JP2005537764A - 優先度及びリザーブ帯域幅プロトコルを利用したネットワークにおけるＱｏＳを提供する機構 - Google Patents

Abstract

優先度が付与された通信を提供することが可能な、インターネットなどのネットワークにおけるエンドステーション間のリザーブ接続を提供する装置は、エンドステーションとパケット通信するスイッチを有する。該スイッチは、優先度処理のための優先度データを有するパケット及び与えられたリザベーションプロトコルに従うリザーブ接続に対するリクエストを有するパケットの検出及び転送を実行する。該スイッチの出力ポートに関連する出力キューは、受信した優先度パケットに関連する異なる優先度に対応する。追加的出力狭―は、リザーブ接続データパケットに関連する。該スイッチは、リザーブ接続リクエストに応答して、ネットワーク内にリザーブパスを確立するのに利用可能な帯域幅が十分あるか判断し、前記帯域幅が十分ある場合、前記要求されたリザーブ接続に前記帯域幅を割り当てる。該スイッチの入力において受信される各パケットに応答して、該パケットが前記リザーブ接続と関連するか判断し、意図された送信先への送信のため、前記リザーブ接続パスに関連する出力ポート上の前記追加的出力キューに前記パケットを転送する。

Description

発明の詳細な説明

［関連出願］
本出願は、２００２年９月３日に出願された米国特許仮出願第６０／４０７，８１９号の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９による優先権を主張する。
［発明の技術分野］
本発明は、一般に通信システムに関し、より詳細には、ローカルまたはワイドエリアネットワークにおけるＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）あるいは複数のネットワークを介したＱｏＳを提供する方法及び装置に関する。
［発明の背景］
従来、インターネットは、「ベストエフォート（ｂｅｓｔ ｅｆｆｏｒｔ）」タイプのトラフィックのみのサポートを提供してきた。すなわち、パス上の各ホップ（典型的には、ルータ）におけるトラフィックの欠落または混雑に応じて、トラフィックは送信元から送信先へのパスを介し伝搬される。混雑がない場合には、トラフィックは迅速に伝搬されるであろう。パスがひどく混雑している場合には、伝搬が可能となるまで、トラフィックは混雑地点においてバッファされ（通常、ファーストインファーストアウト法により）、これにより当該トラフィックはかなり遅延することになる。さらに、送信者は所望の送信が成功するかどうか予め知ることはできない。これは、インターネットトラフィックが、各ホップ、すなわち各ルータは、次のホップへのダウンストリームのみしか知らないという「スレッドザニードル（ｔｈｒｅａｄ−ｔｈｅ−ｎｅｅｄｌｅ）」アプローチに従っているためである。次のホップにおけるトラフィックが極端に混雑している場合でも、当該ルータは、その近傍の他のルータを検索することなく、自身へのトラフィックを転送しようとする。このトラフィックがタイムアウト期間内に転送できない場合、送信は不成功となる。

既存のインターネット「ベストエフォート」設計は、送信遅延が許容可能な低優先度トラフィックに適している。しかしながら、テレビ会議、インターネット電話及び他の音声映像（ＡＶ）サービスなどのリアルタイムアプリケーションを用いた新しい技術の普及により、所定の最低限送信遅延が保証されたＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）のますます求められている。このようなサービスは、従来の「ベストエフォート」設計によっては不可能である。イーサネット（登録商標）またはインターネット上で生成されるＡＶサービスパケットをタイムリーに送信されることを確実にするイーサネット（登録商標）ＱｏＳ機構が所望される。単純なイーサネット（登録商標）／ＩＰトラフィックに対しては、一部にはそのシンプルさのため、優先度ベースのスキームがしばしば利用される。

最近では、プロトコルベースのＱｏＳによる方法が試みられている。そのような方法の１つに、アプリケーションレイヤプロトコルであるＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）がある。このＲＳＶＰは、Ｒ．Ｂｒａｄｅｎらによる「Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ＲｅＳｅｒＶａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＲＳＶＰ）−Ｖｅｒｓｉｏｎ １ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ」ＲＦＣ２２０５，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９７に記載されている。現在、ＲＳＶＰは、送信者と受信者との間のパス上の各ホップにおける高性能ルータにおいて実現されている。ＲＳＶＰは、複数のネットワークに広がるパス上のリソースをリザーブするのに設計されたものである。それはアプリケーションレイヤプロトコルであるため、しばしば送信者または受信者と各自の他のネットワークへのゲートウェイとを分離するローカルネットワーク内のスイッチなどのレイヤ２装置において理解または実現することはできない。

