JP2006157592A - ネットワークの帯域制御方法、輻輳防止付帯域確保回路、及びスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】リング型ネットワークでのパケット転送において、トラフィックの入出力時にスイッチ内での輻輳を回避しつつ、スイッチ間の回線帯域を有効利用する。
【解決手段】 ネットワークの帯域制御方法は、端末Ａ、Ｂから端末Ｃに対しトラフィックが送信されると（Ｓ１、Ｓ１ａ）、端末Ａ、Ｂに接続されたスイッチＡ、Ｂが、端末Ａ、Ｂからのトラフック流量及びリング型ネットワーク１００内を流れるトラフィック流量を検出し、検出されたトラフィック流量の帯域に関する帯域情報を端末Ｃに接続されたスイッチＣに対し通知し（Ｓ２、Ｓ２ａ）、通知されたスイッチＣが、帯域情報を元にスイッチＡ、Ｂに割り当て可能な帯域を計算し、計算された結果を帯域制御情報としてスイッチＡ、Ｂに返信し（Ｓ３、Ｓ３ａ）、返信されたスイッチＡ、Ｂが、帯域制御情報を元に端末Ａ、Ｂにから端末Ｃへのトラフィック流量を制限する（Ｓ４、Ｓ４ａ、Ｓ５）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ネットワークの帯域制御方法、輻輳防止付帯域確保回路、及びスイッチに係り、とくにリング型ネットワークを構成する各スイッチの帯域制御方法に関する。

従来のネットワークでは、入力側及び出力側のそれぞれでトラフィックの流量を制御することはできていた。しかし、このような制御だけの場合、複数の端末から単一の端末にトラフィックを流した場合等、出力側で輻輳が発生するだけでなく、入力から出力までの回線帯域を無駄に多く使用することとなる。

図６〜図８を参照して、従来のネットワークの課題について説明する。図６に示すネットワークは、３つのスイッチＡ（１−１）〜Ｃ（１−３）がそれぞれ接続されて成るリング型ネットワーク１００であり、各スイッチＡ（１−１）〜Ｃ（１−３）には、それぞれの端末Ａ（２−１）〜Ｃ（２−３）が接続されている。

スイッチＡ（１−１）は、端末側がポート（Ｐｏｒｔ）＃Ａ／ｎを介して端末Ａ（２−１）に接続され、リング型ネットワーク１００側がポート＃Ａ／Ｗ（ｗｅｓｔ）を介してスイッチＢ（１−２）に、またポート＃Ａ／Ｅ（ｅａｓｔ）を介してスイッチＣ（１−３）にそれぞれ接続されている。

スイッチＢ（１−２）は、端末側がポート＃Ｂ／ｎを介して端末Ｂ（２−２）に接続され、リング型ネットワーク１００側がポート＃Ｂ／Ｗを介してスイッチＣ（１−３）に、またポート＃Ｂ／Ｅを介してスイッチＡ（１−１）にそれぞれ接続されている。

スイッチＣ（１−３）は、端末側がポート＃Ｃ／ｎを介して端末Ｃ（２−３）に接続され、リング型ネットワーク１００側がポート＃Ｃ／Ｗを介してスイッチＡ（１−１）に、またポート＃Ｃ／Ｅを介してスイッチＢ（１−２）にそれぞれ接続されている。

図７は、各スイッチＡ（１−１）〜Ｃ（１−３）の内部構成を示す。各スイッチＡ（１−１）〜Ｃ（１−３）は、図示のように、スイッチファブリック（ＳＦ）３−１〜３−３と、流量を制御するポリサー（Ｐ）４−１〜４−２と、アグリゲートシェイパー（リング側シェイパー）（Ｓ）５−１〜５−２及びトリビュタリーシェイパー（端末側シェイパー）（Ｓ）６−１と、図示しないシェイパー及びポリサーとを備えている。この内、ポリサー４−１〜４−２及びシェイパー６−１には、本例では３つの端末Ａ（２−１）〜Ｃ（２−３）からの入出力がそれぞれ５０Ｍｂｐｓの帯域に制限されるよう設定されている。

