JPH07504789A - パケット交換機におけるリンクのグルーピング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般に、固定長パケット用パケット交換機、例えばＡＴＭ交換機（Ａ ＴＭ＝非同期転送モート）におけるリンクグルーピングに関するものである。

リンクグルーピングとは、多くの並列物理リンクから成る論理リンクをつ（るこ とを意味する。論理リンクの帯域幅は、物理リンクの帯域幅の和となる。したが って、例えば１５５．５２Ｍｂ／秒の物理リンク４個をリンクグルーピングする ことによって、帯域幅６２２．０８Ｍｂ／秒の論理リンクが得られる。

本発明は、特に、固定長パケット用パケット交換機におけるリンクグルーピング の方法に関するものである。このパケット交換機は、複数個の入力ボートと複数 個の出力ボートとをその交換機を通るルートを介して選択的に接続するための複 数個のノードと複数個の伝送リンクとを有する。ここで、ノードは空間選択を行 い、伝送リンクはノードの相互接続を行うものである。

広帯域電気通信用ＡＴＭ交換機においては、物理的に利用可能な帯域幅よりも広 い帯域幅が必要である。リンクグルーピングを行うと、トラヒック特性とハード ウェアの柔軟性および効率性とが良くなる。例えば、同じ基本的な部品を使いな がらも、遅延が少くなり、バッファの容量が少な（て済み、各種の速度のクラス において各種の集信装置／マルチプレクサと交換機とを実現することができる。

また、リンク結合したネットワーク例えばクローズドネットワークにおけるブロ ッキング特性が、リンクグルーピングのおかげで達成された論理の高速化によっ て改善される。

技術の現状 広帯域リンクを実現する従来の方法には、以下のものがある。

１、物理的速度の高速（ｌ、。

２、物理的速度よりも速い論理的速度を得るための直並列変換。

第１の方法の欠点は、高速のエレクトロニクスとメカニクスの実現が、付随する 電力消費の問題の解決どもども、困難である、−とである。第２の方法は、通常 、ビットレベルでの多重化の上に成り立つので、ビット同期伝送を必要とする。

物理的に利用可能な帯域幅よりも広い帯域幅をつくる必要性を論じた文献として 、ＥＰ　０　３７４　５７４、Ｗｏ　８５１０４３００．ＷＯ９０／１２４６７ 、ＩＢＭ　テクニカル　ディスクロージャ報告（１８ＭＴｅｃｂｎｉｃａｌ　Ｄ ｉｓｃｌｏｓｕｒｅＢｕｌｌｅｔｉｎ）　、第３２巻、９八号、頁４５−４９． １９９０年２月発行を参照いた本発明の目的は、冒頭に記載したようなリンクグ ルービングを行う方法を提供することである。本発明によれば、物理的に利用可 能な帯域幅よりも広い帯域幅を達成するだめのＡＴＭにまつわる問題に対して、 従来よりも簡単な解決法が得られる。

本発明によるリンクグルーピッグ方法は、以下のステップを含む。

リンクプロトコルに従って複数個の大刃物理リンクを１個のリンクグループにグ ルービングするステップであって、大刃物理リンクは並列にそれぞれの入力ボー トに接続されていて、リンクグループの帯域幅はグルービングされた入力物理リ ンクの帯域幅の和であり、リンクプロトコルはリンクグループを介して伝送され るパケットにラベルを要求し、ラベルはグルービングされた大刃物理リンクがま とめられる交換機を通るルー１−を示し、各ラベル内の少なくとも１ビツトが、 そのルートを示すとともに、そのリンクグループを介して伝送される他のパケッ トのラベル内の対応するピッｉ・と同一であるようにするステップと、グルービ ングされた大刃物理リンクを経て伝送されたパケットを、交換機の出カポ−１− に並列に接続されている複数個の出刃物理リンクの間で分配するステップ。

