(57)【要約】【課題】  シャーシ型ルータにおいて、従来のスイッチファブリックを使用し、フロー単位での帯域制御を行い、輻輳状態の回避をしつつ最低伝送帯域の保障を実現する。【解決手段】  入力されたパケットを各フロー毎に分類し、各フローに対し最低保障伝送帯域を設定し、ある出力ポートへのパケットの供給を制限するためのバックプレッシャー信号が発生している場合には、その出力ポートに供給されるべきパケットを含む各フロー毎に、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当するレート以下である場合にはその入力レートと同一の出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給し、そうでない場合にはそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当する出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたパケットを各フロー毎に分類し、
各フローに対し最低保障伝送帯域を設定し、
ある出力ポートへのパケットの供給を制限するためのバックプレッシャー信号が発生している場合には、その出力ポートに供給されるべきパケットを含む１以上のフローのうちの各フロー毎に、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当するレート以下である場合にはその入力レートと同一の出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給し、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当するレートを超える場合にはそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当する出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給することを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の伝送帯域制御方法において、
前記分類は、入力パケットが供給されるべき各出力ポート毎及び各ユーザ又は回線番号毎に行うことを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の伝送帯域制御方法において、
各出力ポートは、１以上のＶＬＡＮ−ＩＤに対応したものであることを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載の伝送帯域制御方法において、
前記出力ポートを共通とする複数のフローは、時分割多重されることを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の伝送帯域制御方法において、
前記出力ポートを共通とする複数のフローは、複数のアップリンク回線カードの間で時分割多重されることを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項６】
請求項４に記載の伝送帯域制御方法において、
前記出力ポートを共通とする複数のフローは、各アップリンク回線カード内のフロー選択回路において複数のフロー間で時分割多重されることを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の伝送帯域制御方法において、
前記フロー選択回路は、各フロー毎の前記最低保障伝送帯域に応じて、時分割多重の時間比を決定することを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の伝送帯域制御方法において、
前記フロー選択回路は、あるフローの実パケットがない場合に、そのフローへの時間割当てをスキップして、次のフローへの時間割当てに進むことを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項９】
請求項６に記載の伝送帯域制御方法において、
前記フロー選択回路において時分割多重されたフローは、各アップリンク回線カード内のポート選択回路において他の出力ポートに供給されるフローと時分割多重されることを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の伝送帯域制御方法において、
前記ポート選択回路は、各ポートプレーン毎の前記最低保障伝送帯域に応じて、時分割多重の時間比を決定することを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の伝送帯域制御方法において、
前記ポート選択回路は、前記バックプレッシャー信号に係る出力ポートに供給されるフローに対する時間割当てをポートプレーンの前記最低保障伝送帯域に応じて減少させることを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の伝送帯域制御方法において、
前記ポート選択回路は、前記バックプレッシャー信号に係る出力ポートに供給されるフローに対する時間割当てをポートプレーンの前記最低保障伝送帯域に応じて減少させたことにより生じた余剰時間を他のポートプレーンに割り当てることを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の伝送帯域制御方法において、
