JP4181303B2 - コネクション型通信ネットワークにおいて使用可能なサービス品質特徴のコネクションレス型通信ネットワークへのマッピング方法およびその逆の方法 - Google Patents
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Description
本発明は、コネクション型通信ネットワークにおいて使用可能でかつ高優先度データ流又は低優先度データ流を特徴付けるサービス品質特徴を、コネクションレス型通信ネットワークへマッピングするための方法及びその逆の方法に関する。
【0002】
ローカルエリアネットワーク“Local Area Network”(以下では単にLANとも称する)は、公知文献“Gerd Sigmund著:Grundlagen der Vermittlungstechnik,2.Auflage,v.Decker,Heidelberg 1992,ISBN 3-7685-4892-9,P177-185”から公知である。このLANではデータが、データパケット(限られた長さのデータ)の形態で転送される。この場合これらのデータパケットにはソースアドレスと宛先アドレスが含まれ、先行する接続形成なしで自発的に転送される(コネクションレス型通信)。
【0003】
サービス品質特徴は、所定の通信ネットワーク毎に特徴付けられる多数の可能なオプションで構成されたオプションを表わしている。例えばその名目のもとでは通信ネットワークの作動モードや付加的なサービスが当てはまる。ATMネットワークのサービス品質特徴は、相応に確かな転送の要求されない低優先度データ流から、所定の基準に従ってより確かな転送が要求される高優先度データ流の伝送に対する識別子である。
【0004】
透過的な伝送あるいは透過的データ流とは、その内容が分析なしで伝送されることを意味している。すなわちまず最初に目標システムにおいて制御情報とデータの内容の変換が行われる。このことは、当業者にはよく知られているISO(国勢標準化機構)規格によるOSI階層モデルの考察に相応する。この階層状の考察は、通信技術の範疇においてOSI階層モデルの側でも有利であり慣用のものである。
【0005】
ATM(Asynchronous Transfer Mode)ネットワークは、公知文献“Gerd Sigmund :Vermittlungstechnik,2.Auflage,v.Decker,Heidelberg 1992,ISBN 3-7685-4892-9,P420-428”から公知である。このATMネットワークは、コネクションの方向付けによって動作しており、つまりデータの伝送が、コネクションの構築、情報の伝送、コネクションの解除からなっている。このさらなる詳細は当該公知文献にも記載されているし、その他の多くの情報源や相応の標準化機構からもわかる。
【0006】
例えばイーサーネットやATMネットワークへのトークンリングを接続するLANも公知である。この場合には、LANの規格における所定の変更が行われ、これはLANエミュレーション(以下では単にLANEとも称する)との関連で説明する。これの詳細な情報は、ATMフォーラムでの相応のLANE規格に示されている(以下の公知文献参照)。
【0007】
公知文献“ATM Forum;LAN Emulation over ATM V1.0,ATM Forum LANE-0021.000,January 1995,insbesondere Kapitel 7(P.86-96) or Kapitel 8(P96-102)”に記載されているLANEは次のような欠点を有している。すなわちサービス品質特徴QoS(“Quality of Service”)の有効利用が不可能である欠点を有している。そのようなサービス品質特徴は、例えばイーサーネットに接続されたLANにおいては使用不可なので、データ流の種々異なる処理、すなわちATMネットワークにおいては慣用である低優先度データ流と高優先度データ流の間の区別などが不可能である。
【0008】
しかしながら現下の段階では、LAN内部においてそのような低優先度のデータ流と高優先度のデータ流の区別が可能であるように従来のLANないしLANEを拡張することも不可能ではなくなっている。そのような拡張は、1997年3月4日付けの特許出願 PCT/DE97/00404 明細書に記載されており、以下の明細書でも統合的に説明する。この種の拡張LANは以下の明細書ではLANE2とも称する。
【0009】