図面の説明 以下、図面を参照しながら、本発明をもっと詳細に説明する。

第１図は、ＡＴＭ交換機において論理リンクをっ（るためのリンクグルーピング の一般的原理を示す。第２図は、本発明によりとのようにして交換機内でリンク グルーピングを行うかを示すプロトコルモデルを示す。第３図は、本発明にょる マルチボー１・・リンクグルーピングを示す。第４図も同様に、マルチボート・ リンクグルーピングを示したもので、バッファブールを共有する場合を示す。第 ５図は、グルービングされたリンクを経由しであるブロックのパケットの内部フ ロー・を他のブロックに伝送する場合を示す。第６図は、ノード間を接続するリ ンクにおけるリンクグルーピングの論理構造を示す。第７図は、本発明によるイ ンタボート・リンクグルーピングのために、スイッチボートにおいてラベルを付 加する場合を示す。

好ましい実施例 各図を通じて、同じ物または均等な物には同じ参照番号を付しである。

第１図において、符号２は、固定長パケット用のパケット交換機、例えばＡＴＭ 交換機のスイッチコアを示す。多くの並列物理リンク４が入力スイッチボート６ を介してコア２に接続されている。コア２に入る前に、物理リンク４をリンクグ ルーピングして論理リンクを形成する。各論理リンクは、いくつかの並列物理リ ンク４から成る。このリンクグルーピッグは、第１図およびその他の図において 、楕円で示しである。例えば第１図では、楕円１とｍで示しである。コア２の出 力におけるリンクグルーピングは、入力側と同じである必要は必ずしもない。こ のことは、第１図において、出力側におけるリンクグルーピングｎとｒがそれぞ れ入力側におけるリンクグルーピングｌとｍに対応することで示しである。

それから、多くの並列物理リンクｌＯが、出力スイッチボート８を経由して交換 機から出て行く。

リンクグルーピングの特徴はというと、グループ内の個々のリンクは、スイン　 ゛チコアのインタフェイスにおいて直列のパケットフローを運ぶが、あるグルー ピング定義に特有なプロトコル（ハードウェアにより支援されている）を使うこ とによって、１個の論理リンクを構成することである。リンクグルーピングは、 できるだけ一般的でなければならない。すなわち、第１図に示すように、グルー ビングの大きさを種々変えることができるようにすべきである。しかしながら、 最も実用的なのは、入力と出力におけるリンクグルーピングを同じにすることと 、グループを４個の物理リンクの倍数とすることである。

第２図に示すプロトコルスタックを用いて、リンクグルーピングを説明する。

この図の上の部分には、スイッチコア２がいくつかのノード１２と伝送リンク１ ４どに分割されている様子を示す。ここで、ノード１２は空間の選択を行い、伝 送リンク１４はノート間の二地点間伝送を行う。

人力スイッチボート６どノード１２との間では、リンクグルーピングはレベル２ のプロトコルＧ２によって定義され、伝送リンクの上では、レベルｌのプロトコ ルＧ１が使われる。第２図の上の部分と下の部分における要素間の関連は、双方 向の矢印で示しである。

本発明によるリンクグルーピングについて考えつる種類すべてに共通することは 、パケットの先頭にあるラベル番号が交換機を通るグルービングされたリンクを まとめるルー］・を示していることである。すなわち、ある伝送リンクを通ると いうルートを示すラベルのビットは、同しグループに属するパケットでは同じで ある。この情報はＧ２の一部である。

プロトコルの残りの部分がレベル２　（Ｇ２）でとのようになっているかによっ て、リンクグルーピングはマルチボート・リンクグルーピングとインタボート・ リンクグルーピングの２ｐ１．類に分けられる。

始めに、第３図から第６図を参照しながら、マルチボート・リンクグルーピング について説明する。

この種のリンクグルーピングの利点は、スイッチボートに余分な機能が要求され ないことである。そのメカニズムは、ノード内に部分的に起ることと、伝送リン クに部分的に起ることとに分けられる。

