JP3555754B2 - Ipパケットスイッチにおける輻輳制御方式及びその方法 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、IPパケットスイッチにおける輻輳制御方式に関し、特に、入力バッファ型IPパケットスイッチにおいて、各サービスを提供するためにスイッチが収容する複数のユーザポートを持つ回線対応部が、収容するユーザポート毎にバックプレッシャー制御を行うことによって、回線対応部とスイッチ部間でのセル伝送を効率よく行うことが可能な輻輳制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の回線対応部は、自身の持つ伝送容量に対してサポート可能な複数のユーザポートを収容しており(例えばATMのOC−3を収容する回線対応部が1.2Gの容量を具備している場合、155.52MbpsのOC−3を16ポート分が収容可能となる)、回線対応部と大容量スイッチ間のセル伝送における輻輳制御は、大容量スイッチが収容する、複数の加入者回線(ユーザポート)を収容している回線対応部毎に実施している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術のように、回線対応部毎にセル伝送のバックプレッシャー制御を行う場合、回線対応部が収容する複数のユーザポートのうち、ある特定のユーザポートにバースト的な輻輳が生じた際、他の残りのユーザポートに輻輳していない場合でも回線対応部のすべてのユーザポートが閉塞してしまうため、その他のユーザポートに対するセルの転送までが停止してしまう、もしくは輻輳していないユーザポートのセルに大きな伝送遅延が生じてしまい、申告したトラフィックリソースの範囲内で使用しているユーザに対して正常なサービスをできなくなるという問題がある。
【0004】
本発明は、あるユーザポートに輻輳が生じても他のユーザポートに伝送遅延が生じることがないようにすることを可能とするIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明によるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式は、クロスポイントスイッチを備えるスイッチ部及び複数のポートを備える回線対応部を備えるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式において、前記クロスポイントスイッチの前段で入力ポートとプライオリティクラスの組み合わせの単位で上り方向バックプレッシャ制御を行う上り方向バックプレッシャ制御手段と、前記クロスポイントスイッチの前段で出力ポートとプライオリティクラスの単位で下り方向バックプレッシャ制御を行う下り方向バックプレッシャ制御手段と、を備えることを特徴とする。
【0006】
また、本発明によるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式は、クロスポイントスイッチを備えるスイッチ部及び複数のポートを備える回線対応部を備えるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式において、前記クロスポイントスイッチの前段で入力ポートとプライオリティクラスの組み合わせの単位で上り方向バックプレッシャ制御を行う上り方向バックプレッシャ制御手段を備えることを特徴とする。
【0008】
更に、本発明によるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式は、上記のIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式において、前記上り方向バックプレッシャ制御手段は、前記スイッチ部に備わるセル格納バッファと、前記回線対応部に備わるセル格納バッファと、前記スイッチ部に備わる前記セル格納バッファ内のセル数が閾値以上になった入力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせについて上り方向バックプレッシャ制御信号を生成する手段と、前記上り方向バックプレッシャ制御信号が生成されたときに該上り方向バックプレッシャ制御信号に係る入力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせのセルについての前記回線対応部に備わる前記セル格納バッファから前記スイッチ部への送信を中止する手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
更に、本発明によるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式は、上記のIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式において、前記下り方向バックプレッシャ制御手段は、前記スイッチ部に備わるセル格納バッファと、前記回線対応部に備わるセル格納バッファと、前記回線対応部に備わる前記セル格納バッファ内のセル数が閾値以上になった出力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせについて下り方向バックプレッシャ制御信号を生成する手段と、前記下り方向バックプレッシャ制御信号が生成されたときに該下り方向バックプレッシャ制御信号に係る出力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせのセルについての前記スイッチ部に備わる前記セル格納バッファから前記回線対応部への送信を中止する手段と、を備えることを特徴とする。
【0010】
本発明は、回線対応部が収容するユーザポート毎にセルのバースト性・セル格納バッファでのオーバフローを監視しバックプレッシャー制御を行い、あるポートのオーバートラフィック時にその他のポートを救済し、効率よく伝送を行う。