図８（ａ）及び（ｂ）は、一般的なポリサー及びシェイパーの流量制御の様子を説明するものである。ポリサーは、図８（ａ）に示すように、設定帯域以上のパケットを全て廃棄して出力するものである。これに対し、シェイパーは、図８（ｂ）に示すように、入力されたパケットをある程度溜めながら設定帯域以上にならないように出力するものである（この場合、パケットの順序は入れ替わらず、帯域としてなだらかになるだけである）。

ここで、従来例のリング型ネットワークにおける各スイッチの動作を説明する。図６は、端末Ａ（２−１）及び端末Ｂ（２−２）から端末Ｃ（２−３）に向かって５０Ｍｂｐｓの帯域でパケット転送のトラフィックを流している様子を示し、図７は、このときのトラフィックの流れ及び流量制御の様子を示している。

ここでは、端末Ａ（２−１）からのパケット転送でのトラフィック流量は、制限以下なので５０Ｍｂｐｓの流量のままスイッチＡ（１−１）からスイッチＣ（１−３）へと流れる。また、端末Ｂ（２−２）からのパケット転送でのトラフィックに関しても、スイッチＡ（１−１）の処理と同様にスイッチＣ（１−３）へと流れる。従って、スイッチＣ（１−３）では、スイッチＡ（１−１）及びＢ（１−２）から５０Ｍｂｐｓずつトラフィックを受信するため、端末Ｃ（２−３）へ向かうトラフィックの合計が１００Ｍｂｐｓとなる。

いま、端末Ｃ（２−３）の帯域は、ポリサー６−１によって５０Ｍｂｐｓに制限されているため、輻輳が発生し合計１００Ｍｂｐｓのトラフィックのうちランダムに５０Ｍｂｐｓ分のトラフィックが廃棄されてしまう。さらに、スイッチＡ（１−１）からスイッチＣ（１−３）へのスイッチ間の回線帯域、及びスイッチＢ（１−２）からスイッチＣ（１−３）へのスイッチ間の回線帯域が無駄に使用されたことになる。

そこで、トラフィックの入出力時に輻輳を回避しつつ、スイッチ間の回線帯域の有効利用が可能となる帯域制御方法が求められる。

なお、本発明に関連する先行技術文献としては、次の特許文献１〜３がある。
特開２００１−００７８３４号公報 特開２００１−０４５０３６号公報 特開２００２−３７４２９３号公報

本発明の目的は、このような従来の事情を考慮してなされたもので、リング型ネットワークでのパケット転送において、トラフィックの入出力時にスイッチ内での輻輳を回避しつつ、スイッチ間の回線帯域を有効利用することにある。

本発明は、リング型ネットワークでのパケット転送において、各々のスイッチにて入力トラフィック流量及びリング内の流量を検出し、その検出情報を出力される側のスイッチに渡し、出力側のスイッチから他のスイッチのトラフィック流量を制御するものである。これによれば、端末からの入力トラフィックの流量およびリング側に流れるトラフィックの流量を各スイッチで検出し、その帯域情報を出力先のスイッチに対して通知する。帯域情報を受けたスイッチは、それらの情報を元に各スイッチに割り当て可能な帯域を帯域制御情報として各スイッチに返信する。帯域制御情報を受けたスイッチは、その情報を元に端末からのトラフィック流量を制限する。これにより、出力側のスイッチ内部では端末に出力する前に流量制御する必要が無くなる。これらの制御をリアルタイムに行うことにより、出力側での輻輳を回避すると共にリング内の帯域を有効利用することが可能となる。

本発明は、このような着想の元に完成されたものである。

本発明に係るネットワークの帯域制御方法は、リング型ネットワークを形成し且つそのリング型ネットワークを介してパケット転送を行う複数のスイッチと、前記複数のスイッチに接続され且つその各スイッチを介して前記パケットのトラフィックを送受信する複数の端末とを有するネットワークで用いる帯域制御方法であって、前記複数の端末のうち少なくとも１つの送信元端末から宛先端末に対し前記トラフィックが送信されるとき、前記複数のスイッチのうち前記送信元端末に接続されたトラフィック入力元スイッチが、前記送信元端末からのトラフック流量及び前記リング型ネットワーク内を流れるトラフィック流量を検出し、検出されたトラフィック流量の帯域に関する帯域情報を前記複数のスイッチのうち前記宛先端末に接続されたトラフィック出力先スイッチに対し前記リング型ネットワークを介して通知するステップと、通知された前記トラフィック出力先スイッチが、前記帯域情報を元に前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を計算し、計算された結果を帯域制御情報として前記リング型ネットワークを介して前記トラフィック入力元スイッチに返信するステップと、返信された前記トラフィック入力元スイッチが、前記帯域制御情報を元に前記送信元端末から前記宛先端末へのトラフィック流量を制限するステップとを有することを特徴とする。