ノート内では、例えばラベル番号のあるビットが同一であるということを認識す ることにより、グルービングされたリンクに同じ空間を選択して割り当て、グル ープを束ねる。その結果、同一グループのリンクは同じグループの出力に出て来 て、順番か保たれる。例えば第３図に示すように、同しグループに属するリンク 、すなわち論理リンクｎまたはｍはノード■２内の同じバッファ１６．１８にそ れぞれ書き込まれて、ノートから直列に読み出されて出力リンクに出て行く。

さもなくば、第４図に示すように、共通バッファ２０を使うこともできる。この 場合、既知の技術であるメモリ管理機能２２によりリンクグルーピングと読出し とを制御することができる。この機能については、例えばＩＥＥＥ　ジャーナル ・オニ戸セレクティノド・エリア・イン・コミュニケーションズ（ＩＥＥＥＪＯ ＵＲＮＡＩ、ＯＮ　５ＥＬＥＣＴＥＤ　ＡＲＥＡＳ　ＩＮ　Ｃ０１ｉ０１ｉＬＩ ＮＩＣＡＴＩＯＮＳ）、１９９１年１０月号、第９巻、第８号、頁Ｉ２３９、ｒ Ｂ−ＩＳＤＮ用３２Ｘ３２共有バッファ方式のＡＴＭ交換機ＶＬ　Ｓ　ＩＪ　（ ”３２ｘ３２５ｈａｒｅｄ　Ｂｕｆｆｅｒ　Ｔｙｐｅ　ＡＴＭ　５ｔｉｔｃｈ　 ＶＬＳＩ’　ｓ　ｆｏｒ　Ｂ−ＩＳＤＮＳ”）を参照されたい。第４図では、出 力される論理リンクは符号２４ど符号２６とて示されている。

ここで、パケットレベルの分割を用い、「並列接続」を介してパケットフローを 送って再生するために、ある種の簡単なリンクプロトコル（Ｇｌ）の機能を紹介 する。

第５図を参照して、内部的にｌブロックを成している固定長のパケット３ｏの流 れ２８を、外部リンク３２を経由して池のブロックに伝送することができる。

内部フローは、Ｆバケット／秒のパケット周波数を持つということができる。従 って、内部フローにおけるｌパケット当りの時間はｔ＝Ｉ／Ｆということができ る。

外部リンク３２が持つことができる伝送能力には技術的な限界があるので、外部 リンクはＦより低いパケット周波数しか扱えない。このような場合、いくつかの 外部リンク３２をグルービングして一緒にすることにより、内部パケットフロー ２８を伝送することができる。

ｎ個の外部リンクをグルービングして、内部フロー２８内のパケット３ｏをそれ らの間で分割すると、各外部リンク当りのパケット周波数はＦ／ｎとなる。した がって、外部リンクにおける各パケット当りの時間は、ｎｔになる。

バケット間の順番は重要であり、保たなければならない。したがって、パケット の順番か保たれるようにして、パケットをグルービングされたリンク３２上で伝 送することが重要である。このことを可能ならしめるために、送信側にはグルー ピング論理装置３４が、受信側には復元論理装置３６が必要である。

送信側と受信側の論理装置３４．３６はそれぞれ、外部リンク３２との間である 程度の１立退時間のばらつきが許容されるように、設計されなければならない。

リンクプロトコルは、まず第１に、例えば１，２．３．４という順番に空間の正 確さを保つようにして、とのように物理リンクの間でパケットを分配して、集め るかというアルゴリズムを含む。

リンクプロトコルは、第２に、物理リンクの間に決められた時間パターンが存在 するようにして、パケットを確実に伝送するための同期を含む。例えばパケット は、同時にまたは一定の間隔ずつの時間遅れをもって、送り出される。もし適当 なビットとパケットの同期とがなされていれば、リンク上の時間遅延／長さの差 が１パケツトに相当するだけ許される。

