JP3227341B2 - パケット交換ネットワーク内での背圧トラフィックを調整する方法 - Google Patents
パケット交換ネットワーク内での背圧トラフィックを調整する方法Info
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Description
【０００１】
【発明の背景】本発明は、ネットワーク上での情報の混
雑を制御する方法に関する。高性能スイッチング素子か
らなるネットワークは、テキスト、音声、及びビデオ情
報を含む情報の高速輸送のために重要である。実現され
つつある広帯域サービス総合デジタル統合ネットワーク
（Ｂ−ＩＳＤＮ）のようなネットワークでは、会話型の
分散されたオーディオ、ビデオ及びデータの通信のよう
な種々のアプリケーションをサポートするように設計さ
れている。Ｂ−ＩＳＤＮに対する原理的な転送モードは
非同期転送モード（ＡＴＭ）と呼ばれる。ＡＴＭは高帯
域、少遅延パケット交換多重化技術である。
雑を制御する方法に関する。高性能スイッチング素子か
らなるネットワークは、テキスト、音声、及びビデオ情
報を含む情報の高速輸送のために重要である。実現され
つつある広帯域サービス総合デジタル統合ネットワーク
（Ｂ−ＩＳＤＮ）のようなネットワークでは、会話型の
分散されたオーディオ、ビデオ及びデータの通信のよう
な種々のアプリケーションをサポートするように設計さ
れている。Ｂ−ＩＳＤＮに対する原理的な転送モードは
非同期転送モード（ＡＴＭ）と呼ばれる。ＡＴＭは高帯
域、少遅延パケット交換多重化技術である。
【０００２】これらの形式のネットワークにより使用さ
れるスイッチング素子では、セルあるいは情報パケット
は複数の入力ポートにより受信され、予め決められた出
力ポートに輸送される。スイッチング素子の１以上のも
のはそれがパケットを提供するよりも何倍も高速にパケ
ットを受信する。その結果、パケットはそのスイッチン
グ素子と関連するローカルバッファメモリ内に構築さ
れ、オーバーフロー状態を引き起こす。オーバーフロー
状態を防ぎ、あるいはどの情報パケットが喪失されたか
を決定することによりバッファメモリを管理するために
使用される方法は、ステージ間バッファ管理手法とステ
ージ内バッファ管理手法とを含んでいる。ステージ間バ
ッファ管理手法は、混雑状態のスイッチング素子の上流
が使用可能なバッファメモリを混雑状態の素子に宛てた
パケットを格納するように使用することにより、スイッ
チング素子のステージ間でのパケットの動きを調整す
る。ステージ内バッファ管理手法は、そのステージ内で
の出力キュー間の競合を管理することにより、そのステ
ージ内でのパケットの動きを調整する。
れるスイッチング素子では、セルあるいは情報パケット
は複数の入力ポートにより受信され、予め決められた出
力ポートに輸送される。スイッチング素子の１以上のも
のはそれがパケットを提供するよりも何倍も高速にパケ
ットを受信する。その結果、パケットはそのスイッチン
グ素子と関連するローカルバッファメモリ内に構築さ
れ、オーバーフロー状態を引き起こす。オーバーフロー
状態を防ぎ、あるいはどの情報パケットが喪失されたか
を決定することによりバッファメモリを管理するために
使用される方法は、ステージ間バッファ管理手法とステ
ージ内バッファ管理手法とを含んでいる。ステージ間バ
ッファ管理手法は、混雑状態のスイッチング素子の上流
が使用可能なバッファメモリを混雑状態の素子に宛てた
パケットを格納するように使用することにより、スイッ
チング素子のステージ間でのパケットの動きを調整す
る。ステージ内バッファ管理手法は、そのステージ内で
の出力キュー間の競合を管理することにより、そのステ
ージ内でのパケットの動きを調整する。
【０００３】ステージ間バッファ管理手法の例は背圧制
御手法(backpressure control scheme)である。背圧制
御は、スイッチング素子Ｙがそのローカルバッファメモ
リが満杯過ぎると考えるとき生じる。スイッチング素子
Ｙは、背圧信号をスイッチング素子Ｙの直ぐ上流にある
スイッチング素子Ｘに送る。スイッチング素子Ｙに宛て
た情報はスイッチング素子Ｘのバッファメモリ内に格納
される。スイッチング素子Ｘのローカルバッファメモリ
が満杯になると、それは背圧信号をその直ぐ上流にある
スイッチング素子に送り、この処理が繰り返される。こ
の処理は、送信パス中の最初のスイッチング素子への全
てのパスに対してなされる。
御手法(backpressure control scheme)である。背圧制
御は、スイッチング素子Ｙがそのローカルバッファメモ
リが満杯過ぎると考えるとき生じる。スイッチング素子
Ｙは、背圧信号をスイッチング素子Ｙの直ぐ上流にある
スイッチング素子Ｘに送る。スイッチング素子Ｙに宛て
た情報はスイッチング素子Ｘのバッファメモリ内に格納
される。スイッチング素子Ｘのローカルバッファメモリ
が満杯になると、それは背圧信号をその直ぐ上流にある
スイッチング素子に送り、この処理が繰り返される。こ
の処理は、送信パス中の最初のスイッチング素子への全
てのパスに対してなされる。
【０００４】このようにして背圧制御を使用することに
より、Ｙの上流のスイッチング素子の全ては混雑状態の
スイッチング素子Ｙに宛てた情報により独占され、それ
により情報の全体のスループットを妨げる。こうして、
背圧制御手法は、上流方向で調整するだけなので制限的
である。背圧手法により、下流の素子から生じた混雑は
上流に伝搬させられ、それにより、混雑していない他の
下流の素子へのパケットの送信が妨げられる。
より、Ｙの上流のスイッチング素子の全ては混雑状態の
スイッチング素子Ｙに宛てた情報により独占され、それ
により情報の全体のスループットを妨げる。こうして、
背圧制御手法は、上流方向で調整するだけなので制限的
である。背圧手法により、下流の素子から生じた混雑は
上流に伝搬させられ、それにより、混雑していない他の
下流の素子へのパケットの送信が妨げられる。
【０００５】共有ローカルバッファメモリを有するスイ
ッチング素子からなるネットワークでは、過負荷状況は
