JPH08504547A - フレーム中継ネットワーク内の渋滞管理方法及びフレーム中継ネットワークのノード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、フレーム中継ネットワーク内の渋滞を管理する方法に係る。この方法において、転送されるべきフレーム（39）に関連した仮想チャンネルが決定される。信頼性があり、迅速に応答でき、且つスループットの確率に対して仮想接続を優先順位決めできるようにする渋滞管理方法を提供するために、（ａ）仮想チャンネルの少なくとも幾つかに各サービスレベルを指定し；（ｂ）そのサービスレベルの値に対して所定の関係の値を有する渋滞レベルを、渋滞を起こし易いネットワークリソース（15）に対して決定し；（ｃ）ＦＲフレーム（39）の仮想チャンネルのサービスレベルを表す値を、上記リソースの渋滞レベルを表す値と比較し；そして（ｄ）その比較結果が所定の値範囲に入らないときにそのフレーム（39）を破棄する。

Description

【発明の詳細な説明】 フレーム中継ネットワーク内の渋滞管理方法及び フレーム中継ネットワークのノード発明の分野 本発明は、転送されるべきフレームに関連した仮想チャンネルを決定するよう にしてフレーム中継ネットワーク内の渋滞を管理する方法に係る。更に、本発明 は、バッファのような渋滞を生じ勝ちな少なくとも１つのリソースを備えたフレ ーム中継ネットワークのノードに係る。先行技術の説明 渋滞とは、送信要求の数が、特定の時間に、あるネットワーク点（ボトルネッ クリソースと称する）の送信容量を越える状態を意味する。渋滞は、通常、過負 荷状態を引き起こし、その結果、バッファは例えばオーバーフローし、従って、 パケットはネットワーク又は加入者によって再送信されることになる。渋滞管理 （ＣＭ）の機能は、送信要求と送信容量とのバランスを維持して、ボトルネック リソースが最適なレベルで動作すると共に、公平さを確保するやり方で加入者が サービスを受けられるようにする。 渋滞管理は、渋滞の回避（ＣＡ）と渋滞の回復（ＣＲ）とに分割できる。渋滞 回避方法は、加入者の帯域巾をネットワークの渋滞状態に基づいて動的に調整し 及び／又はボトルネックリソースのトラフィック負荷の一部分をアイドル状態の リソースヘシフトするようにネットワークのルートを変更することにより、ネッ トワークにおける渋滞の発生を防止することを目的とする。従って、回復方法の 目的は、回避方法が渋滞の発生を防止できなかった場合にボトルネックリソース の動作を最適なレベルに回復することである。 フレーム中継（ＦＲ）技術とは、現在使用されているパケット交換ネットワー ク接続に代わって、可変長さのフレームを送信するのに使用されるパケット交換 ネットワーク技術である。現在のパケット交換ネットワークに一般に適用される プロトコル（Ｘ．２５）は、多量の処理を必要とする上に、送信装置が高価であ り、速度も遅い。これらの問題は、使用される送信接続が若干送信エラーを生じ る傾向がある時代にＸ．２５基準が開発されたことによるものである。フレーム 中継技術の出発点は、送信ラインエラーの確率が相当に低かった。それ故、フレ ーム中継技術では多数の不必要な機能を除去することができ、従って、フレーム を迅速に且つ効率的に供給することができた。フレームモードベアラサービスが ＣＣＩＴＴ仕様書Ｉ．２３３（参照文献１）に一般的に説明されており、そして その関連プロトコルが仕様書Ｑ．９２２（参照文献２）に説明されている。ＦＲ ネットワークの渋滞、及び渋滞管理メカニズムが、ＣＣＩＴＴ仕様書Ｉ．３７０ （参照文献３）に説明されている。ＦＲ技術の詳細な説明については、１９９１ 年４月のマグローヒル社の「フレーム中継技術の概要、データ通信のデータプロ マネージメント（An Overview of Frame Relay Technology，Datapro Managemen t of Data Communications）」（参照文献４）；及び上記仕様書を参照されたい 。 