(57)【要約】  存在点（ＰｏＰ）がコアルータを含む必要がない、凝縮されたコア装置が異なるＰｏＰのアクセスルータ間でパケットを経路指定する広域ネットワーク（ＷＡＮ）インターネットプロトコル（ＩＰ）バックボーンのためのエネルギー効率の高いアーキテクチャ。
2014511091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセスルータ間でパケットを経路指定するための凝縮されたコア装置であって、
少なくとも１つの入口ルータであり、各入口ルータが、１つまたは複数のアクセスルータからパケットを受信し、受信された各パケットに関連付けられた宛先アドレスを決定し、前記宛先アドレスに関連付けられたアクセスルータで終端する複数の経路のうちの１つまたは複数の経路に各パケットをマップするように構成された、少なくとも１つの入口ルータと、
地理的に近接する複数のコア移送スイッチであり、各コア移送スイッチが複数の経路をサポートする、複数のコア移送スイッチと
を備える、凝縮されたコア装置。
【請求項２】
複数の出口スイッチをさらに備え、各出口スイッチが、出口スイッチおよび１つまたは複数のコア移送スイッチによってサポートされる経路を介して出口スイッチで受信されるパケットを１つまたは複数のアクセスルータに向けて搬送するように構成され、
前記入口ルータが長距離接続を介してそれぞれのアクセスルータと通信し、前記入口ルータが短範囲リンクを介して前記コア移送スイッチと通信し、前記コア移送スイッチが短範囲リンクを介して他のコア移送スイッチと通信し、短範囲リンクを介して前記出口スイッチと通信し、前記出口スイッチが長距離接続を介して宛先アクセスルータと通信する、請求項１２に記載の凝縮されたコア装置。
【請求項３】
各アクセスルータが、共通の存在点（ＰＯＰ）に関連付けられた１つまたは複数の地域ネットワークをサポートする、請求項１に記載の凝縮されたコア装置。
【請求項４】
入口ルータに到達する各パケットのＩＰヘッダが前記入口ルータによってのみ検査され、前記経路がラベルスイッチド経路または安全なトンネルのいずれをも備える、請求項１に記載の凝縮されたコア装置。
【請求項５】
ネットワーク管理システムによって分散ルータとして管理されるように構成された、請求項１に記載の凝縮されたコア装置。
【請求項６】
少なくともいくつかのパケットが、一次経路およびバックアップ経路のいずれかまたは両方を介して凝縮されたコアを介して搬送される、請求項１に記載の凝縮されたコア装置。
【請求項７】
前記コア移送スイッチが、前記入口ルータに向けてフロー制御情報を提供し、前記入口ルータおよびコア移送スイッチが、前記フロー制御情報を利用して、パケットがそれぞれの経路に配信される順番を調整する、請求項１２に記載の凝縮されたコア装置。
【請求項８】
前記コア移送スイッチのパケットバッファを実装するメモリが、単一の電子的構成要素内のパケット処理論理と統合される、請求項１に記載の凝縮されたコア装置。
【請求項９】
アクセスルータ間でパケットを経路指定するための凝縮されたコア装置であって、
少なくとも１つの入口ルータであり、各入口ルータが、１つまたは複数のアクセスルータからパケットを受信し、受信された各パケットに関連付けられた宛先アドレスを決定し、前記宛先アドレスに関連付けられたアクセスルータで終端する複数の経路のうちの１つまたは複数の経路に各パケットをマップするように構成された、少なくとも１つの入口ルータと、
複数のコア移送スイッチであり、各コア移送スイッチが複数の経路をサポートする、複数のコア移送スイッチと、
少なくとも１つの出口スイッチであり、各出口スイッチが、出口スイッチおよび１つまたは複数のコア移送スイッチによってサポートされる経路を介して出口スイッチで受信されるパケットを１つまたは複数のアクセスルータに向けて搬送するように構成された、少なくとも１つの出口スイッチと
を備える、凝縮されたコア装置。
【請求項１０】
アクセスルータ間でパケットを経路指定するための方法であって、
１つまたは複数の入口ルータでソースアクセスルータに関連付けられたパケットを受信するステップと、
受信された各パケットに関連付けられた宛先アドレスを決定するステップと、
前記宛先アドレスに関連付けられたアクセスルータで終端する複数の経路のうちの１つまたは複数の経路に各パケットをマップするステップと、
マップされた各経路をサポートする所定の数の地理的に近接するコア移送スイッチのうちの対応する第１のコア移送スイッチに向けて各パケット送信するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、通信ネットワークに関し、より詳細には、それに限定されないが、パケットを経路指定するための改良されたアーキテクチャに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に配備された広域ネットワーク（ＷＡＮ）インターネットプロトコル（ＩＰ）バックボーンアーキテクチャにおいて、ネットワークは、それぞれの地域ネットワークに近接近で置かれた複数の地理的に分散された存在点（ＰｏＰ）を備える。各ＰｏＰは、通信サービスをクライアント地域ネットワーク（たとえば、メトロポリタンエリアネットワークまたは企業ネットワーク）に提供し、これらの地域ネットワークを他のＰｏＰに接続する。ＰｏＰを相互接続するバックボーンネットワークは、通常は、長距離光リンクの部分的に接続された網から成る。各ＰｏＰ自体は、コアおよびアクセスルータから成る網目状ネットワークである。ＰｏＰアクセスルータはクライアントに接続性を提供し、一方、コアルータはそのアクセスルータと他のＰｏＰのコア／アクセスルータの間に接続性を提供する。
【０００３】
ＷＡＮバックボーンネットワークを形成する光網の部分的接続性の結果として、ソース／宛先のペアの間のネットワーク経路は、複数のＰｏＰに亘り、複数のコアルータを通過することができる。たとえば、図１は、ＰｏＰ１２０−Ａの内部構造、およびその接続された地域ネットワーク１１０−ＳとのＰｏＰ接続性ならびに他のＰｏＰ１２０とのＰｏＰ接続性を示す。この従来の設定では、第１のＰｏＰ１２０−Ａによって供される地域ネットワークから第２のＰｏＰ１２０−Ｂによって供される遠隔の地域ネットワークに進むデータパケットは、複数のコアルータ、すなわち、ＰｏＰ１２０−ＡおよびＰｏｐ１２０−Ｂの各々の中の少なくとも１つのコアルータ、次いで、いくつかの中間ＰｏＰ内のコアルータ（恐らく中間ＰｏＰごとに２つ以上のコアルータを有する）を横断する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の様々な不備点は、その中で凝縮されたコア装置が異なる存在点（ＰｏＰ）のアクセスルータ間でパケットを経路指定する広域ネットワーク（ＷＡＮ）インターネットプロトコル（ＩＰ）バックボーンのエネルギー効率の高いアーキテクチャについての本発明によって対処され、ここでＰｏＰはコアルータを含む必要はない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態で、異なる存在点（ＰｏＰ）のアクセスルータ間でパケットを経路指定するための凝縮されたコア装置は、複数の入口ルータであって、各入口ルータが、１つまたは複数のアクセスルータからパケットを受信し、受信された各パケットに関連付けられた宛先アドレスを決定し、前記宛先アドレスに関連付けられたアクセスルータで終端する複数の経路のうちの１つまたは複数の経路に各パケットをマップするように構成された、複数の入口ルータと、複数のコア移送スイッチであって、各コア移送スイッチが、複数の経路をサポートする、複数のコア移送スイッチと、複数の出口スイッチであって、各出口スイッチが、出口スイッチおよび１つまたは複数のコア移送スイッチによってサポートされる経路を介して出口スイッチで受信されるパケットを１つまたは複数のアクセスルータに向けて搬送するように構成された、複数の出口スイッチとを備える。