ローカルバッファ管理手法、即ちステージ内バッファ管
理手法を使用することにより克服できる。ローカルバッ
ファ管理手法は、プッシュアウト、割り当て、及び制限
ベースの手法を含んでいる。ローカルバッファ管理手法
はあるスイッチング素子内で出力キュー間での競合を管
理する。
ッチング素子からなるネットワークでは、過負荷状況は
ローカルバッファ管理手法、即ちステージ内バッファ管
理手法を使用することにより克服できる。ローカルバッ
ファ管理手法は、プッシュアウト、割り当て、及び制限
ベースの手法を含んでいる。ローカルバッファ管理手法
はあるスイッチング素子内で出力キュー間での競合を管
理する。
【０００６】プッシュアウト手法は、スイッチング素子
Ｙが満杯のローカルバッファメモリを有するとき使用さ
れる。スイッチング素子Ｙは上流のスイッチング素子Ｘ
から到着するいかなるパケットも受信し続ける。スイッ
チング素子Ｙ内の最長の出力キューからパケットをプッ
シュアウトすることにより、スイッチング素子Ｙのロー
カルバッファメモリ内に新しいパケットのための空間が
作られる。新しいパケットはプッシュアウトされたパケ
ットの物理的メモリ位置を奪うが、新しいパケットは別
の論理出力キューに割り当てられても良い。プッシュア
ウト手法により、混雑の少ない出力キューに宛てられた
パケットはより長いキュー内のパケットの費用でその宛
先に到着することができる。
Ｙが満杯のローカルバッファメモリを有するとき使用さ
れる。スイッチング素子Ｙは上流のスイッチング素子Ｘ
から到着するいかなるパケットも受信し続ける。スイッ
チング素子Ｙ内の最長の出力キューからパケットをプッ
シュアウトすることにより、スイッチング素子Ｙのロー
カルバッファメモリ内に新しいパケットのための空間が
作られる。新しいパケットはプッシュアウトされたパケ
ットの物理的メモリ位置を奪うが、新しいパケットは別
の論理出力キューに割り当てられても良い。プッシュア
ウト手法により、混雑の少ない出力キューに宛てられた
パケットはより長いキュー内のパケットの費用でその宛
先に到着することができる。
【０００７】割り当て手法では、各スイッチング素子
は、そのローカルバッファメモリの微小量をその出力キ
ューの各々に割り当てる。メモリの残りの部分は出力キ
ューの全てにより共有される。上流スイッチング素子か
ら到着するパケットは、その出力キューに割り当てられ
たメモリが満杯で、共有メモリも満杯のときだけドロッ
プされる。
は、そのローカルバッファメモリの微小量をその出力キ
ューの各々に割り当てる。メモリの残りの部分は出力キ
ューの全てにより共有される。上流スイッチング素子か
ら到着するパケットは、その出力キューに割り当てられ
たメモリが満杯で、共有メモリも満杯のときだけドロッ
プされる。
【０００８】制限ベース手法は、あるスイッチング素子
のローカルバッファメモリ内の各出力キューの長さに制
限を設定するために使用される。上流のスイッチング素
子から到着するパケットは、その長さの制限値に達した
出力キューに宛てたものの場合ドロップされる。到着パ
ケットは、また、ローカルバッファメモリが完全に満杯
ならば、宛先出力キューがその制限値に達したか否かに
かかわらずドロップされる。
のローカルバッファメモリ内の各出力キューの長さに制
限を設定するために使用される。上流のスイッチング素
子から到着するパケットは、その長さの制限値に達した
出力キューに宛てたものの場合ドロップされる。到着パ
ケットは、また、ローカルバッファメモリが完全に満杯
ならば、宛先出力キューがその制限値に達したか否かに
かかわらずドロップされる。
【０００９】ローカルバッファ管理手法は、共有メモリ
を支配している混雑状態の出力キューが少ない数のパケ
ットを受信している出力キューに先立ってパケットを喪
失するようにその素子内の別の出力キュー間を識別でき
る。しかしながら、上記のローカルバッファ管理手法の
各々は、素子内でのパケットの流れを調整することに制
限され、従って、素子に使用可能なメモリ量により制限
されている。
を支配している混雑状態の出力キューが少ない数のパケ
ットを受信している出力キューに先立ってパケットを喪
失するようにその素子内の別の出力キュー間を識別でき
る。しかしながら、上記のローカルバッファ管理手法の
各々は、素子内でのパケットの流れを調整することに制
限され、従って、素子に使用可能なメモリ量により制限
されている。
【００１０】
【発明の概要】本発明によれば、混雑状態のスイッチン
グ素子の上流で受け入れられるオーバーフローしたパケ
ットの数の制限を肯定的におく背圧トラフィック制御手
法が実現される。こうして、上流の素子のバッファメモ
リが混雑状態の素子に利用できるが、混雑状態の素子は
他の下流の素子が奪われないように上流の素子のメモリ
を独占することはできない。
グ素子の上流で受け入れられるオーバーフローしたパケ
ットの数の制限を肯定的におく背圧トラフィック制御手
法が実現される。こうして、上流の素子のバッファメモ
リが混雑状態の素子に利用できるが、混雑状態の素子は
他の下流の素子が奪われないように上流の素子のメモリ
を独占することはできない。
【００１１】本発明の実施例では、特定の送信パス内の
少なくとも１つの他のスイッチング素子に続く少なくと
も１つのスイッチング素子が識別される。少なくとも１
つのスイッチング素子が混雑状態のローカルバッファメ
モリを有するとき、背圧信号が少なくとも１つの他のス
イッチング素子に送信される。後続スイッチング素子に
宛てたデータは、少なくとも１つの他のスイッチング素
子のローカルバッファメモリにキューイングされる。他
のスイッチング素子に対するローカルバッファメモリの
占有が予め決められたしきい値を越える時の判定がなさ
れる。予め決められたしきい値を越えたことに応答し
て、他のスイッチング素子は、後続のスイッチング素子
から送信される背圧信号を無視し、後続のスイッチング
素子にキューイングされたデータを送信する。
少なくとも１つの他のスイッチング素子に続く少なくと
も１つのスイッチング素子が識別される。少なくとも１
つのスイッチング素子が混雑状態のローカルバッファメ
モリを有するとき、背圧信号が少なくとも１つの他のス