ＣＣＩＴＴ仕様書に規定された推奨規定は、渋滞通知のための幾つかのメカニ ズムを提供する。例えば、推奨規定Ｉ．３７０は、ネットワークの渋滞管理をノ ードとネットワークの加入者との間で分担するものである。従って、加入者は、 ネットワークから受け取った渋滞通知に基づいてトラフィックの量を調整しなけ ればならず、そしてネットワークは、加入者から受け取った渋滞通知に基づいて 同じことを行わねばならない。換言すれば、ネットワークが加入者に渋滞を通知 する場合には、加入者がネットワークへのトラフィックを減少しなければならず そしてその逆の場合もあり得る。従って、この共働の動作は、渋滞管理に関する 限り、ネットワークをある種の閉じたシステムにする。しかしながら、この種の 渋滞管理は、主として次の２つの理由で、実用的に働かない。 − 上記仕様により形成される通知メカニズムは、瞬間的な渋滞状態に対する 応答が遅過ぎる；そして − たとえ加入者がネットワークから渋滞通知を受け取ったとしても加入者が 自発的にトラフィックを減少することに依存することはできない。かかる場合に は、渋滞管理システムが実際に閉じず、渋滞は緩和されない。 公知方法の別の欠点は、渋滞状態のもとで全ての加入者が等しく取り扱われ、 従って、スループットの確率に関して良好なサービスを希望する加入者のメッセ ージ（即ち、良好なサービスを要求するアプリケーション）に優先順位を与える ことができない。発明の要旨 本発明の目的は、上記欠点を解消すると共に、ＦＲネットワークに使用するた めの渋滞管理方法であって、信頼性があり且つ迅速に応答することのできる新規 な方法を提供することである。又、この新規な方法は、スループットの確率に対 し仮想接続を優先順位決めすることもできる。これは、仮想チャンネルの少なく とも幾つかに各サービスレベルを指定し；そのサービスレベルの値に対して所定 の関係の値を有する渋滞レベルを、渋滞を起こし易いネットワークリソースに対 して決定し；ＦＲフレームの仮想チャンネルのサービスレベルを表す値を、上記 リソースの渋滞レベルを表す値と比較し；そしてその比較結果が所定の値範囲に 入らないときにそのフレームを破棄することを特徴とする本発明の方法によって 達成される。又、本発明によるＦＲネットワークノードは、仮想チャンネルに対 応するサービスレベル値を記憶するための手段と；渋滞を生じ易いリソースの渋 滞レベルを決定する手段と；渋滞レベルを表す値とサービスレベルを表す値を比 較する手段と；上記比較結果に応じてフレームを破棄する手段とを備えたことを 特徴とする。 本発明は、各加入者が希望するサービスレベルに基づいて仮想チャンネルを分 類し、そしてサービスレベルの低いフレームを渋滞状態のもとで破棄し、渋滞状 態において与えられるサービスがフレームスループット確率に対し加入者が希望 する最適なものにするという考え方に基づいている。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。 図１は、本発明による方法の典型的な動作環境を示す図である。 図２は、本発明による方法が適用されるＦＲネットワークノードを簡単に示す 図である。 図３は、図２に示すノードの各出力又は入力バッファに関連した渋滞管理手段 を示す図である。 図４は、ＦＲネットワークにおいて供給されるべきフレームのフォーマットを 示す図である。 図５は、バッファに対して形成された渋滞レベルテーブルを示す図である。 図６は、ノードの各出力及び入力バッファに適用される本発明の方法を示すフ ローチャートである。好ましい実施例の詳細な説明 図１は、公衆ネットワークサービスを提供するＦＲネットワーク、即ち単一の 会社又は複数の会社の異なるオフィスＡ・・・Ｅのローカルエリアネットワーク １１を相互接続するフレーム中継ネットワーク１２を示している。各オフィスの ローカルエリアネットワーク１１は、ローカルエリアネットワークブリッジ１３ と、各々参照番号１４ａ・・・１４ｅで示されたデータリンク接続とを経てＦＲ サービスにアクセスする。