JP3514215B2 - スケジューリング回路 - Google Patents
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Description
路、特にATM(非同期転送モード)通信ネットワーク
におけるスケジューリング回路に関する。
ューリング回路の従来技術の例は、例えば特開平11-
340983号公報の「スケジューリング回路および方
法」および1999年電子情報通信学会総合大会講演論
文集通信2「B−8−12」等に開示されている。
ル)がマッピングされている伝送網および装置では、接
続される対向の装置やネットワークに対してトラフィッ
クが過負荷とならないように、装置の出力側にてIPパ
ケットおよびATMセル単位でそれぞれ申告値により設
定されるトラフィックレートを基準値に適当な遅延を付
加させる。トラフィックを平滑化させるための一連の処
理、即ちスケジューリングを行い、送出するデータを制
御する必要がある。
4に示す如く、IPスケジューリング部41、フォーマ
ット変換部42およびATMスケジューリング部43よ
り構成される。最初に、IPパケット単位で行う処理の
一連として、IPスケジューリング部41にてIPパケ
ットのスケジューリングを行っている。次に、IPパケ
ットからATMセルに変換するフォーマット変換部42
で、ATMセルへの変換を行う。そして、ATMスケジ
ューリング部43にてATMセル単位でのスケジューリ
ングを行っている。ATMスケジューリング部43にお
いて、スケジューリングされないセルが発生した場合に
は、該当VCI(仮想チャネル識別子:Virtual Chann
el Identifier)に輻輳が生じたものと判断し、セル単
位に廃棄される。
けるスケジューリングの課題として、データグラムの廃
棄が、IPパケットおよびATMセルの各スケジューリ
ング部41、43において行なわれることである。その
ため、トラフィックの状況によっては、過剰的にデータ
グラムが廃棄されることとなる。これを、図5を参照し
て説明する。それぞれセル長が3、2、4および4であ
るIPパケット1、2、3および4が連続的に入力され
る場合を想定する。図4のIPスケジューリング部41
でのスケジューリングの結果、パケット2がオーバーフ
ロー状態で廃棄されたとする。スケジューリングされた
残りのIPパケット1、3および4は、フォーマット変
換部42でATMセルに変換され、それぞれ3セル、4
セルおよび4セルに分割される。更に、ATMスケジュ
ーリング部43によって、IPパケット1から分割され
た1セルおよびIPパケット3から分割された1セルが
それぞれ廃棄されたとする。この場合には、図5中にX
印で示す如く、全体的に1パケット(即ちパケット2)
および2セル(パケット1およびパケット4の各1セ
ル)が廃棄されたことになる。しかし、対向装置等にお
いてIPパケットを再構築する際には、IPパケット1
およびIPパケット4は、セル欠落のために構築でき
ず、結果的にIPパケット3のみの転送しかできないこ
とになる。
技術の課題を解決し、セル損失が極力排除され、高信頼
性のスケジューリング回路を提供することである。
ケットがATMセル上にマッピングされるデータグラム
を処理する装置において、ATMスケジューリング部で
輻輳を検出したとき、IPスケジューリング部に対して
バックプレッシャー制御を行い、パケット単位で一括し
て廃棄することが可能なスケジューリング回路を提供す
る。そのため、本発明によるスケジューリング回路は、
受信したIPパケットのIPスケジューリングを行うと
共に前記IPパケットからATMセルへのフォーマット
変換を行うIPスケジューリング部/フォーマット変換
部と、該IPスケジューリング部/フォーマット変換部
のパケットFIFOからATMセルに分割されたセルが
書き込まれる複数のセルFIFOと、該セルFIFOか
らの1セル単位の出力を受けてATMスケジューリング
するATMスケジューリング部とを備えるスケジューリ
ング回路において、前記ATMスケジューリング部は、
あるセルがスケジューリングされる際に同一VCIの次
セルの理論的送出時刻が算出され、該算出値により前記
セルがスケジューリングされないと判定されると、前記
セルFIFOに対して入力禁止信号を送出する。
形態によると、IPスケジューリング部/フォーマット
変換部のパケットFIFOがオーバーフローした場合の
廃棄は、IPスケジューリング部/フォーマット変換部
によりパケット単位に行う。また、ATMスケジューリ
ング部は、ATMセルのVCIをセルのヘッダから識別
するセル到着識別部を備える。更に、ATMスケジュー
リング部は、VCI番号を時間単位で管理する理論的送
出時刻管理メモリ、現在時刻を生成する現在時刻カウン
タ、到着セルの現在時刻および理論的送出時刻を比較す
る理論的送出時刻比較/更新回路、セルの送出時刻を決
定する送出時刻決定回路およびセル到着識別部の出力を
受け、現在時刻カウンタが生成する現在時刻および送出
時刻決定回路からの送出時刻によりスケジューリングさ
れたATMセルを送出する競合制御メモリを備える。
ング回路の好適実施形態の構成および動作を、添付図、
特に図1〜図3を参照して詳細に説明する。
グ回路の好適実施形態の構成を示すブロック図である。
図1に示すスケジューリング回路は、IPスケジューリ
ング部/フォーマット変換部11、セルFIFO(先入