ネットワーク内の送信元装置から送信先装置へのパスを確立し、内部の出力キューからのリザーブ及び優先度パケットデータを送信するため、帯域幅のリザーブ及びＱｏＳの実現を可能にする装置及び機構が所望される。
［発明の概要］
優先度が付与された通信を提供することが可能なネットワークにおけるエンドステーション間のリザーブ接続を提供する装置は、前記エンドステーションとパケット通信するスイッチを有する。該スイッチは、優先度処理のための優先度データを有するパケット及び与えられたリザベーションプロトコルに従うリザーブ接続に対するリクエストを有するパケットの検出及び転送を実行するよう構成される。該スイッチは、受信した優先度パケットに関連する異なる優先度に対応する出力ポートに関連する複数の出力キュー及びリザーブ接続データパケットに関連する少なくとも１つの追加的出力キューを有する。該スイッチは、リザーブ接続リクエストに応答して、前記ネットワーク内にリザーブパスを確立するのに利用可能な帯域幅が十分あるか判断し、前記帯域幅が十分ある場合、前記要求されたリザーブ接続に前記帯域幅を割り当てるように動作する。該スイッチはさらに、該スイッチの入力において受信される各パケットに応答して、該パケットが前記リザーブ接続と関連するか判断し、意図された送信先への送信のため、前記リザーブ接続パスに関連する出力ポート上の前記追加的出力キューに前記パケットを転送するよう動作する。
［詳細な説明］
図１を参照するに、エンドステーション（ｅｎｄ ｓｔａｔｉｏｎ）間におけるイーサネット（登録商標）ベースネットワークにおけるパケットの受信及び転送を行うための１以上のスイッチ１０を有するホームネットワークシステムなどのシステム１００が示される。このようなエンドステーションは、１以上のイーサネット（登録商標）エンドポイント装置２０、アダプタ３０及びゲートウェイ４０を有する。エンドステーションまたはエンドポイント装置は、以下に限定されるものではないが、サーバ、デジタルテレビ及びモニタ、ＭＰ３及びＤＶＤ装置、プリンタ及びプリントサーバ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などを含むいくつかの家電機器の何れかであってもよい。上記装置のそれぞれは、当該技術分野では理解されるような関連するＩＰアドレス、物理的アドレス及びサブネットマスクを有する。

一構成では、１以上のスイッチ１０は、ネットワークプロトコルを介し互いに通信し、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介し対応するエンドステーションと通信するよう動作可能な第１スイッチ１０_１と第２スイッチ１０_２を有する。図１の実施例では、アダプタ３０は、ＩＥＥＥ１３９４イーサネット（登録商標）アダプタ３０_１及び３０_２と無線アダプタ３０_３を有する。エンドポイント装置２０_１及び２０_２とアダプタ３０_１のそれぞれは、スイッチ１０_２とパケット通信する。アダプタ３０_１は、１３９４ＡＶクラスタ５０_１との間でパケットを転送しあうよう動作する。エンドポイント装置２０_３及び２０_４と、アダプタ３０_２及び３０_３とインターネットゲートウェイ４０は、スイッチ１０_１とパケット通信する。アダプタ３０_２は１３９４ＡＶクラスタ５０_２との間でパケットを転送しあうよう動作し、無線アダプタ３０_３は適切な伝送プロトコルを利用して、無線クラスタ５０_３との間でパケットを転送しあうよう動作する。インターネットゲートウェイ４０は、インターネットネットワーク５０_４を介し接続されるエンドポイント装置との間でパケットを転送しあうよう動作する。

本発明の一特徴によると、各スイッチ１０は、優先度処理のため優先度データ（ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ ｄａｔａ）を有するパケットと共に、与えられたリザベーションプロトコル（ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従うエンドステーション間のリザーブされた接続に対するリクエストを有するパケットを検出及び転送するよう構成された８０２．１ｐ／ｑに準拠したスイッチである。典型的には、リザベーションリクエストメッセージとしてのこのようなアプリケーションレベルメッセージのアプリケーションレイヤ部分は、従来のスイッチには透過（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）なものであった。しかしながら、本発明の一特徴によると、各スイッチは、両方のリザベーションプロトコル帯域幅リクエストメッセージを決定し、リザーブされる接続を開始すると共に、リザーブされる接続のパケットメッセージに関連するパケットストリームデータを決定し、適切なスイッチ出力ポートを介し当該パケットを対応する最高優先度出力キューに転送するよう動作する。

