JP2004254188A - 通信ネットワーク及び伝送制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】輻輳制御実施時においても、無用なパケットの待ち状態が発生し、スループットが低下することを回避可能な、通信ネットワーク及び伝送制御方法を提供する。
【解決手段】各ノードは、ノード間を接続する複数の伝送路毎に、受信したパケットを一時記憶するバッファを有し、バッファに記憶されたパケット数を監視する輻輳検出手段により輻輳を検出すると、輻輳が発生した伝送チャネル番号を前段のノードに通知し、輻輳通知を受けたノードは、次段のノードを経由して次段以降のノードに送信すべきパケットの、通知された伝送チャネルへの送出を抑制あるいは停止する。
【選択図】 図１
【解決手段】各ノードは、ノード間を接続する複数の伝送路毎に、受信したパケットを一時記憶するバッファを有し、バッファに記憶されたパケット数を監視する輻輳検出手段により輻輳を検出すると、輻輳が発生した伝送チャネル番号を前段のノードに通知し、輻輳通知を受けたノードは、次段のノードを経由して次段以降のノードに送信すべきパケットの、通知された伝送チャネルへの送出を抑制あるいは停止する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信ネットワーク及びその伝送制御方法に関し、更に詳しくは、複数の端末装置を接続する為の複数のノード装置と、各ノード装置間を接続する為の複数の伝送チャネルからなる通信ネットワーク、及びこの通信ネットワークでパケットを伝送するための伝送制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信ネットワークの高速大容量化の要求に対応すべく、複数の伝送チャネルを有する多重伝送路でノード装置間を接続したネットワークが検討されている。例えば、特開平８−２３７３０６号公報に、この種のネットワークの一例が開示されている。そこでは、送信すべき信号を各伝送チャネル毎に設けられた複数のバッファに一時記憶し、同時に１つの伝送チャネルに複数のバッファからの信号が送出されないように、各バッファ中の信号を送出する伝送チャネルを、所定のパターンで変更する制御を行うことによって、簡素な構成で高速な通信を可能としたネットワークが提案されている。
【０００３】
また一般的に、ネットワークにおいて高負荷時のバッファ溢れによるパケット廃棄は大きな問題である。パケットの廃棄は通信データの再送を引き起こし、スループット低下の大きな要因となる。ノード装置内のバッファ量を増加させることで、パケット廃棄を低減することは可能であるが、これのみでは充分ではなく、またハードウエア規模の増大をもたらすことになる。したがって、高負荷時でもパケット廃棄をできるだけ小さくできる制御を行い、スループットの低下を防ぐ輻輳制御が必要となる。
【０００４】
従来、輻輳制御の一方式として、輻輳が発生した場合、前段のノード装置に対して一時的にパケットの転送を停止するように制御することにより、パケット廃棄を回避するバックプレッシャー型の輻輳制御方式が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなバックプレッシャー制御方式を、上述のごときネットワークに適用した場合、パケット転送の停止を指示された前段のノード装置では、パケットが次段のノード装置において輻輳が発生しているバッファを経由するか否かに関わらずすべてのパケットの転送を停止することになり、本来輻輳に影響を与えないパケットにも待ち状態（Ｈｅａｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ）が発生し、スループットが低下するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決するものであり、輻輳発生時にもスループットの低下を回避可能な通信ネットワークおよび伝送制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願に関わる通信ネットワークは、以下のように構成される。
【０００８】
複数のノード装置間を、複数の伝送チャネルで接続し、パケットの伝送を行う通信ネットワークであって、前記ノード装置は、送信すべきパケットを一時記憶するバッファ手段を、前記複数の伝送チャネル毎に有し、前記各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、該輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、該輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、通知された伝送チャネルへのパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワークである。
【０００９】
また、複数のノード装置間を、複数の伝送チャネルで接続し、パケットの伝送を行う通信ネットワークであって、前記ノード装置は、前記伝送チャネルの各々に対応して、受信したパケットを一時記憶するバッファ手段を有し、前記各バッファ手段に記憶されたパケットを出力する伝送チャネルを、各々所定の順序でかつ同時には異なる伝送チャネルに各々のバッファ手段からのパケットが出力されるように順次変更するスイッチ手段を有し、前記各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、該輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、該輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、前記各バッファ手段の出力伝送チャネルが、通知された伝送チャネルに設定されている期間は、該バッファ手段に記憶されたパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワークである。
【００１０】
また、前記輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、通知された伝送チャネルへの、次段のノード装置を経由して次段以降のノード装置に伝送されるパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段を有することを特徴とする通信ネットワークである。
【００１１】
（作用）
本発明によれば、あるノード装置で輻輳が発生した場合、輻輳が発生している箇所（伝送チャネル）を前段のノード装置に通知し、前段のノード装置では、輻輳が発生している箇所を経由するパケットの送出のみを抑制あるいは停止することにより、輻輳制御によるスループットの低下を回避することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を説明するのに役立ち、本発明の実施例と基本的な部分で重複する参考例を挙げて説明する。
【００１３】
図５は参考例のネットワークにおけるノード装置の構成図であり、ノード装置５００にサブ伝送路を介して端末装置５５１〜５５８が接続された例を示している。
【００１４】
符号５２１〜５２８、５３１〜５３８は複数の伝送チャネルを有する多重伝送路であり、例えば空間的に分離された複数（本構成例では８本）の光ファイバ伝送路、あるいは１本の光ファイバを用いた波長多重伝送路である。
【００１５】
符号５０１〜５０８は分離挿入部であり、多重伝送路５２１〜５２８から入力されるパケットの宛先アドレスを検出し、これを基に、サブ伝送路を介して端末５５１〜５５８へ伝送されるパケットと、バッファ部５１１〜５１８へ入力されるパケットとに分離すると共に、端末から入力されるパケットを、多重伝送路から入力されるパケット流に挿入する機能を有する。
【００１６】
符号５１１〜５１８はバッファ部であり、分離挿入部から出力されるパケットを、スイッチ部５４１の各出力端に対応した記憶領域、もしくはスイッチ部の任意の出力端に接続するＦＩＦＯメモリに一時記憶する機能を有する。
【００１７】
