JPH0774752A - 通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高速、高スループット、高品質を確保しつつ、
拡張性のあるネットワーク構成をとることができる通信
システムを提供する。 【構成】遅延時間の大きいスイッチノード２０により構
成された上位ネットワーク１０と、遅延時間の小さいス
イッチノード２１〜２３により構成された下位ネットワ
ーク１１〜１３を有し、スイッチノード２１〜２３の相
互間にスイッチノード２０を介した伝送経路４２を設定
可能としたネットワーク構成を持つ通信システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速、高スループット
の多階層ネットワークシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的な計算機ネットワークで
は、イーサネット等を中心としたローカルエリアネット
ワーク（ＬＡＮ）が、ユーザに近い、つまり端末を収容
する下位ネットワークとして用いられ、さらにＬＡＮ間
を結合する上位ネットワークとして高速リングネットワ
ーク（ＦＤＤＩ）などが用いられている。これらのネッ
トワークのスループットは、ＬＡＮが１０Ｍｂ／ｓ、Ｆ
ＤＤＩが１００／Ｍｂ／ｓ程度である。また、ネットワ
ーク構成としては、イーサネットがバス、ＦＤＤＩがリ
ングというように、収容端末あるいは収容ネットワーク
がネットワーク帯域を共有する、いわゆるシェアード・
メディアを採用している。従って、ネットワークのスル
ープットは収容端末数に依らず一定であって、端末当た
りの平均実効帯域はそのネットワークに収容されている
端末数に反比例して小さくなる。このようなシェアード
・メディアの使用環境は、実効的な帯域の拡張性より
も、むしろ効率的な帯域運用を狙ったものといえる。

【０００３】一方、最近の計算機技術とその応用技術の
状況をみると、ＣＰＵ（演算処理装置）の性能向上に基
づくダウン・サイジング、分散コンピューティング技
術、マルチメディア技術の進展等、ネットワーク・コン
ピューティング指向に向かっている。そこで必要となる
基盤環境としてのネットワークには、高速、高スループ
ット、高品質が求められる。例えば、マルチメディア応
用として考えられているグループ作業環境などでは、各
端末は複数の静止画像、動画像およびデータなどの複数
種の情報を複数のウインドウ上で機能させることになる
し、さらに音声情報の通信も同時に必要となる。

【０００４】このような環境では、特に動画像や音声情
報の通信には実時間性（遅延時間が数十ｍｓｅｃ以内）
が要求され、端末には数十Ｍｂ／ｓというスループット
が常時要求される。また、データ情報の通信には誤りの
ない高品質の伝送が必要である。このように、単にグル
ープ作業環境の構築という一つの状況を考えただけで
も、ネットワークには多様な仕様が要求される。そし
て、この例で示したような将来のネットワーク仕様を想
定すると、前述した全スループット１０Ｍｂ／ｓのイー
サネットや１００Ｍｂ／ｓのＦＤＤＩでは、スループッ
トネックが生じて満足なネットワーク環境は提供できな
いことになる。

【０００５】そこで最近、将来の高速、高スループッ
ト、高品質のネットワークの実現方式として、あらゆる
メディア情報を一律に５３オクテットのセルと呼ばれる
固定長パケットに分解して非同期的に同一伝送路上で情
報伝送する、ＡＴＭ（非同期通信モード）ネットワーク
が標準化されつつある。このＡＴＭネットワークでは、
１５５Ｍｂ／ｓ（２．７μｓ／セル）〜６２２Ｍｂ／ｓ
（６８０ｎｓ／セル）のスループットを持つインタフェ
ースが標準化されており、これは今後要求されるであろ
うネットワークの仕様に適合すると考えられる。しか
し、実際のネットワーク構成そのものは任意性が残され
ている。例えば最近発表された製品は、シェアード・メ
ディアではなく、スター型またはハブスイッチ構成のＡ
ＴＭ−ＬＡＮがほとんどである。これらのＡＴＭ−ＬＡ
Ｎは、ネットワークを構成する単位スイッチノードが各
々８〜１６程度の数のポートを持っており、このスイッ
チノードを増設して接続することで、徐々にネットワー
ク規模を拡張してゆくことができる。

【０００６】ところで、ＡＴＭ−ＬＡＮを構成するスイ
ッチノードが多くなると、スイッチノード間の接続に多
くのリンクを費やすことになるから、端末を収容するた
めに利用できるリンクは相対的に少なくなる。従って、
一般的にはネットワーク全体のスループットは、スイッ
チノードのポート数で制限されてしまう。実際、従来提
案されているＡＴＭ−ＬＡＮは、８〜数十ポートまでを
収容することを念頭においたネットワークとなってい
る。

