JPH11191775A - Atm中継装置 - Google Patents

Atm中継装置

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JPH11191775A
JPH11191775A JP35843797A JP35843797A JPH11191775A JP H11191775 A JPH11191775 A JP H11191775A JP 35843797 A JP35843797 A JP 35843797A JP 35843797 A JP35843797 A JP 35843797A JP H11191775 A JPH11191775 A JP H11191775A
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和男 野上
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恵太郎 平井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ソフトウェア処理を低減しつつIPパケットの
フォワーディング処理、呼処理、管理・制御処理の効率
化が図れる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
づいて第1、第2、第3の異なるポートのいずれか1つ
に振り分けるATMスイッチと、第1のポートに接続さ
れた第1のパスを介して宛先情報がフォワーディング用
であることを示すATMセルを受信してフォワーディン
グ処理を行なうIPフォワーディング手段と、第2のポ
ートに接続された第1のパスとは物理的に異なる第2の
パスを介して宛先情報が呼処理用であることを示すAT
Mセルを受信して呼処理を行なう呼処理手段と、第3の
ポートに接続された第1及び第2のパスとは物理的に異
なる第3のパスを介して宛先情報が管理、制御用である
ことを示すATMセルを受信して管理、制御を行なう管
理・制御手段とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばTCP/I
P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処理機能をATM(Asynchronous Transf
er Mode)通信方式をベースとして構成してパケットの
中継を行なう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転送方法が用
いられている。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 HO
P)の判定をCPUによるソフトウェア処理に依存して
いた。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。
【0004】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。このようなハ
ードウェア処理を行なうことにより従来のソフトウェア
処理と比較して、より高速な中継処理が可能となった。
【0005】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C
SRと呼ぶ)方式が提案されている。
【0006】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(レイヤ2レべル(ATMレ
イヤ)での転送)が行われるためにスループットの向上
に有効であり、従来に比較して格段にパケット転送の高
速化を実現することができる。
【0007】CSR方式では、例えばATMスイッチの
後段にIP処理装置を具備し、このIP処理装置により
ATMスイッチによるカットスルー転送を制御する。図
6は従来のATM中継装置の構成を示しており、IP処
理装置10と、このIP処理装置10に1つの物理的な
パスで接続されたATMスイッチ20とから構成されて
いる。そして、この物理的なパスに介在されたセル/デ
ータユニット組立部(SAR:Segmentation And Reass
embly)105を介して、IPフォワーディング処理
(IPパケット、ル−ティング情報)、呼処理信号、そ
の他制御信号といった情報を主制御部101において一
括してソフトウェア処理(あるいはハードウェア処理)
していた。
【0008】ところで、このようなCSR方式における
カットスルー転送では、デフォルトパス(通常のホップ
バイホップ転送における通信バス)に対して、カットス
ルーパスの設定など、呼処理の高速化も要求される。こ
のカットスルーパスについてはPVC(Parmanent Vert
ual Connection)のようにあらかじめ通信パスを固定的
に扱う方法もあるが、チャネルのリソースを考慮してS
VC(Switched Vertual Connection )を用いて呼処理