符号５４１はスイッチ部であり、スイッチ制御部５４２の制御によって、入力端ＩＮ１〜ＩＮ８に入力したパケットを出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８に接続する。スイッチ部５４１は、多重伝送路として空間的に分離された複数の光ファイバ伝送路を用いる場合には、空間スイッチ等を用いて構成される。
【００１８】
符号５４２はスイッチ制御部であり、後述するように図４に示す接続テーブルに従ってスイッチ部５４１を制御する。
【００１９】
符号５４３はバッファ制御部であり、各バッファに接続されたスイッチの入力端が所望の出力端に接続されたときに、バッファに記憶されているパケットを読み出すように制御する。
【００２０】
図１０は、参考例のネットワークにおけるパケットの構成を示す図である。図中、Ｎは宛先端末が接続されているノード装置を示すノード番号である。またＴは宛先端末が接続されている伝送チャネルを示す伝送チャネル番号である。その他は、必要に応じて同期信号や誤り訂正符号などが挿入される。
【００２１】
図２は、分離挿入部５０１〜５０８の内部構成を示す。符号２０１はパケットのヘッダ情報を検出するヘッダ検出部、符号２０２，２０３は入力信号を出力または遮断するゲート、符号２０４は２つの入力信号のいずれか一方を出力するセレクタ、符号２０５はパケットを一時記憶するためのＦＩＦＯである。
【００２２】
分離挿入部に入力したパケットは、ヘッダ検出部２０１においてヘッダ中の宛先情報（宛先ノード番号Ｎ）が検出され、これに基づいてゲート２０２，２０３の開閉処理が行なわれる。すなわち、検出したノード番号Ｎが、ヘッダ検出部に予め記憶されている自ノードの番号と一致した場合は、ゲート２０３を開きかつゲート２０２を閉じて、端末にパケットを出力する。また、ノード番号Ｎが自ノード番号と一致しない場合は、ゲート２０２を開きかつゲート２０３を閉じて、セレクタ２０４にパケットを出力する。
【００２３】
一方、端末から伝送されてきたパケットはＦＩＦＯ２０５に一時記憶され、セレクタ２０４を介して、ゲート２０２から出力されるパケット流に挿入され、バッファ部に送られる。
【００２４】
図３は、バッファ部５１１〜５１８の内部構成を示す。符号３０１は、スイッチ部５４１の各出力端に対応した記憶領域３１１〜３１８及びＦＩＦＯメモリ３０４からなるバッファメモリ、符号３０２はパケットのヘッダ部からノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔを検出するヘッダ検出部、符号３０３はバッファメモリ３０１に書き込みアドレスを供給するアドレスカウンタである。分離挿入部より入力したパケットは、ヘッダ検出部３０２においてノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔが検出され、その内容によりパケットを記憶する記憶領域が決定される。
【００２５】
ヘッダ検出部３０２には、自ノードの番号と下流に隣接するノード番号（下流ノード番号と呼ぶ）が、あらかじめ記憶されている。ヘッダ検出部は、分離挿入部より入力したパケットからノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔを検出し、ノード番号Ｎが下流ノード番号と一致した場合は、チャネル番号Ｔに対応した記憶領域（記憶領域３１１〜３１８のいずれか）をアドレスカウンタ３０３に指定し、アドレスカウンタはそれに対応した書き込みアドレスを発生し、パケットをバッファメモリ３０１中のいずれかの記憶領域に記憶させる。また、ノード番号Ｎが下流ノード番号と一致しない場合は、パケットをＦＩＦＯメモリ３０４に記憶させる。
【００２６】
図４は、スイッチ部５４１の各入力端と各出力端の接続関係を表す接続テーブルである。すなわち、制御アドレスをＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８と順次周期的に変更することで、スイッチ部５４１の入力端ＩＮ１に入力した信号をＯＵＴ１に接続し、次にＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４，ＯＵＴ５，ＯＵＴ６，ＯＵＴ７，ＯＵＴ８の順に繰り返し周期的に接続する。このとき、入力端ＩＮ２は、ＯＵＴ３，ＯＵＴ４，ＯＵＴ５，ＯＵＴ６，ＯＵＴ７，ＯＵＴ８，ＯＵＴ１の順で接続する。他の入力端ＩＮ３〜ＩＮ８も同様である。
【００２７】
図１１は、図４の接続テーブルに従った接続関係を時系列的に表したものである。スイッチ部の動作は、８つの連続した周期Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８で構成される。さらに各周期は、バッファ部における読みだし動作によって、記憶領域３１１〜３１８からの読みだし期間であるＴｄと、ＦＩＦＯメモリ３０４からの読みだし期間であるＴｆに各々分割される。ＴｄとＴｆの期間は適宜決めればよいが、ここでは記憶領域３１１〜３１８に読み出すべきパケットがなくなったとき、ＦＩＦＯメモリからの読みだし期間Ｔｆに移行するものとする。
【００２８】
図６は、図５に示したノード装置を用いた通信ネットワークの構成例であり、４つのノード装置６０１〜６０４を多重伝送路６０５〜６０８によってリング型に接続し、各ノード装置には各々８本のサブ伝送路を介して８つの端末装置が接続されている。端末装置６１１〜６１８は、図５における端末装置５５１〜５５８に対応し、端末装置６２１〜６２８，６３１〜６３８，６４１〜６４８も同様である。
【００２９】
次に、端末装置６１１から端末装置６３４への通信を例にとり、このネットワークの伝送制御方法を説明する。端末装置６１１から送信されるパケットのヘッダ部には、ノード番号Ｎとして、宛先である端末装置６３４が接続されているノード装置の番号３が、また伝送チャネル番号Ｔとして、端末装置６３４がサブ伝送路を介して接続されている伝送チャネルの番号４が設定されている。端末装置６１１から出力されたパケットは、サブ伝送路及び分離挿入部を介してパケット流に挿入され、図５におけるバッファ部５１１に入力される。ヘッダ検出部で、ヘッダ中のノード番号Ｎ（この場合３）と下流ノード番号（この場合２）が比較され、両者は一致しないのでパケットはＦＩＦＯメモリ３０４に記憶させる。ＦＩＦＯメモリに記憶されたパケットは、図１１におけるＴ１〜Ｔ８の動作期間中のいずれかの読みだし期間Ｔｆにおいて読みだされるので、次のノードに伝送される際に使用される伝送チャネルは特定されない。ここでは、動作期間Ｔ８、即ち入力端ＩＮ１と出力端ＯＵＴ２が接続される期間に読み出され、伝送チャネル２を介して次のノード６０２へ伝送されたとする。ノード６０２において、図５における分離挿入部５０２に入力されたパケットは、ヘッダ検出部においてヘッダ中のノード番号Ｎ（この場合３）と自ノード番号（この場合２）が比較され、両者は一致しないので、バッファ部５１２に入力される。バッファ部でヘッダ中のノード番号Ｎ（この場合３）と下流ノード番号（この場合３）が比較され、両者は一致するのでヘッダ中の伝送チャネル番号Ｔ、即ちチャネル番号４に対応した記憶領域（図３中の記憶領域３１４）に記憶される。バッファ部５１２中の記憶領域３１４に記憶されたパケットは、入力端ＩＮ２と出力端ＯＵＴ４が接続されるタイミング、即ち図１１における動作期間Ｔ７において読み出されるので、パケットはスイッチ部を介して伝送チャネル４に出力され、次のノード６０３に達する。ノード６０３の分離挿入部において、ヘッダ中のノード番号Ｎと自ノード番号が比較され、この場合両者共３で一致するので、パケットは分離挿入部で分離され、サブ伝送路を介して宛先である端末装置６３４に到達する。
【００３０】
以上説明したように、この参考例のネットワークにおいては、任意の端末装置から送信されたパケットは、途中の中継ノードにおいてはランダムに伝送チャネルを乗り換えながら中継され、宛先端末装置が接続されたノードの１つ手前のノードにおいて、宛先端末装置が接続された伝送チャネルに乗り換えることにより、任意の端末装置間の通信を行なう。
【００３１】
本発明の通信ネットワークは、上述の参考例のごときネットワークを基とし、各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、通知された伝送チャネルへのパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを設けることにより、輻輳制御を行うものである。