本発明において、前記帯域情報を通知するステップは、前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を、前記トラフィック入力元スイッチと前記宛先端末の間での前記トラフィック流量の最大帯域を超えないように前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域に応じて計算してもよい。例えば、前記帯域情報を通知するステップは、前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を、前記トラフィック入力元スイッチと前記宛先端末の間における前記トラフィック流量の最大帯域と、全ての前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域の合計に対する個々の前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域の比率との乗算により求めてもよい。

本発明に係るネットワークの輻輳防止付帯域確保回路は、リング型ネットワークを形成し且つそのリング型ネットワークを介してパケット転送を行うスイッチと、前記複数のスイッチに接続され且つその各スイッチを介して前記パケットのトラフィックを入出力する複数の端末とを有するネットワークで用いる輻輳防止付帯域確保回路において、前記複数の端末のうち少なくとも１つの送信元端末から宛先端末に対し前記トラフィックが送信されるとき、前記複数のスイッチのうち前記送信元端末に接続されたトラフィック入力元スイッチが、前記送信元端末からのトラフック流量及び前記リング型ネットワーク内を流れるトラフィック流量を検出し、検出されたトラフィック流量の帯域に関する帯域情報を前記複数のスイッチのうち前記宛先端末に接続されたトラフィック出力先スイッチに対し前記リング型ネットワークを介して通知する手段と、通知された前記トラフィック出力先スイッチが、前記帯域情報を元に前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を計算し、計算された結果を帯域制御情報として前記リング型ネットワークを介して前記トラフィック入力元スイッチに返信する手段と、返信された前記トラフィック入力元スイッチが、前記帯域制御情報を元に前記送信元端末から前記宛先端末へのトラフィック流量を制限する手段とを有することを特徴とする。

本発明において、前記帯域情報を通知する手段は、前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を、前記トラフィック入力元スイッチと前記宛先端末の間での前記トラフィック流量の最大帯域を超えないように前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域に応じて計算してもよい。例えば、前記帯域情報を通知する手段は、前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を、前記トラフィック入力元スイッチと前記宛先端末の間における前記トラフィック流量の最大帯域と、全ての前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域の合計に対する個々の前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域の比率との乗算により求めてもよい。

本発明に係るスイッチは、上記いずれかのネットワークの輻輳防止付帯域確保回路を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、リング型ネットワークにおいて、端末からのトラフィックを受信したスイッチ内部の流量制御を、トラフィック出力先となる端末が接続されているスイッチから制御する構成としたため、トラフィック出力先となる端末が接続されているスイッチ内部での輻輳を回避することができ、また各スイッチ間の接続帯域を有効利用することが可能となる。

以下、本発明に係るネットワークの帯域制御方法、輻輳防止付帯域確保回路、及びスイッチを実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１を参照して、本発明の一実施例の構成を説明する。図１は、本発明の一実施例によるネットワーク構成図である。図１において、本発明の一実施例によるネットワーク構成は、３つのスイッチＡ（１０−１）〜スイッチＣ（１０−３）及びそれぞれの間を相互に接続する通信回線によりリング型ネットワーク１００が形成され、各スイッチＡ（１０−１）〜スイッチＣ（１０−３）には、端末Ａ（２−１）〜端末Ｃ（２−３）が接続されている。

スイッチＡ（１０−１）は、端末側がポート（Ｐｏｒｔ）＃Ａ／ｎを介して端末Ａ（２−１）に接続され、リング型ネットワーク１００側がポート＃Ａ／Ｗ（ｗｅｓｔ）を介してスイッチＢ（１０−２）に、またポート＃Ａ／Ｅ（ｅａｓｔ）を介してスイッチＣ（１０−３）にそれぞれ接続されている。

