JP2004254188A - Communication network and transmission control method - Google Patents
Communication network and transmission control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004254188A JP2004254188A JP2003044344A JP2003044344A JP2004254188A JP 2004254188 A JP2004254188 A JP 2004254188A JP 2003044344 A JP2003044344 A JP 2003044344A JP 2003044344 A JP2003044344 A JP 2003044344A JP 2004254188 A JP2004254188 A JP 2004254188A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- congestion
- packet
- transmission
- buffer
- node
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信ネットワーク及びその伝送制御方法に関し、更に詳しくは、複数の端末装置を接続する為の複数のノード装置と、各ノード装置間を接続する為の複数の伝送チャネルからなる通信ネットワーク、及びこの通信ネットワークでパケットを伝送するための伝送制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、通信ネットワークの高速大容量化の要求に対応すべく、複数の伝送チャネルを有する多重伝送路でノード装置間を接続したネットワークが検討されている。例えば、特開平8−237306号公報に、この種のネットワークの一例が開示されている。そこでは、送信すべき信号を各伝送チャネル毎に設けられた複数のバッファに一時記憶し、同時に1つの伝送チャネルに複数のバッファからの信号が送出されないように、各バッファ中の信号を送出する伝送チャネルを、所定のパターンで変更する制御を行うことによって、簡素な構成で高速な通信を可能としたネットワークが提案されている。
【0003】
また一般的に、ネットワークにおいて高負荷時のバッファ溢れによるパケット廃棄は大きな問題である。パケットの廃棄は通信データの再送を引き起こし、スループット低下の大きな要因となる。ノード装置内のバッファ量を増加させることで、パケット廃棄を低減することは可能であるが、これのみでは充分ではなく、またハードウエア規模の増大をもたらすことになる。したがって、高負荷時でもパケット廃棄をできるだけ小さくできる制御を行い、スループットの低下を防ぐ輻輳制御が必要となる。
【0004】
従来、輻輳制御の一方式として、輻輳が発生した場合、前段のノード装置に対して一時的にパケットの転送を停止するように制御することにより、パケット廃棄を回避するバックプレッシャー型の輻輳制御方式が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなバックプレッシャー制御方式を、上述のごときネットワークに適用した場合、パケット転送の停止を指示された前段のノード装置では、パケットが次段のノード装置において輻輳が発生しているバッファを経由するか否かに関わらずすべてのパケットの転送を停止することになり、本来輻輳に影響を与えないパケットにも待ち状態(Head of Line Blocking)が発生し、スループットが低下するという問題点があった。
【0006】
本発明は、上述の問題点を解決するものであり、輻輳発生時にもスループットの低下を回避可能な通信ネットワークおよび伝送制御方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願に関わる通信ネットワークは、以下のように構成される。
【0008】
複数のノード装置間を、複数の伝送チャネルで接続し、パケットの伝送を行う通信ネットワークであって、前記ノード装置は、送信すべきパケットを一時記憶するバッファ手段を、前記複数の伝送チャネル毎に有し、前記各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、該輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、該輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、通知された伝送チャネルへのパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワークである。
【0009】
また、複数のノード装置間を、複数の伝送チャネルで接続し、パケットの伝送を行う通信ネットワークであって、前記ノード装置は、前記伝送チャネルの各々に対応して、受信したパケットを一時記憶するバッファ手段を有し、前記各バッファ手段に記憶されたパケットを出力する伝送チャネルを、各々所定の順序でかつ同時には異なる伝送チャネルに各々のバッファ手段からのパケットが出力されるように順次変更するスイッチ手段を有し、前記各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、該輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、該輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、前記各バッファ手段の出力伝送チャネルが、通知された伝送チャネルに設定されている期間は、該バッファ手段に記憶されたパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワークである。
【0010】
また、前記輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、通知された伝送チャネルへの、次段のノード装置を経由して次段以降のノード装置に伝送されるパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段を有することを特徴とする通信ネットワークである。
【0011】
(作用)
本発明によれば、あるノード装置で輻輳が発生した場合、輻輳が発生している箇所(伝送チャネル)を前段のノード装置に通知し、前段のノード装置では、輻輳が発生している箇所を経由するパケットの送出のみを抑制あるいは停止することにより、輻輳制御によるスループットの低下を回避することが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明を説明するのに役立ち、本発明の実施例と基本的な部分で重複する参考例を挙げて説明する。
【0013】
図5は参考例のネットワークにおけるノード装置の構成図であり、ノード装置500にサブ伝送路を介して端末装置551〜558が接続された例を示している。
【0014】