【００３２】
（第１の実施例）
本発明の第１の実施例について説明する。
【００３３】
図１は本発明のネットワークにおけるノード装置の構成図であり、ノード装置１００にサブ伝送路を介して端末装置１５１〜１５８が接続された例を示している。
【００３４】
符号１２１〜１２８，１３１〜１３８は複数の伝送チャネルを有する多重伝送路であり、例えば空間的に分離された複数（本構成例では８本）の光ファイバ伝送路であり、あるいは１本の光ファイバを用いた波長多重伝送路である。
【００３５】
符号１０１〜１０８は分離挿入部であり、多重伝送路１２１〜１２８から入力されるパケットの宛先アドレスを検出し、これを基に、サブ伝送路を介して端末１５１〜１５８へ伝送されるパケットと、バッファ部１１１〜１１８へ入力されるパケットとに分離すると共に、端末から伝送されてくるパケットを、多重伝送路から入力されるパケット流に挿入する機能を有する。また、少なくとも１つの分離挿入部（図１では１０１）は、多重伝送路から後述する制御パケットが入力された場合、制御パケットを分離して制御パケット受信部１４７に出力する。
【００３６】
符号１１１〜１１８はバッファ部であり、分離挿入部から出力されるパケットを、スイッチ部１４１の各出力端に対応した記憶領域、もしくはスイッチ部の任意の出力端に接続するＦＩＦＯメモリに一時記憶する機能を有する。
【００３７】
符号１４１はスイッチ部であり、スイッチ制御部１４２の制御によって、入力端ＩＮ１〜ＩＮ８を任意の出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８に接続することにより、パケットを任意の多重伝送路１３１〜１３８に送出する。スイッチ部５４１は、多重伝送路として空間的に分離された複数の光ファイバ伝送路を用いる場合には、空間スイッチ等を用いて構成される。
【００３８】
符号１４２はスイッチ制御部であり、図４に示す接続テーブルに従ってスイッチ部１４１を制御する。図４は、前述の従来例と同じく、スイッチ部１４１の各入力端と各出力端の接続関係を表す接続テーブルである。制御アドレスをＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８と順次周期的に変更することで、スイッチ部５４１の入力端ＩＮ１に入力した信号をＯＵＴ１に接続し、次にＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４，ＯＵＴ５，ＯＵＴ６，ＯＵＴ７，ＯＵＴ８の順に繰り返し周期的に接続する。このとき、入力端ＩＮ２は、ＯＵＴ３，ＯＵＴ４，ＯＵＴ５，ＯＵＴ６，ＯＵＴ７，ＯＵＴ８，ＯＵＴ１の順で接続する。他の入力端ＩＮ３〜ＩＮ８も同様である。
【００３９】
符号１４３はバッファ制御部であり、各バッファに接続されたスイッチの入力端が所望の出力端に接続されたときに、バッファ部中の記憶領域３１１〜３１８及びＦＩＦＯメモリ３０４に記憶されているパケットを読み出すように制御する。また制御パケット受信部１４７から後段のノード装置における輻輳の発生を通知された場合は、対象である伝送チャネルに対応する出力端に接続されたときのＦＩＦＯメモリからの読み出しを停止すると共に、制御パケット受信部から輻輳の解消を通知された場合は、ＦＩＦＯメモリからの読み出しを開始して通常状態に復帰する。
【００４０】
符号１４４は輻輳検出部であり、バッファ部１１１〜１１８内のＦＩＦＯメモリに記憶されているパケット数を監視し、パケット数が所定の閾値１を越えた場合には輻輳の発生をそのバッファ部の番号と共に制御パケット送信部１４５に通知し、また閾値２（＜閾値１）を下回った場合には輻輳の解消をそのバッファ部の番号と共に制御パケット送信部に通知する。
【００４１】
符号１４５は制御パケット送信部である。制御パケットとは、ネットワークの保守運用を目的に、周期的あるいは必要に応じてノード装置間で授受されるパケットであり、本実施例では輻輳を通知する手段として用いる。制御パケット送信部は、輻輳検出部１４４から輻輳発生あるいは輻輳解消の通知を受けると、前段ノード装置宛の制御パケットを生成し、輻輳発生あるいは輻輳解消を表す符号と、対象のバッファ部に対応する伝送チャネルの番号をデータ部に書き込む。生成された制御パケットは、セレクタ１４６を介してスイッチ部１４１に出力され、前段のノード装置に送信される。
【００４２】
符号１４７は制御パケット受信部であり、分離挿入部１０１により分離された自ノード宛の制御パケットを受信する。制御パケット受信部は、受信した制御パケットが輻輳発生あるいは輻輳解消を通知する制御パケットである場合は、その旨を対象の伝送チャネル番号と共にバッファ制御部１４３に通知する。
【００４３】
図８は、本実施例のネットワークにおけるパケットの構成を示す図である。図中、Ｃはコントロールビットであり、そのパケットが制御パケットであるか否かを示す。Ｎは宛先端末が接続されているノード装置を示すノード番号である。またＴは宛先端末が接続されている伝送チャネルを示す伝送チャネル番号である。その他は、必要に応じて同期信号や誤り訂正符号などが挿入される。パケットが輻輳情報を通知するための制御パケットである場合は、データ部に輻輳の発生あるいは解消を表す符号および対象の伝送チャネルを示す番号が入る。
【００４４】
図７は、分離挿入部１０１の内部構成を示す。符号７０１はパケットのヘッダ情報を検出するヘッダ検出部、符号７０２，７０３，７０６は入力信号を出力または遮断するゲート、符号７０４は２つの入力信号のいずれか一方を出力するセレクタ、符号７０５はパケットを一時記憶するためのＦＩＦＯである。
【００４５】
分離挿入部１０１に入力したパケットは、ヘッダ検出部７０１においてヘッダ中の情報（コントロールビットＣおよび宛先ノード番号Ｎ）が検出され、これに基づいて各ゲートの開閉処理が行なわれる。
【００４６】
まず、コントロールビットＣが検出された場合、ノード番号Ｎが自ノード番号と一致すれば、ゲート７０２及び７０３を閉じてゲート７０６を開き、パケットを制御パケット受信部へ出力する。ノード番号Ｎが自ノード番号と一致しなければ、ゲート７０２を開きかつゲート７０３及び７０６を閉じて、セレクタ７０４にパケットを出力する。
【００４７】
また、コントロールビットＣが検出されない場合は、ノード番号Ｎが自ノード番号と一致すれば、ゲート７０３を開きかつゲート７０２及び７０６を閉じて、端末にパケットを出力する。ノード番号Ｎが自ノード番号と一致しなければ、ゲート７０２を開きかつゲート７０３及び７０６を閉じて、セレクタ７０４にパケットを出力する。
【００４８】
一方、端末から伝送されてきたパケットはＦＩＦＯ７０５に一時記憶され、セレクタ７０４を介して、ゲート７０２から出力されるパケット流に挿入され、バッファ部に送られる。
【００４９】
分離挿入部１０２〜１０８は、制御パケットの分離機能を有さないため、分離挿入部１０１と同様に図７の構成でもよいし、参考例で述べた図２の構成でもよい。
【００５０】
図３は、バッファ部１１１〜１１８の内部構成を示す。符号３０１は、スイッチ部５４１の各出力端に対応した記憶領域３１１〜３１８及びＦＩＦＯメモリ３０４からなるバッファメモリ、符号３０２はパケットのヘッダ部からノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔを検出するヘッダ検出部、符号３０３はバッファメモリ３０１に書き込みアドレスを供給するアドレスカウンタである。分離挿入部より入力したパケットは、ヘッダ検出部３０２においてノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔが検出され、その内容によりパケットを記憶する記憶領域が決定される。
【００５１】
ヘッダ検出部３０２には、自ノードの番号と下流に隣接するノードの番号（下流ノード番号と呼ぶ）が、あらかじめ記憶されている。ヘッダ検出部は、分離挿入部より入力したパケットからノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔを検出し、ノード番号Ｎが下流ノード番号と一致した場合は、チャネル番号Ｔに対応した記憶領域（記憶領域３１１〜３１８のいずれか）をアドレスカウンタ３０３に指定し、アドレスカウンタはそれに対応した書き込みアドレスを発生し、パケットをバッファメモリ３０１中のいずれかの記憶領域に記憶させる。また、ノード番号Ｎが下流ノード番号と一致しない場合は、パケットをＦＩＦＯメモリ３０４に記憶させる。
