JPH11346236A - Atmアクセスインタフェ―ス - Google Patents
Atmアクセスインタフェ―スInfo
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- H04L12/00—Data switching networks
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- H04L12/56—Packet switching systems
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- H04L2012/5678—Traffic aspects, e.g. arbitration, load balancing, smoothing, buffer management
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- H04L2012/5682—Threshold; Watermark
Abstract
ータトラフィックフローの制御を改善する。 【解決手段】 FIFO待ち行列がATMアクセスイン
タフェースにつながれた各ユーザにつながれ、ユーザの
FIFOがnセルよりも少ないセルであればトークンを
ユーザに戻し、ユーザが蓄積することができるトークン
の数はmまでに制限される。もしユーザのFIFOがあ
まり頻繁に空にされないならば、そのFIFOに繋がれ
たユーザが利用可能なトークンの供給は、急に間に合わ
なくなってしまう。nとm(それぞれは独立にセットさ
れる)は、1または2のいずれかに制限される。このこ
とにより、非常に急速な検出や付加に対する応答を可能
にする。
Description
し、ユーザと広帯域で得たネットワークの間のデータト
ラフィックフローを制御する構成に関する。
タネットワークにおいて、複数のユーザが広帯域非同期
伝送モード(ATM)ネットワークのような広帯域ネッ
トワークへの1つの高速リンクを共有する。このような
ネットワークリンクは、例えば、155Mビット/秒の
ように高いデータレートを受け入れることができる。デ
ータ集中装置(data concentrator)は、しばしばアクセ
スインタフェースとして呼ばれ、複数のユーザを1つの
155Mビット/秒のネットワークリンクにつなぐのに
用いられる。データトラフィックがしばしば非常にバー
スト的であることが知られている。すなわち、非常に高
いデータレートのピークを有し、その大きさはユーザの
平均データレートをはるかに超えるものである。ネット
ワークリンクのバンド幅を有効に利用するため、ネット
ワークリンクへとアクセスインタフェースを通して多く
のユーザを接続しなければならない。各ユーザとアクセ
スインタフェースの間のリンクのデータレートは、ネッ
トワークリンクのデータレート(155Mビット/秒)
のように高くすることができる。これには混雑状態(か
なり長い時間の間複数のユーザがネットワークに高い待
機幅のデータを同時に送るような場合)の期間を取り扱
う手段が存在しなければならない。
ルタイムデータを取り扱うことができなければならな
い。これには、音声を表すデータのように遅延を許さな
い性質のものやファックス、インターネットウェブアク
セス静止画ビデオ、ファイルシステム転送のような望ま
しくはないがある程度大きな遅延を許すものがある。混
雑状態の時間を取り扱う方法は遅延を許さないデータに
ついて過剰な遅延を発生させないようにしなければなら
ない。
ーザからのデータのデータフローを制限する機構を提供
する。各ユーザは完全な155Mbps(あるいは他の
標準データレート)を連続的に送り受信する。ユーザが
アイドル状態(送るデータがない状態)の場合、ネット
ワークに送られるすべてのセルはアイドルセルであり、
ユーザがピーク能力にて送信している場合、すべてのセ
ルはアクティブである。通常、いずれかのユーザから送
信されるセルの少ない量の部分のみがアクティブであ
る。ネットワークに送信されるアクティブセルのフロー
制御機構は、ジェネリックフロー制御(GFC:generi
c flow control)ビット(しばしばGFCフィールドと
呼ばれる)によってユーザに送信されるトークンを利用
することによってATM標準は提供する。GFCビット
は各送信セルのATMヘッダに含まれる。フロー制御機