符号521〜528、531〜538は複数の伝送チャネルを有する多重伝送路であり、例えば空間的に分離された複数(本構成例では8本)の光ファイバ伝送路、あるいは1本の光ファイバを用いた波長多重伝送路である。
【0015】
符号501〜508は分離挿入部であり、多重伝送路521〜528から入力されるパケットの宛先アドレスを検出し、これを基に、サブ伝送路を介して端末551〜558へ伝送されるパケットと、バッファ部511〜518へ入力されるパケットとに分離すると共に、端末から入力されるパケットを、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する。
【0016】
符号511〜518はバッファ部であり、分離挿入部から出力されるパケットを、スイッチ部541の各出力端に対応した記憶領域、もしくはスイッチ部の任意の出力端に接続するFIFOメモリに一時記憶する機能を有する。
【0017】
符号541はスイッチ部であり、スイッチ制御部542の制御によって、入力端IN1〜IN8に入力したパケットを出力端OUT1〜OUT8に接続する。スイッチ部541は、多重伝送路として空間的に分離された複数の光ファイバ伝送路を用いる場合には、空間スイッチ等を用いて構成される。
【0018】
符号542はスイッチ制御部であり、後述するように図4に示す接続テーブルに従ってスイッチ部541を制御する。
【0019】
符号543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、バッファに記憶されているパケットを読み出すように制御する。
【0020】
図10は、参考例のネットワークにおけるパケットの構成を示す図である。図中、Nは宛先端末が接続されているノード装置を示すノード番号である。またTは宛先端末が接続されている伝送チャネルを示す伝送チャネル番号である。その他は、必要に応じて同期信号や誤り訂正符号などが挿入される。
【0021】
図2は、分離挿入部501〜508の内部構成を示す。符号201はパケットのヘッダ情報を検出するヘッダ検出部、符号202,203は入力信号を出力または遮断するゲート、符号204は2つの入力信号のいずれか一方を出力するセレクタ、符号205はパケットを一時記憶するためのFIFOである。
【0022】
分離挿入部に入力したパケットは、ヘッダ検出部201においてヘッダ中の宛先情報(宛先ノード番号N)が検出され、これに基づいてゲート202,203の開閉処理が行なわれる。すなわち、検出したノード番号Nが、ヘッダ検出部に予め記憶されている自ノードの番号と一致した場合は、ゲート203を開きかつゲート202を閉じて、端末にパケットを出力する。また、ノード番号Nが自ノード番号と一致しない場合は、ゲート202を開きかつゲート203を閉じて、セレクタ204にパケットを出力する。
【0023】
一方、端末から伝送されてきたパケットはFIFO205に一時記憶され、セレクタ204を介して、ゲート202から出力されるパケット流に挿入され、バッファ部に送られる。
【0024】
図3は、バッファ部511〜518の内部構成を示す。符号301は、スイッチ部541の各出力端に対応した記憶領域311〜318及びFIFOメモリ304からなるバッファメモリ、符号302はパケットのヘッダ部からノード番号N及びチャネル番号Tを検出するヘッダ検出部、符号303はバッファメモリ301に書き込みアドレスを供給するアドレスカウンタである。分離挿入部より入力したパケットは、ヘッダ検出部302においてノード番号N及びチャネル番号Tが検出され、その内容によりパケットを記憶する記憶領域が決定される。
【0025】
ヘッダ検出部302には、自ノードの番号と下流に隣接するノード番号(下流ノード番号と呼ぶ)が、あらかじめ記憶されている。ヘッダ検出部は、分離挿入部より入力したパケットからノード番号N及びチャネル番号Tを検出し、ノード番号Nが下流ノード番号と一致した場合は、チャネル番号Tに対応した記憶領域(記憶領域311〜318のいずれか)をアドレスカウンタ303に指定し、アドレスカウンタはそれに対応した書き込みアドレスを発生し、パケットをバッファメモリ301中のいずれかの記憶領域に記憶させる。また、ノード番号Nが下流ノード番号と一致しない場合は、パケットをFIFOメモリ304に記憶させる。
【0026】
図4は、スイッチ部541の各入力端と各出力端の接続関係を表す接続テーブルである。すなわち、制御アドレスをA1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8と順次周期的に変更することで、スイッチ部541の入力端IN1に入力した信号をOUT1に接続し、次にOUT2,OUT3,OUT4,OUT5,OUT6,OUT7,OUT8の順に繰り返し周期的に接続する。このとき、入力端IN2は、OUT3,OUT4,OUT5,OUT6,OUT7,OUT8,OUT1の順で接続する。他の入力端IN3〜IN8も同様である。
【0027】
図11は、図4の接続テーブルに従った接続関係を時系列的に表したものである。スイッチ部の動作は、8つの連続した周期T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8で構成される。さらに各周期は、バッファ部における読みだし動作によって、記憶領域311〜318からの読みだし期間であるTdと、FIFOメモリ304からの読みだし期間であるTfに各々分割される。TdとTfの期間は適宜決めればよいが、ここでは記憶領域311〜318に読み出すべきパケットがなくなったとき、FIFOメモリからの読みだし期間Tfに移行するものとする。
【0028】
図6は、図5に示したノード装置を用いた通信ネットワークの構成例であり、4つのノード装置601〜604を多重伝送路605〜608によってリング型に接続し、各ノード装置には各々8本のサブ伝送路を介して8つの端末装置が接続されている。端末装置611〜618は、図5における端末装置551〜558に対応し、端末装置621〜628,631〜638,641〜648も同様である。
【0029】
次に、端末装置611から端末装置634への通信を例にとり、このネットワークの伝送制御方法を説明する。端末装置611から送信されるパケットのヘッダ部には、ノード番号Nとして、宛先である端末装置634が接続されているノード装置の番号3が、また伝送チャネル番号Tとして、端末装置634がサブ伝送路を介して接続されている伝送チャネルの番号4が設定されている。端末装置611から出力されたパケットは、サブ伝送路及び分離挿入部を介してパケット流に挿入され、図5におけるバッファ部511に入力される。ヘッダ検出部で、ヘッダ中のノード番号N(この場合3)と下流ノード番号(この場合2)が比較され、両者は一致しないのでパケットはFIFOメモリ304に記憶させる。FIFOメモリに記憶されたパケットは、図11におけるT1〜T8の動作期間中のいずれかの読みだし期間Tfにおいて読みだされるので、次のノードに伝送される際に使用される伝送チャネルは特定されない。ここでは、動作期間T8、即ち入力端IN1と出力端OUT2が接続される期間に読み出され、伝送チャネル2を介して次のノード602へ伝送されたとする。ノード602において、図5における分離挿入部502に入力されたパケットは、ヘッダ検出部においてヘッダ中のノード番号N(この場合3)と自ノード番号(この場合2)が比較され、両者は一致しないので、バッファ部512に入力される。バッファ部でヘッダ中のノード番号N(この場合3)と下流ノード番号(この場合3)が比較され、両者は一致するのでヘッダ中の伝送チャネル番号T、即ちチャネル番号4に対応した記憶領域(図3中の記憶領域314)に記憶される。バッファ部512中の記憶領域314に記憶されたパケットは、入力端IN2と出力端OUT4が接続されるタイミング、即ち図11における動作期間T7において読み出されるので、パケットはスイッチ部を介して伝送チャネル4に出力され、次のノード603に達する。ノード603の分離挿入部において、ヘッダ中のノード番号Nと自ノード番号が比較され、この場合両者共3で一致するので、パケットは分離挿入部で分離され、サブ伝送路を介して宛先である端末装置634に到達する。