【0011】
輻輳制御部10Bは、回線対応部130とスイッチ部120との間でセルストリーム制御処理を行うために必要な、回線対応部130が収容するユーザポート100毎にセルのバースト性を監視するバースト監視部70と、セルをユーザポート毎にプライオリティクラス毎に格納する外付けのセル格納バッファ20Bと、バックプレッシャーをユーザセルと同一プロトコルで扱い、セル格納バッファ管理を行い、セルストリーム再生を行うための手段を具備し、
その他、プライオリティクラスとユーザポートによりセルスイッチスケジューリングを行うためのスケジューラ50と、クロスポイントスイッチ(以下、「XPSW」という。)80の入力ポート毎にスケジューリングされた順にセルを格納しXPSW80へのセル送出タイミング調整を行うタイミング調整FIFO40と、スイッチングされた後のセルを数セル分バッファリングし回線対応部に対するセル送出タイミングを調整するエラスティックバッファ60と、を備えたことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0013】
図1に示す各機能ブロックの説明を以下に示す。
【0014】
輻輳制御部10Aは、回線対応部130の各出力ポート100毎に、またセルのスイッチングに優先順位を付加したプライオリティクラス別にセル格納バッファ20Aの状態を管理する。輻輳制御部10Bは、回線対応部130の各入力ポート100毎に、またセルのスイッチングに優先順位を付加したプライオリティクラス別にセル格納バッファ20Bの状態を管理する。
【0015】
また、輻輳制御部10Aは、各出力ポート100毎にバースト監視を行い、下り方向バックプレッシャーを通知するためのセル格納バッファ20Aの閾値を参照して、セル格納バッファ20Aに格納されているセルの数がオーバーフローする前のある閾値になったら、回線対応部130の各出力ポートのプライオリティクラス毎に下り方向バックプレッシャ輻輳制御を行うため、スイッチ部120に対して下り方向バックプレッシャーによる輻輳通知を行う。輻輳制御部10Bは、各入力ポート毎にバースト監視を行い、上り方向バックプレッシャーを通知するためのセル格納バッファ20Bの閾値を参照して、セル格納バッファ20Bに格納されているセルの数がオーバーフローする前のある閾値になったら、回線対応部130の各入力ポートのプライオリティクラス毎に上り方向バックプレッシャ輻輳制御を行うため、回線対応部130に対して上り方向バックプレッシャーによる輻輳通知を行う。
【0016】
セル格納バッファ20Aは、回線対応部100の各入出力ポート毎に、またプライオリティクラス別にセルを格納する。セル格納バッファ20Aには、バッファ容量に対する閾値を設定し、この閾値はバッファオーバーフロー時に下り方向バックプレッシャー制御を行いセルロスを防ぐために使用される。
【0017】
セル格納バッファ20Bは、回線対応部100の各入力ポート毎に、またプライオリティクラス別にセルを格納する。セル格納バッファ20Bには、バッファ容量に対する閾値を設定し、この閾値はバッファオーバーフロー時に上り方向バックプレッシャー制御を行いセルロスを防ぐために使用される。
【0018】
バッファ管理部110は、輻輳制御部10BとXPSW80との間に位置し、XPSW80の入力ポート毎にスケジューリングされた順にセルを格納するバッファ(タイミング調整FIFO40およびエラスティックバッファ60)を持ち、速度整合用として使用される。
【0019】
タイミング調整FIFO40は、スケジューラ50からの接続許可に基づいてセル格納バッファ20Bから出力されたセルをXPSW80へ送出するタイミングを調整するために備わる。また、タイミング調整FIFO40は、回線対応部130毎に備わる。
【0020】
スケジューラ50は、XPSW80の入出力ポートへのセル転送制御を行うことで、スイッチスケジューリングを行う。XPSW80の入出力ポートは、スイッチ部120が収容可能な各回線対応部130毎にアサインされるが、スケジューリングは、各回線対応部130が収容する各ポート100毎に、公平を保つようにプライオリティクラスを条件に行う。スケジューラ50は、下りバックプレッシャーがアクティブ時には、輻輳制御部10Bに対する接続許可は与えない。
【0021】
エラスティックバッファ60は、XPSW80でスイッチングされた後のセルを数セル分バッファリングし、回線対応部130に対するセル送出のタイミングを調整する。
【0022】
バースト監視部70は、回線対応部130が収容する複数のOC−3の入力ポート100毎にセルストリームの監視を行う。バースト監視部70で、各OC−3に対する使用帯域を監視する。
【0023】
クロスポイントスイッチ(XPSW)80は、スケジューラ50から設定される接続情報に基づいてスイッチングを行うハードウェアスイッチである。
【0024】
SAR機能部90は、IPパケットのXPSW80のスイッチング単位であるセルへの分解及び、IPパケットのセルからの組み立てを行う。
【0025】
OC−3ポート100は、回線対応部130が複数個収容するユーザポートである。
【0026】
バッファ制御部110は、輻輳制御部10B、セル格納バッファ20B、バッファ管理部30、スケジューラ50を含む機能部である。
【0027】
スイッチ部120は、XPSW80、バッファ制御部110を含むスイッチングを行う機能部である。
【0028】
回線対応部130は、複数のユーザポート100を収容し、ルーティング制御を行う機能部である。
【0029】
次に、全体の動作について説明する。
【0030】
