(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたＡＴＭセルをその宛先情報に基づいて少なくとも第１、第２、第３の異なるポートのいずれか１つに振り分けるＡＴＭスイッチと、
前記ＡＴＭスイッチの第１のポートに接続された第１のパスを介して前記ＡＴＭセルの宛先情報がフォワーディング用であることを示すＡＴＭセルを受信してＩＰパケットのフォワーディング処理を行なうＩＰフォワーディング手段と、
前記ＡＴＭスイッチの第２のポートに接続された前記第１のパスとは物理的に異なる第２のパスを介して前記ＡＴＭセルの宛先情報が呼処理用であることを示すＡＴＭセルを受信してＩＰパケットの呼処理を行なう呼処理手段と、
前記ＡＴＭスイッチの第３のポートに接続された前記第１及び第２のパスとは物理的に異なる第３のパスを介して前記ＡＴＭセルの宛先情報が管理、制御用であることを示すＡＴＭセルを受信して管理、制御を行なう管理・制御手段と、
を具備することを特徴とするＡＴＭ中継装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＴＣＰ／ＩＰなどに代表される宛先情報を用いたパケット通信方式におけるＩＰ処理機能をＡＴＭ（Asynchronous  Transfer  Mode）通信方式をベースとして構成してパケットの中継を行なうＡＴＭ中継装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの普及に伴い、インターネットインフラは拡大の一途をたどっている。ここでの重要な技術として複数の論理ネットワークを接続する装置がある。ブリッジ、ルータなどパケットの中継装置では、同一サブネット（論理ネットワーク）の通信ならばデータリンク層で、異なるサブネット（論理ネットワーク）間での通信ならばネットワーク層にてパケットの宛先毎のルーティング処理を行い転送を行う。
【０００３】
このようなパケットの中継においては、ホップバイホップ転送と呼ばれるパケットの転送方法が用いられている。ホップバイホップ転送ではＩＰヘッダ情報の抽出、及びパケットを次に送るべき宛先（next HOP）の判定をＣＰＵによるソフトウェア処理に依存していた。したがってこの部分での処理速度がおそく、近年の通信トラヒックの高速化、増加の中で、複数の中継装置を介するようなネットワークにおいてはこれがボトルネックとなりスループットを上げる事が出来なかった。
【０００４】
近年このパケットのホップバイホップ転送の処理をハードウェアにより処理する方法が考え出されている。具体的にはＩＰパケットの宛先部分を出力回線情報と対応付けるテーブルルックアップを具備することにより高速検索し、配信する方式である。このようなハードウェア処理を行なうことにより従来のソフトウェア処理と比較して、より高速な中継処理が可能となった。
【０００５】
さらにＡＴＭスイッチを利用した中継装置では、例えば連続したＩＰパケットデータを中継する場合には、レイヤ３レベルのネットワーク層の処理からカットスルー転送と呼ばれるレイヤ２レベルを用いた高速な転送処理に切り替える、セルスイッチルータ（以下ＣＳＲと呼ぶ）方式が提案されている。
【０００６】
この方式ではftp 、http、  といったプロトコルが用いられる比較的セッション時間の長い通信についてはカットスルー転送（レイヤ２レべル（ＡＴＭレイヤ）での転送）が行われるためにスループットの向上に有効であり、従来に比較して格段にパケット転送の高速化を実現することができる。
【０００７】
ＣＳＲ方式では、例えばＡＴＭスイッチの後段にＩＰ処理装置を具備し、このＩＰ処理装置によりＡＴＭスイッチによるカットスルー転送を制御する。
図６は従来のＡＴＭ中継装置の構成を示しており、ＩＰ処理装置１０と、このＩＰ処理装置１０に１つの物理的なパスで接続されたＡＴＭスイッチ２０とから構成されている。そして、この物理的なパスに介在されたセル／データユニット組立部（ＳＡＲ：Segmentation And Reassemblｙ）１０５を介して、ＩＰフォワーディング処理（ＩＰパケット、ル−ティング情報）、呼処理信号、その他制御信号といった情報を主制御部１０１において一括してソフトウェア処理（あるいはハードウェア処理）していた。
【０００８】
ところで、このようなＣＳＲ方式におけるカットスルー転送では、デフォルトパス（通常のホップバイホップ転送における通信バス）に対して、カットスルーパスの設定など、呼処理の高速化も要求される。このカットスルーパスについてはＰＶＣ（Parmanent Vertual Connection）のようにあらかじめ通信パスを固定的に扱う方法もあるが、チャネルのリソースを考慮してＳＶＣ（Switched Vertual Connection ）を用いて呼処理をその都度行う方が望ましい。
