JP2005513971A - 通信ネットワーク - Google Patents

Abstract

【課題】 トラフィックを管理するネットワークを提供する。
【解決手段】 ネットワークは、複数のノードを有し、複数のノードの少なくとも１つは、「単純伝送コア機能」を実行するように構成されたスイッチング手段を含み、複数のノードの３つ又はそれ以上は、関連「出力属性」及び／又は「入力認識属性」を有する「単一リンクインタフェース」を含み、１つのノードでの各「単純伝送コア機能」は、別のノードでの別の「単純伝送コア機能」と論理的に接続されず、１つのノードでの各「単純伝送コア機能」は、他のノードでの少なくとも３つの「単一リンクインタフェース」と論理的に接続され、「単純伝送コア機能」を実行するように構成されたノードの１つのインスタンスに接続された「単一リンクインタフェース」を含むノードは、それぞれの「出力属性」及び／又は「入力認識属性」に従ってそれぞれの「相互通信接続受諾制御処理」によって制御される。

Description

トラフィックを管理するネットワークに関する。

パケットトラフィック最適化（ＰＴＯ）は、インテリジェント及び「ダム」スイッチの組合せを使用してネットワーク内のトラフィックを管理する方法である。
搬送するトラフィックの詳細を理解する「インテリジェント」スイッチは、より複雑であるために高価であり、小さな「インテリジェント」スイッチを作る方がずっと簡単である。大きなスイッチは、大きなノードにおける多くの接続に対する複雑な呼び出し管理を処理する計算上、処理能力上、及び耐障害性の問題のために不具合を有する可能性がある。

ネットワークが「インテリジェント」スイッチで「ダム」スイッチを取り囲む（「ＰＴＯ」トラフィックのために）という条件で、「ＰＴＯ」は、「インテリジェント」スイッチの接続管理に「ダム」スイッチを通じてトラフィックを管理させる。
この関連で「スイッチ」は、ルータ、相互接続、マルチプレクサ、ゲートウェイ、又は、スイッチング、ルーティング、又はパケット転送を実行することができるネットワーク機器の他の任意の要素のような「インテリジェント」又は「ダム」スイッチのいずれかを意味することができる。「ＰＳＴＮトラフィック最適化」の概念は、特許出願番号ＧＢ２３３４４０８Ａ、及び、特許番号ＧＢ２３４３５８２Ｂ及びＧＢ２３３４４０７Ｂに説明されている。それは、６４ｋｂｉｔ／ｓ又は狭帯域音声データのスイッチングを実行するために、「ＡＴＭ」スイッチング、及びある場合には「ＩＰ」ルーティングを使用した。

「ＰＴＯ」概念がコネクション・オリエンテッド・サービスを意図しているのは、接続受諾の概念がそのようなサービスに対してだけ意味があるためである。
そのようなサービスの例は、全体的なサービス要件に適合させるためのネットワークリソースを確保する方法を有するという前提で、「非同期転送モード（ＡＴＭ）」又は「マルチプロトコルラベルスイッチ（ＭＰＬＳ）」、又は「インターネットプロトコル（ＩＰ）」、又は公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）」を使用するものを含む。

複数の接続を有する時に帯域幅の割当を制御するための通常の手法は、各（インテリジェント）スイッチが、スイッチの発信経路指定リンクに対して「接続承認制御（ＣＡＣ）」アルゴリズムを実行し、スイッチポートが過負荷であるか否かを判断することである。すなわち、１５０Ｍｂｉｔ／ｓで作動しているポートから４つの接続のそれぞれに対して４０Ｍｂｉｔ／ｓが要求された場合は、４番目の接続は拒否されるであろう。この種の解析は、ネットワークに亘って接続が設定された時に各スイッチで実行される。

データが可変速度の場合は、「ＣＡＣ」アルゴリズムの実行が複雑になる可能性があるが、「ＣＡＣ」アルゴリズムのためのトラフィックの有効帯域幅の計算に依存する、このアルゴリズムを実行する確立された多くの方法がある。これは、各スイッチに、信号方式又は他の制御手段を処理すること及び個々の各接続を知っていることを要求する。
接続を確立するための情報は、計算の障害があるネットワークのコアから、その分散された性質のために大きな計算能力があるネットワークのエッジに移動する。