最初に、ここでは、送信側と受信側の論理回路の適当な設計ということについて 、簡単に説明しておく。

内部フロー２８のパケット３０が所定のパターンに従って外部リンク３２上で分 割されるように、設計しなければならない。適当なパターンの一例を挙げるど、 以下のような周期的なパターンがある。すなわち、パケットｌを外部リンク３２ ．１を介して送り、パケット２をリンク３２．２を介して送り、等々と続き、パ ケットｎをリンク３２．ｎを介して送る。その後、パケットｎ＋１をリンク３２ ．１を介して送り等々、第５図に示すように割り当てる。外部リンク上のパケッ トは、相互時間遅延をもって送らなければならない。例えば、もしパケットｌ　 （最初のパケット）が時刻０て送られたら、パケット２は時刻ｔで送られ、等々 と続き、パケットｎは時刻（ｎ−１）ｔて送られ、その後、パケットｎ＋１は時 刻ｎｔで送られる。

分割はパケットレベルで行われるから、第６図に示すように２個のバッファ段３ ８．４０を導入しなければならない。なぜならば、送信用列に出入りする帯域幅 の方が物理リンクの帯域幅よりも高いからである。バッファ段は帯域幅の差を補 償すめためのものである。

グルーピング論理装置は、分配装置４２と、１外部リンク当たりバッファ段３８ 内のバッファ３８．１から３８．２のうちのひとつと、順番制御装置４４とから 成る。順番制御装置４４は、外部リンク上におけるパケット間の時間的順序を制 御する。分配装置４２は、上述のようにリンク間でパケットが分配されるように 、外部リンクにつながっているバッファ３８．１から３８．ｎに、パケットを１ 個ずつ割り当てる。

バッファ３８．ｌから３８．ｎは各外部リンクに１個ずつ接続されていて、内部 フロー上のパケットと外部リンク上のバケツ１−との間の時間差を処理する。時 間ｔが経過する間に、バッファは内部フローから送られたパケットで満杯になる 。

次に、ｎｔの期間が経・°フと、バッファ内のパケットは外部リンクに送り出さ れて空になる。バッファ内ではパケットの順番が維持されて、前後が狂うパケッ トが全くないように確実に行うために、すべてのバッファの容量は１−１／ｎパ ケツトより多く、２−１／ｎパケツトより少くなければならない。

時間的順序を制御する装置４４は、上述の時間的順序が維持されているかどうか を調べる。この装置４４は、外部リンク３２．ｌ上のパケットフローを基準とし て用いて、バッファ３２．２〜３２．ｎからパケットフローが他のリンクに出て 行くのを制御する。パケット周波数はすべての外部リンクで同じであるから、こ の装置４４は、最初のスタート時、またはいずれかの外部リンクの再スタート時 に、作動開始すればよい。

復元論理装置３６は、ｌ外部リンク当りバッファ４０．１〜４０．ｎのうちの１ 個と、集信装置４６と、順番復元装置４８とから成る。

異なる外部リンクの間に伝送時間の差が生ずることがある。これらの差はグルー ピング論理装置３４内、外部リンク上を伝送中、および復元論理装置３６内で起 こりつる。したがって、復元論理装置３６は、外部リンクを通って来たパケット の到着時間のばらつきを処理することができるように構成しなければならない。

外部リンク３２．１を基準として用いる。他の外部リンクについては、パケット の名目上の到着時間が基準から計算される。名目上の到着時間から＋ｄのばらつ きが許される。ｄは通常ｄ＝ｎｔ／２、すなわちグルーピングされたリンクにお けるｌパケット時間の半分である。

外部リンク３２に接続されているバッファ４０は、外部リンクと内部フローとの 間のパケット時間の差を処理するのに用いられる。時間ｎｔの間にバッファ４０ は外部リンク３２から入って来るパケットで満杯になる。その後、時間ｔが経つ と、バッファの内容は内部フローとして出て行き、空になる。バッファ４０の中 で、パケットは余分な時間、名目上ｄで最長２ｄの間、蓄えられることにより、 異なるリンクを通って来るパケットの実際の到着時間と名目上の到着時間の差が 調整される。必要なバッファの容量は最大２パケツト長である。