【０００６】
本発明の教示は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明を考慮することによって、容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来技術のコア経路指定システムを介して経路指定される通信経路のハイレベルブロック図である。
【図２】一実施形態により構成されたコア経路指定システムのハイレベルブロック図である。
【図３】一実施形態による複数の地域ネットワークと凝縮されたコアとの間の通信をサポートするＰｏＰのハイレベルブロック図である。
【図４】一実施形態による凝縮されたコアのハイレベルブロック図である。
【図５】一実施形態による障害回復力を提供する凝縮されたコアのハイレベルブロック図である。
【図６】一実施形態による方法の流れ図である。
【図７】一実施形態による待ち行列構造およびリンクに基づくバックプレッシャ機構の流れ図である。
【図８】一実施形態による複数のインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）を備えるネットワークのハイレベルブロック図である。
【図９】一実施形態による凝縮されたコアラインカード（ＣＣＬＣ）のハイレベルブロック図である。
【図１０】一実施形態によるコア移送スイッチ（ＣＴＳ）のハイレベルブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
理解し易くするために、同一の参照番号は、可能であれば、複数の図面に共通の同一の要素を指示するために使用されている。
【０００９】
本発明は、主として、ＰｏＰ間のコアトラフィックを搬送する際に使用するように構成された凝縮されたコア（ＣＣ）装置の環境の中で説明されるが、本発明はまた、トラフィック経路指定トポロジ、ネットワーク、方法論、および従来の経路指定構造への依存の低減、エネルギー消費の低減、パスごとのホップの決定論的数および本明細書に記載の他の特徴によって利益を得る他の同様のものに適用可能であることが、本明細書の教示を受ける当業者には理解されよう。
【００１０】
本発明の一部は、ＩＰルータがパケットネットワークのエネルギー効率の悪い構成要素であるという本発明者による認識にある。ＩＰルータ内のエネルギー消費の主要な原因には、（ａ）パケット処理を実行するデータ経路ハードウェアデバイス、（ｂ）経路指定テーブルの記憶に必要とされるオフチップメモリ、（ｃ）データパケットのバッファリングのために必要とされるオフチップメモリ、および（ｄ）それらのメモリとパケット処理デバイスの間の相互接続線が挙げられる。
【００１１】
図２は、一実施形態に従って構成されたコア経路指定システムのハイレベルブロック図である。図２のコア経路指定システムは、例示的に、ＷＡＮ  ＩＰバックボーンの耐障害性のある、エネルギー効率の高いアーキテクチャを提供する。そのアーキテクチャは、現在の配備に特有のＰｏＰの部分的に接続された網を地理的に凝縮されたパケット交換コアで置き換えるために、様々な実施形態で使用することができる。すなわち、複数の存在点の各々に配備されたコアルータを使用して実装されるコアではなくて、集中化した「凝縮されたコア」（ＣＣ）が実装される。
【００１２】
具体的には、図２は、領域Ｒ１からＲ１４（すなわち、２１０−１から２１０−１４）として示される複数の領域２１０を示し、各領域は存在点（ＰｏＰ）２２０によってサポートされる。具体的には、ＰｏＰ  ＡからＨとして示される複数のＰｏＰ２２０の各々（すなわち、２２１−Ａから２２０−Ｈ）は、領域２１０のうちの１つまたは複数に関連付けられる、または他の方法でそれをサポートする。各ＰｏＰ２２０は、１つまたは複数のそれぞれのサポートされる領域２１０内のネットワーク要素と他の領域内のネットワーク要素（すなわち、他のＰｏＰによってサポートされる領域内のネットワーク要素）の間のトラフィックフローをサポートするために使用される。ＰｏＰ２２０の各々は、少なくとも２ノード離れた、長範囲または長距離伝送経路２３０および２４０を介して、凝縮されたコア（ＣＣ）２５０に接続される。
【００１３】
図２に示されたコア経路指定システム２００のＰｏＰ２２０は、アクセスルータのみを含み、ＩＰコアルータを含まないことに留意されたい。この方式では、コア経路指定システム２００内のあらゆる終端間ネットワーク経路は、決定可能な数のＩＰ経路指定要素によってサポートされる。たとえば、一実施形態で、３つのＩＰ経路指定要素が、コア経路指定システム２００内の任意の終端間ネットワーク経路、すなわち、ソースＰｏＰにあるＩＰ経路指定要素（アクセスルータ）、宛先ＰｏＰにあるＩＰ経路指定要素（アクセスルータ）、および凝縮されたコア２５０のエッジにあるＩＰ経路指定要素（凝縮されたコア入口ルータ）をサポートするために使用される。
【００１４】
凝縮されたコア（ＣＣ）２５０は、様々なＰｏＰ２２０を接続するための、耐障害性のある、エネルギー効率の高いＷＡＮバックボーンアーキテクチャを提供する。ＣＣ２５０は、有利には、図３および図４に示すように、各ＰｏＰでアクセスルータに直接接続された単一の仮想ＩＰコアルータで標準的な完全にまたは部分的に光のＰｏＰ相互接続網を置き換えることによって、ＰｏＰ２２０がＩＰコアルータを使用することを回避できるようにする。
【００１５】
図３は、図２に関して説明したものなどの一実施形態による、複数の地域ネットワークと凝縮されたコアの通信をサポートするＰｏＰのハイレベルブロック図である。
【００１６】
具体的には、ＰｏＰ３２０は、例示的に、ＡＲ−１、ＡＲ−２およびＡＲ−３として示された３つのアクセスルータＡＲを備える。各々のアクセスルータＡＲは、それぞれの短範囲または短距離通信リンクを介して１つまたは複数の地域ネットワーク３１０と通信する。アクセスルータＡＲはまた、短距離通信リンクを介して互いに通信する。アクセスルータＡＲ−１からＡＲ−３の各々は、それぞれのアップストリームおよびダウンストリーム長距離通信リンク３３０／３４０を介して、凝縮されたコア（ＣＣ）３５０のそれぞれのポート３５１と通信する。
【００１７】
様々な実施形態で、凝縮されたコアは、ＰｏＰのうちの１つと地理的に近接するおよび／または統合される。
【００１８】
図４は、図２−図３に関して前述したものなどの一実施形態による凝縮されたコアのハイレベルブロック図である。具体的には、凝縮されたコア４００は、入力長距離接続からデータを受信するための複数の入口デバイス４５１と、出力長距離接続にデータを送信するための出口デバイス４５２と、入口デバイス４５１および出口デバイス４５２の間でデータを選択的に切り替えるための複数のスイッチングデバイス４５３とを備える。様々な実施形態で、入口デバイス４５１、出口デバイス４５２およびスイッチングデバイス４５３は、それらのデバイスの間の相互接続経路が短距離通信リンクによってサポートされるように、すべて互いに近接して置かれてローカル接続領域を形成する。
【００１９】
