(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターネットゲートウェイと、リングトポロジー状に編成された複数の追加／ドロップマルチプレクサノードとの間でインターネットデータパケットを輸送するためのＳＯＮＥＴリングネットワークであって、
該追加／ドロップマルチプレクサノードに結合された複数のローカルノードであって、該リングネットワークは、該複数の追加／ドロップマルチプレクサノードを通じて各ローカルノードと該インターネットゲートウェイとの間にバーチャルチャンネルが形成されるように、提供される、複数のローカルノードと、
該インターネットデータパケットに埋め込まれた複数のバーチャルチャンネル識別子であって、各バーチャルチャンネル識別子は、ローカルノードと該インターネットゲートウェイとの間に形成された特定のバーチャルチャンネルと関連付けられる、複数のバーチャルチャンネル識別子と、
を含み、
各追加／ドロップマルチプレクサノードは、
他の２つの追加／ドロップマルチプレクサノードとのＳＯＮＥＴデータ信号の送受信を行う東のＳＯＮＥＴエージェントおよび西のＳＯＮＥＴエージェントと、
該ＳＯＮＥＴデータ信号内で輸送される該インターネットデータパケットを処理する東のパケットオーバーＳＯＮＥＴエージェントおよび西のパケットオーバーＳＯＮＥＴエージェントと、
東から西への高速ダウンストリーム回路と、西から東への高速ダウンストリーム回路と、ローカル追加／ドロップインターフェース回路とを含む保護スイッチングエージェントであって、該高速ダウンストリーム回路は、コピー回路および高速カットスルーパケットフィルタを含み、該ローカル追加／ドロップインターフェース回路は、ドロップ側パケットフィルタを含む、保護スイッチングエージェントと、
を含み、
該保護スイッチングエージェントは、受信したインターネットデータパケットを、該東から西への高速ダウンストリーム回路かまたは該西から東への高速ダウンストリーム回路のいずれかにパス設定するように構成され、該コピー回路は、受信したインターネットデータパケットを、該高速カットスルーフィルタおよび該ドロップ側パケットフィルタに複製するように動作し、該高速カットスルーフィルタおよび該ドロップ側パケットフィルタは、該インターネットデータパケットを該埋め込まれたバーチャルチャンネル識別子に基づいてフィルタリングする、ＳＯＮＥＴリングネットワーク。
【請求項２】
リングネットワークであって、
リング構造状に結合された複数のネットワークノードであって、該ネットワークノードの１つはデータパケットゲートウェイに結合され、残りのネットワークノードはローカルノードに結合される、複数のネットワークノードと、
該複数のネットワークノードを通じて各ローカルノードと該データパケットゲートウェイとの間に形成された複数のバーチャルチャンネルと、
該ネットワークノードにおいて動作する複数のパケット転送／ドロップエージェントであって、各パケット転送／ドロップエージェントは、
該リングネットワーク中の１つのネットワークノードから別のネットワークノードにデータパケットを転送するための少なくとも１つの高速ダウンストリームパス回路であって、コピー回路と高速カットスルーパケットフィルタとを含む少なくとも１つの高速ダウンストリームパス回路と、
該ネットワークノードに結合されたローカルノードにパケットをドロップするためのローカル追加／ドロップインターフェース回路であって、ドロップ側パケットフィルタを含むローカル追加／ドロップインターフェース回路と
を含む、複数のパケット転送／ドロップエージェントと、
を含み、
該パケット転送／ドロップエージェントは、受信したデータパケットを、該高速ダウンストリームパス回路にパス設定し、該コピー回路は、該データパケット内に埋め込まれたバーチャルチャンネル識別子に基づいて該データパケットをフィルタリングする該高速カットスルーフィルタおよび該ドロップ側パケットフィルタに、該受信したデータパケットを複製するように動作する、リングネットワーク。
【請求項３】
前記リングネットワークはＳＯＮＥＴリングである、請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項４】
前記データパケットゲートウェイはインターネットゲートウェイである、請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項５】
前記ネットワークノードは、追加／ドロップマルチプレクサである、請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項６】
前記データパケットゲートウェイに結合されたネットワークノードによって、前記バーチャルチャンネル識別子は前記データパケットに埋め込まれる、請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項７】
他の２つのネットワークノードとのＳＯＮＥＴデータ信号の送受信を行う、前記ネットワークノードにおいて動作する少なくとも２つのＳＯＮＥＴエージェントであって、該ＳＯＮＥＴデータ信号は前記データパケットを含む、ＳＯＮＥＴエージェントと、
該ＳＯＮＥＴデータ信号内において輸送されるデータパケットを処理する、該ネットワークノードにおいて動作する少なくとも２つのパケットオーバーＳＯＮＥＴエージェントと、
をさらに含む、請求項３に記載のリングネットワーク。
【請求項８】
前記高速ダウンストリームパス回路は、
コピー回路と、
高速カットスルーパケットフィルタ
とを含む、請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項９】
前記ローカル追加／ドロップインターフェース回路は、ドロップ側パケットフィルタを含む、請求項８に記載のリングネットワーク。
【請求項１０】
前記パケット転送／ドロップエージェントは、自身が受信したデータパケットを、前記コピー回路を用いて前記高速カットスルーパケットフィルタおよび前記ドロップ側パケットフィルタの両方にコピーすることにより、該受信したデータパケットを前記高速ダウンストリームパス回路かまたは前記ローカル追加／ドロップインターフェース回路にパス設定するように構成され、
該高速カットスルーパケットフィルタおよび該ドロップ側パケットフィルタは、受信したパケットを前記埋め込まれたバーチャルチャンネル識別子に基づいてフィルタリングする、
請求項９に記載のリングネットワーク。
【請求項１１】
特定のネットワークノードを通じて終端するバーチャルチャンネルと関連付けられたデータパケットは、該ネットワークノードによって前記ドロップ側パケットフィルタにパス設定され、他のデータパケットは全て、前記高速カットスルーパケットフィルタを通じてパス設定される、請求項１０に記載のリングネットワーク。
【請求項１２】
前記パケット転送／ドロップエージェントは、
パケットバッファと、
該パケットバッファおよび前記ローカル追加／ドロップインターフェース回路に結合されたパケットマルチプレクサと、
をさらに含む、請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項１３】
各ネットワークノードは３つのインターフェースを有し、１つのインターフェースは、該ネットワークノードを関連するローカルノードに結合させ、残りの２つのインターフェースは、該ネットワークノードをアップストリームネットワークノードおよびダウンストリームネットワークノードに結合させ、該アップストリームネットワークノードは、該ネットワークノードよりも前記データパケットゲートウェイに近接し、該ダウンストリームネットワークノードは、該データパケットゲートウェイからさらに離れる、請求項２に記載のリングネットワーク。
【請求項１４】
前記高速ダウンストリームパス回路は、前記アップストリームネットワークノードインターフェースからのパケットを前記ダウンストリームネットワークノードインターフェースにパス設定する、請求項１３に記載のリングネットワーク。
【請求項１５】