【０００７】ネットワークをさらに大規模にする場合に
は、端末を収容するネットワーク間を別のネットワーク
（上位ネットワーク）を介して接続することが行われ
る。すなわち、ネットワークの階層化である。階層化ネ
ットワークを実現する場合、ネットワーク間接続のため
の上位ネットワークの構成として、リング構成やスター
ノード構成とすることが提案されているが、このような
上位ネットワークにおいても、前述したスループットの
拡張性の欠如、ポート数の拡張性の制限など、下位ネッ
トワークにおけると同様の問題点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の階層化ネットワークシステムでは、高速、高スループ
ット、高品質を確保しつつ、拡張性のあるネットワーク
構成をとることができないという問題点があった。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点を解決
し、高速、高スループット、高品質を確保しつつ、拡張
性のあるネットワーク構成をとることができる通信シス
テムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は複数の第１のスイッチノードを有するネッ
トワークにおいて、第１のスイッチノードの相互間に、
該第１のスイッチノードの最大遅延時間よりも大きな遅
延時間を持つ第２のスイッチノードを介した伝送経路を
設定する経路設定手段を備えたことを特徴とする。第２
のスイッチノードは単独で存在してもよいし、別のネッ
トワークを構成していても構わない。

【００１１】経路設定手段は、具体的には第１のスイッ
チノードの相互間に、該第１のスイッチノード相互間の
伝送経路の中の最大遅延時間の１／３よりも大きな遅延
時間を持つ伝送経路を設定するように構成される。ま
た、一つの実施態様によれば、経路設定手段は第１のス
イッチノードの相互間に光ネットワークを含む伝送経路
を設定するように構成される。

【００１２】

【作用】上記のような構成で階層型ネットワークを構成
してゆくと、ネットワークのポート数の拡張とスループ
ットの拡張が可能となる。そして、データ通信のような
スループットを要求するが、遅延時間には余り頓着しな
いメディアについては、第２のスイッチノードまたは第
２のスイッチノードを有する上位ネットワークを介して
スループット優先の伝送経路を使用し、一方、画像や音
声のような実時間性が重視される情報の通信について
は、第２のスイッチノードや第２のスイッチノードを有
する上位ネットワークを介さず、第１のスイッチノード
により構成される下位ネットワークの低遅延時間の伝送
経路を使用することにより、高速、高スループット、高
品質の要求を満たすことができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。 （実施例１）図１に、本発明の一実施例に係る通信シス
テムの概略構成を示す。この通信システムは、上位ネッ
トワーク１０と複数の下位ネットワーク１１〜１３から
なる２階層ネットワークからなる。上位ネットワーク１
０は、下位ネットワーク１１〜１３内のノード間あるい
は下位ネットワーク１１〜１３同士を接続するために設
けられている。なお、下位ネットワーク１１，１２間に
設定されるリンク１４のような、下位ネットワーク１１
〜１３どうしを直結するリンクを備えても構わない。

【００１４】下位ネットワーク１１〜１３は、端末１４
を収容するネットワークであり、例えば地理的に一つの
比較的狭い限定された地域単位＃１〜＃３内の端末をそ
れぞれ収容するためのＬＡＮを構成している。上位ネッ
トワーク１０は、下位ネットワーク１１〜１３を結合す
る目的で存在するから、そのサービスエリアは下位ネッ
トワーク１１〜１３全体をカバーする広範囲なものとな
る。

【００１５】一般に、多階層ネットワークにおいては上
位ネットワークほど広範囲に及ぶ。このため伝送路長に
基づく伝送遅延は、上位ネットワークほど大きい。例え
ば、ネットワークに用いる伝送路として光伝送路を考え
ると、現状の光ファイバ内の光速度は約２×１０⁸ ｍ／
ｓ（５μｓ／ｋｍ）であるから、下位ネットワーク（Ｌ
ＡＮ）１１〜１３のサービスエリアを５００ｍ程度まで
とすれば、伝送遅延は２〜３μｓ以内となる。また、上
位ネットワーク１０が一つの企業内のＬＡＮ間を接続す
るものとすれば、伝送路長は数十ｋｍあるいはそれ以上
にも及び、伝送遅延は数百μｓとなる。これらの遅延時
間は、例えばＡＴＭによる１５５Ｍｂ／ｓのリンクの場
合、下位ネットワーク１１〜１３では１セル分、上位ネ
ットワーク１０では数百セル分に相当する。上位ネット
ワーク１０において公衆網や専用回線等が介在する場合
は、伝送遅延はさらに大きくなる。

【００１６】端末１４の相互間のセル転送遅延時間は、
その端末間のパス上でのリンク伝送遅延時間とノード遅
延時間の和となるから、例えばリンク伝送遅延が大きい
パス上では、ノード遅延時間を殊更に短くしようとして
もあまり意味はない。すなわち、リンク伝送遅延時間と
ノード遅延時間がほぼ等しくなる設定で使用するのが適
当である。

