JPH10136023A - パケット通信方法 - Google Patents

パケット通信方法

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JPH10136023A JP29000697A JP29000697A JPH10136023A JP H10136023 A JPH10136023 A JP H10136023A JP 29000697 A JP29000697 A JP 29000697A JP 29000697 A JP29000697 A JP 29000697A JP H10136023 A JPH10136023 A JP H10136023A
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    • H04L2012/5681Buffer or queue management

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共有バッファメモリを有するマルチポートノ
ードが、サービスコミットメントのグレードを維持しな
がら、確立されたVCに高いパケットバッファリング容
量を提供する。 【解決手段】 ポートを通じて確立されたVCに対して
判定された有効メモリ要求量に基づいて、それぞれのポ
ートに対して、共有バッファメモリの仮配分を行う。次
に、予約されたバッファ量を考慮して、パケットをバッ
ファリングするために現在使用されていないほぼ全部の
利用可能なバッファメモリに基づいて、目的の出力ポー
トを通じて運搬するために、確立されているVCの入力
パケットを受け付けるかどうかを評価する。予約バッフ
ァ量は、入力パケットの受付により、そのポートに対す
る仮配分メモリが過負荷あるいは負荷不足になるかに基
づく(および、オプションとして、入力パケットの優先
レベルに基づく)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワーク通信
に関する。
【0002】
【従来の技術】ネットワークは、音声、オーディオ、テ
キストあるいはビデオを表す信号のような情報を、通信
デバイス間で交換あるいは転送する主要な手段である。
このような通信デバイスには、コンピュータ端末、マル
チメディアワークステーション、ファクシミリ機、プリ
ンタ、サーバおよび電話機のような、情報を送信あるい
は受信するデバイスが含まれることが多い。情報の交換
あるいは転送を呼あるいはコネクションという。ネット
ワーク上で伝送される情報は多くの形式のものが可能で
あるが、固定長のパケットあるいはセルへとフォーマッ
トされることが多い。
【0003】ネットワークは一般に交換ノードを含む。
交換ノードのポートは、リンクによって、他のノードの
ポートへ、および、通信デバイスへ接続される。各リン
クは一方向または双方向であり、データ転送の方向にお
ける帯域幅あるいはリンク容量によって特徴づけられ
る。交換される情報は、2つの通信デバイスを接続する
ノードおよびリンクのセットを含むパスを通じて運ばれ
ることが多い。パスを「仮想回線(バーチャルサーキッ
ト)」(VC)とみなすことにより、通信デバイスは情
報の宛先を指定し、ネットワークは、あたかも専用回線
が2つの通信デバイスを接続しているかのように情報を
配送することが可能となる。
【0004】非同期転送モード(ATM)パケット交換
を用いる広帯域ISDN(BISDN)のようなネット
ワークが、信頼性の高い高速な情報の伝送にますます多
く用いられるようになっている。この使用の増大は、ネ
ットワークアーキテクチャやインフラストラクチャ設計
とともに、ネットワークの運用やネットワークを通じて
提供されるサービスクラスにも大きな変化をもたらして
いる。ネットワークを通じて提供されるサービスクラス
には、例えば、ビデオオンデマンドやビデオ電話会議が
ある。さらに、ビデオ電話会議のような特定のサービス
クラスは比較的ルーティング遅延の影響を受けやすく、
比較的遅延の影響を受けにくいビデオオンデマンドのよ
うな他のサービスクラスよりも高いルーティング優先度
を受ける。
【0005】ネットワークから高い収益を引き出すため
には、ネットワーク管理者は、比較的高い呼容量でネッ
トワークを運用する、すなわち、同時に多数のVCを確
立し維持することが有利である。リンクの伝送容量やバ
ッファメモリ空間のようなネットワークリソースをさま
ざまなサービスクラス間で割り当てる効率を改善するこ
とは、そのような高い容量を可能にするための1つの方
法である。バッファメモリは一般に、比較的遅延の影響
を受けやすいデータセルのバッファリングを少なくしな
がら、比較的遅延の影響を受けにくいデータセルの伝送
をバッファリングすることによって、ノードにより維持
されるVCの数を増大させるためにノードにおいて用い
られる。このようなバッファメモリは、それぞれのポー
トを通じて運ばれるデータパケットに対する待ち行列
(キュー)として効率的に作用する。
【0006】ネットワーク管理者によって提供されるデ
ータサービスには、サービスコミットメントのグレード
に基づくものがある。例えば、ネットワーク管理者とネ