しかしながらこれまでは、LANE2とATMネットワークの間の各伝送においてはサービス品質特徴が失われていた。
【0010】
本発明の課題は、コネクション型通信ネットワークにおいて使用可能なサービス品質特徴、詳細には高優先度データ流と低優先度データ流の間の区別を、コネクションレス型通信ネットワークへマッピングさせる手法及びその逆の手法を実現させることである。
【0011】
この課題は請求項1の特徴部分に記載の本発明によって解決される。
【0012】
本発明によれば、コネクション型通信ネットワークにおいて使用可能なサービス品質特徴が、コネクションレス型通信ネットワークへマッピングされる。例えばコネクション型通信ネットワークに対しては前述したようなATMネットワークが該当し、コネクションレス型通信ネットワークに対しては前述したような相応の拡張性を備えたLANEが該当する。
【0013】
第1の低優先度データ流又は第1の高優先度データ流は、コネクション型通信ネットワークから透過的に、コネクションレス型通信ネットワークへ伝送される。第2の低優先度データ流は、コネクションレス型通信ネットワークからコネクション型通信ネットワークへ伝送され、この場合コネクションレス型通信ネットワークのアドレスのアドレスからコネクション型通信ネットワークのアドレスへのアドレス変換が実施される。第2の高優先度データ流は、コネクションレス型通信ネットワークからコネクション型通信ネットワークへマッピングされ、その際に、第2の高優先度データ流がシグナリングパケットである場合には、コネクションレス型通信ネットワークからの当該シグナリングパケットのシグナリング情報が、コネクション型通信ネットワークにおいて使用可能なシグナリング情報に変換され、また、第2の高優先度データ流が情報パケットである場合には、コネクション型通信ネットワークへの透過的な伝送が実施される。
【0014】
本発明のさらなる改善例によれば、コネクションレス型通信ネットワークにおいて使用可能なサービス品質パラメータの、コネクション型通信ネットワークへの変換が以下のステップで実施される。すなわち、
a)可用な全帯域幅のうちから、新たな接続に適した帯域幅が決定され、
b)コネクションレス型通信ネットワークのアドレスから、アドレス変換により、コネクション型通信ネットワークの適切なアドレスが決定され、
c)適した帯域幅が得られてコネクション型通信ネットワークにおける所属の加入者のアドレスが既知である場合には、新たな接続が構築される。
【0015】
別の有利な実施例によれば、前記コネクション型通信ネットワークは、ATMネットワークであり、前記コネクション型通信ネットワークのアドレスはATMアドレスである。
【0016】
さらに別の有利な実施例によれば、コネクションレス型通信ネットワークがLANであり、この場合該コネクションレス型通信ネットワークのアドレスはLANアドレスである。このLANは、冒頭に述べたような、高優先度/低優先度データ流のサービス品質特徴に関して拡張された変化例LANE2に相応する。
【0017】
またさらなる別の改善例は、LANからATMネットワークへのアドレス変換に関する。予め設定可能なLANアドレスに対しては、ATMアドレスが該当し、この場合、ATMアドレスがLANEサーバーに対して、あるいは特別に構築されたコネクションを介して全ての隣接ポイントに対して可用となる。
【0018】
本発明の別の有利な実施例は、従属請求項に記載されている。
【0019】
実施例
次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。この場合、
図1には、ATMネットワークからLANへの(及びLANからATMへの)サービス品質特徴のマッピングのようすが論理ブロック回路で示されており、
図2には、通信関連の一部に相応する3つの装置が階層モデル(ISOによる)で示されており、
図3には、イーサーネット標準の種々のプロトコルフォーマットとRMACによるその拡張が示されている。
【0020】
高優先度データ流と低優先度データ流の区別のためのLAN標準の周知の拡張性の説明(特許出願 PCT/DE97/00404 参照)
以下では先に述べた特許出願 PCT/DE97/00404 (04.03.1997) 明細書の内容をとりまとめて述べる。
【0021】