各フローに対し最大制限伝送帯域を設定し、
ある出力ポートへのパケットの供給を制限するためのバックプレッシャー信号が発生していない場合には、その出力ポートに供給されるべきパケットを含む１以上のフローのうちの各フロー毎に、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最大制限伝送帯域に相当するレート以下である場合にはその入力レートと同一の出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給し、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最大制限伝送帯域に相当するレートを超える場合にはそのフローに設定された前記最大制限伝送帯域に相当する出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給することを特徴とする伝送帯域制御方法。
【請求項１４】
入力されたパケットを各フロー毎に分類し、
各フローに対し最低保障伝送帯域を設定し、
ある出力ポートへのパケットの供給を制限するためのバックプレッシャー信号が発生している場合には、その出力ポートに供給されるべきパケットを含む１以上のフローのうちの各フロー毎に、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当するレート以下である場合にはその入力レートと同一の出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給し、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当するレートを超える場合にはそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当する出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給することを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
前記分類は、入力パケットが供給されるべき各出力ポート毎及び各ユーザ又は回線番号毎に行うことを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
各出力ポートは、１以上のＶＬＡＮ−ＩＤに対応したものであることを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項１７】
請求項１４に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
前記出力ポートを共通とする複数のフローは、時分割多重されることを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
前記出力ポートを共通とする複数のフローは、複数のアップリンク回線カードの間で時分割多重されることを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項１９】
請求項１７に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
前記出力ポートを共通とする複数のフローは、各アップリンク回線カード内のフロー選択回路において複数のフロー間で時分割多重されることを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
前記フロー選択回路は、各フロー毎の前記最低保障伝送帯域に応じて、時分割多重の時間比を決定することを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
前記フロー選択回路は、あるフローの実パケットがない場合に、そのフローへの時間割当てをスキップして、次のフローへの時間割当てに進むことを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項２２】
請求項１９に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
前記フロー選択回路において時分割多重されたフローは、各アップリンク回線カード内のポート選択回路において他の出力ポートに供給されるフローと時分割多重されることを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
前記ポート選択回路は、各ポートプレーン毎の前記最低保障伝送帯域に応じて、時分割多重の時間比を決定することを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項２４】
請求項２２に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
前記ポート選択回路は、前記バックプレッシャー信号に係る出力ポートに供給されるフローに対する時間割当てをポートプレーンの前記最低保障伝送帯域に応じて減少させることを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項２５】
請求項２４に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
