JP3051947B2 - グループアドレス処理方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はグループアドレス処理方
式に係り、特に、ＬＡＮ間接続に代表される高速データ
通信を交換接続するパケット交換システムまたは、ＡＴ
Ｍ交換システムにおいて、経済的で品質劣化の少ないグ
ループ同報通信を実現するグループアドレス処理方式に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シングルキャストパケットとマル
チキャストパケットを混在させて転送処理するパケット
交換システムは、到着順に両者の処理のレベルを同一と
して処理されている。

【０００３】図９は従来のパケット交換システムの転送
処理システムの構成を示す。同図に示すシステムは、入
回線７０、受信回路７１、データ線７２、パケットバッ
ファ７３、パケット処理７４、データ線７５、送信回路
７６及び出回線７７より構成される。

【０００４】受信回線７１は、入回線７０から受信した
信号から物理レイヤを終端し、パケットをデータ線７２
に送出する。パケットバッファ７３は、パケット処理部
７４の処理を待ち合わせる。パケット処理部７４は、パ
ケットバッファ７３の先頭から到着順にパケットを取り
出し、パケットの宛先を見て、パケットの宛先が個別ア
ドレスの場合には、対応する方路へ中継する一方、パケ
ットの宛先アドレスがグループアドレスの場合には、配
布数に必要なパケットを複製後、各宛先へ中継する。デ
ータ線７５は、パケット処理部７４と送信回路７６を接
続する。送信回路７６は、データ線７５から受け取った
パケットを出回線７７に送出する。

【０００５】シングルキャストの場合には、個別アドレ
スが記載されたパケットを一旦パケットバッファ７３に
蓄積し、パケット転送処理部７４がバッファの先頭から
パケットを取り出し、当該パケットの宛先情報を参照し
て宛先の方路へ転送する処理が行われる。

【０００６】また、マルチキャスト（グループ同報通
信）の場合には、複数のアドレスが記載されたパケット
を一旦パケットバッファ７３に蓄積後、当該パケットに
記載されたグループアドレスの指す複数の宛先分のパケ
ット複製と各宛先のアドレス変換を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術においては、シングルキャストとマルチキャス
トが混在して到着し、到着順に処理されていたため、マ
ルチキャストパケットが重なって到着した場合、対地数
が多い場合、または通信情報が長い場合等、システム内
にマルチキャストパケットに係わる処理時間が長い場合
には、後続のシングルキャスト／マルチキャストパケッ
トの処理が待たされるため、遅延が発生したり、バッフ
ァ溢れにより廃棄されること等から品質劣化をもたらす
危険性が高い。これは、入力負荷量（Ａi ＋Ａg ）に対
して出力負荷量が（Ａi ＋Ａg ・α）と大きくなること
から明らかである。ここで、Ａi は、個別アドレス指定
の入力パケット量、Ａg はグループアドレス指定の入力
パケット量、αは、グループ同報通信の対地数をそれぞ
れ示す。特に、パケットの複製処理を連続で行った場合
には、瞬時にシステム内の滞留負荷が増大し、品質劣化
に与える影響は大きい。

【０００８】図１０は、従来の問題を説明するための図
である。同図は、マルチキャストパケット処理中にその
後到着したシングルキャストパケットが待たされること
により、遅延時間が増大する状況を示す。

【０００９】同図において、斜線で示すパケットは、グ
ループアドレスを記載したマルチキャストパケット８１
であり、その他のパケットは、マルチキャストパケット
８１の後に到着した個別アドレスを記載したシングルキ
ャストパケット８２〜８６である。また、同図ａ、ｂ
は、それぞれマルチキャストパケット８１からシングル
キャストパケット８６を受信あるいは送信するタイミン
グを示す。

【００１０】同図の例では、マルチキャストパケット８
１が５対地に対して配布されるため、その後到着したシ
ングルキャストパケット８２〜８５の４つのパケットが
処理を待ち合わせた結果、遅延が増大する様子を示して
いる。この状況が深刻化してくると、パケットが廃棄さ
れる場合も想定される。

