JP2755344B2 - パケット交換通信ネットワーク、スパンニング・ツリーを生成する方法並びに拡張情報パケットを送信する方法及び装置 - Google Patents

パケット交換通信ネットワーク、スパンニング・ツリーを生成する方法並びに拡張情報パケットを送信する方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は情報信号のパケット交換
のための方法及び装置に関する。特にノード内にその子
ノードとして多数のサブノードを組み込んだアーキテク
チャに関し、各サブノードは交換機構を有している。あ
る1つのノードにおけるこれらのサブノードはノード内
リンクと呼ばれる限定された帯域幅のノード内通信設備
により接続されており、これらのノード内通信設備はノ
ード間通信設備を管理している技術と同じ方法を用いて
管理されている。
【０００２】
【従来の技術】高速伝送ネットワークにおいては、ネッ
トワークを介するパケットのルート割当てはそのパケッ
ト・ヘッダにあるルート割当て情報を用いて行われる。
そのようなネットワークは伝送リンクにより相互接続さ
れたノードからなっている。各ノードは受信したパケッ
トを出力伝送リンク上に選択的に送り出すためのパケッ
ト交換機構を有し、またユーザ・アプリケーション及び
ネットワーク制御機能のためネットワークに対してアク
セスを行う。例えば従来技術におけるノードは多数のア
ダプタ即ち単一のバスに接続された多くの回路を有して
いる。それらのアダプタはバス上のパケットがどのアダ
プタを宛先としているのかを判断するためにそのパケッ
トのヘッダを調べる。そのようなネットワークはノー
ド、ノード内のユーザ・アプリケーション、ノード毎の
交換機及びこれらを互いに接続するリンクとして特徴づ
けることができる。交換機を互いに接続するリンクはこ
のような交換機構を相互接続する伝送リンクに相当す
る。各交換機構におけるアダプタ回路は伝送リンクへの
伝送又はユーザ・アプリケーションへ配送のためにパケ
ット信号を適応させる。このようなパケット伝送システ
ムにおいては、多くの異なる形式のパケット交換機構及
び伝送リンクを利用することができる。
【０００３】そのようなネットワークに対するルート割
当て情報は多くの異なる形で表現できる。それらの中の
2つの主なモードはパケットを1つの最終的な宛先に配送
するために用いられる自動ネットワークルート割当て(A
NR(Automatic Network Routing))と1つのパケットを複
数の最終的な宛先に配送するために用いられるツリー・
マルチキャスト・モード(TMM(Tree Multicast Mode))で
ある。ANRにおいては、ルート上の連続するリンクはル
ート割当て命令中にあるパケットのルート割当てフィー
ルドのANRラベルにより指定される。ルート上において
パケットが新しいリンクへ交換されるとそのリンクのラ
ベルはルート割当てフィールドから削除され、次に用い
るリンク・ラベルを第1ラベルとしてルート割当てフィ
ールドに残す。ANRについてはInternational Journal o
f Digital and Analog Cabled Systems, Vol. 1, No.
2, April-June, 1988, pages 77-85に掲載のI. Cidon及
びI. S. Gopalによる「PARIS: An Approach to Integra
ted High-Speed Networks」を参照されたい。
【０００４】TMMにおいては必要なユーザ・アプリケー
ション(エンドユーザ)の組をパケット伝送ネットワーク
に接続するためにマルチキャスト・ツリーが事前に規定
されている。ツリーはユーザ・アプリケーション、交換
機及びサイクルやループを持たないリンクが接続された
組として規定されている。「マルチキャスト」という用
語は多数の受信ユーザ・アプリケーションへパケットを
伝送する単一の送信ユーザ・アプリケーションとして定
義されている。マルチキャスト・ツリーはルート割当て
フィールドのツリー・アドレスによって識別される。こ
のツリー・アドレスはツリー中の各交換ポイントにおい
てそのパケットを同じツリーの他の全ての接続された交
換機又はユーザ・アプリケーション(そのパケットを送
った交換機もしくはユーザ・アプリケーションを除く)
に対してルート割当てするために用いられる。この方法
ではマルチキャスト・ツリーのいずれのユーザ・アプリ
ケーションもルート割当てフィールド内のツリー・アド
レスと共にパケットを送り出すことができ、また同じマ
ルチキャスト・ツリーの他の全てのユーザ・アプリケー
ションへ配送されたパケットを有することができる。こ
のようなマルチキャスト・ツリーによるルート割当てに
ついてはProceedings of the 9th ACM Symposium on Pr
inciple of Distributed Computing, Quebec, Canada,
August, 1990, pages 145-159に掲載のB. Awerbuch, I.
