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技術 非同期転送モード通信装置

出願人 ロウクマナーリサーチリミテッドシーメンスアクチエンゲゼルシヤフト
発明者 アンドリューティモシーヘイターサイモンポールデイヴィスヴォルフガングフィッシャートーマスワースター
出願日 1994年5月2日 (26年1ヶ月経過) 出願番号 1994-093569
公開日 1995年1月17日 (25年5ヶ月経過) 公開番号 1995-015444
状態 特許登録済
技術分野 広域データ交換 選択配置一般、電源
主要キーワード 内部データバッファ ピーク容量 フレームマーカ ダウンメッセージ 割当て問題 考察中 入力リソース 入力サーバ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年1月17日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

目的

構成

入力ポートサーバからデータの供給を受け、出力ポートサーバへデータを供給するATMスイッチを有し、入力ポートサーバに複数のバッファ記憶装置を設け、その1つのバッファ記憶装置は各出力ポート毎に対応して設けられており、各バッファ記憶装置はデータを送信する前に通信して出力ポートサーバのデータ処理容量が十分か否か問い合わせる。

概要

背景

前記の問題はすでに英国特許出願第9212447.8号明細書において取り挙げられ、考察されている。

ATMデータトラヒックは主にバーストデータトラヒックである。本来、バーストトラヒックはある期間には広い帯域幅を必要とし、残りの期間はほとんど、または全く帯域幅を必要としない。利用可能な帯域幅を有効に活用するために、ピーク時の帯域幅でなく各データソース所要平均帯域幅を利用する帯域幅を割当てる必要がある。それ故に、平均の帯域幅割当てを用いると有利であるが、全ピーク帯域幅は利用できる帯域幅より広くなることになる。そうなるとATMスイッチの動作において、多数のデータソースが同時にバーストした場合に、ATMスイッチ/マルチプレクサ内部にピーク過負荷状態が発生し問題となる。このピーク過負荷状態を制御または制限しなければ、1つまたは複数のスイッチ/マルチプレクサ内部データバッファにおいてデータのオーバーフローが生じ、その結果データは失われることになる。

特定の出力ポート宛のデータは多数の異なる入力ポートからスイッチに入る。スイッチを通過する瞬時全データ転送速度は出力ポートが保持できる能力を超えるのでバッファが必要になる。しかし、バッファを設けたとしてもバッファのオーバーフローによりデータが失われることがある。単純にピーク容量を増大することにより実用上差し支えのないレベルにまで、この確率を下げることは、多くの期間においてスイッチの低利用という結果を招き到底許容できない。ダイナミック帯域幅割当てプロトコルは、指定された出力ポートに帯域幅に対する要求を送出することにより帯域幅を割当て、それから帯域幅が返信アクノリッジメッセージによって指示されるように割当てられた場合にのみデータを送信するという方法を提供している。

ATM装置において、帯域幅を拡張するための要求メッセージは、入力ポートサーバにより初期処理のための出力ポート帯域幅割当てメカニズムへ送信される。スイッチが過負荷されている場合、ある程度帯域幅をゆるめる働きをなす帯域幅クリアダウンメッセージ到来したときのみ、帯域幅を出力ポートで利用できる。したがって、帯域幅要求メッセージはクリアダウンを受信するまで常に拒絶される。このような状況では、クリアダウンの後で受信される最初の要求は直前のクリアダウンの帯域幅を割当てられることになる。このことは帯域幅クリアダウンメッセージが到来するまで拒絶されてきた要求メッセージに対し全く不公平である。出力ポートにより拒絶された要求は適当なバックオフ遅延時間をおいて再送される。このことは許容できない遅延をもたらすことになり、帯域幅が生じるとき、バックオフ遅延時間中にはいることになる。

概要

ピークデータトラヒックの期間に、データ損失のないATMスイッチおよびATM通信装置を提供する。

入力ポートサーバからデータの供給を受け、出力ポートサーバへデータを供給するATMスイッチを有し、入力ポートサーバに複数のバッファ記憶装置を設け、その1つのバッファ記憶装置は各出力ポート毎に対応して設けられており、各バッファ記憶装置はデータを送信する前に通信して出力ポートサーバのデータ処理容量が十分か否か問い合わせる。

目的

本発明の課題は、ピークデータトラヒック期間中にデータが失われることのないATMスイッチ動作を実現することである。

本発明の別の課題は、上述の問題点を実質的に取り除いた装置を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