ットワークユーザは、そのユーザのために確立される各
VCが特定のコミットされた情報レート(CIR(commi
tted information rate))、あるいは、最大情報損失確
率を有することで合意することがある。この場合、VC
を通じてデータの送信を開始しようとしている休止中の
ユーザは、そのCIRにほとんど直ちに対応するサービ
スのグレードを受けることを期待する。各ノードでのV
Cの総数を制限子、既に確立されたVCに対するCIR
の総和をモニタするためのアドミッション(受付)コン
トローラ(admission controller)を使用することが多
い。アドミッションコントローラについては、A. Elwal
id and D. Mitra, "Effective Bandwidth of General M
arkovian Traffic Sources and Admission Control of
HighSpeed Networks", IEEE INFOCOM '93, pp.256-264
(1993)、に一般的に記載されている。さらに、CIR
は、例えば、伝送されるデータセルの優先レベルに基づ
くことが可能である。BISDNネットワークを通じて
伝送されるデータセルの優先度は、多くの場合、セルの
送信前に割り当てられ、ATMデータパケットのセル廃
棄優先順位ビットとして表示される。
【0007】一般に、VCは、そのCIRより大きい帯
域幅を必要とする。多くのデータ源はしばしば比較的定
常的なデータストリームではなくデータバーストを提供
するため、ネットワークは一般に、アクティブなVCの
CIRの総和より多くの帯域幅およびバッファメモリを
維持する。その結果、一般に、ネットワーク管理者は、
余分の帯域幅あるいはバッファメモリのリソースをVC
に供給するように要求された場合、要求される量がVC
のCIRより大きくても、他の確立されたVCのCIR
を満たしながらそのようなリソース供給を行うことがで
きる限り、要求に応じることが望ましい。特に、マルチ
ポートノードにおける複数の出力ポート間で共有バッフ
ァメモリの割当てに選択される方法は、あるVCのデー
タセルの運搬が、他のVCのデータセルの運搬に比べて
不当に拒否されることがないようにすることが重要であ
る。あるVCを通じて伝送されるデータセルが運搬を拒
否されると、それは宛先通信デバイスに到達せず、ネッ
トワークにおいて損失したデータパケットとみなされ、
好ましくない。
【0008】バッファメモリ管理法の例としては、確立
されたVCを通じて運搬されるデータセル間でのネット
ワークリソースの完全共有法がある。しかし、この方法
によれば、あるVCのデータセルが他のすべてのデータ
セルを圧倒してほとんどすべての利用可能なバッファメ
モリを使用し、他のVCのデータセルがそのメモリを共
有することを妨げることがある。別の共有法としては、
それぞれのデータセルのクラスに基づいてバッファメモ
リを分割する完全分割法がある。完全分割法によれば、
それぞれのノード出力ポート宛のデータセルは、バッフ
ァメモリの割当て部分の排他的使用が可能である。しか
し、あるポートに割り当てられたバッファメモリの未使
用部分は、別のポート宛のデータセルによって使用され
ず、割当て効率が低くなることが多い。
【0009】動的しきい値法(DT(Dynamic threshold
ing))は、完全共有法や完全分割法より高いパフォーマ
ンスを提供する共有メモリ割当て法である。DT法は、
マルチポートスイッチの各出力ポートごとにデータパケ
ットの待ち行列を使用する。任意の時刻における各待ち
行列の許容長は、その時刻におけるスイッチ内の未使用
共有バッファメモリの関数である。特定の出力ポート宛
の受信データパケットがスイッチによって受け付けられ
ることによりそのポートの待ち行列がその許容長を超え
る場合、そのデータセルの受付は拒否される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】データパケットが出力
ポートを通じて運搬され、あるいは、待ち行列に追加さ
れるにつれて、待ち行列の許容長は動的に変化するた
め、この方法は、不確定な変化する負荷条件に動的に適
応する。この方法は、すべての出力待ち行列にバッファ
メモリへのアクセスを保証し、いずれかの単一の出力待
ち行列が他の待ち行列を犠牲にしてメモリを独占するこ
とがないようにすることにより、公平性と効率を改善す
る。しかし、この方法では、第1の出力ポートのVC
が、対応する待ち行列を部分的に未使用のままにして低
いトラフィック需要を提供している場合でも、確立され
たVCが高いトラフィック需要を提供している第2の出
力ポートの待ち行列が、その定められた長さを超えるこ
とはできない。
【0011】従って、マルチポートネットワークノード
においてさらに高い効率を提供するバッファメモリ割当
て方法に対する需要がなお存在している。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、共有バッファ
メモリを有するマルチポートノードが、サービスコミッ
トメントのグレードを維持しながら、確立されたVCに