【０００９】
しかしながら、このようなＳＶＣ方式を用いた場合にはＡＴＭスイッチの呼処理設定をおこなうＩＰ処理装置にとっては呼処理の負荷が大きくなる。また、ＩＰ処理装置とＡＴＭスイッチとの通信パスを呼処理用ＡＴＭセルが占有することが多くなれば本来のＩＰパケットのホップバイホップ転送を行う帯域を細くしてしまう。
【００１０】
またＡＴＭ中継装置の状態を管理したり制御を行なう、例えばＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）といったプロトコルも通信装置においては必須である。したがって、ＡＴＭスイッチ及びＩＰ処理装置の管理、制御を行なう上での処理負荷も大きくなる。すなわち、管理、制御用のデー夕もＡＴＭスイッチにマッピングされてＡＴＭスイッチとＩＰ処理装置との間でやり取りされるためにＩＰパケットの転送帯域を増すます細くしてしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来のＡＴＭ中継装置では、ＡＴＭスイッチとＩＰ処理装置の間をーつの物理的パスで集中してＩＰパケット、呼処理、管理・制御通信を行なっていたので、ＩＰ中継装置へのソフトウェア処理負荷が集中し、また、ＩＰパケットの転送帯域そのものを細くし、ＩＰパケット中継処理の効率化がはかれないという問題があった。さらに、将来的にネットワークが高速化、大容量化した場合、パケットトラヒックが上がるためホップバイホップ転送のトラヒックも増え、通信のボトルネックとなることが予想される。
【００１２】
本発明のＡＴＭ中継装置はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、ＩＰフォワーディング処理、呼処理、管理・制御の各機能のソフトウェア処理を低減するとともに、ＩＰパケットのフォワーディング処理、呼処理、管理・制御処理の効率化をはかることができ、これによって、動作速度及び処理速度（ＣＰＵのパフォーマンス）などを上げることなく、高速かつ大容量のデータの中継処理ができるＡＴＭ中継装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のＡＴＭ中継装置は、入力されたＡＴＭセルをその宛先情報に基づいて少なくとも第１、第２、第３の異なるポートのいずれか１つに振り分けるＡＴＭスイッチと、前記ＡＴＭスイッチの第１のポートに接続された第１のパスを介して前記ＡＴＭセルの宛先情報がフォワーディング用であることを示すＡＴＭセルを受信してＩＰパケットのフォワーディング処理を行なうＩＰフォワーディング手段と、前記ＡＴＭスイッチの第２のポートに接続された前記第１のパスとは物理的に異なる第２のパスを介して前記ＡＴＭセルの宛先情報が呼処理用であることを示すＡＴＭセルを受信してＩＰパケットの呼処理を行なう呼処理手段と、前記ＡＴＭスイッチの第３のポートに接続された前記第１及び第２のパスとは物理的に異なる第３のパスを介して前記ＡＴＭセルの宛先情報が管理、制御用であることを示すＡＴＭセルを受信して管理、制御を行なう管理・制御手段とを具備する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るＡＴＭ中継装置の構成を示す図である。本実施形態に係るＡＴＭ中継装置は送り先ＩＰアドレスを検索することによりＩＰパケットをホップバイホップ転送するＩＰフォワーディング機能を備えている。
【００１５】
図１において、ＡＴＭスイッチ５０の後段にはＩＰ処理装置４０が接続されている。ＩＰ処理装置４０は、ホップバイホップ転送などの、ＩＰパケットのフォワーディング処理を行なうＩＰフォワーディング処理機能４０２と、通信パスの設定を行なう呼処理機能４０３と、ＡＴＭスイッチ５０の管理、制御を行う管理・制御機能１０４と、ＩＰフォワーディング処理機能４０２、呼処理機能４０３、管理・制御機能４０４の各々に接続され、セル及びデータユニットの組立を行なうＳＡＲ４０５、４０６、４０７と、上記した各処理機能４０２、４０３、４０４により抽出されたデータのソフトウェア処理を行なうＣＰＵ４０１とからなる。ＣＰＵ４０１はそれぞれのバスにより各処理機能４０２、４０３、４０４の間で共有される。
【００１６】
