JP4140407B2 - ブリッジ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、RFC2684やRFC1483のMultiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation Layer 5やIEEE802.1DのMAC BridgesやIEEE802.3のMACおよびATM ForumやITU-T等の規格に基づいて二つ以上のネットワーク間を相互接続するブリッジ装置、特に、ATM(Asynchronous Transfer Mode)、MPLS(MultiProtocol Label Switching)、GMPLS(generalized multiprotocol label switching)等によるコアネットワークとIP(InternetProtocol)等によるMACフレームを用いたローカルエリアネットワーク(以下、LAN)とを相互接続するブリッジ装置に関するものである。
【0002】
近年、上記相互接続の一形態として、通信事業者が提供するATM専用線サービスが多く利用されている。ATM専用線サービスとしては、例えば東日本電信電話株式会社のATMシェアリンクサービスなどが知られている。
【0003】
また、コアネットワークを構築する技術としては、IETFによって規定れれたものではATMを含むMPLSやGMPLSなどがある。これらはそれぞれRFC 3031〜3032、RFC3471〜3473等によって規定されている。
【0004】
これらコアネットワークは、接続されたLAN等のネットワークからのネイティブ形式データフレーム(MACフレーム)を自ネットワークに適した形式のコアフレームに変換して仮想的な伝送パス(論理回線)上を転送することで、透過的に相互伝達することが可能な広域ネットワーク(WAN)の機能もしくはインターワーク機能を提供するものである。
【0005】
【従来の技術】
図6はATM網を介したLAN間接続の概要を説明するための図である。図6に示されるネットワークおいて、各拠点にはATMインタフェースを具備するATMブリッジ装置(図示省略)が設置され、各ATMブリッジ装置はATM網と通信可能に接続されている。ATMブリッジ装置は、それぞれ各拠点のLANにもLANインタフェースを介して接続されており、LANにはMACフレームによってIPパケット等を送受信する情報通信端末等の装置(図示省略)が接続されている。このような機器構成のもと、各拠点をまたがるLAN間のMACフレームがATM網を介して送受信される。
【0006】
すなわち、ATMブリッジ装置は、前記MACフレームを所定の方法にしたがってATM網内を伝達可能な形式のATMセル(以下、単にセル)に変換(分解/組立)して送受信することにより、LAN間のMACフレームを透過的に相互伝達させるものである。
【0007】
ここで、複数の拠点間を接続するネットワーク構成としてメッシュ状ネットワーク構成を採用した場合、拠点数の増加に伴って維持すべき回線数が多くなる。そのため、上記維持すべき回線数を抑制するため、特定の拠点を中心に各拠点間を接続したスター状のネットワーク構成が多く採用される。
【0008】
このようなスター状ネットワーク構成を採用した場合、各拠点間から送信されるMACフレームは、センターとなる特定拠点に一旦送られ、そこから各拠点へ転送処理される。なお、図6において拠点Aはセンターにあたる。
【0009】
また、拠点Aに設置されたATMブリッジ装置のATMインタフェースには、他の各拠点B,C,Dにそれぞれ対応する複数の固定的なATM論理回線(以下、PVC)が論理多重される。このとき、論理多重されたPVCのうち1つから受信したMACフレームがブロードキャストフレームまたはマルチキャストフレームであった場合、ATMブリッジ装置は前記MACフレームを前記論理多重された他のPVC及び自装置のLANインタフェースへ転送処理(またはフラッディング)する必要がある。
【0010】
上述のようなフレーム転送処理を行うためには、次のような手法が考えられていた。
【0011】
第一の手法では、一旦ATMブリッジのCPUでMACフレームを受信/終端した後、宛先MACアドレスを検査し、ブロードキャストフレームまたはマルチキャストフレームであると認識した後に、受信したPVC以外の論理多重されているPVC及びLANインタフェースへ転送処理する動作を行う。
