(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッドＩＰ−ＡＴＭネットワーク内で混雑状態を管理する方法において、
ＡＴＭセルにおけるＡＡＬ５パケットトレーラーを使用して、ＩＰパケットにおける第１のＡＴＭセルを識別するためのパケット境界を検出し、ここで、前記第１のＡＴＭセルは、明確な混雑通知指示子を含むＩＰパケットのヘッダに対応しており、
ＩＰパケットにおける前記第１のＡＴＭセルが、混雑状態を指示するために明確な混雑通知を使用しているかどうか決定し、そして
混雑状態をソースノードへ指示するために、前記明確な混雑通知が可能なＡＴＭセルに明確な混雑通知指示子をセットする、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
パケットトレーラーを使用することは、ＡＴＭセルがパケットの終わりであるかどうか指示するためのフラグを監視することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
次のセルがパケットの第１のＡＴＭセルとして確認されるようにパケット終わりフラグをオフ状態にリセットし、そしてＡＴＭセルを送信することを更に含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
次のＡＴＭセルがパケットに対する第１のＡＴＭセルであるかどうか決定することを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ＡＴＭセルがパケットに対する第１のＡＴＭセルでないときに次のＡＴＭセルを送信することを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ＡＴＭの混雑状態が次のＡＴＭセルに関連しているかどうか決定することを更に含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
混雑状態が次のＡＴＭセルに関連していないときに次のＡＴＭセルを送信することを含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ＡＴＭセルを受信するための受信ポートと、
上記受信ポートに接続され、ＡＴＭセルを処理のために記憶するバッファと、
上記バッファに接続され、ＡＴＭセルの処理を制御するためのプロセッサと、
上記バッファに接続され、バッファのＡＴＭセルを送信するための送信ポートとを備え、
上記プロセッサは、ハイブリッドＩＰ−ＡＴＭネットワークにおける混雑状態の管理を行い、上記プロセッサは、受信したＡＴＭセルにおけるＡＡＬ５パケットトレーラーを使用して、ＩＰパケットにおける第１のＡＴＭセルを識別するためのパケット境界を検出し、ここで、前記第１のＡＴＭセルは、明確な混雑通知指示子を含むＩＰパケットのヘッダに対応しており、
ＩＰパケットにおける前記第１のＡＴＭセルが、混雑状態を指示するために明確な混雑通知を使用しているかどうか決定し、そして
混雑状態をソースノードへ指示するために、前記明確な混雑通知が可能なＡＴＭセルに明確な混雑通知指示子をセットすることを特徴とするＡＴＭスイッチ。
【請求項９】
パケットトレーラーの上記使用は、ＡＴＭセルがパケットの終わりであるかどうか指示するためのフラグを監視することを含む請求項８に記載のＡＴＭスイッチ。
【請求項１０】
次のセルがパケットの第１のＡＴＭセルとして確認されるようにパケット終わりフラグをオフ状態にリセットし、そしてＡＴＭセルを送信することを更に含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
次のＡＴＭセルがパケットに対する第１のＡＴＭセルであるかどうか決定することを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ＡＴＭセルがパケットに対する第１のＡＴＭセルでないときに次のＡＴＭセルを送信することを更に含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ＡＴＭ混雑状態が次のＡＴＭセルに関連しているかどうか決定することを更に含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
混雑状態が次のＡＴＭセルに関連していないときに次のＡＴＭセルを送信することを更に含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
プロセッサベースのＡＴＭスイッチのプロセッサに次の方法を実行させるための命令を有するコンピュータ読み取り可能な媒体において、上記方法は、
ＡＴＭセルにおけるＡＡＬ５パケットトレーラーを使用して、ＩＰパケットにおける第１のＡＴＭセルを識別するためのパケット境界を検出し、ここで、前記第１のＡＴＭセルは、明確な混雑通知指示子を含むＩＰパケットのヘッダに対応しており、
ＩＰパケットにおける前記第１のＡＴＭセルが、混雑状態を指示するために明確な混雑通知を使用しているかどうか決定し、そして
混雑状態をソースノードへ指示するために、前記明確な混雑通知が可能なＡＴＭセルに明確な混雑通知指示子をセットする、
ということを含むことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１６】