【００５２】
ただしバッファ部１１１では、ヘッダ検出部はコントロールビットＣの検出も行い、これが検出された場合は、ノード番号Ｎ及びチャネル及びチャネル番号Ｔに関わりなく、チャネル番号１に対応した記憶領域３１１にパケットを記憶させる。すなわち、制御パケットは通常のパケットと異なり、第１の伝送路のみを経て宛先のノード装置に伝送される。
【００５３】
図１１は、図４の接続テーブルに従った接続関係を時系列的に表したものである。スイッチ部の動作は、８つの連続した周期Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８で構成される。さらに各周期は、バッファ部における読みだし動作によって、記憶領域３１１〜３１８からの読みだし期間であるＴｄと、ＦＩＦＯメモリ３０４からの読みだし期間であるＴｆに各々分割される。記憶領域３１１〜３１８９中に読み出すべきパケットがある限りは記憶領域３１１〜３１８からの読みだし期間Ｔｄが継続し、その後ＦＩＦＯメモリからの読みだし期間Ｔｆに移行する。ただし、後段のノード装置における輻輳が通知された場合は、バッファ制御部１４３の制御により、対象となる伝送チャネルに対応した出力端に接続される周期においてのみ、ＦＩＦＯメモリからの読みだしが停止される。
【００５４】
次に、本実施例における輻輳制御の動作を説明する。今、あるノードのバッファ部３（図１中１０３）内のＦＩＦＯメモリ（図３中３０４）に蓄積されたパケット数が所定の閾値１を越えたとする。輻輳検出部１４４はこれを検出し、バッファ部３にて輻輳が発生した旨を制御パケット送信部１４５に通知し、制御パケット送信部１４５は前段ノード装置宛の制御パケットを生成し、輻輳発生を表す符号と、対象であるバッファ部３に対応する伝送チャネルの番号３をデータ部に書き込む。生成された制御パケットは、セレクタ１４６を介してスイッチ部１４１に出力され、前段のノード装置に送信される。
【００５５】
前段のノード装置に到着した制御パケットは、分離挿入部１０１にて分離され制御パケット受信部１４７に送られる。制御パケット受信部は、制御パケットのデータ部を解析し、伝送チャネル３での輻輳発生をバッファ制御部１４３に通知する。バッファ制御部は、スイッチ部において、各入力端が出力端３に接続される周期においてのみ、ＦＩＦＯメモリ３０４からの読みだしを停止するように、バッファ部１０１〜１０８からの読みだしを制御する。
【００５６】
図９は、このときのバッファ読みだし制御の様子を時系列的に表したものである。入力端１においては、出力端３に接続される周期Ｔ７において、ＦＩＦＯメモリからの読みだしが停止される。同様に入力端２ではＴ８、入力端３ではＴ１、入力端４ではＴ２、入力端５ではＴ３、入力端６ではＴ４、入力端７ではＴ５、入力端８ではＴ６の周期においてＦＩＦＯメモリからの読みだしが停止される。これにより、輻輳が発生している次段ノードのバッファ部３を経由するパケットの送出のみが停止され、他のバッファ部を経由するパケットは通常どおり送出されるため、不要なパケットの待ち状態が発生せず、バックプレッシャー制御時のスループットの低下を回避することができる。
【００５７】
なお、記憶領域３１１〜３１８からの読みだしを停止しないのは、記憶領域３１１〜３１８中のパケットは次段ノードに接続された端末装置宛のパケットであり、次段ノードの分離挿入部にて分離され宛先端末装置に送られ、バッファ部での輻輳に影響を与えないからである。
【００５８】
輻輳通知元のＦＩＦＯメモリに蓄積されたパケット数が所定の閾値２（＜閾値１）を下回った場合には、輻輳検出部はこれを検出して制御パケット送信部に通知し、制御パケット送信部は輻輳解除を表す符号を書き込んだ制御パケットを生成し、前段ノード装置宛に送出する。制御パケットは輻輳発生通知の場合と同様にして前段のノード装置の制御パケット受信部にて受信され、バッファ制御部はＦＩＦＯメモリからの読みだし停止を解除して通常状態に復帰する。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の通信ネットワーク及び伝送制御方法によれば、輻輳発生時にも輻輳が発生している箇所（伝送チャネル）を前段のノード装置に通知し、前段のノード装置では、輻輳が発生している箇所を経由するパケットの送出のみを抑制あるいは停止することにより、輻輳制御によるスループットの低下を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるノード装置の構成を示す図。
【図２】参考例のノード装置の分離挿入部の内部構成を示す図。
【図３】ノード装置のバッファ部の内部構成を示す図。
【図４】スイッチ部の制御パターンを示す図。
【図５】参考例のノード装置の構成を示す図。
【図６】ネットワークの構成を示す図。
【図７】本発明によるノード装置の分離挿入部の内部構成を示す図。
【図８】本発明のネットワークに用いるパケットの構成を示す図。
【図９】本発明における輻輳時のバッファ読みだし制御を示す図。
【図１０】参考例のネットワークに用いるパケットの構成を示す図。
【図１１】スイッチ部の制御パターンを時間的に示す図。
【符号の説明】
１００，５００，６０１〜６０４ ノード装置
１２１〜１２８，１３１〜１３８，５２１〜５２８，５３１〜５３８，６０５〜６０８ 多重伝送路
１５１〜１５８，５５１〜５５８，６１１〜６１８，６２１〜６２８，６３１〜６３８，６４１〜６４８ 端末装置
１０１〜１０８，５０１〜５０８ 分離挿入部
１１１〜１１８，５１１〜５１８，３０１ バッファ部
１４１，５４１ スイッチ部
１４２，５４２ スイッチ制御部
１４３，５４３ バッファ制御部
１４４ 輻輳検出部
１４５ 制御パケット送信部
１４７ 制御パケット受信部
３０２ ヘッダ検出部
３０３ アドレスカウンタ
３０４ ＦＩＦＯメモリ
３１１〜３１８ 記憶メモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信ネットワーク及びその伝送制御方法に関し、更に詳しくは、複数の端末装置を接続する為の複数のノード装置と、各ノード装置間を接続する為の複数の伝送チャネルからなる通信ネットワーク、及びこの通信ネットワークでパケットを伝送するための伝送制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信ネットワークの高速大容量化の要求に対応すべく、複数の伝送チャネルを有する多重伝送路でノード装置間を接続したネットワークが検討されている。例えば、特開平８−２３７３０６号公報に、この種のネットワークの一例が開示されている。そこでは、送信すべき信号を各伝送チャネル毎に設けられた複数のバッファに一時記憶し、同時に１つの伝送チャネルに複数のバッファからの信号が送出されないように、各バッファ中の信号を送出する伝送チャネルを、所定のパターンで変更する制御を行うことによって、簡素な構成で高速な通信を可能としたネットワークが提案されている。
【０００３】
また一般的に、ネットワークにおいて高負荷時のバッファ溢れによるパケット廃棄は大きな問題である。パケットの廃棄は通信データの再送を引き起こし、スループット低下の大きな要因となる。ノード装置内のバッファ量を増加させることで、パケット廃棄を低減することは可能であるが、これのみでは充分ではなく、またハードウエア規模の増大をもたらすことになる。したがって、高負荷時でもパケット廃棄をできるだけ小さくできる制御を行い、スループットの低下を防ぐ輻輳制御が必要となる。
【０００４】
従来、輻輳制御の一方式として、輻輳が発生した場合、前段のノード装置に対して一時的にパケットの転送を停止するように制御することにより、パケット廃棄を回避するバックプレッシャー型の輻輳制御方式が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなバックプレッシャー制御方式を、上述のごときネットワークに適用した場合、パケット転送の停止を指示された前段のノード装置では、パケットが次段のノード装置において輻輳が発生しているバッファを経由するか否かに関わらずすべてのパケットの転送を停止することになり、本来輻輳に影響を与えないパケットにも待ち状態（Ｈｅａｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ）が発生し、スループットが低下するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決するものであり、輻輳発生時にもスループットの低下を回避可能な通信ネットワークおよび伝送制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願に関わる通信ネットワークは、以下のように構成される。