大きなコアのネットワークのスイッチは、ネットワークに確立される場合がある全ての短期間接続の「ＣＡＣ」アルゴリズムを扱うための処理を提供することができない。
接続が経路指定される「インテリジェント」スイッチの数が増えれば増えるほど、接続確立時間は長くなる。「インテリジェント」ノードを少なくすることにより、この確立時間を短くすることができる。
ノードが「単純伝送コア（ＳＴＣ）」機能を実行するように構成されたスイッチング手段を含む場合、本発明の目的に対して、「単純伝送コア（ＳＴＣ）」機能という用語は、ネットワークのノードの一部又は全てにおいて含めることができるこの機能を説明するために使用される。

ネットワークの全てのノードに「単純伝送コア（ＳＴＣ）」機能を含めることは、本特許出願と同時出願の「通信ネットワーク」という名称の本出願人の参照番号Ｐ／６３２０４．ｇｂａを有する特許出願の一部として以下に更に説明するが、この特許出願は、複数のノードを含む部分的に相互接続されたネットワークを説明しており、これらのノードは、
（ａ）「割り当てノード及びスターノード（ＳＴＡＲ）」：「割り当てノード」は、それぞれいくつかの「エリア（ＡＲＥＡ）」の１つに割り当てられ、部分的に相互接続されたネットワークはまた、「割り当てノード」及び「ＳＴＡＲ」間の２地点間相互接続を含み、この場合、個々の「スター」に相互接続された「割り当てノード」を有する「ＡＲＥＡ」の数は、個々の「ＳＴＡＲ」からの「経路（ＲＯＵＴＥ）」の数を形成し、第１の「ＡＲＥＡ」の「割り当てノード」は、「ＳＴＡＲノード」の全てではないが一部を含む組に相互接続され、更に別の「ＡＲＥＡ」は、同様に、「ＳＴＡＲノード」を各々が含む更に別の組に相互接続され、異なる「ＡＲＥＡ」の任意の２つの「割り当てノード」間に少なくとも１つの相互接続選択（ＣＨＩＣＥ）があり、相互接続経路は、「ＳＴＡＲノード」によって直列に相互接続された２つの２地点間相互接続を含む、又は
（ｂ）少なくとも６つの「位相ノード」：「位相ノード」は、単一の「物理ノード」、又は、相互接続された「物理ノード」のグループ、又は、「物理ノード」の一部、又は、相互接続された「物理ノード」のグループ及び「物理ノード」の一部であり、各「位相ノード」は、それを複数の「位相ノード」の全てではないが一部に接続する少なくとも３つの２地点間「位相リンク」を有し、任意の２つの「位相ノード」間に少なくとも１つのルーティングの「選択」があり、ルーティングの「選択」は、別の「位相ノード」と直列に接続された２つの２地点間「位相リンク」又は２つの「位相ノード」間の直接の２地点間「位相リンク」のいずれかを含む、
のいずれかを含み、複数のノードの少なくとも１つは、「単純伝送コア機能」を実行するように構成されたスイッチング手段を含み、複数のノードの３つ又はそれ以上は、関連「出力属性」及び／又は「入力認識属性」を有する「単一リンクインタフェース」を含み、１つのノードにおける各「単純伝送コア機能」は、別のノードにおける別の「単純伝送コア機能」と論理的に接続されず、１つのノードにおける各「単純伝送コア機能」は、他のノードにおいて少なくとも３つの「単一リンクインタフェース」と論理的に接続され、「単純伝送コア機能」を実行するように構成されたノードの１つのインスタンスに接続された「単一リンクインタフェース」を含むノードは、それぞれの「出力属性」及び／又は「入力認識属性」に従って、それぞれの「相互通信接続受諾制御処理」によって制御される。

以下で使用される別の用語は、「単一リンクインタフェース」である。ネットワークのノードの一部又は全てにおいて、「単一リンクインタフェース」を含むことができ、又は、複数のインスタントを含むことができる。
「単純伝送コア機能」は、ノードでのスイッチング／転送機能であり、このノードは、少なくとも「ＰＴＯ」を受けるノードを通過するトラフィックの部分に関して「ＣＡＣ」を提供しない。