前記ローカル追加／ドロップインターフェース回路は、前記関連するローカルノードと前記データパケットゲートウェイとの間の前記バーチャルチャンネルと関連するパケットを、前記アップストリームネットワークノードから前記ローカルノードインターフェースへとパス設定する、請求項１３に記載のリングネットワーク。
【請求項１６】
前記ネットワークノードは、ネットワークに不具合が発生した場合に前記高速ダウンストリームパス回路がパケットを前記ダウンストリームネットワークノードインターフェースから前記アップストリームネットワークノードインターフェースにパス設定するようにスイッチング可能である、請求項１４に記載のリングネットワーク。
【請求項１７】
前記パケット転送／ドロップエージェントは、
前記ダウンストリームネットワークノードインターフェースと前記アップストリームネットワークノードインターフェースとの間に結合されたアップストリームパケット多重化回路、
をさらに含む、請求項１４に記載のリングネットワーク。
【請求項１８】
前記アップストリームパケット多重化回路は、
前記ダウンストリームネットワークノードインターフェースに結合されたネットワークノードからアップストリームデータパケットを受信する、該ダウンストリームネットワークノードインターフェースに結合されたパケットバッファと、
該ダウンストリームネットワークノードインターフェースに結合されたネットワークノードからのデータパケットを、前記ローカルノードからのデータパケットと多重化させる、該パケットバッファの出力および前記ローカル追加／ドロップインターフェース回路に結合されたアップストリームパケットマルチプレクサと、
を含む、請求項１７に記載のリングネットワーク。
【請求項１９】
３つのインターフェースと、東のＳＯＮＥＴインターフェースと、西のＳＯＮＥＴインターフェースと、ローカル追加／ドロップインターフェースとを有するＳＯＮＥＴ追加／ドロップマルチプレクサ（ＡＤＭ）であって、
該ＡＤＭと、該東のＳＯＮＥＴインターフェースおよび該西のＳＯＮＥＴインターフェースとに結合された他の２つのＳＯＮＥＴ  ＡＤＭとのＳＯＮＥＴデータ信号の送受信を行う東のＳＯＮＥＴエージェントおよび西のＳＯＮＥＴエージェントと、
該東のＳＯＮＥＴエージェントおよび該西のＳＯＮＥＴエージェントにそれぞれ結合された東のパケットオーバーＳＯＮＥＴ（ＰＯＳ）エージェントおよび西のパケットオーバーＳＯＮＥＴ（ＰＯＳ）エージェントであって、該東のパケットオーバーＳＯＮＥＴ（ＰＯＳ）エージェントおよび西のパケットオーバーＳＯＮＥＴ（ＰＯＳ）エージェントは、該ＳＯＮＥＴデータ信号内のデータパケットを輸送する、東のパケットオーバーＳＯＮＥＴ（ＰＯＳ）エージェントおよび西のパケットオーバーＳＯＮＥＴ（ＰＯＳ）エージェントと、
２つの高速ダウンストリームデータパス回路を含む保護スイッチングエージェントであって、一方の高速ダウンストリームデータパス回路は、該西のＰＯＳエージェントを該東のＰＯＳエージェントに結合させ、もう一方の高速ダウンストリームデータパス回路は、該東のＰＯＳエージェントを該西のＰＯＳエージェントに結合させる、保護スイッチングエージェントと、
を含み、
該２つの高速ダウンストリームデータパス回路は、コピー回路と高速カットスルーパケットフィルタとを含み、
該ローカル追加／ドロップインターフェースは、ドロップ側パケットフィルタを含み、
該保護スイッチングエージェントは、該データパケットに埋め込まれたバーチャルチャンネル識別子を検査することにより、受信したデータパケットを該２つの高速ダウンストリームデータパス回路かまたは該ローカル追加／ドロップインターフェースのいずれかにパス設定し、該コピー回路は、該データパケット内に埋め込まれたバーチャルチャンネル識別子に基づいて該データパケットをフィルタリングする該高速カットスルーフィルタおよび該ドロップ側パケットフィルタに、該受信したデータパケットを複製するように動作する、ＳＯＮＥＴ追加／ドロップマルチプレクサ（ＡＤＭ）。
【請求項２０】
前記高速ダウンストリームデータパス回路は、
コピー回路と、
該コピー回路に結合された一対のフィルタ
とを含み、
該フィルタは、前記ＡＤＭを通じて送られるパケットをフィルタリングする第１のフィルタと、該ＡＤＭに取り付けられたローカルノードにドロップされるパケットをフィルタリングする第２のフィルタとを含み、
該第１のフィルタおよび第２のフィルタは、前記データパケットに埋め込まれたバーチャルチャンネル識別子を検査することにより、通過させるパケットとドロップさせるパケットとを決定する、
請求項１９に記載のＳＯＮＥＴ  ＡＤＭ。
【請求項２１】
前記保護スイッチングエージェントは、
前記ＳＯＮＥＴインターフェースの１つに結合されたパケットバッファと、
前記第２のＳＯＮＥＴインターフェースに、該１つのＳＯＮＥＴインターフェースおよび該ローカル追加／ドロップインターフェースから受信したデータパケットを多重化させる、該パケットバッファの出力および前記ローカル追加／ドロップインターフェースに結合されたパケットマルチプレクサと、
をさらに含む、
請求項１９に記載のＳＯＮＥＴ  ＡＤＭ。
【請求項２２】
リングネットワーク中のデータパケットを輸送する方法であって、
該リングネットワークを形成する複数のネットワークノードを通じて、データパケットゲートウェイノードと複数のローカルノードとの間に複数のバーチャルパスを形成する工程と、
該ゲートウェイノードおよび該複数のネットワークノードに対して輸送物として送受されるデータパケット中にバーチャルチャンネル識別子を設ける工程であって、該バーチャルチャンネル識別子は、該データパケットが関連する特定のバーチャルパスを識別する、工程と、
ネットワークノードにおいて、該データパケット内の該バーチャルチャンネル識別子をコピーする工程であって、該バーチャルチャンネル識別子の一方のコピーは、ローカルドロップにコピーされ、該バーチャルチャンネル識別子の第２のコピーは、出ていくダウンストリームインターフェースにコピーされる、工程と、
該ローカルドロップおよび該出ていくダウンストリームインターフェースにおいて、該バーチャルチャンネル識別子を検査することにより該データパケットをフィルタリングして、該データパケットを関連するローカルノードにドロップさせるのかそれとも該パケットを別のネットワークノードに通過させるのかを決定する、工程と、
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
１．発明の技術分野
本発明は、データ通信ネットワークの分野に属する。より具体的には、本発明は、例えばインターネットゲートウェイ接続など、複数のダウンストリームローカルノードへのリングネットワークに接続された、共通のポイントソースからの非対称データフローを配送するために、とりわけ非常に適切なリングネットワークにおけるパケットデータ配送のためのシステムおよび方法を提供する。そのような構成では、データパケットの大部分がインターネットゲートウェイ接続からローカルノードへと流れ、データパケットの少数だけがローカルノードからインターネットゲートウェイ接続へと流れて戻る。
２．従来の技術
リングネットワークは、データ通信分野において周知である。通常のリングシステムは、ファイバーディストリビューテッドデジタルインターフェース（「ＦＤＤＩ」）リング構造、トークンリング、およびより最近では同期式光ネットワーク（「ＳＯＮＥＴ」）リングを含む。リングネットワークは、通常、１つ以上のデータ通信チャネル（またはパス）によって相互に接続された複数のネットワークノードを含む。これらのネットワークノードは、その結果、ローカルノードまたはネットワークに接続し得るか、あるいは他のリング構造に接続し得る。
【０００２】