イッチング素子に送信される。後続スイッチング素子に
宛てたデータは、少なくとも１つの他のスイッチング素
子のローカルバッファメモリにキューイングされる。他
のスイッチング素子に対するローカルバッファメモリの
占有が予め決められたしきい値を越える時の判定がなさ
れる。予め決められたしきい値を越えたことに応答し
て、他のスイッチング素子は、後続のスイッチング素子
から送信される背圧信号を無視し、後続のスイッチング
素子にキューイングされたデータを送信する。
【００１２】本発明の他の実施例によれば、上記の限定
背圧トラフィック制御手法は、ローカルバッファメモリ
が混雑しているとき後続のスイッチング素子のローカル
バッファメモリが管理されている方法を決定するバッフ
ァ管理手法と結合されている。限定背圧法とローカルバ
ッファ管理手法とを結合することにより、上流のバッフ
ァメモリは混雑状態の素子に利用でき、データが喪失さ
れる状況が生じたときには、他の出力キューに先立って
メモリを独占している出力キューにペナルティーが課せ
られるように、データの損失は後続のスイッチング素子
の出力キューで判定される。
背圧トラフィック制御手法は、ローカルバッファメモリ
が混雑しているとき後続のスイッチング素子のローカル
バッファメモリが管理されている方法を決定するバッフ
ァ管理手法と結合されている。限定背圧法とローカルバ
ッファ管理手法とを結合することにより、上流のバッフ
ァメモリは混雑状態の素子に利用でき、データが喪失さ
れる状況が生じたときには、他の出力キューに先立って
メモリを独占している出力キューにペナルティーが課せ
られるように、データの損失は後続のスイッチング素子
の出力キューで判定される。
【００１３】
【詳細な記述】図１は、典型的な高速ネットワーク１０
０を示し、そのネットワークはデータリンク１０８−ｊ
により接続されたスイッチングノード１０６−ｉを具備
している。ネットワークへの入力は、ユーザ位置１０１
−ｋからである。ここで、ｋ＝１，２，・・・，Ｎｓであ
る。これらの入力は、どんな形式でもよいが、他のユー
ザ位置に送信するためにそのユーザ位置でパケットにフ
ォーマットされていることが都合がいい。パケットは、
固定長でも可変長でも良い。スイッチングノード１０６
−ｉは、階層構造であるのか、あるいはないかにかかわ
らずマルチステージスイッチング素子を具備することが
望ましい。実施例では、スイッチングノード１０６−ｉ
内の送信パスの少なくともいくつかは繰り返し的ではな
い。
０を示し、そのネットワークはデータリンク１０８−ｊ
により接続されたスイッチングノード１０６−ｉを具備
している。ネットワークへの入力は、ユーザ位置１０１
−ｋからである。ここで、ｋ＝１，２，・・・，Ｎｓであ
る。これらの入力は、どんな形式でもよいが、他のユー
ザ位置に送信するためにそのユーザ位置でパケットにフ
ォーマットされていることが都合がいい。パケットは、
固定長でも可変長でも良い。スイッチングノード１０６
−ｉは、階層構造であるのか、あるいはないかにかかわ
らずマルチステージスイッチング素子を具備することが
望ましい。実施例では、スイッチングノード１０６−ｉ
内の送信パスの少なくともいくつかは繰り返し的ではな
い。
【００１４】図２は、Ｎ×Ｎ個の共有メモリスイッチ２
００を示し、それはスイッチングノード１０６−ｉに存
在してもよく、マルチプレクス、スイッチング、デマル
プレス動作を行う階層的に構成されたスイッチング素子
を含んでいる。そのようなスイッチで、入力ライン２０
５により受信されるパケットは、マルチプレクサスイッ
チング素子２１０により、より高速にマルチプレクスさ
れる。パケットはその後共有メモリ構造２１５により受
信され、それは適当な出力ポート２３５にそのパケット
を経路づける。パケットは構造２１５を出て、デマルプ
レサスイッチング素子２２５により、より低速にデマル
チプレクスされる。スイッチ２００では、それぞれレー
トＲであるＫ入力ライン２０５がスイッチングのために
（Ｎ／ｋ）×（Ｎ／ｋ）ＡＴＭコア構造２１５に入力さ
れる前に、Ｒ×ｋ内部送信レートにまでマルチプレクス
される。その構造の各出力ポート２３５はＲ×ｋ送信レ
ートで動作し、レートＲのｋ個の出力ライン２２０にデ
マルチプレクスされる。
００を示し、それはスイッチングノード１０６−ｉに存
在してもよく、マルチプレクス、スイッチング、デマル
プレス動作を行う階層的に構成されたスイッチング素子
を含んでいる。そのようなスイッチで、入力ライン２０
５により受信されるパケットは、マルチプレクサスイッ
チング素子２１０により、より高速にマルチプレクスさ
れる。パケットはその後共有メモリ構造２１５により受
信され、それは適当な出力ポート２３５にそのパケット
を経路づける。パケットは構造２１５を出て、デマルプ
レサスイッチング素子２２５により、より低速にデマル
チプレクスされる。スイッチ２００では、それぞれレー
トＲであるＫ入力ライン２０５がスイッチングのために
（Ｎ／ｋ）×（Ｎ／ｋ）ＡＴＭコア構造２１５に入力さ
れる前に、Ｒ×ｋ内部送信レートにまでマルチプレクス
される。その構造の各出力ポート２３５はＲ×ｋ送信レ
ートで動作し、レートＲのｋ個の出力ライン２２０にデ
マルチプレクスされる。
【００１５】図３は、共有メモリスイッチ２００を通し
てのパケットの経路付けを示している。情報のパケット
３００は、マルチプレクススイッチング素子２１０への
入力ライン２０５により受信される。パケットはより高
速にまでマルチプレクスされ、共有メモリ構造２１５に
輸送される。共有メモリ構造は、出力キュー３０５と３
１０を通してデマルチプレクサスイッチング素子３２５
と３３０内で出力ラインへ向けたパケットの全てをそれ
ぞれ経路付けする。パケットがデマルチプレクサスイッ
チング素子内に一旦入ると、それらは出力キュー３２０
に経路付けされ、その宛先のネットワーク上に送信され
る。
てのパケットの経路付けを示している。情報のパケット
３００は、マルチプレクススイッチング素子２１０への
入力ライン２０５により受信される。パケットはより高
速にまでマルチプレクスされ、共有メモリ構造２１５に