【0030】
以上説明したように、この参考例のネットワークにおいては、任意の端末装置から送信されたパケットは、途中の中継ノードにおいてはランダムに伝送チャネルを乗り換えながら中継され、宛先端末装置が接続されたノードの1つ手前のノードにおいて、宛先端末装置が接続された伝送チャネルに乗り換えることにより、任意の端末装置間の通信を行なう。
【0031】
本発明の通信ネットワークは、上述の参考例のごときネットワークを基とし、各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、通知された伝送チャネルへのパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを設けることにより、輻輳制御を行うものである。
【0032】
(第1の実施例)
本発明の第1の実施例について説明する。
【0033】
図1は本発明のネットワークにおけるノード装置の構成図であり、ノード装置100にサブ伝送路を介して端末装置151〜158が接続された例を示している。
【0034】
符号121〜128,131〜138は複数の伝送チャネルを有する多重伝送路であり、例えば空間的に分離された複数(本構成例では8本)の光ファイバ伝送路であり、あるいは1本の光ファイバを用いた波長多重伝送路である。
【0035】
符号101〜108は分離挿入部であり、多重伝送路121〜128から入力されるパケットの宛先アドレスを検出し、これを基に、サブ伝送路を介して端末151〜158へ伝送されるパケットと、バッファ部111〜118へ入力されるパケットとに分離すると共に、端末から伝送されてくるパケットを、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する。また、少なくとも1つの分離挿入部(図1では101)は、多重伝送路から後述する制御パケットが入力された場合、制御パケットを分離して制御パケット受信部147に出力する。
【0036】
符号111〜118はバッファ部であり、分離挿入部から出力されるパケットを、スイッチ部141の各出力端に対応した記憶領域、もしくはスイッチ部の任意の出力端に接続するFIFOメモリに一時記憶する機能を有する。
【0037】
符号141はスイッチ部であり、スイッチ制御部142の制御によって、入力端IN1〜IN8を任意の出力端OUT1〜OUT8に接続することにより、パケットを任意の多重伝送路131〜138に送出する。スイッチ部541は、多重伝送路として空間的に分離された複数の光ファイバ伝送路を用いる場合には、空間スイッチ等を用いて構成される。
【0038】
符号142はスイッチ制御部であり、図4に示す接続テーブルに従ってスイッチ部141を制御する。図4は、前述の従来例と同じく、スイッチ部141の各入力端と各出力端の接続関係を表す接続テーブルである。制御アドレスをA1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8と順次周期的に変更することで、スイッチ部541の入力端IN1に入力した信号をOUT1に接続し、次にOUT2,OUT3,OUT4,OUT5,OUT6,OUT7,OUT8の順に繰り返し周期的に接続する。このとき、入力端IN2は、OUT3,OUT4,OUT5,OUT6,OUT7,OUT8,OUT1の順で接続する。他の入力端IN3〜IN8も同様である。
【0039】
符号143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、バッファ部中の記憶領域311〜318及びFIFOメモリ304に記憶されているパケットを読み出すように制御する。また制御パケット受信部147から後段のノード装置における輻輳の発生を通知された場合は、対象である伝送チャネルに対応する出力端に接続されたときのFIFOメモリからの読み出しを停止すると共に、制御パケット受信部から輻輳の解消を通知された場合は、FIFOメモリからの読み出しを開始して通常状態に復帰する。
【0040】
符号144は輻輳検出部であり、バッファ部111〜118内のFIFOメモリに記憶されているパケット数を監視し、パケット数が所定の閾値1を越えた場合には輻輳の発生をそのバッファ部の番号と共に制御パケット送信部145に通知し、また閾値2(<閾値1)を下回った場合には輻輳の解消をそのバッファ部の番号と共に制御パケット送信部に通知する。
【0041】
符号145は制御パケット送信部である。制御パケットとは、ネットワークの保守運用を目的に、周期的あるいは必要に応じてノード装置間で授受されるパケットであり、本実施例では輻輳を通知する手段として用いる。制御パケット送信部は、輻輳検出部144から輻輳発生あるいは輻輳解消の通知を受けると、前段ノード装置宛の制御パケットを生成し、輻輳発生あるいは輻輳解消を表す符号と、対象のバッファ部に対応する伝送チャネルの番号をデータ部に書き込む。生成された制御パケットは、セレクタ146を介してスイッチ部141に出力され、前段のノード装置に送信される。
【0042】
符号147は制御パケット受信部であり、分離挿入部101により分離された自ノード宛の制御パケットを受信する。制御パケット受信部は、受信した制御パケットが輻輳発生あるいは輻輳解消を通知する制御パケットである場合は、その旨を対象の伝送チャネル番号と共にバッファ制御部143に通知する。
【0043】
図8は、本実施例のネットワークにおけるパケットの構成を示す図である。図中、Cはコントロールビットであり、そのパケットが制御パケットであるか否かを示す。Nは宛先端末が接続されているノード装置を示すノード番号である。またTは宛先端末が接続されている伝送チャネルを示す伝送チャネル番号である。その他は、必要に応じて同期信号や誤り訂正符号などが挿入される。パケットが輻輳情報を通知するための制御パケットである場合は、データ部に輻輳の発生あるいは解消を表す符号および対象の伝送チャネルを示す番号が入る。
【0044】
図7は、分離挿入部101の内部構成を示す。符号701はパケットのヘッダ情報を検出するヘッダ検出部、符号702,703,706は入力信号を出力または遮断するゲート、符号704は2つの入力信号のいずれか一方を出力するセレクタ、符号705はパケットを一時記憶するためのFIFOである。