【００１１】今後、電子出版、分散データベース、グル
ープウェアなどマルチキャストを用いた様々なアプリケ
ーションが出現し、広く普及してゆくものと思われる。
マルチキャストパケットの混在比率が大きくなると、パ
ケットの複製処理や中継処理に係る負荷が増大するた
め、システムの負担が大きくなり、高い通信品質のサー
ビスを提供することは困難である。

【００１２】一方、マルチキャストパケット処理のため
にシステム全体の処理能力を向上させれば、負荷増大の
影響をある程度緩和できるが、マルチキャストによる負
荷の増大は瞬時的であり、常に高い処理能力を確保する
ことは効率的・経済的な設備投資とは言えない。

【００１３】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、上記従来の問題を解決し、マルチキャストパケット
とシングルキャストパケットを同時に扱い、パケット交
換処理を経済的にしかも少ない品質劣化で提供すること
ができるグループアドレス処理方式を提供することを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理構
成図である。

【００１５】本発明は、通信情報をパケットまたはセル
に分割し、パケットまたはセルに記載された宛先アドレ
スにより方路を選択する交換システムにおいて、受信し
たパケットまたはセルから求めた宛先アドレスが１つの
宛先を示す個別アドレスの場合、当該アドレスの方路に
転送し、宛先アドレスが複数の宛先を示すグループアド
レスの場合、受信したパケットまたはセルを対地数分複
製後、当該対地へ転送する交換処理において、アドレス
種別について個別アドレス及びグループアドレスとを識
別するアドレス種別識別手段と、システム内で処理待ち
パケットまたはセルを保留する保留手段と、システム内
を通過するトラヒック量を観測するトラヒック観測手段
と、トラヒック観測手段により観測されたトラヒック量
と一定値を比較することにより、一定値を越えたか否か
を判断する判断手段とを含み、判断手段の判断結果が観
測トラヒックが指定した値を越えた期間は、グループア
ドレスに関わる処理を停止し、保留手段によりパケット
またはセルを保留し、観測トラヒックが指定した値以下
になってから再開する。

【００１６】

【作用】本発明のグループアドレス処理方式は、パケッ
ト及びセル単位で交換接続するシステムの中継／交換処
理において、アドレス種別として、個別アドレスとグル
ープアドレスを識別し、パケット数、セル数等のシステ
ム内部の通過トラヒック量を観測し、その観測値が一定
値を越える場合には、マルチキャストパケットに関する
処理の優先度を下げ、処理待ちマルチキャストパケット
を保留しておき、観測値がある値以下になった場合にグ
ループアドレスの処理を再開する。本発明においては、
システムに到着したマルチキャストパケットに対する複
製をシステム負荷の空きを見計らって処理するため、瞬
時にシステム内の負荷が増加することはなく、負荷増加
を平滑化させる作用がある。この作用により副次的にシ
ステムで処理されるパケットの廃棄を低く抑えることが
できる。

【００１７】高速データ通信のトラヒック特性から考え
た場合に、端末の発生したバースト性がそのまま保存さ
れることが多く、システムは間欠的なパケット流に対し
て交換処理を行うことになる。従って、システムに加わ
る負荷量は、定常的に高負荷を持続する状況は少なく、
短い時間間隔で絶えず変化していることが予想される。
従って、例えシステムが過負荷状態となっても短時間後
には通常負荷に回復している確率が高いため、過負荷時
にマルチキャストの複製処理を保留し、（処理優先度を
低下させ）、その後負荷が軽減された時点で処理を再開
することにより、到着パケットの隙間を利用してマルチ
キャストパケット処理を効率的に、しかも短時間の遅延
で実現することができる。

【００１８】また、マルチキャストパケットの発生頻度
は、間欠的であるため、システムへの到着率がそれほど
大きくない。従って、過負荷時に保留するためのバッフ
ァは少量であるため、経済的に実現可能である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。