さらに、ＳＡＲ４０５はＩＰフォワーディングパスＡを介してＡＴＭスイッチ５０のポート１に接続され、ＳＡＲ４０６は呼処理パスＢを介してＡＴＭスイッチ５０のポート２に接続され、ＳＡＲ４０７は管理・ 制御パスＣを介してＡＴＭスイッチ５０のポート３に接続されている。ここで、上記したＩＰフォワーディングパスＡ、呼処理パスＢ、管理・ 制御パスＣは物理的に異なるパスである。
【００１７】
上記した構成において、入力ポートよりＡＴＭスイッチ５０に入力されたＡＴＭセルはその宛先（ＶＰＩ／ＶＣＩ）毎にＡＴＭスイッチ２０により出力ポートに分配される。ＡＴＭセルにマッピングされているＩＰパケットはＩＰ処理装置４０へと配信されて、その次アドレスＮＥＸＴ  ＨＯＰが検索され、検索された次アドレスに従って再びＡＴＭスイッチ２０を経由して出力ポートから出力される。
【００１８】
より詳細には、ＡＴＭセルにマッピングされたＩＰパケットはその宛先情報であるＶＰＩ／ＶＣＩによりＡＴＭスイッチ２０によりＩＰ処理装置４０に分配される。分配にあたっては上記した３つのパスＡ、Ｂ、Ｃを介して行なう。すなわち、ＩＰパケットのホップバイホップ転送（デフォルト）処理を行なう場合はＩＰフォワーディングパスＡを通してＩＰフォワーディング処理機能４０２により処理を行なう。また、他のノ一ド装置からの呼接続（通信パスの設定）などのデータの場合には呼処理パスＢを通して呼処理機能４０３により呼処理を行なう。さらに、管理・制御情報の場合には管理・制御パスC を通して管理・ 制御機能４０４にて管理・ 制御を行なう。
【００１９】
すなわち、本実施形態では負荷分散処理を行なうべく、あらかじめそれぞれのＶＣ（バーチャルコネクション）に対応するＩＰフォワーディング処理機能４０２、呼処理機能４０３、管理・制御機能４０４を独自に決めておき、ＶＣ毎のル−ティングによりＩＰパケットデ−タ、呼設用のデータ、管理・制御用のデータの分配をおこなう。
【００２０】
図２はこのようなＡＴＭセルレベルでの分配の様子を示す図である。図２ではそれぞれ、フォワーディング用ＡＴＭセル：ＶＰＩ／ＶＣＩ＝＃１、呼処理用ＡＴＭセル：ＶＰＩ／ＶＣＩ＝＃２、管理・制御用ＡＴＭセル：ＶＰＩ／ＶＣＩ＝＃３がＡＴＭスイッチ５０に入力されてそのＶＰＩ／ＶＣＩ別に分配された後、ＳＡＲ４０５、４０６、４０７にてそれぞれパケットに組み立てられる。
【００２１】
上記したように本実施形態では、ＡＴＭスイッチ５０とＩＰ処理装置４０を接続するのに物理的に異なる通信パスを利用することにより、ＩＰフォワーディング処理、呼処理、管理・制御処理をそれぞれ別個に設けられたＩＰフォワーディング処理機能４０２、呼処理機能４０３  、管理・ 制御機能４０４で処理するようにしたので、上記した各処理を効率的に行なうことができる。また、ＣＰＵ４０１のリソースを独立に使うことになり、分散効果による処理性能の向上が望める。
【００２２】
なお、上記したようにＣＰＵ４０１はそれぞれバスにより共有されているが、図３のようにＣＰＵ４０１をＩＰフォワーディング処理機能４０２、呼処理機能４０３、管理・ 制御機能４０４の各々に対して設けるようにしてもよい（  ＣＰＵ４０１−１、４０１−２、４０１−３）。
【００２３】
さらに、ＡＴＭスイッチ５０とＩＰ処理装置４０を結ぶ通信パスＡ、Ｂ、ＣはＡＴＭに限定されることはなく他の通信方式を用いてもよい。
以下に、本発明を、上記したホップバイホップ転送に加えてカットスルー転送を採用するセルスイッチルータ（ＣＳＲ）に適用した場合について説明する。
【００２４】
ＡＴＭスイッチとＩＰ処理装置の間をーつの物理的パスで集中すれば、ＣＳＲ方式においても、ＩＰパケットのフォワーディング、呼処理、管理・制御通信を行なう上でＩＰ処理装置４０へのソフトウェア処理の負荷が集中してしまう。
【００２５】
ここではまず、セルスイッチルータ（ＣＳＲ）の基本原理を図４（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）は通常のＩＰフォワーディング動作を示しており、ＩＰアドレスの検索を行なって次アドレスＮＥＸＴ  ＨＯＰを検索し、転送を行なうホップバイホップ転送である。すなわち、ＣＳＲ１（１００１）から入力されたＩＰパケットはＣＳＲ２（１０００）のＡＴＭスイッチ７０によりＩＰ処理装置６０へとＡＴＭセルがル−ティングされる。そして、ＩＰ処理装置６０においてＩＰパケットを生成し、そのＩＰアドレスから次アドレスＮＥＸＴ  ＨＯＰを検索して、次の転送先（ここではＣＳＲ３）へとＡＴＭスイッチ７０により転送する。通常のＩＰなどにおいてセッション時間の短い通信においては、通常のＩＰのル−ティングであるホップバイホップ転送が行われるが、ＦＴＰやＴＥＬＮＥＴといったセッション時間の長い通信においてはレイヤ２レベルでの転送、つまり、ＡＴＭスイッチでのカットスルー転送をおこなう。