ＳＯＮＥＴネットワークにおいて、ネットワークノードは、論理上、ノードを接続する１つ以上の物理ネットワーク接続上で同時に存在する複数のバーチャルパスによって接続され得る。それぞれのバーチャルパスは、複数のバーチャルチャネルを含み得、そのバーチャルチャネルにおいては、それぞれのバーチャルチャネルが、同期式ペイロードエンベロープ（「ＳＰＥ」）として公知のＳＯＮＥＴ標準フォーマットに従ってフォーマットされるパケット（またはセル）を配送する。ネットワークノード間のバーチャルパスおよびバーチャルチャネルを含むＳＯＮＥＴシステムは、同一譲受人に譲渡された米国特許出願シリアルナンバー第０９／３２４，２４４号において開示されており、この出願は参考のため本明細書中で援用する。ＳＰＥは、さらに、データセルをオーバーヘッドセクションおよびペイロードセクションと定める。オーバーヘッド情報がネットワークの動作および保守を維持するために用いられるのに対して、ペイロード情報は、特定のバーチャルチャネルにおいて配送されるシステムの送達可能な情報を示す。ネットワークノードに広がる物理ネットワーク接続は、１つ以上の光ファイバー接続を含み得る。いくつかのネットワークトポロジーにおいて、単一のファイバーがリング周囲を両方向へ、ペイロード情報を伝達するのに対して、他のネットワークトポロジーにおいては、１つの向きに対して１つのファイバーが存在し、他の向きに対して別のファイバーが存在する。ＳＯＮＥＴリングネットワークにおいて、これらの２つの向きは、通常、リングのイースト方向およびリングのウェスト方向と呼ばれる。
【０００３】
リングネットワーク設計における１つの重要なコンセプトは、パス保護スイッチングである。パス保護スイッチングは、ネットワーク上で故障が生じると感知し、欠陥のある接続を収容するためにデータトラフィックをルート付けすることを含む。いくつかのリングシステムにおいて、分離したパス保護チャネルまたはパス保護接続が提供されるので、主要データパスが使えなくなった（または、そうでなければ動作していない）場合、システムはトラフィックを保護チャネルに切り替える。しかしながら、これらのシステムは、ネットワークノード間に別々の物理チャネルを必要とし、パス保護チャネルをサポートするために追加的なハードウェアを必要とする。さらに、パス保護チャネル（または接続）は、物理的に、ノード（一般に知られているように）間の主要接続の近くにルート付けされる場合、故障（バケット掘削機または他の重機からの主要接続のファイバー切断等）の結果、パス保護チャネルの故障も起り得る。独自の「トランスミッタを基にした」パス保護スイッチングシステムおよび方法は、同一譲受人に譲渡された米国特許出願シリアルナンバー第０９／３２４，２４４において開示されており、この出願は参考のため本明細書中で援用する。
【０００４】
リングネットワーク設計における別の重要なコンセプトは最近明らかになり、主として（ただし、もっぱらというわけではなく）複数のユーザと共通インターネットゲートウェイアクセスノードとの間のインターネットタイプのデータ配送の問題に関する。ＳＯＮＥＴリングネットワークにおいて、複数のポイントツーポイント接続は、通常、リングにおけるネットワークノード間でサポートされる。これらの専用のポイントツーポイント接続は、通常、広い帯域幅を提供する。しかしながら、インターネットデータについてこれらのタイプのポイントツーポイント接続を使用する場合の１つの問題は、特定のハイトラフィック期間を除いて、ポイントツーポイント接続に専用の帯域幅がむだに使われるという事実に関わる。
【０００５】
インターネットタイプのデータを複数の中間ネットワークノードを含むリングネットワークに渡ってルート付けする場合の別の問題は、待ち時間、とりわけダウンストリーム待ち時間である。ダウンストリーム待ち時間とは、データパケットをインターネットゲートウェイ等、共通ゲートウェイ接続ポイントから、リングネットワークのネットワークノードに接続されているローカルノード（すなわち顧客）へ通信するのにかかる時間を説明する用語である。アップストリーム待ち時間とは、他の方向の、すなわちローカルノードからゲートウェイへの方向の時間遅延に関する用語である。ダウンストリーム待ち時間は、データフロー固有の非対称性ゆえに、インターネットアプリケーションにとってとりわけ重要な問題である。ほとんどのインターネットタイプのアプリケーションは、アップロードと反対に、情報をダウンロードすることに偏っているので、ネットワークノードを介するダウンストリーム待ち時間を最小限度にすることがとりわけ重要である。
【０００６】
現在既知の、リングネットワークに渡るデータパケットの配送をしようとする１つの試みは、ＳＯＮＥＴに渡るＡＴＭ（非同期転送モード）である。しかしながら、このタイプのインプリメンテーションにおいては、データパケットは、ＡＴＭ情報をローカルノードにドロップするか、またはこの情報を別のネットワークノードに転送するかをノードが決定し得る前に、ネットワークノードにおいて完全にバッファされなければならない。ＳＯＮＥＴに渡るＡＴＭの転送メカニズムにおいけるこのバッファ工程は遅く、このようにして待ち時間は、リングのそれぞれのネットワークノードによって増加する。この構造は、ストアアンドフォワードアプローチとして一般的に既知であり、さらに、通常、多くのタイプのパケットルータ製品において使用される。これらのルータ製品も、リングネットワークのダウンストリームデータパスにおいて使用されたときに高待ち時間を被る。
【０００７】
（発明の要旨）
リングネットワークにおけるデータパケットを配送するためのシステムおよび方法は、保護スイッチングエージェント、および、パケットをアップストリームノードからダウンストリームノードへ転送するための低待ち時間パケットカットスルー機能を提供する、少なくとも１つの高速ダウンストリームパス回路を有する複数のネットワークノードを含む。ネットワークノードは、３つのインターフェース、ネットワークノードをリングネットワークにおける他のネットワークノードを結合するための２つのインターフェース、およびネットワークノードをローカルノードに結合するための第３のインターフェースを含む。複数のバーチャルパスは、インターネットゲートウェイ等、データパケットゲートウェイと、リングネットワークのネットワークノードに接続されるローカルノードとの間に提供される。バーチャルチャネル識別子は、ネットワーク上に配送されたデータパケット内に組み込まれているので、それぞれのネットワークノードにおける保護スイッチングエージェントは、受信されたデータパケットをローカルノードにルート付けするか、または低待ち時間カットスルーダウンストリームパス回路に発信するかを決定し得る。発明の１つの局面によって、ＳＯＮＥＴリングネットワークは、インターネットゲートウェイと、リングトポロジーに構成された複数の追加／ドロップマルチプレクサノードとの間にインターネットデータパケットを配送するために提供される。リングネットワークが含むのは、（Ａ）追加／ドロップマルチプレクサノードに結合された複数のローカルノードで、そこではリングネットワークは、バーチャルチャネルが、複数の追加／ドロップマルチプレクサノードによってそれぞれのローカルノードとインターネットゲートウェイとの間に形成されるように提供され、（Ｂ）インターネットデータパケット内に組み込まれた複数のバーチャルチャネル識別子で、それぞれのバーチャルチャネル識別子は、ローカルノードとインターネットゲートウェイとの間に形成された特殊なバーチャルチャネルに関連付けられ、（Ｃ）その中でそれぞれの追加／ドロップマルチプレクサノードが含むのは、（１）ＳＯＮＥＴデータ信号を２つの他の追加／ドロップマルチレクサノードへ伝送し、および、またはこれらの２つの他の追加／ドロップマルチレクサノードから受信するためのイーストＳＯＮＥＴエージェントおよびウェストＳＯＮＥＴエージェント、（２）ＳＯＮＥＴデータ信号内で配送されたインターネットデータパケットを処理するためのイーストパケットオーバーＳＯＮＥＴエージェントおよびウェストパケットオーバーＳＯＮＥＴエージェント、（３）イーストツーウェスト高速ダウンストリーム回路、ウェストツーイースト高速ダウンストリーム回路およびローカル追加／ドロップインターフェース回路を含む保護スイッチングエージェントである。高速ダウンストリーム回路は、コピー回路および高速カットスルーパケットフィルタを含み、ならびにローカル追加／ドロップインターフェース回路は、ドロップサイドパケットフィルタを含む。このネットワークにおいて、保護スイッチングエージェントは、受信されたインターネットデータパケットをイーストツーウェスト高速ダウンストリーム回路か、またはウェストツーイースト高速ダウンストリーム回路にルート付けするように構成され、コピー回路は、受信したインターネットデータパケットを高速カットスルーフィルタおよびドロップサイドパケットフィルタに複製する動作をする。このフィルタは、組み込まれたバーチャルチャネル識別子に基づいてインターネットデータパケットをフィルタリングする。