一実施形態で、その凝縮されたコアは、コア移送スイッチ（ＣＴＳ）として示されるスイッチングデバイスのネットワークによって相互接続された、凝縮されたコアラインカード（ＣＣＬＣ）の外周を備える。ＣＣＬＣは、その中で各ＣＣＬＣがパケットプロセッサ、パケットバッファを有するトラフィック管理プログラムなどを含むルータラインカードと機能的に同様の方式で実装され得る。
【００２０】
ＣＣＬＣなどの入口デバイス４５１がＰｏＰから受信するあらゆるパケットは、分類され、トンネルのラベルに関連付けられて、凝縮されたコアフレームと呼ばれるデータユニットを形成する。そのトンネルは、入口デバイスまたはＣＣＬＣの入力ポートから出口デバイスまたはＣＣＬＣの出力ポートに凝縮されたコアを介するフレーム経路を指定する。出口デバイスまたはＣＣＬＣは、フレームからそのラベルを取り除き、結果として生じたパケットをその宛先アクセスルータに転送する。入口デバイスまたはＣＣＬＣで、そのパケットが調べられ、そのパケットの宛先アクセスルータの識別が使用されて、割り当てられるトンネルラベルの選択に寄与することができる。そのパケット宛先アドレスは、割り当てられたトンネルを選択するための唯一の基準、または割り当てられたトンネルを選択するための複数の基準のうちの１つを構成し得る。
【００２１】
各入口／出口デバイスまたはＣＣＬＣは、少なくとも１つのＣＴＳに接続され、様々な実施形態は、冗長性などを目的として複数のＣＴＳを使用する。それらのＣＴＳは、すべての入口／出口デバイスまたはＣＣＬＣを相互接続する網目状ネットワークを形成する。
【００２２】
一実施形態で、各ＣＣＬＣは、凝縮されたコアトンネルの発信のためのＩＰ経路指定機能を有する入口ＣＣＬＣと、凝縮されたコアトンネルの終端のためのＩＰ経路指定機能を有さない出口ＣＣＬＣの両方としての機能を果たす。
【００２３】
一実施形態で、各ＣＴＳは、データフレームヘッダに含まれるトンネリングラベルに基づきデータフレームを転送する大容量の単一チップスイッチを備える。この実施形態では、マルチプロトコルラベルスイッチング（ＭＰＬＳ）などの知られているトンネリング技術が、使用され得る。任意選択で、プロプライエタリな方式がまた、ラベル形式と、ラベルの割当ておよび配布のための信号伝達機構とを定義するために使用され得る。フレーム形式は、実施形態に応じて、すべてのフレームが同等のサイズを有することを必要とすることがあり、または異なるサイズを許すことがある。
【００２４】
様々な実施形態で、凝縮されたコアは、ネットワーク管理システムによって、分散されたルータとして定義および管理されるようになされる。
【００２５】
図５は、図２−図４に関して前述したものなどの一実施形態による障害回復力を提供する凝縮されたコアのハイレベルブロック図である。具体的には、凝縮されたコア５００は、凝縮されたコア５００が入口および出口デバイスまたはＣＣＬＣのあらゆるペアの間で、少なくとも２ノード離れた経路を使用することによって、障害回復力を提供することを除いて、図４に関して前述した凝縮されたコア４００と同様である。
【００２６】
具体的には、図５を参照すると、複数の入口デバイス４５１のいずれかで受信されたデータは特定の出口デバイス、すなわち出口デバイス４５２−３、を介して送信することになっていることが本論を目的として仮定される。入口デバイス４５１によって受信されたトラフィックは、凝縮されたコア５００を形成する様々なコア移送スイッチ４５３を介するそれぞれの一次経路Ｐもしくはそれぞれのバックアップ経路Ｂのうちの一方または両方を介して出口デバイス４５２−３に経路指定されることが理解されよう。
【００２７】
図５を参照すると、一次経路Ｐは実線の矢印で示され、一方、バックアップ経路Ｂは破線の矢印で示される。具体的には、入口デバイス４５１−１に関連付けられた一次経路はＣＴＳ４５３−１、ＣＴＳ４５３−２およびＣＴＳ４５３−４を含み、一方、バックアップ経路はＣＴＳ４５３−８、ＣＴＳ４５３−９およびＣＴＳ４５３−４を含み、入口デバイス４５１−２に関連付けられた一次経路はＣＴＳ４５３−８、ＣＴＳ４５３−９およびＣＴＳ４５３−４を含み、一方、バックアップ経路はＣＴＳ４５３−７、ＣＴＳ４５３−６およびＣＴＳ４５３−５を含み、入口デバイス４５１−３に関連付けられた一次経路はＣＴＳ４５３−８、ＣＴＳ４５３−９およびＣＴＳ４５３−４を含み、一方、バックアップ経路はＣＴＳ４５３−７、ＣＴＳ４５３−６およびＣＴＳ４５３−５を含み、入口デバイス４５１−４に関連付けられた一次経路はＣＴＳ４５３−７、ＣＴＳ４５３−９およびＣＴＳ４５３−４を含み、一方、バックアップ経路はＣＴＳ４５３−６およびＣＴＳ４５３−５（すなわち、２ホップのバックアップ経路）を含む。
【００２８】
前述の実施形態の環境において、各ＰｏＰはアクセスルータのみを使用して実装され、一方、ＣＣはＣＴＳの網によって相互接続された入口ルータの外周として実装される。したがって、すべてのＰｏＰは、それら自体は短距離通信リンクを使用して相互接続されるＣＣ内のコア移送スイッチの１つの入口ルータおよび網を介して相互接続される。
【００２９】
概して言えば、凝縮されたコア内で、ＣＴＳは、トンネルラベルに基づき各フレームを切り替える。あらゆるトンネルは、入口ＣＣＬＣのコアに面するインターフェースで始まり、そこでフレームは凝縮されたコアによって採用された形式に従って並べられ、カプセル化され、出口ＣＣＬＣのＰｏＰに面するインターフェースで終端し、そこでフレームカプセル化が取り除かれ、元のＩＰパケットが復元される。あらゆるトンネルは、ＰｏＰアクセスルータに直接面するネットワークインターフェースで終端するので、出口ＣＣＬＣはＩＰ機能を実行せず（すなわち、個々のＩＰパケットのＩＰヘッダを調べるまたは検査する必要がない）、このため、出口スイッチと論理的に称される。結果として、様々な実施形態に従って構成されたＷＡＮバックボーンで、ＰｏＰ間データパケットは３つのＩＰルータ（パケットが、それらのＩＰヘッダの内容に基づいて処理および経路指定されるネットワークノード）、すなわち、ソースＰｏＰ内のアクセスルータ、凝縮されたコアのエッジにある入口ＣＣＬＣ、および宛先ＰｏＰ内のアクセスルータ以外を横断しない。この条件は、ＰｏＰ間トラフィックの全体の負荷を支えるために必要とされるＩＰ転送容量の最小化を保証し、それによって、ＷＡＮバックボーンを動作させるために必要とされるエネルギーを大幅に低減する。
【００３０】
様々な実施形態で、トンネルのうちの少なくともいくつかは、出口ＣＣＬＣのＰｏＰに面するインターフェースではなくて宛先ＰｏＰアクセスルータで終端する。これらの実施形態で、トンネルをサポートするＣＴＳは、必要に応じて長距離リンクまたは短距離リンクを介して宛先ＰｏＰに結合され得る。
凝縮されたコアにおけるトンネリングおよびデータ形式
様々な実施形態で、ＩＰ経路指定機能は、ＣＣ内のＣＴＳによって実行されず、そうではなくて、各ＣＴＳが、フレームヘッダ内で運ばれるトンネルラベルに基づきあらゆるデータフレームを転送する。所与のＣＴＳで、あらゆる異なるラベルは、ＷＡＮバックボーンによって相互接続されたＰｏＰのうちの１つで宛先アクセスルータに最終的にマップする別個のトンネルを識別する。ラベルをマップする宛先アクセスルータは、光経路を介して、出口凝縮されたコアラインカード（ＣＣＬＣ）の出力インターフェースに直接接続される。ＣＣＬＣに直接接続されないアクセスルータは、凝縮されたコア内に対応するラベルを有さない。
【００３１】
図６は、一実施形態による方法の流れ図である。具体的には、図６の方法６００は、一実施形態による入口経路指定デバイスまたはＣＣＬＣでのパケット処理を対象とする。
【００３２】