Cidon, I. Gopal, M. Kaplan, S. Kutieらによる「Dis
tributed Control for PARIS」を参照されたい。
【０００５】ネットワークに関連していくつかのネット
ワーク制御機能がある。即ちネットワーク・スパンニン
グ・ツリー(spanning tree)保守、トポロジ・データベ
ース、ディレクトリ、ルート割当て、帯域幅の管理及び
確保並びに輻輳制御(congestion control)がある。好適
には各ノードがそのコントロール・ポイント(CP)と呼ば
れる上述のネットワーク制御機能の組を有しユーザ・ア
プリケーションを容易に接続するためにそれらを使用す
る。
【０００６】スパンニング・ツリーはネットワークの全
てのノードにおけるCPを接続する伝送リンクのグループ
からなる。スパンニング・ツリー保守はネットワークの
全てのCPに対する分配機構として使用するためのマルチ
キャスト・ツリーを設定し且つ保守するネットワーク制
御機能である。このスパンニング・ツリーは現存するハ
ードウェア及び通信媒体設備の運用を図ることによりネ
ットワーク制御パケットの効率的な分配を可能にする。
スパンニング・ツリーにおける各リンクはアーキテクチ
ャにより規定された関連するツリー・アドレスによって
マークされたパケットを受信するように設定されてお
り、さらにトポロジ・データベース(以下に詳述)におけ
る各リンクのエントリはスパンニング・ツリーの末端と
してフラグを付けられる。
【０００７】スパンニング・ツリーによって1つのノー
ドのCPがネットワークの他の全てのノードのCPにパケッ
トを送ることが可能になる。さらにCPは隣接するノード
のCPに直接パケットを送ることもできる。2つのノード
間の伝送リンクが稼働中であるとき情報がリンクを介し
て交換される。即ちこの情報はこれら2つのノードのCP
に関するANRラベルを持っている。従って各CPは新たに
稼働状態になった伝送リンクを介してその隣接ノードの
CPへパケットを送ることができる。スパンニング・ツリ
ーについての詳細はIBM Technical Disclosure Bulleti
n, Vol. 35, No.1A, June, 1992, pp. 93-98に掲載の
「Distributed Tree Maintenance」及び米国特許第4864
559号(September 5, 1989)を参照されたい。
【０００８】トポロジ機能はデータベースにおけるネッ
トワークのノード及び伝送リンクについての情報を動的
に維持する。トポロジ・データベースには現在継続中の
接続に対して割当てられている帯域幅容量及び全帯域幅
等のルート割当てのために必要なリンク情報が含まれて
いる。このデータベースは各ノードにおいて複製され
る。即ち各ノードは自身及びそのリンクについてのトポ
ロジ更新情報を定期的に分配することにより全てのノー
ドがネットワーク全体のトポロジの定常的な外観を維持
するようにする。
【０００９】ディレクトリ機能はネットワークの様々な
ノードにおいて利用可能なユーザ・アプリケーションに
ついての情報を回収し且つ維持する。さらに特定する
と、ディレクトリ機能によって1つのユーザ・アプリケ
ーションが通信しようとしている別のユーザ・アプリケ
ーションのアドレスを見い出すことができる。ノードは
そのネットワーク内に独自の識別子を有する。ユーザ・
アプリケーションのネットワーク・アドレスはそのノー
ド識別子及びそのノード内のANRラベルの組み合わせで
指定することができる。マルチキャスト・ツリーに接続
されたユーザ・アプリケーションのグループのネットワ
ーク・アドレスはそのツリー・アドレス及びツリー内の
1つのノードの識別子の組み合わせで指定することがで
きる。
【００１０】ルート割当て機能はユーザ・アプリケーシ
ョン間のデータ・トラフィック又はネットワーク制御の
ために用いられるポイント間ルート及びマルチキャスト
・ツリーのためのリンクを選択する。ルート割当ての目
的はネットワークのスループットを最大にし且つアクセ
ス遅延等のユーザ・サービス要求に適合させることであ
る。ルート割当ては利用可能なルートを選択するために
トポロジ機能及びディレクトリ機能の双方からの情報を
必要とする。
【００１１】接続のためのルートが選択されると、帯域
幅の管理及び確保機能がルートのリンク上に帯域幅を割
当てる。さらにこの機能は確保された帯域幅の維持及び
割当て解除も担っている。
【００１２】接続に対して帯域幅が割当てられると、輻
輳制御機能はネットワークに加わるその接続のためのト
ラフィックが割当てられた帯域幅内にあることを確認す
る。輻輳制御はその接続の発信元が割当てられた長期平
均速度でパケットを伝送することを可能にし、且つその
発信元のバーストを制御する。その接続ルートのリンク
についての帯域幅容量及び割当て情報は輻輳制御機構の
パラメータの設定において考慮される。帯域幅の管理及
び確保機能及び輻輳制御機能についてはIEEE Communica
tions Magazine, October, 1991, pages 54-64に掲載の
I. Cidon, I. Gopal, and R. Guerinによる「Bandwidth
Management and Congestion Control in plaNET」を参
照されたい。
【００１３】ノード内に多数の交換機構即ちサブノード
を設けることは有利なことである。しかしながら、ノー
ドに対して単に交換機構を追加するだけでは全体的なネ
ットワークの輻輳制御における問題が生じてくる。これ
らの問題はネットワーク内の接続がそのシステムの各ノ
ード内における交換機構間の容量及び輻輳を考慮するこ
となく決められるという事実による。こうしてノード内
の輻輳即ち混雑はパケット損失が生じるまでに増大して
しまう。
【００１４】各交換機構についてのCP機能を増すことに
よってこれらの問題を回避することは可能である。しか