「単一リンクインタフェース」は、「接続承認制御処理」が、「単純伝送コア（ＳＴＣ）」機能にトラフィックを伝送する論理シンプレックスリンクに対して作動することになる方法を定めることができる関連「出力属性」を有することができる。
また、「単一リンクインタフェース」は、対応する伝送「接続承認制御処理」に対する「制御処理」が、「単純伝送コア（ＳＴＣ）」機能からトラフィックを受信する論理シンプレックスリンクに対して作動することになる方法を定めることができる関連「入力認識属性」を有することができる。
しかし、「単一リンクインタフェース」に対して、「出力属性」又は「入力認識属性」のいずれか又は両方が存在すべきである。

「単純伝送コア（ＳＴＣ）」機能で発生する過負荷（例えば、パケット損失）を避けるために、新しい接続は、「属性」によって定められた制限がシンプレックス接続の送信側でも受信側でも超えないという前提でのみ承認されるべきであるという理由から、「接続承認制御」機能を実行するのに「出力属性」及び「入力認識属性」を使用する処理は、「相互通信接続受諾制御処理」と呼ばれる。
二重接続を行うために２つのシンプレックス接続が使用される場合、それらは、独立に取り扱うことができる。特許出願番号ＧＢ２３３４４０８Ａ、及び、特許番号ＧＢ２３４３５８２Ｂ及びＧＢ２３３４４０７Ｂには、１つの方法が説明されている。この方法は、６４ｋｂｉｔ／ｓ又は狭帯域幅の音声及びデータのスイッチングを実行するために「ＡＴＭ」スイッチング、及びある場合には「ＩＰ」ルーティングを使用し、全ての接続が二重であると仮定された。

特許出願番号ＧＢ２３３４４０８Ａ 特許番号ＧＢ２３４３５８２Ｂ 特許番号ＧＢ２３３４４０７Ｂ 本出願人の参照番号Ｐ／６３２０４．ｇｂａ

本発明によると、複数のノードを含み、複数のノードの少なくとも１つが、「単純伝送コア機能」を実行するように構成されたスイッチング手段を含み、複数のノードの３つ又はそれ以上が、関連「出力属性」及び／又は「入力認識属性」を有する「単一リンクインタフェース」を含み、１つのノードでの各「単純伝送コア機能」が、別のノードでの別の「単純伝送コア機能」と論理的に接続されず、１つのノードでの各「単純伝送コア機能」が、他のノードでの少なくとも３つの「単一リンクインタフェース」と論理的に接続され、「単純伝送コア機能」を実行するように構成されたノードの１つのインスタンスに接続された「単一リンクインタフェース」を含むノードが、それぞれの「出力属性」及び／又は「入力認識属性」に従ってそれぞれの「相互通信接続受諾制御処理」によって制御されるネットワークが提供される。
本発明は、単一のダムスイッチに接続された４つのインテリジェントノードを有するネットワークを表す１つの添付図面を参照して例示的に以下に説明される。

説明を簡単にするために、本特許明細書では、「主要処理（ＭＰ）ノード」である「単一リンクインタフェース」を包含するノードが存在し、これらの「ＭＰ」ノードは、接続受諾を実行する情報又は関連情報を有するノードであり、これらのノードは、それぞれの「出力属性」及び／又は「入力認識属性」に従って「相互通信接続受諾制御処理」を実行するために、他の「主要処理（ＭＰ）」ノードと相互通信すると一般的に仮定される。
「単純伝送コア（ＳＴＣ）」機能は、基本的に、「ＣＡＣ」が使用されないために「主要処理（ＭＰ）ノード」よりも遥かに少ない相対処理電力しか必要としない大きなスイッチ、ルータ、又は相互接続である。

