JP3630084B2 - 反射経路制御の方法及びそれを行う光パケット交換機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光パケット交換機の間で行われる経路制御の方法及びそれを行う光パケット交換機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パケット交換機は、到着したパケットを、送信先に対応する出力ポートを介して送信する場合、該パケットを送信バッファに収容し、その送信バッファからパケットを１個ずつ送信することによって、パケットの衝突を回避している。
【０００３】
この送信バッファは、光パケット交換機の場合、光ファイバを遅延線として実装されている。そのため、交換機内で収容できる光ファイバの物理的な長さ及び本数にも制限があり、高速な光パケットに対する送信バッファ量を増大させることは実際問題として難しい。具体的には、１５００バイトの大きさのパケットを１０〜２０個程度蓄えるのが上限である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、送信バッファ量が小さい場合、伝送路使用率が大きくなるに従ってバッファあふれ率即ちパケット損失率が増加し、伝送品質が悪化してしまうという問題がある。そのため、光パケット交換機を含む交換網では、伝送路使用率を大きくすることができないという問題がある。
【０００５】
図１は、使用率と、バッファが溢れることによるパケット損失率との関係グラフである。ここでは、バッファＫを増やすことにより、パケット損失率がどのように変化するかを表している。例えばＫ＝２０パケットについて、伝送路使用率ρ＝４７％の場合におけるパケット損失率は１０ｅ−７である。しかしながら、送信バッファ量を増やしてＫ＝３０パケットにすると、伝送路使用率ρ＝４７％の場合におけるパケット損失率は１０ｅ−１０以下に低下し、また、パケット損失率が１０ｅ−０７で十分であれば、伝送路使用率を６０％にまで増やすことができる。即ち、光パケット交換機において、送信バッファ量を増やすことは、伝送路使用率を高めることにつながる。
【０００６】
そこで、本発明は、光パケット交換機における実効的な送信バッファ量を増加させ、パケット損失率を悪化させることなく、伝送路使用率を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射経路制御の方法によれば、パケットの送信元交換機について、該パケットの送信先交換機に対応する出力ポートに該パケットを入力しようとする際に、
送信元交換機は、送信先交換機に対応する出力ポートが輻輳状態であり、他の交換機に対応する出力ポートが輻輳状態でないとき、パケットを反射パケットとして他の交換機に対応する出力ポートに入力し、他の交換機へ送信する第１の段階と、他の交換機が、送信元交換機から受信した反射パケットを、送信元交換機へ反射的に送り返す第２の段階と、送信元交換機が、他の交換機から受信した反射パケットをパケットとして送信先交換機に対応する出力ポートに入力しようとする第３の段階とを有する。これにより、交換機間の伝送路をバッファのように使用することが可能となるので、光パケット交換機における実効的な送信バッファ容量を増加させることができる。従って、パケット損失率を悪化させることなく、伝送路使用率を向上させることができる。本発明では、伝送路を単なる遅延線として用いることに特徴がある。
【０００８】
本発明の他の実施形態によれば、第１の段階について、他の交換機は、往復伝搬遅延時間が最も短い反射経路となる交換機である（最短経路選択法）ことも好ましい。できる限り、パケットの順序逆転が生じる時間範囲を小さくするためである。また、他の交換機は、往復伝搬遅延時間が所定の範囲内にある反射経路の中からランダムに選択された交換機（ランダム選択法）であってもよい。この所定の範囲内とは、往復伝搬遅延時間の最小値ＲＴＴｍｉｎ（＞５μｓｅｃ）と最大値ＲＴＴｍａｘとを指定するものである。更に、他の交換機は、往復伝搬遅延時間が所定の範囲内にある反射経路の中から順に選択された交換機（巡回選択法）であってもよい。
【０００９】
本発明の他の実施形態によれば、第３の段階について、他の交換機から受信した反射パケットをパケットとして、送信先交換機に対応する出力ポートの送信バッファに蓄積されたパケットよりも優先的に送信することも好ましい。これにより、反射によるパケット送信の遅延をなるべく少なくすることができる。
【００１０】
本発明の他の実施形態によれば、再度、第３の段階から第１の段階を繰り返すものであってもよい。これにより、実効的な送信バッファ容量を増加させることができる。
【００１１】
本発明の他の実施形態によれば、反射パケット内にカウンタを格納し、反射する毎に該カウンタの値を１減分し、該カウンタの値が０になった際に該反射パケットを廃棄することも好ましい。これにより、異常により交換機間を反射パケットが反射し続けることを防止することができる。