しながら、これは非常に高価な解決方法であり且つ従来
技術と同等のものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はパケッ
ト交換ネットワークのノード内にサブノードを設けるこ
とである。
【００１６】さらに本発明の目的は所与のネットワーク
においてサブノードを接続するノード内リンク及びこれ
らのノード内リンクの帯域幅制限を別のノードに認識さ
せることである。
【００１７】さらに本発明の目的はCP(ネットワーク制
御機能の集合)及びノード内の特定のサブノードの関係
をフレキシブルにすることである。全てのネットワーク
制御機能を1つのサブノードにおける回路及びプロセス
によって実行可能にする。即ちいくつかのネットワーク
制御機能が1つのサブノードにおいて実行され、またい
くつかが別のサブノードで実行されることを可能にす
る。さらにいずれのネットワーク制御機能がいずれのサ
ブノードにより実行されるべきかの指示を常時動的に決
め且つ変えることができる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明はトポロジ、ディ
レクトリ、ルート割当て並びに帯域幅の管理及び確保等
のノードに常駐するネットワーク制御機能が多数の交換
機構を接続する帯域幅の限定されたノード内通信設備を
認識し且つ管理することを可能にする。
【００１９】本発明はノードの子ノードとしてノード内
リンクにより接続されたサブノードを設けることにより
トポロジ・データベースを介して外部から可視である限
定されたノード内通信設備をつくるための方法及び装置
に係る。このサブノードは交換機構及びそれに関連する
アダプタをノード内に有する。このような交換機構はネ
ットワークのスループットに対するボトルネックとなる
ことなく自らがサポートする全ての接続の要求に適合す
るのに十分な帯域幅を有している。一方、ノード内リン
クはケーブル、チャネル又はバス等の2つの交換機構を
接続する帯域幅の限定された通信設備を与える。
【００２０】ノード間の伝送リンクの場合と同様にノー
ド内リンク上で利用可能な帯域幅も有限である。従っ
て、ノード内リンクのための帯域幅の確保及び維持を行
い且つルート割当て及び輻輳制御プロセスにおいてそれ
らを考慮することは有益である。よってノード内リンク
はノード間伝送リンクの持つ機能と同様の機能を備えて
おり、またサブノード間のリンクはノード間リンクと同
様の方法で管理されることが望ましい。
【００２１】さらに、本発明は1組のネットワーク制御
機能のみで多数のサブノードを持つノードに対しては十
分であることを可能にする。
【００２２】
【実施例】従来のノード及びノード間の伝送リンクにつ
いての情報のみがトポロジ更新において伝えられまたト
ポロジ・データベースに維持される。ノード内リンクが
他のノードのネットワーク制御機能により管理されるた
めにはノード内リンク及びサブノードがネットワークの
各ノードのトポロジ・データベース内に表現されていな
ければならない。
【００２３】本発明においてはノードの物理的構成が以
下の階層からなる。即ちノード、サブノード、リンクで
ある。ノードはネットワーク制御機能の1つの完全な組
を所有するエンティティである。ノードはネットワーク
内で独自の識別子(NetID.node ID)を有しまたディレク
トリ及びルート割当てサービスを行う能力等の特性を有
する。サブノードはノードの子ノードのエンティティで
ある。即ちサブノードはそのノード識別子とサブノード
識別子(NetID.node ID.subnode ID)の組み合わせにより
一意的に識別される。さらに、サブノードはその出力側
のリンクを管理する能力を有する。ノード間リンクは1
つのノードのサブノードを別のノードのサブノードへ接
続する。ノード内リンクは同じノード内の2つのサブノ
ードを接続する。ノード間又はノード内リンクはそれが
相互接続しているサブノードによりまたこれらのサブノ
ードのそれぞれにおいてそのリンクを表すために割当て
られたANRルート割当てラベル(即ちNetID.node ID.subn
ode ID、ルート割当てラベル、NetID.node ID.subnode.
ID、ルート割当てラベル)により識別される。サブノー
ドにより割当てられた各ANRラベルはそのサブノード内
において一意的なものである。また上記の各IDは好まし
くは8バイトである。
【００２４】図1は8個のネットワーク・ノード(1〜8) 1
1からなるパケット伝送システム10の一般的なブロック
図である。各ネットワーク・ノード11は1又はそれ以上
の通信リンクA乃至Lによって他のネットワーク・ノード
11と連結されている。このような通信リンクのそれぞれ
は恒久的な接続又は選択的にイネーブルにされる(dial-
up)接続のいずれであってもよい。各ネットワーク・ノ
ード11は接続された全てのノードに対してデータ通信サ
ービスを行うデータ処理システムを含む。各ネットワー
ク・ノード11はそのノード内の交換機構に相当する1又
はそれ以上のサブノードを有する。これらのサブノード
において入信データ・パケットを別のサブノードへつな
がる1つ又はそれ以上の出力リンクに選択的にルート割
当てすることができる。各ネットワーク・ノード11は1
又はそれ以上のユーザ・アプリケーションを有するか又
は接続することができる。このようなルート割当ての決
定はデータ・パケットのヘッダにある情報に対応して各
サブノードにおいてなされる。これについては以下に詳
述する。基本的なパケット・ルート割当て機能に加えて
ネットワーク・ノード11はそのノード内で作られるパケ
ットに対してルート割当てを計算すること、ディレクト
リ・サービス及びルート割当て計算をサポートするため
に利用されるネットワーク・トポロジ・データベースの
維持等の補助的なサービスを備えている。
【００２５】図2は図1のネットワーク・ノード11に見ら