スイッチＢ（１０−２）は、端末側がポート＃Ｂ／ｎを介して端末Ｂ（２−２）に接続され、リング型ネットワーク１００側がポート＃Ｂ／Ｗを介してスイッチＣ（１０−３）に、またポート＃Ｂ／Ｅを介してスイッチＡ（１０−１）にそれぞれ接続されている。

スイッチＣ（１０−３）は、端末側がポート＃Ｃ／ｎを介して端末Ｃ（２−３）に接続され、リング型ネットワーク１００側がポート＃Ｃ／Ｗを介してスイッチＡ（１０−１）に、またポート＃Ｃ／Ｅを介してスイッチＢ（１０−２）にそれぞれ接続されている。

図４は、上記スイッチＡ（１０−１）〜スイッチＣ（１０−３）の内部構成例を示すブロック図である。図４において、スイッチＡ（１０−１）〜スイッチＣ（１０−３）を総称してスイッチ１０とする（ポート＃Ａ〜Ｃを総称してポート＃ｋとする）。このスイッチ１０は、スイッチファブリック（ＳＦ）３と、流量を制御するシェイパー（Ｓ）１１−１〜１１−ｎと、流量検出器１２−１〜１２−ｎと、制御部１３とから構成される。本発明に係るネットワークの輻輳防止付帯域確保回路は、これらスイッチファブリック３、シェイパー１１−１〜１１−ｎ、流量検出器１２−１〜１２−ｎ、及び制御部１３内に一体に構成されている。

流量検出器１２−１〜１２−ｎは、図示しないネットワークを介して端末に接続されたポート＃ｋ／１〜ポート＃ｋ／ｎから受信された端末からのトラフィックをシェイパー１１−１〜１１−ｎに送信すると共に、端末から受信したトラフィックの流量を検出し、検出された流量の帯域情報を制御用パケットである「ユーザ流量パケット」として制御部１３に送信する。

シェイパー１１−１〜１１−ｎは、制御部１３からの制御用パケットである「ユーザ帯域設定パケット」を受信し、これを元に、端末から受信したトラフィックの流量を制限し、そのトラフィックをスイッチファブリック３に送信する。

スイッチファブリック３は、シェイパー１１−１〜１１−ｎ、及びリング型ネットワーク１００に接続されたポート＃ｋ／Ｅ及びポート＃ｋ／Ｗからトラフィックを受信し、トラフィックに含まれる宛先情報を元にポート＃ｋ／１〜ポート＃ｋ／ｎ及びポート＃ｋ／Ｅ及びポート＃ｋ／Ｗへ送信し、また制御用パケットである「ユーザ流量パケット」、「ユーザ帯域設定パケット」、及び「リング帯域要求パケット」を制御部１３へ送信する。

制御部１３は、流量検出器１２−１〜１２−ｎから受信した「ユーザ流量パケット」をスイッチファブリック３に送信する。また、スイッチファブリック３から受信した「ユーザ流量パケット」を元に、ポート＃ｋ／Ｅ及びポート＃ｋ／Ｗの先に接続されたスイッチのシェイパー１１−１〜１１−ｎに設定すべき帯域を計算し、それを「ユーザ帯域設定パケット」としてスイッチファブリック３に送信する。

また、制御部１３は、スイッチファブリック３から受信した「ユーザ流量パケット」をシェイパー１１−１〜１１−ｎに送信する。

さらに、制御部１３は、リング型ネットワーク１００内のポート＃ｋ／Ｅ−ポート＃ｋ／Ｗ経由で受信されるトラフィックの流量を、スイッチファブリック３からの情報をもとに検出し、スイッチ１０内の全てのシェイパー１１−１〜１１−ｎに設定されている帯域設定からポート＃ｋ／Ｅ及びポート＃ｋ／Ｗに流すトラフィック流量の合計を算出し、これを「リング帯域要求パケット」としてスイッチファブリック３に送信する。このほか、制御部１３は、スイッチ１０内の各ブロックに図示しないメンテナンスバスで接続されており、スイッチ１０内の各ブロックの設定保守を行う。