れ先出しメモリ)12およびATMスケジューリング部
13より構成される。また、IPスケジューリング部/
フォーマット変換部11は、パケットFIFO111を
有する。
マット変換部11にて、装置内部から受信されるIPパ
ケットのIPスケジューリングが行われる。続いて、該
当IPパケットからATMセルへのフォーマット変換が
行われる。IPスケジューリング部によるスケジューリ
ングは、IP単位で行われている。スケジューリングさ
れたIPパケットは、フォーマット変換部においてネッ
トワーク操縦者によって割り当てられるVCI番号を有
したATMセルへのマッピングが行われ、このVCI単
位にキューイングが行われる。即ち、IPスケジューリ
ングに必要とされるパケットFIFO111をVCI単
位に有する。各VCIのパケットFIFO111から
は、IPパケットが各パケットを構成するATMセルに
分割され、分割された数のセルがセルFIFO12に書
き込まれる。セルFIFO12から、周知のラウンドロ
ビン法を用いて1セル毎にATMスケジューリング部1
3に出力され、セル単位のスケジューリングが行われ
る。
セルがスケジューリングされる際に、同一VCIの次セ
ルの理論的送出時刻が算出される。その値によって、該
当セルがスケジューリングされるか否かの判定が行われ
る。スケジューリングされないと判定された時点で、該
当VCIのセルFIFO12に対して入力禁止信号を送
出し、セルFIFO12からのセル出力を抑制してい
る。換言すれば、ATMセルがスケジューリングできな
い状態のときに、該当VCIに対してバックプレッシャ
ー制御を行うことで、セル単位での廃棄がされない処理
となっている。セルFIFO12からは、1セル単位で
ATMスケジューリング部13に渡される。1つのIP
パケットから分割された全てのセルがATMスケジュー
リング部13に送出された時点で、IPスケジューリン
グ部/フォーマット変換部11へ制御信号Coを送出し、
新たなIPパケットをパケットFIFO111から受信
して再び分割処理を行う。パケットFIFO111がオ
ーバーフローした場合の廃棄は、パケット単位でIPス
ケジューリング部/フォーマット変換部11にて行われ
ることとなる。
ケジューリングの動作例を、図2を参照して説明する。
図2は、ATMスケジューリング部13の詳細構成を示
すブロック図である。このATMスケジューリング部1
3は、セル到着識別部21、理論的送出時刻管理メモリ
22、現在時刻カウンタ23、理論的送出時刻比較/更
新回路24、送出時刻決定回路25、パラメータメモリ
26、加算回路27および競合制御メモリ28より構成
される。
ーリング部13に到着すると、セル到着識別部21にて
ATMセルのVCIがセルのヘッダから識別される。理
論的送出時刻管理メモリ22は、VCI単位に、そのV
CI番号をヘッダに持つセルが出力されるべき時刻を内
部変数として時間単位で管理しており、アドレスがVC
I番号、データが理論的送出時刻となるメモリ構造を有
する。セル到着識別部21で識別されたVCIは、理論
的送出時刻管理メモリ22に渡され、上述したVCIに
よって参照される理論的送出時刻を読み出す。そして、
理論的送出時刻比較/更新回路24により、現在時刻カ
ウンタ23によって生成される到着セルの現在時刻が理
論的送出時刻より大か否かを比較し、大のとき即ちセル
の到着時刻が理論的送出時刻より遅いときは、理論的送
出時刻を到着時刻で更新する。これは、この条件に当て
はまるときは、該当VCIの到着トラフィックが申告値
を下回っていることと等価である。そのため、この到着
時刻を新たな基準として再びその時刻から次以降に到着
するセルのスケジューリングを行う必要があることに起
因する。
て決定されたセルの理論的送出時刻は、送出時刻決定回
路25によって該当セルが出力される時刻の決定に用い
られる。このようにして決定された時刻は、競合制御メ
モリ28に渡され、これをアドレスとしてセル到着識別
部21からのセルを書き込む。そして、競合制御メモリ
28は、アドレスが個々のセルの送出されるべき時刻、
データがセル自体となるメモリ構造を有する。より具体
的には、到着したセルの現在時刻が理論的送出時刻比較
/更新回路24で更新された理論的送出時刻より小か否
かを比較し、小のとき即ちセルが理論的送出時刻より早
く到着しすぎたときは、理論的送出時刻に該当セルが送
出されるように送出時刻を決定することで、申告レート
に従ったスケジューリングを行うようにしている。
き時刻を、理論的送出時刻に対してパラメータメモリ2
6から読み出されるセルの間隔を加算回路27で足し合
わせることで決定させ、理論的送出時刻管理メモリ22
に書き込む。パラメータメモリ26には、各VCI毎に
予めネットワーク操縦者から設定される、申告レートの
逆数がセルの送出間隔として格納されており、VCI番
号をアドレスとする各セルの送出間隔が参照され得るデ
ータ構造を有している。競合制御メモリ28からの送出
は、現在時刻カウンタ23によって決定される現在時刻
によってシーケンシャルに行われる。送出時刻決定回路
25にて決定されるセルの送出時刻に至るまで、該当セ
ルを一時格納する処理を行っている。セルが競合制御メ
モリ28に書き込めない状態、換言すればセルが装置内
部にて輻輳状態となっていることの判断は、加算回路2
7で足し合わせる理論的送出時刻の値が競合制御メモリ