輸送される。共有メモリ構造は、出力キュー３０５と３
１０を通してデマルチプレクサスイッチング素子３２５
と３３０内で出力ラインへ向けたパケットの全てをそれ
ぞれ経路付けする。パケットがデマルチプレクサスイッ
チング素子内に一旦入ると、それらは出力キュー３２０
に経路付けされ、その宛先のネットワーク上に送信され
る。
【００１６】図３に示すように、スイッチング素子３２
５の出力キュー３２０に関して、ストリーム３５０と３
６５のような多数のパケットストリームがスイッチング
素子の同じ出力キューに向けられ、出力キュー３２０が
混雑するようになる。この条件は、最終的にスイッチン
グ素子３２５が混雑することになる。そのような状態が
生じたとき、スイッチング素子３２５は背圧信号をそれ
から直ぐ上流の、この例ではメモリ構造２１５のスイッ
チング素子に送信する。それにより、メモリ構造は、ス
イッチング素子３２５に宛てたパケットを保持するよう
にさせられる。
５の出力キュー３２０に関して、ストリーム３５０と３
６５のような多数のパケットストリームがスイッチング
素子の同じ出力キューに向けられ、出力キュー３２０が
混雑するようになる。この条件は、最終的にスイッチン
グ素子３２５が混雑することになる。そのような状態が
生じたとき、スイッチング素子３２５は背圧信号をそれ
から直ぐ上流の、この例ではメモリ構造２１５のスイッ
チング素子に送信する。それにより、メモリ構造は、ス
イッチング素子３２５に宛てたパケットを保持するよう
にさせられる。
【００１７】スイッチング素子が混雑するようになった
ときの決定は、多くの因子に依存している。典型的に
は、そのバッファが満杯のとき、スイッチング素子は混
雑していると決定される。他の因子は、内部ステージバ
ッファ管理手法がしきい値背圧手法と結合されれば、後
で詳細に説明するように、生じるであろう。
ときの決定は、多くの因子に依存している。典型的に
は、そのバッファが満杯のとき、スイッチング素子は混
雑していると決定される。他の因子は、内部ステージバ
ッファ管理手法がしきい値背圧手法と結合されれば、後
で詳細に説明するように、生じるであろう。
【００１８】各上流素子、この例ではメモリ構造２１５
は、混雑状態のスイッチング素子によりパケットを格納
するように使用できる上流素子のローカルバッファメモ
リの一部を決定する背圧しきい値手法を含んでいる。上
流スイッチング素子２１５のバッファ占有が一旦しきい
値を越えると背圧信号が無視され、格納されているパケ
ットは混雑状態のスイッチング素子３２５に送られる。
混雑状態の素子３２５は、格納場所のないパケットをド
ロップして、これらのパケット内に含まれている情報は
喪失される。他に、背圧信号が上流素子２１５に送信さ
れている間にスイッチング素子３２５の混雑状態が解消
されると背圧信号が終了され、スイッチング素子３２５
がそのパケットを受信する。多くの場合、素子３２５の
ような混雑状態のスイッチング素子は、背圧信号がスイ
ッチオンさせられ、あるいはオフさせられる混雑状態と
非混雑状態との間で動作している。
は、混雑状態のスイッチング素子によりパケットを格納
するように使用できる上流素子のローカルバッファメモ
リの一部を決定する背圧しきい値手法を含んでいる。上
流スイッチング素子２１５のバッファ占有が一旦しきい
値を越えると背圧信号が無視され、格納されているパケ
ットは混雑状態のスイッチング素子３２５に送られる。
混雑状態の素子３２５は、格納場所のないパケットをド
ロップして、これらのパケット内に含まれている情報は
喪失される。他に、背圧信号が上流素子２１５に送信さ
れている間にスイッチング素子３２５の混雑状態が解消
されると背圧信号が終了され、スイッチング素子３２５
がそのパケットを受信する。多くの場合、素子３２５の
ような混雑状態のスイッチング素子は、背圧信号がスイ
ッチオンさせられ、あるいはオフさせられる混雑状態と
非混雑状態との間で動作している。
【００１９】背圧しきい値手法は、各上流素子にプログ
ラムされていて、それに限られないが、素子のバッファ
サイズ、入力ポートと出力ポートの数、およびトラフィ
ックの申し出られたロードとバーストのような種々のト
ラフィックパラメーターのような因子に依存している。
上流スイッチング素子内に含まれるカウンターはパケッ
トがその素子に入ったときと出たときの記録を保ってい
る。素子内のパケット数がしきい値と等しいかあるいは
越えているときには、背圧信号は無視される。
ラムされていて、それに限られないが、素子のバッファ
サイズ、入力ポートと出力ポートの数、およびトラフィ
ックの申し出られたロードとバーストのような種々のト
ラフィックパラメーターのような因子に依存している。
上流スイッチング素子内に含まれるカウンターはパケッ
トがその素子に入ったときと出たときの記録を保ってい
る。素子内のパケット数がしきい値と等しいかあるいは
越えているときには、背圧信号は無視される。
【００２０】背圧しきい値手法の使用により、２つの重
要な結論に達する。第一に、それにより、メモリ構造２
１５内に空間があるときだけ、即ちが構造それ自身が混
雑状態となる前に、混雑状態のデマルチプレクサスイッ
チング素子のためにパケットを一時格納することができ
る。第二に、パケットがその構造への入力ラインで喪失
されることだけに代えて、パケットが構造とデマルチプ
レクサ素子ステージの両方で喪失される。
要な結論に達する。第一に、それにより、メモリ構造２
１５内に空間があるときだけ、即ちが構造それ自身が混
雑状態となる前に、混雑状態のデマルチプレクサスイッ
チング素子のためにパケットを一時格納することができ
る。第二に、パケットがその構造への入力ラインで喪失
されることだけに代えて、パケットが構造とデマルチプ
レクサ素子ステージの両方で喪失される。
【００２１】パケットが下流スイッチング素子（例え
ば、デマルチプレクサステージ）で喪失させられること
により、他のパケットが混雑していないデマルチプレク
サ素子に達することができるように、混雑状態のデマル
チプレクサ素子に導かれたパケットにペナルティが課せ
られる。従来の背圧手法では、混雑状態のスイッチング