ＦＲ加入者Ａ・・・Ｅと、ＦＲネットワークのノード Ｎとの間の接続はそれ自体良く知られており、従って、ここでは詳細に説明しな い。ローカルエリアネットワーク及びそれらの相互接続に使用されるブリッジに ついての詳細な資料は、例えば、参考としてここに取り上げる１９９１年２月の テレコミュニケーションズに掲載されたミッシェル・グリムシュー著の「ＬＡＮ 相互接続技術（LAN Interconnections Technology）」及び１９９１年のＬａｈ ｉｖｅｒｋｋｏ−ｏｐａｓ，Ｌｅｅｎａ Ｊａａｋｏｎｍａｋｉ，Ｓｕｏｍｅｎ ＡＴＫ−Ｋｕｓｔａｎｎｕｓの論文に見ることができる。 図２は、ＦＲネットワーク１２のノードＮの簡単な図である。加入者からのＦ Ｒフレームは、入力バッファ１５ａに受け取られ、そこから中央のルータ１６へ 接続され、該ルータはそのフレームを適当な出力バッファ１５ｂ又は１５ｃへ送 り、出力バッファ１５ｂは別の加入者接続部に接続され、そして出力バッファ１ ５ｃはＦＲトランク接続部（ＦＲネットワークのノード間データリンク接続部） に接続されている。 ＦＲネットワークノードの各出力及び入力バッファ（図３には参照番号１５で 示す１つの入力バッファのみが示されている）の充填率は、モニタユニット１８ （これは明瞭化のため図２には示されていない）によって監視される。本発明に よれば、各仮想チャンネルには、加入者が選択できる固定のサービスレベルが指 定される。（仮想チャンネルとは、１つの送信リンクの長さをもつ仮想接続部を 意味し、一方、仮想接続とは、実際のパケット交換端−端ＦＲ接続である。）サ ービスレベルとは、０・・・ＬＥＶＥＬＸのような所定の範囲内の数（又は別の 識別子）であり、これは、仮想接続部に接続された加入者へ渋滞状態のもとで与 えられるサービスの質を表す。このように、各ユーザアプリケーションには加入 者が所望するサービスレベルを与えることができ、従って、ＦＲネットワークに おけるスループットの確率に対し異なる仮想接続部を優先順位決めすることがで きる。サービスレベルは、オペレータが加入者に売るオプションであってもよい し、及び／又はオペレータがサービスレベルを用いてそれ自身の管理接続を優先 順位決めしてもよい。 本発明によれば、ネットワークに特定の定数ＬＥＶＥＬＸ＋１が常にＦＲネッ トワークの動作に加えられる。この定数は、ネットワークにおいて特定される異 なるサービスレベルの数を示す。 加入者ＬＡＮ１１のフレームは、ブリッジ１３においてＦＲフレームの情報フ ィールドに挿入される（タイミングビット及び他の同様のビットを除いて）。図 ４は、ＬＡＮフレーム３８がＦＲフレーム３９の情報フィールドに挿入されると ころを示している。又、典型的なＦＲネットワークフレームフォーマットも示さ れており、情報フィールドに先行するアドレスフィールドは、２つのオクテット （ビット１ないし８）を備えている。第１オクテットのビット３ないし８と、第 ２オクテットのビット５ないし８は、例えば、特定のフレームが属する仮想接続 及び仮想チャンネルをノードに指示するデータリンク接続識別子ＤＬＣＩを形成 する。仮想チャンネルは、このデータリンク接続識別子によって互いに区別され る。しかしながら、このデータリンク接続識別子は、単一の仮想チャンネルにつ いてのみ明確なものであり、次の仮想チャンネルへの移行時にはノード内で変化 し得る。本発明においては、ＤＥビット（破棄妥当性指示子）と称する第２のア ドレスフィールドオクテットのビット２も重要である。ＣＣＩＴＴ推奨規定によ れば、フレームのＤＥビットが１にセットされている場合には、例えば、渋滞状 態のもとでフレームを破棄することが許される。ＦＲフレームの他のビットは本 発明に関連していないので、ここでは詳細に説明しない。その詳細な説明につい ては、上記の参照文献２及び４を参照されたい。 上記フォーマットのフレーム３９は、ノードの交換フィールド１７（図３には 示すが、図２には示さず）からノードＮの入力バッファ１５に受け取られる。