をその都度行う方が望ましい。
【0009】しかしながら、このようなSVC方式を用
いた場合にはATMスイッチの呼処理設定をおこなうI
P処理装置にとっては呼処理の負荷が大きくなる。ま
た、IP処理装置とATMスイッチとの通信パスを呼処
理用ATMセルが占有することが多くなれば本来のIP
パケットのホップバイホップ転送を行う帯域を細くして
しまう。
【0010】またATM中継装置の状態を管理したり制
御を行なう、例えばSNMP(Simple Network Managem
ent Protocol)といったプロトコルも通信装置において
は必須である。したがって、ATMスイッチ及びIP処
理装置の管理、制御を行なう上での処理負荷も大きくな
る。すなわち、管理、制御用のデー夕もATMスイッチ
にマッピングされてATMスイッチとIP処理装置との
間でやり取りされるためにIPパケットの転送帯域を増
すます細くしてしまう。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
のATM中継装置では、ATMスイッチとIP処理装置
の間をーつの物理的パスで集中してIPパケット、呼処
理、管理・制御通信を行なっていたので、IP中継装置
へのソフトウェア処理負荷が集中し、また、IPパケッ
トの転送帯域そのものを細くし、IPパケット中継処理
の効率化がはかれないという問題があった。さらに、将
来的にネットワークが高速化、大容量化した場合、パケ
ットトラヒックが上がるため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ることが予想
される。
【0012】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、呼処理、管理・制御の
各機能のソフトウェア処理を低減するとともに、IPパ
ケットのフォワーディング処理、呼処理、管理・制御処
理の効率化をはかることができ、これによって、動作速
度及び処理速度(CPUのパフォーマンス)などを上げ
ることなく、高速かつ大容量のデータの中継処理ができ
るATM中継装置を提供することにある。
【0013】
【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、本発明の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少なくとも第1、第2、第
3の異なるポートのいずれか1つに振り分けるATMス
イッチと、前記ATMスイッチの第1のポートに接続さ
れた第1のパスを介して前記ATMセルの宛先情報がフ
ォワーディング用であることを示すATMセルを受信し
てIPパケットのフォワーディング処理を行なうIPフ
ォワーディング手段と、前記ATMスイッチの第2のポ
ートに接続された前記第1のパスとは物理的に異なる第
2のパスを介して前記ATMセルの宛先情報が呼処理用
であることを示すATMセルを受信してIPパケットの
呼処理を行なう呼処理手段と、前記ATMスイッチの第
3のポートに接続された前記第1及び第2のパスとは物
理的に異なる第3のパスを介して前記ATMセルの宛先
情報が管理、制御用であることを示すATMセルを受信
して管理、制御を行なう管理・制御手段とを具備する。
【0014】
【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は本発明の一実施形態
に係るATM中継装置の構成を示す図である。本実施形
態に係るATM中継装置は送り先IPアドレスを検索す
ることによりIPパケットをホップバイホップ転送する
IPフォワーディング機能を備えている。
【0015】図1において、ATMスイッチ50の後段
にはIP処理装置40が接続されている。IP処理装置
40は、ホップバイホップ転送などの、IPパケットの
フォワーディング処理を行なうIPフォワーディング処
理機能402と、通信パスの設定を行なう呼処理機能4
03と、ATMスイッチ50の管理、制御を行う管理・
制御機能104と、IPフォワーディング処理機能40
2、呼処理機能403、管理・制御機能404の各々に
接続され、セル及びデータユニットの組立を行なうSA
R405、406、407と、上記した各処理機能40
2、403、404により抽出されたデータのソフトウ
ェア処理を行なうCPU401とからなる。CPU40
1はそれぞれのバスにより各処理機能402、403、
404の間で共有される。
【0016】さらに、SAR405はIPフォワーディ
ングパスAを介してATMスイッチ50のポート1に接
続され、SAR406は呼処理パスBを介してATMス
イッチ50のポート2に接続され、SAR407は管理
・ 制御パスCを介してATMスイッチ50のポート3に
接続されている。ここで、上記したIPフォワーディン
グパスA、呼処理パスB、管理・ 制御パスCは物理的に
異なるパスである。
【0017】上記した構成において、入力ポートよりA