スイッチ１０は、スイッチ装置に対するＩＥＥＥ８０２．１Ｄセクション７要件に従う機能を有するよう構成される。さらに、本発明によるスイッチ１０は、リザーブされた接続のパケットデータを収容するための各出力ポートに対し、１以上の追加的な出力キューを有する。スイッチ１０はまた、８０２．１ｐ／ｑトラフィック及びベストエフォートトラフィックに対し、あるパーセントの帯域幅（例えば、５０％など）の維持／リザーブを行うよう動作する。一実施例では、このようなリザベーションプロトコルは、ＲＳＶＰまたはその変形であってもよい。各スイッチ１０は、ＩＰパケットを受信し、当該パケットが帯域幅リザベーションリクエストを有するか判断するため、適切な情報を解析するよう動作するレイヤ２またはレイヤ３装置である。一構成では、スイッチ１０は、イーサネット（登録商標）を通過するＩＰ及びＴＣＰヘッダ情報をインデックス処理し、当該メッセージが帯域幅リザベーションリクエストメッセージであるか判断するため、プロトコルヘッダ情報をチェックするよう構成される。当該メッセージが帯域幅リザベーションリクエストメッセージでない場合、スイッチ１０は、当該パケットの優先度に従って、それの出力ポートの対応するものに関連する対応する出力キューの１つに当該パケットを転送するよう動作する。当該メッセージが帯域幅リザベーションリクエストメッセージである場合、スイッチ１０は、パケット通信のため、送信元エンドステーションと送信先エンドステーションとの間の接続パスを確立するための機能系列を実行する。

図１に示されるように、本発明のアーキテクチャでは、単純なイーサネット（登録商標）装置に対するアダプタは不要であり、ＩＥＥＥ１３９４または無線クラスタとイーサネット（登録商標）との間にのみアダプタが必要とされる。図１のシステムはさらに、追加的なメモリ及び複雑さを必要とする追加的な外部プロセス及び接続管理ソフトウェアを要することなく、カスケード手法及び個別スイッチベースによりスイッチとの直接的接続を介するこのようなリザーブされた接続及びストリーム送信の確立を提供する。

図２Ａは、本発明の一特徴による優先度が付与されリザーブされた帯域幅サービスを有するローカルネットワークＱｏＳ機構を実現するよう構成されるスイッチ１０の一例となるブロック図である。スイッチ１０は、例えば、送信元のエンドステーション（または送信先エンドステーションまたはダウンストリーム中間スイッチ）などのアップストリーム装置（またはダウンストリーム装置）からパケットを受信するための入力ポートＩ_１を有する。イーサネット（登録商標）パケットには、送信元及び送信先ＭＡＣアドレス、送信先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス、ポート番号、優先度などが含まれている。スイッチ１０は、マイクロプロセッサコントローラ１３と通信し、受信したＩＰパケットの処理と、当該パケットが与えられたリザベーションプロトコルによりリザーブされた接続に対するリクエストを有するか検出するため、イーサネット（登録商標）を通過したＩＰ及びＴＣＰヘッダをインデックス処理する機能を有する検出／復号化ソフトウェアモジュール１１を有する。リザベーションリクエストメッセージには、例えば、１秒ごとのビット数による所望の帯域幅に加えて、送信装置及び受信装置の送信元及び送信先ＭＡＣアドレスと、送信元及び送信先ＩＰアドレスと、信号ストリームの画定に資するヘッダに含まれるアプリケーションポート番号とが含まれる。

本発明によるシステムは、リザーブされる接続パスを確立し、各エンド装置を決定するのにネットワークドメインに基づき必要とされるアドレッシング及び処理タイプのフレキシブルな決定を提供する。例えば、本発明によるシステムは、同質なイーサネット（登録商標）ＬＡＮ上で実現されるとき、送信元及び送信先装置に関連する各エンドステーションを決定するため、ＭＡＣアドレスを利用することができる。この場合、最終的なエンド装置がＩＥＥＥ１３９４クラスタ上にあるとき、図１に示されるアダプタは、ネットワーク構成においてエンドポイントとして機能する。異質なネットワークなどの他の構成では、その入力において受信されたＩＰアドレスを判断及び格納するスイッチは、この構成では他のスイッチ１０として機能する図１に示されるアダプタを介しそれのイーサネット（登録商標）ネットワークの外部の装置のエンドポイントを決定することができる。この場合、ネットワーク構成のエンドポイントは、ＩＰアドレス情報により決定されるようなクラスタ上のエンド装置となる。