【０００８】
発明の別の局面によって、提供されるリングネットワークが含むのは、（ｉ）リング構成に結合された複数のネットワークノードで、そこではネットワークノードの１つがデータパケットゲートウェイに結合され、残りのネットワークノードはローカルノードに結合され、（ｉｉ）それぞれのローカルノードと、データパケットゲートウェイとの間に、複数のネットワークノードによって形成された複数のバーチャルチャネル、および（ｉｉｉ）ネットワークノードにおいて動作する複数のパケットフォワード／ドロップエージェントである。それぞれのパケットフォワード／ドロップエージェントがさらに含むのは、（ａ）リングネットワークにおいて、データパケットを１つのネットワークノードから別のネットワークノードに転送するための、少なくとも１つの高速ダウンストリームパス回路、（ｂ）パケットをネットワークノードに結合されたローカルノードにドロップするためのローカル追加／ドロップインターフェース回路である。このネットワークにおいて、パケットフォワード／ドロップエージエントは、データパケット内に組み込まれたバーチャルチャネル識別子を検査することによって、受信されたデータパケットを高速ダウンストリームパス回路か、またはローカル追加／ドロップインタージェース回路にルート付けする。
【０００９】
発明のさらに別の局面は、３つのインターフェース、１つのイーストＳＯＮＥＴインターフェース、１つのウェストＳＯＮＥＴインターフェース、およびローカル追加／ドロップインターフェースを有するＳＯＮＥＴ追加／ドロップマルチレクサ（ＡＤＭ）を提供する。本発明のＳＯＮＥＴ ＡＤＭが好適に含むのは、（Ａ）ＳＯＮＥＴデータ信号をＡＤＭ、およびイーストＳＯＮＥＴインターフェースとウェストＳＯＮＥＴインターフェースに結合された他の２つのＳＯＮＥＴＡＤＭ（ＰＯＳ）に伝送し、およびＳＯＮＥＴデータ信号をＡＤＭ、およびイーストＳＯＮＥＴインターフェースとウェストＳＯＮＥＴインターフェースに結合された他の２つのＳＯＮＥＴＡＤＭ（ＰＯＳ）から受信するためのイーストＳＯＮＥＴエージェントおよびウェストＳＯＮＥＴエージェント、（Ｂ）ＳＯＮＥＴデータ信号内のデータパケットを配送するためのイーストＳＯＮＥＴエージェントおよびウェストＳＯＮＥＴエージェントに、それぞれ結合されたイーストパケットオーバーＳＯＮＥＴおよびウェストパケットオーバーＳＯＮＥＴ（ＰＯＳ）、ならびに（Ｃ）２つの高速ダウンストリームデータパス回路、ウェストＰＯＳエージェントをイーストＰＯＳエージェントに結合する１つの高速ダウンストリームデータパス回路、およびエーストＰＯＳエージェントをウェストＰＯＳエージェントに結合する他の高速ダウンストリームデータパス回路である。この構成において、ＳＯＮＥＴＡＤＭの保護スイッチングエージェントは、データパケットに組み込まれたバーチャルチャネル識別子を検査することによって、受信されたデータパケットを２つの高速ダウンストリームデータパス回路か、またはローカル追加／ドロップインターフェースにルート付けする。
【００１０】
本発明の別の局面は、リングネットワークにおけるデータパケットを配送するための方法を提供する。この方法は、以下の工程を含む：（ａ）リングネットワークを形成する複数のネットワークノードによって、複数のバーチャルパスをデータパケットゲートウェイノードと複数のローカルノードとの間に形成する工程、（ｂ）ゲートウェイノードおよび複数のネットワークノードに配送され、およびゲートウェイノードおよび複数のネットワークノードから配送されたデータパケット内にバーチャルチャネル識別子を提供する工程で、そこではバーチャルチャネル識別子は、データパケットが関連づけられる特定のバーチャルパスを識別し、（ｃ）関連づけられたローカルノードにデータパケットをドロップするか、または他のネットワークノードによってパケットを転送するかを決定するバーチャルチャネル識別子を検査することによってネットワークノードにおけるデータパケットをフィルタリングする工程。
【００１１】
これらは、本発明の複数の局面のうちのいくつかに過ぎないということに注意されるべきである。具体的に述べられていない他の局面は、以下における詳しい説明を読むことによって明らかになる。
【００１２】
本発明は、インターネットタイプのデータを配送する現在既知のリングを基にしたネットワークの不利な点を克服し多くの利点を提供し、例えば：（１）リングを基にしたアクセスシステムのために最適化され、（２）低待ち時間ダウンストリームカットスルーメカニズムを提供し、（３）ネットワークの部分的故障に対して容易に再構成され、（４）インターネットタイプのデータ等、非対称データフローのために最適化され、および（５）複数のバーチャルチャネル間でダウンストリーム帯域幅を共有する手段を提供することによって、ポイントツーポイント接続よりも、システム広域幅の使用をより良くする。
【００１３】
これらは、本発明の多くの利点のうちのいくつかにすぎないのであって、好適な実施形態に関して、以下により詳細に説明される。理解されるように、本発明は、他のおよび異なった実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、様々な点において発明の精神から逸脱することなく改変され得る。それゆえ、以下において詳しく説明された好適な実施形態の図面および説明は、例示的性質のものであって、限定的ではないと見なされるべきである。
【００１４】
本発明が、上記の一般的な要求を満たし、多くの利点を提供することは、添付の図面と関連して下記の説明を読むと明らかになる。
【００１５】
（図面の詳細な説明）
ここで図面を参照すると、図１は、本発明の機能性およびネットワークノードアーキテクチャを含み得る、ＳＯＮＥＴネットワークのようなリングネットワーク１０のシステム図を示す。リングネットワーク１０は、Ｎ０〜Ｎ５と記され、１つ以上の通信パス１４Ａおよび１４Ｂによってリング構造に接続された複数のネットワークノード１２を含む。図１に示されるように、２つのパス１４Ａおよび１４Ｂは、リングの周りを逆方向に（すなわち、東および西に）ＳＯＮＥＴデータストリーム（多数のパケット／セル）を伝送する。通信パス１４Ａおよび１４Ｂは、好適には、（ＳＯＮＥＴにおける）光ファイバー接続であるが、あるいは、電気パスであり得るか、または（他の種類のリングネットワークにおける）ワイヤレス接続でさえもあり得る。光ファイバー接続の場合、パス１４Ａおよび１４Ｂは、単一ファイバー１４の上に、２つのファイバー１４Ａおよび１４Ｂの上に、または接続のいくつかの他の組み合わせによってインプリメントされ得る。各ネットワークノード１２は、好適には、リング構造１０内の他の２つのネットワークノード１２に接続される。例えば、ネットワークノードＮ０は、ネットワークノードＮ１およびＮ５に接続される。図１におけるノード間の接続は、双方向のものであり、このことは、各ノード１２と、それに接続されている他の２つのド１２のそれぞれとが、相互にデータ（パケット／セル）の送信および受信を行うことを意味する。各ネットワークノード１２は、少なくとも２つの送信器／受信器のインターフェイスを含み、それぞれのインターフェイスは、別のド１２とそれぞれ通信する。ネットワークノード１２は、追加−ドロップマルチプレクサ（「ＡＤＭ」）、スイッチ、ルータ、相互接続（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｎｎｅｃｔ）または他の種類のデバイスなどの、周知のネットワークデバイスの様々な種類であり得る。図１に示されるデバイス１２は、好適には、ＡＤＭである。ＡＤＭは、ローカル追加／ドロップインターフェイス、アップストリームネットワークノードインターフェイス、およびダウンストリームネットワークノードインターフェイスを有する３端末デバイスである。本発明による、好適なＳＯＮＥＴ  ＡＤＭのより詳細なブロック図について、図５を参照して下記で説明される。これらのＡＤＭ１２は、ローカルノード１６に接続されており、ローカルノード１６からＳＯＮＥＴデータストリームにパケット／セルを追加するために使用され、それとは反対に、ＳＯＮＥＴデータストリームからローカルノード１６にパケットをドロップするためにも使用される。