【００１２】
本発明の反射経路制御を行う光パケット交換機によれば、他の交換機へパケットを送信するために用いる複数の出力ポートと、出力ポートの輻輳状態を監視する出力ポート監視手段と、輻輳状態にある出力ポートに入力すべきパケットを、反射パケットとして輻輳状態にない出力ポートに入力する経路切替手段と、反射パケットを受信したとき、送信元交換機へ反射的に送り返すパケット反射手段とを有し、経路切替手段は、送り返された反射パケットをパケットとして送信先交換機に対応する出力ポートに入力しようとするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
図２は、本発明のシステム構成図である。ここでは、簡単にするために３つの光パケット交換機Ａ、Ｂ及びＣが表されている。以下では、パケットを、光パケット交換機Ａから光パケット交換機Ｂへ送信しようとしている。
【００１５】
図２によれば、パケット処理部としては、入力側の回線終端装置１０と、パケットスイッチ１１と、送信バッファ１２と、多重化装置１３と、出力側の回線終端装置１４とを有する。また、制御部としては、接続制御部１６と、経路切替部１７と、パケット出力制御部１８と、制御パラメータテーブル１９と、出力ポート監視部２０とを有する。
【００１６】
最初に、交換機Ａに、交換機Ｂへ送信すべきパケットが到着したとする。該パケットは、交換機Ａの回線終端装置１０に入力される。出力ポート監視部２０は、接続制御部１６を介して、常時、各交換機へ送信されるパケットを蓄積した送信バッファ１２を監視している。これは、例えば、入出力される光のエネルギー量で、判定することもできる。このとき、交換機Ｂへ送信すべき送信バッファが輻輳状態にあると判断したならば、経路切替部１７は、輻輳状態にない即ち空き状態にある送信バッファ（交換機Ｃに対応する送信バッファ）へ、当該パケットを反射パケットとして入力するように、パケットスイッチ１１を切り替える。このとき、送信バッファがどの程度で輻輳であると判断するか、及びいずれの経路へ切り替えるか等の条件は、予め制御パラメータテーブル１９に格納されている。そして、反射パケットは、交換機Ｃに対応する送信バッファ１２へ蓄積され、多重化装置１３と回線終端装置１４とを介して交換機Ｃへ送信される。
【００１７】
交換機Ｃは、受信したパケットが反射パケットであることを検出すると、当該反射パケットを交換機Ａへ送り返す。例えば、入出力インタフェース自体に反射の機能を持たせるものであってもよい。
【００１８】
反射パケットには、当該パケットが反射パケットである旨のフラグがセットされる。また、反射を繰り返す「巡回」を避けるために、ＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）のカウンタもセットする。ＴＴＬのカウンタは、最初に反射パケットを送信する帯に、初期値ＴＴＬＬｉｍｉｔがセットされる。そして、１回反射する毎に、ＴＴＬカウンタが１減算される。該ＴＴＬカウンタが０になった時点で、そのパケットは破棄される。
【００１９】
交換機Ｃから反射された反射パケットは、再び交換機Ａに到着する。該反射パケットは、交換機Ａの回線終端装置１０に入力される。そして、反射パケットを通常のパケットとして、交換機Ｂに対応する送信バッファ１２に入力されるように、パケットスイッチ１１を切り替える。このとき、パケット出力制御部１８は、当該反射パケットを、交換機Ｂに対応する送信バッファに蓄積されたパケットよりも優先的に送信することもできる。例えば、送信バッファを介することなく多重化装置１３へ入力するものであってもよい。但し、送信バッファ内に反射パケットよりも先に送信すべきシーケンス番号のパケットが存在するならば、それらパケットの後で送信されるように制御する。
【００２０】
図３は、本発明の実施によって、パケットの送受信順序の入れ替っても再送が生じないことを説明するシーケンス図である。ここで説明する通信プロトコルは、例えばＴＣＰ／ＩＰである。ＴＣＰ／ＩＰでは、送信元が、同一シーケンス番号のＡＣＫパケットを３つ受信すると、再送制御が起動し、スループットが低下する。
【００２１】
図３は、例えば、ＰＫ０２が前述した反射経路制御によって遅延し、先にＰＫ０３及びＰＫ０４が到着した場合を表している。例えば、出力トラヒック量が６．０Ｍｂｐｓ（伝送路使用率１００％）とする。また、
パケット長 １５００ｂｙｔｅｓ → ＰＫ到着率 ５００ｐｋｓ／ｓ → ＰＫ間隔 ２．０ｍｓｅｃ
（パケット長 ４０ｂｙｔｅｓ → ＰＫ到着率 １８，７５０ｐｋｓ／ｓ → ＰＫ間隔 ０．０５３３ｍｓｅｃ）