輻輳制御部10Bは、上り方向(回線対応部130→スイッチ部120)伝送の場合、スイッチ部120が収容する各回線対応部130から送出されてくるセルをポート毎・プライオリティクラス毎にセル格納バッファ20Bへバッファリングし、スケジューラ50に対してクロスポイントスイッチ(XPSW)80の入力ポートへの接続要求を行う。スケジューラ50は、この接続要求に基づき、複数の回線対応部130からの接続要求が競合した場合のために、各ユーザポート間でのプライオリティクラスを参照し公正なスケジューリングを行い、輻輳制御部10Bに対して接続許可を与えるとともに、XPSW80に対して接続情報(XPSW80の出力ポート情報)を与える。スケジューラ50からの接続許可情報に基づいてセル格納バッファ20Bから出力されたセルは、スイッチング速度の整合のために、各回線対応部130の各ポート単位でタイミング調整用FIFO40へ入力される。
【0031】
セル伝送用バックプレッシャー制御を回線対応部毎に行うと、セルストリーム制御も回線対応部毎に行うことになるため、これを避けるため、セル格納バッファ20Bを論理的にプライオリティクラスおよび入力ポート毎に分割し、上り方向バックプレッシャー制御をこの単位で行う。このため、上り方向バックプレッシャーは、輻輳制御部10B内のバースト監視部70にて入力ポート毎の通信帯域を監視し、セル格納バッファ20Bがオーバーフローする前に回線対応部130に対して入力ポート単位に通知する。
【0032】
下り方向(スイッチ部120→回線対応部130)の場合は、セルはXPSW80の入力側のセル格納バッファ20Bに蓄積しておき、スケジューラ50で輻輳制御部10BからXPSW80に対する接続許可を出力ポート毎プライオリティ単位に止める(許可を止めたときにはスイッチングしない。)。回線対応部130から通知される下り方向バックプレッシャー制御信号も、回線対応部130で持つ輻輳制御部10Aがスイッチ部120に対して出力ポート毎に通知する。
【0033】
回線対応部130で輻輳制御部10Aを持ち、スイッチ部120でバッファ制御部110を持つことで、各ポート単位のセルストリーム制御が可能になり、特定ポートの障害による回線対応部全体の閉塞状態を回避することができる。
【0034】
次に、図2を参照して、本実施形態の各動作について説明する。
【0035】
輻輳制御部10Aは、ある入力ポートのあるプライオリティのセルをスイッチ部120に送信する前に、その入力ポートのプライオリティクラスについて上り方向バックプレッシャ制御信号が来ているか否かを判定し(ステップS201)、そうであれば、上り方向バックプレッシャ制御信号が無くなるまで待ってから、送信を開始する(ステップS202)。
【0036】
セルを受信(ステップS205)した輻輳制御部10Bは、受信したセルをセル格納バッファ20Bに格納するが、セル格納バッファ20Bに格納されたセル数が閾値以上の入力ポートとプライオリティクラスの組み合わせについて上り方向バックプレッシャ制御信号を回線対応部130に送信する。
【0037】
輻輳制御部10Bから接続要求を受けたスケジューラ50は、接続要求に係る出力ポート及びプライオリティクラスについて下り方向バックプレッシャ制御信号が入力されているか否かを判定し(ステップS207)、入力されていれば、入力されなくなるまで待ってから、その接続要求をスケジューリングに投入する(ステップS208)。スケジューリングに投入されたセルはセル格納バッファ20Bから読み出され、バッファ管理部30のタイミング調整FIFO40で速度調整され(ステップS209)、XPSW80でスイッチングされ(ステップ210)、バッファ管理部30のエラスティックバッファ60で調整され、回線対応部130に送信される。
【0038】
スイッチ部120のバッファ管理部30から回線対応部130に送信されてきたセルはセル格納バッファ20Aに格納される(ステップS204)。
【0039】
輻輳制御部10Aは、セル格納バッファ20Aに格納されているセルの数が閾値を超えているか否かを出力ポート及びプライオリティの単位で監視して、超えていれば、その出力ポート及びプライオリティクラスについての下り方向バックプレッシャ制御信号をスケジューラ50に送信する(ステップS203)。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、回線対応部に輻輳制御部、スイッチ部でバッファ制御部を持つことで、各ポート単位の輻輳制御が可能になり、特定ポートの障害による回線対応部全体の閉塞状態を回避することができる。また、ポート毎にセルのバースト性に対する輻輳制御を行うことが可能となり、あるポートのオーバートラフィック時にその他のポートを救済し、効率よく伝送を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態によるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式の構成示すブロック図である。
【図2】本発明の実施形態によるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式の動作を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
10A、10B 輻輳制御部
20A、20B セル格納バッファ
30 バッファ管理部
40 タイミング調整FIFO
50 スケジューラ
60 エラスティックバッファ
70 バースト監視部
80 クロスポイントスイッチ
90 SAR
100 ユーザポート
110 バッファ制御部
120 スイッチ部
130 回線対応部
Claims (8)
- クロスポイントスイッチを備えるスイッチ部及び複数のポートを備える回線対応部を備えるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式において、
前記クロスポイントスイッチの前段で入力ポートとプライオリティクラスの組み合わせの単位で上り方向バックプレッシャ制御を行う上り方向バックプレッシャ制御手段と、
