(57)【要約】データパケットがデータパケットの損失及び遅延の側面に関連付けられた複数レベルのインデックスを有する通信スイッチング装置において、インデックスの数値演算は、スイッチング装置がデータパケットをグループに割り当てることを可能にする。データパケットがスイッチング装置により伝送されるシーケンスは、データパケットが属するグループに基づく。これは効果的にデータパケットの相対的な優先度を与える。加えて、損失及び遅延インデックスは、グループ内の記憶優先度及び相対的な優先度を決定する。スイッチング装置は、伝送されるべきデータパケットに関する低損失及び低遅延を達成する。
2004502344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データパケットの第１及び第２の特性を表す第１及び第２のインデックスをもつパケットヘッダを具える該データパケットに含まれるデジタルデータをスイッチする通信スイッチング装置であって、該通信スイッチング装置の複数の入力ラインから出力ラインにパケットをスイッチするクロスポイントスイッチと、前記データパケットが前記出力ラインにスイッチされるべきであるシーケンスを決定する前記クロスポイントスイッチ内のシーケンサと、前記データパケットを一時的に記憶する記憶域と、を有する、通信スイッチング装置であって、
前記シーケンサは、前記第１のインデックス及び前記第２のインデックスに関する数値演算の結果に基づき、前記データパケットが前記出力ラインにスイッチされるべきであるシーケンスを決定するように動作することを特徴とする、通信スイッチング装置。
【請求項２】
前記インデックスが、複数レベルの値を含むように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の通信スイッチング装置。
【請求項３】
前記数値演算は、前記第１のインデックス及び前記第２のインデックスの加算であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の通信スイッチング装置。
【請求項４】
前記数値演算は、前記第１のインデックス及び前記第２のインデックスの乗算であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の通信スイッチング装置。
【請求項５】
前記データパケットの前記第１のパケット特性がパケット損失優先度であることを特徴とする、請求項１、２、３又は４に記載の通信スイッチング装置。
【請求項６】
前記データパケットの前記第２のパケット特性がパケット遅延優先度であることを特徴とする、請求項１、２、３又は４に記載の通信スイッチング装置。
【請求項７】
前記数値演算の等しい結果をもつデータパケットに関するシーケンスは、前記インデックスのうちあらかじめ決められたものに基づくことを特徴とする、請求項１、２、３、４、５又は６に記載の通信スイッチング装置。
【請求項８】
前記シーケンサは、前記パケット損失優先度に基づき、データパケットを一時的に記憶するかどうかを決定するように動作することを特徴とする、請求項５に記載の通信スイッチング装置。
【請求項９】
前記記憶域内のデータパケットの数があらかじめ決められた閾値を超えるとき、前記シーケンサは、前記パケット損失優先度に基づき、前記記憶域からデータパケットをパージするように動作することを特徴とする、請求項５又は８に記載の通信スイッチング装置。
【請求項１０】
到来データパケットが通信スイッチング装置の入力ラインから出力ラインにスイッチされるべきであるシーケンスを決定する方法であって、前記データパケットが該データパケットの第１及び第２の特性を表す第１及び第２のインデックスを含み、前記スイッチング装置が記憶域を有する、方法であって、
データパケットを受け取るステップと、
前記第１及び第２のインデックスに関して数値演算を実施するステップと、
前記数値演算の結果に基づき、前記データパケットが前記出力ラインにスイッチされるべきであるシーケンスを決定するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データパケットの第１及び第２の特性を表す第１及び第２のインデックスをもつパケットヘッダを具えるデータパケットに含まれるデジタルデータをスイッチする通信スイッチング装置であって、スイッチング装置の複数の入力ラインからスイッチング装置の出力ラインにパケットをスイッチするクロスポイントスイッチと、データパケットが出力ラインにスイッチされるべきであるシーケンスを決定するクロスポイントスイッチ内のシーケンサと、データパケットを記憶する記憶域と、を有する通信スイッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冒頭部分に述べた通信スイッチング装置は、米国特許第Ａ５，３９０，１７６号から既知である。