ステップ６１０で、新しく受信されたパケットが入口経路指定デバイスまたはＣＣＬＣによって調べられ、ステップ６２０で、パケットの宛先アドレスまたは宛先ＰｏＰが識別される。すなわち、ボックス６２５を参照すると、新しく受信されたパケット内のまたはそれに関連するヘッダ情報またはペイロード情報が、危険状態のデータ、パケット識別データ、トラフィックフローデータおよび／または他のデータを識別するために調べられ得る。
【００３３】
ステップ６３０で、パケットは、識別された宛先アドレスまたはＰｏＰに応答して、適切なトンネルラベルにマップされる。すなわち、ボックス６３５を参照すると、ローカルＣＣＬＣラベルデータベースまたは他のラベルデータベースで記憶された情報が、検索されて、宛先アドレスまたはＰｏＰに関連付けられた適切なトンネルおよび／またはラベルを識別する。
【００３４】
ステップ６４０で、パケットは、宛先アドレスまたはＰｏＰへの１つまたは複数のトンネルを介する配信のためのフレーム形式で、個々にまたは他のパケットと、カプセル化される。ボックス６４５を参照すると、フレーム形式は、固定フレームサイズ形式、可変フレームサイズ形式、単一のパケットを含むフレーム、複数のパケットを含むフレーム、パケットの部分を含む複数のフレーム、および／または凝縮されたコアＣＴＳネットワークを横断するのに適した任意の他のフレーム形式のいずれかを備え得る。
【００３５】
ステップ６５０で、ＣＣＬＣは、適切な経路、ラベルおよび／またはトンネル情報に従って、凝縮されたコア内の１つまたは複数のＣＴＳに向けて１つまたは複数のフレームを送信する。
【００３６】
概して言えば、入口経路指定デバイスまたはＣＣＬＣは、あらゆる着信パケットの宛先アクセスルータを識別するために、ＩＰ経路指定機能を使用し、その結果、適切なトンネルラベルに各パケットをマップする。入口経路指定デバイスまたはＣＣＬＣは、着信パケットの参照フレーム形式へのカプセル化のために必要とされるパケット待ち行列および処理設備を含む。
【００３７】
凝縮されたコアのために採用されたフレーム形式は、フレームが単一のパケットから構成され得るか、または固定もしくは最大フレームサイズまでなど、複数のパケットを含み得るかを定義する。複数のパケットを大きなフレームに集約することの利点および弱点が存在する。主なトレードオフは、フレーム処理動作が実行されなければならない頻度の低減によって得られるエネルギーの節約と、遅延およびスループットに関するネットワーク性能との間にある（個々のパケットは、完全なフレームが形成され、入口ＣＣＬＣからの送信の準備が整う前により多くのパケットを待つ必要性により、それらの待ち行列遅延の拡大を経験し得る）。
【００３８】
出口デバイスまたはＣＣＬＣは、例示的にはフレームヘッダ内のトンネルラベルに基づいて、出力ポートのうちの１つにあらゆる着信フレームをマップする。出力ポートを識別したのち、出口ＣＣＬＣは、フレームヘッダを取り除き、マルチパケットフレームの場合、出力ポートの前で元のＩＰパケットを別個に待ち行列に入れる。
【００３９】
ＣＴＳは、入口と出口ＣＣＬＣの間の相互接続ネットワークの単一のビルディングブロックである。入口デバイスまたはＣＣＬＣから出口デバイスまたはＣＣＬＣにパケットを転送するために、ＣＴＳは、小さなテーブルを使用して、トンネルラベルを出力インターフェースにマップする。単一のＣＴＳを横断するトンネルの数でもある、ＣＴＳによって処理されるトンネルラベルの数は、典型的には、凝縮されたコアに直接接続されたアクセスルータの数Ｎを超える必要はない。
【００４０】
低減されたメモリ実施形態
様々な実施形態で、ＣＴＳのエネルギー効率を最大化するために、オフチップパケットバッファメモリは、ＣＴＳから完全に取り除かれる。凝縮されたコアに亘るトラフィックスループットを過度に落とすことなく、バッファメモリの除去を可能にするのを助けるために、ＣＴＳは、その隣接するＣＴＳおよびＣＣＬＣインスタンスとバックプレッシャ信号を交換する。隣接するノード間のバックプレッシャ信号の伝搬遅延は、ＣＴＳがパケット損失を回避するために提供しなければならないバッファリングの量を定義する。反対に、ＣＴＳ内にオンチップ実装することができるバッファメモリの最大サイズと、ＣＴＳの総転送容量は、ＣＴＳとその隣接するＣＴＳおよびＣＣＬＣインスタンスの間の最大許容距離を定義する。
【００４１】
例示を目的として、オンチップバッファメモリサイズは、バッファスペースの半分がバックプレッシャ伝搬待ち時間（ΔＢＭａｘ＝１６ＭＢ）の作用の緩和のために割り当てられ、総転送容量がＣ＝１Ｔｂｐｓであり、相互接続リンク内のデータ信号の伝搬の速度がｖ＝２・１０８ｍ／ｓである、ＢＭａｘ＝３２ＭＢとして選択され、次いで、バックプレッシャ伝搬の待ち時間に準拠するＣＴＳ入力リンクの最大の長さが、以下の方程式によって与えられる：
【００４２】
【数１】
2014511091.tif 000003
ＬＭａｘの値が小さい（通常のＷＡＮバックボーンの地理的範囲に関して小さい）ため、ＷＡＮバックボーンのコアは、集中した地理的エリア内に凝縮される必要がある（カバーされるエリアの実際の程度は、オンチップバッファメモリのサイズとおよびＣＴＳの総転送容量の逆数に線形に増減する）。
【００４３】
凝縮されたコアの外周はまた、但し、ＣＴＳ転送容量およびバッファサイズに整合する距離内で、サイズを抑制されて、相隔てることができるクラスタ内のＣＣＬＣの集約をもたらすことができる。一実施形態で、このクラスタ化手法は、ＣＴＳ要素を置く際に使用するために適合される。具体的には、相隔てられたクラスタへのＣＣＬＣおよびＣＴＳ母集団の再分割は、多くのタイプの壊滅的な事象および機器障害の出現の場合に凝縮されたコア内で障害回復力を提供するようになされる。
【００４４】
ＣＴＳにおける待ち行列およびトラフィック管理
ＣＴＳは、直近のアップストリームでＣＴＳおよび入口ＣＣＬＣインスタンスから受信されるデータフレームの到達の率を制限するフロー制御機構（バックプレッシャ）の採用により、オフチップバッファメモリの必要性を取り除く。一実施形態で、リンクに基づくバックプレッシャ機構は、ＣＴＳ相互接続ネットワークに入るあらゆるフレームが宛先アクセスルータまでの途中で決して落とされないことを保証するために使用される。他の実施形態で、より高度なフロー制御フレームワークが、より厳格なサービス品質（ＱｏＳ）保証が実施され得るように、バックプレッシャ目標の識別においてより細かな細分性を提供するために使用される。
【００４５】
図７は、一実施形態による、待ち行列構造およびリンクに基づくバックプレッシャ機構の流れ図である。
【００４６】
ステップ７１０を参照すると、ＣＴＳｉとして示され、Ｋインターフェースを有するＣＴＳが、それぞれがＫ個の待ち行列からなるＫ個のグループを保持する。
【００４７】
ステップ７２０で、各々のグループは、ＣＴＳｉの出力ポートと、したがってそれぞれのダウンストリームＣＴＳに関連付けられる。たとえば、ＣＴＳｉの待ち行列グループｊは、出力ポートｊ、およびＣＴＳｊと称される対応するダウンストリームＣＴＳに関連付けられる。
【００４８】
ステップ７３０で、各グループ内の各待ち行列は、直近のダウンストリームでＣＴＳの対応する出力ポートに関連付けられる。たとえば、ＣＴＳｉの待ち行列グループｊ内の各待ち行列Ｑｊｐは、ＣＴＳｊの出力ポートｐに関連付けられる。
【００４９】
ステップ７４０で、本方法は、ＣＴＳによって次のフレームが受信されるのを待つ。
【００５０】
