JPH09507974A - フレームリレーネットワークのオーバーロード状態の制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ＦＲネットワークにおける塞がり管理方法に関する。この方法は送信するためのフレームが加入者ノードで加入者接続から受信されたとき該フレームと協働する仮想チャンネルを決定することを含む。ネットワークのロードを減少させるために、(a)データを加入者ノードの入力境界において仮想チャンネル特定バッファ（６２₁……６２_n）にバッファリングし、(b)前記バッファの充満速度を連続的にモニターし、(c)充満した仮想チャンネル特定バッファにフレームが受信されたとき、該バッファのほぼすべての内容を放棄するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 フレームリレーネットワークのオーバーロード状態の制御 発明の詳細な説明 本発明はフレームリレーネットワークのふさがり管理ための添付の特許請求の 範囲第１項に記載の前提部分にかかる方法に関し、特許請求の範囲第３項の前提 にかかる加入者ノードに関する。 関連技術の説明 ふさがりは、特定の時間に一定のネットワークポイント（ボトル・ネック・リ ソース）で、送信要求の数が送信容量を超える状態を意味する。ふさがりは、通 常、たとえば、バッファがオーバーフローし、したがってパケットがネットワー クあるいは加入者によって再送信される結果として、オーバーロード状態となる 。ふさがり管理（ＣＭ）の役割は、送信要求と送信容量とのバランスを維持し、 これによってボトル・ネック・リソースが最適レベルで動作し、加入者は公平な 方法でサービスを受けられるようにすることである。 ふさがり管理はふさがり回避（ＣＡ）とふさがり回復（ＣＲ）とに分けること ができる。ふさがり回避方法はネットワークふさがり状態に応じて加入者の帯域 を動的に調整することにより、および／またはネットワーク経路をを変更するこ とによってボトル・ネック・リソースのトラフィックロードをアイドルリソース に移すようにして、ネットワークのふさがりの発生を防止することを目的とする ものである。また、回復方法の目的は、回避方法がふさがり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レベルに回復することであ る。 フレームリレー（ＦＲ）技術は、現在使用されているパケット・スイッチ・ネ ットワーク接続の代わりに長さが変化するフレームの送信に使用されるパケット ・スイッチ・ネットワーク技術である。現在のパケット・スイッチ・ネットワー クに通常適用されるプロトコール（Ｘ．２５）は、スピードが遅い結果として、 多くの処理が必要とり、送信設備は高価となる。これらの問題は、使用される送 信接続がまだかなり送信エラーを生じやすかったときに、Ｘ．２５基準が開発さ れたものであるという事実によるものである。フレームリレー技術か始まったと きには、送信ラインエラーの可能性はかなり低いものになっていた。したがって 、フレームリレー技術においては、フレームの配送を迅速かつ効率的にするため の多くの不必要な機能を放棄することが可能になったのである。フレームモード ベアラサービスは、ＣＣＩＴＴリコメンデーションＩ．２３３（参考文献１）お よびリコメンデーションＱ．９２２(参考文献２)の関連プロトコールに記載され ている。フレームリレーネットワークのふさがりおよびふさがり管理はＣＣＩＴ ＴリコメンデーションＩ．３７０（参考文献３）に記載されている。フレームリ レー技術の詳細については、上記のリコメンデーションと同様に「Overview of Frame Relay Technology」Datapro Management of Data Communications，McGra whill Incorpotated，1991 4月（参考文献４）を参照されたい。 フレームリレーネットワークにおける極めてつよいふさがりの場合の最後の手 段として、フレームを放棄することができる。この種の状況は、ネットワークの 送信容量と単一ノードのバッファ容量の両方を超えた場合に発生する。現在使用 されているふさがり管理機構においては、フレームはネットワークの周辺部（加 入者ノードにおいて）およびネットワークの中心部（トランクノード）のいずれ においてもほとんど無作為に放棄される。