【００１７】そこで、本実施例では伝送路長による伝送
遅延の大きい上位ネットワーク１０は遅延時間の比較的
長いスイッチノード（以下、大遅延スイッチノードとい
う）で構成し、伝送遅延の小さい下位ネットワーク１１
〜１３は遅延時間がより短いノード（以下、小遅延スイ
ッチノードという）で構成する。上記数値例の場合で
は、上位ネットワーク１０と下位ネットワーク１１〜１
３でのセル転送遅延時間の違いは、１００倍程度とな
る。

【００１８】図２に、上位ネットワーク１０と下位ネッ
トワーク１１の詳細な構成を示す。同図に示されるよう
に、上位ネットワーク１０は大遅延スイッチノード２０
により構成され、下位ネットワーク１１は小遅延スイッ
チノード２１〜２４により構成される。

【００１９】下位ネットワーク１内の小遅延スイッチノ
ード２１〜２４の相互間には、伝送経路として、上位ネ
ットワーク１０内の大遅延スイッチノード２０を介する
破線で示すリンク３１と、少なくとも一つの小遅延スイ
ッチノードを介する実線で示すリンク３２が例えば後述
する呼設定サーバにより適宜選択的に設定される。

【００２０】上位ネットワーク１０は、各下位ネットワ
ーク内のスイッチノード間の結合パスを提供している
し、ある下位ネットワーク内のノードと他の下位ネット
ワーク内のノード間のパスも提供している。

【００２１】一方、下位ネットワーク１１〜１３のそれ
ぞれの内部でも、ノード間リンクが存在している。例え
ば、上述の数値例では上位ネットワーク１０と下位ネッ
トワーク１１〜１３のセル転送遅延時間に１００倍の違
いがあるから、ネットワーク内に１００〜数百個以内の
ノード数を持つ下位ネットワーク１１〜１３では上位ネ
ットワーク１０を介したパスより、下位ネットワーク内
に設定されたパスの方が遅延は小さいことになる。

【００２２】ここで、スイッチノード２０，２１〜２５
の遅延時間について若干説明する。伝送路長に基づく伝
送遅延時間は、伝送路として光ファイバを仮定するなら
ば、ほぼ伝送距離のみに依存すると考えてよい。これに
対し、スイッチノード２０，２１〜２５の遅延時間の大
小は、負荷のトラヒックに大きく依存し、またスイッチ
アーキテクチャにも依存することが分かっている。この
トラヒック依存によるスイッチノード遅延は、特にスイ
ッチノードがハードウェアスイッチングを行うＡＴＭス
イッチの場合、避けられないものである。ＡＴＭスイッ
チでは、非同期なセル流同士を集約する際に生じる確率
的なセル衝突によるセル廃棄を極力抑えるために、セル
バッファを用いて出力処理待ちを行うからである。

【００２３】従って、トラヒックの性質（バースト性か
否かなど）に関わらず、ネットワークにかかる負荷
（ρ）が小さいほどセル衝突の確率は減少するから、負
荷ρを上位ネットワーク１０では大きく、下位ネットワ
ーク１１〜１３では小さくして、各ネットワークのトラ
ヒック管理を行うことで、同じスイッチノードを上位ネ
ットワーク１０内で使用するスイッチノード２０と、下
位ネットワーク１１〜１３内で使用するスイッチノード
２１〜２４とに使い分けすることがができる。すなわ
ち、上位ネットワーク１０にかかる負荷をρｕ、下位ネ
ットワーク１１〜１３にかかる負荷をρｌとすると、 ρｌ＜ρｕ の条件でスイッチノードを使い分けることができる。

【００２４】また、上位ネットワーク１０内のスイッチ
ノード２０には高品質（例えば低セル廃棄率）を重視す
るアーキテクチャを採用し、下位ネットワーク１１〜１
３内のスイッチノード２１〜２５には小遅延特性を重視
するスイッチアーキテクチャを採用することも有効であ
る。簡単な例としては、同じスイッチアーキテクチャで
も、上位ネットワーク１０には大容量のセルバッファ
（長バッファ）を有するスイッチノード、下位ネットワ
ーク１１〜１３では小容量のセルバッファ（短バッフ
ァ）を有するスイッチノードをそれぞれ用いる。

【００２５】本実施例によれば、同じ端末間に遅延時間
の異なる複数のパスを任意に設定でき、これらを転送遅
延時間が種々異なる要求（転送遅延要求）に応じて使い
分けることができる。

【００２６】図３は、図２のネットワーク構成で小遅延
転送が要求される場合のパス設定例であり、端末１４Ａ
から端末１４Ｂへのパス４１は、端末１４Ａ，１４Ｂを
収容した下位ネットワーク１１内のノード２１，２３を
介して設定されている。この場合、下位ネットワーク１
１内で最短のパスを検索する制御あるいアルゴリズムを
採用してもよい。