ステップ７５０で、次のフレームがＣＴＳによって受信されるとき、そのフレームは、そのフレームに関連付けられたトンネルラベル上にマップする待ち行列に追加される。たとえば、ＣＴＳｉがフレームを受信するとき、ＣＴＳｉはそのフレームを、フレームのトンネルラベルにマップする待ち行列に追加する（マッピングは、そのトンネルによって横断されるＣＴＳｊ内の出力ポートを考慮する）。
【００５１】
ステップ７６０で、待ち行列がブロックされない場合、フレームは、待ち行列からその対応する出力ポートに送られ得る。たとえば、任意の所与の時間に、待ち行列Ｑｊｐの状態は、ＣＴＳｊから受信された最新の通知内のそれぞれのバックプレッシャビットの値に応じて、ブロックされるかアクティブにされ得る。ブロックされるとき、待ち行列Ｑｊｐは、それがＣＴＳｊからのその後の通知内のバックプレッシャビットの上書き消去によって再びアクティブになるまで、ＣＴＳｊにパケットを転送することを許されない。
【００５２】
ステップ７７０で、変数Ｒｊが、ＣＴＳｉ内の各出力ポートのために保持される。ボックス７７５を参照すると、変数Ｒｊが、計算され得る、経験的に決定され得る、または何らかの他の機構を使用して定義され得る。たとえば、あらゆる出力ポートｊについて、ＣＴＳｉは、待ち行列グループｊのすべての待ち行列の全長を表す変数Ｒｊを保持し、スケジューリングポリシの選択、たとえば加重ラウンドロビン（ＷＲＲ）スケジューリングアルゴリズムのインスタンス、に従ってアクティブな待ち行列のヘッドからフレームを抽出するスケジューラを実行する。出力ポートｊのスケジューラはそのポートの容量内の率でグループｊの待ち行列を排出させることができ、同待ち行列は、それらがＫまでの入力ポートからフレームを受信することができるため、遥かに高い率で満たされ得る。
【００５３】
ステップ７８０で、バックプレッシャ通知メッセージが、閾値レベルを超える変数Ｒｊに応答して、アップストリームに送信される。ボックス７８５を参照すると、そのバックプレッシャ通知は、１つまたは複数のブロックされた状態の待ち行列を示すビットマップ、特定のブロックされた状態の待ち行列を指示する一般的メッセージ、制御メッセージまたは何らかの他のタイプのメッセージ、あるいは、１つまたは複数のブロックされた状態の待ち行列を示す信号のいずれかを備え得る。たとえば、輻輳およびフレームオーバフロー事象を回避するために、ＣＴＳｉは、あらゆる出力ポートｊの変数Ｒｊを監視する。Ｒｊがある一定の閾値（以下に計算される）を超えるとき、ＣＴＳｉは、それのアップストリーム近隣のすべてにバックプレッシャ通知メッセージを送信して、ポートｊを目的地とするフレームの送信を停止する。アップストリームＣＴＳまたはＣＣＬＣに送信されるバックプレッシャ通知は、Ｋビットを有するビットマップで構成することができ、各ビットはＣＴＳｉの別個の出力ポートを表す。そのビットマップのビットがセットされるとき、アップストリームＣＴＳまたはＣＣＬＣ内の対応する待ち行列は、ブロックされた状態に入る。
【００５４】
バックプレッシャ閾値および地理的通用範囲
バックプレッシャ閾値のサイジングは、アップストリームＣＴＳまたはＣＣＬＣインスタンスへのバックプレッシャの表明の後にバッファオーバフロー状態およびフレーム損失を回避するという目的によって駆動され得る。たとえば、Ｒｊによって示されるグループ全長が閾値Ｔを超えるとき、ＣＴＳｉが待ち行列グループｊのパックプレッシャをアサートすると仮定すると、バックプレッシャがアップストリームＣＴＳまたはＣＣＬＣで効力を発する前に最大ｂＭａｘ＝ｃ・ＬＭａｘ／ｖの追加のビットがＣＴＳに到達すると予想することができ、但し、ｃは入力リンクの容量（たとえば、ｃ＝１００Ｇｂｐｓ）であり、ｖはその入力リンクに沿った信号伝搬速度（およそ、ｖ＝２・１０８ｍ／ｓ）である。最悪の場合、グループｊを目的地とするフレームの最大Ｋのバーストが、アップストリームノードがフレームの伝送を停止することによってバックプレッシャ表明に応答する前に、Ｋ個の入口ポートのすべてから到達し得る。バックプレッシャがすべてのアップストリームノードで有効になる前にＣＴＳｉがグループｊについて受信し得るビットの最大量は、ΔＢＭａｘ＝Ｃ・ＬＭａｘ／ｖであり、但し、Ｃ＝Ｋ・ｃはＣＴＳの総転送容量である。総バッファサイズＢＭａｘ、およびＣＴＳとそのアップストリームノードのいずれかの間の最大距離ＬＭａｘを所与として、バックプレッシャ閾値Ｔは以下のように計算することができる：
【００５５】
【数２】
2014511091.tif 000004
一例として、Ｃ＝１Ｔｂｐｓ、ＢＭａｘ＝３２ＭＢ、ＬＭａｘ＝１０ｋｍ、およびｋ＝１０である場合、バックプレッシャ閾値は、Ｔ＝２．６ＭＢである。
【００５６】
待ち行列グループごとのバックプレッシャ閾値を定義する式は、逆に解いて、すべての他のパラメータの値（任意であるバックプレッシャ閾値を含む）が知られた後に隣接するノード間で許される最大物理距離を定義することができる：
【００５７】
【数３】
2014511091.tif 000005
たとえば、ΔＢＭａｘ＝ＢＭａｘ／２で、２つのＣＴＳの間（およびＣＴＳとＣＣＬＣの間）の最大距離は、ＬＭａｘ＝２５．６ｋｍである。バックプレッシャ閾値Ｔの値を選択する際、待ち行列ごとの高いスループット（より高いＴ値）と低い待ち行列遅延（より低いＴ値）の間のトレードオフが存在する。
【００５８】
前述の数値の例でパラメータに割り当てられた値は、その特定のサイズのメモリ技術で達成可能なメモリサイズと速度とを反映する。この実施形態では、隣接するノード間の最大距離が数キロメートルを超えない場合、ＣＴＳ要素は、凝縮されたコア内で完全にパケット損失を回避することができる。結果として、様々な実施形態におけるＣＴＳ要素およびＣＣＬＣは、ＷＡＮバックボーン全体によってカバーされるものより一般に遥かに小さい地理的エリアに集中される。しかし、より大きいサイズおよび／または速度を有する改良されたメモリ技術を使用する様々な他の実施形態で、凝縮されたコアの地理的範囲は拡張される。
【００５９】
様々な実施形態が、フレームカプセル化解除のために使用される出口スイッチの使用を予期し、経路内の次の要素からバックプレッシャに応答する必要はない。すなわち、その出口スイッチは、バックプレッシャが使用を停止される、およびフレームカプセル化解除が生じる、地点である。出口スイッチとして定義される機能内にこれらの２つの概念を集約することによって、出口スイッチは、デバイスそれ自体、ＣＴＳと同じ場所に置かれたデバイス、および／またはＣＣＬＣと同じ場所に置かれたデバイスとして実装され得る。そのような修正形態の凝縮されたコアは、個々にまたは凝縮されたコア配列内に組み合わせて使用されるものとして予期される。
【００６０】
前述のように、出口スイッチは、典型的には宛先ＰｏＰのアクセスルータである次のノードからのバックプレッシャを理解するまたはそれに応答する必要はない。しかし、いくつかの実施形態で、出口スイッチと宛先ＰｏＰの通信をサポートする長距離リンクは、出口スイッチによる使用のためのバックプレッシャ指示を提供することができる。
凝縮されたコア相互接続ネットワークの特性
ＣＴＳ要素によって形成される相互接続ネットワークのトポロジは、入口および出口ＣＣＬＣの間のトラフィック需要の展開に適応され得る。一般に、必要とされるＣＴＳ要素の数は、トラフィック行列の均一性とともに増える。障害回復力を目的として、相互接続ネットワークの総スイッチング容量は、冗長経路を収容するために拡張することができる。障害回復力のための一方法は、ＣＴＳ要素のネットワークが提供すべき経路冗長性の程度を定義する。
【００６１】