28にて管理され得る時刻を超越する場合であり、この
とき入力禁止信号をセルFIFO12に対して出力す
る。
が実際に処理する具体的なデータグラムを用いて、動作
を説明する。図3は、本発明によるスケジューリング回
路における処理の流れを表すデータグラムの流れであ
る。図3のデータグラムによれば、IPパケット1が到
着後、フォーマット変換において3セル(セル1−1、
1−2および1−3)に分割されるとする。セル1−1
およびセル1−2については、ATMスケジューリング
部13にて送出時刻が決定される。しかし、セル1−3
がスケジューリングできないとき、換言すればセル1−
2の送出決定時刻において、次セル1−3の理論的送出
時刻に対するスケジューリングが不可能となったとき、
セルFIFO12に対して入力禁止信号を送出し、セル
1−3をメモリに空きが生じる契機まで、セルFIFO
12に滞留させておく。セルFIFO12からIPスケ
ジューリング部/フォーマット変換部11への制御信号
Coは、該当パケットを構成する全てのセルのスケジュ
ーリング処理が終わったとき、即ちセルFIFO12が
空になったとき送出される。そこで、結果的に図3にお
けるIPパケット2がIPスケジューリング部/フォー
マット変換部11のパケットFIFO111に残留する
こととなり、IPパケット単位で遅延される。このよう
に、IPパケット2からのセル分割処理は、セル1−3
がスケジューリング可能となった後で行われることとな
る。
の好適実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、
斯かる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら
本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱す
ることなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能で
あること、当業者には容易に理解できよう。
タグラムを用いた処理動作から理解される如く、本発明
のスケジューリング回路によると、データグラムの廃棄
は全てIPパケット単位で行われることとなる。その理
由は、ATMスケジューリング部にて輻輳を検出した際
に、バックプレッシャー制御をIPパケットからのフォ
ーマット変換部に対して施されるからである。換言すれ
ば、ATMセル単位での廃棄が行われることが皆無とな
る。その結果、対向装置等でIPパケットを再構築する
際に復元率を高くすることとなり、全体としてIPパケ
ットのスループットが高い通信ネットワークを提供でき
るという実用上の顕著な効果が得られる。
形態の構成を示すブロック図である。
TMスケジューリング部の詳細構成を示すブロック図で
ある。
なデータグラムを用いた処理動作の説明図である。
ック図である。
ータグラムを用いた処理動作の説明図である。
部 111 パケットFIFO 12 セルFIFO 13 ATMスケジューリング部 21 セル到着識別部 22 理論的送出時刻管理メモリ 23 現在時刻カウンタ 24 理論的送出時刻比較/更新回路 25 送出時刻決定回路 26 パラメータメモリ 27 加算回路 28 競合制御メモリ
Claims (4)
- 【請求項1】受信したIPパケットのIPスケジューリ
ングを行うと共に前記IPパケットからATMセルへの
フォーマット変換を行うIPスケジューリング部/フォ
ーマット変換部と、該IPスケジューリング部/フォー
マット変換部のパケットFIFOからATMセルに分割
されたセルが書き込まれる複数のセルFIFOと、該セ
ルFIFOからの1セル単位の出力を受けてATMスケ
ジューリングするATMスケジューリング部とを備える
スケジューリング回路において、 前記ATMスケジューリング部は、あるセルがスケジュ
ーリングされる際に同一VCIの次セルの理論的送出時
刻が算出され、該算出値により前記セルがスケジューリ
ングされないと判定されると、前記セルFIFOに対し
て入力禁止信号を送出する ことを特徴とするスケジュー
リング回路。 - 【請求項2】前記IPスケジューリング部/フォーマッ
ト変換部の前記パケットFIFOがオーバーフローした
場合の廃棄は、前記IPスケジューリング部 / フォーマ
ット変換部によりパケット単位で行うことを特徴とする
請求項1に記載のスケジューリング回路。 - 【請求項3】前記ATMスケジューリング部は、前記A
TMセルのVCIをセルのヘッダから識別するセル到着
識別部を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載
のスケジューリング回路。 - 【請求項4】前記ATMスケジューリング部は、更にV
CI番号を時間単位で管理する理論的送出時刻管理メモ
リ、現在時刻を生成する現在時刻カウンタ、到着セルの
現在時刻および理論的送出時刻を比較する理論的送出時
刻比較 / 更新回路、セルの送出時刻を決定する送出時刻
決定回路、前記セル到着識別部の出力を受け、前記現在
時刻カウンタが生成する現在時刻および前記送出時刻決
定回路からの送出時刻によりスケジューリングされたA
TMセルを送出する競合制御メモリを備えることを特徴
とする請求項3に記載のスケジューリング回路。
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