【００２７】図４は、図２のネットワーク構成で遅延時
間は大きくてもよいが、スループットの大きい転送が要
求される場合のパス設定例であり、端末１４Ａから端末
１４Ｂへのパス４２は、大遅延スイッチノード２０を有
する上位ネットワーク１０を介して設定されている。

【００２８】また、例えば転送時間にはあまり頓着しな
いが、大量の情報を転送する必要があるデータ通信にお
いては、図５に示すように、コネクションレスサービス
機能（ＣＬＳＦ）を提供するＣＬＳＦ処理部５１〜５３
をネットワーク内に配置すると共に、ＣＬＳＦ処理部５
１〜５３が極力上位ネットワーク１０内にパスを確保す
るようにして、コネクションレス通信を行うことが有効
である。

【００２９】本実施例においては、上述したように遅延
品質の異なる複数のパスが存在するため、スイッチノー
ドにおいては入力されたセル流をコネクションの優先度
に応じて振り分けることが望ましい。そこで、スイッチ
ノード内において図６に示すように遅延品質に応じた複
数のセルバッファの管理を行う。

【００３０】図６の例によれば、スイッチノードの３つ
の入力リンクに入力されるセルは、優先度振り分け部６
１で遅延時間に関する優先度に応じて低優先バッファ６
２と高優先バッファ６３とに振り分けられる。低優先バ
ッファ６２の出力セルは大遅延パス、つまり上位ネット
ワーク１０のリンクに出力され、高優先バッファ６３の
出力セルは低遅延パス、つまり当該スイッチノードが所
属しているネットワーク内のリンクに出力される。ここ
で、例えば低優先バッファ６２のバッファ長を長くし、
高優先バッファ６３のバッファ長を短くすることによ
り、高優先バッファ６３では低遅延、低優先バッファ６
２では低廃棄率が実現できる。

【００３１】なお、図６では各優先度のセルバッファは
論理的には一つであるが、物理的には複数のセルバッフ
ァにより構成して、それらを論理的に一つとみなすよう
な制御を施してもよい。また、図６ではセルバッファは
各優先度に応じて一つずつ配備されているが、各優先度
毎に出力パスが複数個必要であれば、それに応じた数の
セルバッファが必要となる。 （実施例２）図７は、３階層ネットワーク構成とした実
施例であり、大遅延スイッチノードを用いた上位ネット
ワーク７１と、中遅延スイッチノードを用いた中位ネッ
トワーク７２と、小遅延スイッチノードを用いた下位ネ
ットワーク７３により構成されている。本実施例におい
ても、隣り合う階層間、つまり上位ネットワーク７１と
中位ネットワーク７２間、中位ネットワーク７２と下位
ネットワーク７３間の管理には、実施例１で説明した２
階層ネットワークにおけるネットワーク間管理の手法を
そのまま使用すればよい。 （実施例３）実施例１において、上位ネットワーク１０
と下位ネットワーク１１〜１３のインタフェース仕様に
違いがある場合もある。例えば、速度の違いやプロトコ
ル違いなどである。

【００３２】図８は、このような場合の実施例であり、
インタフェース仕様の違いを吸収して整合をとるための
接続装置（ＩＷＵ）８１〜８４が配置されている。本実
施例では、上位ネットワーク１０と下位ネットワーク１
１〜１３間のリンク上に配置されているが、より一般的
にはインタフェース整合をとる必要のあるリンク上に配
置される。また、接続装置８１〜８４を分散して配置し
てもよいし、複数個まとめて一つの装置として配置して
もよい。また、場合によっては接続装置を上位ネットワ
ーク１０内のスイッチノード２０あるいは下位ネットワ
ーク１１〜１３のスイッチノード２１〜２４内のインタ
フェース装置の一部として構成することも可能である。
これらいずれの場合でも、接続装置は一つのリンク上に
配置された装置とみなすことができるので、例えば当該
リンクの遅延時間の評価には、この接続装置の遅延時間
を含めることが必要である。従って、本発明でいうリン
クには、必要に応じて接続装置なども含まれるものとす
る。 （実施例４）次に、優先度の異なる呼の設定の制御に関
する実施例について説明する。図３および図４で示した
ような転送遅延要求の異なるパス設定を具体的に実現す
る際には、種々の制御方法、手続きが考えられる。すな
わち、呼設定の段階で転送遅延時間の異なるパスを設定
することや、設定された呼において、必要に応じて転送
遅延時間の異なるパスをダイナミックに変更してゆくこ
となどである。これらのいずれも呼設定サーバの管理方
法に関するものであるため、以下に本実施例における呼
設定サーバの役割を詳しく説明する。

