開始する。一方、図９はその並べ替え手段部の内部構成を示す図であり、ランダムに到着したパケットをシーケンス番号順にパケットを並べ替える機能を持ち、９０１はコネクションごとのシーケンス番号を保持するシーケンス番号テーブル、９０２はパケットのヘッダ情報を抽出し書き込みポインタを生成する書き込み制御部、９０３は並べ替えバッファからパケットを読み出す為のアドレスを生成する読み出し制御部、９０５はパケットを一時記憶し、シーケンス番号順にパケットを送信する為の並べ替えバッファであり、並べ替え制御部９０４が制御する。
【０００８】
パケットを受信すると、書き込み制御部９０２によってパケットのヘッダ情報上のシーケンス番号に従った書込みポインタを生成し、そのポインタの指し示す並べ替えバッファ９０５の記憶領域にパケットデータの書込みと、パケットデータが書込まれていることを示すストアフラグビットの保持を行う。パケットの読み出し側は、読み出し制御部９０３によってシーケンス番号テーブルから現コネクションのシーケンス番号をリードして、読み出しポインタ（コネクション初期化後は”０”より開始して読み出し毎にインクリメントされる）を生成し、そのポインタの指し示す並べ替えバッファ９０５の記憶領域を読み出し、ストアフラグビットが保持されているかどうかを確認する。保持されていればパケットデータが書込まれているということなので、そのパケットデータを読み出してパケットを送信し、ストアフラグビットもクリアする。このことによりランダムに到着したパケットデータをシーケンス番号順に並び替えて端末に送信する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術での端末インタフェース部は、マルチキャスト通信を行う場合、送信部でマルチキャスト用のパケットを単純に複製すると、受信部における並べ替え手段が、どのシーケンス番号から並べ替えを開始するべきなのか決定できない為、送信部においてシーケンス番号が”０”になるまでパケットの複製を行わないように制御している。このためシーケンス番号”０”になるまでのパケットが伝送されずパケットロスになってしまうという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
複数の通信路を用い各通信路に均等にパケットが流れるように分散させながらパケットを送信する通信システムでは、送信側ノードから受信側ノードへの伝送時において複数の送信路にパケットがランダムに伝送されることでパケットの伝送順序は保証されないため、パケットにシーケンス番号を付加し、受信ノードの並べ替え機能部においてそのシーケンス番号順にパケットを並び替えて端末に伝送するようになっている。
【００１１】
このような、ネットワーク上で、マルチキャスト通信を行う場合においてマルチキャストを行う通信先（リーフ）の追加を行う時は、その追加時点で生成されるシーケンス番号が付加された複製マルチキャストパケットの伝送が行われ、並べ替え機能部ではそのリーフ追加時のシーケンス番号から並べ替えを開始しなくてはならない。
【００１２】
該シーケンス番号は、並べ替え機能部に前もって通知することは困難なため、本発明の方式では、リーフ追加時の最初に複製したパケットにリーフ追加開始フラグを表示することにより、該シーケンス番号を並べ替え機能部に通知する。一方、並べ替え機能部はマルチキャストのリーフが追加されてパケットが送信されてくることを認識する為に、リーフ追加指示フラグをコネクション毎にもっており、該リーフ追加指示フラグがＯＮであれば、リーフ追加開始フラグがＯＮであるパケットが入力されるまで並べ替えの処埋（パケットの読み出し）を停止しておき、該パケットが入力されると該シーケンス番号から並べ替え処理を開始してパケットの読み出しを行うように制御する。
【００１３】
このことにより、従来例のようにパケットがロスされることなく、マルチキャスト通信のリーフの追加を行うことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について説明する。
【００１５】
本発明の通信制御方式が適用される通信ネットワークでは、ネットワーク内の交換伝送処理においてパケット送信時の順番が保証されないネットワークを前提としている。
【００１６】
図１はノード装置の端末インタフェース部内のパケット複製部と並べ替え部を示す図であり、まずパケット複製部の動作を図４のパケット複製部の内部構成を示す図で説明すると、入力されたパケットをＦＩＦＯ部４０４に蓄積し、ヘッダ変換＆パケット複製制御部４０３によってパケットのコネクション番号に対応したマルチキャストリーフ追加開始フラグテーブル４００、シーケンス番号テーブル４０１、ヘッダ変換テーブル４０２をリードし、該テーブルの情報を元に指定された個数のパケットをＦＩＦＯ部から読み出して複製し、次にパケットのヘッダ情報とシーケンス番号とリーフ追加開始フラグの付加を行う。このリーフ追加開始フラグは、新たにマルチキャストのリーフを追加するということを意味しており、リーフ追加開始フラグテーブルのリードした情報がＯＮであるならば、パケットのヘッダ情報部にリーフ追加開始フラグをＯＮにしてパケットの送信を行う。この時リーフ追加開始フラグは追加リーフの先頭パケットである１パケットのみに付加し、該パケットのシーケンス番号を並べ替え部に通知することになる。
【００１７】
上記のような処理を行った後、パケットはマルチリングネットワークへ伝送されて、そこで交換伝送処理が行われたパケットは伝送順序が入れ替わりランダムな順序で端末インタフェース部へパケットが入力され、図５に示される端末インタフェース部内の並べ替え部によって処理される。