【0012】
第二の手法では、各拠点間をユニキャスト用PVCと、それぞれの拠点に対応する複数のマルチキャスト用PVCとで接続し、受信したセルのコネクション識別子とアドレステーブルとからMACフレームの転送種別を決定し、マルチキャスト用のMACフレームは他の拠点と接続するマルチキャスト用PVCへ送信する(例えば、特許文献1参照)。
【0013】
【特許文献1】
特開2002−354047号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第一の手法では、PVCから受信するMACフレームを一旦CPUで受信し、組み立てられたMACフレームの宛先MACアドレスからマルチキャストまたはブロードキャストフレームであると認識した後に、再度分解したセルを受信したPVC以外のPVC及び配下LANへ転送処理する必要があるため、CPU処理能力の制限から高速にMACフレームを転送処理することは困難であった。
【0015】
また、第二の手法では、各拠点間をユニキャスト用PVCと、それぞれの拠点間で異なるマルチキャスト用PVCで接続するため、設定すべきPVCが多数必要となるものであった。
【0016】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、維持すべき回線が比較的少なく、MACフレームを高速に転送処理することが可能なブリッジ装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述のような課題を解決するため、コアフレームに変換されたMACフレームを伝送するブリッジ装置において、
前記コアフレームの送受信を行うためのコアインタフェース部と、
前記MACフレームの送受信を行うためのLANインタフェース部と、
前記コアインタフェース部に論理多重された第1の論理回線より入力される前記MACフレームが変換されたコアフレームを選択的に出力するコアスイッチ部と、
前記コアフレームに変換されたMACフレームの宛先アドレス情報のうち特定箇所のみを解析して、前記解析したMACフレームがマルチキャストフレームかどうかを判定し、前記判定に応じて、前記LANインタフェース部に向けて前記MACフレームを一方向に転送し、または、前記コアインタフェース部に論理多重された第2の論理回線と前記LANインタフェース部とに向けて前記MACフレームを多方向に転送するアドレス解析部と、
前記LANインタフェース部からのMACフレームのアドレス情報を学習し、前記学習したアドレス情報にしたがって、前記コアインタフェース部または前記LANインタフェース部に向けて前記MACフレームを選択的に出力するLANスイッチ部とを備えたことを特徴とする。
【0018】
すなわち、本発明は上記構成によりコアスイッチ部の機能を利用したMACフレームの転送処理を実施する。また、本発明はコアフレームにカプセリングされたMACフレームの宛先アドレス情報のうち特定箇所のみを解析すれば良く、マルチキャストフレームの転送処理が単純となり著しく高速化され得るものである。
【0019】
【本発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明においてコアネットワークとしてATM網を用い、コアフレームにはATMセルを用いる。したがって、本発明の実施の形態としてATMブリッジ装置を説明する。
【0020】
図1は、本発明によるATMブリッジ装置の構成を示している。図中の符号はそれぞれ、10はATMインタフェース部、20はATMスイッチ部、30はMACアドレス解析部、40はLANスイッチ部、50−1,50−2,…50−nはLANインタフェース(任意のLANインタフェースを指す場合は50と表記する)、60は装置制御部を示す。
【0021】
図1に示すATMブリッジ装置は、LANインタフェースを介して入出力されるMACフレームを、コアインタフェースとしてのATMインタフェースを介して入出力されるセルに変換する機能を有する。
【0022】
すなわち、MACフレームはATMブリッジ装置の所定の変換処理(後述)によって所定長のAAL5フレームと呼ばれる中間段階のデータフレーム形式に変換され(これをカプセリング/デカプセリングという)、その後、固定長のセルに分割/結合されながら送受信されてATM網内を伝達される。
【0023】