【００３３】図９に示すように、上位ネットワーク１０
および下位ネットワーク１１〜１３毎に呼設定サーバ９
１，９２が配置されている時の呼設定手順について考え
る。呼設定サーバ９１は上位ネットワーク１０の呼設定
状況、呼設定サーバ９２は下位ネットワーク１１の呼設
定状況をそれぞれ把握しており、これらを呼設定情報と
して呼設定情報記憶部に記憶している。なお、必要に応
じて呼設定サーバ９１，９２同士が適宜、呼設定情報を
交換していてもよいし、場合によっては呼設定サーバ９
１，９２が装置として統合された一つのネットワーク呼
設定サーバであってもよい。逆に、呼設定サーバ９１，
９２の各々が物理的にが複数の装置として分散していて
も構わない。いずれの場合も、以下に述べる呼設定手順
は、論理的には呼設定サーバ９１，９２が行うと考える
ことができる。

【００３４】まず、端末１４Ａが予め定められたシグナ
リング手順に従って、呼設定サーバ９２に対して端末１
４Ｃとの間に低遅延パスを確保することを依頼したとす
る。この依頼を受けると、呼設定サーバ９２は自分が管
理する下位ネットワーク１１内で端末１４Ａ，１４Ｂ間
のパスを探索し、パスが確保できたならば、その旨を端
末１４Ａに通知して通信が始まる。

【００３５】次に、端末１４Ａが転送遅延に対して無頓
着な、端末１４Ｃへの呼設定要求を行った場合について
説明する。この場合の下位ネットワーク１１内の呼設定
サーバ９２の対応としては、(1) 下位ネットワーク１１
から先にパスを探索する方法、(2) 上位ネットワーク１
０から先にパス探索する方法、(3) 上位ネットワーク１
０および下位ネットワーク１１のどちらから先にパス探
索するかは各ネットワーク１０，１１の状況に応じて決
定する方法の３つが考えられる。

【００３６】まず、(1) の方法に従い下位ネットワーク
１１内でパスを探索し、このパスが無い場合には上位ネ
ットワーク１０内の呼設定サーバ９１にパスの可能性を
問い合わせ、上位ネットワーク１０内にパスがあれば端
末１４Ａに通知する方法を考える。この場合、呼設定サ
ーバ９２は端末１４Ａ−ノード２１−ノード２２−ノー
ド２３−端末１４Ｃ、端末１４Ａ−ノード２１−ノード
２４−ノード２３−端末１４Ｃ等のパス設定の可能性を
まず探索し、いずれのパス設定も不可能であれば、引き
続きどのリンクでパス設定が不可能になっているかを調
べる。パス設定が不可能なリンクとは、例えば使用可能
帯域が不十分であるリンクである。

【００３７】呼設定サーバ９１は、このようなパス設定
が不可能な状況のリンクを上位ネットワーク１０内のパ
ス設定で迂回できるか否かを判断し、可能ならば上位ネ
ットワーク１０の呼設定サーバ９１に対して上位ネット
ワーク１０を介したパス探索を依頼する。この依頼を受
けた呼設定サーバ９１は、下位ネットワーク１１内の呼
設定サーバ９２と同様のパス探索を行って、その探索結
果を呼設定サーバ９２に通知する。このように、上位ネ
ットワーク１０および下位ネットワーク１１の各階層の
呼設定サーバ９１，９２は、再帰的に同様の手続きを繰
り返しながら、パス設定手続きを遂行する。

【００３８】次に、(2) の方法に従い上位ネットワーク
１０内のパスを最初に探索する場合について説明する。
まず、下位ネットワーク１１内の呼設定サーバ９２は上
位ネットワーク１０内を介したパスの可能性を探索し、
それらのパスの候補から実際設定可能なパスを上位ネッ
トワーク１０内の呼設定サーバ９１に問い合わせして設
定する。上位ネットワーク１０の上にさらに上位ネット
ワークがあれば、上位ネットワーク１０内の呼設定サー
バ９１も同様の手続きを行うことは、上述の再帰的方法
と同じである。

【００３９】さらに、(3) の最初に探索するパスを下位
ネットワーク１１で探索するか、あるいは上位ネットワ
ーク１０で探索するかを各ネットワークの状況に応じて
変更する方法について説明する。例えば、下位ネットワ
ーク１１のネットワーク全体の負荷、あるいはリンク負
荷（最大負荷あるいは平均負荷等）に基準値を設定して
おき、基準値よりも低負荷の状況の時はパスを下位ネッ
トワーク１１から探索し、高負荷の場合は上位ネットワ
ーク１０から探索する。このようにすれば、パス設定
後、低遅延の呼設定要求が到着した場合も、ある程度の
パス設定の余裕が残されているから、下位ネットワーク
１１内でのパス設定が可能になる。