【００２０】本実施例は、本発明をパケット交換機のパ
ケット転送処理部に適応した場合について説明する。な
お、本実施例において、パケット交換機及び端末はセル
と呼ばれる５３バイトの固定長パケットによるＡＴＭを
用いて通信を行うものとする。

【００２１】図２は、本発明の一実施例のパケット交換
機と端末との接続構成を示す。

【００２２】同図に示すシステムは、通信情報をセル単
位で送受する４つの端末１〜４、セル単位で到来したパ
ケットの処理するパケット交換機５、各々の端末１〜４
とパケット交換機間を接続する回線６〜９により構成さ
れる。

【００２３】本実施例では、端末１〜４とパケット交換
機５は、それぞれ、論理パス識別子（ＶＰＩ）／論理チ
ャネル識別子（ＶＣＩ）で識別される。また、端末１〜
４は、通信情報を当該コネクションを指すＶＰＩ／ＶＣ
Ｉを付与したセルに分割する。また、これらのセルに共
通な多重化識別子（ＭＩＤ）番号を付与して、パケット
交換機５に送信する。パケット交換機５は、端末１〜４
から到着したセルをセル単位で処理し、先頭セルに記載
された宛先アドレス（ＤＡ）に基づいて宛先の端末へ一
連のセル群を転送する。この場合、ＤＡが個別アドレス
の場合は、一つの端末に対して転送するが、グループア
ドレスの場合は、当該グループに属する端末数分に対し
てセルを複製し、着端末へ転送する。

【００２４】図３は、本発明の一実施例におけるパケッ
トのフォーマットとセルとの関係を示す。本実施例で
は、端末は、通信情報１０をＣＣＩＴＴ勧告Ｉ．３６４
のＣＬＮＡＰフレーム１１でカプセル化し、さらに、Ｃ
ＣＩＴＴ勧告Ｉ．３６２，３６３のＡＴＭアダプテーシ
ョンレイヤタイプ３／４のフレーム１２により一連のＡ
ＴＭセルに分割される。ここで、一連のセル群は一般に
一つの先頭セル（ＢＯＭ）１３、いくつかの中間セル
（ＣＯＭ）１４、一つの最終セル（ＥＯＭ）１５からな
る。

【００２５】なお、通信情報が短い場合、中間セルがな
い場合、さらには、一つのセル（ＳＳＭ）の場合があ
る。

【００２６】図４は、ＢＯＭセル、ＣＯＭセル、ＥＯＭ
セル、ＳＳＭセルの情報フィールドを示す。ここでＳＴ
はセルの種類を示し、ＢＯＭ，ＣＯＭ，ＥＯＭ，ＳＳＭ
のいずれかを示す。ＨＥＣは、ヘッダの誤りを生成多項
式により計算した値が格納される。

【００２７】同一通信情報を構成する一連のセルは、識
別子ＶＰＩ／ＶＣＩ／ＭＩＤの組により識別される。ま
た、ＣＬＮＡＰフレームの先頭に記載されたＤＡは、セ
ル化後、ＢＯＭかＳＳＭのＤＡ（宛先アドレス）フィー
ルドに格納される。本フィールドは、個別アドレスかグ
ループアドレスタイプサブフィールドとＤＡサブフィー
ルドに分割される。個別アドレスの場合は、アドレスタ
イプに１１００ｂを、グループアドレスの場合にはアド
レスタイプに１１１０ｂを設定してアドレス属性を識別
することができる。また、ＣＯＭセルとＥＯＭセルに
は、制御情報と通信情報が格納される。なお、その他の
制御フィールドは、本実施例とは直接関連しないため、
説明を省略する。端末１〜４及びパケット交換機５は、
これらのセルを単位として通信を行う。