【０００８】
複数のノード装置間を、複数の伝送チャネルで接続し、パケットの伝送を行う通信ネットワークであって、前記ノード装置は、送信すべきパケットを一時記憶するバッファ手段を、前記複数の伝送チャネル毎に有し、前記各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、該輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、該輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、通知された伝送チャネルへのパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワークである。
【０００９】
また、複数のノード装置間を、複数の伝送チャネルで接続し、パケットの伝送を行う通信ネットワークであって、前記ノード装置は、前記伝送チャネルの各々に対応して、受信したパケットを一時記憶するバッファ手段を有し、前記各バッファ手段に記憶されたパケットを出力する伝送チャネルを、各々所定の順序でかつ同時には異なる伝送チャネルに各々のバッファ手段からのパケットが出力されるように順次変更するスイッチ手段を有し、前記各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、該輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、該輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、前記各バッファ手段の出力伝送チャネルが、通知された伝送チャネルに設定されている期間は、該バッファ手段に記憶されたパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワークである。
【００１０】
また、前記輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、通知された伝送チャネルへの、次段のノード装置を経由して次段以降のノード装置に伝送されるパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段を有することを特徴とする通信ネットワークである。
【００１１】
（作用）
本発明によれば、あるノード装置で輻輳が発生した場合、輻輳が発生している箇所（伝送チャネル）を前段のノード装置に通知し、前段のノード装置では、輻輳が発生している箇所を経由するパケットの送出のみを抑制あるいは停止することにより、輻輳制御によるスループットの低下を回避することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を説明するのに役立ち、本発明の実施例と基本的な部分で重複する参考例を挙げて説明する。
【００１３】
図５は参考例のネットワークにおけるノード装置の構成図であり、ノード装置５００にサブ伝送路を介して端末装置５５１〜５５８が接続された例を示している。
【００１４】
符号５２１〜５２８、５３１〜５３８は複数の伝送チャネルを有する多重伝送路であり、例えば空間的に分離された複数（本構成例では８本）の光ファイバ伝送路、あるいは１本の光ファイバを用いた波長多重伝送路である。
【００１５】
符号５０１〜５０８は分離挿入部であり、多重伝送路５２１〜５２８から入力されるパケットの宛先アドレスを検出し、これを基に、サブ伝送路を介して端末５５１〜５５８へ伝送されるパケットと、バッファ部５１１〜５１８へ入力されるパケットとに分離すると共に、端末から入力されるパケットを、多重伝送路から入力されるパケット流に挿入する機能を有する。
【００１６】
符号５１１〜５１８はバッファ部であり、分離挿入部から出力されるパケットを、スイッチ部５４１の各出力端に対応した記憶領域、もしくはスイッチ部の任意の出力端に接続するＦＩＦＯメモリに一時記憶する機能を有する。
【００１７】
符号５４１はスイッチ部であり、スイッチ制御部５４２の制御によって、入力端ＩＮ１〜ＩＮ８に入力したパケットを出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８に接続する。スイッチ部５４１は、多重伝送路として空間的に分離された複数の光ファイバ伝送路を用いる場合には、空間スイッチ等を用いて構成される。
【００１８】
符号５４２はスイッチ制御部であり、後述するように図４に示す接続テーブルに従ってスイッチ部５４１を制御する。
【００１９】
符号５４３はバッファ制御部であり、各バッファに接続されたスイッチの入力端が所望の出力端に接続されたときに、バッファに記憶されているパケットを読み出すように制御する。
【００２０】
図１０は、参考例のネットワークにおけるパケットの構成を示す図である。図中、Ｎは宛先端末が接続されているノード装置を示すノード番号である。またＴは宛先端末が接続されている伝送チャネルを示す伝送チャネル番号である。その他は、必要に応じて同期信号や誤り訂正符号などが挿入される。
【００２１】
図２は、分離挿入部５０１〜５０８の内部構成を示す。符号２０１はパケットのヘッダ情報を検出するヘッダ検出部、符号２０２，２０３は入力信号を出力または遮断するゲート、符号２０４は２つの入力信号のいずれか一方を出力するセレクタ、符号２０５はパケットを一時記憶するためのＦＩＦＯである。
【００２２】
分離挿入部に入力したパケットは、ヘッダ検出部２０１においてヘッダ中の宛先情報（宛先ノード番号Ｎ）が検出され、これに基づいてゲート２０２，２０３の開閉処理が行なわれる。すなわち、検出したノード番号Ｎが、ヘッダ検出部に予め記憶されている自ノードの番号と一致した場合は、ゲート２０３を開きかつゲート２０２を閉じて、端末にパケットを出力する。また、ノード番号Ｎが自ノード番号と一致しない場合は、ゲート２０２を開きかつゲート２０３を閉じて、セレクタ２０４にパケットを出力する。
【００２３】
一方、端末から伝送されてきたパケットはＦＩＦＯ２０５に一時記憶され、セレクタ２０４を介して、ゲート２０２から出力されるパケット流に挿入され、バッファ部に送られる。
【００２４】
図３は、バッファ部５１１〜５１８の内部構成を示す。符号３０１は、スイッチ部５４１の各出力端に対応した記憶領域３１１〜３１８及びＦＩＦＯメモリ３０４からなるバッファメモリ、符号３０２はパケットのヘッダ部からノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔを検出するヘッダ検出部、符号３０３はバッファメモリ３０１に書き込みアドレスを供給するアドレスカウンタである。分離挿入部より入力したパケットは、ヘッダ検出部３０２においてノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔが検出され、その内容によりパケットを記憶する記憶領域が決定される。
【００２５】
ヘッダ検出部３０２には、自ノードの番号と下流に隣接するノード番号（下流ノード番号と呼ぶ）が、あらかじめ記憶されている。ヘッダ検出部は、分離挿入部より入力したパケットからノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔを検出し、ノード番号Ｎが下流ノード番号と一致した場合は、チャネル番号Ｔに対応した記憶領域（記憶領域３１１〜３１８のいずれか）をアドレスカウンタ３０３に指定し、アドレスカウンタはそれに対応した書き込みアドレスを発生し、パケットをバッファメモリ３０１中のいずれかの記憶領域に記憶させる。また、ノード番号Ｎが下流ノード番号と一致しない場合は、パケットをＦＩＦＯメモリ３０４に記憶させる。