素子は上流素子が最終的に混雑するようにさせ、混雑し
ていない他の下流のスイッチング素子がパケットを受信
できないように妨げていた。例えば、混雑状態の素子に
向けたパケットがその構造を混雑するようにさせたと
き、他の下流のスイッチング素子はそれらに向けられた
パケットを受信することができず、そのスイッチを独占
している混雑状態のスイッチング素子によりペナルティ
が課せられるという不公平があった。
ば、デマルチプレクサステージ）で喪失させられること
により、他のパケットが混雑していないデマルチプレク
サ素子に達することができるように、混雑状態のデマル
チプレクサ素子に導かれたパケットにペナルティが課せ
られる。従来の背圧手法では、混雑状態のスイッチング
素子は上流素子が最終的に混雑するようにさせ、混雑し
ていない他の下流のスイッチング素子がパケットを受信
できないように妨げていた。例えば、混雑状態の素子に
向けたパケットがその構造を混雑するようにさせたと
き、他の下流のスイッチング素子はそれらに向けられた
パケットを受信することができず、そのスイッチを独占
している混雑状態のスイッチング素子によりペナルティ
が課せられるという不公平があった。
【００２２】本発明の他の実施例によれば、あるスイッ
チング素子内のパケットの経路付けを管理する他の方法
が背圧しきい値手法と関連して内部ステージバッファ管
理手法を組み込んでいる内部バッファ管理手法の例を、
図４と関連して説明するプッシュアウト手法である。内
部ステージバッファ管理手法は、あるステージ内の出力
キュー間の競合を管理することによりステージ内のパケ
ットの動きを調整している。
チング素子内のパケットの経路付けを管理する他の方法
が背圧しきい値手法と関連して内部ステージバッファ管
理手法を組み込んでいる内部バッファ管理手法の例を、
図４と関連して説明するプッシュアウト手法である。内
部ステージバッファ管理手法は、あるステージ内の出力
キュー間の競合を管理することによりステージ内のパケ
ットの動きを調整している。
【００２３】上記のように、背圧しきい値が上流スイッ
チング素子４０５で達せられると、背圧信号が無視さ
れ、パケットは下流の素子４１０に輸送される。本発明
によれば、プッシュアウト手法は、下流の混雑状態のス
イッチング素子内のどのパケットが喪失されるかを決定
し、それにより混雑状態の出力キューにペナルティーを
課し、非混雑状態のキューはパケットを受信し続けるこ
とができる。図示のように、混雑状態のスイッチング素
子４１０は３つの出力キュー４１５、４２０、４２５を
含み、それらはそれぞれパケットストリーム４４５、４
５０、４５５を受信している。最長の出力キュー４１５
は混雑しているスイッチング素子４１０に基本的に応答
可能である。
チング素子４０５で達せられると、背圧信号が無視さ
れ、パケットは下流の素子４１０に輸送される。本発明
によれば、プッシュアウト手法は、下流の混雑状態のス
イッチング素子内のどのパケットが喪失されるかを決定
し、それにより混雑状態の出力キューにペナルティーを
課し、非混雑状態のキューはパケットを受信し続けるこ
とができる。図示のように、混雑状態のスイッチング素
子４１０は３つの出力キュー４１５、４２０、４２５を
含み、それらはそれぞれパケットストリーム４４５、４
５０、４５５を受信している。最長の出力キュー４１５
は混雑しているスイッチング素子４１０に基本的に応答
可能である。
【００２４】背圧信号が上流スイッチング素子により無
視されると、スイッチング素子４１０はスイッチング素
子４０５からパケットを受信し続ける。最長出力キュ
ー、この場合キュー４１５からパケットをプッシュする
ことにより到着するパケットのために、スイッチング素
子４１０のローカルバッファ内に空間が作られる。新し
いパケットは、プッシュアウトされたパケットの物理的
メモリ位置を奪い取るが、その新しいパケットはキュー
４２０のような異なる論理的キューに向けられても良
い。こうして、プッシュアウトされたパケットは異なる
出力ポートに向かわされ、故に異なる論理キューに属す
ることになる。到着パケットはそれ自身を出力するため
に論理キューの最後に結合される。
視されると、スイッチング素子４１０はスイッチング素
子４０５からパケットを受信し続ける。最長出力キュ
ー、この場合キュー４１５からパケットをプッシュする
ことにより到着するパケットのために、スイッチング素
子４１０のローカルバッファ内に空間が作られる。新し
いパケットは、プッシュアウトされたパケットの物理的
メモリ位置を奪い取るが、その新しいパケットはキュー
４２０のような異なる論理的キューに向けられても良
い。こうして、プッシュアウトされたパケットは異なる
出力ポートに向かわされ、故に異なる論理キューに属す
ることになる。到着パケットはそれ自身を出力するため
に論理キューの最後に結合される。
【００２５】プッシュアウト手法により、混雑状態の素
子内のより長いキュー内のパケットの費用で宛先への道
を見つけるように、パケットはより混雑の少ない出力キ
ューに向かわされることができる。背圧しきい値手法と
プッシュアウト手法との結合により、構造スイッチング
素子の出力キューから混雑状態のデマルチプレクサスイ
ッチング素子へのパケット損失はシフトさせられる。そ
れは、損失のよりよい管理となる。損失が構造スイッチ
ング素子の単一の出力キューで起きたときには、パケッ
トはデマルチプレクサスイッチング素子のキューの全て
に対して喪失される。喪失が混雑状態のデマルチプレク
サスイッチング素子で起きたときには、デマルチプレク
サスイッチング素子は混雑を引き起こしている特定の出
力キューを差別することができる。
子内のより長いキュー内のパケットの費用で宛先への道
を見つけるように、パケットはより混雑の少ない出力キ
ューに向かわされることができる。背圧しきい値手法と
プッシュアウト手法との結合により、構造スイッチング
素子の出力キューから混雑状態のデマルチプレクサスイ
ッチング素子へのパケット損失はシフトさせられる。そ
れは、損失のよりよい管理となる。損失が構造スイッチ
ング素子の単一の出力キューで起きたときには、パケッ