【００２８】図５は、本発明の一実施例におけるグルー
プアドレスを用いたグループ同報通信の例を示す。ここ
で、端末Ａ１は、通信情報をＢＯＭ３１，ＣＯＭ３２，
ＥＯＭ３３の３つのセルに分割し、回線６を経由してパ
ケット交換機５へ送信される。ここで、各セル共、共通
のＶＰＩ＝１０，ＶＣＩ＝８，ＭＩＤ＝３の番号が付与
される。

【００２９】本実施例では、端末Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが一つ
のグループアドレス１１１１に属する。まず、端末Ａ
は、ＣＬＮＡＰフレームにおいて、当該グループアドレ
スを宛先アドレスとして指定したパケットを作成し、上
記説明に従ってセル化した後、パケット交換機５に転送
する。

【００３０】パケット交換機５では、受信したＢＯＭに
記載されたＤＡアドレスフィールドのアドレスタイプを
参照し、グループアドレスであることを認識すると、ま
ず、グループアドレス１１１１に属する複数の配布先が
端末Ｂ２，端末Ｃ３，端末Ｄ４であることを認識する。
この場合は、３対地であるため、受信セルを２回複製
し、複製元セルと合わせて送信用に３つのセルを確保す
る。次に、確保したセルのそれぞれを回線７、８、９上
に定義されたＶＰＩ／ＶＣＩ／ＭＩＤ値に変換後、各回
線に送出される。また、その後到着するＣＯＭ，ＥＯＭ
については、前回のＢＯＭで受信したＶＰＩ／ＶＣＩ／
ＭＩＤ値と同じであることにり、同一パケットを構成す
るセルであることを判別し、ＢＯＭと同様の処理を繰り
返す。

【００３１】以上の説明の通り、端末Ａ１からパケット
交換機５に到着した３つのセル３１、３２、３３は、そ
れぞれセル単位で複製され、ＶＰＩ／ＶＣＩ／ＭＩＤを
各宛先毎に変換後、端末Ｂ２，端末Ｃ３、端末Ｄ４へ配
布されることにより、マルチキャスト（グループ同報通
信）が実現される。

【００３２】図６は、本発明の一実施例におけるパケッ
ト交換機の構成を示す。同図に示すパケット交換機は、
入回線４０、受信回路４１、データ線４２、４４、５
３、分離回路４３、第１のバッファ４６、グループアド
レス処理部４７、データ線４８、多重回路４９、データ
線５０、送信回路５１、出回線５２、第２のバッファ５
４、個別アドレス処理部５５、トラヒック監視回路５７
及び制御線５８、５９より構成される。

【００３３】受信回路４１は、物理レイヤを終端し、セ
ルを取り出してデータ線４２へ送出する。データ線４２
は、受信回路４１と分離回路４３を接続する。分離回路
４３は、受信したセルの宛先アドレスの種別がグループ
アドレスであれば、データ線４４へ送出し、グループア
ドレスであれば、データ線５３へ送出する。データ線４
４は、分離回路４３と第１のバッファ４６を接続する。
第１のバッファ４６は、グループアドレス処理部４７の
処理を待ち合わせるセルを格納する。グループアドレス
処理部４７は、第１のバッファ１の先頭からセルを取り
出し、グループアドレスが示す転送対地数分のセルを複
製し、宛先に対応するＶＰＩ／ＶＣＩ／ＭＩＤ値へ書換
え後、データ線４８へ送出する。データ線４８は、グル
ープアドレス処理部４７と多重回路４９を接続する。多
重回路４９は、２つのデータ線４８、５６からセルを合
流させ、データ線５０へ送出する。データ線５０は、多
重回路４９と送信回路５１を接続する。送信回路５１
は、データ線５０から受信したセルの物理レイヤを変換
し、出回線５２に送出する。データ線５３は、分離回路
４３と第２のバッファ５４を接続する。第２のバッファ
５４は、個別アドレス処理部５５の処理を待ち合わせる
セルを格納する。個別アドレス処理部５５は、バッファ
２の先頭からセルを取り出し、当該セルの宛先に対応す
るＶＰＩ／ＶＣＩ／ＭＩＤ値へ書換え、データ線５６へ
送出する。データ線５６は、個別アドレス処理部５５と
多重回路４９を接続する。トラヒック監視回路５７は、
制御線５８を介して第２のバッファ５４の滞留トラヒッ
ク量を観測し、観測値が一定値以上となった場合、制御
線５９を介してグループアドレス処理部４７の動作を停
止させるよう指示を行う。