とする。再送制御を起動しないようにするには、パケットの順序逆転は３パケット以内とする必要がある。即ち、パケットの順序逆転を２つまでにするには、１５００ｂｙｔｅｓ／ｐｋ の場合、伝送遅延時間の差を ２．０×２ ＝ ４．０ｍｓｅｃ 以下にする必要ある。しかしながら、４．０ｍｓｅｃの遅延は、光ファイバの距離にして８００ｋｍ程度のものとなり、通常の光パケット交換機のシステムでは、十分に許容される遅延時間である。つまり、通常の光パケット交換機のシステムで、反射経路制御を行っても、ＴＣＰ／ＩＰでは再送制御が行われないので、スループットを低下させる原因とならないことが理解できる。
【００２２】
前述した実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略が、当業者によって容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００２３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、交換機間の伝送路をバッファのように使用することが可能となるので、光パケット交換機における実効的な送信バッファ容量を増加させることができる。従って、パケット損失率を悪化させることなく、伝送路使用率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】送信バッファ量に対する伝送路使用率とパケット損失率との関係グラフである。
【図２】本発明によるシステム構成図である。
【図３】本発明の実施によって、パケットの送受信順序の入れ替っても再送が生じないことを説明するシーケンス図である。
【符号の説明】
１０、１４ 回線終端装置
１１ パケットスイッチ
１２ 送信バッファ
１３ 多重化装置
１６ 接続制御部
１７ 経路切替部
１８ パケット出力制御部
１９ 制御パラメータテーブル
２０ 出力ポート監視部

Claims (8)

1. 複数の光パケット交換機の間で行われる経路制御の方法において、
   パケットの送信元交換機が、該パケットの送信先交換機に対応する出力ポートに該パケットを入力しようとする際に、
   前記送信元交換機は、前記送信先交換機に対応する出力ポートが輻輳状態であり、他の交換機に対応する出力ポートが輻輳状態でないとき、前記パケットを反射パケットとして前記他の交換機に対応する出力ポートに入力し、前記他の交換機へ送信する第１の段階と、
   前記他の交換機が、前記送信元交換機から受信した前記反射パケットを、前記送信元交換機へ反射的に送り返す第２の段階と、
   前記送信元交換機が、前記他の交換機から受信した前記反射パケットを通常のパケットとして前記送信先交換機に対応する出力ポートに入力しようとする第３の段階とを有することを特徴とする反射経路制御の方法。
2. 前記第１の段階について、前記他の交換機は、往復伝搬遅延時間が最も短い反射経路となる交換機であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の段階について、前記他の交換機は、往復伝搬遅延時間が所定の範囲内にある反射経路の中からランダムに選択された交換機であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の段階について、前記他の交換機は、往復伝搬遅延時間が所定の範囲内にある反射経路の中から順に選択された交換機であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第３の段階について、前記他の交換機から受信した前記反射パケットを通常のパケットとして、前記送信先交換機に対応する出力ポートの送信バッファに蓄積されたパケットよりも優先的に送信することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 再度、前記第３の段階から前記第１の段階を繰り返すことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記反射パケット内にカウンタを格納し、反射する毎に該カウンタの値を１減分し、該カウンタの値が０になった際に該反射パケットを廃棄することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 光パケット交換機において、
   他の交換機へパケットを送信するために用いる複数の出力ポートと、
   前記出力ポートの輻輳状態を監視する出力ポート監視手段と、
   前記輻輳状態にある出力ポートに入力すべきパケットを、反射パケットとして前記輻輳状態にない出力ポートに入力する経路切替手段と、
   前記反射パケットを受信したとき、送信元交換機へ反射的に送り返すパケット反射手段とを有し、
   前記経路切替手段は、送り返された前記反射パケットを通常のパケットとして送信先交換機に対応する出力ポートに入力しようとする
   ことを特徴とする光パケット交換機。

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