パケットトレーラーの上記使用は、ＡＴＭセルがパケットの終わりであるかどうか指示するためのフラグを監視することを含む請求項１５に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１７】
次のセルがパケットの第１のＡＴＭセルとして確認されるようにパケット終わりフラグをオフ状態にリセットし、そしてＡＴＭセルを送信することを更に含む請求項１６に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１８】
次のＡＴＭセルがパケットに対する第１のＡＴＭセルであるかどうか決定することを含む請求項１７に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１９】
ＡＴＭセルがパケットに対する第１のＡＴＭセルでないときに次のＡＴＭセルを送信することを更に含む請求項１８に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項２０】
ＡＴＭ混雑状態が次のＡＴＭセルに関連しているかどうか決定することを更に含む請求項１８に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項２１】
混雑状態が次のＡＴＭセルに関連していないときに次のＡＴＭセルを送信することを更に含む請求項２０に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、一般に、ハイブリッド式のインターネットプロトコル−非同期転送モード（ＩＰ−ＡＴＭ）ネットワークに係り、より詳細には、ＩＰの明確な混雑通知（ＥＣＮ）をＡＴＭの混雑制御に結び付ける方法及び装置に係る。
【０００２】
【背景技術】
今日、会社のコンピュータネットワークは、その流通的システムとなってきている。会社は、デスクトップワークステーション、サーバー及びホストを、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）コミュニティへと結合している。これらローカルエリアネットワークは、他のローカルエリアネットワークに接続されると共に、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）にも接続される。必要なときに、ネットワーク内のどこに配置されているかに関わりなく、システムの対を通信させて毎日のオペレーションを行わねばならない必要性が生じている。
【０００３】
ネットワーク計算の初期の年代中には、所有のネットワークプロトコルが標準的なものであった。しかしながら、国際規格化団体（ＩＳＯ）により導入されたオープンシステムズ・インターコネクション・レファレンス・モデルが開発されると、一般にネットワークのシステム間でエンドユーザアプリケーションを非常に良好に機能させることのできるインターワーキングの度合いが著しく進むことになった。それらの実施は、著しい数のコンピュータ売主、ハードウェアコンポーネントの売主及び独立したソフトウェア会社のボランティアにより入手可能となった規格書をベースとするものである。
【０００４】
過去１０年間に、ＬＡＮは著しく普及した。これにより、いかに混雑状態を少なくしそしてスループットを最適化するかという、ネットワーク管理者によって解決しなければならない問題が多発している。初期の解決策は、ローカルエリアネットワークを、少人数にサービスする多数の小さなネットワークに単に分割するだけであった。これらの小さなネットワークセグメントは、ブリッジで接続されて、単一のローカルエリアネットワークを形成し、トラフィックは各セグメントに局所的に分割されていた。
【０００５】
新たなネットワーク形式及びワイドエリアネットワークの発達によりルーターの必要性が生じた。例えば、インターネットは、しばしばルーターとも称されるゲートウェイにより接続された１組のネットワークである。ルーターは、ブロードキャストドメインに対する更なる制御性を与え、ブロードキャストトラフィックを制限し、そしてセキュリティを向上させるために、フィルタ及びファイアウオール機能を追加した。ルーターは、埋め込まれたインテリジェンスによりネットワークを通る最良の経路を選択することができる。又、このインテリジェンスの追加は、ルーターが、可能なときに、行先への冗長な経路も構築できるようにした。しかし、埋め込まれたインテリジェンスに基づく最良経路選択能力により複雑さが増すために、ルーターのポートコストが増大すると共に、実質的な待ち時間オーバーヘッドを生じさせた。分散型クライアント／サーバーデータトラフィックより成る共用媒体ネットワークは、ユーザ人口を拡大したが、益々複雑なアプリケーションは、帯域巾ボトルネックを新たに生み出した。このような混雑状態は、予想し得ないネットワーク応答時間、遅延に敏感なアプリケーションをサポートできないこと、及びネットワークの欠陥率が高いことを生じている。
【０００６】
インターネットプロトコル（ＩＰ）は、インターネットを横切ってデータをルート指定するネットワーク層プロトコルである。インターネットプロトコルは、異なる売主により製造されたホスト及びルーターの使用を受け入れ、益々増加する様々なネットワーク形式を包含し、サーバーを中断せずにネットワークを成長できるようにし、そして上位層のセッション及びメッセージ指向のサービスをサポートするように設計されている。ＩＰネットワーク層は、ローカルエリアネットワークの「アイランド」を一体化できるようにする。