複数の入力ポートと複数の出力ポートを有するATMスイッチを有し、その各入力ポートは入力ポートサ−バからデータの供給を受け、その各出力ポートは出力ポートサーバにデータを供給するように構成されており、入力ポートサーバはそれぞれ複数のバッファ記憶装置を有し、1つのバッファ記憶装置は各出力ポート毎に対応しており、前記出力ポートのデータはスイッチを介して前記出力ポートへ伝送され、入力ポートサーバ内の各バッファ記憶装置はデ−タを送信する前に出力ポートサーバと通信して問い合わせるように構成されており、それによって出力ポートサーバのデータ処理容量を利用可能か否かを決定し、ピ−クデータトラヒック期間中のATMスイッチ動作を可能にすることを特徴とするATM通信装置

請求項2

問い合わせは共働するバッファ記憶装置に関して入力ポートサーバからの帯域幅要求信号と、利用可能な容量がある場合に出力ポートサーバからのアクノリッジ信号とから構成され、前記要求信号はスイッチを介してバッファ記憶装置が出力ポートサーバと通信する出力ポートサーバヘ供給され、前記アクノリッジ信号に応答してデータはバッファ記憶装置からスイッチを介して出力ポートへ伝送される請求項1記載の装置。

請求項3

ATMデータトラヒックはフレーム構成で伝送され、各フレームは複数のセルを有し、フレームマーカの最後は各フレームの最後のセルで伝送され、要求信号は各フレームの最初のセル、すなわちフレームマーカの最後を含むセルに後続するセルで送信される請求項1または2記載の装置。

請求項4

要求セルは平均のフレーム長、すなわちフレームの平均データ容量に基づく帯域幅割当てを要求するように構成されている請求項3記載の装置。

請求項5

要求信号はバッファ記憶装置に順次記憶されたデータに依存して送信される請求項1または2記載の装置。

請求項6

各バッファ記憶装置は複数のデータしきい値を有し、しきい値に達すると要求信号が送出される請求項5記載の装置。

請求項7

利用可能な帯域幅容量がない期間に受信された帯域幅要求のための待ち行列装置を有し、該待ち行列装置は容量が利用可能になった場合に所定の順序で要求を送出するように構成される請求項1から6までのいずれか1項記載の装置。

請求項8

送出の順序は着信順になされる請求項7記載の装置。

請求項9

優先送出装置は待ち行列をなす各要求に属するデータのキャラクターに依存して決められる待ち行列をなす要求のために設けられている請求項7記載の装置。

技術分野

0001

本発明は非同期転送モード(ATM通信装置に関する。

0002

より詳細には本発明はピークデータトラヒック期間中のATMスイッチ動作を可能にする装置、および多重化されたATMセルの流れをそれぞれ異なるポートに個別に振り分ける場合の帯域幅リソースの効果的な割当て問題を解決した装置に関する。

背景技術

0003

前記の問題はすでに英国特許出願第9212447.8号明細書において取り挙げられ、考察されている。

0004

ATMデータトラヒックは主にバーストデータトラヒックである。本来、バーストトラヒックはある期間には広い帯域幅を必要とし、残りの期間はほとんど、または全く帯域幅を必要としない。利用可能な帯域幅を有効に活用するために、ピーク時の帯域幅でなく各データソース所要平均帯域幅を利用する帯域幅を割当てる必要がある。それ故に、平均の帯域幅割当てを用いると有利であるが、全ピーク帯域幅は利用できる帯域幅より広くなることになる。そうなるとATMスイッチの動作において、多数のデータソースが同時にバーストした場合に、ATMスイッチ/マルチプレクサ内部にピーク過負荷状態が発生し問題となる。このピーク過負荷状態を制御または制限しなければ、1つまたは複数のスイッチ/マルチプレクサ内部データバッファにおいてデータのオーバーフローが生じ、その結果データは失われることになる。

0005

特定の出力ポート宛のデータは多数の異なる入力ポートからスイッチに入る。スイッチを通過する瞬時全データ転送速度は出力ポートが保持できる能力を超えるのでバッファが必要になる。しかし、バッファを設けたとしてもバッファのオーバーフローによりデータが失われることがある。単純にピーク容量を増大することにより実用上差し支えのないレベルにまで、この確率を下げることは、多くの期間においてスイッチの低利用という結果を招き到底許容できない。ダイナミック帯域幅割当てプロトコルは、指定された出力ポートに帯域幅に対する要求を送出することにより帯域幅を割当て、それから帯域幅が返信アクノリッジメッセージによって指示されるように割当てられた場合にのみデータを送信するという方法を提供している。