モ ニタユニット１８は、データリンク接続識別子ＤＬＣＩによって指示された仮想 チャンネルに対応するサービスレベル値を決定する。仮想チャンネル及びそれら に対応するサービスレベルの値は、例えば、テーブルＴに記憶される。 各仮想チャンネルごとに特定のサービスレベルを指定するのに加えて、本発明 の方法は、渋滞を起こし易いリソース、図３の例ではバッファ１５の渋滞レベル も決定する。このため、このようなリソースに対しリソースの渋滞レベルを見つ けるための渋滞レベルテーブルＣが設けられる。図５は、バッファ１５に対して 形成された渋滞レベルテーブルを詳細に示している。この特定の場合に、テーブ ルは、バッファメモリの渋滞レベルが０ないし３の４つの異なる値を有する渋滞 レベル欄と、渋滞レベルが上昇するときのバッファメモリの充填率のスレッシュ ホールド値を含む第２の欄と、渋滞レベルが下降するときのバッファメモリの充 填率のスレッシュホールド値を含む第３の欄とを備えている。モニタユニット１ ８は、バッファメモリ１５の充填率を連続的に監視し、そして渋滞レベルテーブ ルＣによりバッファメモリの渋滞のレベルを決定する。渋滞のレベルが上昇する ときには、モニタユニットは、渋滞レベルテーブルの第１及び第２欄を使用し、 そして渋滞レベルが下降するときは、第１及び第３欄を使用する。渋滞レベルが 上昇して、充填率がテーブルに指示されたスレッシュホールドを越えるときは、 渋滞レベルが次に高いレベルへシフトする。例えば、充填率が３０％を越えたと きは、渋滞レベル０から渋滞レベル１へのシフトが生じ（渋滞レベルの値が０か ら１へ変化する）、対応的に、充填率が５０％を越えたときには、渋滞レベル２ へのシフトが生じる。同様に、渋滞が減少してその欄に示されたスレッシュホー ルドより下がったときには、次に低い渋滞レベルへのシフトが生じる。例えば、 充填率が２０％より下がったときには、渋滞レベル１から渋滞レベル０へのシフ トが生じる。ある渋滞レベルに対応するスレッシュホールド値は、意図的に等し くないようにされている。この意義については以下で述べる。 本発明による渋滞管理方法の主たる段階が図６に示されている。図４に示すフ ォーマットのフレーム３９がバッファ１５に入ると、モニタユニット１８は、デ ータリンク接続識別子ＤＬＣＩ及びＤＥビットをフレームのアドレスフィールド から読み取る（段階６０）。ＤＥビットが１にセットされている場合には、フレ ームが属する仮想接続のサービスレベルに関わりなく、フレームには最低のサー ビスレベル（この例ではレベル０）が自動的に指定される（段階６１ａ）。ＤＥ ビットが１にセットされていない場合には、モニタユニットは、データリンク接 続識別子により指示された仮想チャンネルに対応するサービスレベル値について テーブルＴをサーチする（段階６２）。このサービスレベル値、又は段階６１ａ で指定された最低のサービスレベル値は、渋滞レベルテーブルＣから得られた現 在渋滞レベル値と比較される（段階６３）。渋滞レベル値がサービスレベル値を 越える場合には、モニタユニット１８がフレームを破棄する（段階６５）。さも なくば、フレームは通常の仕方で送られる。従って、渋滞状態のもとで低い渋滞 レベルをもつフレームを破棄することにより、高い優先順位レベル（高いサービ スレベル）をもつフレームのスループットを確保することができる。あるフレー ムが破棄されたときは、アプリケーション（プロトコル）は、その再送信に注意 を払う。 図６に示す段階に加えて、モニタユニット１８は、バッファメモリ１５の充填 率を連続的に監視し、そして渋滞レベルテーブルＣにより渋滞レベルの値を更新 する。 図６に示す本発明の方法の段階は、完全性がチェックされ、エラーが検出され ず且つ当該リンクに対してＤＬＣＩが定義されているようなフレームのみに適用 される。エラーが検出されるか又は当該リンクに対してＤＬＣＩが定義されてい ないことが分かると、そのフレームが破棄される。しかしながら、これらの段階 は、本発明の考え方の範囲内には入らないので、図６には示されていない。 