送信制御プロトコル（ＴＣＰ）は、インターネットの成功と共に世界中の最も重要なデータ通信プロトコルの１つとしての地位を得ているＴＣＰ／ＩＰプロトコルファミリーの一部分である。ＴＣＰは、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを使用する装置間に信頼性のあるデータ接続を与える。ＴＣＰは、データをデータグラムと称されるデータパケットにパックしそしてネットワークを横切って送信するのに使用されるＩＰの最上部で動作する。
【０００７】
しかしながら、ＩＰは、流れ制御又は再送信メカニズムを含んでいない。このため、ＴＣＰは、通常、その最上部で使用される。特に、ＴＣＰは、失われたデータパケットを検出するために確認を使用する。ＴＣＰ／ＩＰネットワークは、今日、おそらく全てのネットワークの中で最も重要であり、多数の（物理的）ネットワークの最上部で動作する。その下のネットワークは、ネットワーク及びトラフィックの状態に関する幾つかの情報を与え、これは、混雑に関するフィードバックを与えるのに使用できる。
非同期転送モード（ＡＴＭ）は、遺産的データトラフィック、ほとんどの場合ＩＰを、そのネットワークインフラストラクチャーを経て搬送できるので、成功裡なそしてポピュラーなネットワーク技術となっている。ＡＴＭは、接続指向であり、即ち２人の当事者が互いにデータを送信する前にそれらの間に接続を確立する必要がある。接続が設定されると、それらの間の全データが接続経路に沿って送信される。これに対し、ＩＰは、無接続であって、接続が必要とされず、各ＩＰパケットは、ルーターによりホップ・バイ・ホップのベースで独立して送給される。ＡＴＭネットワークを経てＩＰトラフィックを搬送する必要があるときには、２つの選択肢がある。即ち、２人の当事者間に需要に応じて新たな接続が確立されるか、或いは予め構成された接続（１つ又は複数）を経てデータが送給される。第１の解決策では、転送されるべきデータの量が少ないときに、接続に沿って設定及び分断するのにかかる高いコストが妥当でない。他方、第２の解決策では、予め構成された経路は、最適な経路でないことがあり、そして転送されるデータの量によって圧倒されることがある。
【０００８】
更に、ＡＴＭネットワークにおいては、サービスクオリティ（ＱｏＳ）が重要なコンセプトとなる。ＱｏＳは、接続の帯域巾及び遅延要求のようなパラメータを含む。このような要求は、接続を確立するのに使用されるシグナリングメッセージに含まれる。しかしながら、現在のＩＰ（ＩＰｖ４）は、このようなコンセプトを有しておらず、各パケットは、ルーターにより最良成果ベースで送給される。ＡＴＭネットワークのＱｏＳ保証の利点を取り入れるために、ＩＰプロトコルは、その情報を含むように変更される必要がある。
今日のインターネットにおける混雑制御は、益々重要な問題になりつつある。ワールドワイドウェブ（ＷＷＷ）のようなアプリケーションの爆発的な成長は、現在の技術をその限界まで押しやり、明らかに、より高速な転送及び改善された混雑制御メカニズムが必要とされている。その結果、多くの装置売主及びサービスプロバイダーは、発生する複雑なリソース管理問題に対して充分な解決策を与えるためにＡＴＭ技術に転換している。同時に、ＩＰネットワークそれ自体の中でサービスの提供を改善するために多大な努力を払っている。これは、ＩＰｖ６プロトコル仕様、即ちＩＰ次世代仕様と、インターネットエンジニアリングタスクフォース（ＩＥＴＦ）における一体化及び区別化サービスモデルとの出現により明確に明らかである。その結果、ＡＴＭネットワークに対し、出現しつつある次世代ＩＰサービスのオペレーションを向上させるために、ＡＴＭ技術の進歩型特徴に最も投資し得るようなインターワーキング機構を設計するのが効果的である。
【０００９】
現在のＩＰネットワークは、過負荷のデータソースに対して明確な低速化もできないし、又、混雑状態を指示することもできない。例えば、偏在的なＴＣＰプロトコルは、ネットワークの混雑状態を検出するためにパケットドロップの形態の含蓄的な混雑指示に依存し、即ち時間切れによるか、或いは複写確認パケット（ＡＣＫ）の受信によるものである。一方、ＵＤＰプロトコルは、このような大まかな指示方法にも欠けるものである。最近、インターネットコミュニティは、次世代のインターネットサービスのための更に進歩した高速混雑制御メカニズムの使用を提案している。ＩＥＴＦから生じるこのような重要な提案は、区別化サービス、即ちＤｉｆｆＳｅｒｖ規範である。非常に高いレベルにおいては、この解決策は、パケットを多数のドロッププライオリティの１つに属すると表示するためのパケット分類（入口における）に依存する。次いで、ネットワークルーターは、これら表示に基づいて、過負荷時間中にパケットを選択的に処理し、即ちバッファし、ドロップし、等々を行う。これらの表示は、ＤＳバイトと称されるＩＰｖ６ヘッダに指定されるサービス形式（ＴＯＳ）バイトの５ビットフィールドにより識別される。更に、このバイトの２つのビット、即ちＣＵ（現在未使用）ビットは、将来指定するためにとってある。より詳細には、これらは、明確な混雑通知（ＥＣＮ）機構での実験用である。ＥＣＮは、ネットワーク仲介のフィードバックをＩＰｖ６プロトコルに直接合体するように試みる。ＡＴＭ及びフレーム中継仕様においても同様の戦略を既に使用することができる。
【００１０】