【００４０】なお、ここでは呼設定後のパス設定手続き
について説明をしたが、呼設定後にパスを動的に変更す
る場合も、その都度、同様のパス設定手続きを実行すれ
ばよい。また、上述した転送遅延に無頓着な呼設定要求
の制御方法は、図５で説明したコネクションレス通信の
場合にも適用することができる。 （実施例５）次に、リンク伝送遅延時間とノード遅延時
間の両方を考慮した多階層ネットワークを考える。図１
０には、上位ネットワーク１０および下位ネットワーク
１１とその内部のリンク結合状況の例を示している。こ
こで、上位ネットワーク１０内のスイッチノード２０
１，２０２，…２０ｓは遅延時間Ｔ1 ，Ｔ2 ，…，Ｔs
の大遅延ノード、下位ネットワーク１１内のスイッチノ
ード２１，２２，…，２Ｎは遅延時間τ1 ，τ1 ，…，
τN の小遅延ノード、ｌprは両端の少なくとも一方が大
遅延ノードである２つのノードｑ，ｒを結合するリン
ク、ｄijは２つの小遅延ノードｉ，ｊを結合するリンク
とする。下位ネットワーク１１内のリンク伝送時間は、
リンクｄijの長さをＬij、リンクｄijを構成する伝送路
上の信号伝送速度をｖとして、Ｌij／ｖで与えられる。

【００４１】下位ネットワーク１１のトポロジは種々考
えられるが、いずれの場合も任意の２つのスイッチノー
ドを接続するパスは、少なくとも一つのスイッチノード
と少なくとも一つのリンクを通過する。ネットワーク内
のあらゆるパスの中で最大の通過ノード数をｈとする
と、下位ネットワーク１１内のパスが常に上位ネットワ
ーク１０を介したパスよりも高速であるための十分条件
として、次のような関係を考えることができる。

【００４２】 Ｋ・ｍａｘ_i,j,k （τ_i ，ｄ_ik／ｖ）＜ｍｉｎ_p,q,r （Ｔｐ，ｌ_qr／ｖ） （１） ただし、Ｋ≧（２ｈ＋１）／３ （２） この式は、下位ネットワーク１１内のパスは上位ネット
ワーク１０を介するパスよりも低遅延であることを示し
ている。実際、（２）式で等号が成立する時、（１）式
の左辺の３倍は通過ノードおよびリンクを最大遅延時間
で評価した場合のパスの遅延時間であり、また右辺の３
倍は上位ネットワーク１０を介した最短パスをノードお
よび伝送路の最小遅延で評価した場合のパス遅延時間で
あるから、（１）（２）式が満たされれば、下位ネット
ワーク１１のパスが上位ネットワーク１０を介するパス
よりも小遅延になることが保証される。

【００４３】図１１に、ｈ＝２の場合の例を示した。下
位ネットワーク１１内のスイッチノード２１からスイッ
チノード２２へのパスとしては、上位ネットワーク１０
を介したパス１０１と、下位ネットワーク１１内に設定
されたパス１０２の二つがある。ここで、下位ネットワ
ーク１１内のパス１０１は２ノード、３リンクを通過し
ているから、最大のパス遅延時間を評価すると、５×
（各ノード、リンク遅延のうち最大遅延）である。一
方、上位ネットワーク１０を介するパス１０１は２リン
ク、１ノードを通過しているから、最小のパス遅延時間
を評価すると、３×（上位ネットワーク１０の各ノー
ド、リンク遅延のうちの最小遅延）となる。 （実施例６）次に、具体的な２階層ネットワークのトポ
ロジの他の実施例として、図１２に示すような構成も考
えられる。今までの実施例と同一部分に同じ参照符号を
付して詳細な説明を略すが、本実施例では破線で示す比
較的長距離のリンク３１によって大遅延ノード２０と小
遅延ノード２１〜２８とが接続され、実線で示す比較的
短距離のリンク３２によって小遅延ノード２１〜２８が
接続されている。

【００４４】本実施例は、大遅延ノード２０とれに接続
されているリンク３１は上位ネットワークを構成し、ま
た小遅延ノード２１〜２８とこれらを接続するリンク３
２は下位ネットワークと構成していると考えることがで
きる。