図３は、上記「ユーザ流量パケット」、「ユーザ帯域設定パケット」、及び「リング帯域要求パケット」の各制御用パケットのフォーマット例を示す。

図３に示すように、制御用パケットには、例えば「ＴＴＬ（Time To Live）」、「Control Type（制御種別）」、及び「Control Data Unit（制御データユニット）」の各フィールドが設定される。ここで、「ＴＴＬ」には、リング内のステーションをトランジットするごとに設定値（例えば２０等）から減算された値（図中の例では１オクテット分のデータ）が入る。この「ＴＴＬ」が負の値になると、そのパケットは廃棄される。また、「Control Type（制御種別）」は、「ユーザ流量パケット」、「リング帯域要求パケット」、及び「ユーザ帯域設定パケット」等の種別を示す値（図中の例では１オクテット分のデータ）が入る。さらに、「Control Data Unit（制御データユニット）」は、制御に必要な情報（図中の例ではｎオクテット分のデータ）が入る。

次に、本実施例の全体動作について、図４及び図５を参照して説明する。

図４は、図１において端末Ａ、Ｂから端末Ｃに向かってパケット転送でのトラフィックを送信した場合（送信元：端末Ａ、Ｂ、宛先：端末Ｃ）を想定したときの各端末Ａ〜Ｃ及び各スイッチＡ〜Ｃ間のトラフィックの流れを示したものである。

図５は、図４に示す場合の各スイッチＡ〜Ｃ間の動作シーケンスを説明するものである。

図４及び図５の例では、送信元端末が端末Ａ、Ｂに、宛先端末が端末Ｃに、トラフック入力元スイッチがスイッチＡ、Ｂに、トラフィック出力先がスイッチＣにそれぞれ対応する。
１）ステップＳ１〜Ｓ２にかけての動作
まず、スイッチＡ（１０−１）では、端末Ａ（２−１）からパケット転送でのトラフィックを受けると（ステップＳ１）、そのトラフィック流量を流量検出器１２−１〜１２−ｎにより検出し、これにより検出されたトラフィック流量の値を、前述した制御用パケットの「Control Data Unit」に入れてその「Control Type」にユーザ流量パケットであることを示す値を入れて「ユーザ流量パケット」として、制御部１３を介して自分を除く全てのスイッチＢ（１０−２）及びスイッチＣ（１０−３）に向けて、端末Ａ（２−１）からのトラフィックを送信する前に送信する（ステップＳ２）。

さらに、スイッチＡ（１０−１）では、制御部１３により全てのシェイパー１１−１〜１１−ｎに設定されている帯域設定からポート＃ｋ／Ｅ及びポート＃ｋ／Ｗに流すトラフィック流量の合計を算出し、この算出値を前述した制御用パケットの「Control Data Unit」に入れてその「Control Type」にリング帯域要求パケットを示す値を入れて「リング帯域要求パケット」として自分を除く全てのスイッチＢ（１０−２）及びスイッチＣ（１０−３）に向けて送信する（ステップＳ２）。
２）ステップＳ１ａ〜Ｓ２ａにかけての動作
上記スイッチＡ（１０−１）の動作と並行して、スイッチＢ（１０−２）も端末Ｂ（２−２）からパケット転送でのトラフィックを受信すると（ステップＳ１ａ）、上述のスイッチＡ（１０−１）と同様に、「ユーザ流量パケット」及び「リング帯域要求パケット」をスイッチＡ（１０−１）及びスイッチＣ（１０−３）へ送信する（ステップＳ２ａ）。
３）ステップＳ２〜Ｓ３及びＳ２ａ〜Ｓ３ａにかけての動作
次いで、スイッチＣ（１０−３）では、スイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）からの「ユーザ流量パケット」及び「リング帯域要求パケット」を受信する（ステップＳ２）と、これらの情報から端末Ａ（２−１）及び端末Ｂ（２−２）が接続されているスイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）のシェイパー１１−１〜１１−ｎに設定すべき帯域を計算し、その計算結果を前述した制御用パケットの「Control Data Unit」に入れてその「Control Type」にユーザ帯域設定パケットを示す値を入れて「ユーザ帯域設定パケット」として自分を除く全てのスイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）へ送信する（ステップＳ３、Ｓ３ａ）。

また、全てのスイッチ１０の制御部１３は、「リング帯域要求パケット」からスイッチ間の帯域の空きが必要な帯域よりも少ないことが分かった場合には、図示しない端末が接続されている各スイッチ内のシェイパー１１−１〜１１−ｎに対して設定帯域を絞った「ユーザ帯域設定パケット」を送信する（ステップＳ３、Ｓ３ａ）。これにより、リング帯域の公平なシェアも行う。