例えば、サリー・フロイド及びＫ．Ｋ．ラマクリッシュナ氏は、「明確な混雑通知（ＥＣＮ）をＩＰｖ６及びＴＣＰに追加するための提案(A Proposal To Add Explicit Congestion Notification (ECN) to IPv6 and TCP)」と題するインターネットドラフトを提出しており、これは、２つのＣＵビットを使用して混雑指示を与えることを提案するもので、一方のビットは、ＥＣＮ能力装置を識別するのに使用され、そして他方のビットは、混雑を実際に指示するのに使用される。全般的に、ＥＣＮ−ＴＣＰでの結果は、特に、端−端パケット遅延については、従来の実施に勝る改善された性能を示している。混雑状態をより効果的に指示することにより、待ち行列レベルをほぼ適度な動作レベルに維持することができ、これにより、バッファ遅延を減少することができる。
【００１１】
上述した提案は、ＴＣＰに向けられたものであるが、将来のプロトコルに対する更に一般的なアプリケーションも必要とされる。例えば、付加的なインターネット制御メッセージプロトコル（ＩＣＭＰ）ベースの拡張を伴う同様の１ビットＩＰ  ＥＣＮ解決策も提案されている。しかしながら、ＥＣＮの目的でＩＰｖ６ヘッダにはまだビットが指定されていない。
従って、ＩＰ  ＥＣＮをＡＴＭ混雑制御に結合するための方法及び装置が要望されていることが明らかである。
又、ＩＰ  ＥＣＮを、最低限の実施の複雑さでＡＴＭ装置へと拡張するための方法及び装置も要望されることが明らかである。
更に、ＡＴＭ層でのパケットの再構成を必要とせずにＡＴＭに対しＩＰデータトラフィックの性能を改善するための方法及び装置も要望されることが明らかである。
【００１２】
【発明の開示】
以上に述べた公知技術の制約を克服すると共に、本明細書を読んで理解したときに明らかとなる他の制約も克服するために、本発明は、ＩＰ  ＥＣＮをＡＴＭ混雑制御に結合するための方法及び装置を開示する。
本発明は、ＩＰ−ＥＣＮを、最低限の実施の複雑さでＡＴＭ装置へと拡張することにより上記問題を解消する。従って、ＡＴＭ層でのパケット再構成を必要とせずに、ＡＴＭに対するＩＰデータトラフィックの性能が改善される。
本発明の原理に基づく方法は、ＡＴＭセルにおけるＡＡＬ５パケットトレーラーを使用して、ＩＰパケットにおける第１セルを識別するためのパケット境界を検出し、ＡＴＭセルが混雑状態を指示するための明確な混雑通知を使用可能かどうか決定し、そして可能なＡＴＭセルにおける明確な混雑通知指示子をソースノードへの混雑指示へとセットするという段階を含む。
【００１３】
本発明の原理に基づくシステムの他の実施形態は、別の或いは任意の付加的な特徴を含む。本発明の１つのこのような特徴として、上記パケットトレーラーの使用は、ＡＴＭセルがパケットの終わりであるかどうか指示するためのフラグを監視する段階を更に含む。
本発明の別の特徴として、上記方法は、次のセルがパケットの第１セルとして確認されるようにパケット終わりフラグをオフ状態にリセットし、そしてＡＴＭセルを送信するという段階を更に含む。
本発明の更に別の特徴として、上記方法は、次のＡＴＭセルがパケットに対する第１のＡＴＭセルであるかどうか決定する段階を更に含む。
【００１４】
本発明の更に別の特徴として、上記方法は、ＡＴＭセルがパケットに対する第１のＡＴＭセルでないときに次のＡＴＭセルを送信する段階を更に含む。
本発明の更に別の特徴として、上記方法は、ＡＴＭの混雑状態が次のＡＴＭセルに関連しているかどうか決定する段階を更に更に含む。
本発明の更に別の特徴として、上記方法は、混雑状態が次のＡＴＭセルに関連していないときに次のＡＴＭセルを送信する段階を更に含む。
これら及び他の種々の効果、並びに本発明を特徴付ける新規な特徴は、特許請求に範囲に特に指摘する。しかしながら、本発明、その効果及びその使用により達成される目的は、本発明による装置を例示した添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１５】
【発明を実施するための最良の形態】
全図面にわたり対応する部分が同じ参照番号で示された図面を参照して以下に説明する。
本発明の以下の説明では、本発明を実施する特定の実施形態を例示した添付図面を参照する。本発明の範囲から逸脱せずに、構造上の変更として他の実施形態も使用できることを理解されたい。
本発明は、ＩＰ−ＥＣＮをＡＴＭ混雑制御に結び付けるための方法及び装置を提供する。従って、ＩＰ−ＥＣＮは、ＡＴＭ層でのパケット再構成を必要とせずに、最小限の実施の複雑さでＡＴＭ装置へと拡張される。
【００１６】
図１は、ＡＴＭネットワーク１００のオープンシステムズ・インターコネクション（ＯＳＩ）物理層を示す。近代的なネットワークは、ビデオ１１０、音声１１２、データファイル１１４及び双方向データ１１６のような多数の形式のトラフィックを取り扱わねばならない。ＡＴＭ適応層（ＡＡＬ）１２０は、ユーザトラフィックをセルのフォーマットに適応させることによって上位層にサービスを提供する標準化プロトコルの集合体である。ＡＡＬ１２０は、収斂サブ層（ＣＳ）と、セグメント化及び再組み立て（ＳＡＲ）サブ層（図示せず）とに分割される。ＡＴＭ層１３０は、ＡＴＭセルを構成しそして処理するＡＴＭプロトコルスタックスタックモデル１００の第２層である。又、ＡＴＭ層１３０の機能は、使用パラメータ制御（ＵＰＣ）と、サービスクオリティ（ＱｏＳ）クラスのサポートとを含む。最後に、物理層１４０は、ＡＴＭプロトコルレファレンスモデル１００の最下層である。物理層１４０は、２つのサブ層、即ち送信収斂（ＴＣ）と、物理的媒体（ＰＭ）（これも図示せず）とに細分化される。物理層１４０は、ＡＴＭ装置を相互接続する物理的インターフェイスを経て送信されるＡＴＭセルを与える。