【００３４】本実施例においてセルが、個別アドレスの
場合、入回線４０→受信回路４１→データ線４２→分離
回路４３→データ線４４→第１のバッファ４６→グルー
プアドレス処理部４７→データ線４８→多重回路４９→
データ線５０→送信回路５１→出回線５２の順に、ま
た、グループアドレスの場合、入回線４０→受信回路４
１→データ線４２→分離回路４３→データ線５３→第２
のバッファ５４→個別アドレス処理部５５→データ線５
６→多重回路４９→データ線５０→送信回路５１→出回
線５２の順に各々転送・処理される。分岐回路４３以降
のセルは、グループアドレス処理部４７、個別アドレス
処理部５５によりそれぞれ到着順に処理される。この処
理内容については、従来の技術と同様であるため、説明
を省略する。

【００３５】図７は、本発明の一実施例におけるトラヒ
ック監視回路の処理を示すフローチャートである。

【００３６】トラヒック監視回路５７は、個別アドレス
処理部５５の処理を待ち合わせる第２のバッファ５４の
キュー長をシステム内トラヒック量として観測し、一定
値を越えた場合にグループアドレス処理部４７の動作を
停止させる機能をもつ。

【００３７】まず、第２のバッファ５４のキュー長が一
定値を越えるまでキュー長の観測を制御線５８を用いて
連続的に行う（ステップ１）。ステップ１の処理におい
て、キュー長が一定値を越えた場合、グループアドレス
処理部４７の動作を制御線５９を介して指示する（ステ
ップ２）。その後、第２のバッファ５４のキュー長が一
定値以下かどうかを判断する処理（ステップ３）へ制御
を移す。ステップ３の判断において、第２のバッファ５
４のキュー長が一定値以下となった場合、グループアド
レス処理部４７の動作を再開させるよう、制御線５９を
介して指示する（ステップ４）。その後は、ステップ１
の処理に移行する。

【００３８】以上の処理により、第２のバッファのセル
滞留数（システム内の滞留トラヒック）が多いときは、
時間のかかるグループアドレス処理を停止するため、セ
ル複製などに起因する負荷増加を平滑化できる。

【００３９】図８は、本発明の一実施例のパケット交換
システムにおけるマルチキャストパケット処理のための
負荷増大を平滑化できることを説明するための図であ
る。

【００４０】同図において、斜線で示されるパケット９
１はマルチキャストパケットであり、パケット９２〜９
６は、マルチキャストパケット９１の後に到着した個別
アドレスを記載したシングルキャストパケットを示す。
また、同図ｃ，ｄは、それぞれマルチキャストパケット
９１からパケット９６を受信或いは送信するタイミング
を示す。同図は、システム内の処理負荷が増大している
状況下において、マルチキャストパケット９１の処理を
停止させ、パケット９２〜９５のパケット処理を優先的
に行った後、パケット９５、９６のパケット到着の隙間
にマルチキャストパケット９１の処理を実行した場合を
示している。

【００４１】図８に示した従来の技術と比較すると、シ
ングルキャストパケットの遅延はなくなり、マルチキャ
ストパケット処理による負荷増大の影響は、他のパケッ
トに悪影響を与えていないことが分かる。

【００４２】上記のように、本発明は、システムに到着
したマルチキャストに対する複製をシステム負荷の空き
を見計らって処理するため、瞬時にシステム内の負荷が
増加することはなく、負荷増大を平滑化させることがで
きる。これにより、副次的にシステムで処理されるパケ
ットの廃棄を低く抑えることができる。