上記の動作について、実際の帯域情報を用いた例を以下に説明する。

まず、スイッチＡ（１０−１）と端末Ｃ（２−３）の間の最大帯域が５０Ｍｂｐｓ、スイッチＡ（１０−１）−スイッチＣ（１０−３）間及びスイッチＢ（１０−２）−スイッチＣ（１０−３）間の最大リング帯域がそれぞれ１００Ｍｂｐｓとする。端末Ａ（２−１）及び端末Ｂ（２−２）から１００ＭｂｐｓのトラフィックをそれぞれスイッチＡ（１０−１）、スイッチＢ（１０−２）に入力する。スイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）は、それぞれ制御用パケットの「Control Data Unit」に１００Ｍｂｐｓという情報を入れ、その「Control Type」にユーザ流量パケットを示す値を入れた「ユーザ流量パケット」を他のスイッチに向けて送信する。

また、スイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）には、端末Ａ（２−１）及び端末Ｂ（２−２）以外のトラフィックが無いので、制御用パケットの「Control Data Unit」に１００Ｍｂｐｓという情報の入れ、その「Control Type」にリング帯域要求パケットを示す値を入れた「リング帯域要求パケット」を他のスイッチに向けて送信する。スイッチＣ（１０−３）では、スイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）から受け取った「ユーザ流量パケット」及び「リング帯域要求パケット」から「ユーザ帯域設定パケット」を生成する。

この場合、スイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）からのリング帯域要求の量は、最大リング帯域以下のためリング帯域による制限は受けない。

一方、スイッチＣ（１０−３）では、その制御部１３により、スイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）から受け取った「ユーザ流量パケット」の情報から端末３へ流れるトラフィックが１００Ｍｂｐｓ＋１００Ｍｂｐｓ＝２００Ｍｂｐｓとなることを予測する。このとき、スイッチＣ（１０−３）と端末Ｃ（２−３）の間の最大帯域が１００Ｍｂｐｓであることから輻輳が発生することが予測され、スイッチＣ（１０−３）の制御部１３からスイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）に対して流量を制限するべく、それぞれのシェイパー１１−１〜１１−ｎに設定すべき帯域を計算し、その計算結果を前述した制御用パケットの「Control Data Unit」に入れてその「Control Type」にユーザ帯域設定パケットを示す値を入れて「ユーザ帯域設定パケット」として送信する。このとき、それぞれのスイッチに対する「ユーザ帯域設定パケット」には、輻輳が発生しない程度の公平な最大帯域が設定される。

この場合の計算例としては、
（スイッチＡのユーザ帯域）＝（スイッチＡと端末Ｃの間の最大帯域）＊（端末Ａの入力帯域）／｛（端末Ａの入力帯域）＋（端末Ｂの入力帯域）｝
となり、今回の場合、スイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）に設定される帯域は、それぞれ２５Ｍｂｐｓとなり、この情報を制御用パケットの「Control Data Unit」に持つ「ユーザ帯域設定パケット」が送信される。
４）ステップＳ３〜Ｓ４及びＳ３ａ〜Ｓ４ａにかけての動作
スイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）は、スイッチＣ（１０−３）からの「ユーザ帯域設定パケット」を受信すると（ステップＳ３、Ｓ３ａ）、端末Ａ（２−１）及び端末Ｂ（２−２）が接続されているポート＃ｋ／１〜ポート＃ｋ／ｎの先にあるシェイパー１１−１〜１１−ｎに送信する。シェイパー１１−１〜１１−ｎでは、その「ユーザ帯域設定パケット」を元に帯域を設定し、スイッチファブリック３へ送信する。スイッチファブリック３は、トラフィックをスイッチＣ（１０−３）が接続されている先のポート＃Ｂ／Ｗ又はポート＃Ｂ／Ｅに向けて送信する（ステップＳ４、Ｓ４ａ）。
５）ステップＳ４、Ｓ４ａ〜Ｓ５にかけての動作
スイッチＣ（１０−３）では、スイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）かトラフィックを受信すると（ステップＳ４、Ｓ４ａ）、スイッチファブリック３を介して端末Ｃ（２−３）が接続されているポート＃ｋ／１〜ポート＃ｋ／ｎへ送信する（ステップＳ５）。このときのトラフィック流量の合計は、上記のように帯域設定情報を元に設定された合計帯域であり、スイッチＣ（１０−３）内で輻輳は発生しない。