れるような典型的なサブノードの一般的なブロック図で
ある。図2のサブノードは高速パケット交換バス23を有
しており、サブノードに到着するパケットはこの上に入
力される。このようなパケットは外部ノードから伝送ア
ダプタ24乃至26を介して到着するか内部ノードのユーザ
・アプリケーションから発信しアプリケーション・アダ
プタ20乃至22を介して到着するか又はそのノード内の他
のサブノードからノード内アダプタ14乃至16を介して到
着する。さらにパケットはネットワーク制御機能アダプ
タによってこのバス上に出されることもある。サブノー
ド中の全てのアダプタはバス23上のパケットのパケット
・ヘッダを検査する。そのパケット・ヘッダの情報を用
いてアダプタ20乃至22、24乃至26及び14乃至16のそれぞ
れがバス23上のいずれのパケットがそのアダプタのアド
レスを有し且つそのアダプタに接続されているユーザ・
アプリケーション又はリンクにルート割当てされている
かを決定する。アダプタ20乃至22、24乃至26及び14乃至
16はバス23上における交換の前又は後にパケットをエン
キューするための待ち行列回路を有していてもよい。CP
27は図1のネットワークを通る最適のルートを計算する
ことにより通信パスを実行するために使用されるネット
ワーク資源の量を最小にする。
【００２６】図2のCP 27は個別部品によるディジタル回
路で構成してもよいしあるいは好ましくは適切にプログ
ラミングされたディジタル・コンピュータ回路で構成し
てもよい。このようにプログラミングされたコンピュー
タを用いて図2のサブノードを一部とするノードのユー
ザ・アプリケーションから発信するパケットのヘッダを
生成することができる。またノードから発信するパケッ
トの最適ルートの計算をサポートするために必要なデー
タベースもこのCPに含まれている。このようなネットワ
ークのトポロジ・データベースにはノード、サブノード
並びにルート割当てに用いられるサブノードに接続され
たノード内リンク及び伝送リンクについての全ての必要
な情報が含まれている。さらにこのようなトポロジ情報
は新たなリンクが稼働状態になったとき又は新たなノー
ドもしくはサブノードがネットワークに追加されたとき
には更新される。このようなネットワークのトポロジ情
報はルート計算に必要な最新情報を提供するために他の
全てのノードと交換される。このようなデータベース更
新はネットワークのユーザ・アプリケーション間のデー
タ・パケットに非常に類似したパケットにより運ばれ
る。
【００２７】本発明の一実施例においては、CPの全機能
がノードの1つのサブノード内に含まれている。別の実
施例においては、CP機能がノードのいくつかのサブノー
ドに分散されている。いずれにしても、各ノードは全て
のCP機能を実行することができる。1つのネットワーク
が上記の両方の例におけるようなノードを有することも
可能である。従って、図1のパケット・ネットワークは1
つのパケットの持続期間を除いていずれの伝送設備又は
ノード設備も通信パスに対して占有させることなく図1
のネットワーク・ノード11内に置かれたいずれの2つの
ユーザ・アプリケーション間の通信をも可能にするよう
に動作する。このようにしてパケット・ネットワークの
通信設備の利用は各通信パスに対して専用の伝送リンク
を設ける場合に可能なよりもはるかに多くのトラフィッ
クを運ぶように最適化される。
【００２８】図3は図1のパケット・ネットワーク上を伝
送されるパケットのためのネットワーク層ヘッダを示し
たものである。ネットワーク層は適切な伝送リンク及び
ノード内リンクを用いてサブノードからサブノードへと
パケットを送ることによってパケット・ネットワークを
通るパケットのルート割当てをするために必要なサービ
スを行う。さらにネットワーク層はパケット・ヘッダに
エラーが生じた場合又はバッファがオーバフローした場
合はパケットを放棄することも可能である。
【００２９】図3のヘッダは4個の異なるフィールドから
構成され、制御バイト34及び31、ルート割当てフィール
ド32及び冗長性チェックバイト33がある。制御バイト34
はルート割当てモード及び損失遅延特性をコード化する
ために用いられるバイナリ・ビットを含む。前述のよう
に、これらのモードにはANR及びTMMがある。他のモード
のコードも可能であるが本発明には関係ないのでここで
詳しくは述べない。
【００３０】図3のヘッダの第2の制御バイト31はパケッ
ト・コピー識別モード、エンドツーエンド・トランスポ
ート接続制御及び総称的拡張コードをコード化するため
に用いられる。これらのコードはいずれも本発明とは関
係がないのでここで詳しくは述べない。
【００３１】図3の冗長性チェックバイト33は図3のネッ
トワーク層ヘッダの検査合計であり、ヘッダ自身のエラ
ーのチェックのために用いられる。ヘッダにエラーが検
知された場合パケットは放棄される。図3のルート割当
てフィールド32はいくつかの異なるフォーマットをとる
ことができ、制御バイト34に指定されたルート割当てモ
ードに依存する。これらのルート割当てフィールドのフ
ォーマットのうちの2つが図4及び図5に示されており、A
NR(図4)及びTMM(図5)に対応する。
【００３２】図4には複数のリンク・ルート割当てラベ
ル40乃至42及びEOF(フィールド終わり)フラグ43を有す
る典型的なANRフィールドが示されている。これらのリ
ンクラベル40乃至42はそれぞれパケットの発信元及びパ
ケットの宛先の間の通信パスにおける1つのリンクを識
別する。これにはパケットが通る全てのノードの全ての
ノード内リンクが含まれる。最後のラベルは宛先サブノ
ードにおけるユーザ・アプリケーションに対応する。さ
らにこれらのリンク・ラベルはリンクが宛先に到達する
ために通る順序と同じ順序になっている。次から最後ま
でのリンクラベルはパケットが送られる宛先サブノード
へのリンクを識別する。その場合サブノードはパケット
を次のサブノードへ送るために1つのリンク・ラベルを