ATMインタフェース部1は、物理的/論理的なインタフェースとしてATM網と直接繋がっている部位であり、ATM網と本装置との間でMACフレームが変換されたセルの送受信を行うために使用する。
【0024】
ATMスイッチ部20は、コアスイッチ部にあたり、単一のPVCからLANインタフェース50側向けにMACフレームをポイントツゥポイント(Point to Point)転送する機能、及び、逆にLANインタフェース50から単一のPVC向けにMACフレームをポイントツゥポイント転送する機能を有する。また、LANインタフェース50あるいはMACアドレス解析部30から複数のPVC向けにMACフレームをポイントツゥマルチポイント(Point to Multipoint)転送する機能を有する。
【0025】
MACアドレス解析部30は、ATMインタフェース10にてATM網側から受信したMACフレームの宛先アドレス(Destination MACアドレス)の特定箇所のみを解析して、マルチキャストフレームかどうかを判定する機能を有する。
【0026】
LANスイッチ部40は、通過するMACフレームのMACアドレスを学習し、学習したMACアドレスにしたがって受信したMACフレームをATMインタフェース10側あるいは任意のLANインタフェース50にスイッチングする機能を有する。
【0027】
LANインタフェース50は、図示しない他装置のLANインタフェースと所定のLANケーブルによって物理的/論理的なインタフェースとして直接接続される箇所であり、LANケーブルを介してMACフレームを送受信するに使用される。
【0028】
CPU60は、装置起動時にATMスイッチ部20およびLANスイッチ部40に必要な設定を行い、所定のMACフレーム転送処理を行えるようにする機能を有する。
【0029】
ATMスイッチ部20には予め、ポイントツゥマルチポイントコネクションを設定しておき、ATMスイッチ部20の機能を利用したMACフレームの転送処理を実施するものである。
【0030】
図2は、MACアドレス解析部の構成を示す。
【0031】
以下、図2を用いてMACアドレス解析部の構成を説明する。図2において、図中の符号はそれぞれ、301はATMインタフェース制御部P1ATMinfCTL、302はセル管理部CELLMNG、304はMACフレーム管理部SDUMNG、303はバッファDWNFIFO、305はバッファBCDFIFO、306はLANインタフェース制御部LANinfCTL、307はATMインタフェース制御部P2ATMinfCTLを示す。
【0032】
ATMインタフェース制御部P1ATMinfCTL301は、セルの受信を監視し続け、セルを1セル分受信し終えると「CELLMNG」にセルを送信する機能を有する。
【0033】
セル管理部CELLMNG302は、受信したセルが、MACフレームのカプセリングされたAAL5フレームにおける先頭、中間、最終のいずれであるかを分析し、MACフレーム単位となるように先頭セルから最終セルまでのセルをバッファDWNFIFO303およびバッファBCDFIFO305へキューイングする制御を行う機能を有する。また、受信したセルがMACフレームの先頭である場合、MACフレーム管理部SDUMNG304へセル送信を行う機能を有する。
【0034】
MACフレーム管理部SDUMNG304は、受信した先頭セル中の宛先MACアドレス(DA:Destination Address)の1バイト目の下位1ビットの値が1かどうかを判定することにより、受信中のMACフレームがマルチキャストフレームであるかを判定する機能を有する。
【0035】
バッファDWNFIFO303は、ATMスイッチ部20からLANインタフェース50向けのMACフレームがカプセリングされたセルを到着順に蓄積する機能を有する。
【0036】
バッファBCDFIFO305は、セルが入力されたPVCから他のPVC向けのMACフレームがカプセリングされたセルを到着順に蓄積する機能を有する。
【0037】
LANインタフェース制御部LANinfCTL306は、ATMスイッチ部20からLANインタフェース50向けのMACフレームがカプセリングされたセル群について、先頭セルから最後セルまで到着したかを監視し続け、1MACフレーム分がバッファDWNFIFO303に蓄積できた時点で受信AAL5フレームのデカプセリングを行い、LANスイッチ部40にMACフレームとして送信する機能を有する。
【0038】
