JPH11191774A - Atm中継装置 - Google Patents

Atm中継装置

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JPH11191774A
JPH11191774A JP35843497A JP35843497A JPH11191774A JP H11191774 A JPH11191774 A JP H11191774A JP 35843497 A JP35843497 A JP 35843497A JP 35843497 A JP35843497 A JP 35843497A JP H11191774 A JPH11191774 A JP H11191774A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】IPフォワーディング機能の動作速度及び処理
能力を上げることなく高速、大容量にパケットの中継を
行なうことができるATM中継装置を提供する。 【解決手段】入力されたATMセルをその宛先情報に基
づいて複数の出力ポートのうちの対応する出力ポートに
分配するATMスイッチエレメント100aと、各々が
このATMスイッチエレメント100aの各出力ポート
に対応して設けられ、各々が独自のフォワーディング処
理機能を有して、各パケットに対して所定のフォワーデ
ィング処理を行なう複数のIPフォワーディング部20
と、各パケットのうち同一のアドレスを有するものにつ
いては、ATMセルに対してパケット毎に異なる宛先情
報を付与するSAR21と、同一の宛先情報を有するパ
ケットをコネクションごとの出力キューにキューイング
して蓄積し、プロトコルデータユニット単位で出力する
PerVC キューイング部12とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、TCP/IPなど
に代表される宛先情報を用いたパケット通信方式におけ
るIP中継機能をATM(Asynchronous Transfer Mode)
通信方式をべースとして構成したATM中継装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】インターネットの普及に伴い、インター
ネットインフラは拡大の一途をたどっている。ここでの
重要な技術として複数の論理ネットワークを接続する装
置がある。ブリッジ、ルータなどパケットの中継装置で
は、同一サブネット(論理ネットワーク)の通信ならば
データリンク層で、異なるサブネット(論理ネットワー
ク)間での通信ならばネットワーク層にてパケットの宛
先毎のルーティング処理を行い転送を行う。
【0003】このようなパケットの中継においては、ホ
ップバイホップ転送と呼ばれるパケットのフォワーディ
ング方法が用いられている。図7はこのような従来のA
TM中継装置の構成を示す図であり、複数のポート(#
1〜#N)を有するATMスイッチエレメント100a
を含むATMスイッチ100と、この後段に接続され、
セル/データユニット組立部(SAR:Segmentation A
nd Reassembly)101aと、CPUを含むIP処理部
101bとを有するIPフォワーディング部101とか
らなる。
【0004】このような構成を用いたホップバイホップ
転送では、IPヘッダ情報の抽出、及びパケットを次に
送るべき宛先(next HOP)の判定をCPUによるソフトウ
ェア処理に依存している。したがってこの部分での処理
速度がおそく、近年の通信トラヒックの高速化、増加の
中で、複数の中継装置を介するようなネットワークにお
いてはこれがボトルネックとなりスループットを上げる
事が出来なかった。
【0005】近年このパケットのホップバイホップ転送
の処理をハードウェアにより処理する方法が考え出され
ている。具体的にはIPパケットの宛先部分を出力回線
情報と対応付けるテーブルルックアップを具備すること
により高速検索し、配信する方式である。このハ−ドウ
ェア処理を行なうことにより従来のソフトウェア処理に
比較して、より高速な中継処理が可能となった。
【0006】そこで、ATMスイッチの後段にハードウ
ェアによるIPフォワーディング機能を配置、処理を集
中して行なうことが考えられるが、ホップバイホップの
通信が頻繁に行われるならばこの部分への処理負荷が集
中することが予想され、処理がオーバフローする。
【0007】そこで、さらに、ATMスイッチを利用し
た中継装置では、例えば連続したIPパケットデータを
中継する場合には、レイヤ3レベルのネットワーク層の
処理からカットスルー転送と呼ばれるレイヤ2レベルを
用いた高速な転送処理に切り替える、セルスイッチルー
タ(以下CSRと呼ぶ)方式が提案されている。
【0008】この方式ではftp,httpといったプ