前記クロスポイントスイッチの前段で出力ポートとプライオリティクラスの単位で下り方向バックプレッシャ制御を行う下り方向バックプレッシャ制御手段と、
を備えることを特徴とするIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式。 - クロスポイントスイッチを備えるスイッチ部及び複数のポートを備える回線対応部を備えるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式において、
前記クロスポイントスイッチの前段で入力ポートとプライオリティクラスの組み合わせの単位で上り方向バックプレッシャ制御を行う上り方向バックプレッシャ制御手段を備えることを特徴とするIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式。 - 請求項1又は2に記載のIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式において、前記上り方向バックプレッシャ制御手段は、
前記スイッチ部に備わるセル格納バッファと、
前記回線対応部に備わるセル格納バッファと、
前記スイッチ部に備わる前記セル格納バッファ内のセル数が閾値以上になった入力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせについて上り方向バックプレッシャ制御信号を生成する手段と、
前記上り方向バックプレッシャ制御信号が生成されたときに該上り方向バックプレッシャ制御信号に係る入力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせのセルについての前記回線対応部に備わる前記セル格納バッファから前記スイッチ部への送信を中止する手段と、
を備えることを特徴とするIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式。 - 請求項1に記載のIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式において、前記下り方向バックプレッシャ制御手段は、
前記スイッチ部に備わるセル格納バッファと、
前記回線対応部に備わるセル格納バッファと、
前記回線対応部に備わる前記セル格納バッファ内のセル数が閾値以上になった出力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせについて下り方向バックプレッシャ制御信号を生成する手段と、
前記下り方向バックプレッシャ制御信号が生成されたときに該下り方向バックプレッシャ制御信号に係る出力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせのセルについての前記スイッチ部に備わる前記セル格納バッファから前記回線対応部への送信を中止する手段と、
を備えることを特徴とするIPパケットスイッチにおける輻輳制御方式。 - クロスポイントスイッチを備えるスイッチ部及び複数のポートを備える回線対応部を備えるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方法において、
前記クロスポイントスイッチの前段で入力ポートとプライオリティクラスの組み合わせの単位で上り方向バックプレッシャ制御を行う上り方向バックプレッシャ制御ステップと、
前記クロスポイントスイッチの前段で出力ポートとプライオリティクラスの単位で下り方向バックプレッシャ制御を行う下り方向バックプレッシャ制御ステップと、
を有することを特徴とするIPパケットスイッチにおける輻輳制御方法。 - クロスポイントスイッチを備えるスイッチ部及び複数のポートを備える回線対応部を備えるIPパケットスイッチにおける輻輳制御方法において、
前記クロスポイントスイッチの前段で入力ポートとプライオリティクラスの組み合わせの単位で上り方向バックプレッシャ制御を行う上り方向バックプレッシャ制御ステップを有することを特徴とするIPパケットスイッチにおける輻輳制御方法。 - 請求項5又は6に記載のIPパケットスイッチにおける輻輳制御方法において、前記上り方向バックプレッシャ制御ステップは、
前記スイッチ部に備わるセル格納バッファ内のセル数が閾値以上になった入力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせについて上り方向バックプレッシャ制御信号を生成するステップと、
前記上り方向バックプレッシャ制御信号が生成されたときに該上り方向バックプレッシャ制御信号に係る入力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせのセルについての前記回線対応部に備わるセル格納バッファから前記スイッチ部への送信を中止するステップと、
を有することを特徴とするIPパケットスイッチにおける輻輳制御方法。 - 請求項5に記載のIPパケットスイッチにおける輻輳制御方法において、前記下り方向バックプレッシャ制御ステップは、
前記回線対応部に備わるセル格納バッファ内のセル数が閾値以上になった出力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせについて下り方向バックプレッシャ制御信号を生成するステップと、
前記下り方向バックプレッシャ制御信号が生成されたときに該下り方向バックプレッシャ制御信号に係る出力ポート及びプライオリティクラスの組み合わせのセルについての前記スイッチ部に備わるセル格納バッファから前記回線対応部への送信を中止するステップと、
を有することを特徴とするIPパケットスイッチにおける輻輳制御方法。
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