トはデマルチプレクサスイッチング素子のキューの全て
に対して喪失される。喪失が混雑状態のデマルチプレク
サスイッチング素子で起きたときには、デマルチプレク
サスイッチング素子は混雑を引き起こしている特定の出
力キューを差別することができる。
【００２６】最長キューからのプッシュアウトにより、
より小さいキューがより長いキューの費用で長さを増加
させることが可能となる。これにより、出力キューの間
でのバッファ空間の共有時にある程度の公平さを作り出
すことができる。上流のスイッチング素子４０５が、ま
た、混雑したときには、素子は同様にプッシュアウト手
法を受ける。
より小さいキューがより長いキューの費用で長さを増加
させることが可能となる。これにより、出力キューの間
でのバッファ空間の共有時にある程度の公平さを作り出
すことができる。上流のスイッチング素子４０５が、ま
た、混雑したときには、素子は同様にプッシュアウト手
法を受ける。
【００２７】しきい値背圧制御手法が組み込まれた他の
ステージ内バッファ管理手法は、割り当て手法と制限ベ
ース手法を含むが、これに限られない。そのような手法
が実現されると、混雑状態の出力キューからのパケット
をドロップすることにより、混雑状態のスイッチング素
子のローカルバッファメモリ内に空間が作られる。割り
当て手法は、あるスイッチング素子のローカルバッファ
メモリの微小部分をその素子内に含まれる出力キューの
各々に割り当てる。ローカルバッファメモリの残りの部
分は出力キューの全てにより共有される。出力キューが
その割り当てられたメモリの全てを使用すれば、キュー
は共有メモリを使用することができる。共有メモリが満
杯になると、オーバーフロー状態となる。混雑状態の素
子により受信されたパケットは、その素子によりドロッ
プされ、その後喪失される。しきい値背圧手法が割り当
て手法と結合して使用されると、背圧信号は、混雑状態
のスイッチング素子の共有メモリが満杯の時にはいつで
も上流素子に送信される。
ステージ内バッファ管理手法は、割り当て手法と制限ベ
ース手法を含むが、これに限られない。そのような手法
が実現されると、混雑状態の出力キューからのパケット
をドロップすることにより、混雑状態のスイッチング素
子のローカルバッファメモリ内に空間が作られる。割り
当て手法は、あるスイッチング素子のローカルバッファ
メモリの微小部分をその素子内に含まれる出力キューの
各々に割り当てる。ローカルバッファメモリの残りの部
分は出力キューの全てにより共有される。出力キューが
その割り当てられたメモリの全てを使用すれば、キュー
は共有メモリを使用することができる。共有メモリが満
杯になると、オーバーフロー状態となる。混雑状態の素
子により受信されたパケットは、その素子によりドロッ
プされ、その後喪失される。しきい値背圧手法が割り当
て手法と結合して使用されると、背圧信号は、混雑状態
のスイッチング素子の共有メモリが満杯の時にはいつで
も上流素子に送信される。
【００２８】制限ベース手法によりローカルバッファメ
モリ内の各出力キューの長さに制限が設定させられる。
出力キューがその限界に達すると、そのキューに宛てた
到着パケットはドロップされる。特定の出力キューがそ
の限界に達していないとしても、到着パケットはまたド
ロップされる。しきい値背圧手法が制限ベース手法と関
連して使用されると、混雑状態の素子の出力キューの内
の少なくとも１つがその限界を超えたときにはいつで
も、混雑状態のスイッチング素子は背圧信号を上流素子
に送る。
モリ内の各出力キューの長さに制限が設定させられる。
出力キューがその限界に達すると、そのキューに宛てた
到着パケットはドロップされる。特定の出力キューがそ
の限界に達していないとしても、到着パケットはまたド
ロップされる。しきい値背圧手法が制限ベース手法と関
連して使用されると、混雑状態の素子の出力キューの内
の少なくとも１つがその限界を超えたときにはいつで
も、混雑状態のスイッチング素子は背圧信号を上流素子
に送る。
【００２９】ここではっきりとは示されておらずまた述
べられてはいないが、本発明を具現化し、また本発明の
範囲と精神の中にある種々の他の構成を当業者が考える
ことができることは明らかであろう。しきい値背圧手法
は異なるスケジューリング秩序遅延優先度あるいは損失
優先度を有するネットワークで実現できる。加えて、し
きい値背圧手法の使用は、特定のスイッチアーキテクチ
ャーに制限されず、図５に示すような非階層構造のスイ
ッチング素子５０５からなるような他のスイッチングア
ーキテクチャーでも使用可能である。スイッチング素子
５０５はマルチステージに構成されている。ステージｉ
内に含まれる各スイッチング素子５０５は背圧しきい値
を有していて、ステージｉ＋１内の下流スイッチング素
子とのそのローカルバッファメモリの共有を制限する。
ステージｉのスイッチング素子５０５のローカルバッフ
ァメモリが満杯になると、スイッチング素子はそのスイ
ッチング素子が接続されたステージｉ−１の全ての上流
スイッチング素子に背圧信号を送る。
べられてはいないが、本発明を具現化し、また本発明の
範囲と精神の中にある種々の他の構成を当業者が考える
ことができることは明らかであろう。しきい値背圧手法
は異なるスケジューリング秩序遅延優先度あるいは損失
優先度を有するネットワークで実現できる。加えて、し
きい値背圧手法の使用は、特定のスイッチアーキテクチ
ャーに制限されず、図５に示すような非階層構造のスイ
ッチング素子５０５からなるような他のスイッチングア
ーキテクチャーでも使用可能である。スイッチング素子
５０５はマルチステージに構成されている。ステージｉ
内に含まれる各スイッチング素子５０５は背圧しきい値
を有していて、ステージｉ＋１内の下流スイッチング素
子とのそのローカルバッファメモリの共有を制限する。
ステージｉのスイッチング素子５０５のローカルバッフ
ァメモリが満杯になると、スイッチング素子はそのスイ
ッチング素子が接続されたステージｉ−１の全ての上流
スイッチング素子に背圧信号を送る。
【図１】複数のノードと接続リンクを有する一般的なデ
ータネットワークを示す図である。