ロトコルが用いられる比較的セッション時間の長い通信
についてはカットスルー転送が行われるためにスループ
ットの向上に有効であるが、セッション時間の短い通
信、たとえば電子メールなどではやはりホップバイホッ
プでの転送を必要とする。
【0009】したがってパケットのトラヒックが上がれ
ばホップバイホップ転送のトラヒックも増え、この部分
においてはやはり通信のボトルネックとなることが予想
される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、CS
R方式を採用したとしても、ホップバイホップ転送の処
理を一つのプロセッサ、あるいはーつの(信号処理)ハ
ードウェア装置にて集中して行なうと将来的にネットワ
ークが高速化、大容量化してATMスイッチからの容量
が増えていった場合にはパケットトラヒックが上がるた
めにホップバイホップ転送のトラヒックも増え、通信の
ボトルネックとなってしまう。また、これによってその
動作速度及び処理能力(アドレス検索処理など)なども
より高速で大容量なものが要求されるためコストが増大
することが考えられる。
【0011】本発明のATM中継装置はこのような課題
に着目してなされたものであり、その目的とするところ
は、IPフォワーディング処理部の負荷を分散して、I
Pフォワーディング機能の動作速度及び処理能力などを
上げることなく高速かつ大容量にパケットの中継を行な
うことができるATM中継装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第1の発明に係るATM中継装置は、入力された
ATMセルをその宛先情報に基づいて複数の出力ポート
のうちの対応する出力ポートに分配するATMスイッチ
エレメントと、各々がこのATMスイッチエレメントの
各出力ポートに対応して設けられ、各々が独自のフォワ
ーディング処理機能を有して、各出力ポートを介して入
力されるATMセルを組み立てて得られるパケットに対
して所定のフォワーディング処理を行なう複数のフォワ
ーディング手段と、この複数のフォワーディング手段の
各々によって処理された各パケットのうち、同一のアド
レスを有するものについては、各パケットを構成するA
TMセルに対してパケット毎に異なる宛先情報を付与す
る宛先情報付与手段と、この宛先情報付与手段によって
同一の宛先情報が付与されたパケットのATMセルを所
定の量だけ蓄積し、この所定の量のATMセルが蓄積さ
れた形態で出力する出力手段とを具備する。
【0013】また、第2の発明に係るATM中継装置
は、第1の発明に係るATM中継装置において、前記出
力手段は、同一の宛先情報を有するパケットをコネクシ
ョンごとの出力キューにキューイングして蓄積し、プロ
トコルデータユニット単位で出力する。
【0014】また、第3の発明に係るATM中継装置
は、第2の発明に係るATM中継装置において、前記プ
ロトコルデータユニット単位のATMセルが蓄積された
かどうかをエンドフラグにより判定する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。図1(a)は本実施形態に
係るATM中継装置の入力側の構成を示す図である。こ
のATM中継装置はハードウェアにて送り先IPアドレ
スを検索する機構をIPフォワ−ディング機能として備
えているものとする。
【0016】図1(a)の構成は基本的にATMスイッ
チ10と、その後段に接続されたIPフォワーディング
部20とから構成される。ATMスイッチ10は複数の
入力ポートを有し、ATMセルの宛先(VPI/VC
I)毎に出力キューへとセルの分配を行なうATMスイ
ッチエレメント11と、VC(バーチャルコネクショ
ン)キュー#1〜#Nを有し、それぞれの出力ポートに
おいて各VCに対応するキューへと格納を行なうPer VC
キューイング部12とを含む。
【0017】また、IPフォワーディング部20は、前
記した各VCキュー#1〜#Nに対応して接続された複
数のIPフォワーディング部#1(20−1)〜#N
(20−N)から構成される。各IPフォワーディング
部、例えばIPフォワーディング部#1(20−1)は
ATMセルの分割、組立を行うSAR21−1と、IP
パケットのフォワーディング処理を行なうIP処理部2
2−1とから構成される。
【0018】図1(b)はATM中継装置の出力側の構
成を示す図である。出力側の構成では、ATMスイッチ
10は上記したATMスイッチエレメント11とPerVC
キューイング部12とに加えて、同一宛先に対して、各
キューに格納されたセルをPDU単位でスケジューリン
グしながら読み出し、マージするVCマージ部13を有
している。このVCマージ部13はATMスイッチ10
の出力ポート#1〜#Nに接続されている。
【0019】上記した構成において、ATMセルにマッ
ピングされたIPパケットはその宛先情報であるVPI