前記ポート選択回路は、前記バックプレッシャー信号に係る出力ポートに供給されるフローに対する時間割当てをポートプレーンの前記最低保障伝送帯域に応じて減少させたことにより生じた余剰時間を他のポートプレーンに割り当てることを特徴とする伝送帯域制御システム。
【請求項２６】
請求項１４に記載の伝送帯域制御システムにおいて、
各フローに対し最大制限伝送帯域を設定し、
ある出力ポートへのパケットの供給を制限するためのバックプレッシャー信号が発生していない場合には、その出力ポートに供給されるべきパケットを含む１以上のフローのうちの各フロー毎に、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最大制限伝送帯域に相当するレート以下である場合にはその入力レートと同一の出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給し、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最大制限伝送帯域に相当するレートを超える場合にはそのフローに設定された前記最大制限伝送帯域に相当する出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給することを特徴とする伝送帯域制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルータ等においてあるポートから他のポートに供給されるフローの伝送帯域を制御するための伝送帯域制御方法及び伝送帯域制御システムに関し、特に、シャーシ型のルータ等においてあるポートから他のポートに供給されるフローの伝送帯域を制御するための伝送帯域制御方法及び伝送帯域制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
シャーシ型ルータとは、物理構造上、バックプレーンを介して複数の回線カードが接続される構成をもつルータのことである。ここで、バックプレーンとは、複数の機能ブロックを接続させるための媒介となる基板のことをいう。
【０００３】
従来例によるシャーシ型ルータを図１を参照して説明する。
【０００４】
従来例によるシャーシ型ルータは、スイッチファブリック９０１及びバックプレーンを介してスイッチファブリック９０１に接続される回線カード９０２−Ｘ、９０２−Ｙ、９０２−Ｚを備える。ここでスイッチファブリックとは、パケットの宛先に応じて出力ポートを選択し送信する機能ブロックのことをいう。また、各回線カード９０２は、バックプレッシャー受信部９１１、帯域制御部９１２及び出力ポート単位キュー９１３を備える。出力ポート単位キュー９１３は、各出力ポート毎に設けられたキューである。
【０００５】
ある回線カードの受信部に入力されたパケットは、パケットのヘッダ情報等に従って何れかの回線カードの送信部に供給され、その送信部から外部に送信される。以下、回線カードの受信部のことをアップリンク回線カードといい、回線カードの送信部のことをダウンリンク回線カードということにする。
【０００６】
バックプレッシャー受信部９１１は、当該出力ポートへのパケットの供給を制限するためのバックプレッシャー信号９１６をスイッチファブリック９０１から受信すると、その内容を解析し、これが正常なものであると判断したならば、バックプレッシャー信号９１６を帯域制御部９１２へ転送する。
【０００７】
帯域制御部９１２は、受信したバックプレッシャー信号に基づき、出力ポート単位キュー９１３に対して制御対象のキューからの出力を停止する制御信号９１８を与える。
【０００８】
出力ポート単位キュー９１３は、帯域制御部９１２から制御信号９１８を受信すると、制御対象となる出力ポートへの送信を停止する。
【０００９】
図１の例では、回線カード＃Ｚにパケットを出力するための出力ポートにおいて輻輳９１５が生じ、回線カード＃Ｘの出力ポート単位キューのうちの回線カード＃Ｚへ供給されるべきパケットを蓄積するキューからのパケットの出力が停止される例を示している。但し、図示しないが、他の回線カード＃Ｙ、＃Ｚの出力ポート単位キューのうちの回線カード＃Ｚへ供給されるべきパケットを蓄積するキューからのパケットの出力も停止される。
【００１０】
特許文献１に記載されている発明は、輻輳検出部がＡＴＭセル単位で輻輳の検出を行い、かつ、ＣＰＳパケット廃棄部がＣＰＳパケット単位でデータの廃棄を行うことにより、伝送路に与える負荷を正確に把握しつつ、データの伝送効率の低下を抑制して、伝送路の帯域の利用効率を向上させることができるという効果が得られるものである。また、廃棄率に従って、データの廃棄を行うものである。しかし、廃棄率に従ってデータの廃棄を行っても、最低のデータ伝送帯域を必ずしも保障できるわけではない。
【００１１】
特許文献２に記載されている発明は、最低伝送帯域保障と優先度制御を同時に行なうことを可能としたものであるが、出力ポートからのバックプレッシャー信号によりアップリンク回路で最低伝送帯域保障をしたものではない。
【００１２】
特許文献３に記載されている第１の発明は、料金と流量により優先順位を決定し、優先順位に従った確率でパケットを廃棄するものである。そうすると、最低伝送帯域保障をすることができない。
【００１３】
特許文献３の記載されている第２の発明は、流入量が異なる複数のフローを流出量が同一である複数のフローにするために、流入量の多いフローのパケットを廃棄するものである。そうすると、最低伝送帯域保障をすることができない。