用いることを要求する交換ポイントである。このリンク
・ラベルはサブノードにおける実際の交換を制御するた
めに用いられる。リンクは相互接続されたノード及びサ
ブノード間において両方向への伝送能力があることから
双方向的であることを注記する。従って各方向への伝送
ごとに別のリンク・ラベルが与えられる。
【００３３】パケットが図1のパケット・ネットワーク
を通って流れると、図4のフィールド40乃至42のANRラベ
ルは図2の交換バス23からのパケットを受信するアダプ
タ回路により削除される。従ってANRルート割当てフィ
ールド内の第1のラベルは常に次のサブノードにおいて
選択されるべきリンクのためのラベルとなっている。よ
って各サブノードがパケットをそのサブノードから選択
的にルート割当てする際に必要なことはANRフィールド
の第1のラベルを考慮することのみである。
【００３４】図5はTMMルート割当てに用いられるルート
割当てフィールドを示している。マルチキャストとは同
じパケットを同じ発信元ユーザアプリケーションから複
数の異なる宛先ユーザ・アプリケーションに送ることを
意味する。このような共通パケット伝送を受信すること
になる異なる宛先のグループのメンバはマルチキャスト
・ツリーの中で互いに関連しあっている。ツリー中の各
リンクに対するアダプタ回路は図5のTMMフィールドのツ
リー・アドレス・フィールド50に見られる同じツリー・
アドレスでマークされている。
【００３５】マルチキャスト・ツリーのアドレスはマル
チキャスト・ツリー自体が作られると同時にセットアッ
プされる。さらにこのツリー・アドレスはパケットが図
1のパケット・ネットワークを通って移動するときに、
変更されたり移動されたりしない(ANRルート割当てにお
けるANRラベルと同様である)。マルチキャスト・ツリー
・アドレスを持つパケットは出会った各サブノードにお
いてアダプタ(14乃至16、20乃至22、24乃至26)によって
受信され、そのバスにパケットを渡したリンク又はユー
ザ・アプリケーション以外のそのツリー・アドレスを共
有する出力側のリンク及びユーザ・アプリケーションへ
送られる。コピーされたパケットがマルチキャスト・ツ
リーにおいて隣接する全てのサブノードへ伝送される。
ここでマルチキャスト・ツリー・アドレスを共有する出
力側のリンクがなくなるまでコピー及び再伝送が続けら
れる。同じパケットを二重に配送することを防ぐため、
マルチキャスト・ツリーはループのないように作られて
おり、たとえネットワークの誤り状態の下であってもど
の2つのサブノード間においてもただ1つのルートのみが
可能である。図5に示すように、ホップ・カウントダウ
ン・フィールド51はパケットが再伝送される毎に減分さ
れるものであり、TMMフィールドに含まれる。ホップ・
カウントダウン・フィールドがゼロに等しくなったとき
パケット伝送は停止する。図5のTMMフィールドはEOF(フ
ィールド終わり)フラグ52によって終わる。
【００３６】マルチキャスト・ツリーの他の全てのメン
バへパケットを送るためにツリー中の発信元ユーザ・ア
プリケーションは制御バイト34 (図3)にTMM識別コード
を持ちそしてルート割当てフィールドにはグループを識
別する適切なツリー・アドレスを持つ。マルチキャスト
・ツリーのメンバである全てのユーザ・アプリケーショ
ンはパケットのコピーを受信することになる。いずれの
ユーザ・アプリケーションも同時に複数の異なるマルチ
キャスト・ツリーのメンバとなることが可能である。故
に、重なっているマルチキャスト・ツリーに割当てられ
るツリー・アドレスは独自のものでなければならない。
サブノードはそのツリー・アドレスをそのサブノードへ
つながっているリンクから追加したり削除したりするこ
とによって簡単にマルチキャスト・ツリーに追加したり
マルチキャスト・ツリーから削除したりすることができ
る。これは1つのノードのCPから他のノードのCPへ送ら
れるネットワーク制御メッセージを介して要求すること
ができる。
【００３７】図6は3個のノード60、61及び62からなるパ
ケット交換ネットワーク(NetID ABを持つ)ブロック図を
示している。各ノードは3個のサブノード(ノード60には
5、6及び7、ノード61には8、9及び53、ノード62には5
4、55及び56)を有する。各ノードはネットワーク識別子
(AB)及びノード識別子(N1、 N2、 N3)の組み合わせ(AB.N
1、AB.N2、AB.N3等)によってトポロジ・データベース内
で識別される。この実施例においては、各ノードはその
サブノードの1つの中にあるCPと呼ばれるネットワーク
制御機能の組を順番に所有する。例えば、ノード60のサ
ブノード5はCP63を有し、ノード61のサブノード9はCP 6
4を有し、ノード62のサブノード56はCP65を有してい
る。各サブノードはそのノード内で一意的な識別子を持
っている(サブノード5、8及び54に対しては A、サブノ
ード6、9及び55に対してはB、サブノード7、53及び56に
対してはC)。実線で示しているのはサブノード7及び53
の間のノード間伝送リンク1及び2、サブノード8及び54
の間のノード間伝送リンク3並びにサブノード9及び55の
間のノード間伝送リンク4である。ルート割当てラベル
中のバイナリ番号を等価な10進数を指定することのよっ
て参照することができる。リンク1はサブノード7中の1
のルート割当てラベル値及びサブノード53中の3のラベ
ル値を設定されている。同様に、リンク2はサブノード7
中の2及びサブノード53中の1のラベル値を設定されてお
り、リンク3はサブノード8中の2及びサブノード54中の1
のラベル値を設定されており、そしてリンク4はサブノ
ード9中の4及びサブノード55中の2のラベル値をそれぞ
れ設定されている。ノード間リンク1、2、3及び4はそれ
らが接続しているサブノード及びそれらが関係する各サ
ブノードにおけるANRルート割当てラベルによってトポ