図示のように１つの「ダム」スイッチＸの周りに４つの「ノード」（Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤ）がある。それらは、全てスイッチＸに接続され、「ノード」Ａ〜Ｄの各々から他のノードまでデータを搬送する仮想パイプがあるような方法で構成される。図においては、データを「ノード」Ａ、Ｂ、及びＤから搬送するパイプは、それらのデータを「ノード」Ｃに送るように示されている。これらのパイプの各々は、「スイッチ」Ｘが「ノード」Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤと「ダム」スイッチＸとの間で容量の全体（又は、ある限られた部分）を使用する限り確立される。すなわち、このネットワークに対して、３倍の大きな容量が利用可能として割り当てられているように見えるであろう（リンクが全て同じ速度の場合）。（この状況は、「帯域幅オーバーブッキング」と称されることがある。）「ダム」スイッチＸは、この「ＰＴＯ」トラフィックに対してのみダムであり、他のトラフィックはインテリジェントに搬送することができるであろう。「ＰＴＯ」は、リンクに亘って任意の選択速度で作動することができ、それらは、同じ速度である必要はなく、又はリンク容量と釣り合っている必要もない。

「ノード」Ａ及びＣ間の接続の確立を考慮して、「ノード」Ａは、それが「スイッチ」Ｘへのそのリンク上に接続を有するための十分な容量を有するか否かを検査することになる。通常の非「ＰＴＯ」ネットワークの下では、この接続は、次に「スイッチ」Ｘで検査されるであろう。「ＰＴＯ」を使用して、「ノード」Ａは、接続の設定時に「ノード」Ｃに必要な接続の設定を通知する。次に、「ノード」Ｃは、それがこの接続をサポートするために「スイッチ」Ｘからそれ自身に入ってくる容量を有することを検査する。

通常の一定ビット速度二重経路に対しては、この解析は、「ノード」Ｃが「ノード」Ｃから「ノード」Ａにそれ自体接続を発していた場合とちょうど同じである。ＡからＸへのリンク及びＸからＣへのリンクＸ上に十分なリソースがある場合、それらは、「ノード」Ａから「ノード」Ｃまでのパイプに亘って確立された接続に割り当てられる。
任意の物理的リンク上の負荷は、「スイッチ」Ｘにおいてではなく、Ｘに接続する終端「ノード」で「接続受諾制御処理」を実行することによって制御される。

任意の２つのインテリジェントノード間の「スイッチ」Ｘに亘るトラフィックは、「パイプ」と称され、「ＶＣｓ」を有する「ＡＴＭ仮想経路」上で搬送することができ、それは、多くの「ＡＡＬ２」チャンネルを有する「ＡＴＭ仮想回路」とすることができ、それはまた、「ＭＰＬＳ」トラフィックフローとすることができ、又は、それは、より小さな接続の任意の大規模な多重化とすることができる。別々のパイプ上の個々の負荷は、０から１００％まで変化することができるが、リンク上の全てのパイプの合計は、１００％又は「ＰＴＯ」に使用されている割合を決して超えることはできない。
固定相互接続スイッチ又はマルチプレクサ（例えば、「ＳＤＨ」伝送相互接続、又はマルチプレクサ、又は「ＡＴＭ」相互接続）を、インテリジェント及びダムノード間に挿入することが可能であり、これは、このような挿入スイッチング要素上でのリソースの競合がないことを条件として、「ＰＴＯ」の概念に影響を与えない。

一定ビット速度の接続を使用する最も単純な場合（例えば、６４ｋｂｉｔ／ｓの「音声」）においては、「ノード」での接続受諾は、使用中の接続の数を合計するだけの単純な例になる。可変データ速度で本質的に非対称の場合がある更に複雑なトラフィックに対しては、各シンプレックス経路に対して完全な「接続承認制御（ＣＡＣ）」が必要になることになり、従って、「単一リンクインタフェース」を含む「ノード」からの出力上で使用されたのと類似のアルゴリズムを、「単一リンクインタフェース」を含む「ノード」への入力上で使用することができる。
「ＰＴＯ」原理によって制御されるネットワークの部分は、ネットワークの全体容量を使用する必要はなく、それは、ラベル又は識別子によって制御することができるネットワーク容量の任意の割り当てとすることができ、又は、それは、優先度又は他の任意の特定可能な方法によって分離することができる。