【００１４】
特許文献４には、最小帯域幅保障以下のパイプに関して１００％伝送を宣言し、提供される負荷がその保障された最小値を超えるパイプの間で帯域幅を公平に割り振る帯域幅割振り技術が記載されているが、出力ポートからのバックプレッシャー信号によりアップリンク回路で最低伝送帯域保障する発明は記載されていない。
【特許文献１】特開２００２−１１８５５９号公報
【特許文献２】特開２００２−１８５５０１号公報
【特許文献３】特開平１１−１８７０７２号公報
【特許文献４】特表２００４−５２２３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来のシャーシ型ルータにおいては、次のような課題がある。
【００１６】
通信事業者とユーザとの契約の際に最低保障伝送帯域が指定されることがある。最低保障伝送帯域とは、保障されていなければならない伝送帯域の最低値のことである。従って、最低保障伝送帯域以下の伝送速度でパケット伝送が行われると、契約違反となってしまう。
【００１７】
ルータが扱うパケットを宛先やユーザ等の情報を元に素性を分析すると、ルータに流入してルータから送出されるパケットの流れは、それぞれ異なる素性を持ったパケットの流れの集合と言える。ここでは、パケットの素性を分析してその流れを分別したものの概念的な用語として、「フロー」と記載している。具体的には、例えば、宛先及びユーザ又は回線番号の組合せ毎に１つのフローが存在する。また、１のユーザは１つの回線番号を利用する場合もあるが、１のユーザが複数の回線番号を利用する場合もある。
【００１８】
宛先は、例えば、宛先のＶＬＡＮ−ＩＤにより特定される。また、１つの出力ポートに対応する１つの回線カードには一般には、複数のＶＬＡＮ−ＩＤが割り当てられる。但し、ユーザがヘビーユーザである場合には、1つの回線カードに１つのＶＬＡＮ−ＩＤが割り当てられる場合もある。従って、あるＶＬＡＮ−ＩＤを宛先ＶＬＡＮ−ＩＤとするパケットが溢れた場合には、そのＶＬＡＮ−ＩＤのみならずそのＶＬＡＮ−ＩＤと出力ポートを共通とする全てのＶＬＡＮ−ＩＤを宛先ＶＬＡＮ−ＩＤとするフローに対してバックプレッシャー信号が発生する。
【００１９】
スイッチファブリックと回線カードがバックプレーンを介して物理的に分離された構造を有するシャーシ型においては、バックプレッシャー信号に含まれる情報は、輻輳状態にある出力ポートを識別するための情報（出力ポート識別情報）のみに限られる。このため、アップリンク各回線カードにおいて、輻輳状態にあるポートへの出力を停止させるという制御しかできなかった。この制御を行うと、輻輳回避のために廃棄されるパケットはフローを意識しない無作為なものになるため、あるフローのパケットが必要以上に廃棄され、結果的に最低保障伝送帯域を下回る可能性を持つ。すなわち、各フローの最低伝送帯域の保障とスイッチでの輻輳状態の回避を同時に実現する有効な方法が無かった。このため、各パケットが持つ優先度の情報に従った帯域制御は可能であるが、制御対象とすべきフローの識別はできないためフロー選択的な帯域制御ができない。
【００２０】
例として、１０Ｍｂｐｓの最低伝送帯域を保障されたあるユーザが、１２Ｍｂｐｓの通信を行っていたとする。このとき、他のフローの流入が重なり、ある出力ポートで輻輳が生じた場合、このユーザのフローのうち保障範囲内である１０Ｍｂｐｓは必ず導通させ、最低保障伝送帯域を超過した２Ｍｂｐｓのみ廃棄させる制御が必要である。このような廃棄の制御が実現できない場合、通信事業者にとってはユーザに対して通信品質に関する保障範囲を守れない。従って、輻輳を生じさせない為に必要以上に大きい通信機器や通信回線を用意することによりユーザに公平なサービスを提供している事業者もある。特に自らの通信回線を持たない通信事業者にとっては、通信回線を借用する金額に直結する問題となりかねない。
【００２１】
他方、スイッチファブリックと回線カードが物理的に一体化されたルータ（以下、ＢＯＸ型ルータ」という。）においては、各フローの最低伝送帯域の保障とスイッチでの輻輳状態の回避を同時に実現することは比較的容易で既に実現されている。その第１の理由は、スイッチファブリックと、輻輳状態にある出力ポートと、帯域制御部が物理的に一体化されているため、すなわち、同一の基板上に各機能を実現する全ての部品が実装されているため、出力ポートから帯域制御部への制御信号の伝達手段が容易に実現でき、必然的にバックプレッシャー信号の持つ情報量も増やすことができ、出力ポート識別情報以外にも、制限するべきフローを指定するためのフロー識別情報を帯域制御部に供給することができるからである。その第２の理由は、ＢＯＸ型ルータは、複数枚の回線カードを収容できるシャーシ型ルータに比べて小型であるため、必然的に識別するべきフローの数や装置に流入するパケットの量も少なくなり、帯域制御の論理や回路規模が比較的簡易であるからである。
【００２２】
上記理由として挙げた２点において、シャーシ型ルータは、輻輳発生箇所であるスイッチファブリックと、その制御を行う回線カードが物理的に分割されているため、バックプレッシャー信号の物理的な伝達手段において制限が多い。
【００２３】
また、シャーシ型ルータは、想定するフローの数や装置に流入するパケットの数も多いため、輻輳状態の検出回路、制御情報の生成回路、帯域制御回路等の規模が膨大になるという難点がある。
【００２４】