【００２６】
図４は、スイッチ部５４１の各入力端と各出力端の接続関係を表す接続テーブルである。すなわち、制御アドレスをＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８と順次周期的に変更することで、スイッチ部５４１の入力端ＩＮ１に入力した信号をＯＵＴ１に接続し、次にＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４，ＯＵＴ５，ＯＵＴ６，ＯＵＴ７，ＯＵＴ８の順に繰り返し周期的に接続する。このとき、入力端ＩＮ２は、ＯＵＴ３，ＯＵＴ４，ＯＵＴ５，ＯＵＴ６，ＯＵＴ７，ＯＵＴ８，ＯＵＴ１の順で接続する。他の入力端ＩＮ３〜ＩＮ８も同様である。
【００２７】
図１１は、図４の接続テーブルに従った接続関係を時系列的に表したものである。スイッチ部の動作は、８つの連続した周期Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８で構成される。さらに各周期は、バッファ部における読みだし動作によって、記憶領域３１１〜３１８からの読みだし期間であるＴｄと、ＦＩＦＯメモリ３０４からの読みだし期間であるＴｆに各々分割される。ＴｄとＴｆの期間は適宜決めればよいが、ここでは記憶領域３１１〜３１８に読み出すべきパケットがなくなったとき、ＦＩＦＯメモリからの読みだし期間Ｔｆに移行するものとする。
【００２８】
図６は、図５に示したノード装置を用いた通信ネットワークの構成例であり、４つのノード装置６０１〜６０４を多重伝送路６０５〜６０８によってリング型に接続し、各ノード装置には各々８本のサブ伝送路を介して８つの端末装置が接続されている。端末装置６１１〜６１８は、図５における端末装置５５１〜５５８に対応し、端末装置６２１〜６２８，６３１〜６３８，６４１〜６４８も同様である。
【００２９】
次に、端末装置６１１から端末装置６３４への通信を例にとり、このネットワークの伝送制御方法を説明する。端末装置６１１から送信されるパケットのヘッダ部には、ノード番号Ｎとして、宛先である端末装置６３４が接続されているノード装置の番号３が、また伝送チャネル番号Ｔとして、端末装置６３４がサブ伝送路を介して接続されている伝送チャネルの番号４が設定されている。端末装置６１１から出力されたパケットは、サブ伝送路及び分離挿入部を介してパケット流に挿入され、図５におけるバッファ部５１１に入力される。ヘッダ検出部で、ヘッダ中のノード番号Ｎ（この場合３）と下流ノード番号（この場合２）が比較され、両者は一致しないのでパケットはＦＩＦＯメモリ３０４に記憶させる。ＦＩＦＯメモリに記憶されたパケットは、図１１におけるＴ１〜Ｔ８の動作期間中のいずれかの読みだし期間Ｔｆにおいて読みだされるので、次のノードに伝送される際に使用される伝送チャネルは特定されない。ここでは、動作期間Ｔ８、即ち入力端ＩＮ１と出力端ＯＵＴ２が接続される期間に読み出され、伝送チャネル２を介して次のノード６０２へ伝送されたとする。ノード６０２において、図５における分離挿入部５０２に入力されたパケットは、ヘッダ検出部においてヘッダ中のノード番号Ｎ（この場合３）と自ノード番号（この場合２）が比較され、両者は一致しないので、バッファ部５１２に入力される。バッファ部でヘッダ中のノード番号Ｎ（この場合３）と下流ノード番号（この場合３）が比較され、両者は一致するのでヘッダ中の伝送チャネル番号Ｔ、即ちチャネル番号４に対応した記憶領域（図３中の記憶領域３１４）に記憶される。バッファ部５１２中の記憶領域３１４に記憶されたパケットは、入力端ＩＮ２と出力端ＯＵＴ４が接続されるタイミング、即ち図１１における動作期間Ｔ７において読み出されるので、パケットはスイッチ部を介して伝送チャネル４に出力され、次のノード６０３に達する。ノード６０３の分離挿入部において、ヘッダ中のノード番号Ｎと自ノード番号が比較され、この場合両者共３で一致するので、パケットは分離挿入部で分離され、サブ伝送路を介して宛先である端末装置６３４に到達する。
【００３０】
以上説明したように、この参考例のネットワークにおいては、任意の端末装置から送信されたパケットは、途中の中継ノードにおいてはランダムに伝送チャネルを乗り換えながら中継され、宛先端末装置が接続されたノードの１つ手前のノードにおいて、宛先端末装置が接続された伝送チャネルに乗り換えることにより、任意の端末装置間の通信を行なう。
【００３１】
本発明の通信ネットワークは、上述の参考例のごときネットワークを基とし、各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、通知された伝送チャネルへのパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを設けることにより、輻輳制御を行うものである。
【００３２】
（第１の実施例）
本発明の第１の実施例について説明する。
【００３３】
図１は本発明のネットワークにおけるノード装置の構成図であり、ノード装置１００にサブ伝送路を介して端末装置１５１〜１５８が接続された例を示している。
【００３４】
符号１２１〜１２８，１３１〜１３８は複数の伝送チャネルを有する多重伝送路であり、例えば空間的に分離された複数（本構成例では８本）の光ファイバ伝送路であり、あるいは１本の光ファイバを用いた波長多重伝送路である。
【００３５】
符号１０１〜１０８は分離挿入部であり、多重伝送路１２１〜１２８から入力されるパケットの宛先アドレスを検出し、これを基に、サブ伝送路を介して端末１５１〜１５８へ伝送されるパケットと、バッファ部１１１〜１１８へ入力されるパケットとに分離すると共に、端末から伝送されてくるパケットを、多重伝送路から入力されるパケット流に挿入する機能を有する。また、少なくとも１つの分離挿入部（図１では１０１）は、多重伝送路から後述する制御パケットが入力された場合、制御パケットを分離して制御パケット受信部１４７に出力する。
【００３６】
符号１１１〜１１８はバッファ部であり、分離挿入部から出力されるパケットを、スイッチ部１４１の各出力端に対応した記憶領域、もしくはスイッチ部の任意の出力端に接続するＦＩＦＯメモリに一時記憶する機能を有する。
【００３７】
符号１４１はスイッチ部であり、スイッチ制御部１４２の制御によって、入力端ＩＮ１〜ＩＮ８を任意の出力端ＯＵＴ１〜ＯＵＴ８に接続することにより、パケットを任意の多重伝送路１３１〜１３８に送出する。スイッチ部５４１は、多重伝送路として空間的に分離された複数の光ファイバ伝送路を用いる場合には、空間スイッチ等を用いて構成される。
【００３８】
符号１４２はスイッチ制御部であり、図４に示す接続テーブルに従ってスイッチ部１４１を制御する。図４は、前述の従来例と同じく、スイッチ部１４１の各入力端と各出力端の接続関係を表す接続テーブルである。制御アドレスをＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８と順次周期的に変更することで、スイッチ部５４１の入力端ＩＮ１に入力した信号をＯＵＴ１に接続し、次にＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４，ＯＵＴ５，ＯＵＴ６，ＯＵＴ７，ＯＵＴ８の順に繰り返し周期的に接続する。このとき、入力端ＩＮ２は、ＯＵＴ３，ＯＵＴ４，ＯＵＴ５，ＯＵＴ６，ＯＵＴ７，ＯＵＴ８，ＯＵＴ１の順で接続する。他の入力端ＩＮ３〜ＩＮ８も同様である。
【００３９】
符号１４３はバッファ制御部であり、各バッファに接続されたスイッチの入力端が所望の出力端に接続されたときに、バッファ部中の記憶領域３１１〜３１８及びＦＩＦＯメモリ３０４に記憶されているパケットを読み出すように制御する。また制御パケット受信部１４７から後段のノード装置における輻輳の発生を通知された場合は、対象である伝送チャネルに対応する出力端に接続されたときのＦＩＦＯメモリからの読み出しを停止すると共に、制御パケット受信部から輻輳の解消を通知された場合は、ＦＩＦＯメモリからの読み出しを開始して通常状態に復帰する。
【００４０】
符号１４４は輻輳検出部であり、バッファ部１１１〜１１８内のＦＩＦＯメモリに記憶されているパケット数を監視し、パケット数が所定の閾値１を越えた場合には輻輳の発生をそのバッファ部の番号と共に制御パケット送信部１４５に通知し、また閾値２（＜閾値１）を下回った場合には輻輳の解消をそのバッファ部の番号と共に制御パケット送信部に通知する。