【００１７】
図２は、ＡＡＬ２００のフォーマットを示す。ＡＡＬ２００は、データリンク層のサービス従属サブ層である。ＡＴＭが、異なるトラフィック特性及びシステム要件をもつ多数の種類のサービスをサポートするために、異なるクラスのアプリケーションをＡＴＭ層に適応させることが必要となる。ＡＡＬ２００は、異なるアプリケーションからのデータを受け入れ、そしてそれを４８バイトのＡＴＭペイロードセグメントの形態でＡＴＭ層に与える。
図２に示すように、ＡＡＬは、収斂サブ層（ＣＳ）２１０と、セグメント化及び再組み立て（ＳＡＲ）サブ層２２０とで構成される。ＣＳは、更に、サービス特有の収斂サブ層（ＳＳＣＳ）２１２と、共通部分収斂サブ層（ＣＰＣＳ）２１４とで構成される。ＳＡＲ２２０は、上位層ＰＤＵを４８バイトのチャンクにセグメント化し、これらのチャンクはＡＴＭ層に供給されて、５３バイトのセルを発生する。ＣＰＣＳ２１４は、パッディング及びＣＲＣチェックのようなサービスを提供する。ＣＰＣＳ２１４は、ＳＳＣＳ２１２からＰＤＵを取り出し、必要に応じてパッディングを行い、そして８バイトのトレーラーを追加して、得られるＰＤＵの全長が４８の倍数となるようにする。トレーラーは、指定された２バイトと、パケット長さの２バイトと、ＣＲＣの４バイトで構成される。ＳＳＣＳ２１２は、サービス従属であり、そして再送信をベースとする保証データ送信のようなサービスを提供することができる。
【００１８】
４つの形式のＡＡＬが、ＣＣＩＴＴ（現在のＩＴＵ−Ｔ）によって最初に推奨された。それらの２つ（３及び４）は、現在、１つ即ちＡＡＬ３／４に合体されている。簡単に述べると、４つのＡＡＬは、ＡＡＬ１、ＡＡＬ２、ＡＡＬ３／４及びＡＡＬ５である。ＡＡＬ１は、一定のビットレートを必要とし且つ特定のタイミング及び遅延要求を有する接続指向のサービスをサポートする。その一例は、ＤＳ１又はＤＳ３搬送のような一定ビットレートサービスである。ＡＡＬ２は、一定ビットレートを必要としない接続指向のサービスをサポートする。換言すれば、あるビデオ機構のような可変ビットレートアプリケーションである。ＡＡＬ３／４は、無接続及び接続指向の両可変ビットレートサービスに意図されている。最初に２つの別々の適応層であったＡＡＬ３及び４は、その経歴的な理由でＡＡＬ３／４という名前の単一ＡＡＬに合体される。
【００１９】
最後に、ＡＡＬ５は、接続指向の可変ビットレートデータサービスをサポートする。図３は、ＡＡＬ５  ＣＰＣＳ−ＰＤＵ３００を示す。ＡＡＬ５  ３００は、エラー回復を犠牲にしてＡＡＬ３／４に匹敵されそして再送信において形成される実質的に傾いたＡＡＬである。この妥協は、帯域巾オーバーヘッドを小さくし、処理要件を簡単にし、そして実施の複雑さを低減する。ある組織は、接続指向及び無接続の両方のサービスに使用するためのＡＡＬ５を提案している。
図３に示すように、ペイロードフィールド３１０は、２１６−１個のオクテット（６５５３５バイト）までのユーザ情報を含む。ＰＡＤフィールド３１２は、ＡＴＭセルに厳密にフィットするようにＣＰＣＳ−ＰＤＵを詰め込み、ＳＡＲサブ層により形成される最後の４８オクテットのセルペイロードが、セルにおいて正しいと判断されるＣＰＣＳ−ＰＤＵトレーラーをもつようにされる。ＣＰＣＳ−ＵＵ（ユーザ対ユーザ指示）フィールド３１４は、ＣＰＣＳユーザ対ユーザ情報を透過的に転送するのに使用される。ＣＰＣＳ−ＵＵフィールド３１４は、マルチプロトコルＡＴＭカプセル化のもとでは何の機能ももたず、いかなる値にセットすることもできる。ＣＰＩ（共通部分指示子）フィールド３１６は、ＣＰＣＳ−ＰＤＵトレーラーを６４ビットに整列する。長さフィールド３１８は、ペイロードフィールドの長さをオクテットで指示する。長さフィールドの最大値は、６５５３５オクテットである。ＤｘＤ０とコード化される長さフィールドは、中止機能に使用される。ＣＲＣフィールド３２０は、ＣＲＣフィールド自体を除く全ＣＰＣＳ−ＰＤＵを保護する。
【００２０】
混雑状態を指示するために、ネットワークノードがＩＰパケットヘッダのビットをセットするような明確な混雑通知（ＥＣＮ）が使用される。過去において、ＥＣＮは、パケットベース及びＡＴＭセルベースの両ネットワークに対して使用されていた。これは、通常、混雑を確実に検出できるより進歩したルーターにより行われる。例えば、このような混雑検出機能は、生産ラインにおいて既に出現し始め、即ちランダム初期検出（ＲＥＤ）ルーターである。
最初のＥＣＮ提案の１つは、ＴＣＰプロトコルの性能を改善することに向けられた。図４は、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタック４００を示す。上述したように、ＴＣＰ層４１０は、インターネットの成功に伴う世界で最も重要なデータ通信プロトコルの１つとしての地位を得たＴＣＰ／ＩＰプロトコルファミリーの一部分である。ＴＣＰ層４１０は、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを使用する装置間に確実なデータ接続を与える。ＴＣＰ層４１０は、データを、データグラムと称されるデータパケットにパックしそしてその下のネットワーク４３０を横切って送信するのに使用されるＩＰ層４２０の最上部で動作する。