本発明の目的は、シャーシ型ルータにおいて、従来のスイッチファブリックを使用し、フロー単位での帯域制御を行い、輻輳状態の回避をしつつ最低伝送帯域の保障を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明によれば、入力されたパケットを各フロー毎に分類し、各フローに対し最低保障伝送帯域を設定し、ある出力ポートへのパケットの供給を制限するためのバックプレッシャー信号が発生している場合には、その出力ポートに供給されるべきパケットを含む１以上のフローのうちの各フロー毎に、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当するレート以下である場合にはその入力レートと同一の出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給し、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当するレートを超える場合にはそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当する出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給することを特徴とする伝送帯域制御方法が提供される。
【００２６】
上記の伝送帯域制御方法において、前記分類は、入力パケットが供給されるべき各出力ポート毎及び各ユーザ又は回線番号毎に行うようにしてもよい。
【００２７】
上記の伝送帯域制御方法において、各出力ポートは、１以上のＶＬＡＮ−ＩＤに対応したものであってもよい。
【００２８】
上記の伝送帯域制御方法において、前記出力ポートを共通とする複数のフローは、時分割多重されてもよい。
【００２９】
上記の伝送帯域制御方法において、前記出力ポートを共通とする複数のフローは、複数のアップリンク回線カードの間で時分割多重されてもよい。
【００３０】
上記の伝送帯域制御方法において、前記出力ポートを共通とする複数のフローは、各アップリンク回線カード内のフロー選択回路において複数のフロー間で時分割多重されてもよい。
【００３１】
上記の伝送帯域制御方法において、前記フロー選択回路は、各フロー毎の前記最低保障伝送帯域に応じて、時分割多重の時間比を決定してもよい。
【００３２】
上記の伝送帯域制御方法において、前記フロー選択回路は、あるフローの実パケットがない場合に、そのフローへの時間割当てをスキップして、次のフローへの時間割当てに進んでもよい。
【００３３】
上記の伝送帯域制御方法において、前記フロー選択回路において時分割多重されたフローは、各アップリンク回線カード内のポート選択回路において他の出力ポートに供給されるフローと時分割多重されてもよい。
【００３４】
上記の伝送帯域制御方法において、前記ポート選択回路は、各ポートプレーン毎の前記最低保障伝送帯域に応じて、時分割多重の時間比を決定してもよい。
【００３５】
上記の伝送帯域制御方法において、前記ポート選択回路は、前記バックプレッシャー信号に係る出力ポートに供給されるフローに対する時間割当てをポートプレーンの前記最低保障伝送帯域に応じて減少させてもよい。
【００３６】
上記の伝送帯域制御方法において、前記ポート選択回路は、前記バックプレッシャー信号に係る出力ポートに供給されるフローに対する時間割当てをポートプレーンの前記最低保障伝送帯域に応じて減少させたことにより生じた余剰時間を他のポートプレーンに割り当ててもよい。
【００３７】
上記の伝送帯域制御方法において、各フローに対し最大制限伝送帯域を設定し、ある出力ポートへのパケットの供給を制限するためのバックプレッシャー信号が発生していない場合には、その出力ポートに供給されるべきパケットを含む１以上のフローのうちの各フロー毎に、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最大制限伝送帯域に相当するレート以下である場合にはその入力レートと同一の出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給し、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最大制限伝送帯域に相当するレートを超える場合にはそのフローに設定された前記最大制限伝送帯域に相当する出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、入力されたパケットを各フロー毎に分類し、各フローに対し最低保障伝送帯域を設定し、ある出力ポートへのパケットの供給を制限するためのバックプレッシャー信号が発生している場合には、その出力ポートに供給されるべきパケットを含む１以上のフローのうちの各フロー毎に、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当するレート以下である場合にはその入力レートと同一の出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給し、そのフローに含まれるパケットの入力レートがそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当するレートを超える場合にはそのフローに設定された前記最低保障伝送帯域に相当する出力レートでそのフローに含まれるパケットをその出力ポートに供給するので、バックプレッシャー信号に出力ポート識別情報が含まれていなくても各フロー毎に最低保障伝送帯域を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００４０】