【0045】
分離挿入部101に入力したパケットは、ヘッダ検出部701においてヘッダ中の情報(コントロールビットCおよび宛先ノード番号N)が検出され、これに基づいて各ゲートの開閉処理が行なわれる。
【0046】
まず、コントロールビットCが検出された場合、ノード番号Nが自ノード番号と一致すれば、ゲート702及び703を閉じてゲート706を開き、パケットを制御パケット受信部へ出力する。ノード番号Nが自ノード番号と一致しなければ、ゲート702を開きかつゲート703及び706を閉じて、セレクタ704にパケットを出力する。
【0047】
また、コントロールビットCが検出されない場合は、ノード番号Nが自ノード番号と一致すれば、ゲート703を開きかつゲート702及び706を閉じて、端末にパケットを出力する。ノード番号Nが自ノード番号と一致しなければ、ゲート702を開きかつゲート703及び706を閉じて、セレクタ704にパケットを出力する。
【0048】
一方、端末から伝送されてきたパケットはFIFO705に一時記憶され、セレクタ704を介して、ゲート702から出力されるパケット流に挿入され、バッファ部に送られる。
【0049】
分離挿入部102〜108は、制御パケットの分離機能を有さないため、分離挿入部101と同様に図7の構成でもよいし、参考例で述べた図2の構成でもよい。
【0050】
図3は、バッファ部111〜118の内部構成を示す。符号301は、スイッチ部541の各出力端に対応した記憶領域311〜318及びFIFOメモリ304からなるバッファメモリ、符号302はパケットのヘッダ部からノード番号N及びチャネル番号Tを検出するヘッダ検出部、符号303はバッファメモリ301に書き込みアドレスを供給するアドレスカウンタである。分離挿入部より入力したパケットは、ヘッダ検出部302においてノード番号N及びチャネル番号Tが検出され、その内容によりパケットを記憶する記憶領域が決定される。
【0051】
ヘッダ検出部302には、自ノードの番号と下流に隣接するノードの番号(下流ノード番号と呼ぶ)が、あらかじめ記憶されている。ヘッダ検出部は、分離挿入部より入力したパケットからノード番号N及びチャネル番号Tを検出し、ノード番号Nが下流ノード番号と一致した場合は、チャネル番号Tに対応した記憶領域(記憶領域311〜318のいずれか)をアドレスカウンタ303に指定し、アドレスカウンタはそれに対応した書き込みアドレスを発生し、パケットをバッファメモリ301中のいずれかの記憶領域に記憶させる。また、ノード番号Nが下流ノード番号と一致しない場合は、パケットをFIFOメモリ304に記憶させる。
【0052】
ただしバッファ部111では、ヘッダ検出部はコントロールビットCの検出も行い、これが検出された場合は、ノード番号N及びチャネル及びチャネル番号Tに関わりなく、チャネル番号1に対応した記憶領域311にパケットを記憶させる。すなわち、制御パケットは通常のパケットと異なり、第1の伝送路のみを経て宛先のノード装置に伝送される。
【0053】
図11は、図4の接続テーブルに従った接続関係を時系列的に表したものである。スイッチ部の動作は、8つの連続した周期T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8で構成される。さらに各周期は、バッファ部における読みだし動作によって、記憶領域311〜318からの読みだし期間であるTdと、FIFOメモリ304からの読みだし期間であるTfに各々分割される。記憶領域311〜3189中に読み出すべきパケットがある限りは記憶領域311〜318からの読みだし期間Tdが継続し、その後FIFOメモリからの読みだし期間Tfに移行する。ただし、後段のノード装置における輻輳が通知された場合は、バッファ制御部143の制御により、対象となる伝送チャネルに対応した出力端に接続される周期においてのみ、FIFOメモリからの読みだしが停止される。
【0054】
次に、本実施例における輻輳制御の動作を説明する。今、あるノードのバッファ部3(図1中103)内のFIFOメモリ(図3中304)に蓄積されたパケット数が所定の閾値1を越えたとする。輻輳検出部144はこれを検出し、バッファ部3にて輻輳が発生した旨を制御パケット送信部145に通知し、制御パケット送信部145は前段ノード装置宛の制御パケットを生成し、輻輳発生を表す符号と、対象であるバッファ部3に対応する伝送チャネルの番号3をデータ部に書き込む。生成された制御パケットは、セレクタ146を介してスイッチ部141に出力され、前段のノード装置に送信される。
【0055】
前段のノード装置に到着した制御パケットは、分離挿入部101にて分離され制御パケット受信部147に送られる。制御パケット受信部は、制御パケットのデータ部を解析し、伝送チャネル3での輻輳発生をバッファ制御部143に通知する。バッファ制御部は、スイッチ部において、各入力端が出力端3に接続される周期においてのみ、FIFOメモリ304からの読みだしを停止するように、バッファ部101〜108からの読みだしを制御する。
【0056】
図9は、このときのバッファ読みだし制御の様子を時系列的に表したものである。入力端1においては、出力端3に接続される周期T7において、FIFOメモリからの読みだしが停止される。同様に入力端2ではT8、入力端3ではT1、入力端4ではT2、入力端5ではT3、入力端6ではT4、入力端7ではT5、入力端8ではT6の周期においてFIFOメモリからの読みだしが停止される。これにより、輻輳が発生している次段ノードのバッファ部3を経由するパケットの送出のみが停止され、他のバッファ部を経由するパケットは通常どおり送出されるため、不要なパケットの待ち状態が発生せず、バックプレッシャー制御時のスループットの低下を回避することができる。
【0057】
なお、記憶領域311〜318からの読みだしを停止しないのは、記憶領域311〜318中のパケットは次段ノードに接続された端末装置宛のパケットであり、次段ノードの分離挿入部にて分離され宛先端末装置に送られ、バッファ部での輻輳に影響を与えないからである。
【0058】
輻輳通知元のFIFOメモリに蓄積されたパケット数が所定の閾値2(<閾値1)を下回った場合には、輻輳検出部はこれを検出して制御パケット送信部に通知し、制御パケット送信部は輻輳解除を表す符号を書き込んだ制御パケットを生成し、前段ノード装置宛に送出する。制御パケットは輻輳発生通知の場合と同様にして前段のノード装置の制御パケット受信部にて受信され、バッファ制御部はFIFOメモリからの読みだし停止を解除して通常状態に復帰する。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の通信ネットワーク及び伝送制御方法によれば、輻輳発生時にも輻輳が発生している箇所(伝送チャネル)を前段のノード装置に通知し、前段のノード装置では、輻輳が発生している箇所を経由するパケットの送出のみを抑制あるいは停止することにより、輻輳制御によるスループットの低下を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるノード装置の構成を示す図。
【図2】参考例のノード装置の分離挿入部の内部構成を示す図。