【００１６】
図１に示されるネットワークノード１２は、物理的なネットワーク接続（単数または複数）１４の上に共存する複数のバーチャルパスによって、論理的に接続され得る。バーチャルパスはまた、論理パスまたは「パイプ」として公知である。例えば、ノードＮ０からノードＮ１を介してノードＮ２までの物理的接続は１つだけであるが、これらのドの間に、Ｎ０からＮ１への１つのバーチャルパス、Ｎ０からＮ２への別のバーチャルパス、およびＮ１からＮ２へのさらに別のバーチャルパスなどの多数のバーチャルパスが存在し得る。各バーチャルパスは、複数のバーチャルチャネルを含み得、ここで、各バーチャルチャネルは、ＳＯＮＥＴ  ＳＰＥによってフォーマットされたパケット（または、セル）を伝送する。ＳＯＮＥＴリングネットワークにおけるこれらの「バーチャルパス」の使用については、同一人に譲渡された米国特許出願第０９／３２４，２４４号（「‘２４４出願」）により詳細に説明される。ＳＯＮＥＴのフォーマット、線速度および操作理論に関するさらなる情報については、Ｊｏｈｎ  Ｂｅｌｌａｍｙの「Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｙ」２ｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ（１９９１），ｐｐ．４０３−４２５を参照されたい。
【００１７】
図２は、図１に示されるリングネットワーク１０において、システム内の２つのネットワークノード１２（Ｎ５およびＮ４）の間に故障２２が生じる様子を示すブロック図である。これは、パスの保護メカニズムがシステム内にトリガされて、別のデータパケットが故障接続２２に送信されることを防ぎ得、従って、システムをより効果的にする場合の例である。
【００１８】
図２に示されるように、異常（または、故障条件）２２は、リングネットワーク１０のネットワークノードＮ５とＮ４との間の接続に存在する。この故障条件２２は、ラインカット（ｌｉｎｅ−ｃｕｔ）（例えば、光ファイバーケーブルが、ディギング操作（ｄｉｇｇｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）中に切断される場合）、ノード間の信号レベルの低下、または信号の質の低下（例えば、ビット誤り率の上昇）であり得る。いずれにしても、ネットワークノード１２は、多種多様の異常に反応するようにプログラムされ得る。‘２４４出願の教示を利用して、一旦故障が検出されると、ネットワークノード１２は、（含まれているバーチャルパスコントローラによって）プログラムされる。その結果、受信されたパケット／セルを、これらが発生した送信ノードに送り返し、最終的には故障の反対側にあるこれらの目的ノードに送ることによって、異常２２から離してこの受信されたパケット／セルを「ラップ」する。
【００１９】
図２に示すデータストリームフローの実施例（２０Ａ〜２０Ｇ）を考えられたい。この実施例において、ローカルノードＬＮ０（ネットワークノードＮ０に接続される）からのデータパケットは、ローカルノードＬＮ３（ネットワークノードＮ３に接続される）に向かうものである。まず（異常が生じる前に）、ノードＮ０は、ＬＮ０からのパケットを、リング１０のまわりを時計回り（または東）の方向で、Ｎ３に向かって、伝送する。しかし、ノードＮ５とＮ４との間に故障２２が生じ、これにより、リングのこのサブパスに沿った通信がディセーブルになる。’２４４のアプリケーションに説明するシステムは、ノードＮ５とＮ４で異常を検出し、これらのドにおいてラップ機能を開始する。これにより、各ローカル接続（すなわち、「スルー」パケット）にドロップされない任意の入来パケットが反対の方向に戻るように再度方向付けられる。このようにして、Ｎ５で受信されるＮ０からのパケット／セルは、パス２０Ｃに沿ってＮ０に戻るように再度方向付けられ、次いで、パス２０Ｄ、２０Ｅおよび２０Ｆに沿って、Ｎ１、Ｎ２およびＮ３に戻り、パケットは、パス２０Ｇに沿って、ＳＯＮＥＴリングからローカルノードＬＮ３にドロップされる。
【００２０】
図２およびこれに関連する説明を本明細書に含むのは、２つの高速ダウンロードパス回路と、関連するパス保護スイッチングエージェントとを備えるネットワークノードを提供することの重要性をさらに説明するためである。以下により詳細に説明するように、本発明は、東から西および西から東の方向の両方でリングネットワークの回りに、待ち時間が短い高速ダウンストリームパス回路を有するネットワークノードを提供する。本発明はまた、故障状態に応答して、ネットワークノードを再構成することが可能な保護スイッチングエージェントも提供する。
【００２１】
図３は、図１に示すリングネットワークのブロック図である。図３において、複数のローカルノード１６（ＬＮ１〜ＬＮ５）と１つのデータパケットゲートウェイノード１６Ａ（ＬＮ０）との間に示されるのは、複数のバーチャルパス１４Ｃである。この図は特に、インターネットゲートウェイアプリケーションに適用することが可能であり、リングネットワーク（およびこれに関連するネットワークノード１２）は、リング内の共通の入口／出口の点（この場合、ＬＮ０  １６Ａ）に接続される。したがって、ＬＮ０を、なんらかの種類の高速パケットデータ接続を介して、リングネットワークを外部ＷＡＮ（例えば、インターネット）に接続するインターネットゲートウェイにすることが可能である。
【００２２】
この例示の構成には、６つのバーチャルパス１４Ｃがあり、それぞれが、ローカルノード１６のうちの１つと、インターネットゲートウェイノード１６Ａとの間に論理接続を形成する。これらの論理接続は、リングネットワークを形成するネットワークノード１２を介して確立される。この種類のアプリケーション（すなわち、インターネットアクセス）では、ノード・ツー・ノード通信はほとんどない。リングネットワーク上のデータのほとんどすべては、ローカルノード１６と共通の出口／入口の点１６Ａとの間のバーチャルパス１４Ｃ内で伝送される。
【００２３】
さらに、この種類のアプリケーションは、非対称データフローの概念を特徴とする。インターネットデータは通常、高い帯域幅のダウンストリームおよび比較的低い帯域幅のアップストリームであると考えられる。ほとんどの通常のインターネットアプリケーション（例えば、ウェブブラウジング）では、ローカルノード１６におけるユーザ（単数または複数）は通常、インターネットゲートウェイノード１６Ａから大量のデータ（例えば、テキスト、グラフィクス、音声、動画、映画など）をダウンロードするが、アップロードするのはごく少量のデータ（通常、情報をさらに求めるリクエスト）にすぎない。バーチャルパスを、ゲートウェイノード１６Ａとローカルノード１６との間に作製することが可能であるが、現実には、１つ以上の中間ネットワークノード１２にデータパケットを通過させる必要があり、中間ネットワークノード１２のそれぞれは、データパケットを通過させるか、または関連するローカルノード１６にデータパケットをドロップするかを判定する必要がある。したがって、ネットワークノード１２を介して、データを伝送することに関連する時間遅延（または待ち時間）を最小限に留める必要がある。このことは、ゲートウェイノード１６Ａから離れているいくつかのネットワークノードである、ローカルノードの接続に特に当てはまる。なぜなら、各ネットワークノードを介する待ち時間が蓄積するにつれて、ネットワークの性能がさらに悪化するためである。
【００２４】
図３は、バーチャルパス１４Ｃの待ち時間（すなわち、特定のデータパケットが目的地のローカルノード１６に到着するまでに通過しなければならないネットワークノードの数）を最小限に留めることによって、いかにリングネットワークを最適化することが可能であるかも示す。図３に示す例示のネットワークにおいて、バーチャルパス１４Ｃは、データパケットが流れる一方向を、ネットワークノードＮ１およびＮ２に向かわせ、もう一方向を、ネットワークノードＮ４およびＮ５に向かわせた、半分に分けたリングを構成することによって、バーチャルパス１４Ｃが最小限に留められる。ネットワークノードＮ３が（パケットソース１６Ａから離れている複数のドの点から）等距離であるため、リングのいずれの側にもバーチャルパス１４Ｃを構成することが可能な点に留意されたい。このようにして、ネットワークノード１２を分布すると、リングネットワークの利用可能な帯域幅も最適化される。これらのバーチャルパス接続を確立するには、ＳＯＮＥＴの分野において「ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｉｎｇ」として公知のプロセスを用いる。