［実施形態１］
本実施形態は、シャーシ型ルータにおいて、パケットの入力頻度が機器内部での処理時能力を超えるようになった場合に、ダウンリンク回線カードでパケットが溢れることにより輻輳状態が発生した際の帯域制御に特徴を持つ。
【００４１】
上述したように、従来のシャーシ型ルータでは、スイッチファブリックがアップリンク回線カードにバックプレッシャー信号を通知し、パケット入力を一時的に「停止」させることでダウンリンク回線カードの処理能力を超える入力パケットに対して適応する制御をとっていた。
【００４２】
一方、本実施形態は、パケット入力を「停止」させるのではなく、あらかじめ最低保障伝送帯域による流量制限をフロー毎に行い、輻輳状態が発生したときに「流量制限」という制御手法をとっていることに特徴がある。
【００４３】
図２を参照すると、本実施形態によるシャーシ型ルータは、スイッチファブリック１０１及びバックプレーンを介してスイッチファブリック１０１に接続される回線カード１０２−Ｘ、１０２−Ｙ、１０２−Ｚを備える。各回線カード１０２は、バックプレッシャー受信部１１１、帯域制御部１１２及びフロー単位キュー１１３を備える。フロー単位キュー１１３は、各フロー毎に設けられたキューである。
【００４４】
回線カード１０２は、他の通信機器２０１と通信回線（図示せず。）を介して接続され、自ルータに流入されるべきパケットの受信および自ルータから送出されるべきパケットの送信を行う。アップリンク回線カードはスイッチファブリック１０１の前段に位置し、ルータに流入してきたパケットをスイッチファブリック１０１に転送する機能を具備する。
【００４５】
一方、ダウンリンク回線カードは、スイッチファブリック１０１の後段に位置し、スイッチファブリック１０１から転送されてきたパケットを外部に送信する機能を具備する。回線カード１０２とスイッチファブリック１０１は物理的に分離されており、バックプレーン（図示せず。）を介して接続される。
【００４６】
スイッチファブリック１０１は、複数の回線カード１０２−Ｘ、１０２−Ｙ、１０２−Ｚと接続されており、アップリンク回線カードとダウンリンク回線カードの中間に位置する。アップリンク回線カードが受信したパケットはスイッチファブリック１０１に転送され、スイッチファブリック１０１はパケットの宛先に応じた出力ポートへそのパケットを送信する。ある出力ポートへ処理能力以上のパケットが流入した際には、輻輳出力ポートを識別するための出力ポート識別情報を伴ったバックプレッシャー信号をアップリンク回線カードへ出力する。
【００４７】
バックプレッシャー受信部１１１は、バックプレッシャー信号を受信し、その制御情報を解析する。
【００４８】
帯域制御部１１２は、各フローのパケット流量を管理し、バックプレッシャー受信部１１１で解析された情報に基づき、輻輳出力ポートへのフローを最低保障伝送帯域に流量制限する。
【００４９】
フロー単位キュー１１３は、各フロー毎のパケットを蓄積する。
【００５０】
このようにして、本発明では、スイッチファブリック１０１が発するバックプレッシャー信号の使用方法を変えることで、シャーシ型ルータにおいても輻輳の回避と各フロー毎の最低伝送帯域の保障を両立する。
【００５１】
次に、本発明の実施形態について、より詳細に説明する。
【００５２】
図２において、スイッチファブリック１０１は、出力ポートで輻輳が生じると、アップリンク回線カードへバックプレッシャー信号１１６を出力する。
【００５３】
バックプレッシャー信号受信部１１１は、スイッチファブリック１０１からのバックプレッシャー信号１１６を受信すると、それに含まれているポート識別情報をみることにより輻輳状態にある出力ポートを識別し、帯域制御部１１２へ出力ポート識別情報を送信する。
【００５４】
帯域制御部１１２は。受信したバックプレッシャー信号と各フロー毎に設定されている最低保障伝送帯域に基づき、フロー単位キュー１１３に対して制御対象のフローの出力を制限する。
【００５５】
図３は、図２に示す帯域制御回路群の詳細な構成を示す。
【００５６】
図３を参照すると、インターフェース部１１１−１は、主に物理的なインターフェースを司り、スイッチファブリック１０１から発せられるバックプレッシャー信号を受信し、その有効性を確認する。存在しないポートを指定するものなど無効と判断された場合は無視する。
【００５７】
バックプレッシャー解析部１１１−２は、有効と判断されたバックプレッシャー信号に含まれる、輻輳状態にある出力ポートを識別するためのポート識別情報等を抜き出し、帯域制御部１１２へ転送する。
【００５８】
フロー単位キュー１１３は、上述したように、各フロー毎に設けられるものであるが、同一の出力ポートを宛先出力ポートとするフロー単位キューの集合を出力ポートプレーンということにする。同一の出力ポートを宛先出力ポートとする出力ポートプレーンは、１つのアップリンク回線カードには１つしか存在しないが、一般には、シャーシ型ルータは複数のアップリンク回線カードを備え、複数のアップリンク回線カードの出力ポートプレーンであって宛先出力ポートを共通とするものに含まれるフローがその宛先出力ポートに供給される。
【００５９】