【００４５】下位ネットワーク自体のトポロジは、各小
遅延ノード２１〜２８を隣接するものどうし結合する直
接結合である。下位ネットワーク内において、離れた小
遅延ノード間は一つまたは複数の小遅延ノードを介して
下位ネットワーク内でのリンクのみを介したパスで連絡
してもよいし、上位ネットワーク（大遅延ノード２０）
を介したパスで連絡することも可能である。このような
転送遅延時間の異なる複数のパスの使い分けは、実施例
１と同様に行えばよい。 （実施例７）図１３に、遅延時間の違いに基づいた階層
型ネットワークの階層構造の実施例であり、大遅延ネッ
トワーク、中遅延ネットワークおよび小遅延ネットワー
クからなる３階層ネットワークを示している。すなわ
ち、スイッチノードの遅延時間の違いで階層化してい
る。大遅延ネットワークは光ネットワークにより構成さ
れ、光カプラ３０１と光スターネットワークへのインタ
フェース機能をもったノード３０２が設けられている。
中遅延ネットワークは、今まで述べた実施例における下
位ネットワークと同様に、スイッチノード１１，…とリ
ンク３２により構成される。小遅延ネットワークは、小
規模なＬＡＮ３０３により構成され、これに端末１４を
収容している。なお、端末１４の一部を中遅延ネットワ
ークのスイッチノードへ直接収容してもよい。

【００４６】大遅延ネットワークを構成する光ネットワ
ークとしては、例えば周波数多重方式（ＷＤＭ）のネッ
トワークが使用される。光ネットワークは基本的に中心
部に図示しない受動光カプラが配され、これに複数
（Ｓ）本の図示しない光リンクの各一端が接続される。
光リンクの各他端には、図示しない光ネットワークノー
ドｐ（ｐ＝１，２，…Ｓ）が各々接続される。光ネッワ
ークノードは、光送信部、受信部、バッファおよび制御
部からなり、該ノードからのリンクには複数の波長の光
信号が多重されて伝送される。制御部は、送信部、受信
部の周波数割当て制御やバッファ管理を行う。

【００４７】周波数の割当て法には、二通りが考えられ
る。第１の方式は、送信ノードｐからの送信周波数を固
定として、送信ノードｐからの信号を周波数ｆｐで全ノ
ードにブロードキャストし、受信ノードは送信ノード固
有の周波数を周波数フィルタリングによりピックアップ
する方式であり、第２の方式は、逆に受信ノードに固有
の周波数を割り当てて、送信ノードは目的のノード固有
周波数で信号を発信する。第１の方式によると、送信器
は固定周波数でよいが、受信部としては全周波数の光を
受信できるように複数の固定周波数受信器か、一つの可
変周波数受信器で構成される。第２の方式は逆に、送信
周波数は複数用意できなければならないが、受信部は単
一の周波数対応でよい。但し、第２の方式では、ブロー
ドキャストを考えると、同じ情報を複数の光周波数信号
として送出しなければならないから、帯域利用効率、制
御、処理時間で第１の方式に対して不利である。図１３
の大遅延ネットワークにおいては、第１の方式を用いた
光ネットワークにおける伝送が概念的に示されている。

【００４８】上述した第１、第２のいずれの周波数割当
て方式においても、受信部、あるいは光送信部に光ネッ
トワークノード数の波長対応が必要であるが、周波数固
定の受信器、発信器を用いるなら、ハードウェア規模は
膨大なものになるし、ノード数の拡張性にも乏しいもの
となる。よって、可変受信器、発信器を用いることが望
ましい。しかし、ネットワーク通信に用いるような高精
度可変受信器は周波数の切り換え時間が大きく、大体、
数百μｓから数十ｍｓもかかる。これは１５５Ｍｂ／ｓ
のＡＴＭセル数でいうと、百から数万個に相当する。従
って、ノード内には大規模なバッファが必要であるし、
ノード遅延時間は大きい。

【００４９】本実施例では、このような光スターネット
ワークにより構成された大遅延ネットワークを最上位層
に配し、その下位層にバッファによる遅延の小さな電気
方式のスイッチノード１１，…で構成されるネットワー
クを置く。光スターネットワークは遅延時間は大きい
が、中心部は受動部品でできていることから、高信頼性
が期待できるし、低コストになる。この意味でも、最も
広範囲をカバーする最上位層のネットワークとして適し
ている。 （実施例８）図１４は、上位ネットワークに光カップラ
３０１を含むＷＤＭ光スターネットワークを配置した階
層化ネットワークのトポロジ例を示したものである。本
実施例におけるトポロジは、基本的に実施例７と同様で
あるから、詳しい説明は省略する。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ネ
ットワークを階層型に構成し、上位層のネットワークほ
ど遅延時間の大きいノードで構成して、各層のネットワ
ーク内のノード間はそのネットワーク内のリンクを介し
ての伝送経路を設定でき、また上位ネットワークを介し
た伝送路も設定可能とすることにより、遅延品質に応じ
たトラヒックの分散が可能となり、帯域利用効率のよい
ネットワーク構成を有する通信システムを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る通信システムにおける
ネットワークの地理的構成を示す図