【００２５】
図４は、本発明による好適なパケット／セルマップ３０である。パケット／セルマップ３０には、ペイロードセクション３２とオーバーヘッドセクション３４とが含まれ、パケットのオーバーヘッドセクション３４内には、特別な信号識別子（またはインジケータ）３６、３８が組み込まれている。これらのインジケータのうちの一つは、バーチャルチャネル識別子（「ＶＣＩ」）３６である。バーチャルチャネル識別子（「ＶＣＩ」）３６は、データパケットが関連する、特定のバーチャルパス１４Ｃと、バーチャルパス内のバーチャルチャネルとを識別する。このバーチャルチャネル識別子は、トランスミッタネットワークノードにおいて、各データパケット内に組み込まれる。図３に示す例示のシステムにおいて、トランスミッタネットワークノードは、ゲートウェイデータパケットゲートウェイ１６Ａから複数のローカルノード１６に流れるすべてのダウンストリームデータパケット用のネットワークノードＮ０  １２である。アップストリームパケットは、任意のネットワークノード１２によって、ネットワークへと伝送してもよい。以下により詳細に説明するように、本発明は、この情報を用いて、関連するローカルノード１６にデータパケットをルート付けするか、または別のネットワークノードにデータパケットをルート付けするかを判定する。ＶＣＩ３６は、リングネットワーク１０へとパケットを送り出すトランスミッタノードと、パケットが関連する特定のバーチャルチャネルとを識別する、マルチビット信号であることが好適である。後者の識別が必要であるのは、特定のネットワークノード１２（例えば、ノードＮ０）用のトランスミッタが、そのトランスミッタに関連する複数のバーチャルチャネルを有し得、かつ、これらのバーチャルチャネルのそれぞれが、ネットワークノード１２によって個々に識別される必要があり得るからである。
【００２６】
ＳＯＮＥＴリングネットワークの場合、ＳＯＮＥＴ  ＳＰＥ構成によってパケット／セルをフォーマットすることが可能である。または、他の種類のリングネットワークの場合、ペイロードセクションおよびオーバーヘッドセクションを有する別のフレーム構成によって、パケット／セルをフォーマットすることも可能である。ペイロードは、ネットワーク上で伝送される有用な情報を含み、オーバーヘッドは通常、パケット伝送を容易にするためにネットワークによって使用される動作および維持情報を含む。
【００２７】
図５は、本発明による、好適なＳＯＮＥＴの追加／ドロップマルチプレクサ（「ＡＤＭ」）のネットワークノードのいくつかの要素を示すブロック図である。好適なＡＤＭは、インターフェースを３つ有するデバイスである。３つのインターフェースのうちの２つ（アップストリームネットワークノードインターフェース１４とダウンストリームネットワークノードインターフェース１４）は、ＳＯＮＥＴデータ信号を他の２つのネットワークノードに伝送する。１つのドは、特定のＡＤＭからのアップストリームであり、もう１つのドは、ＡＤＭからのダウンストリームである。アップストリームネットワークノードインターフェース１４およびダウンストリームネットワークノードインターフェース１４は、リングネットワーク上の特定のドの位置に依存して、東のインターフェースおよび西のインターフェースとも呼ばれる。第３のインターフェースは、ローカルな追加／ドロップインターフェース４０である。ローカルな追加／ドロップインターフェース４０は、ネットワークノード１２を、対応するローカルノード１６に接続する。
【００２８】
東のインターフェース１４および西のインターフェース１４は、ＡＤＭ内の対応するトランスミッタ／レシーバ（「Ｔ／Ｒ」）インターフェース回路４８Ａ、４８Ｂ（東のＳＯＮＥＴ  Ｔ／Ｒエージェント４８Ｂおよび西のＳＯＮＥＴ  Ｔ／Ｒエージェント４８Ａ）に接続される。２つのインターフェース１４は、リングネットワークを回る２つの方向に対応する。２つのＳＯＮＥＴ  Ｔ／Ｒエージェント４８Ａ、４８Ｂは、インターフェース接続１４と、対応する東のパケット・オーバ・ＳＯＮＥＴ（「ＰＯＳ」）エージェント４６Ａおよび西のパケット・オーバ・ＳＯＮＥＴ（「ＰＯＳ」）エージェント４６Ｂとの間に接続される。次いで、ＰＯＳエージェントは、フレームリレイ（「ＦＲ」）エージェント４４に接続され、フレームリレイ（「ＦＲ」）エージェント４４はさらに、ローカルノードのインターフェース４０を介して、ローカルノード１６に接続される。
【００２９】
例えば、図３に示すネットワークノードＮ１を考えられたい。このドは、リングネットワークの回りを、インターネットゲートウェイ１６Ａデータパケットを伝送する点において、ネットワークノードＮ０からのダウンストリームおよびネットワークノードＮ２からのアップストリームである。したがって、ＳＯＮＥＴ  Ｔ／Ｒエージェント４８Ａ、４８Ｂのうちの１つは、アップストリームノードＮ０に接続され、これゆえに、アップストリームネットワークノードインターフェースと呼ばれる。もう一方のＳＯＮＥＴ  Ｔ／Ｒエージェントは、ダウンストリームノードＮ２に接続され、これゆえに、ダウンストリームネットワークノードインターフェースと呼ばれる。
【００３０】
東のＳＯＮＥＴ  Ｔ／Ｒエージェント４８Ａおよび西のＳＯＮＥＴ  Ｔ／Ｒエージェント４８Ｂは、ＳＯＮＥＴデータ信号を処理するリングネットワーク１０にインターフェースを取り付けるＳＯＮＥＴ層を供え、ＳＯＮＥＴプロトコルとＰＯＳプロトコルとの間にもインターフェースを取り付ける。対応するＰＯＳエージェント４６Ａ、４６Ｂは、ＦＲエージェント４４からのパケットを送受信し、このパケットをＳＯＮＥＴエージェント４８Ａ、４８Ｂに接続する。これらのＰＯＳエージェント４６Ａ、４６Ｂでは、ＳＯＮＥＴ  ＳＰＥ内にパケットをフレーム形成するための標準ＰＯＳプロトコルの定義が利用される。ＦＲエージェント４４（本願では「パケット転送／ドロップエージェント」とも呼ぶ）は、ネットワーク１０上でポイント・ツー・ポイント通信を管理する高レベルのエージェントであり、これにより、ＳＯＮＥＴデータストリーム内で作製され得る多くのバーチャルチャネルが設定および解体され、かつ、ローカルノード接続４０にパケットが追加されるか、またはローカルノード接続４０からパケットがドロップされる。パケット転送／ドロップエージェント４４は好適には、保護スイッチングエージェント４２と、一対の高速ダウンストリームパス回路５２（西から東の方向でパケットを転送する１つの高速なダウンストリームパスおよび東から西の方向でパケットを転送する第２の高速ダウンストリームパス回路）を含む。
【００３１】
図６は、本発明のパケット転送／ドロップエージェント４４によって提供される機能を示すネットワークノード１２の基本のブロック図である。パケット転送／ドロップエージェント４４は、保護スイッチングエージェント４２を含む。保護スイッチングエージェント４２は、ネットワークノード１２の３つのインターフェース（東のインターフェース１４および西のインターフェース１４（これらは、アップストリームネットワークノードインターフェースおよびダウンストリームネットワークノードインターフェースとしても公知である）と、ローカルな追加／ドロップインターフェース４０と）に接続される。パケット転送／ドロップエージェント４４の内部では、保護スイッチングエージェント４２が、２つの高速ダウンストリームパス回路５２にさらに接続され、この２つのうちの１つ（図６の左手側に示す）は、西から東の方向で短い待ち時間のパススルーを実行し、この２つのうちのもう１つ（図６の右手側に示す）は、東から西の方向で短い待ち時間のパススルーを実行する。
【００３２】