高いパケットバッファリング容量を提供する方法に関す
る。本発明によれば、例えば、ポートを通じて確立され
たVCに対して判定された有効メモリ要求量に基づい
て、それぞれのポートに対して、共有バッファメモリの
仮配分が行われる。次に、本発明の方法は、予約された
バッファ量を考慮して、パケットをバッファリングする
ために現在使用されていないほぼ全部の利用可能なバッ
ファメモリに基づいて、目的の出力ポートを通じて運搬
するために、確立されているVCの入力パケットを受け
付けるかどうかを評価する。予約バッファ量は、入力パ
ケットの受付により、そのポートに対する仮配分メモリ
が過負荷あるいは負荷不足になるかに基づく(および、
オプションとして、入力パケットの優先レベルに基づ
く)。
【0013】仮配分メモリは、そのポート宛のパケット
を含むメモリ空間が、入力パケットのメモリ要求量と合
わせて、そのポートの仮配分メモリ量以下である場合
に、負荷不足とみなされる。予約バッファ量の大きさ
は、他のポートがさらにアクティブになりその仮配分ま
でのバッファメモリを要求したときに、メモリ空間が直
ちに利用可能となるようにして、負荷不足の他のポート
を保護するように決定される。こうして、予約バッファ
量の使用により、本発明の方法は、他のポートを通じて
確立されたVCに関するサービスのグレードを侵害する
ことなく、ポートに仮配分を超えて追加のメモリを配分
することがいつできるかを判定することが可能となる。
さらに、新たなVCが作成され、あるいは、確立された
VCが終了するときに、確立されたVCの有効メモリ要
求量に基づいてポートに対して仮のバッファメモリを配
分することにより、本発明の方法は、より効率的にメモ
リ配分を処理するように共有バッファメモリの配分を適
応させ、大小のデータパケットトラフィックを有するポ
ートを収容する。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明は、共有バッファメモリを
有するマルチポートノードが、確立された仮想回線(V
C)のサービスコミットメントのグレードを維持しなが
ら、高いデータパケットバッファリング容量を提供する
メモリ管理およびデータパケット受付方法に関する。本
発明による方法はさまざまなマルチポートノードおよび
通信ネットワーク構成で使用可能である。ここでは、説
明を簡単にするため、本発明について、図1のネットワ
ーク構成と、図2および図3のマルチポートノード構成
に関して説明するが、これは本発明を限定するものでは
ない。
【0015】非同期転送モード(ATM)パケット交換
を用いた例示的な通信ネットワーク100を図1に示
す。通信ネットワーク100は、少なくとも1つの本発
明によるマルチポートノード110を有する。本発明に
よるマルチポートノードの構成の実施例については図2
および図3に関して詳細に説明する。図1で、ネットワ
ーク100は、ノード110を結合する通信リンク12
0を含む。代表的なBISDNネットワークでは、ノー
ド110に接続されるリンクの数は512個あるいはそ
れ以上とすることが可能である。各リンク120は、単
位時間あたりにそのリンクを通じて運搬可能なデータパ
ケットの容量をそれぞれ有する。この容量を一般にリン
クの帯域幅という。例えば、約622MB/secの帯
域幅を有するリンクが通常のBISDNネットワークで
用いられている。各マルチポートノード110は、それ
ぞれのリンク120へルーティングされるデータをバッ
ファリングするために使用可能な共有バッファメモリを
有する。
【0016】データパケットは、ルーティング情報によ
りアドレス指定されたデータの単位である。本発明によ
れば、パケットは、固定長とすることも、可変長とする
ことも可能である。パケットの例としては、53バイト
の固定長を有するATMセルがある。また、より高位の
プロトコル層のパケットの長さはさらに長いことがあ
り、一般にメッセージという。メッセージは、ATM交
換のために分割して複数のセルを生成することができ
る。
【0017】ノード110は、例えば米国ニュージャー
ジー州Murray HillのLucent Technologies社(以下「ル
ーセント社」という。)から市販されているATMデー
タ交換機(例えば、ルーセント社のGlobeView 2000交換
機)のような特定のネットワーク交換機内に配置される
ことが可能である。ノード110は、さらに、通信デバ
イス105に結合したアクセスレギュレータ107に接
続される。通信デバイス105は一般に、サービスプロ
バイダおよびユーザによって、ユーザが例えばビデオオ
ンデマンドやビデオ会議のようなサービスを要求し受け
ることを可能にするために使用される。アクセスレギュ
レータ107は、アクセスレギュレータパラメータのセ
ットによって特徴づけられる関数に従って、通信デバイ
ス105からネットワーク100内へのデータパケット
のフローあるいはレートを規制する。アクセスレギュレ
ータ107は、漏れバケツレギュレータ、バッファ付き
漏れバケツレギュレータあるいは縦続漏れバケツレギュ
レータとすることが可能である。アクセスレギュレータ
の使用は、通常のBISDNネットワークでは一般的で