【００４３】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、パケッ
ト到着の隙間を利用してマルチキャストパケットの複製
処理を効率的に、しかも低遅延で行うことができる。よ
って、シングルキャストとマルチキャストの両方を扱う
パケット交換機において、本発明で述べたトラック監視
回路を加えることによる簡単な制御を組み込むことによ
り、経済的でしかも少ない品質劣化でパケット交換／中
継サービスを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例のパケット交換機と端末との
接続構成図である。

【図３】本発明の一実施例におけるパケットのフォーマ
ットとセルとの関係を示す図である。

【図４】ＢＯＭセル・ＣＯＭセル・ＥＯＭセル・ＳＳＭ
セルの情報フィールドを示す図である。

【図５】本発明の一実施例におけるグループアドレスを
用いたグループ同報通信の例を示す図である。

【図６】本発明の一実施例におけるパケット交換機の構
成図である。

【図７】本発明の一実施例におけるトラヒック監視回路
の処理を示すフローチャートである。

【図８】本発明の一実施例のパケット交換システムにお
けるマルチキャストパケット処理のための負荷増大を平
滑化できることを説明するための図である。

【図９】従来のパケット交換システムの転送処理システ
ムの構成図である。

【図１０】従来の問題を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 端末Ａ ２ 端末Ｂ ３ 端末Ｃ ４ 端末Ｄ ５ パケット交換機 ６ 回線Ａ ７ 回線Ｂ ８ 回線Ｃ ９ 回線Ｄ １０ 通信情報 １１ ＣＬＮＡＰフレーム １２ ＡＡＬ４ＣＰＣＳフレーム １３ ＡＴＭセル（ＢＯＭ） １４ 中間セル（ＣＯＭ） １５ 最終セル（ＥＯＭ） ２１ ＢＯＭセル情報フィールド ２２ ＣＯＭセル情報フィールド ２３ ＥＯＭセル情報フィールド ２４ ＳＳＭセル情報フィールド ３１、３２、３３ セル ４０，７０ 入回線 ４１，７１ 受信回路 ４２、４４、４８、５０、５３、５６，７２、７５ デ
ータ線 ４３ 分離回路 ４６ 第１のバッファ ４７ グループアドレス処理部 ４９ 多重回路 ５１ 送信回路 ５２、７７ 出回線 ５４ 第２のバッファ ５５ 個別アドレス処理部 ５７ トラヒック監視回路 ５８、５９ 制御線 ７３ パケットバッファ ７４ パケット処理部 ７６ 送信回路 ８１〜８６，９１〜９６ パケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−238248（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−256246（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−197128（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−316150（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−164627（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信情報をパケットまたはセルに分割
   し、パケットまたはセルに記載された宛先アドレスによ
   り方路を選択する交換システムにおいて、受信したパケ
   ットまたはセルから求めた宛先アドレスが１つの宛先を
   示す個別アドレスの場合、当該アドレスの方路に転送
   し、宛先アドレスが複数の宛先を示すグループアドレス
   の場合、受信したパケットまたはセルを対地数分複製
   後、当該対地へ転送する交換処理において、 アドレス種別について個別アドレス及びグループアドレ
   スとを識別するアドレス種別識別手段と、 システム内で処理待ちパケットまたはセルを保留する保
   留手段と、 システム内を通過するトラヒック量を観測するトラヒッ
   ク観測手段と、 該トラヒック観測手段により観測されたトラヒック量と
   一定値を比較することにより、該一定値を越えたか否か
   を判断する判断手段とを含み、 該判断手段の判断結果が観測トラヒックが指定した値を
   越えた期間は、グループアドレスに関わる処理を停止
   し、該保留手段によりパケットまたはセルを保留し、該
   観測トラヒックが指定した値以下になってから再開する
   ことを特徴とするグループアドレス処理方式。