ノードがインテリジェント又はダムのいずれかであってその組合せでない場合は、ダムノードを結合する経路の特定セグメントは制御されないので、トラフィックが２つのダムノード間に決して直接に行かないことを条件として、ネットワークに亘ってインテリジェント及びダムノードを混合することが可能である。上述のように、固定伝送相互接続及びマルチプレクサの存在は、この関連においてはノードとして数えないことに注意すべきである。インテリジェントノードは、その「ノード」から及びそれへの接続に対する制御をもたらすことができる。すなわち、経路は、２つの隣接するダムノードを持たない基本的に任意の経路であるＩ−Ｄ−Ｉ−Ｄ−Ｉ−Ｄ−Ｉ又はＩ−Ｄ−Ｉ−Ｉ−Ｄ−Ｉのようにネットワークを通じて進むことができるであろう。従って、「ダム」ノードは、「インテリジェント」ノードに囲まれるべきであり、端部でのこの２つの「インテリジェント」ノードは、それらから及びそれらへの接続に対する「相互通信接続受諾制御処理」の制御の下で作動することができるという前提で、それ自体がスイッチである必要はなく、末端機器又はゲートウェイ機器とすることさえもできるであろう。

「相互通信接続受諾制御処理」は、それ自体が「ノード」に配置される必要はなく、それらは、第三者の別の情報によって提供することができ、唯一の要件は、「単純伝送コア」機能を包含する「ノード」を通過する、「単一リンクインタフェース」を包含する２つの「ノード」間のシンプレックス経路が、両方の端に対して「相互通信接続受諾制御処理」の制御下にあるということである。
「ＰＴＯ」の別の利点は、一対のインテリジェントノード間の接続を行うのに使用することができる１つ又は１つよりも多い代替「単純伝送コア」機能があり、両方のインテリジェントノードが代替「単純伝送コア」機能の各々に接続された「単一リンクインタフェース」を有する時である。この場合は、接続を行うために代替ダムノードのどちらが使用されるべきかを決める際に、この２つのインテリジェントノードだけが関わってくる。

ポリシングは、認められた「ＡＴＭ」機能である。以下の内容は、同じく認められた「ＡＴＭ」機能であるシェーピングにも適用することができる。個々の「ＰＴＯ」接続は、ダムノードではポリシングすることができないが、全「ＰＴＯ」トラフィックは、ダムノードで全体としてポリシングすることができる（純粋の故障などを除けば、それは、エラーであるべきではない）。これは、個々の接続上のトラフィックは既知でない場合があるが、ダムノードは、「ＰＴＯ」トラフィック全体に対する制限を有することができるからである。例えば、リンクの８０％が「ＰＴＯ」のために使用され、２０％を他のトラフィックのために残し、この８０％という量をポリシングすることができる。同様に、発信トラフィックは、例えば８０％の発信リンク上に適合するようにシェーピングすることができるであろう。

本明細書の説明の大部分は、データの識別がパケットヘッダによるものであり、「ダム」スイッチがラベルのある高次オーダーの部分を単に使用して「ＡＴＭ」に関して「ＶＰＩ」のようなデータを切り替えるパケット交換に関連したものであった。しかし、「ＰＴＯ」は、回路切替にも同様に拡張することができる（例えば、６４ｋｂｉｔ／ｓベースの「ＰＳＴＮ」に対して）。「ダム」スイッチ（単純伝送コア機能）を外部的に制御することができる少なくとも１つの方法がある。１つの方法は、「インテリジェントスイッチ」（すなわち、関連「入力認識属性」を有する「単一リンクインタフェース」を有するノード）を終了し、ダムスイッチがどの回路を受け取ったかに関して、終了する「インテリジェント」スイッチに送り返すように「ダム」スイッチに命令することである。他の方法も考えられるであろう。