ロジ・データベースの中で識別される。例えばリンク1
については、AB.N1.C,1,AB.N2.C,3 である。選択された
ノード内リンクは破線で示されている。即ち、リンク66
(ノード60のサブノード5と6)、67(ノード60のサブノー
ド6と7)、68(ノード61のサブノード9と53)及び69(ノー
ド62のサブノード55と56)である。ノード内リンクもま
たそれらが接続しているサブノード及びそれらが関係す
る各サブノードにおけるANRルート割当てラベルによっ
てトポロジ・データベースの中で識別される。例えばノ
ード内リンク66についてはサブノード5及び6のルート割
当てラベル値5及び7をそれぞれ持っており、AB.N1.A,5,
AB.N1.B,7 により識別される。
【００３８】スパンニング・ツリー・アルゴリズムはサ
ブノード及びノード内リンクを取り扱うために強化され
ている。スパンニング・ツリーはノード及びエッジ(ス
パンニング・ツリー上のノード間リンク)から構成され
るグラフとして表現することができる。エッジは1つの
ノードのサブノードから別のノードのサブノードへ向か
うものとして理解される。従来技術におけると同様にリ
ンクがスパンニング・ツリーの一部となる場合、そのリ
ンクの両端におけるノードがそのリンクに対してアーキ
テクチャ的に規定されたツリー・アドレスを持つパケッ
トを受信するように設定し且つスパンニング・ツリーの
一部としてトポロジ・データベース中のそのリンクにフ
ラグを付ける。
【００３９】ここでノードは内部にサブノードを含んで
いるので、1つのノードのCPから隣接するノードのCPへ
のルートはノード内リンク及びサブノードを通ることに
なる。従ってCPからCPへのルートは1つの伝送リンクの
場合に比べ実際にはいくつかのサブノードを通る複雑な
ルートになることもある(図6参照)。このようなルート
はいくつかのノード内リンク、ノード間リンクそしてさ
らにいくつかのノード内リンクにより末端から末端まで
が構成されている。各ノードがそのノード内リンクの組
をスパンニング・ツリーのツリー・アドレスにより設定
することによってCPを含むサブノード及びノード間スパ
ンニング・ツリー・リンクに接続されたサブノードが接
続されるが、ループは形成されない。(トポロジ・デー
タベース中のこれらのノード内リンクにスパンニング・
ツリーの一部としてフラグを付ける必要はない。)従っ
てサブノード、ノード内リンク及びノード間リンクの全
体的な構造はツリーのそれと同様であり、よってTMMル
ート割当ては効率的にネットワーク制御パケットをルー
ト割当てするために用いることができる。
【００４０】図6を参照すると、リンク1及び4はスパン
ニング・ツリーの一部であり、太線で示されている。ス
パンニング・ツリーのツリー・アドレスで設定されたノ
ード内リンクのみが示されており、他のノード内リンク
は示されていない。
【００４１】2つのノード間の伝送リンクが稼働状態で
あるとき、交換される情報は1又はそれ以上のANRラベル
の列を含むように拡張される。ANRラベルは2つのノード
のそれぞれにおけるその伝送リンクに接続されたサブノ
ードからそのCPまでのルートを表している。このような
列の最初のゼロ又はそれ以上のラベルがサブノード間の
ノード内リンクを指定し、最後のラベルがそのCPを指示
するANRラベルである。各CPはこのラベルの列を用いて
新たに稼働状態になったリンクを介してパケットを隣の
CPへ送る。
【００４２】ここでユーザ・アプリケーションがサブノ
ードに(即ち特定の交換機構に関係するアダプタに)常駐
していると、ユーザ・アプリケーションに対するネット
ワーク・アドレスはこのサブノードを識別するために拡
張される。従って(NetID.node ID.subnode ID、ルート
割当てラベル)の形のネットワーク・アドレスがディレ
クトリ機能への問合わせによって与えられる。同様にマ
ルチキャスト・ツリーに接続されたユーザ・アプリケー
ションのグループに対するネットワーク・アドレスは(N
etID.node ID.subnode ID、ツリー・アドレス)の形とな
る。これらのIDは好ましくは8バイトである。
【００４３】トポロジ・データベース及びディレクトリ
・データベースにおいて利用可能な拡張された情報をも
ちいてルート割当て機能はノード間リンクのみでなくノ
ード内リンクも含むポイントツーポイントの直線ルート
及びマルチキャスト・ツリーを与える。従ってANRルー
ト割当てフィールドはノード間リンクのラベルを差し込
んだノード内リンクのルート割当てラベルを持つことに
なる。ルート割当て機能はそれ以外の場合変更されな
い。
【００４４】図7はCP機能がノードのサブノードの間に
分散している場合における図6のノードAを示している。
ノードは160で示されている。サブノードは105、106及
び107で示されている。サブノードAにおけるCP機能のサ
ブセットは163でサブノードBにおけるサブセットは263
でサブノードCにおけるサブセットは363で示されてい
る。このようにCPの特定の機能を分散することができ
る。
【００４５】図8はノード70、71及び72からなる3ノード
・ネットワークについてのルート割当ての図である。発
信元ノード70はルート割当てラベル29を割当てられたユ
ーザ・アプリケーション73及びラベル1を割当てられた
ノード間リンク1を有する。中間ノード71は本発明によ
る2個のサブノード74及び75を有する。これらのサブノ
ードはそれぞれサブノードID 10及び12を有する。サブ
ノード75はラベル2及び9を割当てられたノード間リンク
を有する。宛先ノード72はそれぞれサブノードID10、11
及び12で識別される3個のサブノード79、80及び81を有
する。サブノード79はラベル8を割当てられたノード間
リンク並びにラベル1及び5を割当てられたノード内リン
クを有する。サブノード80はラベル3及び4を割当てられ