パケットがリザーブされるパスを確立するための帯域幅リクエストメッセージである場合、割当ソフトウェアモジュール１５は、リザーブされる接続に対するリクエストの検出に応答して、リクエストされた接続に対する十分な帯域幅が利用可能であるか判断し、利用可能である場合には、当該スイッチにおいてリザーブされる接続を確立するための必要な帯域幅を割り当て、割当リクエストメッセージを次のダウンストリーム装置に転送する。内部マッピングテーブル１８には、接続ペアリストメモリ１８ａとスイッチテーブルメモリ１８ｂが含まれる。スイッチプロセッサ及び検出器は、上述のＲＳＶＰなどの既存及び新規のリザベーションプロトコルを利用したセッションの検出及び処理に加えて、それの標準的なスイッチテーブル１８ｂのコンテンツ及びパケットヘッダのアドレスに従って、当該スイッチのポート間においてパケットを転送する従来機能を実行する。スイッチ１０はさらに、接続ペアリストメモリ１８ａに含まれるアドレスとパケットヘッダのアドレスとを比較する。入力パケットの送信元及び送信先アドレスが、それの接続ペアリストに格納されているアドレスペアの１つの両方のアドレスに一致する場合、当該パケットは、送信先アドレスに関するポートに転送するため、ある出力ポートに関するリザーブされた接続出力キューに配置される。

ローカルエリアネットワークにカスケード構成されるスイッチ群の各スイッチ１０は、パケットを検出し、当該パケットがスイッチにリザベーションプロセスを開始させるリザベーション帯域幅リクエストを有するか判断する。リザベーションリクエストメッセージが入力されないとき、スイッチ１０は、パケット情報に基づき当該パケットがリザーブ接続データを有するか判断する。当該パケットがリザーブ接続データを有する場合、当該パケットは、対応する出力ポートへの送信のため、最高優先度出力キューに転送される。当該パケットがリザーブ接続データを含まない場合、スイッチ１０は、８０２．１ユーザ優先度レベルに従ってデータを処理し、図２Ｂに最も良く示されるように、対応する出力キュー上にパケットを与える。より詳細には、スイッチ１０により入力パケットが帯域幅リザベーションリクエストメッセージでないと判断されると、スイッチ１０は、メモリに格納されているペアアドレスと入力パケット情報とを比較する。このペアが一致し、かつスイッチ１０が設定された帯域幅にある場合、当該パケットはリザーブ帯域幅出力キュー１６_４に送信される（図２Ｂを参照せよ）。他方、ペアは一致するが（リザーブされる接続帯域幅を示す）、関連するペアからの帯域幅が超過する場合、当該パケットは破棄される。最後に、スイッチ１０により当該ペアがリザーブ接続帯域幅テーブルにないと判断されると、スイッチ１０は、パケットヘッダの８０２．１ｐ／ｑフィールドの優先度に一致する適切な出力キューに当該パケットを配置する。

リザーブされる接続に属するパケットがスイッチ１０により転送されるごとに、接続ペアリスト１８ａにおける当該接続に関するフラグがリセットされる。これにより、スイッチ１０は、アクティブでないセッションに対するリザーブされる接続のリストを敵的にチェックする機能を有することが可能となる。アクティブでないセッションに対して、リザーブされる接続を特定し、当該リザベーションに対するパスのすべてのスイッチの帯域幅の解放を示すメッセージが、アップストリーム及びダウンストリーム装置の両方に送信することができる。例えば、帯域幅割当／リザベーションインタフェースモジュール１５は、解放対象となるリザーブされる回路接続に関するホスト／装置のＭＡＣアドレスを含む帯域幅リザベーションリリースリクエストを装置（例えば、ダウンストリーム装置など）から受け取る。このようなリクエストの受信に応答して、スイッチ割当モジュールは、解放される接続に対応する接続ペアリスト１８ａの情報を削除し、帯域幅の解放及びセッションの終了を特定する対応するメッセージをネットワーク上のそれに対応する付属のアップストリーム装置に送信する。スイッチ１０はまた、リザーブされる接続の確立または維持に必要とされる所定の期間内に、ダウンストリーム装置から応答が受信されたか判断するクロックモジュール１７を有するようにしてもよい。このような応答が受信されると、モジュール１７からの制御信号が、適切なアクション（例えば、リクエストの再送、接続の終了及び帯域幅の解放など）をとるよう割当モジュール１５に送信されてもよい。