【図3】ノード装置のバッファ部の内部構成を示す図。
【図4】スイッチ部の制御パターンを示す図。
【図5】参考例のノード装置の構成を示す図。
【図6】ネットワークの構成を示す図。
【図7】本発明によるノード装置の分離挿入部の内部構成を示す図。
【図8】本発明のネットワークに用いるパケットの構成を示す図。
【図9】本発明における輻輳時のバッファ読みだし制御を示す図。
【図10】参考例のネットワークに用いるパケットの構成を示す図。
【図11】スイッチ部の制御パターンを時間的に示す図。
【符号の説明】
100,500,601〜604 ノード装置
121〜128,131〜138,521〜528,531〜538,605〜608 多重伝送路
151〜158,551〜558,611〜618,621〜628,631〜638,641〜648 端末装置
101〜108,501〜508 分離挿入部
111〜118,511〜518,301 バッファ部
141,541 スイッチ部
142,542 スイッチ制御部
143,543 バッファ制御部
144 輻輳検出部
145 制御パケット送信部
147 制御パケット受信部
302 ヘッダ検出部
303 アドレスカウンタ
304 FIFOメモリ
311〜318 記憶メモリ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication network and a transmission control method thereof, and more specifically, a communication network including a plurality of node devices for connecting a plurality of terminal devices and a plurality of transmission channels for connecting between the node devices, And a transmission control method for transmitting a packet in the communication network.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a network in which node devices are connected by a multiplex transmission line having a plurality of transmission channels has been studied in order to respond to a demand for a high-speed and large-capacity communication network. For example, JP-A-8-237306 discloses an example of this type of network. Here, signals to be transmitted are temporarily stored in a plurality of buffers provided for each transmission channel, and signals in each buffer are transmitted so that signals from a plurality of buffers are not transmitted to one transmission channel at the same time. There has been proposed a network that enables high-speed communication with a simple configuration by performing control to change a transmission channel in a predetermined pattern.
[0003]
In general, packet discarding due to buffer overflow during heavy load in a network is a major problem. Discarding a packet causes retransmission of communication data, which is a major factor in reducing the throughput. Although it is possible to reduce the packet discard by increasing the buffer amount in the node device, this is not enough, and the hardware scale is increased. Therefore, it is necessary to perform congestion control that performs control to minimize packet discard even under high load and prevents a decrease in throughput.
[0004]
Conventionally, as one method of congestion control, when congestion occurs, a back pressure type congestion control method that avoids packet discarding by controlling to temporarily stop packet transfer to a preceding node device. It has been known.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when such a back pressure control method is applied to a network as described above, in a preceding node device instructed to stop packet transfer, a packet in a buffer in which congestion occurs in a next node device is generated. Transfer of all packets is stopped irrespective of whether or not the packet is passed, and a waiting state (Head of Line Blocking) occurs even for packets that do not originally affect the congestion, resulting in a problem that the throughput is reduced. there were.