構が呼び出されると、ユーザは利用可能なトークンをも
っている場合にのみアクティブセルを送信する。トーク
ンはもしネットワークが特定のアクティブセルのレート
よりも多く受け入れることができない場合にユーザが受
信したセルにおけるユーザに送信される。多くのセルを
送信するのに必要なトークンのみをネットワークがユー
ザへと送信する。
題が存在する。第1に、ネットワークへと入るトラフィ
ックをトークンの数を制限することによって調整される
べきことを検出する機構は、バースト的なデータトラフ
ィックが作られるレートと比べると遅い。第2に、音声
や制御セルを表すデータのような高い優先度のデータを
含むセルに伝送優先度を与えることが可能であるが、セ
ルがATMインタフェースに到来すると、多くの低い優
先度のセルがパイプラインにすでにあって高い優先度の
セルを遅延させてしまう。この問題は、「ラインの先頭
のブロッキング(head of line blocking)」と呼ばれて
いる。これら両方の問題は、アクセスインタフェースに
て、非常に大きな複数の優先度のデータバッファを用い
て、すべてのデータを記憶し、優先度に基づいてアクセ
スを許し、データセルをドロップし、データセルのドロ
ップによって、および/またはすべてのユーザからのピ
ークトラフィックレートのアグリゲートを制限し、ある
いはATMアクセスインタフェースに接続されたユーザ
の数を制限するトラフィックプロジェクションアルゴリ
ズムを用いることによって、解決される。このような解
決法はしかしながら、望ましくなく、経済的でない。
ト的データトラフィックにATMアクセスインタフェー
スに過剰な待ち行列が形成される前にそのトラフィック
を調整することにより応答し、また、音声を表すデータ
のような高い優先度のデータトラフィックや、株の売買
や購買要求のような即時デリバリを望まれるようなデー
タに関するタイムリーな伝送を確立するような、満足す
るような構成がない。
ストインファーストアウト(FIFO)待ち行列がAT
Mアクセスインタフェースにつながれた各ユーザにつな
がれ、もしユーザのFIFOがnセルよりも少ないセル
であればトークンをユーザに戻し、ユーザが蓄積するこ
とができるトークンの数はmまでに制限される。この構
成において、もしユーザのFIFOがあまり頻繁に空に
されないならば、そのFIFOにつながれたユーザが利
用可能なトークンの供給は、急に間に合わなくなってし
まう。好ましい実施例において、nとm(それぞれは独
立にセットされる)は、1または2のいずれかに制限さ
れる。このことにより、非常に急速な検出や負荷に対す
る応答を可能にする。好ましい実施例において、FIF
Oがnセルよりも多く含んでいるかどうかを検出するの
に電子回路手段を用い、これらの電子回路手段は、ユー
ザに送信される各セルと共に送られる標準的なATMジ
ェネリックフロー制御(GFC)における適切な値を挿
入することによりさらなるトークンの生成を直接押さえ
るのに用いられる。
るデータにより規定される高い優先度のセルがATMア
クセスインタフェースにて受信されると、このセルは異
なるFIFOへと送られる。すなわち、高い優先度のセ
ルを受信し記憶するFIFOへと送られる。この高い優
先度のFIFOは、ATMネットワークへのセルの伝送
のためにより多くポーリングされるか、あるいは他の低
い優先後のFIFOよりも大きな好ましい度合いを与え
られることにより、他のFIFOよりも好ましい取り扱
いを与えられる。低い優先度のFIFOのみがテストさ
れ、トークンをユーザに送信すべきかどうかを検出され
る。ユーザの側では、高い優先度のセルがトークンを必
要とせずに伝送される。
ック図である。複数の顧客位置装置(CPE)1は、A
TMアクセスインタフェース2を介して広帯域ATMネ
ットワーク20へとつながれている。顧客位置装置1の
それぞれは、フルスタンダードデータレート(例えば、
155Mビット/秒)にて送受信を行い、送受信される
アクティブデータがなければアイドルセルを送受信す
る。顧客位置装置1とATMアクセスインタフェース2
の間のリンク14は、物理リンクとも呼ばれ、この実施
例では光/電気インタフェース3にて集端する光リンク
である。光/電気インタフェース3はリンクの光信号と
ATMアクセスインタフェース2の中で用いられる電気
的信号との間を変換する。光/電気(O/E)インタフ