図２Ｂは、本発明の一特徴によるスイッチ１０に含まれる優先度キューの概略図である。図２Ｂを参照するに、スイッチ１０は、本発明の一特徴による優先度及びリザーブ帯域幅サービスを含むローカルネットワークＱｏＳ機構を実現するよう構成される。前述のように、スイッチ１０は、例えば、送信元エンドステーションなどのアップストリーム装置を含む装置からパケットを受信するための入力ポートＩ_１を有する。イーサネット（登録商標）パケットには、送信元及び送信先ＭＡＣアドレス、送信先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス、ポート番号、優先度などが含まれる。スイッチ１０は、受信したＩＰパケットを処理し、当該受信パケットが与えられたリザベーションプロトコルに従うリザーブされる接続に対するリクエストを有するか検出するため、イーサネット（登録商標）を通解したＩＰ及びＴＣＰヘッダをインデックス処理する検出／復号化ソフトウェア機能を有する。当該パケットがリザーブされる接続を確立するための帯域幅リクエストメッセージである場合、割当ソフトウェアは、リザーブされる接続に対するリクエストの検出に応答して、スイッチ１０においてリザーブされる接続を確立するための十分な帯域幅を決定及び割当を行い、割当リクエストメッセージを次のダウンストリーム装置に転送する。パケットソータ（ｐａｃｋｅｔ ｓｏｒｔｅｒ）１４は、入力バッファ構成１２を介し入力ポートＩ_１において受信される各パケットに応答して、パケットタイプ及び／またはパケット優先度を決定するよう動作する。このソーティングモジュールは、受信したパケットタイプが優先度タイプ（またはベストエフォート）タイプトラフィックパケットである場合、当該パケットの優先度に対応する対応する出力キュー１６_１、１６_２、１６_３に各パケットを配置し、受信したパケットタイプがリザーブ接続タイプである場合、受信したリザーブ接続データパケットを追加的な出力キュー１６_４に配置する。複数の出力キュー１６が、出力ポートＰ１、．．．、ＰＮの各々に関連付けされている。各出力ポートは、受信した優先度パケットに関する異なる優先度に対応し、１つ（または複数）の追加的出力キュー１６_４が、最も高い優先度スループットを与えるリザーブ接続データパケットに関連付けされる。

図３は、本発明の一実施例による帯域幅リザベーションプロセスフローを示すブロック図である。図１と同一の参照番号は同一の要素を示す図３に示されるように、イーサネット（登録商標）アダプタ３０_１は、１３９４ＡＶクラスタ４０_２に接続される装置とのリザーブ帯域幅接続を確立するため、エンドポイントアダプタ３０_２に関連付けされた送信先アドレスを有するイーサネット（登録商標）パケット内の帯域幅（ＢＷ）リザベーションリクエスト６０を送信する。スイッチ１０_２によりリザベーションリクエスト６０は傍受または受信され、当該リクエストに基づき、当該接続を収容するのに十分な利用可能な帯域幅があるか判断される。十分な帯域幅が利用可能である場合、スイッチ１０_２は、要求された帯域幅を保留中としてマークし、リザーブされる接続を確立するため、当該リクエストを次の装置に下流転送する。

図３（及び図１）に示される実施例では、スイッチ１０_１は、転送された帯域幅リザベーションリクエストメッセージを受信し、当該スイッチ装置がリザーブされる接続を確立するのに十分な利用可能な帯域幅を有するか判断するため、スイッチ１０_２に関して上述されたものと同じ処理実行する次の装置を表す。十分な帯域幅が利用可能である場合、当該スイッチは、帯域幅リクエストを処理するため、帯域幅リザベーションリクエストメッセージをエンド装置３０_２に送信する。当該エンド装置が映像ストリームなどの要求された送信に必要な帯域幅を割り当てることが可能である場合、帯域幅割当応答（ＢＡ）メッセージ７０を上流方向に送信する。スイッチ１０_１は、当該応答を傍受し、前に保留された帯域幅を要求されたＡＶストリームに関連するものとして登録することにより、自身のＢＷ割当を実行し、このＢＡメッセージをスイッチ１０_２に上流方向に送信する。次にスイッチ１０_２は、ダウンストリームスイッチのＢＷが割り当てられたと判断すると、それのスイッチＢＷを割り当て、当該メッセージを送信元装置３０_１に転送する。各スイッチ内の最も高い優先度を有する出力キュー１６_４（図２Ｂを参照せよ）が確立され、ＱｏＳを保証するため、エンドステーション間のリザーブされるパス内の各スイッチ上の対応する出力ポートと関連付けされる。