各アップリンク回線カードの各出力ポートプレーンに対して、１つのフロー選択回路１２１が設けられる。フロー選択回路１２１は、同一のアップリンク回線カードの同一の出力ポートプレーンに属する複数のフロー単位キューに格納されているパケットをレートに応じて時間比を変化させる加重ラウンドロビン法により時分割多重して出力する。
【００６０】
各アップリンク回線カードに対して、１つのポート選択回路１２２が設けられる。ポート選択回路１２２は、同一のアップリンク回線カードに属する複数のフロー選択回路１２１が出力するパケットをレートに応じて時間比を変化させるラウンドロビン法により時分割多重して、スイッチファブリック１０１に出力する。ポート選択回路１２２の出力には、複数の出力ポート宛のパケットが含まれているが、スイッチファブリック１０１は、パケットをそれぞれの宛先出力ポートに導く。
【００６１】
ある出力ポートに輻輳が生じていない場合には、各アップリンク回線カードの各出力ポートプレーンの各フロー単位キューからは、そのフロー単位キューへ流入するパケットの入力レートと同一の出力レートでパケットが出力される。このように、出力レートが制限されていない様子を図４（ａ）に示す。
【００６２】
これに対し、ある出力ポートに輻輳が生じた場合には、各アップリンク回線カードのその出力ポートに対応する出力ポートプレーンの各フロー単位キューから出力されるパケットは次のようになる。すなわち、そのフロー単位キューへ流入するパケットの入力レートがそのフロー単位キューに割り当てられている最低保障伝送帯域に相当するレート以下である場合には、そのフロー単位キューへ流入するパケットの入力レートと同一の出力レートでパケットが出力されるが、そのフロー単位キューへ流入するパケットの入力レートがそのフロー単位キューに割り当てられている最低保障伝送帯域に相当するレートを超える場合には、その最低保障伝送帯域に相当する出力レートでパケットが出力される。これは、フロー単位キューに入力されるパケットのうちの一部のパケットを廃棄することにより実現される。このように、出力レートが制限されている様子を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）において、ＲＭＩＮで示すのは、最低保障伝送帯域である。
【００６３】
フロー選択回路１２１は、各フロー単位キューに蓄積されているパケットをそのフロー単位キューに割り当てられている最低保障伝送帯域に相当するレートで出力する。従って、フロー選択回路１２１から出力されるパケットの合計レートは、そのフロー選択回路１２１が属する出力ポートプレーンに属する全てのフロー単位キューに割り当てられている最低保障伝送帯域の合計値に相当するレートとなる。
【００６４】
ポート選択回路１２２は、輻輳が生じている出力ポートが存在しない場合には、そのポート選択回路１２２が属するアップリンク回線カードに属する全ての出力ポートプレーンのフロー選択回路１２１から出力されるパケットを公平に選択し、スイッチファブリック１０１に出力する。
【００６５】
一方、ポート選択回路１２２は、ある１つの出力ポート（例えば出力ポート＃Ｚ）に輻輳が生じている場合には、そのポート選択回路１２２が属するアップリンク回線カードに属する出力ポートプレーンのうちのその出力ポートに対応する出力ポートプレーンのフロー選択回路１２１から出力されるパケットの出力レートを、その出力ポートプレーンに属する全てのフロー単位キューに割り当てられている最低保障伝送帯域の合計値に相当するレートとし、そのポート選択回路１２２が属するアップリンク回線カードに属する出力ポートプレーンのうちのその出力ポートに対応する出力ポートプレーン以外の出力ポートプレーンのフロー選択回路１２１から出力されるパケットを公平に選択する。こうすることにより、ポート選択回路１２２は、輻輳が生じた出力ポートの輻輳を解消すると共に、輻輳解消のために空いた伝送帯域を輻輳が生じていない出力ポートへのパケットの出力に割り当てることにより、ベストエフォートの伝送を実現する。
【００６６】
ある出力ポートに輻輳が生じた場合には、全てのアップリンク回線カードのポート選択回路１２２からその出力ポートに供給されるパケットの最大レートは、各アップリンク回線カードのその出力ポートに対応した出力ポートプレーンのフロー選択回路１２１が出力するパケットのレートの合計値となる。また、各回線カードのその出力ポートに対応した出力ポートプレーンのフロー選択回路１２１が出力するパケットの最大レートは、前述したように、その出力ポートプレーンに属する全てのフロー単位キューに割り当てられている最低保障伝送帯域に相当するレートの合計値となる。従って、ユーザとの契約内容を考慮した上で、各出力ポートプレーンの各フロー単位キューに割り当てる最低保障伝送帯域を出力ポート単位で調整することにより、バックプレッシャー信号を用いたフロー単位のレート制限により出力ポートでの輻輳を消滅させることができる。
【００６７】
また、前述したように、フロー選択回路１２１は、同一のアップリンク回線カードの同一の出力ポートプレーンに属する複数のフロー単位キューに格納されているパケットを加重ラウンドロビン法により時分割多重して出力する。また、前述したように、フロー選択回路１２１は、各フロー単位キューに蓄積されているパケットをそのフロー単位キューに割り当てられている最低保障伝送帯域に相当するレート以下で出力するため、フロー選択回路１２１から出力されるパケットの合計レートは、そのフロー選択回路１２１が属する出力ポートプレーンに属する全てのフロー単位キューに割り当てられている最低保障伝送帯域の合計値に相当するレート以下となる。従って、フロー選択回路１２１は、加重ラウンドロビン法により、フロー単位キューを選択した時に、そのフロー単位キューが空である場合には、即座に次のフロー単位キューの選択に進んでもよい。こうしても、フロー選択回路１２１から出力されるパケットのポート当たりの合計レートが不正に増加することはない。