図2には、第1の装置A1と、第2の装置A2と、第3の装置A3が示されており、この場合第1の装置A1と第2の装置A2は、チャネルK1を介して接続されており、第2の装置A2と第3の装置A3は、チャネルK2を介して接続されている。この場合第1の装置A1も第3の装置A3もイーサーネット標準に従って動作する端末装置を表わしている。第2の装置は、イーサーネットの中継点である(イーサーネットスイッチ)。チャネルK1とチャネルK2を介して、データパケット(情報パケット及び/又はシグナリングパケット)が転送される。
【0022】
図2ではイーサーネット標準に従って、ISO(国際標準化機構)に準拠して標準化された階層が各装置毎に示されている。チャネルK1とK2の結合は、物理想PHY(ビット転送層)を介して行われる。この物理想PHYの上にはイーサーネット層MAC(“Media Access Control”)が存在しており、この層は標準化されたイーサーネットプロトコルの機能性を保証する。
【0023】
イーサーネット標準の拡張は、イーサーネット層MACとさらなる上位層HL(ネットワーク及びトランスポートプロトコル、例えばTCP/IP(“Transport Control Protocol/Internet Protocol”)又はUDP/IP(“User Datagramm Protocol/Internet Protocol”))の間へのRMAC(“Realtime Media Access Control”)層の挿入による。
【0024】
図2の第2の装置A2は、イーサーネット中継点であり、上位層HLは有していない。なぜなら中継機能に対してそれは必要ないからである。
【0025】
RMAC層では、例えばサービス、データパケットに優先度クラスが対応付けられている。この場合データパケットが相応にマーキングされ、引続き転送される。受信器、例えば第3の装置A3は、データパケットの優先度クラスを求め、場合によってはこのデータパケットをさらに転送するか又はデータパケット内に含まれている情報を上位層HLに透過的に提供する。
【0026】
有利には以下の4つの優先度クラスに大別される。:
1. 第1の優先度クラスPK0は、コネクションレス型のデータ転送に適している。このデータパケットは、接続形成並びに転送の達成に対する保証なしで伝送される(確認応答なし)。第1の優先度クラスPK0は、データパケットに対応付け可能な最も低い優先度を表わしている。
【0027】
2. 第2の優先度クラスPK2は、コネクション型の伝送に相応し、ここではデータパケットの転送の際の制御された遅延が統計的平均において保証され、以下のサービス特徴が実現されている、すなわち、
−接続に必要な帯域幅(これは接続形成中に定まる)の保証
−データパケット転送の際の平均遅延が、通信ネットワークの負担が大きい場合でも優先度クラスPK0の対応付けられたデータパケットの遅延よりも悪くない
−(優先度クラスPK1を備えた)データパケットの最大遅延が、優先度クラスPK0の遅延よりも少ない
−優先度クラスPK1のデータパケットの転送の際の損失レートが通信接続の接続形成に調和する条件が維持されている限りは著しいものではない。
【0028】
3. 第3の優先度クラスPK2はコネクション型の転送に該当する。それに対しては以下のサービス特徴が設けられる、すなわち、
−大抵のデータパケットが完全に転送される
−大抵のデータパケットに対して所定の閾値によって定められる最大遅延時間を上回ることはない。
【0029】
4. 第4の優先度クラスPK3も、コネクション型の転送に対して設けられるものであり、これはデータパケットに対応付け可能な最大の優先度である。この場合はいずれにせよより確かな転送を保証する以下のサービス特徴が設けられている、すなわち、
−接続形成中に決定される帯域幅が転送のために準備される
−所定の最大遅延時間が保証される
−バッファメモリ中のオーバーフローに基づくデータパケットの損失は生じないそれにより、通信ネットワークが崩壊しない限りは、データパケットの優先度クラスPK3に対する対応付けの際により確かで可及的に迅速な転送がベースとされる。
【0030】
当面のLANとATMネットワークの間の接続に関しては2つの優先度クラスのみで区別が行われる。この場合より高い優先度を備えたデータは、高優先度データ流と称し、より低い優先度を備えたデータは、低優先度データ流と称する。
【0031】
前述したデータパケットに対する優先度クラスの対応付けに相応してデータパケットの識別子の対応付けも行われる。その場合イーサーネット標準で定められたフォーマットには、相応のRMACコンセプトに対する拡張が伴っている。