0006

ATM装置において、帯域幅を拡張するための要求メッセージは、入力ポートサーバにより初期処理のための出力ポート帯域幅割当てメカニズムへ送信される。スイッチが過負荷されている場合、ある程度帯域幅をゆるめる働きをなす帯域幅クリアダウンメッセージ到来したときのみ、帯域幅を出力ポートで利用できる。したがって、帯域幅要求メッセージはクリアダウンを受信するまで常に拒絶される。このような状況では、クリアダウンの後で受信される最初の要求は直前のクリアダウンの帯域幅を割当てられることになる。このことは帯域幅クリアダウンメッセージが到来するまで拒絶されてきた要求メッセージに対し全く不公平である。出力ポートにより拒絶された要求は適当なバックオフ遅延時間をおいて再送される。このことは許容できない遅延をもたらすことになり、帯域幅が生じるとき、バックオフ遅延時間中にはいることになる。

発明が解決しようとする課題

0007

本発明の課題は、ピークデータトラヒック期間中にデータが失われることのないATMスイッチ動作を実現することである。

0008

本発明の別の課題は、上述の問題点を実質的に取り除いた装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

本発明によると、ATM通信装置は複数の入力ポートと複数の出力ポートが配設されたATMスイッチを有し、その各入力ポートは入力ポートサーバからデータの供給を受け、その各出力ポートは出力ポートサーバにデータを供給するように構成されており、入力ポートサーバはそれぞれ複数のバッファ記憶装置を有し、1つのバッファ記憶装置は各出力ポート毎に対応しており、前記出力ポートのデータがスイッチを介して出力ポートへ伝送され、入力ポートサーバ内の各バッファ記憶装置はデータを伝送する前に出力ポートサーバと通信して問い合わせるように構成されており、それによって出力ポートサーバのデータ処理容量を利用可能かを決定しピークデータトラヒック期間中のATMスイッチ動作を可能にする。

0010

問い合わせは共働するバッファ記憶装置に関して入力ポートサーバからの帯域幅要求信号と、利用可能な容量がある場合に出力ポートサーバから返信されるアクノリッジ信号とから構成され、前記要求信号はスイッチを介してバッファ記憶装置が出力ポートサーバと通信する出力ポートサーバヘ供給され、前記アクノリッジ信号に応答してデータはバッファ記憶装置からスイッチを介して出力ポートへ伝送される。

0011

各入力ポートサーバ内に各出力ポートサーバに対するバッファ記憶装置を有している便宜性と、出力ポートサーバの容量を利用できないのであればスイッチを介しての通信が絶対に実施されないようにすることにより、過負荷の出力ポートサーバを介するデータデータ損失を回避し、データを喪失することなくピークデータトラヒック期間中のATM動作を可能にする。

0012

ATMデータトラヒックはフレーム構成で伝送され、各フレームは複数のセルを有し、フレームマーカの最後は各フレームの最後のセルで伝送される。

0013

本発明の1つの熟考された実施例によると、要求信号は各フレームの最初のセル、すなわちフレームマーカの最後を含むセルに後続するセルで送信される。

0014

この場合、要求セルは平均のフレーム長、すなわちフレームの平均データ容量に基づく帯域幅割当てを要求するように構成される。

0015

本発明の別の実施例によると、要求信号はバッファ記憶装置に順次記憶されたデータに依存して送信される。

0016

本発明の前記実施例によると、各バッファ記憶装置は複数のデータしきい値を有し、到達したしきい値に応じて要求信号が決定され、送出される。したがって、帯域幅の要求を送信されるデータの量に応じて調整することができる。

0017

本発明の別の実施例によると、ATM通信装置は利用可能な帯域幅容量がない期間に受信された帯域幅要求のための待ち行列装置を有し、その待ち行列装置は容量が利用可能になった場合に所定の順序で要求を送出する。