ータネットワークを示す図である。
【図２】階層構造のマルチプレクス／デマルチプレクス
を使用するＮ×Ｎ共有メモリスイッチを示す図である。
を使用するＮ×Ｎ共有メモリスイッチを示す図である。
【図３】スイッチング素子の１つが混雑している共有メ
モリスイッチを示す図である。
モリスイッチを示す図である。
【図４】プッシュアウト手法の適用を受ける混雑状態の
スイッチング素子を示す図である。
スイッチング素子を示す図である。
【図５】非階層構造の共有メモリスイッチを示す図であ
る。
る。
１００ ネットワーク １０６ スイッチングノード ２００ 共有メモリスイッチ ２０５ 入力ライン ２１０ マルチプレクサスイッチング素子 ２１５ 共有メモリ構造 ２２０ 出力ライン ２２５ デマルチプレクサスイッチング素子 ３２０ 出力キュー ３２５ スイッチング素子 ４０５ 上流スイッチング素子 ４１０ 下流スイッチング素子 ４１５、４２０、５２５ 出力キュー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エレン ルイス ハーン アメリカ合衆国 07090 ニュージャー シィ，ウエストフィールド，セワード アヴェニュー 1027 (56)参考文献 特開 平３−230641（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 12/56 200
Claims (20)
- 【請求項１】 複数のスイッチング素子からなるパケッ
ト交換ネットワークでの背圧トラフィックを調整する方
法であって、各スイッチング素子はそれと関連するロー
カルバッファーメモリを有し、前記少なくとも１つのス
イッチング素子は特定の送信パス内の少なくとも１つの
他のスイッチング素子に続き、前記少なくとも１つのス
イッチング素子は混雑状態のローカルバッファーメモリ
を有する方法であって、 前記後続スイッチング素子が背圧信号を発生するステッ
プと、 前記後続スイッチング素子からの前記背圧信号を前記少
なくとも１つの他のスイッチング素子に送信するステッ
プと、 前記背圧信号に応答して前記後続スイッチング素子に宛
てたパケットを前記少なくとも１つの他のスイッチング
素子の前記ローカルバッファーメモリにキューイングす
るステップと、 前記他のスイッチング素子に対する前記ローカルバッフ
ァーメモリの占有が予め決められたしきい値を越える時
を判定するステップと、そして前記予め決められたしき
い値を越えたことに応答して、前記他のスイッチング素
子が前記後続のスイッチング素子に前記キューイングさ
れたパケットを送信するステップからなることを特徴と
する方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の調整方法において、前
記他のスイッチング素子が前記後続のスイッチング素子
に前記キューイングされたパケットを送信したとき、及
び前記後続のスイッチング素子の前記ローカルバッファ
ーメモリが混雑しているときには、前記後続のスイッチ
ング素子の前記ローカルバッファーメモリが管理されて
いる方法を判定するローカルバッファーメモリ管理手法
を前記後続スイッチング素子が適用することを更に含む
ことを特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の調整方法において、各
ローカルバッファーメモリは複数の個別キューからな
り、各キューは特定の出力ポートにパケットを送信し、
前記ローカルバッファーメモリ管理手法を採用するステ
ップは、 前記後続のスイッチング素子の前記ローカルバッファー
メモリの前記個別キューの各々の長さを決定するステッ
プと、 前記後続のスイッチング素子の前記ローカルバッファー
メモリ内のどの個別キューが最長であるかを判定するス
テップと、 前記ローカルバッファーメモリの最長の個別キューから
パケットをプッシュすることにより前記後続のスイッチ
ング素子の前記ローカルバッファーメモリに送信された
データに対する空間を提供するステップを更に含むこと
を特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の方法において、前記パ
ケット交換ネットワークはマルチステージパケットスイ
ッチであることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の方法において、前記ス
イッチは階層構造を有していることを特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項４に記載の方法において、前記ス
イッチは階層構造を有していないことを特徴とする方
法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の方法において、前記ネ
ットワーク内の各送信パスは非繰り返し的であることを
特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項２に記載の方法において、前記パ
ケット交換ネットワークはマルチステージパケットスイ
ッチであることを特徴とする方法。 - 【請求項９】 請求項８に記載の方法において、前記ス
イッチは階層構造を有していないことを特徴とする方
法。 - 【請求項１０】 請求項８に記載の方法において、前記
スイッチは階層構造を有していることを特徴とする方
法。 - 【請求項１１】 請求項３に記載の方法において、前記
ネットワーク内の各送信パスは非繰り返し的であること
を特徴とする方法。 - 【請求項１２】 請求項１に記載の方法において、前記
パケットは可変長であることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 請求項１に記載の方法において、前記
パケットは固定長であることを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 請求項１に記載の方法において、前記
背圧信号に応答してパケットをキューイングした結果前
記ローカルバッファーメモリが混雑しているとき、前記