たとえば、スペースの不足によりバッ ファリングすることができない場合、あるいはバッファの充満度が十分に高くか つフレームがふさがりを生じた場合には放棄してもよいという指示を含んでいる 場合には、フレームは放棄される。バッファそれ自体にはなにも影響は与えない 。バッファはデータリンクが正常となるまで連続的に空きにされる。ふさがりが 生じたノードにおいてフレームが、放棄されなければ、ネットワークの他のリソ ースがむだにロードされることになる。フレームはネットワーク介して、これが 放棄される点まですなわち、ノードがふさがりを生るまで切り換えられることと なり、このことはリソースの浪費を意味する。 本発明の目的は、上記の欠点を軽減し、新しい形式のフレームリレーネットワ ークのふさがり管理方法を提供することであり、この方法によってネットワーク の不必要なローディングを回避することである。この目的は、本発明の方法によ って達成することができるものであり、本発明は、添付の特許請求の範囲第１項 の特徴部分に開示されたものによって特徴づけることができる。本発明にかかる フレームリレーネットワーク加入者ノードは、特許請求の範囲第３項の特徴部分 に開示されたものによって特徴づけることができる。 本発明の概念は、フレームが仮想チャンネル特定バッファにバッファリングさ れる加入者ノードにおいて、一度にネットワークの周辺部上の仮想チャンネル特 定バッファの全体の内容を空きにすることである。（仮想チャンネルは１つの送 信リンクの長さを有する仮想接続部を参照する。一方、仮想接続は実際のパケッ ト・スイッチ・端部接続・フレームリレー接続である。） 本発明の方法によって、無作為なフレームの放棄を解消することができ、この 結果、以前ほどパケットシーケンスを再送する必要がなくなる。 以下、本発明およびその好ましい実施例につき、添付の図面に示された例を参 照して詳細に説明する。 実施例の説明 フレームリレーネットワークは、同じようなサービスを必要としない数種類の 異なるアプリケーションに使用することができる。したがって、２つの重要なパ ラメータ（フレーム損失確率および遅延）を考慮して、サービスがアプリケーシ ョンに応じて異なるクラスに分割されるネットワークにおいて本発明の方法を用 いることは有利である。この解決手段は、フィンランド特許出願第９２５６７１ 号に開示されている。この出願においては、サービスを以下の３つのクラスに分 けることが提案されている： −第一サービスクラス（クラス１）は、遅延を小さく維持する対話型サービス を与える； −第二サービスクラス（クラス２）は、遅延に大きな意味を持たせることなく 確実な低フレーム損失を与える；および −第３サービスクラス（クラス３）は、上記小遅延および低フレーム損失の確 実性の両方を与える。 この方法で認識されたネットワークの各トランク接続は、それぞれのクラスに ついてのサービス−クラス−特定バッファを有する。また、加入者ノードは、加 入者インターフェイスの側にある仮想チャンネル特定バッファを有する。これら の解決手段については以下に詳述する。その他のものについては、上記フィンラ ンド特許出願を参照されたい。 フレームリレーネットワークを用いる（加入者）アプリケーションでは、ネッ トワークに向けて一度にフレーム毎に、通常、いわゆるウインドで、データを送 信する。これで使用されるアプリケーションとプロトコールが、ウインドに含ま れるフレームが失われたということを検出した場合には、その失われたフレーム のみを送信するのではなく、通常は、その全体のウインドを再送信する。したが って、ネットワークの１つのフレームの損失は全体ウインドの損失と同じ方法で アプリケーションに影響を及ぼす。それぞれの場合において、アプリケーション プロトコールは全体のウインドにかかるフレームを再送信しなければならない。 図１は、ＦＲネットワーク提供パブリックネットワークサービス、すなわち、 １つの会社あるいは複数の会社の異なるオフィスＡ……Ｅの、ローカルエリヤネ ットワーク１１を相互に連結するフレームリレーネットワーク１２を示す。ロー カルエリヤネットワーク１１は、各オフィスのローカルエリヤネットワーク１１ は、ローカルエリヤネットワークブリッジ１３を介してＦＲサービスへのアクセ ス、およびそれぞれ参照符合１４ａ……１４ｅで示されたデータリンクを有する 。 