たノード内リンク並びにラベル40を割当てられたユーザ
・アプリケーション85を有する。各リンクは実線で示さ
れている。
【００４６】発信元ノード70のユーザ・アプリケーショ
ン73から宛先ノード72のユーザ・アプリケーション85へ
メッセージを送りたいとする。破線87は中間ノード71を
介したノード70と72の間の望ましいルート全体を示して
いる。従ってこのルートはノード間リンク86及び88並び
にノード内リンク82からなる。
【００４７】ノード70のユーザ・アプリケーション73か
ら出るメッセージの完全なルート割当てフィールドはAN
Rルート割当てラベル1、9、1、40を持つ。これらの番号
はメッセージの通るサブノードの出力側リンクのラベル
に宛先ノード内の目的ラベルを連ねたものである。ノー
ド70において通常の手法に従ってリンク86のラベルがル
ート割当てフィールドから削除され、よってルート割当
てフィールドは9、1、40に減る。ノード71においてリン
ク88のラベルが削除され、よってルート割当てフィール
ドは1、40に減る。ノード72のサブノード79においてリ
ンク82のラベルが削除されると、ルート割当てフィール
ドは40に減る。このようにしてメッセージをサブノード
81のユーザ・アプリケーション85に渡すことができる。
【００４８】逆のルートを累算することによって実際に
この宛先ユーザ・アプリケーションがこのメッセージに
対する返答を送ることができる場合、そのルート上のい
くつかの通信リンクの逆のリンクラベル及びアプリケー
ション73のラベルからなる逆のルート割当てフィールド
即ち3、8、2、29が順方向にサブノードを介するパケッ
ト・フローとして作成される。
【００４９】次の表1は以上の論述をまとめたものであ
る。この表の原理はいずれの長さのルートに対しても容
易に拡張することができる。ルート割当ては本発明によ
ってサブノードに分割されたノード間の内容を明らかに
利用している。
【００５０】
【表１】 ノード内リンクによるルート割当てフィール
ド 順ルート割当て 逆ルート割当て ネットワーク内 フィールド フィールド の位置 1、9、1、40 29 ノード70内 9、1、40 29 リンク86上 9、1、40 2、29 ノード71のサブノード75内 1、40 2、29 リンク88上 1、40 8、2、29 ノード72のサブノード79内 40 8、2、29 ノード72のノード内リンク82上 40 3、8、2、29 ノード72のサブノード81内 ルート割当て機能によって与えられたルートに含まれる
ノード内リンクを用いて帯域幅の管理及び確保機能はノ
ード間リンク上の帯域幅と同じ方法により同時にノード
内リンク上の帯域幅を割当て、維持しそして割当て解除
を行うことができる。同様に、ノード内リンク容量及び
割当て情報をノード間リンク情報を扱うのと同じ方法に
より輻輳制御機構のパラメータ設定において考慮するこ
とができる。帯域幅の管理及び確保機能並びに輻輳制御
はそれ以外の場合変更されない。
【００５１】
【発明の効果】本発明においてパケット交換ネットワー
クのノード内にサブノードが設けられることによりパケ
ット交換ネットワーク内で外部から可視の限定されたノ
ード内通信設備を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する汎用的なパケット通信システ
ムのブロック図である。
【図２】図1のシステムのノードの1つに見られるCPを有
する典型的なパケット・ネットワーク・サブノードのブ
ロック図である。
【図３】図1のシステム上で伝送されるパケットの典型
的なヘッダを表した図である。
【図４】図3のヘッダ中のANRフィールドを表した図であ
る。
【図５】図3のヘッダ中のTMMフィールドを表した図であ
る。
【図６】各ノードが本発明によるサブノードをもち且つ
その全てのCP機能を1つのサブノード内に含む3個のノー
ドを有するパケット通信システムのブロック図である。
【図７】CP機能がノード内のサブノードに分散されてい
るパケット通信システムの1つのノードのブロック図で
ある。
【図８】3個のノードのうち2個のノードがサブノードを
有するパケット通信システムの本発明によるルート割当
てを示す図である。
【符号の説明】
1、2、3、4 ノード間リンク 5、6、7、8、9、53、54、55、56 サブノード 60、61、62 ノード 63、64、65 コントロール・ポイント(CP) 66、67、68、69 ノード内リンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・エリス・ドレイク、ジュニア アメリカ合衆国27312 ノースカロライ ナ州、ピッツボロ、フェアリントン 321 (72)発明者 ジョン・ゲイリー・ダドリー アメリカ合衆国27612 ノースカロライ ナ州、ラレイ、ゲインスボロー・ドライ ブ 6113 (72)発明者 ロック・グエリン アメリカ合衆国10598 ニューヨーク州、 ヨークタウン・ハイツ、シーニック・ビ ュー・ナンバー・フォー・エイチ（番地 なし) (72)発明者 マーク・アダム・カプラン アメリカ合衆国10536 ニューヨーク州、 ケイトナ、ホーリー・ヒル・レイン 14 (72)発明者 ジェラルド・アーノルド・マリン アメリカ合衆国27514 ノースカロライ ナ州、チャペル・ヒル、スウィーテン・ クリーク・ロード 3704 (72)発明者 マーシャ・ランバート・ピーターズ アメリカ合衆国27312 ノースカロライ ナ州、ピッツボロ、ニュー・ホープ・ト レイルズ ６ (72)発明者 ケネス・ハーベイ・ポッター、ジュニア アメリカ合衆国27606 ノースカロライ ナ州、ラレイ、アムステルダム・プレイ ス 5404 (56)参考文献 特開 昭61−284144（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−142243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−166849（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−76342（ＪＰ，Ａ) 情報処理学会研究報告マルチメディア 通信と分散処理51−５（1991．７．５) 上水流 由香 他「広域分散環境におけ るネットワーク管理モデル」 1992年電子情報通信学会秋季大会Ｂ− 464 東京大学大型計算機センター年報 （1991）Ｐ31−37 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04L 12/56 H04L 12/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 伝送リンクにより接続された複数のノー