[0006]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a communication network and a transmission control method capable of avoiding a decrease in throughput even when congestion occurs.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The communication network according to the present application is configured as follows.
[0008]
A communication network in which a plurality of node devices are connected by a plurality of transmission channels to transmit a packet, wherein the node device includes a buffer unit for temporarily storing a packet to be transmitted for each of the plurality of transmission channels. A congestion detection unit that monitors the number of packets stored in each of the buffer units and detects occurrence of congestion, and corresponds to the buffer unit in which congestion is detected when congestion is detected by the congestion detection unit. A transmission channel, a congestion notification transmitting unit for notifying the preceding node device, a congestion notification receiving unit for receiving a congestion notification from another node device, and a notification based on the congestion notification received by the congestion notification receiving unit. And a packet transmission control means for suppressing or stopping transmission of a packet to the selected transmission channel.
[0009]
A communication network for connecting a plurality of node devices with a plurality of transmission channels and transmitting packets, wherein the node devices temporarily store received packets corresponding to each of the transmission channels. A transmission channel for outputting packets stored in each of the buffer units is sequentially changed in a predetermined order and simultaneously so that packets from each of the buffer units are output to different transmission channels. A switch means for monitoring the number of packets stored in each of the buffer means, and detecting the occurrence of congestion; and a buffer means for detecting congestion when the congestion detection means detects congestion. Congestion notification transmitting means for notifying the preceding node device of the transmission channel corresponding to Notification receiving means, based on the congestion notification received by the congestion notification receiving means, the period during which the output transmission channel of each buffer means is set to the notified transmission channel, is stored in the buffer means A communication network comprising: packet transmission control means for suppressing or stopping packet transmission.
[0010]
Further, based on the congestion notification received by the congestion notification receiving means, the transmission of a packet transmitted to the notified transmission channel via the next-stage node device to the next-stage node device is suppressed or A communication network comprising a packet transmission control means for stopping.
[0011]
(Action)
According to the present invention, when congestion occurs in a certain node device, the location (transmission channel) where the congestion has occurred is notified to the preceding node device, and the location where the congestion occurs is notified in the preceding node device. By suppressing or stopping only the transmission of packets passing through, it is possible to avoid a decrease in throughput due to congestion control.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described with reference to a reference example which is useful for explaining the present invention and which basically overlaps with the embodiment of the present invention.
[0013]
FIG. 5 is a configuration diagram of a node device in the network of the reference example, and shows an example in which terminal devices 551 to 558 are connected to the node device 500 via sub-transmission paths.
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018]
Reference numeral 542 denotes a switch control unit, which controls the
[0019]
[0020]
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a packet in the network of the reference example. In the figure, N is a node number indicating the node device to which the destination terminal is connected. T is a transmission channel number indicating the transmission channel to which the destination terminal is connected. In other cases, a synchronization signal, an error correction code, and the like are inserted as needed.
[0021]
FIG. 2 shows the internal configuration of the
[0022]
The destination information (destination node number N) in the header of the packet input to the separation / insertion unit is detected by the
[0023]
On the other hand, the packet transmitted from the terminal is temporarily stored in the
[0024]
FIG. 3 shows the internal configuration of the
[0025]
The
[0026]
FIG. 4 is a connection table showing a connection relationship between each input terminal and each output terminal of the
[0027]
FIG. 11 illustrates a connection relationship according to the connection table in FIG. 4 in a time-series manner. The operation of the switch unit is constituted by eight continuous periods T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8. Further, each cycle is divided into Td, which is a reading period from the storage areas 311 to 318, and Tf, which is a reading period from the FIFO memory 304, by a reading operation in the buffer unit. The period of Td and Tf may be determined as appropriate, but here, when there are no more packets to be read from the storage areas 311 to 318, the period shifts to the period of reading Tf from the FIFO memory.
[0028]
FIG. 6 is a configuration example of a communication network using the node devices shown in FIG. 5, in which four
[0029]
Next, a transmission control method of this network will be described by taking communication from the terminal device 611 to the
[0030]
As described above, in the network of this reference example, a packet transmitted from an arbitrary terminal device is relayed at a relay node on the way while changing the transmission channel at random, and the packet is transmitted to the node to which the destination terminal device is connected. In the immediately preceding node, communication between arbitrary terminal devices is performed by switching to the transmission channel to which the destination terminal device is connected.
[0031]
The communication network of the present invention is based on a network such as the above-described reference example, monitors the number of packets stored in each buffer means, detects congestion, and detects congestion. Congestion notification transmitting means for notifying the preceding node device of a transmission channel corresponding to the buffer means in which congestion is detected, congestion notification receiving means for receiving congestion notification from another node device, and congestion notification receiving The congestion control is performed by providing packet transmission control means for suppressing or stopping transmission of a packet to the notified transmission channel based on the congestion notification received by the means.
[0032]
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described.