ATMインタフェース制御部P2ATMinfCTL307は、ATMスイッチ部20からATMスイッチ部20向けのMACフレームがカプセリングされたセル群について、先頭から最後まで到着したかを監視し続け、1MACフレーム分バッファBCDFIFO305に蓄積できた時点で、PVC間のマルチキャスト転送機能がイネーブルになっているPVCのみを選択して受信したマルチキャスト用のMACフレームを送信する機能を有する。
【0039】
図3は、MACフレームのATMセルへの変換の詳細を説明する図である。また、図4はMACアドレスの構成を示す図である。
【0040】
以下、図3及び図4を参照しつつ、MACフレームのATMセルへの変換の詳細を説明する。
【0041】
MACフレームのATMセルへの変換はカプセリング/デカプセリングとも呼ばれる。ここではその方法として、RFC2684のBridged MAC/802.3 PDUsを想定して説明する。
【0042】
ATM(非同期転送モード)では、上位アプリケーションから入力されるデータ・フレームをATMセル化する前処理として48バイトの長さに分割したり,逆にセル中のデータを元のフレーム形式に復元する機能層を有している。この機能層は、ATMの機能層の一つとしてITU-T勧告I.363で規定されており、AAL(ATM adaptation layer)と呼ばれる。
【0043】
AALは、CS(convergence sublayer)とSAR(segmentation and reassembly sublayer)の二つの副層に分かれており、上位のCSはデータの区切りを識別したり伝送タイミング・クロックを再生したりする機能を有し、下位のSARはデータ・フレームを一連のセル群に分割したり、その逆の処理を行う機能を有する。AALの中でも、AAL5は簡易なバースト・データのセル分割方式として最も普及している実用的な方式である。
【0044】
図3に示すMACフレーム(4)は、宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、MACペイロード等の情報を含む複数の部分で構成されている。このMACフレームに、中間処理情報(LLC、OUI、PID、PADなど)が付加されたもの(3)をAAL5PDUと呼ぶ。AAL5PDUには、さらにAAL5トレイラが付加された状態(2)で所定長に分割され、ヘッダ(図示せず)を付加されて一連のATMセル(1)に変換される。この一連の変換をカプセリングといい、その逆の処理をデカプセリングという。なお、本明細書では上記(2)の状態のデータフレームをAAL5フレームと呼ぶ。
【0045】
図4に示すように MACアドレスは48ビット(6オクテット)で構成されており、前半の3オクテットがベンダー識別子(OUI : Organizationally Unique Identifier)で、後半の3オクテットが各ベンダ固有のアドレス情報となっている。このうち、第1オクテットのLSB(Least Significant Bit:最下位ビット)であるI/G(Individual/Group)ビットには、その値によって0:ユニキャスト・アドレスまたは1:マルチキャスト・アドレスが表示される。
【0046】
本発明のATMブリッジ装置においては、マルチキャストフレームをATM論理回線(PVC)間で高速にスイッチングするために、ATM−SARにてAAL5フレームの組立てを行なった後、RFC2684規定のカプセリングが施されたMACフレームの宛先MACアドレスの先頭1バイトの下位1ビットが1であるかの判断を行う。このビットが1であれば、MACフレームはブロードキャストフレームまたはマルチキャストフレームであるため、ATMスイッチ部20とATM−SARを接続する別ポートへセルを送信する。
【0047】
以下、図3、図4に加え、図2及び図6を参照しながら本実施例におけるMACフレーム転送処理について説明する。
【0048】
ここでは、図6の拠点D配下のLANから他拠点A,B,C配下の各LANにマルチキャストフレームが配信される場合の例を説明する。
【0049】
拠点DからのマルチキャストのMACフレームは、図3に示される形式でセルに分割されて、拠点Aとの間に設定されたATM−VCを通して拠点AのATMブリッジ装置に送信される。
【0050】
拠点AのATMブリッジで受信したセルは、ATMブリッジに内蔵されるATMスイッチ部20を介して図2のMACアドレス解析部30に送られる。MACアドレス解析部30のセル管理部CELLMNG302は、受信したセルをバッファDWNFIFO303とバッファBCDFIFO305にそれぞれ同時に格納する。