従って、エンドステーション装置３０_２に接続される１３９４ＡＶクラスタ４０_２のリモート装置との指定された帯域幅または遅延を有する接続の確立を所望する１３９４ＡＶクラスタ４０_１に接続される送信者または送信元エンドステーション装置（例えば、３０_１など）により、ＢＷリクエストメッセージ６０が発行される。当該メッセージは、送信者と各自の受信者との間のパスにおける各スイッチ１０_１、１０_２またはアダプタ３０_２などにおいて処理される必要がある。各スイッチは、当該パスが確立されるポートを含むそれの利用可能性を判断し、接続のため自身の内部テーブル（例えば、状態テーブルなど）を更新する。各スイッチは、それが維持する内部マッピングテーブルに基づき、リザーブ接続パケットに適切な出力ポートを決定する。当該スイッチは、経時的に送信元アドレスをチェックすることにより、どのポート装置が動作中であるか把握する。上記内部マッピングテーブルあるいはスイッチテーブルは、ＢＷリクエストメッセージを転送すべき方向を決定するのに利用される。一構成では、送信先アドレスが既知または与えられた出力ポートに関連している場合、当該スイッチは、当該ポートにのみＢＷメッセージを送信する。しかしながら、送信先アドレスがわかっていない場合、当該スイッチは、すべての出力ポートにＢＷリクエストメッセージを配信するよう動作する。当該アプローチは本システムに所望の個数以上のリクエストメッセージを処理させるかもしれないが、そのようなリザベーションリクエストは、典型的には小さいものであり、システム性能を低下させることなく収容される。さらに、例えば、ホームネットワーク上の中間スイッチ装置の個数もまた小さいため（例えば、１〜３個など）、本システムにおけるＢＷリクエスト配信メッセージの「ｆｌｏｏｄｉｎｇ」の懸念を最小化することができる。

前述のように、ＢＷリクエストメッセージと利用可能性の決定に応答して、各スイッチは、必要なサービスを自身で承認する与えられた帯域幅割当／リザベーションメッセージＢＡ７０により応答する。ＢＡメッセージは、当該ＢＡメッセージが送信されてきたものと同じパスを介し上流方向にスレッド処理される。スイッチが必要なリソースを持たない場合、適切な送信装置に対して帯域幅が利用可能でないことを示すエラーメッセージ８０（破線により示される）を返す。これにより、アップストリームスイッチは、他の保留中のＢＷを解放することができ、及び／または他のカスケードスイッチ構成がパスリクエストを収容するため、ネットワーク内に確立されることを可能にする。一構成では、各スイッチは、ＲＳＶＰなどの帯域幅リザベーションプロトコルを実現するソフトウェアを有する。

図１〜３に示されるように、リザベーションＢＷプロトコルは、アダプタ、ゲートウェイ及びイーサネット（登録商標）エンドポイントから開始及び終了させることが可能である。前述のように一構成では、同質なイーサネット（登録商標）ネットワーク上のスイッチ装置によるＭＡＣアドレスの使用により、アダプタなどのネットワーク境界地点において終了するエンドポイントの決定を可能にする。他の構成では、スイッチによるＩＰアドレスの使用により、アダプタがスイッチとして動作し、ＩＥＥＥ１３９４ＡＶクラスタ上の装置などの外部ネットワーク上の装置に対するエンドユーザ装置の位置を決定するため、ＡＲＰ／ＲＡＲＰをおそらく実行する異質なネットワークにおける実際のエンドツーエンド装置の決定を可能にする。

他の構成では、クライアントエンドポイントは、帯域幅リザベーションを維持するため、帯域幅リクエストを定期的に更新することが求められてもよい。スイッチは、所定の期間内に更新が受信されない場合、帯域幅を割り当てるよう動作するスイッチ内のプロセッサに制御信号を送信するよう動作するクロック１７（図２Ａ）を有するようにしてもよい。更新がタイムリーに受信されない場合、割当モジュールは、当該帯域幅を解放し、接続の切断を開始する。接続が偶然に切断されると、クライアント装置は、当該状態を認識し（例えば、ＲＴＣＰフィードバックメッセージの欠如の決定を介するなど）、新たなＢＷリクエストを開始する。