[0033]
FIG. 1 is a configuration diagram of a node device in a network according to the present invention, and shows an example in which terminal devices 151 to 158 are connected to a
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038]
Reference numeral 142 denotes a switch control unit, which controls the
[0039]
Reference numeral 143 denotes a buffer control unit, which stores packets stored in the storage areas 311 to 318 in the buffer unit and the FIFO memory 304 when an input terminal of a switch connected to each buffer is connected to a desired output terminal. Is read. When the control
[0040]
[0041]
[0042]
[0043]
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a packet in the network according to the present embodiment. In the figure, C is a control bit, and indicates whether or not the packet is a control packet. N is a node number indicating the node device to which the destination terminal is connected. T is a transmission channel number indicating the transmission channel to which the destination terminal is connected. In other cases, a synchronization signal, an error correction code, and the like are inserted as needed. If the packet is a control packet for notifying congestion information, a code indicating occurrence or resolution of congestion and a number indicating a target transmission channel are entered in the data portion.
[0044]
FIG. 7 shows an internal configuration of the separation /
[0045]
The information (control bits C and destination node number N) in the header of the packet input to the separation /
[0046]
First, when the control bit C is detected, if the node number N matches the own node number, the
[0047]
When the control bit C is not detected, if the node number N matches the own node number, the
[0048]
On the other hand, the packet transmitted from the terminal is temporarily stored in the
[0049]
Since the separation / insertion units 102 to 108 do not have a control packet separation function, the configuration of FIG. 7 may be the same as the separation /
[0050]
FIG. 3 shows the internal configuration of the
[0051]
The
[0052]
However, in the
[0053]
FIG. 11 illustrates a connection relationship according to the connection table in FIG. 4 in a time-series manner. The operation of the switch unit is constituted by eight continuous periods T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8. Further, each cycle is divided into Td, which is a reading period from the storage areas 311 to 318, and Tf, which is a reading period from the FIFO memory 304, by a reading operation in the buffer unit. As long as there are packets to be read in the storage areas 311 to 189, the reading period Td from the storage areas 311 to 318 continues, and thereafter, the process shifts to the reading period Tf from the FIFO memory. However, when the congestion in the subsequent node device is notified, the reading from the FIFO memory is stopped only in the cycle connected to the output terminal corresponding to the target transmission channel under the control of the buffer control unit 143. You.
[0054]
Next, the operation of the congestion control in the present embodiment will be described. Now, it is assumed that the number of packets stored in the FIFO memory (304 in FIG. 3) in the buffer unit 3 (103 in FIG. 1) of a certain node exceeds a
[0055]
The control packet arriving at the preceding node device is separated by the separating / inserting
[0056]
FIG. 9 shows the state of the buffer reading control at this time in a time-series manner. At the
[0057]
The reason why the reading from the storage areas 311 to 318 is not stopped is that the packets in the storage areas 311 to 318 are packets addressed to the terminal device connected to the next-stage node. This is because they are separated and sent to the destination terminal device and do not affect the congestion in the buffer unit.
[0058]
When the number of packets stored in the FIFO memory of the congestion notification source falls below a predetermined threshold value 2 (<threshold value 1), the congestion detection unit detects this, notifies the control packet transmission unit, and notifies the control packet transmission unit. Generates a control packet in which a code indicating the release of congestion is written, and sends it to the preceding node device. The control packet is received by the control packet receiving unit of the preceding node device in the same manner as in the case of the congestion occurrence notification, and the buffer control unit cancels the reading stop from the FIFO memory and returns to the normal state.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the communication network and the transmission control method of the present invention, even when congestion occurs, the location (transmission channel) where the congestion has occurred is notified to the preceding node device. By suppressing or stopping only the transmission of a packet passing through the location where the error occurs, it is possible to avoid a decrease in throughput due to congestion control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a node device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of a separation / insertion unit of the node device of the reference example.
FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of a buffer unit of the node device.
FIG. 4 is a diagram showing a control pattern of a switch unit.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a node device according to a reference example.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a network.
FIG. 7 is a diagram showing an internal configuration of a separation / insertion unit of the node device according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a packet used in the network of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing buffer read control at the time of congestion in the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a packet used in a network of a reference example.
FIG. 11 is a diagram temporally showing a control pattern of a switch unit.
[Explanation of symbols]
100,500,601-604 node device
121-128, 131-138, 521-528, 531-538, 605-608
151 to 158, 551 to 558, 611 to 618, 621 to 628, 631 to 638, 641 to 648 Terminal device
101-108, 501-508 Separation and insertion section
111-118, 511-518, 301 Buffer unit
141,541 switch unit
142,542 switch control unit
143,543 Buffer control unit
144 Congestion Detector
145 control packet transmission unit
147 control packet receiving unit
302 Header detector
303 address counter
304 FIFO memory
311 to 318 Storage memory
Claims (4)
前記ノード装置は、前記伝送チャネルの各々に対応して、受信したパケットを一時記憶するバッファ手段を有し、
前記各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、
該輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、
他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、
該輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、通知された伝送チャネルへのパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワーク。A communication network for connecting a plurality of node devices with a plurality of transmission channels and transmitting packets,
The node device has buffer means for temporarily storing a received packet in correspondence with each of the transmission channels,
Congestion detection means for monitoring the number of packets stored in each of the buffer means, and detecting the occurrence of congestion,
When the congestion is detected by the congestion detection means, a transmission channel corresponding to the buffer means in which the congestion is detected, a congestion notification transmitting means for notifying the preceding node device,
Congestion notification receiving means for receiving a congestion notification from another node device,
A communication network, comprising: packet transmission control means for suppressing or stopping transmission of a packet to the notified transmission channel based on the congestion notification received by the congestion notification receiving means.