【0051】
セル管理部CELLMNG302は、受信したセルがAAL5フレームの先頭にあたるセルの場合、宛先MACアドレスの第1オクテットの最下位ビット(上述のI/Gビット)が1であるかの判断を行なう。このビットが1であれば、当該MACフレームはブロードキャストフレームまたはマルチキャストフレームであると判断できるため、LANインタフェース制御部LANinfCTL306を起動して受信したセルを蓄積すると同時に、ATMインタフェース制御部P2ATMintCTL307も起動して受信したセルを蓄積する。そして、上記動作がAAL5フレームの最終セルにあたるセルが到着するまで行われる。
【0052】
AAL5フレームの最終セルが到着すると、LANインタフェース制御部LANinfCTL306を起動してLANスイッチ部40へ蓄積したセルからデカプセリングしたMACフレームを送信すると同時に、ATMインタフェース制御部P2ATMintCTL307にも起動をかけてATMスイッチ部20へ蓄積した一連のセルを送信する。
【0053】
ここで、ATMスイッチ部20には予め、MACアドレス解析部30から受信するATMコネクション識別子毎に、受信したATMコネクション識別子以外へマルチキャストするためのポイントツゥマルチポイントコネクション(以下、P−MPコネクションと表記する)を設定しておく。
【0054】
ATMスイッチ部20では、設定されたP−MPコネクションに従い、拠点DからのATMコネクション識別子を持ったセルを拠点B向けのATMコネクション識別子を持ったセル及び拠点C向けのATMコネクション識別子を持ったセルにマルチキャスト送信する。
【0055】
具体的には以下のP−MPコネクションを設定しておく。
【0056】
以上により、マルチキャストフレームの高速なVC間MACフレーム転送処理が可能となる。
【0057】
また、ATMスイッチ部20に以下のP−MPコネクションを設定しておくことで、ブロードキャストストームを防止することができる。
【0058】
上述したような本発明のATMブリッジ装置は、ユニキャスト/マルチキャスト(ブロードキャスト)混在で通信可能な複数のPVCで対向装置と接続される網構成において、ATM網から受信する全MACフレームからマルチキャスト(ブロードキャスト)のみをピックアップして、高速に他のPVCへ転送処理させることができる。
【0059】
また、ATMブリッジ装置が対向装置と複数のPVCと接続されるようなループ状のネットワーク構成に設置される場合でも、特別なプロトコルを使用することなく、PVC間のマルチキャスト設定から指定VCを外すだけの単純な構成でブロードキャストストームを防ぐことが可能である。
【0060】
図5は、本発明によるATMブリッジ装置のフローチャートである。
【0061】
以下、図5を用いて本発明のATMブリッジ装置におけるMACアドレス解析部の詳細動作について説明する。
【0062】
ATMスイッチ部20からのセルが入力されると(S101)、セル管理部CELLMNG302で受信したセルがAAL5フレームの先頭セルか否かが確認される(S102,S103)。先頭セルの場合、宛先MACアドレスの先頭オクテットが格納される場所を解析し、最下位ビットに1が設定されているかを判定する(S103)。
【0063】
上記判定したビットが1に設定されるMACアドレスはマルチキャストフレームであるため(S104)、受信したセルを各バッファ303,305経由でそれぞれLANインタフェース制御部306及びATMインタフェース制御部307に向けて送信する(S105〜S108)。
【0064】
以上の動作を、受信しているAAL5フレームの最終セルの最終バイトを認識するまで行う(S109)。
【0065】
最終セルの最終バイトが認識されると、各バッファへの書込が停止される(S110)とともにLANインタフェース制御部306及びATMインタフェース制御部307の起動要求がなされる(S111)。
【0066】
ATMインタフェース制御部307では、起動要求があるまでバッファからセルを順次読み込み(S112〜S113)、起動要求時にマルチキャスト送信イネーブルであると(S114)、マルチキャストフレームのカプセリングされた全セルをATMスイッチ部20へ送信する(S115〜S116)。マルチキャスト送信イネーブルでないとバッファ内のセルは廃棄される(S117)。