概して言えば、ＣＴＳの待ち行列構造は、それを横断するトンネルの数に依存しない。この特性は、ＣＴＳのスケーラビリティとＷＡＮバックボーンのサイズの間の依存性をなくする。
【００６２】
長距離セグメント
比較的小さい地理的エリア内（たとえば、数十キロメートルの半径内）のＷＡＮバックボーンのコアの集中は、広域ネットワーク（ＷＡＮ）の全体的アーキテクチャ内に新しいセグメントを導入する。ネットワークのこの部分は、ＰｏＰを凝縮されたコアに接続し、長距離セグメントとして示される。一実施形態で、ＷＡＮバックボーンの長距離セグメントは、ＩＰルータの使用を回避するように構成される。様々な実施形態で、長距離セグメントは、受動的光ネットワークを使用し、実装される。
【００６３】
一実施形態で、その長距離セグメントは、そのノード間の接続性の程度が凝縮されたコアと各ＰｏＰの間の、少なくとも２ノード離れた経路を定義するのに十分である、光経路の疎に接続された網を備える。この方式では、各ＰｏＰは、凝縮されたコアへの一次光経路および冗長性のためのバックアップ経路に頼ることができる。
【００６４】
一実施形態で、障害回復力を目的として、凝縮されたコアにＰｏＰを接続する経路は、凝縮されたコアのエッジにあるＣＣＬＣで、かつそのＰｏＰ内の別個のアクセスルータで終端する。
【００６５】
概して言えば、本明細書に記載の凝縮されたコアネットワークアーキテクチャは、有利には、ＰｏＰの間を進むパケットが横断する必要があるルータの決定論的数を提供する。加えて、ＷＡＮバックボーンのエッジを現在相互接続する長距離光リンクの網は、最小バッファスペースを有する商品化されたスイッチング要素（ＣＴＳ）でできたモジュールの相互接続ネットワークによって置き換えられる。さらに、様々な実施形態で、ＰｏＰは、完全に光学的構成要素上に構築された長距離光経路によって凝縮されたコアに接続される。
【００６６】
すべてのＰｏＰ間トラフィックは凝縮されたコアを通過するので、凝縮されたコアは、各ＰｏＰから／へのすべてのトラフィックを最適に集約し、それを可能な最小数の光（またはレイヤ２）接続を介して配信する。加えて、凝縮されたコアの測定が、ＰｏＰ間トラフィック需要を考慮して、ＰｏＰの地理的配置からの制約を受けずに、排他的に駆動され得る。分散されたＷＡＮバックボーンアーキテクチャで、ＰｏＰの配置は、トラフィック需要によって必要とされる最小値と比べて配備される接続性資源の量を増やすことに関与する。凝縮されたコアのこの特性は、よりよいエネルギー効率を有するより無駄のないネットワークに寄与する。
【００６７】
例示的ＣＣＬＣ
図８は、一実施形態による凝縮されたコアラインカード（ＣＣＬＣ）のハイレベルブロック図である。具体的には、図８は、複数の入力リンクが入力リンクアダプタ８１０で終端されるＣＣＬＣを示す。図８のＣＣＬＣは、様々な図に関して本明細書に記載されるのと実質的に同じ方式で動作する。
【００６８】
入力リンクアダプタ８１０に搬送されるパケットは、そのパケットを調べて様々なソースアドレス、宛先アドレスおよび／またはその受信されたパケットに関連付けられた他のパラメータを決定するパケットプロセッサ８２０に提供される。パケットプロセッサ８２０は、様々なＩＰアドレスに関連付けられた経路関連情報を記憶するＩＰルックアップテーブル８２５と協働する。たとえば、図１−図７に関して前述したように、識別された宛先アドレスまたは調べられるパケットに関連付けられた宛先存在点が使用されて、そのパケットを適切なトンネルラベルにマップする。
【００６９】
フレーマおよびトラフィック管理プログラム８３０は、パケットバッファ８３５と協働して、適切な宛先ＩＰアドレスまたは宛先存在点アドレスへの配信のためのフレーム形式で１つまたは複数のパケットをカプセル化する。様々な実施形態で、パケットバッファ８３５は、ラベル定義された経路またはトンネルに関連付けられた様々なバッファを含み、パケットは、１つのフレーム形式によるカプセル化、および適切なラベル定義された経路もしくはトンネルを介する移送に先立って、一時的にバッファリングされる。
【００７０】
様々な実施形態で、選択されたフレーム形式によって指定されるものとしてのフレームは、同宛先アクセスルータを共用する１つまたは複数の連続パケットを含み得る。フレームは、宛先アクセスルータへの経路のラベルを含むフレームヘッダフィールドによって、およびフレームデータ内容の完全性を保つために有用な情報を含み得るフレームトレーラフィールドによって、区切られ得る。フレームのペイロードフィールドは、固定サイズを有し得るまたは可変サイズでもよく、不完全なパケットの最初のまたは最後のセグメントを含み得る。フレーマは、そのペイロードが完全にパケットで満たされるとき、または事前定義された量の時間がフレーム構築の開始の後に経過したとき、完了し得る。
【００７１】
出力リンクアダプタ８４０は、カプセル化されたパケットを含むフレームを受信し、そのフレームを１つまたは複数の適切な出力リンクを介して、適切なラベル定義された経路またはトンネルをサポートする１つまたは複数のそれぞれの次のネットワーク要素（たとえば、凝縮されたコア内の１つまたは複数のコア移送スイッチ）に向けて搬送または送信する。
【００７２】
例示的ＣＴＳ
図１０は、一実施形態によるコア移送スイッチ（ＣＴＳ）のハイレベルブロック図である。具体的には、図９は、その中で第１の入力ポートＩＮｊ（９０５ｊ）および第２の入力ポートＩＮｋ（９０５ｋ）の各々で受信されるトラフィックが複数の待ち行列Ｑｊ１、Ｑｊ２、Ｑｋ１およびＱｋ２（９１０ｊ１、９１０ｊ２、９１０ｋ１および９１０ｋ２）のうちの１つまたは複数を介して、第１の出力ポートＯＵＴｊ（９２０ｊ）および第２の出力ポートＯＵＴｋ（９２０ｋ）のいずれかまたは両方に経路指定されるＣＴＳの簡略化された図である。図１０のＣＴＳは、様々な図面に関して本明細書で論じるのと実質的に同じ方式で動作する。
【００７３】
複数の待ち行列Ｑｊ１、Ｑｊ２、Ｑｋ１およびＱｋ２の各々の利用レベルは、待ち行列に関連付けられた制御回路および／または制御装置９４０によって監視される。図１−図７に関して前述したように、様々な閾値レベルを超える待ち行列利用レベルに応答して、ＣＴＳ９００は、そのＣＴＳにトラフィックを送信するそれらのネットワーク要素に向けて入力ポートＩＮを介して対応するバックプレッシャ指示信号を提供する。
【００７４】
たとえば、図９に示す様々な待ち行列９１０を参照すると、第１の待ち行列９１０ｊ１は完全に影付きで示され（完全な利用を示す）、第２の待ち行列９１０ｊ２および第３待ち行列の９１０ｋ１は部分的に影付きで示され（部分的利用を示す）、第４の待ち行列９１０ｋ２は影なしで示される（低い利用または利用のないことを示す）。第１の待ち行列９１０ｊ１および第２の待ち行列９１０ｊ２は第１の出力ポートＯＵＴｊに関連付けられ、それらの合わせた利用レベルは対応する閾値Ｒｊを超えるので、第１の出力ポートＢＰ（ｉ、ｊ）に関連付けられたバックプレッシャ信号が、論理的「１」にセットされて輻輳状態を示す。第１の出力ポートＢＰ（ｉ、ｊ）に関連付けられたバックプレッシャ信号は、入力ポート９０５ｊおよび９０５ｋの各々から、それらの入力ポートに向けてトラフィックを伝搬するネットワーク要素に向けて伝搬されることに留意されたい。
【００７５】
図１０は、一実施形態による複数のインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）を備えるネットワークのハイレベルブロック図である。具体的には、複数、例示的には５つのＩＳＰの各々は、それぞれの領域１０１０内のユーザまたは加入者のそれぞれのコミュニティに供する。実際には、各々のＩＳＰは論理的視点から別個の存在点を形成するが、ＩＳＰに関連付けられたネットワーク要素の真のサイズまたは数は、物理的視点から本明細書で論じられる凝縮されたコアトポロジが有利には使用され得るようなものである。