集信装置４０は、上述の順序に従って、外部リンク３２に接続されているバッフ ァ４０からパケットを集める。

順番復元装置４８は、パケットが上述の順番で集められているかどうかを調べる 。

インターボート・リンク・グルーピングに関して、プロトコルはスイッチボート 間でのみ作用する。ここでは、２種類の方法が考えられる。

第１の方法はラベル方式である。第７図を参照して、ＶＣＩ／ＶＰＩ（仮想回路 識別子／仮想径路識別子）情報に基づき、スイッチボート６では、グルーピング されたリンク毎に順番に到着したパケットにラベルが付される。スイッチコアは 、どの物理的リンクが一緒になっているかについて何も知る必要がない。レベル ２のプロトコルだけが必要である。もし同じグループ内のパケットが異なる物理 ルートを通ったために遅れ時間が異っていれば、パケットの順番を復元できるよ うに、パケットには適当な順番を示す番号が付される。

上述のようにスイッチボート６においてラベルが付加されることに関して、グル ーピングされるリンクの数に相当するいくつかの出力を有するバッファが用いら れる。リンクはバッファに書き込まれて、順番に出力に読み出される。好ましく し出力ルーチンは、入って来るパケットがグループ内のすべてのリンクに公平に 分配されるようになっている。グルーピングされたパケットはまた、必然的に同 じビットを含むラベルコードを受取る。グルーピング手段は、ラベルの助けを借 りて、同し論理リンク上に出て行くパケットを選択し、順序を正しくし、グルー プ内のすへてのリンクに公平にパケットを分配することができるのに十分な数の パケットを蓄えることができなければならない。パケットの奇数番号には、空の パケットが割り当てられる。リンク終端８はまた、順序を正しくすることができ るのに十分大きいバッファを含む。

他の方法は、スイッチコアによるパケット同期に基づいている。レベルｌとレベ ル２の両方のプロトコルを用いる。

レベル２のプロトコルは、第１の方法と同様に、ラベル付加とリンク終端に基づ いている。その差異は、順番を確保するために順序番号を必要としないし、大き いバッファも必要としないことである。レベルｌによれば、スイッチボートとノ ード内および両者間でパケット同期が確保されるので、グループ内のノくケ・ソ トはパケット同期で交換機内全体を動く。グループ内のノくケ・ソト間で異なる 、ラベル内のビットを利用して、スイッチボート内での分類が行われる。

論理リンク フロントページの続き （７２）発明者　ルユングベルグ、ベル、アービッド、マーチン スウェーデン国　ニス−１１３３３ストックホルム、ローダベルグスガタン　４ （７２）発明者　サンディン、ロルフ、ステファンスウェーデン国　ニス−１９ １３９ソレンツナ、スコグストルブスベーゲン　４０