【００６８】
このように、実施形態１は特定の出力ポートにおける輻輳をフロー毎の最低保障伝送帯域を保障したうえで解決するものである。
【００６９】
［実施形態２］
実施形態２は、特定の出力ポートにおける輻輳をフロー毎の最低保障伝送帯域を保障したうえで解決するという実施形態１の効果を維持したまま、伝送帯域を特定のフローが独占することを防止するものである。
【００７０】
バックプレッシャー信号により出力レートが制限されている場合のパケットの出力レートの例を図４（ｂ）に示した。この場合には、出力レートは、最低保障伝送帯域により制限される。
【００７１】
これに対し、バックプレッシャー信号による出力レートが制限されておらず、最大制限伝送帯域により出力レートが制限されている場合の出力レートの例を図４（ｃ）に示す。図４（ｃ）において、ＲＭＡＸで示すのは、最大制限伝送帯域である。
【００７２】
図４（ｂ）と図４（ｃ）を比較すると明らかなように、出力が制限されるレートは異なるものの、制御のされ方は、最低保障伝送帯により出力レートを制限する場合も、最大制限伝送帯域により出力レートを制限する場合も同一である。
【００７３】
従って、図２又は３に示す出力ポートプレーン群を最低伝送帯域保障部として扱った場合、図５に示すように、最低伝送帯域保障部と同一の構造を有する最大伝送帯域制限部を設け、最低伝送帯域保障部と最大伝送帯域制限部を直列に接続することにより、最低伝送帯域の保障と最大伝送帯域の制限を行うことが可能となる。
【００７４】
最大伝送帯域制限部が最低伝送帯域保障部と異なる点は、最低伝送帯域保障部の各フロー単位キューには、最低保障伝送帯域が設定されるのに対し、最大伝送帯域制限部の各フロー単位キューには、最大制限伝送帯域が設定される点と、最低伝送帯域保障部にはバックプレッシャー信号が必要に応じて入力され、その時に最低伝送帯域保障部は最低伝送帯域保障を考慮した上でレート制限を行うのに対し、最大伝送帯域制限部には、バックプレッシャー信号が入力されず、常に潜在的又は顕在的にレート制限を行っている点である。但し、最大伝送帯域制限部の各フロー単位キューに設定される最大制限伝送帯域は、最低伝送帯域保障部の各フロー単位キューに設定される最低保障伝送帯域よりも大きいので、実質的には、最大伝送帯域制限部は、バックプレッシャー信号が最低伝送帯域保障部に入力されていない時に顕在的な動作をする。
【００７５】
また、実施形態１の場合には、フロー選択回路１２１から出力されるパケットの合計レートが不正に増加することはないので、フロー選択回路１２１は、加重ラウンドロビン法により、フロー単位キューを選択した時に、そのフロー単位キューが空である場合には、即座に次のフロー単位キューの選択に進んでもよいこととしたが、これを許可すると各フロー単位キュー毎にみると、パケットの出力レートが規定値を超える場合が生じ得る。従って、実施形態２の最大伝送帯域制限部に含まれるフロー選択回路１２１は、このようなスキップ動作を行わない。
【００７６】
最大伝送帯域制限部は、スイッチファブリックの次段のブロックとして回線カードのダウンリンクに実装してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、ルータ等において、出力ポートに輻輳が生じた場合にフロー毎に伝送レートを制限することに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】従来例によるシャーシ型ルータの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１によるシャーシ型ルータの構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すアップリンク回線カードの細部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態によるレート制限を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態２によるシャーシ型ルータの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０１  スイッチファブリック
１０２  回線カード
１１１  バックプレッシャー受信部
１１１−１  インターフェース部
１１１−２  バックプレッシャー解析部
１１２  帯域制御部
１１３  フロー単位キュー
１１４  回線カード＃Ｚ行きにフロー
１１５  輻輳
１１６  バックプレッシャー信号
１２１  フロー選択回路
１２２  ポート選択回路
【図１】
2006094304.tif 000003
【図２】
2006094304.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006094304.tif 000006
【図５】
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