ＦＲ加入者Ａ……Ｅと、ＦＲネットワークノードＮの接続はそれ自体は公知で あり、したがって、本明細書では詳細には説明しない。これらの相互接続に使用 されるローカルエリヤネットワークおよびブリッジは、ＬＡＮ Ｉｎｔｅｒｃｏ ｎｎｅｃｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｉｔ ｏｎｓ（１９９１年２月），Ｍｉｃｈａｅｌ Ｇｒｉｍｓｈａｗ 著、およびＬ ａｈｉｖｅｋｋｏ−ｏｐａｓ，Ｌｅｅｎａ Ｊａａｋｏｎｍａｋｉ，Ｓｕｏｍｅ ｎ ＡＴＫ−Ｋｕｓｔａｎｎｕｓ Ｏｙ，（１９９１年）に開示されており、こ れらは本明細書で参照されている。 ＦＲネットワークの公知のノード構成の代表的な特徴は、これらが同じ物理的 な接続を経由すると仮定すると、同じバッファがすべてのフレームに使用される ということである。本発明によれば、これとは反対に、好ましくは、上記のサー ビスクラスに対応するバッファが全てのネットワークノードの出力境界において およびトランク接続を有する入力境界において与えられる。図２はネットワーク のトランクノードにおけるこの種の解決手段を示す。該ノードは加入者接続のブ リッジ１３において最初にアセンブルされたＦＲフレームを受信する（図１）。 加入者ＬＡＮ１１のフレームはブリッジ１３のＦＲフレームの情報領域に挿入さ れる（タイミングビットおよびその他同様のビットを除き）。図３は、ＦＲフレ ーム３９の情報領域へのＬＡＮフレーム３８への挿入が示されている。この図は また、当該情報領域に先行するアドレス領域が２つのオクテット（ビット１から ビット８）を含む場合の典型的なＦＲネットワークフレームフォーマットを示し ている。第一オクテットのビット３からビット８および第２オクテットのビット ５からビット８はデータリンク接続アイデンティファイヤＤＬＣＩを形成し、こ のＤＬＣＩは、ノード、すなわち特定のフレームが属する仮想接続および仮想チ ャンネルを意味する。仮想チャンネルは上記データリンク接続アイデンティファ イヤによってそれぞれ区別される。しかし、データリンク接続アイデンティファ イヤは、単一の仮想チャンネルに対してのみはっきりしており、次の仮想チャン ネルに移行するノードにおいては変化する可能性がある。ＤＥビット（放棄適格 性インジケータ）と呼ばれる第２アドレス領域オクタットのビット２はまた、フ レームの放棄に対して重要である。ＣＣＩＴＴリコメンデーションに従い、フレ ームのＤＥビットがひとつのフレームに用意されている場合には、たとえば、ふ さがり条件のもとでのフレームの放棄を許容する。ＦＲフレームにおける他のビ ットは本発明に関係がないので、これらについては本明細書では詳述しない。詳 細については上記の参考文献２および４を参照されたい。 ネットワークの周辺部にある加入者ノードにおいて(図２)、加入者接続１４ａ 、１４ｂ等、（図２に示す例では同じノードに接続されている）は、まず、識別 制御ユニット６１に接続される。この識別制御６１ユニットはブリッジ１３に形 成されたＦＲフレームを受信する（図１）。識別制御６１は、フレームのアドレ ス領域からのデータリンク接続アイデンティファイヤＤＬＣＩを読み取り、該ア イデンティファイヤによって指示された仮想接続に対応する入力バッファ６１₁ ……６２_nにフレームを送る。各データリンクは各仮想チャンネルの入力バッフ ァからのフレームを選択し、さらにこれらを中央ルータ１６に送る特定のセレク タ Ｓ３を有する。この場合、ルータ１６は、さらに正しいデータリンクの分類ユニ ット４３にフレームを送る(図は１つのアウトバウンドデータリンクのみを示す) 。分類ユニット４３は、フレームのアドレス領域からアイデンティファイヤＤＬ ＣＩを読み取り、アイデンティファイヤに指示された仮想チャンネルに対応する サービスクラスを表Ｔから選択する。これが完了した分類に基づいて、分類ユニ ット４３は、フレームのサービスクラスに対応する出力バッファ６４ａ、６４ｂ あるいは６４ｃに各フレームを適用する。したがって、各出力データリンクは３ つの出力バッファ、すなわち各サービスクラスに対応するものを有する。セレク タＳ２は、そのサービス−クラス−特定出力バッファからのフレームを選択し、 これらをトランク接続に送る。 