【００２１】
しかしながら、ＩＰプロトコルは、流れ制御メカニズムも再送信メカニズムも含まない。このため、ＩＰ層４２０の最上部には、通常、ＴＣＰ層４１０が使用される。これに対し、ＴＣＰプロトコルは、失われたデータパケットを検出するための確認を与える。ＩＰプロトコルによれば、混雑したネットワークルーターは、通過するＩＰパケットのヘッダにおけるＥＣＮビットをセットする。これらのビット設定は、その後、変更されたＥＣＮ−ＴＣＰクライアントにより、即ち返送ＡＣＫパケットにおいてソースに向かって反射されて戻される。ＴＣＰ  ＡＣＫパケット、即ちＥＣＮビットがセットされたＩＰを受信すると、ＴＣＰソースは、送信レートをセットするためにそのウインドウサイズを適当に減少する。図５は、パケット流５００及びＴＣＰスライドウインドウ５１０を示す。ＴＣＰソースの１つの主たる特徴は、スライドウインドウ５１０を使用してバイトを決定し、ひいては、受信器から確認が受け取られる前に送信できるＩＰパケットを決定することである。これは、ソースの有効送信レートを調整できるようにする。
【００２２】
ＴＣＰソースがスライドウインドウ５１０のサイズを増加するときには、その平均送信レートも増加する。スライドウインドウ５１０は、オクテット１２−１９の上にある。オクテット１１までは送信されており、そしてスライドウインドウ５１０は、それらを越えて移動している。スライドウインドウ５１０内には、２つのオクテットグループ５２０、５２２がある。第１オクテットグループ５２０は、オクテット１２ないし１６であり、これらは送信されている（５３０）。スライドウインドウ５１０における第２オクテットグループ５２２は、オクテット１７−１９であり、これらはまだ送信されていない。この第２オクテットグループ５２２は、直ちに送信することができる（５４０）。最後に、オクテット２０及びそれ以降５５０は、送信できない（５６０）。オクテット１２は、確認されねばならず、そしてスライドウインドウは、オクテット２０を送信できる前に前方にスライドされねばならない。従って、ＴＣＰは、失われたデータパケットの再送信を与えると共に、このＴＣＰスライドウインドウ５１０を使用して流れ制御を与える。スライドウインドウ５１０は、実際には、受信器により送られるウインドウ広告の混雑ウインドウの最小である。
【００２３】
図６は、本発明によりＩＰｖ６パケットをＡＡＬ５パケット６００に変換するところを示す。ＩＰｖ６パケット６１０は、データペイロード６１２、拡張ヘッダ６１４及びＩＰｖ６ヘッダ６１６を含む。ＩＰｖ６ヘッダ６１０は、ＡＴＭセル流６２０に変換され、ここで、各ＡＴＭセル６２２−６３０は、ペイロード６４０及びＡＡＬ５パケットトレーラー６５０を含む。ＡＡＬ５パケットトレーラー６５０は、ＩＰｖ６パケット６１０の終わりを識別するのに使用される。
ＡＴＭネットワークを経てパケットデータを搬送するために、ＡＴＭ適応層（ＡＡＬ）機能は、ＩＰパケット６１０をＡＴＭセル６２２−６３０に変換しそしてその逆にも変換することが必要となる。ＡＡＬ５構成は、非リアルタイムパケットデータを搬送するように特定されるが、リアルタイムデータにも次第に使用されている。ＡＡＬ５は、セグメント化されたＩＰパケット６１０の最後のＡＴＭセル６２６のトレーラー６５０にパケットデリミッタフラグを使用して、パケットの境界を指示する。
【００２４】
ＥＣＮ構成が使用される場合には、横断するＩＰパケットのＩＰｖ６ヘッダ、即ち層３指示においてビットがマークされる。ＩＰパケットが、バックボーンにＡＴＭを伴うネットワークを横断する場合には、過負荷のＩＰ  ＥＣＮ可能な流れに対してＡＴＭ混雑状態（即ちセルレベル）を指示するための直接的な方法はない。１つの可能性は、混雑したＡＴＭスイッチにおいて完全なＩＰパケットを一時的に再組み立てしそしてそれらのＥＣＮビットをスロットルソースにセットすることである。しかしながら、明らかに、これは、パケット再構成に含まれる計算オーバーヘッドが過剰になるために実現不能である。更に、ＩＰパケットは、多数のＡＴＭセルを含むので、付加的なバッファ要求も生じる。
【００２５】
図７は、本発明によるＡＡＬ５を用いたＩＰｖ６パケットカプセル化を示す。図７に示すように、ＡＡＬ５  ＡＴＭセル７００は、ＡＴＭセルペイロード７０２を含む。このＡＴＭセルペイロード７０２は、ＩＰｖ６拡張ヘッダ又はデータペイロード７１２と、行先アドレス７１４と、ソースアドレス７１６と、ホップ限界７１８と、次のヘッダフィールド７２０と、ペイロード長さフィールド７２２と、流れラベルフィールド７２４と、トラフィッククラスフィールド７２６と、バージョン番号フィールド７２８とを含む。又、ＡＴＭセル７０２は、ＡＴＭセルヘッダ７３０も含む。
ＩＰｖ６ヘッダ７０４は、行先アドレス７１４と、ソースアドレス７１６と、ホップ限界７１８と、次のヘッダフィールド７２０と、ペイロード長さフィールド７２２と、流れラベルフィールド７２４と、トラフィッククラスフィールド７２６と、バージョン番号フィールド７２８とで構成される。トラフィッククラスフィールド７２６は、長さがオクテットであり、現在未使用の２ビットフィールド７４０と、５ビットのホップ当りの振る舞いフィールド７４２と、単一指示子ビット７４４とを含む。
【００２６】