TMスイッチ50に入力されたATMセルはその宛先
(VPI/VCI)毎にATMスイッチ20により出力
ポートに分配される。ATMセルにマッピングされてい
るIPパケットはIP処理装置40へと配信されて、そ
の次アドレスNEXT HOPが検索され、検索された
次アドレスに従って再びATMスイッチ20を経由して
出力ポートから出力される。
【0018】より詳細には、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20によりIP処理装置40に分
配される。分配にあたっては上記した3つのパスA、
B、Cを介して行なう。すなわち、IPパケットのホッ
プバイホップ転送(デフォルト)処理を行なう場合はI
PフォワーディングパスAを通してIPフォワーディン
グ処理機能402により処理を行なう。また、他のノ一
ド装置からの呼接続(通信パスの設定)などのデータの
場合には呼処理パスBを通して呼処理機能403により
呼処理を行なう。さらに、管理・制御情報の場合には管
理・制御パスC を通して管理・ 制御機能404にて管理
・ 制御を行なう。
【0019】すなわち、本実施形態では負荷分散処理を
行なうべく、あらかじめそれぞれのVC(バーチャルコ
ネクション)に対応するIPフォワーディング処理機能
402、呼処理機能403、管理・制御機能404を独
自に決めておき、VC毎のル−ティングによりIPパケ
ットデ−タ、呼設用のデータ、管理・制御用のデータの
分配をおこなう。
【0020】図2はこのようなATMセルレベルでの分
配の様子を示す図である。図2ではそれぞれ、フォワー
ディング用ATMセル:VPI/VCI=#1、呼処理
用ATMセル:VPI/VCI=#2、管理・制御用A
TMセル:VPI/VCI=#3がATMスイッチ50
に入力されてそのVPI/VCI別に分配された後、S
AR405、406、407にてそれぞれパケットに組
み立てられる。
【0021】上記したように本実施形態では、ATMス
イッチ50とIP処理装置40を接続するのに物理的に
異なる通信パスを利用することにより、IPフォワーデ
ィング処理、呼処理、管理・制御処理をそれぞれ別個に
設けられたIPフォワーディング処理機能402、呼処
理機能403 、管理・ 制御機能404で処理するよう
にしたので、上記した各処理を効率的に行なうことがで
きる。また、CPU401のリソースを独立に使うこと
になり、分散効果による処理性能の向上が望める。
【0022】なお、上記したようにCPU401はそれ
ぞれバスにより共有されているが、図3のようにCPU
401をIPフォワーディング処理機能402、呼処理
機能403、管理・ 制御機能404の各々に対して設け
るようにしてもよい( CPU401−1、401−
2、401−3)。
【0023】さらに、ATMスイッチ50とIP処理装
置40を結ぶ通信パスA、B、CはATMに限定される
ことはなく他の通信方式を用いてもよい。以下に、本発
明を、上記したホップバイホップ転送に加えてカットス
ルー転送を採用するセルスイッチルータ(CSR)に適
用した場合について説明する。
【0024】ATMスイッチとIP処理装置の間をーつ
の物理的パスで集中すれば、CSR方式においても、I
Pパケットのフォワーディング、呼処理、管理・制御通
信を行なう上でIP処理装置40へのソフトウェア処理
の負荷が集中してしまう。
【0025】ここではまず、セルスイッチルータ(CS
R)の基本原理を図4(a)、(b)を用いて説明す
る。図4(a)は通常のIPフォワーディング動作を示
しており、IPアドレスの検索を行なって次アドレスN
EXT HOPを検索し、転送を行なうホップバイホッ
プ転送である。すなわち、CSR1(1001)から入
力されたIPパケットはCSR2(1000)のATM
スイッチ70によりIP処理装置60へとATMセルが
ル−ティングされる。そして、IP処理装置60におい
てIPパケットを生成し、そのIPアドレスから次アド
レスNEXT HOPを検索して、次の転送先(ここで
はCSR3)へとATMスイッチ70により転送する。
通常のIPなどにおいてセッション時間の短い通信にお
いては、通常のIPのル−ティングであるホップバイホ
ップ転送が行われるが、FTPやTELNETといった
セッション時間の長い通信においてはレイヤ2レベルで
の転送、つまり、ATMスイッチでのカットスルー転送
をおこなう。
【0026】図4(b)はこのようなカットスルー転送
を示す図である。この場合CSR2(1000)のIP
処理装置60はCSRプロトコルによりCSR1(10
01)とCSR3(1002)との間でカットスルーパ
スの設定をATMスイッチ70に対して行なう。これに
より、IP処理装置60及びATMスイッチ70に対し
て、カットスルー用の通信パスを設定する“呼”が発生
する。これによってIPフォワーディングの負荷が低減
されるが、その反面、呼処理といった問題がIP処理装
置60に発生し、ATMスイッチ70の管理、制御とも