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．固定長パケット用パケット交換機におけるリンクのグルーピング方法であっ て、該パケット交換機は複数個の入力ポートと複数個の出力ポートとを該交換機 を通るルートを介して選択的に接続するための複数個のノードと複数個の伝送リ ンクとを有し、該ノードは空間選択を可能にし、該伝送リンクはノードの相互接 続を行うものであって、 リンクプロトコルに従って複数個の入力物理リンクを１個のリンクグループにグ ルーピングするステップであって、入力物理リンクは並列にそれぞれの入力ポー トに接続されていて、リンクグループの帯域幅はグルーピングされた入力物理リ ンクの帯域幅の和であり、リンクプロトコルはリンクグループを介して伝送され るパケットにラベルを要求し、ラベルはグルーピングされた入力物理リンクがま とめられる交換機を通るルートを示し、端ラベル内の少なくとも１ビットが該ル ートを指示するとともに、そのリンクグループを介して伝送される他のバケット のラベル内の対応するビットと同一であるようにするステップと、グルーピング された入力物理リンクを経て伝送されたパケットを、交換機の出力ポイントに並 列に接続されている複数個の出力物理リンクの間で分配するステップと、 を含むことを特徴とする、パケット交換機におけるリンクのグルーピング方法。
2. ２．請求項１記載の方法において、ラベルに基づいたノード内での空間選択によ りリンクグループがまとめられて、一連のグルーピングされた入力物理リンクが 対応する一連の出力物理リンクに接続されることを特徴とする、リンクのグルー ピング方法。
3. ３．請求項２記載の方法において、端ノードは複数個のバッファメモリを含み、 グルーピングステップは端ノード内において同じバッファメモリのリンクグルー プを経由して伝送されるパケットを記憶するステップを含み、分配ステップはバ ッファメモリから記憶されたパケットを再生して、再生されたパケットを出力物 理リンクに供給するステップを含むことを特徴とする、リンクのグルーピング方 法。
4. ４．請求項２記載の方法において、各ノードは１個のバッファメモリを含み、グ ルーピングステップは各ノードにおけるバッファメモリ内の複数個のリンクグル ープを経由して伝送されるバケットを記憶するステップを含み、分配ステップは バッファメモリから記憶されたパケットを読出して、読出されたパケットをそれ ぞれのグループの出力物理リンクに供給するステップを含むことを特徴とする、 リンクのグルーピング方法。
5. ５．請求項２乃至請求項４いずれかに記載の方法において、リンクプロトコルは リンクグループを介して伝送されたパケットに適切な順番をつけることと、該パ ケットを適当な時間パターンに基づいて同期させることとを特徴とする、リンク のグルーピング方法。
6. ６．請求項５記載の方法において、リンクプロトコルは、リンクグループを介し て伝送されるパケットを同時に伝送することと、パケット間にあらかじめ定めら れた遅延時間を設けてリンクグループを介して伝送されるパケットを伝送するこ とのいずれか一方を提供することを特徴とする、リンクのグルーピング方法。
7. ７．請求項１記載の方法において、リンクプロトコルは入力ポートと出力ポート との間にあるパケットのみに作用して、インタポート・リンク・グルーピングを 提供することを特徴とする、リンクのグルーピング方法。
8. ８．請求項７記載の方法において、リンクグループを経由して交換機に到着した バケットに順番にラベルを付加するステップと、パケットの到着順が保たれるよ うにラベルに基づきパケットを分類するステップとを更に含むことを特徴とする 、リンクのグルーピング方法。
9. ９．請求項７記載の方法において、交換機はリンクグループ内の複数個の入力物 理リンクに相当する複数個の出力を有する１個のバッファメモリを含み、グルー ピングステップはバッファメモリ内のりンクグループを経由して伝送されるパケ ットを記憶するステップを含み、分配ステップはバッファメモリから記憶された パケットを順番に読出して、読出されたパケットをバッファの出力に供給するス テップを含むことを特徴とする、リンクのグルーピング方法。
10. １０．請求項９記載の方法において、読み出されたパケットを公平にバッファの 出力に供給することを特徴とする、リンクのグルーピング方法。
11. １１．請求項１０記載の方法において、リンクグループを経由して伝送されるパ ケット内のラベルは各々あらかじめ定められたビット組を含むことを特徴とする 、リンクのグルーピング方法。
12. １２．請求項１１記載の方法において、複数個のバケットがバッファメモリに記 憶され、分配ステップは複数個の出力物理リンクを含む１個の出力リンクグルー プ用に読み出されるべきパケットを選択するステップを含み、読み出されたパケ ットは複数個の出力物理リンクに公平に供給されることを特徴とする、リンクの グルーピング方法。
13. １３．請求項１２記載の方法において、分配ステップは奇数番号のパケットを含 む複数個のパケットにあらかじめ定めた数の空パケットを割り当てることを特徴 とする、リンクのグルーピング方法。
14. １４．請求項９乃至請求項１３いずれかに記載の方法において、パケットが同期 して交換機内を流れるように、グルーピングステップと分配ステップが実行され ている間、パケットを同期させるステップを含むことを特徴とする、リンクのグ ルーピング方法。
15. １５．請求項１４記載の方法において、グルーピングステップはパケットのラベ ル内のビット間の差異に基づいてパケットを分類するステップを含むことを特徴 とする、リンクのグルーピング方法。