0018

要求の送出の順序は着信順になされる。

0019

次に本発明の種々の実施例を添付図面を参照して説明する。

0020

図1は入力ポートサーバと出力ポートサーバを有するスイッチのブロック図である。図1を参照すると、ATM通信装置はサーバ2、3、および4からそれぞれ入力線5、6、および7を介してデータが供給されるスイッチ1を有している。入力ポートサーバ2、3、および4は複数の出力ポートサーバにデータを供給するように構成されている。出力ポートサーバのうちの1つだけが参照番号8を付けて図示されている。実際には多数の入力ポートサーバが配設され、さらに多数の出力ポートサーバが配設され、スイッチ1を介して入力ポートサーバと通信するように構成されている。本発明の装置において各入力ポートサーバは複数のバッファ記憶装置A、B...Zを具備しており、その1つのバッファ記憶装置は出力ポートサーバ8のような各出力ポートサーバに対応して設けられている。したがって、入力ポートサーバ2、3、および4の入力ポートバッファAの信号はスイッチ1を介して出力ポート8に供給されることが明らかである。同様に入力ポートサーバ2、3、および4のバッファBの信号は、図示されていないが対応する出力ポートサーバへの線路9へ供給される。したがって、この構成ではサーバ2、3、および4のそれぞれが出力ポートサーバ8へのアクセスを要求すると過負荷状態が発生し、データが失われることが分かる。

0021

上述のデータ損失を回避するために、データが送信される前に要求信号が送信され、この要求信号が適切にアクノリッジされなければならないように構成される。したがって、1つの例をとって、データが入力サーバ2内のバッファ記憶装置Aから出力ポートサーバ8に伝送されるものとすると、入力ポートサーバ2から出力ポートサーバ8に要求信号が送信され、利用可能なデータの容量があれば出力ポートサーバ8から入力ポートサーバ2に、両者間でデータが伝送できることを示すアクノリッジ信号が送信される。

0022

図1に略示されているように、出力ポートの全帯域幅を利用できるようにするために、不都合に遅延することなく伝送されなければならない重要なデータのための等時性記憶装置の部分11と、制御データのための制御データ記憶装置の部分12と、バーストデータのための記憶装置の部分13とが設けられており、矢印10で示されている。したがって、出力ポートサーバ8において、記憶装置の部分の適当な1つ11、12、または13に空きがあると、スイッチ1を経てポジティブアクノリッジ信号が返信され、その結果データ伝送が行われる。

0023

帯域幅要求を処理するメカニズムは図2に示されている。線路14上の帯域幅要求信号を受信すると、コンパレータ15で帯域幅割当テーブル16に記憶された利用可能な帯域幅と比較される。十分な帯域幅が利用できる場合は、信号が線路17を介して送出され、帯域幅割当器19から線路18上にポジティブアクノリッジ信号が送信される。さらに、帯域幅割当器19は帯域幅割当テーブル16を更新するために線路20を介してフィードバック信号を送出する。線路14の要求信号の要求を満足する帯域幅が利用できない場合は、線路21を介して要求を拒絶する信号が送出され、線路18を介してネガティブアクノリッジ信号が送出される。

0024

要求する帯域幅は予想される平均のフレーム長に依存して決められる。通常各フレームは多数のセルを有しており、各セルはその中に所定のデータ量を含む。1つのフレーム構成において、各フレームの最後部のセルはフレームマーカの最後を含んでおり、フレームマーカの最後に続く次の連続するセルを送信して、平均のフレームの帯域幅に対応するようにする。

0025

本発明の別の実施例において、図3に示すように、入力ポート24と接続された入力ポートサーバのバッファ22と23のような各バッファは3つのしきい値T1、T2、およびT3を有している。装置の動作中に各しきい値に達すると帯域幅要求信号が送出されるが、要求された帯域幅は送信すべきデータの量により決められ、したがって、帯域幅が不必要に占有されることはない。

0026

上述の実施例において、ダイナミック帯域幅割当プロトコルは入力ポートサーバとスイッチの所望の出力ポートに接続された別のサーバとの間で運用される。実際に、出力ポートに接続されたサーバは、その出力のために確保されている現在の帯域幅に関するデータを有するテーブルを保持している。入力ポートサーバがバーストの送信を要求する場合、最初にスイッチネットワークを介して出力ポートサーバに予約信号を送出する。予約セルは要求された帯域幅情報を含んでいる。出力ポートサーバが要求された帯域幅を受け入れることができる場合、ポジティブアクノリッジセルが、要求した入力ポートサーバヘ返送される。この時点でバーストデータを入力ポートから出力ポートへ送信することができる。バースト送信が終わると直ちに、明瞭なクリアダウン信号により帯域幅の割当ての解除(de−allocation)がなされる。事実上、上述の装置はダイナミック予約プロトコルを有し、このダイナミック予約プロトコルはマルチプレクシングポイントをただ一つ含んでいる。100分の1秒台の遅延まで許容するデータサービスと結合して用いられて、再送よりむしろブロッキングが生じた場合、要求信号は待ち行列を作り、データは0.9以上という非常に大きなバーストブロッキング確率(BBP)でブロッキングされ、これにより、バーストハイピークビットレートデータサービスの性能が一層向上する。