本発明は、スイッチ装置内部のマシーン実行可能なソフトウェア命令において実現され、当該メ例を実行するプロセッサにより処理システム内で実行される。他の実施例では、本発明を実現するソフトウェア命令の代わりに、あるいはそれと共に、配線回路を利用するようにしてもよい。本発明を実現するコンピュータ命令は、大容量記憶装置などの永続的記憶装置及び／またはネットワークを介しタ１以上の他のコンピュータシステムからメモリにロードされてもよい。例えば、命令をダウンロードする実施例での実行は、マイクロプロセッサにより直接サポートされ、プロセッサにより直接実行されてもよい。あるいは、マイクロプロセッサに命令を当該マイクロプロセッサによる直接実行可能なフォーマットに変換する命令を実行させることにより、当該命令を変換するインタプリタを実行させることにより命令を実行するようにしてもよい。従って、本発明は、ハードウェア回路とソフトウェアの任意の特定の組み合わせ、あるいはスイッチ装置により実行される命令の任意のソースに限定されるものでない。

本発明は実施例に関して説明されたが、それに限定されるものではない。添付された請求項は、本発明の均等物の範囲及び領域から逸脱することなく当業者に可能な本発明の他の変形および実施例を含むよう広く解釈されるべきである。

図１は、本発明の一実施例によるスイッチを用いたネットワーク装置間のリザーブされる帯域幅接続を実現するための上位レベルでの一例となるアーキテクチャを示す。 図２Ａは、本発明の一実施例によるリザーブされる帯域幅接続プロセスを実現するためのスイッチの一例となる主要な機能構成要素を示すブロック図である。 図２Ｂは、本発明の一実施例によるリザーブ接続パケットデータの出力キューを含む複数の出力キューを示す図２Ａのスイッチの上位レベルでのブロック図である。 図３は、本発明の一実施例による帯域幅リザベーションプロセスフローを示す一例となるブロック図である。

Claims (16)