【００４１】
符号１４５は制御パケット送信部である。制御パケットとは、ネットワークの保守運用を目的に、周期的あるいは必要に応じてノード装置間で授受されるパケットであり、本実施例では輻輳を通知する手段として用いる。制御パケット送信部は、輻輳検出部１４４から輻輳発生あるいは輻輳解消の通知を受けると、前段ノード装置宛の制御パケットを生成し、輻輳発生あるいは輻輳解消を表す符号と、対象のバッファ部に対応する伝送チャネルの番号をデータ部に書き込む。生成された制御パケットは、セレクタ１４６を介してスイッチ部１４１に出力され、前段のノード装置に送信される。
【００４２】
符号１４７は制御パケット受信部であり、分離挿入部１０１により分離された自ノード宛の制御パケットを受信する。制御パケット受信部は、受信した制御パケットが輻輳発生あるいは輻輳解消を通知する制御パケットである場合は、その旨を対象の伝送チャネル番号と共にバッファ制御部１４３に通知する。
【００４３】
図８は、本実施例のネットワークにおけるパケットの構成を示す図である。図中、Ｃはコントロールビットであり、そのパケットが制御パケットであるか否かを示す。Ｎは宛先端末が接続されているノード装置を示すノード番号である。またＴは宛先端末が接続されている伝送チャネルを示す伝送チャネル番号である。その他は、必要に応じて同期信号や誤り訂正符号などが挿入される。パケットが輻輳情報を通知するための制御パケットである場合は、データ部に輻輳の発生あるいは解消を表す符号および対象の伝送チャネルを示す番号が入る。
【００４４】
図７は、分離挿入部１０１の内部構成を示す。符号７０１はパケットのヘッダ情報を検出するヘッダ検出部、符号７０２，７０３，７０６は入力信号を出力または遮断するゲート、符号７０４は２つの入力信号のいずれか一方を出力するセレクタ、符号７０５はパケットを一時記憶するためのＦＩＦＯである。
【００４５】
分離挿入部１０１に入力したパケットは、ヘッダ検出部７０１においてヘッダ中の情報（コントロールビットＣおよび宛先ノード番号Ｎ）が検出され、これに基づいて各ゲートの開閉処理が行なわれる。
【００４６】
まず、コントロールビットＣが検出された場合、ノード番号Ｎが自ノード番号と一致すれば、ゲート７０２及び７０３を閉じてゲート７０６を開き、パケットを制御パケット受信部へ出力する。ノード番号Ｎが自ノード番号と一致しなければ、ゲート７０２を開きかつゲート７０３及び７０６を閉じて、セレクタ７０４にパケットを出力する。
【００４７】
また、コントロールビットＣが検出されない場合は、ノード番号Ｎが自ノード番号と一致すれば、ゲート７０３を開きかつゲート７０２及び７０６を閉じて、端末にパケットを出力する。ノード番号Ｎが自ノード番号と一致しなければ、ゲート７０２を開きかつゲート７０３及び７０６を閉じて、セレクタ７０４にパケットを出力する。
【００４８】
一方、端末から伝送されてきたパケットはＦＩＦＯ７０５に一時記憶され、セレクタ７０４を介して、ゲート７０２から出力されるパケット流に挿入され、バッファ部に送られる。
【００４９】
分離挿入部１０２〜１０８は、制御パケットの分離機能を有さないため、分離挿入部１０１と同様に図７の構成でもよいし、参考例で述べた図２の構成でもよい。
【００５０】
図３は、バッファ部１１１〜１１８の内部構成を示す。符号３０１は、スイッチ部５４１の各出力端に対応した記憶領域３１１〜３１８及びＦＩＦＯメモリ３０４からなるバッファメモリ、符号３０２はパケットのヘッダ部からノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔを検出するヘッダ検出部、符号３０３はバッファメモリ３０１に書き込みアドレスを供給するアドレスカウンタである。分離挿入部より入力したパケットは、ヘッダ検出部３０２においてノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔが検出され、その内容によりパケットを記憶する記憶領域が決定される。
【００５１】
ヘッダ検出部３０２には、自ノードの番号と下流に隣接するノードの番号（下流ノード番号と呼ぶ）が、あらかじめ記憶されている。ヘッダ検出部は、分離挿入部より入力したパケットからノード番号Ｎ及びチャネル番号Ｔを検出し、ノード番号Ｎが下流ノード番号と一致した場合は、チャネル番号Ｔに対応した記憶領域（記憶領域３１１〜３１８のいずれか）をアドレスカウンタ３０３に指定し、アドレスカウンタはそれに対応した書き込みアドレスを発生し、パケットをバッファメモリ３０１中のいずれかの記憶領域に記憶させる。また、ノード番号Ｎが下流ノード番号と一致しない場合は、パケットをＦＩＦＯメモリ３０４に記憶させる。
【００５２】
ただしバッファ部１１１では、ヘッダ検出部はコントロールビットＣの検出も行い、これが検出された場合は、ノード番号Ｎ及びチャネル及びチャネル番号Ｔに関わりなく、チャネル番号１に対応した記憶領域３１１にパケットを記憶させる。すなわち、制御パケットは通常のパケットと異なり、第１の伝送路のみを経て宛先のノード装置に伝送される。
【００５３】
図１１は、図４の接続テーブルに従った接続関係を時系列的に表したものである。スイッチ部の動作は、８つの連続した周期Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８で構成される。さらに各周期は、バッファ部における読みだし動作によって、記憶領域３１１〜３１８からの読みだし期間であるＴｄと、ＦＩＦＯメモリ３０４からの読みだし期間であるＴｆに各々分割される。記憶領域３１１〜３１８９中に読み出すべきパケットがある限りは記憶領域３１１〜３１８からの読みだし期間Ｔｄが継続し、その後ＦＩＦＯメモリからの読みだし期間Ｔｆに移行する。ただし、後段のノード装置における輻輳が通知された場合は、バッファ制御部１４３の制御により、対象となる伝送チャネルに対応した出力端に接続される周期においてのみ、ＦＩＦＯメモリからの読みだしが停止される。
【００５４】
次に、本実施例における輻輳制御の動作を説明する。今、あるノードのバッファ部３（図１中１０３）内のＦＩＦＯメモリ（図３中３０４）に蓄積されたパケット数が所定の閾値１を越えたとする。輻輳検出部１４４はこれを検出し、バッファ部３にて輻輳が発生した旨を制御パケット送信部１４５に通知し、制御パケット送信部１４５は前段ノード装置宛の制御パケットを生成し、輻輳発生を表す符号と、対象であるバッファ部３に対応する伝送チャネルの番号３をデータ部に書き込む。生成された制御パケットは、セレクタ１４６を介してスイッチ部１４１に出力され、前段のノード装置に送信される。
【００５５】
前段のノード装置に到着した制御パケットは、分離挿入部１０１にて分離され制御パケット受信部１４７に送られる。制御パケット受信部は、制御パケットのデータ部を解析し、伝送チャネル３での輻輳発生をバッファ制御部１４３に通知する。バッファ制御部は、スイッチ部において、各入力端が出力端３に接続される周期においてのみ、ＦＩＦＯメモリ３０４からの読みだしを停止するように、バッファ部１０１〜１０８からの読みだしを制御する。
【００５６】
図９は、このときのバッファ読みだし制御の様子を時系列的に表したものである。入力端１においては、出力端３に接続される周期Ｔ７において、ＦＩＦＯメモリからの読みだしが停止される。同様に入力端２ではＴ８、入力端３ではＴ１、入力端４ではＴ２、入力端５ではＴ３、入力端６ではＴ４、入力端７ではＴ５、入力端８ではＴ６の周期においてＦＩＦＯメモリからの読みだしが停止される。これにより、輻輳が発生している次段ノードのバッファ部３を経由するパケットの送出のみが停止され、他のバッファ部を経由するパケットは通常どおり送出されるため、不要なパケットの待ち状態が発生せず、バックプレッシャー制御時のスループットの低下を回避することができる。
【００５７】
なお、記憶領域３１１〜３１８からの読みだしを停止しないのは、記憶領域３１１〜３１８中のパケットは次段ノードに接続された端末装置宛のパケットであり、次段ノードの分離挿入部にて分離され宛先端末装置に送られ、バッファ部での輻輳に影響を与えないからである。
【００５８】