【0032】
図3には、種々異なるフォーマットのデータパケットが様々な内容(及び機能性)と共に示されている。
【0033】
図3のaには、イーサーネット標準で定められたデータパケットが以下のフィールドで示されている:すなわち、
−宛先アドレスフィールドDA(“Destination Adress”)
−送信側アドレスフィールドSA(“Source Address”)
−フィールドTYPE:
このフィールドTYPEは、整数であり、有利には2つのオクテットの長さを有している。その値に応じて、このフィールドTYPEの意味は種々異なって解釈される、すなわち、
−−TYPE<1500:長いフィールドとしての解釈(LLC“Logical Link Control”フォーマットに相応するデータパケット)
−−TYPE≧1500:タイプ情報としての解釈(ネットワークプロトコルに対するコード)
−フィールドINFOにはさらなるサービス特徴又はデータないしシグナリング情報が含まれており、これらは通常は透過的により高い階層HLに転送される
−フィールドFCSには、エラー補正のためのチェックサムが含まれている。
【0034】
LLC(“Logical Link Control”)フォーマットは図3のcに示されており、前述したフィールドの他にもさらに以下に記載するフィールドが含まれている。
【0035】
−フィールドLENは、長いフィールドに相応する(図3aからのフィールドTYPEは1500よりも小さい値を含んでおり、それによってこのフィールドTYPEはフィールドLENに移る)
−フィールドDSAP(“Destination Service Access Point”)は受信側のサービスアクセスポイントを表わしている
−フィールドSSAP(“Source Service Access Point”)には、送信側のサービスアクセスポイントが含まれる
−フィールドCONTROLは、1つ又は2つのオクテットを含み、特別な命令/応答機能のために用いられ、その際シーケンスナンバは情報の順序を保証する。
【0036】
イーサーネット標準のRMACコンセプトに関する拡張例の1つは、図3のbに示されている。そこではフィールドTYPEに優先度マークPMがプロットされており、これは優先度クラスPKi(i=0,1,2,3)を一義的に同定する。
【0037】
最も低い優先度クラスPK0のデータパケットには有利には、優先度マークが付されない。これらはイーサーネット標準に従って不変のまま転送される。
【0038】
さらに図3のbにはフィールドFID(フロー識別子)が示されている。このフロー識別子は、送信側の装置を一義的に識別する。それ故にこのフィールドFIDを備えたデータパケットの受信側では、有利には上位層HLで、送信側上位層HLに対する関係を構築する。
【0039】
このデータパケットは、情報パケット又はシグナリングパケットであり得る。
【0040】
図3のcとdにはそのようなシグナリングパケットが示されており、この場合図3のdには、図3cのイーサーネット標準に対するRMACコンセプトの趣旨での拡張が示されている。この優先度マークPMは、フィールドDSAPに含まれている。優先度マークPMは、付加的な優先度情報を備えたDSAPないしSSAP情報でもある。図3dの個々のフィールドの記号の意味は前述の実施例から明らかである。
【0041】
本発明の実施例
イーサネットもしくはトークンリンク(LAN)に含まれるデータ流は、ATMネットワークへの移行の際にも所定のサービス品質特徴に応じて処理されるべきである。図1には、前述した趣旨(RMAC)に沿って拡張された従来のLANからATMネットワークへのサービス品質特徴のマッピングに対する一般的なアーキテクチャが示されている。この場合図1では論理機能が、ハードウエアコンポーネントでの分散配置及び/又はソフトウエアコンポーネントでの分散配置に由来することなくブロック回路図で統合的に示されている。このような分散配置の形態は、そのつどの具体的な適用ケースにゆだねられ、相応の変更が可能である。
【0042】
以下ではこの図1に基づいて個々のコンポーネント(ブロック)の説明を行う。ブロックDF(“Data Forwarder”)は、高優先度データ流と低優先度データ流の間の区別を行う。低優先度データ流の場合には、継続処理がブロックLEC(“LAN Emulation Client”)において続けられる(以下の明細書参照)。それに対して高優先度データ流の場合には、継続処理がブロックTETAS(“Transparent Ethernet to ATM Slot”)において続けられる。それ以外で情報パケットの場合とシグナリングパケットの場合には、ブロックRM(“Resource Manager”) において継続処理が開始される。