1. 優先度が付与された通信を提供することが可能なネットワークにおけるエンドステーション間のリザーブ接続を提供する装置であって、
   前記エンドステーションとパケット通信し、優先度処理のための優先度データを有するパケット及び与えられたリザベーションプロトコルに従うリザーブ接続に対するリクエストを有するパケットの検出及び転送を実行するよう構成され、受信した優先度パケットに関連する異なる優先度に対応する出力ポートに関連する複数の出力キュー及びリザーブ接続データパケットに関連する少なくとも１つの追加的出力キューを有するスイッチから構成され、
   該スイッチは、リザーブ接続リクエストに応答して、前記ネットワーク内にリザーブパスを確立するのに利用可能な帯域幅が十分あるか判断し、前記帯域幅が十分ある場合、前記要求されたリザーブ接続に前記帯域幅を割り当てるように動作し、該スイッチの入力において受信される各パケットに応答して、該パケットが前記リザーブ接続と関連するか判断し、意図された送信先への送信のため、前記リザーブ接続パスに関連する出力ポート上の前記追加的出力キューに前記パケットを転送するよう動作する、
   ことを特徴とする装置。
2. 請求項１記載の装置であって、
   前記ネットワークは、イーサネット（登録商標）ネットワークから構成されることを特徴とする装置。
3. 請求項１記載の装置であって、
   複数の前記スイッチが前記リザーブ接続パスを提供する前記エンドステーション間にカスケード形式に互いに接続され、
   各スイッチは、リザーブ接続リクエストを受信し、自身の利用可能な帯域幅の決定及び割り当てを行い、前記リザーブ接続パスリクエストを次の下流方向のスイッチに転送するよう動作する、
   ことを特徴とする装置。
4. 請求項１記載の装置であって、
   前記スイッチは、内部マッピングテーブルに基づき、前記リザーブ接続に関連する出力ポートを決定することを特徴とする装置。
5. 請求項４記載の装置であって、
   前記スイッチは、前記内部マッピングテーブルが前記リクエストされた送信先アドレスを含まないとき、前記リザーブ接続リクエストをすべての出力ポートに転送するよう動作することを特徴とする装置。
6. 請求項３記載の装置であって、
   前記複数のスイッチの１つが不十分な帯域幅しか利用可能でないと判断すると、該スイッチは、要求元装置に対し帯域幅割当の拒絶を示す信号を生成するよう動作することを特徴とする装置。
7. 請求項１記載の装置であって、
   前記スイッチは、サービスレイヤ２またはサービスレイヤ３において動作することを特徴とする装置。
8. 請求項１記載の装置であって、
   前記リザベーションプロトコルは、ＲＳＶＰであることを特徴とする装置。
9. 複数のイーサネット（登録商標）エンドステーションからなるイーサネット（登録商標）ネットワークシステムにおいて、前記複数のエンドステーションの少なくとも２つの間の情報のパケットを通信するスイッチは、
   前記少なくとも２つのエンドステーションの１つからパケットを受信する入力と、
   受信した優先度パケットに関連する異なる優先度に対応する出力ポートに関連する複数の出力キューと、
   リザーブ接続データパケットに関連する少なくとも１つの追加的出力キューと、
   前記入力において受信した前記パケットの各々に応答して、ａ）パケットタイプとｂ）パケット優先度の少なくとも１つを決定し、前記受信したパケットタイプが優先度タイプであるとき、前記パケットの優先度に応じた対応する出力キューに各パケットを配置し、前記受信したパケットタイプがリザーブ接続タイプであるとき、前記少なくとも１つの追加的出力キューに受信したリザーブ接続データパケットを配置するパケットソータと、
   前記受信したパケットが与えられたリザベーションプロトコルに従うリザーブ接続に対するリクエストを有するか検出する検出器と、
   前記リザーブ接続に対するリクエストの検出に応答して、前記エンドポイント間に前記リザーブ接続を確立するための十分な帯域幅を決定及び割り当てる割当装置と、
   から構成されることを特徴とするシステム。
10. 請求項９記載のシステムであって、
    複数のスイッチが前記リザーブ接続パスを提供する前記エンドステーション間においてカスケード方式により互いに接続され、
    各スイッチは、上流方向の装置から転送されるリザーブ接続リクエストを受信し、自身の利用可能な帯域幅を決定及び割り当てし、自身の内部マッピングテーブルに従い前記リザーブ接続パスリクエストを次の下流方向装置に直接転送するよう動作する、
    ことを特徴とするシステム。
11. 請求項１０記載のシステムであって、
    各スイッチは、各パケットを処理するため、該パケットのＭＡＣアドレス情報とＩＰアドレス情報の少なくとも１つをチェックすることを特徴とするシステム。
12. 請求項１１記載のシステムであって、
    前記スイッチは、前記入力パケットアドレス情報とメモリに格納されているペアアドレスとを比較し、
    リザーブ接続パケットを示す前記ペアが一致する場合、前記パケットは前記少なくとも１つの追加的出力キューに送信される、
    ことを特徴とするシステム。
13. 優先度が付与された通信を提供することが可能なネットワークにおけるエンドステーション間のリザーブ接続を提供する方法であって、
    第１装置において、所定のリザベーションプロトコルに従うリザーブ接続に対するリクエストを有するパケットと優先度パケットを検出するステップと、
    前記優先度パケットを転送するステップと、
    前記第１装置において、前記リザーブ接続に対する検出されたリクエストに基づき、前記第１装置に関連する十分な帯域幅が利用可能であるか決定し、前記帯域幅が十分な場合、前記エンドステーション間のパスを確立し、前記エンドステーション間のパスを確立し、前記パスを介した前記リクエストされたリザーブ接続を提供するため、前記リザーブ接続データパケットに対する前記第１装置内の出力キューの割当を含む前記パスを介しリソースをリザーブするステップと、
    から構成されることを特徴とする方法。
14. 請求項１３記載の方法であって、さらに、
    前記第１装置において、前記受信したパケットが帯域幅リザベーションリクエストメッセージであるか判断するため、イーサネット（登録商標）アドレス、ＩＰアドレス及びＴＣＰアドレス情報を含むヘッダ情報を解析するステップを有することを特徴とする方法。
15. 請求項１４記載の方法であって、
    同一なイーサネット（登録商標）ネットワークにおけるリザーブ接続ストリームパケット及びエンドステーション装置を決定するため、ＭＡＣアドレスが格納され、パケット情報と比較されることを特徴とする方法。
16. 請求項１４記載の方法であって、
    異質なネットワークにおけるリザーブ接続ストリームパケット及びエンドステーション装置を決定するため、ＩＰアドレスが格納され、パケット情報と比較されることを特徴とする方法。

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