保護スイッチングエージェント４２の内部には、ネットワークノードインターフェースを介してデータパケットをルート付けするように構成および再構成する、複数のスイッチノード５０がある。図６に示す構成において、西のバーチャルパスインターフェース１４は、アップストリームネットワークノードインターフェースであり、東のバーチャルパスインターフェース１４は、ダウンストリームネットワークノードインターフェースである。図３のネットワークノードＮ１の実施例を再び参照して、アップストリームネットワークノードインターフェースは、アップストリームネットワークノードＮ０に接続され、ダウンストリームネットワークノードインターフェースは、ダウンストリームネットワークノードＮ２に接続される。保護スイッチングエージェント４２の内部では、アップストリームネットワークノードＮ０からのダウンストリームデータパケットが、西のバーチャルパスインターフェース１４において受信され、かつ、処理のために、西から東の高速ダウンストリームパス回路５２（図６の左側）にルート付けされるように、スイッチノード５０が構成される。以下により詳細に説明するように、高速ダウンロードストリームパス回路５２は、データパケット内に組み込まれたバーチャルチャネル識別子３６を利用して、ローカルな追加／ドロップインターフェース４０でパケットをドロップするか、東のバーチャルパスインターフェースに、したがってダウンストリームネットワークノードＮ２へと短い待ち時間のカットスルーを実行するかを判定する。
【００３３】
この構成において、東から西の高速ダウンストリームパス５２（図６の右側）は利用されない。しかし、ファイバカットがリングネットワーク１０上のどこかに生じる場合、東のインターフェース１４および西のインターフェース１４が、西から東の回路ではなく、東から西の高速ダウンストリームパス回路５２（図６の右側）に接続されるように、保護スイッチングエージェント４２のスイッチングノード５０を再度ルート付けすることによって、保護スイッチングエージェントはネットワークノード１２を再構成することができる。
【００３４】
図７は、保護スイッチングエージェントと、ノードを介してパケットを速く転送する１つ以上の高速ダウンストリームパス回路とを有するネットワークノード１２の基本のブロック図である。本ネットワークノード１２では、ノードは、リングネットワーク上で東から西の方向にパケットを高速で転送するように構成される。図７に示す構成は、図６に示すように構成されたノードより、リングのもう一方の側上のドの標準的な構成であり得る。したがって、例えば、ネットワークノードＮ１、Ｎ２を図６に示すように構成する場合、これらのドがリングの対向し合う両側にあるため、図３のネットワークノードＮ４を、図７に示すように構成することが可能である。
【００３５】
図８は、図６に示すネットワークノード１２のより詳細なブロック図である。ここで、ネットワークノード１２の３つのインターフェース（東のバーチャルパスインターフェース１４、西のバーチャルパスインターフェース１４およびローカルな追加／ドロップインターフェース４０）に接続されるパケット転送／ドロップエージェント４４の保護スイッチングエージェント４２を示す。保護スイッチングエージェント４２に含まれるのは、高速ダウンストリームパス回路５２である。高速ダウンストリームパス回路５２は、西から東の方向で短い待ち時間のカットスルーを実行するように構成される。高速ダウンストリームパス回路５２は、コピー回路５４と、「継続側」パケット／セルフィルタ５６（これは本明細書において高速のカットスルーパケットフィルタとも呼ぶ）とを含む。図６に示すネットワークノード１２は、ドロップ側のパケット／セルフィルタ６２と、アップストリームパケットマルチプレクシング回路も含む。アップストリームパケットマルチプレクシング回路は、パケット／セルバッファ６０と、アップストリームパケットマルチプレクサー５８とを含む。
【００３６】
図８に示す切り換えエージェント４２の保護は、以下のように提供される。データパケットは、図３に示す、ノードＮ０からのパケットがノード１で受信されるように、アップストリームのドから西のバーチャルパスインターフェース１４で受信される。これらのデータパケットは、好適なＳＯＮＥＴインプリメンテーションにおいてはＳＯＮＥＴ  ＳＰＥ内に含まれるが、西から東への高速ダウンストリームパス回路５２のコピー回路５４にルーティングされる。コピー回路５４は、受信したデータパケットを複製し、ドロップ側（ｄｒｏｐ−ｓｉｄｅ）パケットフィルタ６２、および存続側（ｃｏｎｔｉｎｕｅ−ｓｉｄｅ）パケットフィルタ５６にルーティングする。これらのパケットフィルタ５６、６２は、類似する様態で動作する。各フィルタは、パケット／セルのオーバーヘッド３４を検査して、パケットが属する特定のバーチャルチャネル１４Ｃを識別する、埋め込まれたバーチャルチャネル識別子３６を抽出する。参照テーブルは、フィルタとともに含まれて、いずれのバーチャルチャネルが、この特定のネットワークノードと関連付けられているのかについての情報を格納し得る。バーチャルチャネル識別子３６が、この特定のネットワークノード１２に関連付けられたローカルノード１６に提供されるバーチャルチャネル１４Ｃに関連付けられている場合、ドロップ側フィルタ６２は、これらのパケットを、ローカル追加／ドロップインターフェース４０に渡し、その後、ローカルノード１６に渡す。関連するローカルノード１６に対して確立されているバーチャルチャネルに関連付けられていない他のパケットは、ドロップ側パケットフィルタ６２によって、ローカル追加／ドロップインターフェース４０へのデータストリームから除去される。類似するが、反対の様態で、存続側パケットフィルタ５６は、データパケット内に埋め込まれたバーチャルチャネル識別子３６を検査し、他のネットワークノードで終端するバーチャルチャネルに関連付けられたパケットのみを東のバーチャルパスインターフェース１４にルーティングする。
【００３７】
フィルタリング決定（ドロップ側か、存続側のいずれか）が、受信したパケットの最初の数バイトに基づいているので、この決定は、ネットワークノード１２が、データパケット全体を受信する前でも行われ得る。従って、ノード１２は、ＳＯＮＥＴ技術に基づく従来技術のＡＴＭまたはルータアプリケーションのように、パケット全体を受信するまで待機する必要はなく、ダウンストリームノード、またはローカルノード１６へのデータ転送を直ちに開始することができる。このようにして、本発明は、ネットワークノード１２のダウンストリーム待ち時間を本当に最小限にする。
【００３８】
データパケット内のバーチャルチャネル識別子３６を提供することによって、かつ、受信したデータパケットをカット（ｃｕｔ−ｔｈｒｏｕｇｈ）するかどうか決定する存続側パケット／セルフィルタ５６での高速ルックアップ機構を提供することによって、本発明は、非常に短いダウンストリーム待ち時間を有するネットワークノード１２を提供する。従来技術のように、データパケット全体をバッファして、どのようにルーティングするかを決定する代わりに、本発明は、入来データパケットの最初の数バイトのみを検査することによって、各中間ネットワークノードを介するダウンストリーム待ち時間を最小限にする構造を提供する。
【００３９】
アップストリームデータパス（図８のドにおいては、東から西）で、データパケットは、結合されたダウンストリームネットワークノードから、東のバーチャルパスインターフェース１４で受信される（例えば、図３におけるノードＮ２からノードＮ１）。これらのパケットは、パケット／セルバッファ６０によって、ネットワークノード１２でバッファ（または、格納）される。また、パケット／セルバッファ６０は、順番に、アップストリームパケットマルチプレクサ５８の入力の１つに結合される。アップストリームパケットマルチプレクサ５８の他の入力は、ローカル追加／ドロップインターフェース４０の「追加」側に結合されており、取り付けられたローカルノード１６からアップストリームデータパケットを受信する。これらのアップストリームアップストリームデータパケットは、例えば、インターネットゲートウェイ１６Ａへの、ウェブページ情報のようなさらなる情報のリクエスト、または他のタイプのデータパケットであり得る。アップストリームパケットマルチプレクサ５８は、ダウンストリームネットワークノードから、東のバーチャルパスインターフェース１４を介して受信したアップストリームデータパケットを、取り付けられたローカルノードから受信したデータパケットとマージし、これらのパケットを、西のバーチャルパスインターフェース１４を介してアップストリームネットワークノードに転送する。保護切り換えエージェント４２のアップストリーム側の構成が、時間のかかるバッファおよびマルチプレクス化動作に起因して、同じタイプの短い待ち時間カットを提供しないことに留意することが重要である。しかし、これは、本発明の好適な適用例、すなわち、ＳＯＮＥＴリングネットワークを介するインターネットデータ転送において許容される。なぜなら、インターネット型データが非対称的な性質を有し、アップストリーム帯域幅がダウンストリーム帯域幅よりずっと低いからである。