【００７６】
各ＩＳＰについて、ＩＳＰのそれぞれの領域１０１０内のユーザまたは加入者に関連付けられたデータトラフィックは、それぞれの凝縮されたコア１０５０に１つまたは複数のアクセスルータ（図示せず）を介して転送される。加えて、各ＩＳＰは、キャッシュ１０６０およびデータセンタ１０７０に関連付けられる。キャッシュ１０６０は、内容キャッシュ、またはＩＳＰとの関連で使用するのに適した他のキャッシュを備え得る。データセンタ１０７０は、ネットワークオペレーションセンタ（ＮＯＣ）、またはＩＳＰとの関連で使用するのに適した他の管理システムを備え得る。
【００７７】
それぞれのＩＳＰに関連付けられた各凝縮されたコア１０５０は、近隣のＩＳＰに関連付けられた少なくとも１つの他の凝縮されたコア１０５０と通信する。それにより、様々な実施形態で、１つまたは複数の存在点を表すＩＳＰは、１つまたは複数の存在点を表す他のＩＳＰと通信している。様々な他の実施形態で、本明細書で論じる凝縮されたコアトポロジを使用するためにＩＳＰに関連付けられたネットワークトポロジは、様々な管理、エネルギー、サービスの品質および他の利益を個々のＩＳＰに提供する。
【００７８】
図１０のネットワークは同様の凝縮されたコアトポロジを使用する５つのＩＳＰを含むものとして示されるが、ＩＳＰのすべてがその凝縮されたコアトポロジを使用する必要はないことが理解されよう。すなわち、様々な実施形態で、ＩＳＰの凝縮されたコアは、別のＩＳＰの凝縮されたコアおよび／または従来のトポロジを使用するＩＳＰに関連付けられた複数のコアルータと通信することができる。
【００７９】
様々な実施形態で、凝縮されたコアの相互接続ネットワークを横切って転送されるデータユニットの形式は、様々なスイッチング要素内で大きな待ち行列バッファを必要とすることを回避し、それによってエネルギーを節約し、サービスの品質（ＱｏＳ）レベルを保つように最適化される。
【００８０】
一実施形態で、凝縮されたコアは、いずれか１つの宛先への帯域幅資源の過度な割当てが回避されるように、最終宛先ごとのトラフィック需要の時間変化に適応する。この方式では、凝縮されたコアに供給する長距離光リンクを実装するために必要とされる提供される帯域幅の総量は低減される。
【００８１】
様々な実施形態で、凝縮されたコアトポロジは、ＷＡＮバックボーンの制御、管理、および保守プレーンの単純化を可能にする。様々な実施形態で、いくつかのオペレーションセンタ内の保守および修理職員の集中を有利には可能にする、最も重大なネットワーク要素（すなわち、凝縮されたコアのＣＣＬＣおよびＣＴＳ）の地理的併置が存在する。
【００８２】
様々な実施形態で、その凝縮されたコアトポロジは、増大するトラフィック需要に応答したＷＡＮバックボーンの総転送容量の拡大のための低コストの選択肢を可能にする。さらに、その凝縮されたコアは徐々に配備することができるので、サービスプロバイダは、その動作を中断させることなく既存のＷＡＮバックボーン基盤を徐々にアップグレードすることができる。すなわち、他のＰｏＰが既存の基盤を介してまだ接続されている間に、その凝縮されたコアは、配備され、ＰｏＰのうちのいくつかに接続され得る。
【００８３】
様々な実施形態で、その凝縮されたコアトポロジは、その凝縮されたコアアーキテクチャの以下の特性による耐障害性および障害回復のためのフレームワークを簡素化する：（１）凝縮されたコアおよびＰｏＰなどの地理的に集中した実体内の多くの障害事象の局所化によるより簡単な障害分離、および（２）やはり、それらの地理的実行範囲の低減による、自動化された回復機構に関与する信号伝達待ち時間の低減。
【００８４】
様々な実施形態で、ＷＡＮ  ＩＰバックボーンネットワークのエネルギー消費の低減は、コア移送スイッチ（ＣＴＳ）と称される単一チップスイッチング要素のインスタンスで従来のバックボーンアーキテクチャのコアＩＰルータを置き換えることによって達成される。ＣＴＳはすべてのＩＰ経路指定機能を取り除き、ＣＴＳは、そのパケットバッファメモリのサイズがチップへのその完全な実装を可能にするのに十分なくらい小さいので、同一の転送容量のＩＰルータよりも遥かに少ない電力を消費する。すべてのＩＰ経路指定機能の除去は、ＩＰルータ設計に特有の、複雑なパケット処理デバイス、およびＩＰルックアップテーブルための電力を多く必要とする外部メモリをなくする。パケットバッファを実装するメモリのオンチップ集積化は、パケットのバッファリングのためにＩＰルータで一般に使用される大容量外部メモリの電力損失、ならびに、パケット処理デバイスとのインターフェースをなくする。
【００８５】
本明細書に記載のコア経路指定システムの様々な実施形態の環境の範囲内で、ＷＡＮバックボーンのエネルギー効率は、高エネルギーＩＰルータからコア移送スイッチ（ＣＴＳ）と称される低エネルギーパケット交換要素のインスタンスにその転送容量の大部分を転送することによって、改善される。ＣＴＳはパケット処理を最小化し、すべてのオフチップメモリをなくするので、ＣＴＳの電力消費は、ＩＰルータのそれよりも数桁低い。これらのエネルギーを節約する単純化は、すべてのＩＰ経路指定機能の除去によって、およびＷＡＮバックボーンの損失の少ない動作を保証するパケットバッファの最大サイズの強固な限界の実施によって、可能にされる。
【００８６】
本発明の一実施形態は、そのネットワーク内でアクセスルータ間のバックボーン経路が複数の経路指定ノードを決して使用しない凝縮されたコア装置を提供する。具体的には、アクセスルータ間でパケットを経路指定するための凝縮されたコアは、各々の入口ルータが１つまたは複数のアクセスルータからパケットを受信し、その受信された各パケットに関連付けられた宛先アドレスを決定し、その宛先アドレスに関連付けられたアクセスルータで終端する複数の経路のうちの１つまたは複数の経路に各パケットをマップするように構成された、複数の入口ルータと、各コア移送スイッチが複数の経路をサポートする、複数のコア移送スイッチと、各出口スイッチがその出口スイッチおよび１つまたは複数のコア移送スイッチによってサポートされる経路を介してその出口スイッチで受信されるパケットを１つまたは複数のアクセスルータに向けて搬送するように構成された、複数の出口スイッチとを備える。
【００８７】
この実施形態では、ＣＴＳ要素のネットワークを横断した後、パケットによって見つけられる次の経路指定ノードは、そのパケットの宛先アクセスルータである。この実施形態では、凝縮されたコア内のＣＴＳ要素と宛先アクセスルータの間に「出口ルータ」は存在しない。パケットは、「入口ルータ」を構成する同ハードウェアを横断することができるが、論理的に、そのパケットのそのハードウェアの機能は、その要素にＩＰヘッダルックアップが存在しないＣＴＳ要素のそれと同じである。この実施形態では、最終論理要素は、入口ルータと物理的に同じ場所に置くことができる「出口スイッチ」であると見なされる。
【００８８】
さらなる実施形態で、様々なコアおよび出口スイッチが使用され、長範囲リンクまたは短範囲リンクのいずれかが、いくつかのまたはすべての接続に使用され得る。具体的には、一実施形態で、入口ルータは、長距離接続を介してまたは短範囲リンクによってそれぞれのアクセスルータに結合され、その入口ルータおよび出口スイッチは短範囲リンクによってコア移送スイッチに結合され、コア移送スイッチは短範囲リンクによって他のコア移送スイッチに結合され、その出口スイッチは、長距離接続を介してまたは短範囲リンクによってそれぞれのアクセスルータに結合される。