あるが、本発明の実施に重要な点ではない。通信デバイ
ス105は、本発明によって、図1のノード110に直
接結合することも可能である。
【0018】通信デバイス105からネットワーク10
0に供給される情報は、長期平均伝送レート、ピーク伝
送レートおよび最大バーストサイズのような情報パラメ
ータのセットによって特徴づけられる。情報パラメータ
セット中の各情報パラメータの値は、例えば、最大セル
廃棄レート、および、対応する適当なアクセスレギュレ
ータパラメータ(例えば、データパケットがネットワー
ク100内に流れるレート)に対するネットワークプロ
バイダとの契約条項のような、特定のサービスグレード
に基づく。この特定のサービスグレードは、パケットの
優先レベルに基づくことも可能である。
【0019】多くの場合、優先レベルは、パケットの送
信前に割り当てられ、ATMセル内に、例えばセル廃棄
優先順位(CLP)ビットとして表示される。一般に、
優先レベルは、運搬されるべきデータパケットが契約義
務に準拠しているかどうかに基づいて決定される。ある
いは、優先レベルは、ネットワーク100を通じて運搬
される情報に関するサービスクラスに基づくことも可能
である。また、このような情報を受信する際の遅延に対
する、宛先通信デバイス105の感度に基づくことも可
能である。さらに、優先レベルは、パケット内のデータ
のクラスに基づくことも可能である。例えば、通常のA
TMパケット交換で伝送可能なデータパケットのクラス
には、一般に音声あるいはオーディオのデータに用いら
れる固定ビットレート(CBR)セル、ビデオ会議のよ
うなビデオデータ用のリアルタイム可変ビットレート
(リアルタイムVBR)データ、静止画データ用の非リ
アルタイム可変ビットレート(非リアルタイムVB
R)、一般に比較的遅延に敏感なテキストである利用可
能ビットレート(ABR)データ、および、無指定ビッ
トレート(UBR)データがある。また、パケットは、
無指定の優先度を有することも可能である。
【0020】通信デバイス105は、ネットワーク10
0内の特定のノード110およびリンク120を通じて
確立されたVCによって他の通信デバイス105と通信
する。特に、発信側通信デバイスと着信側通信デバイス
の間での情報の伝送は、発信側デバイス105が、特定
のデバイス105との間で確立されるべき呼の設定のた
めのVCパスを要求することによることが可能である。
例えば、通信デバイス105Aから宛先通信デバイス1
05Bへ呼を設定あるいはルーティングする可能なパス
の1つは、ノード111、112、113および114
ならびにリンク121、122および123を含むもの
である。
【0021】ネットワーク100を通じてVCをルーテ
ィングするために選択されるパスは、それに含まれるノ
ード110およびリンク120が、エンドポイント(端
点)ユーザに対してなされる保証帯域幅や最大情報損失
確率のようなサービスコミットメントのグレートと整合
したデータレートでこのようなVCをルーティングする
のに十分な利用可能バッファメモリおよびリンク帯域幅
を有することを要求する。要求されたVCをルーティン
グすることができる前に、そのような要求を満たすのに
十分なリソースを有するパスを選択するために、ノード
バッファ空間およびリンク帯域幅を決定しなければなら
ない。従来のノードのように、ノード110の単一の出
力ポートを通って複数のVCを確立することが可能であ
る。VCを確立するための技術は本発明にとって本質的
ではなく、例えば米国特許第5,519,836号およ
び第5,502,816号に記載されているものを含む
さまざまな技術を使用することが可能である。
【0022】本発明とともに使用可能なマルチポートノ
ード110の例を図2に示す。図2に示したノードの例
示した構成要素は、既に列挙した市販のATMデータ交
換機で使用可能なものである。図2のノード110は、
図1のネットワークリンク120に接続された複数の入
力ポート210および出力ポート220を有する。ポー
ト210および220の数は、数百のオーダーとするこ
とが可能である。ポート210および220はさらに、
コントローラ230によって制御される入出力(I/
O)回路モジュール200に接続される。コントローラ
230は、特定の入力ポート210から特定の出力ポー
ト220へのパスを確立することの要求に応答して、ネ
ットワーク100を通じてパケットを運搬するVCの特
定のセグメントを提供するコネクションアドミッション
制御(CAC(connection admission control))を行
う。マルチポートノード110の各ポート210および
220は一般に、少なくとも1つの特定の優先レベルの
呼をルーティングすることができる。コントローラ23
0およびI/Oモジュール200はさらにバッファメモ
リ240にも接続される。バッファメモリ240は、出
力ポート220を通じてルーティングされる呼に対する
受信データをノード110が一時的に格納することを可
能にする。
【0023】通信リンク120は入力ポートまたは出力
ポートに直接接続されているが、その代わりに、リンク
120は、本発明によれば、リンク120とポート21