ェース3はそれぞれ物理層インタフェース4に接続さ
れ、ATMセルを集めて、FIFO6、高優先度FIF
O15に運ぶ。物理層インタフェース4はアイドルセル
を破棄してそれらがFIFO6へと送信されないように
する。
(PHY)4は、高い優先度のセルと通常のセルとを区
別し、高い優先度のセルを高優先度FIFO15へと送
る。各FIFOの出力はポーリングデバイス9によって
UTOPIAバス11へとつながれている。ポーリング
デバイス9はポーリング制御ロジック10により制御さ
れていて、このポーリング制御ロジック10はどのFI
FOが利用可能なセルを有しているかを示す入力をすべ
てのFIFOから受信し、どのFIFOがUTOPIA
バス11へとセルを送るべきかを選ぶためにすべてのポ
ーリングデバイスへの出力を有する。UTOPIAバス
11は、適切なインタフェース装置(図示しないが従来
技術において周知である)を介して広帯域ATMネット
ワーク20へとつながれている。広帯域ATMネットワ
ーク20から受信したデータは、UTOPIAバス12
上を適切なインタフェース装置(図示せず)を通して直
接物理層インタフェース4へとルーティングする。物理
層インタフェース4は顧客位置装置1へと送るべきセル
がない場合にアイドルセルを生成する。
の伝送の直前に、顧客位置装置1に送られるATMセル
へとGFCフィールドを書き込む。従って、新しいGF
Cビットパターンが確立される時間と新しいビットパタ
ーンのセルが物理リンク上へ送出される時間との間には
1セルに満たないセル分の遅延がある。FIFO6につ
ながれたハードウェアロジックユニット8のようなハー
ドウェアロジックは、FIFO6がnセルよりも多く含
んでいる場合に検出する。ハードウェアロジックユニッ
ト8によってnセルよりも多くがFIFO6において検
出された場合、顧客位置装置1へ送られるセルのGFC
フィールドへと適切なデータを挿入することによって、
同じハードウェアロジックユニット8がCPEへとさら
なるトークンの送信をサスペンドする。
く応答することを可能にする。nセル以外のすべてがす
べてのFIFOが空でなくなるとすぐ、新しいトークン
の生成は1セル分よりも少ないセル分の時間遅延でサス
ペンドされる。CPEはそれ自身は1ないし2のトーク
ンを保持する。155Mビット/秒で動作する1km長の
ファイバリンクでは、ATMアクセスインタフェースと
CPEとの間の物理リンク上でCPEへのトランジット
において2トークンまでのトークンがあり得て、物理リ
ンク上のアクセスインタフェースへのトランジットにお
いて2セルまでのセルがあり得る。従って、正味の得ら
れるものは、高い過負荷の場合におけるCPEが利用可
能なトークンのソースは約5であり、混雑状態が検出さ
れた後にFIFOにて到来するセルの総数は約7であ
る。もしnが2セルにセットされていれば、各FIFO
は9セルの深さ(3816ビット)しか必要なくなる。
に、FIFOの深さの必要条件に対しさらに4セルを加
える必要性が発生する。しかし、5km長の物理リンクで
あっても17セル(7208ビット)のFIFO深さし
か必要としない。155Mビット/秒で動作する5km長
の100リンクであっても、必要とされるバッファの合
計は1Mビットを加えない。ここでFIFOの大きさを
決めるに際してデータがFIFOに入れられているとき
にFIFOからデータが外されているということは考慮
に入れておらず、従ってバッファの大きさは上限を表し
ている。
対し遅延ないし待ち時間を導入してしまう。サービスの
品質を許容できるようにするには、ボイストラフィック
の待ち時間は、エコーキャンセルなしの接続では2m秒
より小さくあるべきで、エコーキャンセルありの接続で
は90m秒よりも小さくあるべきである。1kmの長さで
155Mビット/秒の速度である50のリンクをネット
ワークへと1つの155Mビット/秒のリンクへと集め
るインタフェースでは、もし高優先度トラフィックと低
優先度トラフィックの両方に対して1つのバッファを用
いた場合の最悪の場合の条件の下で、ボイストラフィッ
クに1.25m秒の待ち時間を導入する(155Mビッ
ト/秒のリンクは、3.66×105セル/秒(424
ビット/セル)の速度でセルを空にする。最悪の条件の
下では、50のFIFOすべてが混雑状態になり、9の
セルを含む。155Mビット/秒ですべての450のセ