この通信スイッチング装置は、到来データパケットがどのシーケンスでスイッチング装置の出力部にスイッチされるべきかを決定する。データパケットは、ヘッダ内にパッケージのタイプを示すビットを有する。低損失パケット及び低遅延パケットの２つのタイプのパケットがある。スイッチング装置は、一時的にパケットを記憶するバッファを有し、かかるバッファにとって利用可能な伝送容量は十分ではない。到来パケットはスイッチング装置によって評価される。低損失パケットは、常に、低遅延パケットを上回る記憶優先度を有する。低遅延パケットは、十分な記憶容量が利用可能なときのみ記憶される。これは、低遅延パケットが低損失パケットより迅速に処理され、低損失パケットのほうが低遅延パケットより失われる可能性が小さいスイッチング装置をもたらす。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
サービス品質を提供するスイッチング装置に対する最近の開発を鑑み、データパケットに関し２つのサービスクラスしか提供しないというのは十分ではない。データパケットのいくつかの側面（性質、様相）及び１つの側面内のいくつかの優先レベルが考慮されなければならない。
【０００４】
米国特許第５，３９０，１７６号による通信スイッチング装置の不利な点は、スイッチング装置が、側面ごとにいくつかの優先レベルをもつデータパケットが出力ラインにスイッチされるべきであるシーケンスを決定する能力をもたないことである。
【０００５】
本発明の目的は、側面ごとにいくつかの優先レベルをもつデータパケットが出力ラインにスイッチされるべきであるシーケンスを決定することができる、冒頭部分に記載の通信スイッチング装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、第１のインデックス及び第２のインデックスに関する数値演算の結果に基づき、データパケットが出力ラインにスイッチされるべきシーケンスをシーケンサが決定するように動作することを特徴とする。
【０００７】
データパケットは、ヘッダ内に２つのインデックスをもつ。それぞれのインデックスは、データパケットの側面を表す。インデックスは幅をもっており、インデックスの値は、側面内のデータパケットの相対的な優先度を表す。両方のインデックスは協働してデータパケットが属するサービスクラスを規定する。
【０００８】
数値演算によってデータパケットの第１及び第２のインデックスを組み合わせて１つの結果を導くことにより、異なるサービスクラスのグループを生成することが可能であり、この結果は、データパケットが属するグループを示す。数値演算に依存して、データパケットのさまざまな側面には、数値演算の結果における特定の重みが与えられうる。シーケンサは、いくつかのデータパケットの数値演算の結果を比較して、データパケットの間の明らかな相対的な優先度を確立する。データパケットの間のこれらの相対的な優先度に基づき、シーケンサは、データパケットが出力ラインにスイッチされるべきであるシーケンスを決定することができる。
【０００９】
本発明の実施例は、数値演算が第１のインデックス及び第２のインデックスの加算であることを特徴とする。
【００１０】
第１及び第２のインデックスは加算され、シーケンサはその加算の結果を使用して、データパケット間の優先度を確立する。インデックスの低い方の値が高い方の優先度に等しい場合、低い値をもつ２つのインデックスの加算の結果は再び、高い優先度をもつデータパケットを表す低い値となる。高い値をもつ２つのインデックスの加算の結果は、低い優先度をもつデータパケットを表す高い値となる。
【００１１】
本発明の他の実施例は、数値演算が第１のインデックス及び第２のインデックスの乗算であることを特徴とする。
【００１２】
第１及び第２のインデックスは乗算され、シーケンサはその乗算の結果を使用して、データパケット間の優先度を確立する。インデックスの低い方の値が高い方の優先度と同じである場合、低い値をもつ２つのインデックスの乗算の結果は、再び高い優先度をもつデータパケットを表す低い値である。高い値をもつ２つのインデックスの乗算の結果は、低い優先度をもつデータパケットを表す高い値である。
【００１３】
本発明の別の実施例は、第１及び第２のインデックスの数値演算の等しい結果をもつパケットに関するシーケンスがデータパケットのあらかじめ決められたパケット特性を表すインデックスに基づくことを特徴とする。
【００１４】