図６及び７の両方を参照すれば、ＡＡＬ５を経てＩＰｖ６パケット６１０を搬送するＡＴＭ仮想接続（ＶＣ）において、ＥＣＮフラグのビットは、ＩＰパケット６１０のヘッダ６１６にあり、それらは、ほとんどの場合に、その特定パケット６１０に対するＡＡＬ５セル流６２０の第１ＡＴＭセル６２２のペイロード６４０内に入り、即ち４８バイトのセルペイロードが、４０バイトの基本的ＩＰｖ６ヘッダをカバーする。上述したように、ＡＡＬ５は、セグメント化されたＩＰパケット６１０の最後のＡＴＭセル６２６のトレーラー６５０におけるパケットデリミッタフラグを使用して、パケット境界を指示する。従って、明らかに、ＡＡＬ５パケットデリミッタフラグがセットされたＡＴＭセル６２６に先行するセル６２８は、後続するＩＰパケット６６０の第１セルとなる。このセル６２８は、ＥＣＮビットを含み、従って、混雑の間に直接変更することができる。トラフィッククラスフィールド７２６における２ビットフィールド７４０は、ＥＣＮに使用することができる。例えば、ＥＣＮ可能なセルを指示するのに１つのビットがセットされ、そして混雑状態を指示するのに他のビットが使用される。
【００２７】
図８は、本発明によるハイブリッドＩＰ−ＡＴＭネットワーク８００における混雑管理のためのＥＣＢベースの解決策を示すフローチャートである。先ず、ＡＴＭセルが送信されそして別のセルがセルバッファ８１０にある後に、送信のための次のＡＴＭセルが待ち行列から取り出される（８１２）。次いで、次のセルがＡＡＬ５（ＩＰｖ６）パケットの終わりを含むかどうかの判断がなされる（８２０）。次のセルがＡＡＬ５パケットの終わりである場合には（８２４）、ＩＰｖ６パケットが終了したことを指示するフラグがオン状態にセットされ（８３０）、そして待ち行列から取り出されたＡＴＭセルが送信される（８８０）。
【００２８】
次のセルがＡＡＬ５パケットの終わりでない場合には（８２２）、次のセルが、ＡＡＬ５デリミッタフラグがセットされた後の第１セルであるかどうかの判断がなされる（８４０）。ＡＡＬ５フラグがセットされた後の第１セルでない場合には（８２４）、待ち行列から取り出されたＡＴＭセルが送信される（８８０）。ＡＡＬ５フラグがセットされた後の第１セルである場合には（８４４）、フラグがオフ状態にリセットされ、次のパケットに対するフラグをクリアする（８４６）。
次いで、ＡＴＭ混雑が存在するかどうかの判断がなされる（８５０）。これは、任意の適当な手段により行うことができる。ＡＴＭ混雑が存在しない場合には（８５２）、待ち行列から取り出されたＡＴＭセルが送信される（８８０）。ＡＴＭ混雑が存在する場合には（８５４）、プロトコル形式及びＥＣＮ能力がＩＰｖ６ヘッダにおいてチェックされる（８６０）。セルがＩＰｖ６パケットに対するものでないか又はＥＣＮ可能でない場合には（８６２）、待ち行列から取り出されたＡＴＭセルが送信される（８８０）。セルがＩＰｖ６パケットの対するものでありそしてＥＣＮ可能である場合には（８６４）、ＡＴＭペイロードのＥＣＮビットがセットされる（８７０）。次いで、待ち行列から取り出されたＡＴＭセルが送信される（８８０）。
【００２９】
図９は、本発明のハードウェア実施形態９００のブロック図である。本発明によるＡＴＭスイッチは、プロセッサ９１０と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他のメモリ構成を含むメモリ又はバッファ９１２とを備えている。プロセッサ９１０は、オペレーティングシステム（図示せず）の制御下で動作し、そして図９においてプロセッサ９１０を示すブロック内に「ボックス」９３０で示された１つ以上のコンピュータプログラムを実行するように構成される。一般に、コンピュータプログラム９３０は、実際には、コンピュータ読み取り可能な媒体又はキャリア９４０において実施される。コンピュータプログラム９３０は、コンピュータ読み取り可能な媒体又はキャリア９４０からメモリ９１２へロードされ、図６ないし８を参照して上述したようにプロセッサ９１０によって実行される。コンピュータプログラム９３０は、プロセッサ９１０により読み取られて実行されたときに、本発明の段階又は要素を実行するに必要な段階をプロセッサ９１０に実行させる命令を含む。ＡＴＭセルは、ポート９２４を経て受信され、メモリ９１２にバッファされ、そしてプロセッサ９１０の制御のもとでポート９４２を経て送信され、プロセッサは、図６ないし８を参照して上述したように混雑管理を行う。それ故、当業者であれば、メモリ９１２は、プログラム９３０を実行しそしてＡＴＭセルをバッファする個別のメモリ装置でもよいし、或いは単一のメモリ装置でもよいことが明らかであろう。更に、例示的なシステム構成を図９に示したが、同様の機能を遂行する多数の異なる構成を本発明に基づいて使用できることが当業者に明らかであろう。
【００３０】
従って、本発明によれば、パケット境界を追跡するために１ビットフラグ即ちＡＡＬパケットフラグが必要とされると共に、ＩＰｖ６パケットにおけるプロトコルヘッダを照合するための簡単なロジックが必要とされる。ＡＡＬ５パケットデリミッタフラグ及びＥＣＮビットの各位置は所定のパケットフォーマットにより固定されているので、各ビットにアクセスするための簡単なオフセットを計算することができる。更に、ＩＰパケットヘッダがチェック和の計算に含まれず、又はＩＰｖ６セキュリティ特徴によりスクランブルされるので、他の特別な事柄は必要とされない。明らかに、このようなＥＣＮビットマーキングは、ＡＴＭノードがＡＴＭアクセスノードであるかＡＴＭバックボーン装置であるかに関わりなく、いかなる混雑状態のＡＴＭノードにおいても行うことができる。更に、この解決策は、いかなる基礎的なベアラ能力、即ちＣＢＲ、ＶＢＲ、ＡＢＲ、ＵＢＲでも機能し得る。