【００１８】
図６、図７はランダムな順番でパケットが受信された場合の並べ替えバッファの内部状態の例を示しており、マルチキャストのリーフを追加した時のコネクション１本のみを示し、その他のコネクションのパケットは省略してある。シーケンス番号”１５０”からリーフが追加されたものとして説明を行うと、図６のようにリーフ追加開始フラグがＯＦＦであるパケッ卜しか入力されていない場合は、書き込み制御部５０２によってそのパケットのコネクション番号とシーケンス番号により生成された書き込みポインタに従って並べ替えバッファ５０５に書き込みを行い、一方パケットの読み出しの動作は、シーケンス番号”１５０”のパケットから読み出しを行わなくてはならない為、読み出し制御部５０３によってマルチキャストリーフ追加指示フラグテーブルをリードしフラグがＯＮであることを確認するとパケットの読み出しを停止状態にする。このことにより、読み出しポインタが示しているシーケンス番号”１５７”のパケットが書き込まれたとしても読み出しを停止しておくことが可能となる。次に図７のようにリーフ追加開始フラグがＯＮになっているシーケンス番号”１５０”のパケットが入力されると、書き込み制御部５０２から読み出し制御部にヘッダ情報を通知し、該ヘッダ情報部のシーケンス番号をシーケンス番号テーブルに書き込むことによって該シーケンス番号から読み出し制御を開始し、該シーケンス番号によって生成された読み出しポインタが指し示す並べ替えバッファの記憶領域からパケットの読み出しを行う。その後は通常の並べ替え処理を行いシーケンス番号順にパケットの送信処理を行う。
【００１９】
【発明の効果】
以上の通信制御方式により並べ替え処理を必要とするネットワークにおいて、マルチキャスト通信におけるリーフ追加時にパケットロスが発生するという問題が解決でき、もしくは、マルチキャストの通信サービスを一時的に停止したりすることなく、サービス中にマルチキャストリーフの追加が行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ノード装置の端末インタフェース部の内部構成を示す図である。
【図２】ネットワークの構成を示す図である。
【図３】ノード装置の構成を示す図である。
【図４】端末インタフェース部内のヘッダ変換部の内部構成を示す図である。
【図５】端末インタフェース部内の並べ替え部の内部構成を示す図である。
【図６】並べ替えバッファの内部状態例（読み出し停止状態）を示す図である。
【図７】並べ替えバッファの内部状態例（読み出し開始）を示す図である。
【図８】従来技術における、端末インタフェース部内のヘッダ変換部の構成を示す図である。
【図９】従来技術における、端末インタフェース部内の並べ替え部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１００端末インタフェース部
１０１ヘッダ変換部
１０２並べ替え部
２０１〜２０４ノード装置
２０５〜２０８スイッチ
２０９〜２１２バッファ
２２１〜２３６端末
２４１〜２４４端末インタフェース部
３０１〜３０８分離挿入部
３１１〜３１８バッファ
３２１〜３２８、３３１〜３３８並列多重伝送路
３４１スイッチ
３４２スイッチ制御部
３４３バッファ制御部
４００マルチキャストリーフ追加開始フラグテーブル
４０１シーケンス番号テーブル
４０２ヘッダ変換テーブル
４０３ヘッダ変換＆パケット複製制御部
４０４ＦＩＦＯ部
５００マルチキャストリーフ追加指示フラグテーブル
５０１シーケンス番号テーブル
５０２書き込み制御部
５０３読み出し制御部
５０４並べ替え制御部
５０５並べ替えバッファ
８０１シーケンス番号テーブル
８０２ヘッダ変換テーブル
８０３ヘッダ変換＆パケット複製制御部
８０４ＦＩＦＯ部
９０１シーケンス番号テーブル
９０２書き込み制御部
９０３読み出し制御部
９０４並べ替え制御部
９０５並べ替えバッファ

Claims

マルチキャスト通信機能を有したネットワークノード装置におけるパケット複製部において、パケットのヘッダ情報部にマルチキャストのリーフ追加開始表示フラグとコネクション番号とシーケンス番号を付加する機能と、パケット複製部から送出されたパケットを受信し、次に送信すべきシーケンス番号のパケットが到着するまでパケットの読み出しをコネクション毎に待機する並べ替え手段において、マルチキャストパケットの該リーフ追加開始フラグを検出する機能によって、マルチキャストのリーフ追加時の並べ替え制御及び通信制御を行うことを特長としたマルチキャスト通信方式。
前記パケット複製部は、マルチキャストのリーフ追加時に各コネクション毎に複製されたパケット流において、先頭送出パケットのヘッダ情報部内のリーフ追加開始表示フラグをＯＮにしてパケットを送出することを特徴としたマルチキャスト通信方式。
前記並べ替え手段はマルチキャストのリーフが追加されるコネクションに対してリーフ追加指示フラグを持ち、本フラグがＯＮであれば入力パケットの前記リーフ追加開始表示フラグがＯＦＦとなっているパケットの読み出しは停止しておき、リーフ追加開始表示フラグがＯＮとなっているパケットが入力されると本パケットのシーケンス番号を読み取り、本シーケンス番号を並べ替え手段が保持しているシーケンス番号テーブルに書き込むことで、本シーケンス番号より並べ替え処理を開始しパケットの読み出しを行うことを特徴とするマルチキャスト通信方式。