データパケットの数値演算の結果が等しい場合、シーケンサはデータパケットのヘッダ内のあらかじめ決められたインデックスを使用して、データパケットの相対的な優先度を確立する。あらかじめ決められたインデックスは、数値演算を通して及びサブインデックスとしてそれを使用することによって、相対的な優先度を確立する際にこのように効果的に２回使用される。これは、あらかじめ決められたインデックスに関連する特定の資源の利用可能性に合わせてシーケンサがシーケンスを調整することを可能にする。利用可能な資源が十分でない場合、シーケンサは、どのデータパケットが処理されるか、及び記憶域にデータパケットを記憶することによりデータパケットが遅延されうるか、あるいは放棄されうるか、決定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１におけるスイッチング装置１は、記憶域５に接続されたクロスポイントスイッチ３を有する。ヘッダを有する到来データパケットは、入力部７及び入力部９に到着する。クロスポイントスイッチ３は、各データパケットのヘッダから第１及び第２のインデックスを抽出し、第１及び第２のインデックスの数値演算を実施し、これが結果的にデータパケットの優先度を示す値を与えるシーケンサを有する。数値演算の結果に基づいて、シーケンサは、データパケットが記憶域５に置かれるべきかについて、及び記憶域のどこに配置されるべきかについて決定する。伝送容量が出力部１１において利用可能なとき、シーケンサ３は、記憶域５から最も高い優先度をもつデータパケットをフェッチし、そのデータパケットを出力部１１を介して伝送する。
【００１７】
図２は、インデックスが加算される場合のグループの確立を示す。
【００１８】
第１のインデックスＬは、データパケットが失われないことの重要性を示す損失インデックスである。第２のインデックスＤは、データパケットが遅延されないことの重要性を示す遅延インデックスである。図２は、数値演算としての加算に基づくが、数値演算の結果がデータパケットを適当な優先度を有するグループに絶えず割り当てる限り、他の数値演算が、インデックスに関する値の対応する範囲と組み合わされて可能となる。
【００１９】
図２において、インデックスの低い値は、対応する側面が非常に重要であることを示す一方、低い値は低い重要性を示す。インデックスの値は、効果的には、対応する側面に関するデータパケットのランクである。
【００２０】
データパケットのヘッダは、例えば値Ｌ＝１及びＤ＝２を含むことができ、これは、データパケットが失われないことが非常に重要であり、データパケットが遅延されないことのほうが重要性が低いことを示す。１つのＬ値と１つのＤ値との明確な組合せはサービスクラスと呼ばれる。ヘッダ内に同一のＬ値及びＤ値を有するデータパケットは、同じサービスクラスのメンバである。サービスクラスに関して使用される表記はｘＬ＆ｙＤであり、ここでｘはＬ値であり、ｙはＤ値である。
【００２１】
これは、非制限的な数のサービスクラスを生成することを可能にする。この例では、ｘの範囲は１…３であり、ｙの範囲は１…４であり、この結果、データパケットの１２のサービスクラスを与える。
【００２２】
ｘ及びｙすなわちＬ値及びＤ値を足し合わせることにより、データパケットの優先度を決定するために使用することができるインデックス和σが得られる。インデックス和σはグループと呼ばれる。３Ｌ＆１Ｄデータパケット、２Ｌ＆２Ｄデータパケット、及び１Ｌ＆３Ｄデータパケットはすべてσ＝４をもつ同じグループのメンバであり、それゆえ同じ優先度をもつ。各グループは、伝送容量の一部を得る。この例における１２個のサービスクラスの使用は、σ＝２…７の６個のグループをもたらす。
【００２３】
図３は、グループを収容するための記憶域の分割を示している。
【００２４】
各グループに対して記憶域５の或るセクションが割り当てられ、かかるセクションは、当該グループσに属するデータパケットに関する論理待ち行列として働く。図は、グループσ＝２、４、５、６に関する論理待ち行列を示す。
【００２５】
セクションは固定であっても可変であってもよく、記憶域５のサイズ及び各グループの記憶域要求に依存して論理待ち行列を増加させるか又は減少させることにより、シーケンサ３が記憶域５の使用を最適化することを可能にする。図３において、インデックス和σ＝３をもつグループのデータパケットは記憶されないので、このグループに対して記憶域５のセクションが割り当てられなかった。
【００２６】
図４は、あるグループに関する論理待ち行列として使用される記憶域のセクションを示す。
【００２７】