ある渋滞レベルに対応するスレッシュホールドは、渋滞のレベルが２つの隣接 レベル間で攪乱的にしばしば変化することがないようにするため、渋滞レベルの 上昇方向と下降方向で異なるようにされる。 添付図面の例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるもの ではなく、上記した本発明の考え方及び以下の請求の範囲内で変更し得ることが 明らかであろう。従って、バッファメモリを参照して本発明を説明したが、本発 明の方法は、渋滞を生じ易いいかなるリソースにも適用できる。２つのレベルの 値がそれらを比較し得るように互いに所定の関係を有し、そしてそれより低いと フレームが破棄されるようなスレッシュホールドをセットできるならば、渋滞レ ベルのスレッシュホールド値は必ずしもサービスレベル値（０・・・３）に等し くなくてもよい。しかしながら、上記したものが最も簡単なケースであり、渋滞 レベルの値をサービスレベルの値と直接比較することができる。又、ＤＥビット がセットされたフレームに、最低レベル以外の他のサービスレベル値を指定して もよい。このようなフレームのサービスレベル値は、必ずしも、フレームが属す る仮想接続のサービスレベルより低くなくてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ハリュー エサ フィンランド エフイーエン‐02210 エ スプー アヴァルースカテュ ４ベー19 (72)発明者 サロヴュオリ ヘイッキ フィンランド エフイーエン‐00850 ヘ ルシンキ フレガッティキューヤ ３ (72)発明者 ケスキーネン ユッカ フィンランド エフイーエン‐01620 ヴ ァンター ライククーヤ ２アー１ (72)発明者 メッキネン カリ フィンランド エフイーエン‐00780 ヘ ルシンキ ラシンティエ ６アー (72)発明者 ロイコーネン オーリ フィンランド エフイーエン‐00260 エ スプー ペイポンティエ 23

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．転送されるべきフレーム（39）に関連した仮想チャンネルを決定するよう にしてフレーム中継ネットワーク内の渋滞を管理する方法において、 仮想チャンネルの少なくとも幾つかに各サービスレベルを指定し； そのサービスレベルの値に対して所定の関係の値を有する渋滞レベルを、渋滞 を起こし易いネットワークリソース（15）に対して決定し； ＦＲフレーム（39）の仮想チャンネルのサービスレベルを表す値を、上記リソ ースの渋滞レベルを表す値と比較し；そして その比較結果が所定の値範囲に入らないときにそのフレーム（39）を破棄する ことを特徴とする方法。 ２．全ての仮想チャンネルにサービスレベルが指定される請求項１に記載の方 法。 ３．ＤＥビットがセットされた全てのＦＲフレーム（39）は、フレームが属す る仮想チャンネルのサービスレベルに関わりなく、最低のサービスレベル値が指 定される請求項１に記載の方法。 ４．同じ数値がサービスレベル値及び渋滞レベル値として使用される請求項１ に記載の方法。 ５．渋滞を起こし易いリソースがバッファメモリ（15）であるときは、上昇す る渋滞に対して１つそして下降する渋滞に対して１つの２つのバッファメモリ充 填率スレッシュホールドを各渋滞レベルごとに備えた渋滞レベルテーブル（C） を用いることにより渋滞のレベルを決定する請求項１に記載の方法。 ６．バッファ（15）のような渋滞を生じ勝ちな少なくとも１つのリソースを備 えたフレーム中継ネットワークのノードにおいて、 仮想チャンネルに対応するサービスレベル値を記憶する手段（18，T）と； 渋滞を生じ易いリソース（15）の渋滞レベルを決定する手段（18，C）と； 渋滞レベルを表す値とサービスレベルを表す値を比較する手段（18）と； 上記比較結果に応じてフレームを破棄する手段（18）とを備えたことを特徴と するノード。