前記輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、次段のノード装置を経由して次段以降のノード装置に伝送されるパケットの、通知された伝送チャネルへの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段を有することを特徴とする通信ネットワーク。In claim 1,
Based on the congestion notification received by the congestion notification receiving means, suppresses or stops the transmission of a packet transmitted to the next and subsequent node devices via the next-stage node device to the notified transmission channel. A communication network comprising packet transmission control means.
前記ノード装置は、前記伝送チャネルの各々に対応して、受信したパケットを一時記憶するバッファ手段を有し、
前記各バッファ手段に記憶されたパケットを出力する伝送チャネルを、各々所定の順序でかつ同時には異なる伝送チャネルに各々のバッファ手段からのパケットが出力されるように順次変更するスイッチ手段を有し、
前記各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、
該輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、
他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、
該輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、前記各バッファ手段の出力伝送チャネルが、通知された伝送チャネルに設定されている期間は、該バッファ手段に記憶されたパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワーク。A communication network for connecting a plurality of node devices with a plurality of transmission channels and transmitting packets,
The node device has buffer means for temporarily storing a received packet in correspondence with each of the transmission channels,
Switch means for sequentially changing the transmission channels for outputting the packets stored in the respective buffer means in a predetermined order and simultaneously so that packets from the respective buffer means are output to different transmission channels,
Congestion detection means for monitoring the number of packets stored in each of the buffer means, and detecting the occurrence of congestion,
When the congestion is detected by the congestion detection means, a transmission channel corresponding to the buffer means in which the congestion is detected, a congestion notification transmitting means for notifying the preceding node device,
Congestion notification receiving means for receiving a congestion notification from another node device,
Based on the congestion notification received by the congestion notification receiving means, while the output transmission channel of each of the buffer means is set to the notified transmission channel, transmission of packets stored in the buffer means is suppressed. Alternatively, a communication network having packet transmission control means for stopping.
前記輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、前記各バッファ手段の出力伝送チャネルが、通知された伝送チャネルに設定されている期間は、該バッファ手段に記憶されたパケットのうち、次段のノード装置を経由して次段以降のノード装置に伝送されるパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワーク。In claim 3,
Based on the congestion notification received by the congestion notification receiving means, the period in which the output transmission channel of each buffer means is set to the notified transmission channel is the next one of the packets stored in the buffer means. A communication network, comprising: packet transmission control means for suppressing or stopping transmission of a packet transmitted to a subsequent node device via a node device of a stage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003044344A JP2004254188A (en) | 2003-02-21 | 2003-02-21 | Communication network and transmission control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003044344A JP2004254188A (en) | 2003-02-21 | 2003-02-21 | Communication network and transmission control method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004254188A true JP2004254188A (en) | 2004-09-09 |
Family
ID=33027071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003044344A Withdrawn JP2004254188A (en) | 2003-02-21 | 2003-02-21 | Communication network and transmission control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004254188A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006310997A (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Nec Corp | Flow controller, flow control method and program |
JP2007060371A (en) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | Packet relay device |
CN111669531A (en) * | 2020-07-31 | 2020-09-15 | 北京环境特性研究所 | Video encoder and control method thereof |
-
2003
- 2003-02-21 JP JP2003044344A patent/JP2004254188A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006310997A (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Nec Corp | Flow controller, flow control method and program |
JP2007060371A (en) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | Packet relay device |
JP4531660B2 (en) * | 2005-08-25 | 2010-08-25 | 三菱電機株式会社 | Packet relay device |
CN111669531A (en) * | 2020-07-31 | 2020-09-15 | 北京环境特性研究所 | Video encoder and control method thereof |
CN111669531B (en) * | 2020-07-31 | 2023-04-07 | 北京环境特性研究所 | Control method of video encoder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0119105B1 (en) | Integrated circuit/packet switching system | |
JP3816530B2 (en) | Low latency, high clock frequency, pre-geo asynchronous packet-based crossbar switching chip system and method | |
EP0696853B1 (en) | Signal receiving apparatus | |
EP0558234B1 (en) | Ethernet media access controller with external address detection interface | |
JPS6211344A (en) | Fast packet exchanger | |
JPS62501116A (en) | Idle period signal in packet switching system | |
JPH021665A (en) | Congestion control method | |
US5467346A (en) | Packet communication method and packet communication apparatus | |
JP2004248174A (en) | Communication network, and node instrument and transmission control method used therein | |
US20070110052A1 (en) | System and method for the static routing of data packet streams in an interconnect network | |
US4839887A (en) | Node apparatus for communication network having multi-conjunction architecture | |
CA2371037C (en) | A node and method for the removal of expired packets from a communication network | |
JP2004254188A (en) | Communication network and transmission control method | |
JP2001177575A (en) | Preferential control system | |
US6954466B1 (en) | Link-layer receiver | |
JPH04271546A (en) | Contention control system for input queuing type packet processing unit | |
JP3076456B2 (en) | Synchronous control method | |
JP3080868B2 (en) | ATM switch | |
EP0557910B1 (en) | Cell exchanging apparatus | |
JPH07283813A (en) | Output buffer type atm switch | |
US6611520B1 (en) | Inhibition of underrun in network switches and the like for packet-based communication systems | |
EP1052809A1 (en) | Communications network | |
RU2060539C1 (en) | Device for data transmission and channel access for local-area network | |
JPH05260071A (en) | Asynchronous time division multiplex transmission equipment provided with switch element | |
JPH03270435A (en) | Cell transfer system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060509 |