【００４０】
図９は、図７に示すネットワークノードのより詳細なブロック図である。図８と同じ要素を含むが、高速ダウンストリームパス回路５２およびアップストリームパケット多重化回路５８が、リングの周りを図８に示す方向とは反対の方向に動作するように構成されている点のみが異なる。
【００４１】
図１０は、ドロップ側ロジックおよび存続側ロジックを通して、図６〜９に示す好適なネットワークノード１２によって、ダウンストリームデータパスに沿ってデータパケットを転送する際に行われる方法の工程を示すフローチャートである。初期的に、工程７０で、ノード１２は、高速ダウンストリームパス回路５２のコピー機能回路５４を用いて、ローカル追加／ドロップインターフェース４０、およびダウンストリームネットワークノードインターフェース１４に向かって、生（ｒａｗ）パケットデータストリームをコピーする。このコピー動作は、方法を２つの部分、ドロップ側フィルタロジック部分（図１０の左側に示す）、および存続側フィルタロジック部分（図１０の右側に示す）に分割する。
【００４２】
まず、ドロップ側フィルタロジック工程に向かうと、工程７２で、生データストリームは、フィルタリングされる個々のセル／パケットの境界を画定するためにフレーミングされる。データパケットをフレーミングした後、パケット／セル内のオーバーヘッドフィールド３４は、工程７４で、バーチャルチャネル識別子３６を抽出するために、バッファ（または、格納）される。最終的に、工程７６で、ドロップ側パケットフィルタ６２は、抽出されたバーチャルチャネル識別子情報３６を、ネットワークノードの関連付けられたルックアップテーブル内に格納された識別子情報と比較する。適合する（バーチャルチャネル識別子３６が、この特定のネットワークノードに接続されたローカルノードで終端するバーチャルチャネルに関連付けられていることを示す）場合、フィルタは、データパケットが、ローカル追加／ドロップインターフェース４０を通じて存続することを可能にする。しかし、バーチャルチャネル識別子３６がネットワークノードに格納された識別子と適合しない場合、それらのパケットは、単に、生データストリームから削除される。
【００４３】
存続側部分の動作も類似する。工程７８で、生データストリームが、フィルタリングされる個々のセル／パケットの境界を画定するためにフレーミングされる。データパケットをフレーミングした後、パケット／セル内のオーバーヘッドフィールド３４は、工程８０で、バーチャルチャネル識別子３６を抽出するために、バッファ（または、格納）される。最終的に、工程８２で、（高速カットスルーパスフィルタとしても公知である）存続側パケットフィルタは、抽出されたバーチャルチャネル識別子情報３６を、ネットワークノードの関連付けられたルックアップテーブル内に格納された識別子情報と比較する。適合しない（バーチャルチャネル識別子３６が、この特定のネットワークノードに接続されたローカルノードで終端するバーチャルチャネルに関連付けられていないことを示す）場合、フィルタは、データパケットが、ローカル追加／ドロップインターフェースを通じて存続することを可能にする。しかし、バーチャルチャネル識別子３６がネットワークノードに格納された識別子と適合しない場合、それらのパケットは、単に、生データストリームから削除され、ダウンストリームネットワークノードに渡されない。
【００４４】
最終的に、図１１は、アップストリームデータパスにおける、図６〜９に示すネットワークノードによって行われる方法の工程フローチャートである。図１０の工程７２〜７８と同様に、アップストリーム方法の第１の工程（工程９０）は、ダウンストリームネットワークノードインターフェースからの生データストリームをフレーミングすることである。このフレーミングされたデータストリームは、その後、工程９２で、データパケット全体が受信されるまで、一時的にバッファ（または、格納）される。最終的に、工程９４で、システムは、バッファの出力およびローカル追加／ドロップインターフェース４０の追加データストリームに結合されているアップストリームパケットマルチプレクサ５８によって、アップストリームネットワークノードインターフェースへと出ていくパケットをスケジューリングする。
【００４５】
図面を参照しながら記載されてきた本発明の好適な実施形態は、本発明の例としてのみ提示され、本発明を限定するものは請求の範囲のみである。本明細書中に記載のものと実質的に異ならない、他の要素、工程、方法、および技術も、本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のシステムおよび方法を含み得るＳＯＮＥＴネットワークなどのリングネットワークのブロック図である。
【図２】図２は、図１に示されるリングネットワークにおいて、システム内の２つのネットワークノードの間に故障が生じる様子を示すブロック図である。
【図３】図３は、図１に示されるリングネットワークのブロック図であり、複数のローカルノードと単一のゲートウェイノードとの間に複数のバーチャルパスが示される。
【図４】図４は、本発明による、オーバーヘッドセクションおよびペイロードセクションを含む好適なパケット／セルの図である。
【図５】図５は、非対称パケット転送を促進するための、本発明の複数のシステム要素を含む好適なＳＯＮＥＴ追加−ドロップマルチプレクサネットワークノードの、複数の要素を示すブロック図である。
【図６】図６は、保護スイッチングエージェント（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）と、ノードを介してパケットを素早く転送するための１つ以上の高速ダウンストリームパス回路とを有するネットワークノードの基本的なブロック図であり、ここで、ノードは、リングネットワークにおいて西から東の方向に高速パケット転送するように設定されている。
【図７】図７は、保護スイッチングエージェントと、ノードを介してパケットを素早く転送するための１つ以上の高速ダウンストリームパス回路とを有するネットワークノードの基本的なブロック図であり、ここで、ノードは、リングネットワークにおいて東から西の方向に高速パケット転送するように設定されている。
【図８】図８は、図６に示されるネットワークノードのより詳細なブロック図である。
【図９】図９は、図７に示されるネットワークノードのより詳細なブロック図である。
【図１０】図１０は、ダウンストリームデータパスにおいて、図６〜図９に示されるネットワークノードによって実行される方法の工程を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、アップストリームデータパスにおいて、図６〜図９に示されるネットワークノードによって実行される方法の工程を示すフローチャートである。
【図１】
0003624886.tif 000002
【図２】
0003624886.tif 000003
【図３】
0003624886.tif 000004
【図４】
0003624886.tif 000005
【図５】
0003624886.tif 000006
【図６】
0003624886.tif 000007
【図７】
0003624886.tif 000008
【図８】
0003624886.tif 000009
【図９】
0003624886.tif 000010
【図１０】
0003624886.tif 000011
【図１１】
0003624886.tif 000012