【図２】本発明の一実施例におけるネットワーク構成を
示す図

【図３】図２のネットワーク構成における端末間のパス
設定例を示す図

【図４】図２のネットワーク構成における端末間のパス
設定例を示す図

【図５】本発明の他の実施例におけるネットワーク構成
を示す図

【図６】本発明におけるネットワークを構成するスイッ
チノード内のバッファ構成例を示す図

【図７】本発明の他の実施例におけるネットワーク構成
を示す図

【図８】本発明の他の実施例におけるネットワーク構成
を示す図

【図９】本発明の他の実施例におけるネットワーク構成
を示す図

【図１０】図９のネットワークの特性を説明するための
図

【図１２】本発明の他の実施例におけるネットワーク構
成を示す図

【図１３】本発明の他の実施例におけるネットワーク構
成を示す図

【図１４】本発明の他の実施例におけるネットワーク構
成を示す図

【符号の説明】

１０…上位ネットワーク １１〜１３，１Ｎ…下位ネットワーク １４，１４Ａ，１４Ｂ…端末 １５…下位ネットワーク間直結リンク ２０，２０１〜２０ｓ…上位ネットワークのスイッチノ
ード（大遅延ノード） ２１〜２８…下位ネットワークのスイッチノード（小遅
延ノード） ３１…大遅延ノードを介するリンク ３２…小遅延ノードを介するリンク ４１…下位ネットワーク内に設定されたパス ４２…上位ネットワークを介するパス ５１〜５３…ＣＬＳＦ処理部 ６１…優先度振り分け部 ６２…遅延低優先セルバッファ ６３…遅延高優先セルバッファ ７１…上位ネットワーク ７２…中位ネットワーク ７３…下位ネットワーク ８１〜８４…接続装置 ９１，９２…呼設定サーバ １０１…上位ネットワークを介するパス １０２…下位ネットワーク内に設定されたパス ３０１…光カプラ ３０２…光ネットワークノード ３０３…ＬＡＮ

【手続補正書】

【提出日】平成６年４月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る通信システムにおける
ネットワークの地理的構成を示す図

【図２】本発明の一実施例におけるネットワーク構成を
示す図

【図３】図２のネットワーク構成における端末間のパス
設定例を示す図

【図４】図２のネットワーク構成における端末間のパス
設定例を示す図

【図５】本発明の他の実施例におけるネットワーク構成
を示す図

【図６】本発明におけるネットワークを構成するスイッ
チノード内のバッファ構成例を示す図

【図７】本発明の他の実施例におけるネットワーク構成
を示す図

【図８】本発明の他の実施例におけるネットワーク構成
を示す図

【図９】本発明の他の実施例におけるネットワーク構成
を示す図

【図１０】図９のネットワークの特性を説明するための
図

【図１１】本発明の他の実施例におけるネットワーク構
成を示す図

【図１２】本発明の他の実施例におけるネットワーク構
成を示す図

【図１３】本発明の他の実施例におけるネットワーク構
成を示す図

【図１４】本発明の他の実施例におけるネットワーク構
成を示す図

【符号の説明】 １０…上位ネットワーク １１〜１３，１Ｎ…下位ネットワーク １４，１４Ａ，１４Ｂ…端末 １５…下位ネットワーク間直結リンク ２０，２０１〜２０ｓ…上位ネットワークのスイッチノ
ード（大遅延ノード） ２１〜２８…下位ネットワークのスイッチノード（小遅
延ノード） ３１…大遅延ノードを介するリンク ３２…小遅延ノードを介するリンク ４１…下位ネットワーク内に設定されたパス ４２…上位ネットワークを介するパス ５１〜５３…ＣＬＳＦ処理部 ６１…優先度振り分け部 ６２…遅延低優先セルバッファ ６３…遅延高優先セルバッファ ７１…上位ネットワーク ７２…中位ネットワーク ７３…下位ネットワーク ８１〜８４…接続装置 ９１，９２…呼設定サーバ １０１…上位ネットワークを介するパス １０２…下位ネットワーク内に設定されたパス ３０１…光カプラ ３０２…光ネットワークノード ３０３…ＬＡＮ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8732−5Ｋ Ｈ０４Ｌ 11/20 Ｈ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の第１のスイッチノードを有するネッ
   トワークと、 前記第１のスイッチノードの相互間に、該第１のスイッ
   チノードの最大遅延時間よりも大きな遅延時間を持つ第
   ２のスイッチノードを介した伝送経路を設定する経路設
   定手段とを備えたことを特徴とする通信システム。
2. 【請求項２】前記経路設定手段は、前記第１のスイッチ
   ノードの相互間に、該第１のスイッチノード相互間の伝
   送経路の中の最大遅延時間の１／３よりも大きな遅延時
   間を持つ伝送経路を設定することを特徴とする請求項１
   に記載の通信システム。
3. 【請求項３】前記経路設定手段は、前記第１のスイッチ
   ノードの相互間に光ネットワークを含む伝送経路を設定
   することを特徴とする請求項１または２に記載の通信シ
   ステム。