ルを空にするには1.25m秒を必要とする)。
リンクが長い場合、および/またはアクセスインタフェ
ースにて集中度が高い場合は、高い優先度のトラフィッ
クと低い優先度のトラフィックの両方にて1つのFIF
Oが用いられている場合にボイストラフィックに大きな
待ち時間を与えてしまう。高優先度トラフィックと低優
先度トラフィックに別々のFIFOを用いると、アクセ
スインタフェースにおける高優先度トラフィックの待ち
時間に影響を与える唯一の因子は、高優先度トラフィッ
クの集中の度合いである。すなわち、高優先度のセルが
到来する速度である。リンクの長さはもう問題とはなら
ない。
ロックは、GFCフロー制御メカニズムが伝送をサスペ
ンドすることができるまで、それらを低優先度のFIF
Oへと送ることにより防ぐことができる。高優先度のF
IFOに絶対的な好ましい度合いを与えた場合、低優先
度のFIFOにおけるセルの数は高優先度トラフィック
の待ち時間に影響を与えない。1つのボイスリンクは、
通常、0.5m秒当たり1ATM(ATMセル当たり4
バイトのボイスレータ)を超えない速度で送信し、通常
はそれよりも頻繁でなく送る。0.5m秒当たり1AT
Mセルのボイスレートを想定すると、アクセスインタフ
ェースは、高優先度FIFOと低優先度FIFOの両方
を用いた場合、いかなるリンクの長さの180間でのボ
イスチャネルを1つの155Mビット/秒のネットワー
クリンクへと集中させることができる。
タのバイトをパックした場合、アクセスインタフェース
にてもっと大きな集中の度合いを実現することができ
る。低優先度トラフィックのフローを制御するためにG
FCフィールドを用いることは、アクセスインタフェー
スへ送られる低優先度セルが高優先度セルよりも異なる
GFCフィールドを有することを意味する。従って、高
優先度FIFOと低優先度FIFOとの間でATMセル
を分離する単純な方法は、GFCフィールドの値によっ
て分離する方法である。
ースのブロック図。
Claims (5)
- 【請求項1】 複数の顧客位置装置(CPE)とATM
ネットワークの間をインタフェースするATMアクセス
インタフェースであって、 (A)CPEへとインタフェースする物理層インタフェ
ースと、 (B)物理層インタフェースに接続され、物理層インタ
フェースからセルを受けるFIFOと、 (C)FIFOから入力を受け、制御信号を物理層イン
タフェースへと送るハードウェアロジックユニットとか
らなり、 (D)前記FIFOからの入力は、FIFOにnよりも
多くのセルが現在記憶されているかどうかを示す信号を
表し、 (E)前記FIFOからの信号に応答して、前記FIF
Oにnよりも多くのセルが現在記憶されている場合に、
接続されたCPEにおいて新しいトークンを形成するこ
とをサスペンドするように、適切なジェネリックフロー
制御(GFC)ビットを物理層インタフェースから接続
されたCPEへと送信されるセルへと挿入するように、
制御信号を生成し、 (F)前記CPEは、トークンの受信に応答して、mま
でのトークンを蓄積し、CPEが蓄積したトークンそれ
ぞれに対して1のみの蓄積されたセルを送信することを
特徴とするATMアクセスインタフェース。 - 【請求項2】 高優先度FIFOを有し、前記物理層イ
ンタフェースは、高優先度セルを検出し、高優先度セル
を高優先度FIFOへと送信し、 前記高優先度FIFOは、ATMネットワークへのアク
セスにおいて他の通常の優先度のFIFOよりも優位を
与えられていることを特徴とする請求項1記載のATM
アクセスインタフェース。 - 【請求項3】 高優先度のセルは、低優先度のセルのジ
ェネリックフロー制御(GFC)フィールドとは異なる
ジェネリックフロー制御(GFC)フィールドを有し、 前記物理層インタフェースは、到来するセルのジェネリ
ックフロー制御(GFC)フィールドをテストすること
により高優先度セルを検出することを特徴とする請求項
2記載のATMアクセスインタフェース。 - 【請求項4】 CPEは、蓄積されたトークンの利用可
能性に関わらず蓄積した高優先度セルを送信することを
特徴とする請求項1記載のATMアクセスインタフェー
ス。 - 【請求項5】 1≦n≦2であり、1≦m≦2であるこ
とを特徴とする請求項1記載のATMアクセスインタフ
ェース。
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