ＦＲネットワーク上の加入者によって送信されるトラフィックは、したがって 、各仮想接続に対して特に加入者ノードの入力側にバッファリングされる。入力 フレーム３９は各仮想チャンネル上で動的に連結される。仮想接続のサービスク ラスに応じて、その連結長さは所定の最大許容値を有し、サービスクラス１およ び３においてはこの値は小さく、サービスクラス２では大きい。セレクタＳ３は バッファ６１₁……６２_nに割り当てられたトラフィックの量に比例してバッファ を読み取る。これによって公平の原則が達成される。 ネットワークのノードがふさがった場合には、ネットワークのソースエンドに ある加入者ノードにおいてすでに通りぬけた仮想接続上のトラフィックを減少す ることが目的となる。したがって、フレームは、塞がったノードに到達した際に は、放棄すべきネットワークの他のリソースのみに対してロードされない。本発 明によれば、加入者ノードの識別制御ユニット６１は各仮想チャンネル特定バッ ファ６１₁……６２_nの充満度をモニターし（これ自体は公知）、該バッファが一 杯になる間にフレームを受信する場合には、バッファのすべての内容を放棄する 。同時に、識別制御ユニットはこの入力フレーム（たとえば長いフレームパケッ トの第一フレーム）を放棄する。その後受信されたフレームは、空きのバッファ にストアされる。図２において、当該バッファを制御し空きにするための識別制 御ユニットは両方向の矢印ＦＣで示されている。一度にバッファの全ての内容を 放棄することによって、２、３のフレームのみを放棄するよりも大幅にネット ワークのふさがりが軽減される。ふさがりのレベルは全体の仮想チャンネル特定 バッファが空きである場合にはかなり低くなる。この場合、バッファの長さは通 常数十のフレームである。バッファを空きにすることによって、問題の仮想チャ ンネルはしばらくの間はほとんど全くネットワークをロードできないということ が確実になる。また、このことによって、ふさがりのために後の段階で放棄しな ければならないフレームがネットワークに供給されないというように、ネットワ ークの不必要なローディングを回避することができる。 ネットワークを使用するアプリケーションに鑑み、本発明の方法は、再送信に よって生じるロードが減少する結果として、フレーム損失の確率が以前よりも低 くなるという利点も有する。全体のバッファを放棄することは、フレームの全体 のウインドが放棄され、したがって、アプリケーションプロトコールによって再 送信しなければならないという状況に極めて近くなる。したがって、ネットワー クに使用されるアプリケーションによって一度に送られるフレームのウインドの 長さにほぼ対応する仮想チャンネル特定バッファの長さを調整することは有効で ある。 図４は、ネットワークのトランクノードにおけるフレームの処理を示している 。上記のＦＲフレーム３９は各データリンクに特定の分類ユニット４３によって まず受信される。分類ユニット４３は、フレームのアドレス領域からのデータリ ンク接続アイデンティファイヤを読み取り、そのアイデンティファイヤによって 指示された仮想チャンネルに対応するサービスクラスを選択する。仮想チャンネ ルとそのそれぞれのサービスクラスは表Ｔにストアされる。これが完了した分類 に基づいて、分類ユニット４３はフレームのサービスクラスに対応する入力バッ ファに各フレームを適用する。したがって、内向きのデータリンクはそれぞれが 各サービスクラスに対応した、３つの入力バッファを有する。各データリンクは そのサービスクラス特定バッファからのフレームを選択し、ノード内においてフ レームを送る特定のセレクタＳ１を有する。トランクノードの出力側では、フレ ームはこれらの特定のデータリンクに対応するインターフェイスに接続される。 このインターフェイスでは、フレームはノードの入力側で選択されたサービスク ラスにしたがって３つのサービスクラス特定出力バッファ４５ａ、４５ｂ、また は ４５ｃのうちの１つに供給され、そこからセレクタＳ２はさらにトランク接続に 供給されるフレームを読み取る。各外向きデータリンクはそれぞれが各サービス クラスに対応した３つの出力バッファを有する。また、分類ユニットはノードの 出力側で各データリンクに対して別個に設けることもでき、この場合には分類デ ータはノード内で送る必要はない。