従って、本実施形態によれば、端末Ａ（２−１）及び端末Ｂ（２−２）からのトラフィックを受信したスイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）内部の流量制御をトラフィック出力先となる端末Ｃ（２−３）が接続されているスイッチＣ（１０−３）から制御する構成としたため、トラフィック出力先となる端末Ｃ（２−３）が接続されているスイッチＣ（１０−３）においてその内部での輻輳を回避することができ、また各スイッチ間の接続帯域の有効利用が可能となる。

即ち、本実施形態では、各スイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）にて入力トラフィック流量及びリング型ネットワーク１００内の流量を検出し、その検出情報を出力される側のスイッチＣ（１０−３）に渡し、出力側のスイッチＣ（１０−３）から他のスイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）のトラフィック流量を制御する構成としている。

この構成において、端末Ａ（２−１）及び端末Ｂ（２−２）からの入力トラフィックの流量およびリング型ネットワーク側に流れるトラフィックの流量をスイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）で検出し、その帯域情報を「ユーザ流量パケット」及び「リング帯域要求パケット」として出力先のスイッチＣ（１０−３）に対して通知する（Ｓ２、Ｓ２ａ）。「ユーザ流量パケット」及び「リング帯域要求パケット」を受けたスイッチＣ（１０−３）は、それらの帯域情報を元にスイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）に割り当て可能な帯域を計算して、その計算結果を「ユーザ帯域設定パケット」としてスイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）に返信する（Ｓ３、Ｓ３ａ）。「ユーザ帯域設定パケット」を受けたスイッチＡ（１０−１）及びスイッチＢ（１０−２）は、その情報を元に端末からのトラフィック流量を制限し、トラフィックを出力先のスイッチＣ（１０−３）に送信する（Ｓ４、Ｓ４ａ）。これにより、出力側のスイッチＣ（１０−３）内部では端末Ｃ（２−３）に出力する前に流量制御する必要が無くなる。これらの制御をリアルタイムに行うことにより、出力側のスイッチＣ（１０−３）内部での輻輳を回避すると共にリング型ネットワーク１００内の帯域を有効利用することが可能となる。

なお、上記実施例で用いた帯域計算の式は、送信元のスイッチＡ、Ｂに割り当て可能な帯域を、スイッチＡ、Ｂと出力先となる端末Ｃの間でのトラフィック流量の最大帯域を超えないように端末Ａ、Ｂからのトラフィック流量の入力帯域に応じて計算し、特にスイッチに割り当て可能な帯域を、スイッチＡ、Ｂと端末Ｃの間におけるトラフィック流量の最大帯域と、全ての端末Ａ、Ｂからのトラフィック流量の入力帯域の合計に対する個々の端末Ａ、Ｂからのトラフィック流量の入力帯域の比率との乗算により求める場合を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨に逸脱しない範囲内であれば、その他の計算式を用いてもよい。

本発明の実施例に係るリング型ネットワークの全体構成を示す図である。 図１に示すスイッチの内部構成を示す図である。 スイッチで用いる制御用パケットのフォーマットを示す図である。 リング型ネットワークの各スイッチ間での動作を説明する図である。 図４の動作に対応するシーケンス図である。 従来例のリング型ネットワークの全体構成を示す図である。 図６に示すスイッチの内部構成及びトラフィックの流れの様子を示す図である。 （ａ）は、ポリサーの流量制御の様子を説明する図であり、（ｂ）は、シェイパーの流量制御の様子を説明する図である。

符号の説明

１−１〜１−３ スイッチＡ〜Ｃ
２−１〜２−３ 端末Ａ〜Ｃ
３−１〜３−３ スイッチファブリック（ＳＦ）
４−１〜４−３ ポリサー（Ｐ）
５−１〜５−３ アグリゲートシェイパー（Ｓ）
６−１ トリビュタリーシェイパー（Ｓ）
３ スイッチファブリック（ＳＦ）
１０ スイッチ
１０−１〜１０−３ スイッチＡ〜Ｃ
１１−１〜１１−ｎ シェイパー（Ｓ）
１２−１〜１２−ｎ 流量検出器
１３ 制御部
１００ リング型ネットワーク