0および220との間で交換機ネットワークを使用する
ことによってそのような接続を提供することも可能であ
る。しかし、ポート210および220とネットワーク
リンク120とを接続するために用いられる特定の構成
は、本発明を実施するのに本質的ではない。例えば、情
報を送受信することが可能なポートを有するノードを本
発明とともに用いることも可能である。また、デマルチ
プレクサ300あるいはマルチプレクサ310を、入力
ポート210および出力ポート220とリンク120と
の間に接続して、図3のノード110の実施例に示され
るように多重化されたパケットを送受信することも可能
である。明確にするため、例えばコントローラ230や
ポート210および220のように、図2および図3に
おける同等の構成要素は同じ番号を付してある。
【0024】図3のノード構成によれば、入力ポート2
10で受信される複数のパケットが、出力ポート220
を通じて単一のネットワークリンク120上へとルーテ
ィングされ多重化されることが可能となる。同様にし
て、この構成によれば、単一の入力ポート210で受信
される複数のパケットが、複数の出力ポート220を通
じてそれぞれのネットワークリンク120上へとルーテ
ィングされ分離化されることが可能となる。リンク12
0を通じて送受信されるパケットの多重化および分離化
は、例えば、従来のラウンドロビン法、重み付きラウン
ドロビン法、あるいはその他のスケジューリング待ち行
列を実現する方式に基づいて実行することができる。デ
ータネットワークにおけるこのような多重化および分離
化の方法についてさらに詳細には、Schwartz, "Integra
ted Broadband networks", Ch.5, pp.181-242 (米国ニ
ュージャージー州Prentice-Hall社、1996年)に記
載されている。コントローラ230は、マルチプレクサ
回路を用いずに、ルータネットワーク220により、本
発明による多重化された方式で、それぞれのリンク12
0へデータをルーティングすることが可能である。
【0025】バッファ240を用いることにより、ノー
ド110は、入力ポート210から受信し最終的に出力
ポート220を通じてルーティングされるパケットを待
ち行列方式で一時的に格納する一方で他のパケットを運
搬することによって、サービスコミットメントのグレー
ドに基づいて宛先へパケットを運搬する際に許容される
遅延を利用して、ノード110のパケット運搬容量を比
較的高いものにすることができる。また、コントローラ
210は、バッファ240のバッファ管理も行う。本発
明によれば、コントローラ210は、確立されたVCに
対して高いパケット運搬容量を提供しながら、そのよう
なVCのサービスコミットメントのグレードを維持する
メモリ配分法を使用する。
【0026】本発明による、図2および図3のノードの
パケットアドミッションおよびバッファ管理の方法40
0の実施例を図4に示す。まずステップ405で、着信
データパケットを受信する。次に、ステップ410で、
着信パケットの優先レベルPおよび宛先出力ポートIを
判定する。次に、ステップ415で、それぞれの出力ポ
ート宛のパケットをバッファリングするために、バッフ
ァメモリ240の全メモリ空間Bの仮配分を行う。
【0027】ここで、「配分」という用語は、VCのデ
ータパケットをバッファリングするためのバッファ24
0のメモリ空間の量の一般的割当てを指すが、VCは、
そのようなバッファリングのために、バッファ240の
特定のメモリ領域(連続しているかどうかは問わない)
の物理的割当てを必ずしも要求しているとは限らない。
従って、この配分は、バッファ240内のメモリ位置の
うちのある特定の量がそれぞれのVCおよびそれが確立
されるために用いられる出力ポートに対するパケットを
バッファリングする際に用いられることを示すものとす
ることが可能である。既に述べたように、複数のVCが
単一のポートを通じて確立されることも可能である。
【0028】メモリ空間配分は、ノード110を通じて
確立されたVCのパケットをバッファリングするために
決定された有効メモリ要求に基づくことが可能である。
有効メモリ要求とは、特定のVCに対してそのノードを
通じてパケットを運搬するために単位時間あたりに実質
的に要求されるバッファメモリの量である。本発明で用
いるために、VCの有効メモリ要求を決定するさまざま
な方法が使用可能である。マルチポートノードを通じて
のVCに対する有効メモリ要求は、A. Elwalid, D. Mit
ra and R. Wentworth, "A New Approach for Allocatin
g Buffers andBandwidth to Heterogeneous, Regulated
Traffic in an ATM Node", IEEE J. on Selected Area
s in Communications, vol.13, no.6, pp.1115-27 (Aug
ust 1995)に記載されているのとほぼ同様の方法で決定
することができる。さらに、この仮配分は、本発明によ
れば、VCの有効メモリ要求に基づく必要はない。この
ような配分は、一般的な配分法とともに、このようなポ