    ドを有し、該ノードのそれぞれが様々なルート割当て機
    能及び制御機能を与える唯1つのコントロール・ポイン
    ト(以下CP)を含むパケット交換のための通信ネットワー
    クにおいて、 1つ又は複数の前記ノード内に設けられ、当該ノード内
    の前記CPにより与えられる前記ルート割当て機能及び制
    御機能へのアクセスを各々が有する複数のサブノード
    と、 前記ノード内の前記サブノードを接続するノード内通信
    リンクと、 各ノードに設けられ前記通信ネットワークを介して送信
    されるパケットに対する最適ルートを決定する手段と、 各ノードに設けられ1つ又は複数のサブノードに接続さ
    れた1つ又は複数のユーザ・アプリケーションに対する
    アドレスとして、ネットワークID、ノードID、サブノー
    ドID及びサブノードに接続されたユーザ・アプリケーシ
    ョンを指定するラベルで構成されるアドレスを生成する
    手段と、 を具備するパケット交換通信ネットワーク。
  2. 【請求項２】 前記CPの1つは前記ノード内の1つのサブ
    ノード内にある、請求項1に記載のパケット交換通信ネ
    ットワーク。
  3. 【請求項３】 前記CPの1つは前記ノード内のいくつか
    のサブノードに分散している、請求項1に記載のパケッ
    ト交換通信ネットワーク。
  4. 【請求項４】 前記CPはサブノードを内部に持たないノ
    ード又はノード内のサブノードのいずれかの中に設けら
    れており、ネットワーク中の全てのノード及びリンクの
    状態及び特性についての情報を含むトポロジ・データベ
    ースのコピーを維持し、 前記トポロジ・データベースはサブノードを持たないノ
    ードについて及びサブノードを持つノード内の該サブノ
    ードについてその状態及び特性を含むとともに、ノード
    間リンク及びサブノードを持つノード内の該サブノード
    を接続するノード内リンクの状態及び特性をも含む、請
    求項1に記載のパケット交換通信ネットワーク。
  5. 【請求項５】 複数のノードを有し1つ又は複数のノー
    ドがサブノードを有するパケット交換通信ネットワーク
    における1つのノードで1つ又は複数のノード内リンクを
    含むスパンニング・ツリーを生成する方法であって、 サブノードを持つノードの各々について、どのサブノー
    ドが前記スパンニング・ツリーの1部分になるべき外部
    リンクを持つかを判定するステップと、 サブノードを持つノードの各々について、CPのあるサブ
    ノードを判定するステップと、 サブノードを持つノードの各々において、CPのあるサブ
    ノード及び外部リンクを有するサブノード間の接続ルー
    トを与える1組のノード内リンクを選択するステップ
    と、 前記1組のノード内リンクが前記スパンニング・ツリー
    内に含まれるように前記1組のノード内リンクをツリー
    ・アドレスでプログラムするステップと、 を具備する方法。
  6. 【請求項６】 CPを有しパケット交換通信ネットワーク
    の1部を構成する受信ノードでリンク稼働中に拡張情報
    パケットを送信ノードへ送信する方法であって、 ルート割当てフィールド及び複数の自動ネットワーク・
    ルート割当て(以下ANR)ラベルを含むメッセージ・フィ
    ールドを有するパケットを生成するステップと、 前記受信ノード内にCPを指定するために前記メッセージ
    ・フィールド内に前記複数のANRラベルに対する最終ANR
    ラベルを設定するステップと、 前記受信ノードのサブノード間のノード内リンクを指定
    するために前記複数のANRラベルの残りのANRラベルに対
    して非最終ANRラベルを設定するステップと、 前記受信ノードのCPに至る最適ノード内ルートを前記送
    信ノードへ送信するために前記拡張情報パケットを前記
    送信ノードへ送信するステップと、 を具備する方法。
  7. 【請求項７】 CPを有しパケット交換通信ネットワーク
    の1部を構成する受信ノードでリンク稼働中に拡張情報
    パケットを送信ノードへ送信する装置であって、 ルート割当てフィールド及び複数のANRラベルを含むメ
    ッセージ・フィールドを有するパケットを生成する手段
    と、 前記受信ノード内にCPを指定するために前記メッセージ
    ・フィールド内に前記複数のANRラベルに対する最終ANR
    ラベルを設定する手段と、 前記受信ノードのサブノード間のノード内リンクを指定
    するために前記複数のANRラベルの残りのANRラベルに対
    して非最終ANRラベルを設定する手段と、 前記受信ノードのCPに至る最適ノード内ルートを前記送
    信ノードへ送信するために前記拡張情報パケットを前記
    送信ノードへ送信する手段と、 を具備する装置。
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