【0043】
このブロックRMでは、リソース、例えば帯域幅などが管理される。この目的は、リソースの正しい設定を保証することである。それに対して当該ブロックRMではシグナリングパケットに含まれるLAN、有利にはRMACプロトコルからのサービス品質特徴が、次のように適合化される。すなわちATMネットワークにおいてこのサービス品質特徴が変換されそれによってATMネットワークにて使用可能となるように適合化される。
【0044】
(LANからATMネットワークへの)接続の構築は不可能である。そのため相応のメッセージが接続を要求するシステムに転送される(エラー処理)。
【0045】
リソース(チャネル、帯域幅)が使用可能であるならば、相応のサービス品質パラメータと共に接続が構築される。それに対してATM側での宛先を検出するために、LANアドレスがATMアドレスに変換される。ATMアドレスが局所的に使用不可であるならば、これはブロックARU(“Address Resolution Unit”)によって求められなければならない。
【0046】
ブロックLECにおいて低優先度のパケットに対する全ての操作が、LANE規格の一致において実施される。それにより、標準化されたLAN拡張に対する融通性を、ATM標準のサービス品質特徴への適合化なしで有するようになることが保証される。ブロックLECは、固有のリソースを管理する。この場合自己管理されたリソースはブロックRMに通達される。
【0047】
ブロックTETASでは、情報パケットがLANからATMネットワークへそしてATMネットワークからLANへ透過的に転送される。
【0048】
最終的に前述したようなアドレス変換がブロックARUで行われる。そこではMAC(“Media Access Control”)アドレスは、ATMアドレスへ変換される。このアドレス変換は、2つの段階で行われる。すなわち第1段階においては、標準化されたLANEアドレス分解能を実施するために、LANのサーバーコンポーネントへのアクセスが行われる。アドレス情報がLESから何も戻されない場合には、第2段階においてATM側、有利にはそこの接続箇所において、相応のATMアドレスが要求される。これに対しては所望のMACアドレスが直接B−HLI(“Broadband High Layer Information”)−フィールドにおいてセットアップメッセージの6〜11のオクテットでコード化される(公知文献“ATM Forum: ATM User-Network Interface,Version 3.1.”参照)。MACアドレスが既知である中継箇所においてのみ、接続が受入れられる。その他の全ての中継箇所は接続を拒否される。
【0049】
ブロックSIG(“Signalisierung”)とブロックATEMPS(“ATM Protocol Stack”)は、ATMサイドを表わしており、この場合はブロックATMPSが、AAL−5階層を含めて標準化されたATM階層を含んでいる(公知文献“ITU-T: I. 363 B-ISDN ATM Adaptaion Layer(AAL)”参照)。ブロックSIGはシグナリングプロトコルQ.2931とSSCOP(公知文献“ITU-T: Q.2931 Digital Subscriber Signalling System No.2-User-Network-Interface(UNI)layer3 specification for basic call/connection control”“ITU-T: Q. 2110 B-ISDN signalling ATM adaptation layer-service specific connection oriented protocol(SSCOP)”参照)。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ATMネットワークからLANへの(及びLANからATMへの)サービス品質特徴のマッピングを論理ブロック回路で示した図である。
【図2】 通信関連の一部に相応する3つの装置を階層モデル(ISOによる)で示した図である。
【図3】 イーサーネット標準の種々のプロトコルフォーマットとRMACによるその拡張を示した図である。