ートを通るトラフィックをバッファリングするための必
要量の別の評価に基づくことも可能である。
【0029】ステップ415は、優先レベルPおよび宛
先出力ポートIがステップ410で判定された後に行わ
れるように示されているが、これらのステップはこのよ
うな順序で実行する必要はない。このような配分情報を
間欠的に、例えば、VCがノード110を通じて作成さ
れるときに、あるいは、確立されたVCが終了するとき
に、更新することも可能である。従って、ステップ41
5は、方法400における他のステップの前、後、ある
いは他のステップと同時に実行することも可能である。
【0030】ステップ415で仮メモリ配分を決定した
後、ステップ420で、着信パケットに必要なメモリ空
間の量Lを決定する。着信パケットに必要なメモリ空間
Lは一般に、そのパケットの情報ビットの長さに対応す
る。システムが固定長Lのパケットを使用する場合、本
発明によれば、ステップ420は方法400から省略す
ることができる。
【0031】次に、ステップ425で、方法400は、
着信パケットに必要なメモリ空間Lに基づいて、宛先出
力ポートIに対して仮に配分されたメモリ空間BIが負
荷不足あるいは過負荷であるかどうかを判断する。着信
パケットに必要なメモリ空間Lが、出力ポートIを通じ
て運搬されるパケットを含むメモリ空間と合わせて、ス
テップ415でそのポートに配分された仮メモリ空間B
Iを超えない場合、仮配分は負荷不足とみなされる。逆
に、着信パケットに必要なメモリ空間Lが、出力ポート
Iを通じて運搬されるパケットを含むメモリ空間と合わ
せて、仮メモリ空間BIを超える場合、仮配分は過負荷
とみなされる。
【0032】次に、ステップ430で、ステップ425
からの負荷不足あるいは過負荷のステータスと、ステッ
プ410で判定された着信パケットの優先レベルとに基
づいて、着信パケットに使用せず予約すべきメモリの量
Rを決定する。予約メモリRは、現在評価中のポートI
あるいは着信パケットの優先レベル以外の出力ポートあ
るいは優先レベルに対して現在あるいは将来受信される
パケットをバッファリングするために予約すべき空きメ
モリの量である。予約メモリ量Rは、他のポートがより
アクティブになり仮配分に達するバッファメモリを要求
したときにそのようなメモリ空間が直ちに利用可能にな
るように、負荷不足である他のポートのバッファメモリ
要求を保護するように選択される。
【0033】Rの具体的な値は、高いトラフィックを受
けているポート宛の多数のパケットのアドミッションお
よびバッファリングを可能にするとともに、低いトラフ
ィックのポート宛のパケットについては、ある許容レベ
ルより高いアドミッションが拒否されることを実質的に
保証するように、選択される。一般に、予約メモリ量R
の値は、ポートIの仮メモリ配分が過負荷のときのほう
が、仮メモリ配分が負荷不足のときよりも大きい。同様
にして、予約メモリ量Rの値は、低い優先レベルの着信
パケットの場合のほうが、高い優先レベルのパケットの
場合よりも大きい。また、最高優先度(負荷不足ステー
タスと組み合わせてもよい)を有する着信パケットにつ
いては、予約メモリ量Rを0とすると有効となることが
ある。
【0034】本発明によれば、確立されたVCのサービ
スコミットメントのグレードを維持しながらデータパケ
ットバッファリング容量を改善するために予約メモリ量
Rに用いられる値を決定するにはさまざまな方法が使用
可能である。そのような方法には、例えば、経験的に決
定された固定値の使用、あるいは、配分されたメモリの
過負荷あるいは負荷不足の程度に基づいて値Rを決定す
るモデルの使用がある。また、予約バッファ量Rの数値
の選択は、着信パケットの宛先出力ポートの負荷不足の
程度に基づく単調増加関数とすることも可能である。値
Rを決定する例示的な方法について詳細は後述する。
【0035】ステップ430で予約メモリ量Rを決定し
た後、ステップ435で、本方法は、着信パケットによ
る使用が可能な共有メモリ空間の量BPACKを決定する。
利用可能メモリ空間BPACKは、全共有メモリ空間Bか
ら、予約メモリ空間Rを差し引き、さらに、ポートを通
じて運搬するために共有メモリ内に現在パケットを含ん
でいる使用中のメモリ空間BIUを差し引いたものであ
る。次に、ステップ440で、着信パケットに必要なメ
モリ空間Lが利用可能メモリBPACK以下である場合、方
法400はステップ445に進み、着信パケットは受け
入れられ、後で宛先ポートIを通じて運搬するためにバ
ッファ240に格納される。そうでない場合、方法40
0はステップ450に進み、着信パケットはノード11
0に受け付けられない。最後に、ステップ455で、方
法400はさらにパケットを受信する準備をし、ステッ
プ405に戻る。
【0036】この実施例では、方法400のステップは
説明を簡単にするために特定の順序で示されているが、
容易に理解されるように、本発明によれば、これらのス
テップは、さまざまな順序であるいは同時に実行可能で
ある。さらに、本実施例は、出力ポートIに配分された
仮メモリの負荷不足あるいは過負荷のステータスと、着
信パケットの優先レベルとに基づいて予約メモリ空間R