【００２６】
図４（ｂ）はこのようなカットスルー転送を示す図である。この場合ＣＳＲ２（１０００）のＩＰ処理装置６０はＣＳＲプロトコルによりＣＳＲ１（１００１）とＣＳＲ３（１００２）との間でカットスルーパスの設定をＡＴＭスイッチ７０に対して行なう。これにより、ＩＰ処理装置６０及びＡＴＭスイッチ７０に対して、カットスルー用の通信パスを設定する“呼”が発生する。これによってＩＰフォワーディングの負荷が低減されるが、その反面、呼処理といった問題がＩＰ処理装置６０に発生し、ＡＴＭスイッチ７０の管理、制御ともにトラヒックの負荷となってしまう。
【００２７】
しかしながら、本実施形態ではサポート機能毎に処理が分散されるため呼処理機能についてもそれがＩＰ中継処理に影響しない。
図５（ａ）、（ｂ）は従来のＩＰ中継装置による物理的なパスの帯域利用と本実施形態における帯域利用とを比較して説明するための図である。
【００２８】
従来は図５（ａ）に示すように、ＩＰパケットのフォワーディング、呼処理、管理・制御といった通信をＩＰ処理装置４０とＡＴＭスイッチ５０との間の通信において集中した物理パスによりおこなっていたが、これではＩＰパケットの転送帯域そのものを細くし、ＩＰパケット中継処理の効率化が図れない。さらに、将来的にネットワークが高速化、大容量化した場合、パケットトラヒックが上がるためボップバイホップ転送での効率化が再び重要となる。このような集中パスによる構成はネットワークの高速化、大容量化とともに物理パスの帯域に余裕がなくなり、拡張性の乏しいシステムとなってしまう。
【００２９】
そこで、本実施形態では図５（ｂ）に示すように、通信パスを物理的に分離して各機能ごとに処理を行なうため、帯域に余裕ができ、またそれぞれの物理パスの増設により拡張性のある構成とすることが出来る。
【００３０】
以上のように、本実施形態では、ＡＴＭスイッチ後段のＩＰフォワーディング処理機能、呼処理機能、管理・制御機能に対する通信パスを物理的に別個に配置してそれぞれ処理を行なうようにしたので、各機能の負荷が分散されることによりソフトウェア処理を低減することが可能になる。また、ＩＰパケットの転送帯域そのものも独立することにより帯域をより多く使うことができるので拡張性を持たせることができ、これによって、ＩＰパケットのフォワーディング処理、呼処理、管理・制御処理の効率化を図ることができる。このようにして、動作速度及び処理速度（ＣＰＵパフォーマンス）などを上げることなく、高速かつ大容量のデータの中継処理ができるようになる。
【００３１】
また、ＡＴＭスイッチとの組み合わせにより、負荷分散はＡＴＭコネクション毎のキュ一イングにより実現できることからコストの増大なく、将来的なネットワークの高速化、大容量化した場合のＩＰ中継処理にも対応することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、ＩＰフォワーディング処理、呼処理、管理・制御の各機能のソフトウェア処理を低減することができるとともに、ＩＰパケットのフォワーディング処理、呼処理、管理・制御処理の効率化をはかることができ、これによって、動作速度及び処理速度（ＣＰＵのパフォーマンス）などを上げることなく、高速かつ大容量のデータの中継処理ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＡＴＭ中継装置の構成を示す図である。
【図２】ＡＴＭセルレベルでの分配の様子を示す図である。
【図３】図１に示すＡＴＭ中継装置の変形例を示す図である。
【図４】セルスイッチルータ（ＣＳＲ）の基本原理を説明するための図である。
【図５】従来のＩＰ中継装置による物理的なパスの帯域利用と本実施形態における帯域利用とを比較して説明するための図である。
【図６】従来のＡＴＭ中継装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
４０…ＩＰ処理装置
５０…ＡＴＭスイッチ、
４０１…ＣＰＵ、
４０２…ＩＰフォワーディング機能、
４０３…呼処理機能、
４０４…管理・制御機能、
４０５、４０６、４０７…ＳＡＲ。
【図１】
0003810914.tif 000002
【図２】
0003810914.tif 000003
【図３】
0003810914.tif 000004
【図４】
0003810914.tif 000005
【図５】
0003810914.tif 000006
【図６】
0003810914.tif 000007