本発明は、添付の図面を参照して図示された 実施例を参照して説明されているが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの ではなく、上記に開示された本発明の概念の範囲および添付の特許請求の範囲の 範囲内において修正することができることは明らかである。詳細には、たとえば 、加入者ノードの構成、本発明の原理にてたがってフレームを放棄することでさ え、多くのやり方で変更できるものである。たとえば、各仮想チャンネル特定バ ッファごとに独立した充満度制御ユニットを設け、この制御ユニットがユニット ６１に該充満度についてのデータを送信するようにしてもよく、この場合、ユニ ット６１は、（仮想チャンネルを特定することに加えて）バッファを空きにする のみである。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の方法の代表的な動作環境を示す図、 図２は、本発明のＦＲネットワーク加入者ノードを示す図、 図３は、ＦＲネットワークに配送されるフレームのフォーマットを示す図、お よび 図４は、本発明の方法を使用するＦＲネットワークのトランクノードを示す 図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｎ Ｌ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 マトカセルケ ヨルマ フィンランド エフイーエン−01650 ヴ ァンター ヌイヤティエ ４セー 24 (72)発明者 カスリン ミカ フィンランド エフイーエン−00500 ヘ ルシンキ トルッケリンカテュ 17アー 18 (72)発明者 ピヘラミ セッポ フィンランド エフイーエン−00320 ヘ ルシンキ サンカリティエ ４アー １ (72)発明者 オルッコネン ミッコ フィンランド エフイーエン−02600 エ スプー ムーラリンクヤ １ディー 41 (72)発明者 フェールマン リカルト フィンランド エフイーエン−00320 ヘ ルシンキ カウッパランティエ 27−29 アー９ (72)発明者 ライホ ミッコ フィンランド エフイーエン−00730 ヘ ルシンキ リュコウシュオネーンティエ ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ＦＲネットワークにおけるふさがり管理方法であって、 加入者（Ａ……Ｅ）がデータリンク（１４ａ……１４ｅ）で接続された加入 者ノードを有し、フレーム（３９）が加入者ノードにおいて加入者接続から受信 されたとき送信されるべきフレームと協働する仮想チャンネルを決定する方法に おいて、 データが加入者ノードの入力境界において仮想チャンネル特定バッファ（６ ２₁……６２_n）にバッファリングされ、 前記バッファの充満度が連続的にモニターされており、そして、 充満した仮想チャンネル特定バッファにフレームが受信されたときに、当該 バッファのほぼすべての内容が放棄されるようになったことを特徴とするふさが り管理方法。 ２．請求項１において、前記仮想チャンネル特定バッファ（６２₁……６２_n）が ネットワークを使用するアプリケーションによって一度に送られるフレームパケ ットの長さにほぼ対応するように調整されていることを特徴とする方法。 ３．ＦＲネットワークにおけるふさがり管理方法であって、 ネットワークのノード加入者(Ａ……Ｅ)がデータリンク(１４ａ……１４ｅ) で接続されており、該ノードがノードの入力境界に入力バッファを、ノードの出 力境界に出力バッファを有するとともに、ある入力バッファから所望の出力バッ ファにフレームをリレーする手段を有しているフレームリレーネットワークの加 入者ノードにおいて、 前記入力境界において仮想チャンネル特定バッファ（６２₁……６２_n）と、 該仮想チャンネル特定バッファの充満度をモニターする第１手段（６１）と 、 該第１手段およびある仮想チャンネル特定バッファの内容を放棄するために 受信されたフレームに応答する第２手段（６１）とを備えたことを特徴とする加 入者ノード。 ４．請求項１において、前記第１および第２手段が同一の識別制御ユニット（６ １）に設けられ、このユニットを介して前記加入者ノードに受信されたフレーム が前記仮想チャンネル特定バッファ（６２₁……６２_n）に供給される ことを特徴とする加入者ノード。