/VCIによりATMスイッチエレメント11により分
配される。その際、本実施形態では負荷分散処理として
あらかじめ各VCに対応するIPフォワーディング部2
0ー1〜20−Nの機能を独自に決めておき、VC毎の
キューイング(VCキュー#1〜#N)によりIPパケ
ットの分配を行なう。
【0020】分配された各IPパケットは各IPフォワ
ーディング部20−1〜20−N内のSAR部21によ
りIPパケットへと再構築され、IP処理部22におい
てそのIPパケットの送り先IPアドレスが検索され
る。この検索については従来の方法におけるソフトウェ
アによる検索、あるいはハードウェアによるテーブルル
ックアップ検索による場合などが考えられる。
【0021】図2は上記したIPパケットの分散処理の
ようすを示す図である。図2では、VPI/VCI=1
のATMセルと、VPI/VCI=2のATMセルとが
ATMスイッチ10に入力されてVCキュー#1と#2
に分配され、各SAR21−1,21−2においてパケ
ットに組み立てられた後、IP処理部22−1、22−
2に入力されて送り先IPアドレスの検索が行なわれ
る。
【0022】IP処理部22−1、22−2における検
索によりフォワーディング情報を獲得したデータは、次
の中継装置への出力処理が行われる。すなわち、図1
(b)の出力側の構成において、各SAR21−1,2
1−2により再びATMセルへとマッピングが行われ、
ATMスイッチ10へと入力される。ところで、本実施
形態では複数のIPフォワ−ディング部20−1〜20
−Nにより分散処理でIPフォワ−ディング処理を行な
っているので、それぞれのIPパケットの次の出力先(N
EXT HOP)が同一の送り先IPアドレスになる場合があ
る。この場合、中継装置の出力時には同一のVPI/V
CIに異なるPDU(プロトコルデ−タユニット)が存
在する。
【0023】しかしながら図1(b)の構成において、
各IPフォワ−ディング部20−1〜20−Nからの出
力で同一のVPI/VCIを持つATMセルへのマッピ
ングを行なうとATMスイッチ内でPDUデータの混入
が発生し、IPパケットデ−タが破壊される。図3は分
散処理によるPDUデータの混入の問題を説明するため
の図である。
【0024】図3において、それぞれのIPパケット
A、IPパケットBの次の出力先(NEXT HOP)がアドレス
#119 である場合、VPI/VCIが同じ宛先#110 を
有するIPパケットA、IPパケットBをそれぞれAT
Mセル化して、ATMスイッチ10に入力するとPDU
が混入した形となり、次の出力先(NEXT HOP)#119 で
の再生においてPDU−A、PDU−Bが正しく復元で
きない。
【0025】そこで本実施形態では、各IPフォワ−デ
ィング部20−1〜20−Nの検索において次の出力先
(NEXT HOP) として同じIPパケットデータが得られ
た場合には、宛先情報付与手段としてのSAR21にお
いてパケット毎に各ATMセルに対して互いに異なる
“仮のVPI/VCI”を割り当ててスイッチングを行
ない、出力手段としてのPer Vcキューイング部12にお
いてPDU単位のキューイング処理を行なうことでスイ
ッチングによるPDUの混入、パケットデータの破壊を
回避するようにする。
【0026】図4は本実施形態による分散処理によるP
DU混入の問題を回避する方法を説明するための図であ
る。ここでは説明の便宜上、IPフォワ−ディングのI
PパケットはそれぞれPDU−A,PDU−Bとして扱
われ、マッピングされているものとする。
【0027】ここでは上記した“仮のVPI/VCI”
としてそれぞれ、宛先情報#111 と#112 が組み立てら
れたATMセルに対して割り当てられる。また、次の出
力先(NEXT HOP) は#119 である。
【0028】ATMスイッチ10に入力されたATMセ
ルはその宛先に従い任意の出力ポートへとスイッチング
される。その際、この”仮のVPI/VCI”#111 と
#112 毎にPer Vcキューイング部12においてATMセ
ルのキューイングを行なうことでそれぞれのVCキュー
においてPDUデータ (IPパケットデータ) を独立に
形成して格納することができる。
【0029】図4において、PerVc キューイング部12
の後段のVCマージ部13はPerVCキューイングの状態
を監視しており、PDUができていることを確認した上
で各VCキューからの出力を促す。図4において(1)
はPDU−Aを、(2)はPDU−Bを読み出すことを
意味している。
【0030】このようにPDU単位で各VCキューより
ATMセルを出力し、VCマージ部13において、同一
VPI/VCI#110にPDU−A,PDU−Bをマ−ジ
してIPフォワーディングを終了する。
【0031】図5はこのVCマージ部13の構成を示す