にトラヒックの負荷となってしまう。
【0027】しかしながら、本実施形態ではサポート機
能毎に処理が分散されるため呼処理機能についてもそれ
がIP中継処理に影響しない。図5(a)、(b)は従
来のIP中継装置による物理的なパスの帯域利用と本実
施形態における帯域利用とを比較して説明するための図
である。
【0028】従来は図5(a)に示すように、IPパケ
ットのフォワーディング、呼処理、管理・制御といった
通信をIP処理装置40とATMスイッチ50との間の
通信において集中した物理パスによりおこなっていた
が、これではIPパケットの転送帯域そのものを細く
し、IPパケット中継処理の効率化が図れない。さら
に、将来的にネットワークが高速化、大容量化した場
合、パケットトラヒックが上がるためボップバイホップ
転送での効率化が再び重要となる。このような集中パス
による構成はネットワークの高速化、大容量化とともに
物理パスの帯域に余裕がなくなり、拡張性の乏しいシス
テムとなってしまう。
【0029】そこで、本実施形態では図5(b)に示す
ように、通信パスを物理的に分離して各機能ごとに処理
を行なうため、帯域に余裕ができ、またそれぞれの物理
パスの増設により拡張性のある構成とすることが出来
る。
【0030】以上のように、本実施形態では、ATMス
イッチ後段のIPフォワーディング処理機能、呼処理機
能、管理・制御機能に対する通信パスを物理的に別個に
配置してそれぞれ処理を行なうようにしたので、各機能
の負荷が分散されることによりソフトウェア処理を低減
することが可能になる。また、IPパケットの転送帯域
そのものも独立することにより帯域をより多く使うこと
ができるので拡張性を持たせることができ、これによっ
て、IPパケットのフォワーディング処理、呼処理、管
理・制御処理の効率化を図ることができる。このように
して、動作速度及び処理速度(CPUパフォーマンス)
などを上げることなく、高速かつ大容量のデータの中継
処理ができるようになる。
【0031】また、ATMスイッチとの組み合わせによ
り、負荷分散はATMコネクション毎のキュ一イングに
より実現できることからコストの増大なく、将来的なネ
ットワークの高速化、大容量化した場合のIP中継処理
にも対応することができる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、IPフォワーディング
処理、呼処理、管理・制御の各機能のソフトウェア処理
を低減することができるとともに、IPパケットのフォ
ワーディング処理、呼処理、管理・制御処理の効率化を
はかることができ、これによって、動作速度及び処理速
度(CPUのパフォーマンス)などを上げることなく、
高速かつ大容量のデータの中継処理ができるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るATM中継装置の構
成を示す図である。
【図2】ATMセルレベルでの分配の様子を示す図であ
る。
【図3】図1に示すATM中継装置の変形例を示す図で
ある。
【図4】セルスイッチルータ(CSR)の基本原理を説
明するための図である。
【図5】従来のIP中継装置による物理的なパスの帯域
利用と本実施形態における帯域利用とを比較して説明す
るための図である。
【図6】従来のATM中継装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
40…IP処理装置 50…ATMスイッチ、 401…CPU、 402…IPフォワーディング機能、 403…呼処理機能、 404…管理・制御機能、 405、406、407…SAR。

Claims (1)

    【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
    基づいて少なくとも第1、第2、第3の異なるポートの
    いずれか1つに振り分けるATMスイッチと、 前記ATMスイッチの第1のポートに接続された第1の
    パスを介して前記ATMセルの宛先情報がフォワーディ
    ング用であることを示すATMセルを受信してIPパケ
    ットのフォワーディング処理を行なうIPフォワーディ
    ング手段と、 前記ATMスイッチの第2のポートに接続された前記第
    1のパスとは物理的に異なる第2のパスを介して前記A
    TMセルの宛先情報が呼処理用であることを示すATM
    セルを受信してIPパケットの呼処理を行なう呼処理手
    段と、 前記ATMスイッチの第3のポートに接続された前記第
    1及び第2のパスとは物理的に異なる第3のパスを介し
    て前記ATMセルの宛先情報が管理、制御用であること
    を示すATMセルを受信して管理、制御を行なう管理・
    制御手段と、を具備することを特徴とするATM中継装
    置。
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