Claims (6)
- コネクション型通信ネットワークにおいて使用可能でかつ高優先度データ流又は低優先度データ流を特徴付けるサービス品質特徴を、コネクションレス型通信ネットワークへマッピングするための方法において、
a)コネクション型通信ネットワークからの第1の低優先度データ流をコネクションレス型通信ネットワークへ透過的に伝送し、
b)コネクション型通信ネットワークからの第1の高優先度データをコネクションレス型通信ネットワークへ透過的に伝送し、
c)コネクションレス型通信ネットワークからの第2の低優先度データ流をコネクション型通信ネットワークへマッピングし、その際コネクションレス型通信ネットワークのアドレスからコネクション型通信ネットワークのアドレスへのアドレス変換を実施し、
d)コネクションレス型通信ネットワークからの第2の高優先度データ流をコネクション型通信ネットワークへマッピングし、その際に、
前記第2の高優先度データ流がシグナリングパケットである場合には、コネクションレス型通信ネットワークからの当該シグナリングパケットのシグナリング情報を、コネクション型通信ネットワークにおいて使用可能なシグナリング情報に変換し、
前記第2の高優先度データ流が情報パケットである場合には、コネクション型通信ネットワークへの透過的な伝送を実施することを特徴とする方法。 - シグナリングパケットからのコネクションレス型通信ネットワークにおいて使用可能なサービス品質パラメータの、コネクション型通信ネットワークへの変換が以下のステップで実施される、すなわち、
a)可用な全帯域幅のうちから、新たな接続に適した帯域幅を決定し、
b)コネクションレス型通信ネットワークのアドレスから、アドレス変換により、コネクション型通信ネットワークの適切なアドレスを決定し、
c)適した帯域幅が得られてコネクション型通信ネットワークにおけるアドレスが既知である場合には、新たな接続を構築し、
適した帯域幅が得られないか又はコネクション型通信ネットワークにおけるアドレスが未知である場合には、予め設定可能なエラー通知が示される、
請求項1記載の方法。 - 前記コネクション型通信ネットワークは、ATMネットワークであり、前記コネクション型通信ネットワークのアドレスはATMアドレスである、請求項1または2記載の方法。
- 前記コネクションレス型通信ネットワークは、ローカルエリアネットワーク(LAN)であり、該ローカルエリアネットワーク(LAN)は、高優先度データ流と低優先度データ流を区別し得るデータ品質特徴に関して拡張され得るものであり、前記コネクションレス型通信ネットワークのアドレスは、LANアドレスである、請求項1から3いずれか1項記載の方法。
- 前記アドレス変換が以下のステップで実施され、すなわち
a)LANアドレスに対してLANサーバーからのATMアドレスが求められるか、又は
b)局所的にATMアドレスが使用不能な場合にATMサーバーにおいて問合せを実施し、その際の応答としてATMサーバーからATMアドレスを転送する、請求項3または4記載の方法。 - コネクションレス型通信ネットワークにおいて使用可能でかつ高優先度データ流又は低優先度データ流を特徴付けるサービス品質特徴を、コネクション型通信ネットワークへマッピングするための方法において、
a)コネクションレス型通信ネットワークからの第1の低優先度データ流をコネクション型通信ネットワークへ透過的に伝送し、
b)コネクションレス型通信ネットワークからの第1の高優先度データをコネクション型通信ネットワークへ透過的に伝送し、
c)コネクション型通信ネットワークからの第2の低優先度データ流をコネクションレス型通信ネットワークへマッピングし、その際コネクション型通信ネットワークのアドレスからコネクションレス型通信ネットワークのアドレスへのアドレス変換を実施し、
d)コネクション型通信ネットワークからの第2の高優先度データ流をコネクションレス型通信ネットワークへマッピングし、その際に、
前記第2の高優先度データ流がシグナリングパケットである場合には、コネクション型通信ネットワークからの当該シグナリングパケットのシグナリング情報を、コネクションレス型通信ネットワークにおいて使用可能なシグナリング情報に変換し、
前記第2の高優先度データ流が情報パケットである場合には、コネクションレス型通信ネットワークへの透過的な伝送を実施することを特徴とする方法。
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