ブロック図である。図5において、VCキューイング部
12に入力されたセルデータはPDUを形成したことを
PDU判定部133へ通知する。この判定は図6に示す
ように例えばAAL(ATM ADAPTATION LAYER)メッセージ
としてPDUのエンドフラグ150などにより認識し、
通知をおこなう。
【0032】PDU判定部133においてPDUが形成
されたと認識されたVCキューについてはスケジューラ
132によりPDU単位でATMセルの読み出しが行わ
れ、バッファ131へと格納されていく。このスケジュ
ーラ132によりPDU単位の順序が制御され、VCマ
ージが行われることになる。バッファ131によりPD
Uのシーケンスが保持されたデータはVPI/VCI変
換部134により次の出力先(NEXT HOP)に該当するVP
I/VCIへッダを付け替えられて転送される。
【0033】このように、本実施形態においては、AT
Mスイッチの後段に複数のIPフォワーディング部を配
置して分散処理を行なうようにしたので、その動作速度
及び処理能力(アドレステ−ブルエントリ数)などを上
げることなく、より高速で大容量なIP中継処理に対応
することが可能となる。またATMスイッチとの組み合
わせにより、負荷分散はPDU毎つまりATMコネクシ
ヨン毎のキューイングにより実現できることからコスト
の増大を軽減することが可能となる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、中継装置においてAT
Mスイッチ後段に複数のIPフォワーディング部を配置
して分散処理を行うようにしたので、その動作速度及び
処理能力などを上げることなく、より高速で大容量なI
P中継処理に対応することが可能となる。またATMス
イッチとの組み合わせにより、負荷分散はPDU毎つま
りATMコネクシヨン毎のキューイングにより実現でき
ることからコストの増大を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本実施形態に係るATM中継装置の入
力側の構成を示す図であり、(b)はATM中継装置の
出力側の構成を示す図である。
【図2】IPパケットの分散処理のようすを示す図であ
る。
【図3】本実施形態の分散処理によるPDUデータの混
入の問題を説明するための図である。
【図4】本実施形態の分散処理によるPDU混入の問題
を回避する方法を説明するための図である。
【図5】図4に示すVCマージ部の構成を示すブロック
図である。
【図6】Per VCキューイング部に入力されたセルデータ
がPDUを形成したことを判定する方法の一例を示す図
である。
【図7】従来のATM中継装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
10…ATMスイッチ、 11…ATMスイッチエレメント、 12…PerVC キューイング部、 13…VCマージ部、 20(20−1〜20−N)…IPフォワーディング
部、 21−1〜21−N…SAR、 22−1〜22−N…IP処理部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力されたATMセルをその宛先情報に
    基づいて複数の出力ポートのうちの対応する出力ポート
    に分配するATMスイッチエレメントと、 各々がこのATMスイッチエレメントの各出力ポートに
    対応して設けられ、各々が独自のフォワーディング処理
    機能を有して、各出力ポートを介して入力されるATM
    セルを組み立てて得られるパケットに対して所定のフォ
    ワーディング処理を行なう複数のフォワーディング手段
    と、 この複数のフォワーディング手段の各々によって処理さ
    れた各パケットのうち、同一のアドレスを有するものに
    ついては、各パケットを構成するATMセルに対してパ
    ケット毎に異なる宛先情報を付与する宛先情報付与手段
    と、 この宛先情報付与手段によって同一の宛先情報が付与さ
    れたパケットのATMセルを所定の量だけ蓄積し、この
    所定の量のATMセルが蓄積された形態で出力する出力
    手段と、 を具備することを特徴とするATM中継装置。
  2. 【請求項2】 前記出力手段は、同一の宛先情報を有す
    るパケットをコネクションごとの出力キューにキューイ
    ングして蓄積し、プロトコルデータユニット単位で出力
    することを特徴とする請求項1記載のATM中継装置。
  3. 【請求項3】 前記プロトコルデータユニット単位のA
    TMセルが蓄積されたかどうかをエンドフラグにより判
    定することを特徴とする請求項2記載のATM中継装
    置。
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