他のスイッチング素子の前記ローカルバッファーメモリ
が管理されている方法を判定するローカルバッファーメ
モリ管理手法を前記他のスイッチング素子が適用するこ
とを更に含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の方法において、各
ローカルバッファーメモリは複数の個別キューからな
り、各キューは特定の出力ポートにパケットを送信し、
前記ローカルバッファーメモリ管理手法を適用するステ
ップは、 前記他のスイッチング素子の前記ローカルバッファーメ
モリの前記個別キューの各々の長さを決定するステップ
と、 前記他のスイッチング素子の前記ローカルバッファーメ
モリ内のどの個別キューが最長であるかを判定するステ
ップと、 前記ローカルバッファーメモリの最長の個別キューから
パケットをプッシュすることにより前記スイッチング素
子の前記ローカルバッファーメモリに到着するデータに
対する空間を提供するステップを更に含むことを特徴と
する方法。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載の方法において、前
記パケット交換ネットワークはマルチステージパケット
スイッチであることを特徴とする方法。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載の方法において、前
記スイッチは階層構造を有していることを特徴とする方
法。 - 【請求項１８】 請求項１６に記載の方法において、前
記スイッチは階層構造を有していないことを特徴とする
方法。 - 【請求項１９】 請求項１５に記載の方法において、前
記ネットワーク内の各送信パスは非繰り返し的であるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項２０】 ローカルバッファーメモリと、 下流スイッチング素子から背圧信号を受信するための手
段と、 前記背圧信号が受信されたとき、前記ローカルバッファ
ーメモリ内の前記下流のスイッチング素子に宛てたパケ
ットをキューイングするための手段と、 前記ローカルバッファーメモリが予め決められたしきい
値を越えたかどうかを決定するための手段と、及び前記
予め決められたしきい値が越えられたとき、前記下流の
素子に前記キューイングされたパケットを送信するため
の手段とからなることを特徴とするパケット交換ネット
ワークのためのスイッチング素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/259,261 US5475682A (en) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | Method of regulating backpressure traffic in a packet switched network |
| US08/259261 | 1994-06-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088973A JPH088973A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3227341B2 true JP3227341B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=22984233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14295195A Expired - Lifetime JP3227341B2 (ja) | 1994-06-10 | 1995-06-09 | パケット交換ネットワーク内での背圧トラフィックを調整する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5475682A (ja) |
| EP (1) | EP0687091B1 (ja) |
| JP (1) | JP3227341B2 (ja) |
| CA (1) | CA2147400C (ja) |
| DE (1) | DE69515373T2 (ja) |
| ES (1) | ES2144575T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6426388B1 (en) | 1999-11-18 | 2002-07-30 | Nippon Paper Industries Co., Ltd. | Modified polyolefin composition and uses thereof |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8073695B1 (en) | 1992-12-09 | 2011-12-06 | Adrea, LLC | Electronic book with voice emulation features |
| US7849393B1 (en) | 1992-12-09 | 2010-12-07 | Discovery Communications, Inc. | Electronic book connection to world watch live |
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| US7861166B1 (en) | 1993-12-02 | 2010-12-28 | Discovery Patent Holding, Llc | Resizing document pages to fit available hardware screens |
| US8095949B1 (en) | 1993-12-02 | 2012-01-10 | Adrea, LLC | Electronic book with restricted access features |
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