Claims (7)

1. リング型ネットワークを形成し且つそのリング型ネットワークを介してパケット転送を行う複数のスイッチと、前記複数のスイッチに接続され且つその各スイッチを介して前記パケットのトラフィックを送受信する複数の端末とを有するネットワークで用いる帯域制御方法であって、
   前記複数の端末のうち少なくとも１つの送信元端末から宛先端末に対し前記トラフィックが送信されるとき、前記複数のスイッチのうち前記送信元端末に接続されたトラフィック入力元スイッチが、前記送信元端末からのトラフィック流量及び前記リング型ネットワーク内を流れるトラフィック流量を検出し、検出されたトラフィック流量の帯域に関する帯域情報を前記複数のスイッチのうち前記宛先端末に接続されたトラフィック出力先スイッチに対し前記リング型ネットワークを介して通知するステップと、
   通知された前記トラフィック出力先スイッチが、前記帯域情報を元に前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を計算し、計算された結果を帯域制御情報として前記リング型ネットワークを介して前記トラフィック入力元スイッチに返信するステップと、
   返信された前記トラフィック入力元スイッチが、前記帯域制御情報を元に前記送信元端末から前記宛先端末へのトラフィック流量を制限するステップとを有することを特徴とするネットワークの帯域制御方法。
2. 前記帯域情報を通知するステップは、前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を、前記トラフィック入力元スイッチと前記宛先端末の間での前記トラフィック流量の最大帯域を超えないように前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域に応じて計算することを特徴とする請求項１記載のネットワークの帯域制御方法。
3. 前記帯域情報を通知するステップは、前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を、前記トラフィック入力元スイッチと前記宛先端末の間における前記トラフィック流量の最大帯域と、全ての前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域の合計に対する個々の前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域の比率との乗算により求めることを特徴とする請求項２記載のネットワークの帯域制御方法。
4. リング型ネットワークを形成し且つそのリング型ネットワークを介してパケット転送を行うスイッチと、前記複数のスイッチに接続され且つその各スイッチを介して前記パケットのトラフィックを入出力する複数の端末とを有するネットワークで用いる輻輳防止付帯域確保回路において、
   前記複数の端末のうち少なくとも１つの送信元端末から宛先端末に対し前記トラフィックが送信されるとき、前記複数のスイッチのうち前記送信元端末に接続されたトラフィック入力元スイッチが、前記送信元端末からのトラフィック流量及び前記リング型ネットワーク内を流れるトラフィック流量を検出し、検出されたトラフィック流量の帯域に関する帯域情報を前記複数のスイッチのうち前記宛先端末に接続されたトラフィック出力先スイッチに対し前記リング型ネットワークを介して通知する手段と、
   通知された前記トラフィック出力先スイッチが、前記帯域情報を元に前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を計算し、計算された結果を帯域制御情報として前記リング型ネットワークを介して前記トラフィック入力元スイッチに返信する手段と、
   返信された前記トラフィック入力元スイッチが、前記帯域制御情報を元に前記送信元端末から前記宛先端末へのトラフィック流量を制限する手段とを有することを特徴とするネットワークの輻輳防止付帯域確保回路。
5. 前記帯域情報を通知する手段は、前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を、前記トラフィック入力元スイッチと前記宛先端末の間での前記トラフィック流量の最大帯域を超えないように前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域に応じて計算することを特徴とする請求項４記載のネットワークの輻輳防止付帯域確保回路。
6. 前記帯域情報を通知する手段は、前記トラフィック入力元スイッチに割り当て可能な帯域を、前記トラフィック入力元スイッチと前記宛先端末の間における前記トラフィック流量の最大帯域と、全ての前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域の合計に対する個々の前記送信元端末からの前記トラフィック流量の入力帯域の比率との乗算により求めることを特徴とする請求項５記載のネットワークの輻輳防止付帯域確保回路。
7. 請求項４から６のいずれか１項に記載のネットワークの輻輳防止付帯域確保回路を備えたことを特徴とするスイッチ。

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