を決定しているが、本発明によれば、負荷不足あるいは
過負荷のステータスのみに基づいて予約メモリ空間Rを
決定することも可能である。
【0037】このように、本発明は、パケットを受け付
ける際に、共有バッファメモリの利用可能メモリ空間
と、それぞれの出力ポートでパケットをバッファリング
するのに利用可能な空間とを検査するので、他のパケッ
トタイプを犠牲にして、ある特定の出力ポート宛のパケ
ットあるいはある特定の優先度のパケットに共有バッフ
ァのメモリ空間を不均衡に配分することはほとんどな
く、比較的高いノードパケット運搬容量が達成される。
【0038】ネットワーク内の各ノードに接続されたネ
ットワークプロセッサ(図示せず)によって、ノード1
10への着信パケットは受信され、方法400は実行さ
れることが可能である。このような集中システムでは、
ネットワークプロセッサは、確立されたコネクションに
対するバッファメモリ使用量と、各ノードに接続された
リンク上のトラフィックレベルを監視しているため、各
ノードにおける現在の輻輳のレベルに関する比較的正確
な情報を有する。これに対して、方法400のアドミッ
ション処理は、ローカルにすなわち分散化して実行する
ことも可能である。分散システムでは、すべてのルーテ
ィング決定を行う単一のネットワーク要素がないため、
フォールトトレランスが高くなる。しかし、集中システ
ムは、間欠的に更新される情報に基づくのではなく、ネ
ットワーク内のノードにおける完全な現在の輻輳レベル
のステータスによってルーティング決定を行うことにな
る。
【0039】図4のステップ430で用いられる予約メ
モリ量Rは、宛先ポートに対する仮配分メモリが負荷不
足であると判定された場合に、データパケットの優先度
に基づいて例えば0〜0.02Bの範囲の予約メモリ量
Rが使用可能であるように決定することが可能である。
さらに、宛先ポートに対する仮配分メモリが過負荷であ
ると判定された場合、次の式を用いて値Rを決定するこ
とができる。 R=f[Σ(Bi−Qi)] ただし、f[]はある関数であり、iはポートの参照イ
ンデックスであり、Uは、ある時刻における負荷不足の
ポートの集合である。和Σはすべてのi∈Uにわたるも
のとする(以下同じ)。Σ(Bi−Qi)は、集合Uに属
するポートiの負荷不足の程度、すなわち、ノードの負
荷不足の程度の相対尺度である。関数f[]は、例えば
対数関数log[]のように、Σ(Bi−Qi)に関して
緩やかに変化し単調に増加すると有効である。
【0040】また、予約メモリ量Rに対して例えば
1、R2およびR3のように、過負荷条件で複数の固定
値のうちの1つを選択する構成を用いることも可能であ
る。例えば、Σ(Bi−Qi)が、負荷不足ポートに対す
る仮配分メモリΣBiの80%より大きいというように
比較的大きい場合、R=R1とする。Σ(Bi−Qi)が
ΣBiの20%〜80%程度というように中程度の場
合、R=R2とする。Σ(Bi−Qi)がΣBiの20%よ
り小さいというように比較的小さい場合、R=R3とす
る。このような構成では、予約メモリ値RをR1>R2
3の関係にすることが重要である。R1、R2およびR3
の例示的な値はそれぞれ0.1B、0.05Bおよび
0.025Bである。また、値Rは、過負荷条件の場合
に一定にすることも可能である。その一定値は、一般
に、全メモリ空間Bの0.1%〜5%の範囲とすること
が可能である。
【0041】以上、本発明の実施例について説明した
が、当業者には明らかなように、さまざまな変形例が可
能である。例えば、本発明によれば、予約メモリ量Rを
決定するために、宛先ポートの仮配分メモリが負荷不足
であるか過負荷であるかに応じた固定値を用いる方法
や、仮配分メモリが過負荷あるいは負荷不足となってい
る程度に基づいて、Rの値を間欠的にあるいは要求に応
じて決定する方法のような、他の方法を使用することも
可能である。
【0042】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、共
有バッファメモリを有するマルチポートノードが、サー
ビスコミットメントのグレードを維持しながら、確立さ
れたVCに高いパケットバッファリング容量を提供する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明により動作するノードを使用した例示的
なネットワークの概略ブロック図である。
【図2】図1のネットワークで用いられる例示的なノー
ドの概略ブロック図である。
【図3】図2のノードの代替実施例の概略ブロック図で
ある。
【図4】図1のネットワークで動作する本発明の実施例
の流れ図である。
【符号の説明】
100 通信ネットワーク 105 通信デバイス 107 アクセスレギュレータ 110 マルチポートノード 120 通信リンク 200 入出力(I/O)回路モジュール 210 入力ポート 220 出力ポート 230 コントローラ 240 バッファメモリ 300 デマルチプレクサ 310 マルチプレクサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Je rsey 07974−0636U.S.A.