この例では、インデックス和σ＝４をもつグループの論理待ち行列が示されている。遅延インデックス（Ｄ値）の相対的に低い値をもつデータパケットが記憶域セクションから最初にフェッチされるように、データパケットが論理待ち行列内でソートされる。グループのメンバであるが、論理待ち行列内に既にあるいくつかのデータパケットより低い遅延インデックスの値を有する新しいデータパケットが到着すると、そのようなデータパケットは、論理待ち行列内に既にあるデータパケットの前に置かれる。これは結果として、それらのＤ値に基づき論理待ち行列内のデータパケットをソートし、グループ内で低いＤ値をもつデータパケットが最初に伝送されることを確実にする。各データパケットについて起こりうる最小の遅延を確実にするために、同じＤ値を有するグループ内のデータパケットは時間順に配置される。
【００２８】
グループσのデータパケットが記憶域からフェッチされているとき、シーケンサは、最も低いＤ値をもつ（そのグループの）サービスクラスに優先度を与える。閾値Δσが規定され、各サービスクラスのデータパケットの数がこの閾値と比較される。シーケンサは、サービスクラスのいずれかが、現在フェッチされているものより低いＬ値をもつとともに閾値Δσを超える数の複数のデータパケットを含むかどうかチェックする。そうである場合、シーケンサは、現在のデータパケットの完了後、閾値Δσを最も大きく超える現在のグループ内のサービスクラスにスイッチする。サービスクラスがどれも閾値Δσを上回らない場合、シーケンサは、現在のサービスクラスからデータパケットをフェッチし続ける。
【００２９】
記憶域が満杯であるとき、損失インデックス（Ｌ値）は、どのパケットが更なる処理のために記憶されるかについて、及びどのパケットが捨てられるかについて決定する。サービスクラス２Ｌ＆２Ｄのデータパケットが記憶される必要があるとき、サービスクラス２Ｌ＆２Ｄをもつデータパケットに関する場所を空けるために、サービスクラス３Ｌ＆４Ｄ、３Ｌ＆３Ｄ、３Ｌ＆２Ｄ及び３Ｌ＆１Ｄのデータパケットが（この順序で）記憶域からパージされる。パージされることができるデータパケットがない場合、新しいデータパケットは記憶されず、失われる。
【００３０】
本発明の方策は、こうして効果的に記憶優先度を処理し、伝送のためにデータパケットを最適のシーケンスに置くことによって、伝送されるデータパケットに関する低損失及び低遅延を確実にする。
【００３１】
図５は、各グループが割り当てられた伝送容量を有する伝送シーケンスを示している。伝送容量は、最小フェアキューイング（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｆａｉｒ Ｑｕｅｕｉｎｇ）原理に従って割り当てることができる。最小フェアキューイングの場合、各グループは、それ自身の論理待ち行列を有し、論理待ち行列が空になるまで、又はあらかじめ決められた最大量のデータパケットが論理待ち行列からフェッチされるまでのどちらか先に達成されるまで、各論理待ち行列からデータパケットがフェッチされる。あらかじめ決められた最大量は、ＲＳＶＰのようなプロトコルによって行われる予約に基づく。最小フェアキューイングは欠乏状態を妨ぎ、すなわち予約された容量全体は利用可能な容量ほど高くなく、各論理待ち行列が少なくとも予約されたものを得るものとする。グループσ＝３内に伝送されるべきデータパケットがなく、このグループに関する容量は予約されないものとする。
【００３２】
図６は、データパケットの構造を示す。
【００３３】
データパケット２３は、ヘッダ２１及びデータセクション２７を有する。ヘッダは、第１のインデックス２５及び第２のインデックス２６を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による通信スイッチング装置を示す図。
【図２】インデックスが加算されるときのサービスクラスの確立を示す図。
【図３】グループを収容するための記憶域の分割を示す図。
【図４】グループに関する論理待ち行列として使用される記憶のセクションを示す図。
【図５】各グループが割り当てられた伝送容量を有する伝送シーケンスに示す図。
【図６】データパケットの構造を示す図。
【国際公開パンフレット】
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2004502344.tif 000011
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2004502344.tif 000014
【国際調査報告】
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2004502344.tif 000016
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