「ＰＴＯ」は、以下に限定されるものではないが、「ＡＴＭ」、「ＩＰ」、「ＭＰＬＳ」、「ＧＭＰＬＳ」、「ＳＤＨ」、及び「ＰＳＴＮ」を含む任意の制御帯域幅管理ネットワークに適用可能である。
「ＰＴＯ」は、接続がリンク上の「ＰＴＯ」トラフィックに割り当てられた容量の割合を超えないことを確認することができることを前提として、一定及び可変ビット速度接続の両方に適用可能である。１つの一般的方法は、各接続に対する有効帯域幅を計算し、次に、利用可能なレベルを超えていないことを検査することである。
「ＰＴＯ」トラフィックは管理されているので、過負荷、パケット損失、又は「サービス品質」低下のようないかなる故障も生じないはずである。他の非「ＰＴＯ」トラフィック（例えば、「未指定ビット速度」トラフィックなど）は、それが低い優先度で処理されるか又はダムノード上で何らかの方法で分離されるかのいずれかを前提として、同じネットワークによって搬送することができる。

「ＰＴＯ」は、通常の双方向接続、単一方向接続、マルチキャスト、及びブロードキャストに対して機能する。ダムノードが多分岐点として作用する場合、接続に関連した全てのリンク上の利用可能な容量を考慮することが必要であろう。これは、全体の作動がマルチポイント接続に対するリーフの加算又は減算に相当する区分的方式で実行することができる。ダムノードは、必要な数のリーフを実装するマルチキャスト接続を用いて構成する必要があることになる。

略語
ＡＡＬ２：ＡＴＭ適応層２
ＡＴＭ：非同期転送モード
ＣＡＣ：接続（又は、呼び出し）承認制御
ＧＭＰＬＳ：汎用マルチプロトコルラベルスイッチ
ＩＰ：インターネットプロトコル
ＭＰＬＳ：マルチプロトコルラベルスイッチ
ＰＳＴＮ：公衆交換電話網
ＰＴＯ：パケットトラフィック最適化
ＳＤＨ：同期デジタル階層
ＵＢＲ：未指定ビット速度
ＶＣ：仮想回路

図はネットワークの説明図である。

符号の説明

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ ノード
Ｘ ダムスイッチ

Claims (7)

1. 複数のノード、
   を含み、
   前記複数のノードの少なくとも１つは、単純伝送コア機能を実行するように構成されたスイッチング手段を含み、前記複数のノードの３つ又はそれ以上は、関連出力属性及び／又は入力認識属性を有する単一リンクインタフェースを含み、１つのノードでの各単純伝送コア機能は、別のノードでの別の単純伝送コア機能と論理的に接続されず、１つのノードでの各単純伝送コア機能は、他のノードでの少なくとも３つの単一リンクインタフェースと論理的に接続され、
   単純伝送コア機能を実行するように構成されたノードの１つのインスタンスに接続された単一リンクインタフェースを含む前記ノードは、それぞれの前記出力属性及び／又は入力認識属性に従ってそれぞれの相互通信接続受諾制御処理によって制御される、
   ことを特徴とするネットワーク。
2. 特定の単一リンクインタフェースに付随する前記出力属性及び／又は入力認識属性、及び前記相互通信接続受諾制御処理は、該単一リンクインタフェースによってそれぞれ記憶されず、かつ実行されないことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク。
3. 特定の単一リンクインタフェースに付随する前記出力属性及び／又は入力認識属性、及び相互通信接続受諾制御処理は、該単一リンクインタフェースを含むノードにおいてそれぞれ記憶されず、かつ実行されないことを特徴とする請求項２に記載のネットワーク。
4. 一対のインテリジェントノード間の接続を行うのに利用可能な少なくとも２つの代替単純伝送コア機能があり、前記インテリジェントノードの対の各々は、前記代替単純伝送コア機能の各々に接続された単一リンクインタフェースを有し、
   前記インテリジェントノードの対のみが、前記接続を行うために前記代替単純伝送コア機能のどれを使用すべきかの決定に関わる、
   ことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３のいずれか１項に記載のネットワーク。
5. 単純伝送コア機能を実行するように構成されたノードの任意の接続された対は、単一リンクインタフェースを含む少なくとも１つのノードを通じて接続されることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク。
6. 単一方向、マルチキャスト、ブロードキャスト、又は双方向の接続を使用することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のネットワーク。
7. ネットワークの全て又は一部に対してＡＴＭ、ＩＰ、ＭＰＬＳ、ＧＭＰＬＳ、ＳＤＨ、又は６４ｋｂｉｔ／ｓを使用することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のネットワーク。

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