【００８９】
さらなる実施形態で、入口ルータからアクセスルータへの各経路は、事前に定義された数のコア移送スイッチによってサポートされる。
【００９０】
さらなる実施形態で、様々なフロー制御適合が、そのバッファメモリのサイズを最小化するために、提供される。たとえば、一実施形態で、コア移送スイッチのうちの少なくともいくつかは、入口ルータおよび他のコア移送スイッチにフロー制御情報を配布することができる。もう１つの実施形態で、出口スイッチのうちのいくつかまたはすべては、入口ルータおよびコア移送スイッチにフロー制御情報を配布することができる。もう１つの実施形態で、入口ルータおよびコア移送スイッチは、そのフロー制御情報を利用して、それらがパケットをそれぞれの経路に配信する順番を調整することができる。
【００９１】
もう１つの実施形態で、コア移送スイッチのうちの１つもしくは複数、および／または出口スイッチのうちの１つもしくは複数のパケットバッファを実装するために使用されるメモリは、単一の電子的構成要素内でパケット処理論理と統合される。
【００９２】
前述は、本発明の様々な実施形態を対象とするが、本発明の他のおよびさらなる実施形態がその基本的範囲を逸脱することなく考案され得る。したがって、本発明の適切な範囲は、添付の特許請求の範囲に従って決定すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月11日(2013.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセスルータ間でパケットを経路指定するための凝縮されたコアアーキテクチャであって、
少なくとも１つの入口デバイスであり、各入口デバイスが、１つまたは複数のアクセスルータからパケットを受信し、受信された各パケットに関連付けられた宛先アドレスを決定し、宛先アドレスに関連付けられたアクセスルータで終端する複数の経路のうちの１つまたは複数の経路に受信された各パケットをマップするように構成された、少なくとも１つの入口デバイスと、
少なくとも１つの出口デバイスであり、各出口デバイスが、出口デバイスによってサポートされる経路を介して出口デバイスで受信されるパケットを１つまたは複数のアクセスルータに向けて搬送するように構成された、少なくとも１つの出口デバイスと、
複数の地理的に近接するコア移送スイッチであり、各コア移送スイッチが少なくとも１つの入口デバイスと少なくとも１つの出口デバイスの間でデータを選択的に切り替えるために構成された、複数のコア移送スイッチと
を備え、複数のコア移送スイッチを少なくとも１つの入口デバイスおよび少なくとも１つの出口デバイスと相互接続する短範囲リンクのローカル接続領域を形成するように、互いに近接して位置付けられた複数のコア移送スイッチ、少なくとも１つの入口デバイス、および少なくとも１つの出口デバイスを含む、凝縮されたコアアーキテクチャ。
【請求項２】
少なくとも１つの出口デバイスが、出口スイッチに関連付けられた１つまたは複数の機能を実行し、出口スイッチが、出口スイッチおよび１つまたは複数のコア移送スイッチによってサポートされる経路を介して出口スイッチで受信されるパケットを１つまたは複数のアクセスルータに向けて搬送するように構成され、
少なくとも１つの入口デバイスが、出口ルータに関連付けられた１つまたは複数の機能を実行して、それにより長距離接続を介してそれぞれのアクセスルータと通信し、コア移送スイッチが、短範囲リンクを介して他のコア移送スイッチと通信し、少なくとも１つの出口デバイスが、出口スイッチに関連付けられた１つまたは複数の機能を実行して、それによって長距離接続を介して宛先アクセスルータと通信する、請求項１に記載の凝縮されたコアアーキテクチャ。
【請求項３】
各アクセスルータが、共通の存在点（ＰＯＰ）に関連付けられた１つまたは複数の地域ネットワークをサポートする、請求項１に記載の凝縮されたコアアーキテクチャ。
【請求項４】
入口ルータに関連付けられた１つまたは複数の機能を実行する入口デバイスに到達する各パケットのＩＰヘッダが、入口ルータによってのみ検査され、経路が、ラベルスイッチド経路または安全なトンネルのいずれをも備える、請求項１に記載の凝縮されたコアアーキテクチャ。
【請求項５】
凝縮されたコアアーキテクチャの少なくとも一部が、ネットワーク管理システムによって分散ルータとして管理されるように構成された、請求項１に記載の凝縮されたコアアーキテクチャ。
【請求項６】
少なくともいくつかのパケットが、一次経路およびバックアップ経路のいずれかまたは両方を介して凝縮されたコアアーキテクチャを介して搬送される、請求項１に記載の凝縮されたコアアーキテクチャ。
【請求項７】
コア移送スイッチが、入口ルータに向けてフロー制御情報を提供し、入口ルータおよびコア移送スイッチが、フロー制御情報を使用して、パケットがそれぞれの経路に配信される順番を調整する、請求項１に記載の凝縮されたコアアーキテクチャ。
【請求項８】
コア移送スイッチのパケットバッファを実装するメモリが、単一の電子的構成要素内のパケット処理論理と統合される、請求項１に記載の凝縮されたコアアーキテクチャ。
【請求項９】
複数の凝縮されたコアラインカードであり、各凝縮されたコアラインカードが、少なくとも１つの入口デバイスおよび少なくとも１つの出口デバイスを備える、複数の凝縮されたコアラインカードを具備する、アクセスルータ間でパケットを経路指定するための凝縮されたコア装置であって、
少なくとも１つの入口デバイスが、複数の機能を実行するように構成され、複数の機能が、１つまたは複数のアクセスルータからパケットを受信すること、受信された各パケットに関連付けられた宛先アドレスを決定すること、および宛先アドレスに関連付けられたアクセスルータで終端する複数の経路のうちの１つまたは複数の経路に、受信された各パケットをマップすることを含み、
少なくとも１つの出口デバイスが、出口スイッチによってサポートされる経路を介して出口スイッチで受信されるパケットを１つまたは複数のアクセスルータに向けて搬送するように構成された出口スイッチに関連付けられた１つまたは複数の機能を実行するように構成され、
前記凝縮されたコア装置が、
複数の凝縮されたコアラインカードを相互接続する網目状ネットワーク内に配置された複数のスイッチングデバイス
をさらに具備する、凝縮されたコア装置。
【請求項１０】
アクセスルータ間でパケットを経路指定するための方法であって、
１つまたは複数の入口デバイスでソースアクセスルータに関連付けられたパケットを受信するステップと、
各パケットに関連付けられた宛先アドレスを決定するステップと、
宛先アドレスに関連付けられたアクセスルータで終端する複数の経路のうちの１つまたは複数の経路に各パケットをマップするステップと、
マップされた各経路をサポートする所定の数の地理的に近接するコア移送スイッチのうちの対応する第１のコア移送スイッチに向けて各パケットを送信するステップであって、所定の数のコア移送スイッチおよび１つまたは複数の入口デバイスが、１つまたは複数の入口デバイスと複数のコア移送スイッチを相互接続する短範囲リンクのローカル接続領域を形成するように、互いに近接して位置付けられる、ステップと
を含む、方法。
【国際調査報告】
2014511091.tif 000016
2014511091.tif 000017