輻輳通知元のＦＩＦＯメモリに蓄積されたパケット数が所定の閾値２（＜閾値１）を下回った場合には、輻輳検出部はこれを検出して制御パケット送信部に通知し、制御パケット送信部は輻輳解除を表す符号を書き込んだ制御パケットを生成し、前段ノード装置宛に送出する。制御パケットは輻輳発生通知の場合と同様にして前段のノード装置の制御パケット受信部にて受信され、バッファ制御部はＦＩＦＯメモリからの読みだし停止を解除して通常状態に復帰する。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の通信ネットワーク及び伝送制御方法によれば、輻輳発生時にも輻輳が発生している箇所（伝送チャネル）を前段のノード装置に通知し、前段のノード装置では、輻輳が発生している箇所を経由するパケットの送出のみを抑制あるいは停止することにより、輻輳制御によるスループットの低下を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるノード装置の構成を示す図。
【図２】参考例のノード装置の分離挿入部の内部構成を示す図。
【図３】ノード装置のバッファ部の内部構成を示す図。
【図４】スイッチ部の制御パターンを示す図。
【図５】参考例のノード装置の構成を示す図。
【図６】ネットワークの構成を示す図。
【図７】本発明によるノード装置の分離挿入部の内部構成を示す図。
【図８】本発明のネットワークに用いるパケットの構成を示す図。
【図９】本発明における輻輳時のバッファ読みだし制御を示す図。
【図１０】参考例のネットワークに用いるパケットの構成を示す図。
【図１１】スイッチ部の制御パターンを時間的に示す図。
【符号の説明】
１００，５００，６０１〜６０４ ノード装置
１２１〜１２８，１３１〜１３８，５２１〜５２８，５３１〜５３８，６０５〜６０８ 多重伝送路
１５１〜１５８，５５１〜５５８，６１１〜６１８，６２１〜６２８，６３１〜６３８，６４１〜６４８ 端末装置
１０１〜１０８，５０１〜５０８ 分離挿入部
１１１〜１１８，５１１〜５１８，３０１ バッファ部
１４１，５４１ スイッチ部
１４２，５４２ スイッチ制御部
１４３，５４３ バッファ制御部
１４４ 輻輳検出部
１４５ 制御パケット送信部
１４７ 制御パケット受信部
３０２ ヘッダ検出部
３０３ アドレスカウンタ
３０４ ＦＩＦＯメモリ
３１１〜３１８ 記憶メモリ
Claims (4)
- 複数のノード装置間を、複数の伝送チャネルで接続し、パケットの伝送を行う通信ネットワークであって、
前記ノード装置は、前記伝送チャネルの各々に対応して、受信したパケットを一時記憶するバッファ手段を有し、
前記各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、
該輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、
他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、
該輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、通知された伝送チャネルへのパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワーク。 - 請求項１において、
前記輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、次段のノード装置を経由して次段以降のノード装置に伝送されるパケットの、通知された伝送チャネルへの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段を有することを特徴とする通信ネットワーク。 - 複数のノード装置間を、複数の伝送チャネルで接続し、パケットの伝送を行う通信ネットワークであって、
前記ノード装置は、前記伝送チャネルの各々に対応して、受信したパケットを一時記憶するバッファ手段を有し、
前記各バッファ手段に記憶されたパケットを出力する伝送チャネルを、各々所定の順序でかつ同時には異なる伝送チャネルに各々のバッファ手段からのパケットが出力されるように順次変更するスイッチ手段を有し、
前記各バッファ手段に記憶されたパケット数を監視し、輻輳の発生を検出する輻輳検出手段と、
該輻輳検出手段により輻輳が検出された場合、輻輳が検出されたバッファ手段に対応する伝送チャネルを、前段のノード装置に通知する輻輳通知送信手段と、
他のノード装置からの輻輳通知を受信する輻輳通知受信手段と、
該輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、前記各バッファ手段の出力伝送チャネルが、通知された伝送チャネルに設定されている期間は、該バッファ手段に記憶されたパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワーク。 - 請求項３において、
前記輻輳通知受信手段により受信された輻輳通知に基づいて、前記各バッファ手段の出力伝送チャネルが、通知された伝送チャネルに設定されている期間は、該バッファ手段に記憶されたパケットのうち、次段のノード装置を経由して次段以降のノード装置に伝送されるパケットの送出を抑制あるいは停止するパケット送出制御手段とを有することを特徴とする通信ネットワーク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003044344A JP2004254188A (ja) | 2003-02-21 | 2003-02-21 | 通信ネットワーク及び伝送制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003044344A JP2004254188A (ja) | 2003-02-21 | 2003-02-21 | 通信ネットワーク及び伝送制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004254188A true JP2004254188A (ja) | 2004-09-09 |
Family
ID=33027071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003044344A Withdrawn JP2004254188A (ja) | 2003-02-21 | 2003-02-21 | 通信ネットワーク及び伝送制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004254188A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006310997A (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Nec Corp | フロー制御装置及びフロー制御方法並びにプログラム |
| JP2007060371A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | パケット中継装置 |
| CN111669531A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-09-15 | 北京环境特性研究所 | 一种视频编码器及其操控方法 |
-
2003
- 2003-02-21 JP JP2003044344A patent/JP2004254188A/ja not_active Withdrawn
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| JP4531660B2 (ja) * | 2005-08-25 | 2010-08-25 | 三菱電機株式会社 | パケット中継装置 |
| CN111669531A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-09-15 | 北京环境特性研究所 | 一种视频编码器及其操控方法 |
| CN111669531B (zh) * | 2020-07-31 | 2023-04-07 | 北京环境特性研究所 | 一种视频编码器的操控方法 |
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