0027

次に図4を参照すると、考察中のATM装置の一部にATMスイッチングネットワーク25が含まれ、ATMスイッチングネットワークは入力ポート26と出力ポート27との通信に用いられる。ただ1つの入力ポートとただ1つの出力ポートしか示されていないが、もちろん複数の入力ポートと複数の出力ポートを配設することができる。データは記憶装置28、29、および30に供給されるように構成された多くの異なるソースから入力ポート26に供給され、各ソースに対して1つの記憶装置が設けられている。図には3つの記憶装置28、29、および30しか示されていないが、もっと多くのソースが1つの別個の記憶装置を介してポート26と接続されるように配設される。記憶装置28、29、および30へ供給されるデータは、明らかにデータと共に制御信号を含むATMセルの形で伝送される。スイッチングネットワーク25を介する入力ポート26と出力ポート27との間の通信リンクには最大利用可能な帯域幅が存在するから、記憶装置28、29、および30のような非常に多くの記憶装置がアクセスを要求すると、利用できる帯域幅を超過する状況が発生するのは明らかである。したがって、入力ポートリソース割当器31が設けられている。記憶装置28、29、および30に接続されたソースにより現在利用可能な帯域幅の使用状況チェックし、矢印32で図示されるように記憶装置から受信した帯域幅要求信号を評価する。受け取った要求信号は利用可能な帯域幅に応じて修正される。したがって、所定の帯域幅に対する記憶装置28からの要求信号は入力リソース割当器31で修正され、修正された要求信号は線路33を介してフォワード方向に入力ポート26ヘ供給され、スイッチングネットワーク25を介して、線路34で図示される経路で更に伝送される。スイッチを介する経路は帯域幅要求信号とデータで占有される。帯域幅要求信号は線路34を介して待ち行列記憶装置35に供給されるのに対して、データは待ち行列記憶装置をバイパスし、装置を通って出力ポート27から線路36へ出力される。出力ポート27の利用可能な帯域幅は、線路38を介して出力ポートで現在使用している帯域幅を監視し、線路39を介してアクノリッジ信号を送出する出力ポートリソース割当器37により評価され、アクノリッジ信号は線路39を介し、スイッチングネットワーク25と線路40を経て要求を出したソースに返信される。このように、本実施例において、記憶装置28が線路32を介して要求を出すと、入力ポートリソース割当器がこの要求信号を修正し、要求信号は線路34を介してスイッチングネットワークを通過し、記憶装置35で待ち行列を作る。要求信号は最終的に出力ポートリソース割当器37に達して処理され、出力ポートリソース割当器は線路39と40を介して適切なアクノリッジ信号を送出し、アクノリッジ信号は利用可能な帯域幅に基づいて、決められた速度で記憶装置からデータを送出させる。

発明の効果

0028

前述のように、帯域幅要求信号が待ち行列を作る構成により、遅延する可能性の低い、より効果的な装置が提供できることが分かる。

0029

本発明の範囲を逸脱することなく、前述の構成を種々変形することができる。たとえば、適切なバッファスレッショルディング方法および装置であればどのようなものでも用いることができる。さらに、本実施例において、適切な記憶装置を具備した数多くの入力ソースを設けることができる。

図面の簡単な説明

0030

図1入力ポートサーバと出力ポートサーバを有するスイッチのブロック図である。
図2帯域幅割当メカニズムを示すブロック図である。
図3複数のしきい値を有するバッファ記憶装置の略図である。
図4本発明の別の実施例によるATM通信方式を略示したブロック図である。

--

0031

A〜Zバッファ記憶装置
2〜4入力ポートサーバ
8出力ポートサーバ
15コンパレータ
16帯域幅割当テーブル
19 帯域幅割当器
24 入力ポート
31 入力ポートリソース割当器
35待ち行列記憶装置
37 出力ポートリソース割当器

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