【0067】
LANインタフェース制御部306では、起動要求があるまでバッファからセルを順次読み込み(S118〜S119)、起動要求時にマルチキャストフレームをデカプセリングしてLANスイッチ部40へ送信する(S120〜S121)。
【0068】
ここで、ATMスイッチ部20には、CPU60によって予め入力側のコネクション識別子(VCI)毎にP−MPコネクションを設定しておくことにより、入力されたコネクション識別子(VCI)以外のPVCへマルチキャストフレームを転送することが可能となる。
【0069】
なお、ネットワークがループ構成となるような場合で、ブロードキャストストームが発生する可能性がある場合には、CPU60が予めP−MPコネクションを設定する時に、そのPVCをP−MPコネクションのメンバーから外すことにより、簡単に特定のPVC間のマルチキャスト転送を抑止することができる。
【0070】
以上説明したように、本発明のATMブリッジ装置は、AAL5フレームの先頭セルについて所定ビットをチェックすることにより宛先MACアドレスがマルチキャストであるかどうかだけを判断し、内蔵するATMスイッチ部20のマルチキャスト機能を使用することにより、高速にマルチキャストフレームのPVC間転送処理を行うことが可能である。
【0071】
また、ネットワークのループ構成に対しても、特別なプロトコルを使用することなく、PVC間のマルチキャスト設定から、指定PVCを外すだけの単純な設定を行うことでブロードキャストストームを防ぐことができる。
【0072】
なお、上述の説明ではATM網に設定される拠点間の回線をPVCとしたが、PNNIによってルートが選択されるソフト相手先固定回線接続(SPVC)であっても良く、また相手選択接続による仮想回線(SVC)であっても良いことは明らかである。
【0073】
また、本発明のブリッジ装置と接続するコアネットワークとして、上記説明ではATMを用いたが、本発明はこれに限定されることはなく、MPLSやGMPLSなどについても同様の効果を奏するものである。
【0074】
【発明の効果】
本発明によれば、維持すべき回線が比較的少なく、MACフレームを高速に転送処理することが可能なブリッジ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ATMブリッジ装置の構成を示す図である。
【図2】MACアドレス解析部の構造を示す図である。
【図3】MACフレームのATMへのカプセリングを説明する図である。
【図4】MACアドレスの構成を示す図である。
【図5】ATMブリッジ装置のフローチャートを示す図である。
【図6】ATM網を介したLAN間接続を示す図である。
【符号の説明】
10 …ATMインタフェース部
20 …ATMスイッチ部
30 …MACアドレス解析部
40 …LANスイッチ部
50−1,50−2,…50−n …LANインタフェース
60 …CPU
Claims (1)
- コアフレームに変換されたMACフレームを伝送するブリッジ装置において、
前記コアフレームの送受信を行うためのコアインタフェース部と、
前記MACフレームの送受信を行うためのLANインタフェース部と、
前記コアインタフェース部に論理多重された第1の論理回線より入力される前記MACフレームが変換されたコアフレームを選択的に出力するコアスイッチ部と、
前記コアスイッチ部から出力されたコアフレームが入力されると、前記コアフレームに変換されたMACフレームの宛先アドレス情報のうち特定箇所のみを解析して、前記解析したMACフレームがマルチキャストフレームかどうかを判定し、前記判定に応じて、前記LANインタフェース部に向けて前記MACフレームを一方向に転送し、または、前記コアインタフェース部に論理多重された第2の論理回線と前記LANインタフェース部とに向けて前記MACフレームを多方向に転送するアドレス解析部と、
前記LANインタフェース部からのMACフレームのアドレス情報を学習し、前記学習したアドレス情報にしたがって、前記コアスイッチ部を介した前記コアインタフェース部または前記LANインタフェース部に向けて前記MACフレームを選択的に出力するLANスイッチとを備えたことを特徴とするブリッジ回路。
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