【００３１】
ＡＡＬ５デリミッタフラグ検出能力は、多数の商業的に売り出されているＡＴＭ装置において既に広く利用されている。特に、この機能は、良く知られたパケット破棄構成、即ち初期のそして部分的なパケット破棄を実施するために必要とされる。又、これらの構成は、ＡＡＬ５パケットデリミッタを監視し、それらを用いて（切迫した）混雑中に完全なＩＰパケットを破棄し、それにより、パケット崩壊の有害な影響を低減する。それ故、パケット破棄及びＥＣＮ混雑通知解決策は、ＡＴＭノードと共に使用することができる。
【００３２】
多レベル待ち行列の場合、スレッシュホールドを使用して、混雑の異なるレベルを通知することができる。中程度の混雑インターバル中には、本発明を用いてＩＰパケットのＥＣＮビットをセットすることができる。混雑が持続するか又は増加する場合には、パケット破棄を実行することができる。混雑指示子の選択は最終的に定義されていないが、進歩したＩＰｖ６型ルーターとの信頼性ある相互動作を確保するために、ＲＥＤのような技術を使用することができる。これは、擬似的な通知を制限する助けとなる。基礎的なＡＢＲ接続の特殊なケースについては、ＥＣＮビット指示を、明確レート（ＥＲ）制御メカニズムに接続することもできる。
【００３３】
しかしながら、パケット崩壊の影響は、ＥＣＮ型構成に対して問題を課する。ＩＰｖ６プロトコルは、ルート変更中のパケット崩壊の影響を緩和するためにパケットの「トンネル作用」を許す。これは、本質的に、カプセル化されたパケットのＤＳバイトが外部ＩＰパケット（トンネルの入り口にある）のヘッダに接続されることを意味する。しかしながら、現在の規格は、ＤＳバイトをトンネルの出口においてカプセル化されたパケットのヘッダにコピーすることを要求しておらず、従って、ＥＣＮ情報が失われることがある。従って、最も外側のカプセル化層においてＥＣＮビットをセットするだけでは、パケット崩壊が生じる場合に過負荷のソースを絞ることが依然としてできない。しかし、この問題はいずれにせよＡＴＭに特有ではないので、ＩＰ規格それ自体をその解決策として補正することができる。更に、特に、大きなパケットサイズを取り扱うことのできる進歩型のＩＰｖ６ルーターが益々一般的になってきているので、パケットの崩壊はほとんど生じない。又、ＩＰホストが、マルチプロトコルオーバーＡＴＭ（ＭＰＯＡ）解決策により、ＡＴＭサブネットワークに直結され、即ち中間のＩＰサブネットワークを伴わずに接続される場合にも、パケット崩壊の問題は生じない。
【００３４】
要約すれば、ＩＰネットワークを経てのエンドユーザ対エンドユーザの性能を改善するために、インターネットに対して新たなサービス定義が出現し始めている。このような例の１つは、混雑時間中にソースに直接通知するためにＥＣＮ能力も含むであろう提案された区別化サービス規範である。同時に、ＡＴＭ技術の進行中の展開は、「ＡＴＭ上のＩＰ(IP-over-ATM)」が次第に重大な問題になりつつあることを意味する。この一体化に伴う問題は、セルベースのＡＴＭスイッチが再構成オーバーヘッド等によりＩＰパケットの混雑制御情報を変更するのが困難なことである。しかしながら、ＥＣＮ−ＡＴＭ指示の場合には、混雑情報が最小限であり、即ち１ビットであるから、直接的なＡＴＭレベル接続が可能となる。本発明によれば、ＥＣＮ構成は、ＡＴＭネットワークがＩＰレベルのＥＣＮ通知構成に関与できるように定義される。この構成は、最小限の複雑さであり、そしてＡＡＬ５パケットトレーラーを用いて、パケット境界を検出すると共に、進行するＩＰｖ６パケットに適当なＥＣＮビットを配置する。必要とされる機能は、基礎的なＡＴＭベアラ移動度とは独立しており、ＡＴＭアクセス装置及びバックボーンノード内で実施することができる。本発明によるＥＣＮ構成は、ＡＴＭネットワークを経てのＥＣＮ可能なＩＰトラフィックの性能を改善する。
好ましい実施形態の上記説明は、本発明を単に例示するものに過ぎず、本発明をこれに限定するものではない。上記教示に鑑み、多数の変更や修正が可能であるから、本発明は、特許請求の範囲のみによって限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＡＴＭネットワークのオープンシステムズ・インターコネクション（ＯＳＩ）物理層を示す図である。
【図２】  ＡＡＬのフォーマットを示す図である。
【図３】  ＡＡＬ５  ＣＰＣＳ−ＰＤＵを示す図である。
【図４】  ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタックを示す図である。
【図５】  パケット流及びＴＣＰスライドウインドウを示す図である。
【図６】  ＩＰｖ６パケットを本発明によりＡＡＬ５パケットに変換するところを示す図である。
【図７】  本発明によりＡＡＬ５を用いてＩＰｖ６パケットをカプセル化するところを示す図である。
【図８】  本発明によるハイブリッドＩＰ−ＡＴＭネットワークにおいて混雑状態を管理するためのＥＣＮベースの解決策を示すフローチャートである。
【図９】  本発明のハードウェア実施を示すブロック図である。
【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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