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の出力ポートと、該ポートを通じて
    運搬されるデータパケットをバッファリングするための
    共有バッファメモリとを有するノードで用いられるパケ
    ット通信方法において、 特定の出力ポートを通じて確立されたネットワーク仮想
    回線のために、該特定の出力ポートを通じて運搬される
    着信パケットを処理する処理ステップと、 少なくとも1つの出力ポートに対して前記メモリの仮配
    分を決定する仮配分決定ステップと、 前記メモリにバッファリングされているパケットのうち
    前記特定の出力ポートを通じて運搬されるパケット数に
    基づいて、前記着信パケットに対するメモリ要求によっ
    て前記特定の出力ポートに対する仮配分のメモリが負荷
    不足または過負荷になるかどうかを判断する判断ステッ
    プと、 前記メモリ要求が、パケットを含まない共有バッファメ
    モリの量から、前記判断ステップによる負荷不足または
    過負荷の判断の関数である予約メモリ量を差し引いたも
    の以下であるかどうかに基づいて、前記着信パケットを
    バッファメモリに受け入れまたは拒絶する受付拒絶ステ
    ップとからなることを特徴とするパケット通信方法。
  2. 【請求項2】 前記予約メモリ量はさらに、前記着信パ
    ケットの優先レベルの関数であることを特徴とする請求
    項1の方法。
  3. 【請求項3】 前記優先レベルは、前記着信パケットの
    セル廃棄確率ビットに対応することを特徴とする請求項
    2の方法。
  4. 【請求項4】 前記着信パケットの無指定優先レベルを
    最低優先レベルとみなすことを特徴とする請求項2の方
    法。
  5. 【請求項5】 前記予約メモリ量は、前記着信パケット
    の優先レベルが低いときのほうが、前記着信パケットの
    優先レベルが高いときよりも大きいことを特徴とする請
    求項2の方法。
  6. 【請求項6】 前記仮配分決定ステップで決定される仮
    メモリ配分は、前記ノードを通る仮想回線の確立および
    終了に基づいて調節されることを特徴とする請求項1の
    方法。
  7. 【請求項7】 前記仮配分決定ステップで決定されるメ
    モリの仮配分は、確立された仮想回線の有効メモリ要求
    量に基づくことを特徴とする請求項1の方法。
  8. 【請求項8】 前記受付拒絶ステップで用いられる予約
    メモリ量は、0から、パケットを含まない共有バッファ
    メモリの量に対応する量までの範囲にあることを特徴と
    する請求項1の方法。
  9. 【請求項9】 前記予約メモリ量は、前記ポートに対す
    るメモリの仮配分が過負荷であると判断されるときのほ
    うが負荷不足であると判断されるときよりも大きいこと
    を特徴とする請求項1の方法。
  10. 【請求項10】 前記処理ステップは、着信パケットと
    して非同期転送モードセルを処理するステップを含むこ
    とを特徴とする請求項1の方法。
  11. 【請求項11】 自己を通って確立された仮想回線のデ
    ータパケットを運搬するマルチポートノードにおいて、
    該ノードは、 複数のポートに接続され、入力ポートから着信パケット
    を受信し、出力ポートを通じて発信パケットを送信する
    入出力回路モジュールと、 前記ポートを通じて運搬されるパケットを一時的に格納
    する共有バッファメモリと、 前記モジュールによるパケットの処理を制御するととも
    に、それぞれの出力ポートに対して前記メモリを配分す
    るコントローラとからなり、該コントローラは、 特定の出力ポートを通じて運搬される着信パケットを処
    理し、 少なくとも2つの出力ポートに対して前記バッファメモ
    リの仮配分を決定し、 前記メモリに既にバッファリングされているパケット数
    に基づいて、前記着信パケットをバッファリングするた
    めのメモリ要求によって前記特定の出力ポートに対する
    仮配分のメモリが負荷不足または過負荷になるかどうか
    を判断し、 前記メモリ要求が、パケットを含まない共有バッファメ
    モリの量から、負荷不足または過負荷についての前記判
    断の関数である予約メモリ量を差し引いたもの以下であ
    るかどうかに基づいて、前記着信パケットをバッファメ
    モリに受け入れまたは拒絶することを特徴とするマルチ
    ポートノード。
  12. 【請求項12】 前記ノードは可変長のパケットを処理
    することを特徴とする請求項11のマルチポートノー
    ド。
  13. 【請求項13】 前記ノードは固定長のパケットを処理
    することを特徴とする請求項11のマルチポートノー
    ド。
  14. 【請求項14】 前記パケットは非同期転送モードセル
    であることを特徴とする請求項11のマルチポートノー
    ド。
  15. 【請求項15】 前記コントローラは、確立された仮想
    回線の有効メモリ要求量に基づいてメモリの仮配分を決
    定することを特徴とする請求項11のマルチポートノー
    ド。
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