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JP3597112B2 - Congestion control method for ATM exchange - Google Patents

Congestion control method for ATM exchange Download PDF

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JP3597112B2
JP3597112B2 JP2000123868A JP2000123868A JP3597112B2 JP 3597112 B2 JP3597112 B2 JP 3597112B2 JP 2000123868 A JP2000123868 A JP 2000123868A JP 2000123868 A JP2000123868 A JP 2000123868A JP 3597112 B2 JP3597112 B2 JP 3597112B2
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JP
Japan
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cell
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congestion
atm
input
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正明 原田
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NEC Communication Systems Ltd
Original Assignee
NEC Communication Systems Ltd
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Publication date
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ABR(Available Bit Rate:利用可能伝送速度)サービスクラスを収容したATM(Asynchronous Transfer Mode:非同期転送モード)交換機において、RM(Resource Management:資源管理)セルを利用したエンド端末間のレート制御により輻輳制御を行う輻輳制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】
ユーザ端末間にABRクラスのATMコネクションを設定すると、データ送信端末はデータ受信端末に向けて、通常のデータセルに混合させてRMセルを定期的に送信する。データ受信端末は、受け取ったRMセルをデータ送信端末に折り返し送信する。RMセルは、データ送信端末が作成する以外にATM交換機により新規に作成される場合もある。データ送信端末に返信されている途中で、ネットワークはRMセル中に必要な輻輳情報を書き込み、それを受信するデータ送信端末ではその情報に基づいて送信レートACR(Allowed Cell Rate)を適応的に調節する。
【0003】
ATM通信に関する審議団体であるATMフォーラムによって定義されているRMセルのフォーマットを図8に示す。
【0004】
フォーマットのうち、最初の5バイトはPTI(Payload Type Identifier:ペイロードタイプ識別子)=110をもつ標準のATMセルヘッダである。PTI=110は、そのセルがRMセルであることを示す。
【0005】
次の1バイトはRMプロトコル識別子であり、RMセルを使用するサービスの識別を示す。ABRには“1”が割り当てられている。
【0006】
次の1バイトはメッセージタイプであり、図8の下部に示すようにDIR要素、BN要素、CI要素、NI要素、RA要素を含んでいる。各要素は1ビットからなる。
【0007】
DIR要素はそのRMセルが流れている向きを示す。データセルと同じ向きに流れているならば“0”を割り当て、この方向をフォワード方向、このRMセルをフォワードRMセルと呼ぶ。逆向きなら“1”を割り当て、この方向をバックワード方向、RMセルをバックワードRMセルと呼ぶ。フォワードRMセルを受信するデータ受信端末は、DIR要素を“1”に変更してからデータ送信端末に向けて返信する。
【0008】
BN要素は、そのRMセルはだれによって作成されたかを示す。“0”はデータ送信端末によって作成されたことを示し、“1”はデータ受信端末あるいはスイッチによって作成されたことを示す。
【0009】
CI要素は、網の輻輳の存在を端末に知らせるために用いられる。スイッチが輻輳を検出した時、あるいはデータ受信端末がEFCI(Explicit Forward Congestion Indication:明示的転送輻輳表示)ビットが“1”にセットされたデータセルをそれまでに受信していた時にCIはセットされる。受信するバックワードRMセルのCIが“1”ならば、そのデータ送信端末は送信レートを減少させねばならない。
【0010】
NI要素は、データ送信端末がその送信レートを増加させないようにするために利用される。受信するバックワードRMセルのNIが“1”ならば、そのデータ送信端末は送信レートを増加させない。
【0011】
RA要素は、ATMフォーラムによって使用されない領域である。その他は予備領域である。
【0012】
次の2バイトはER領域であり、はじめデータ送信端末によって最大送信レートPCR(Peak Cell Rate:ピークセル速度)が記述されてフォワード方向を流れるが、バックワード方向に返信される途中でコネクション上のスイッチによって各ATM交換機が許容するレートに減じられていく。
【0013】
次の2バイトはCCR領域であり、そのRMセルを送信された時のデータ送信端末の送信レートが記述されている。
【0014】
次の2バイトはMCR(Minimum Cell Rate:最小セル速度)領域であり、そのRMセルが流れるコネクションに設定されている最小送信レートが記述される。
【0015】
次の各2バイトはQL領域、SN領域であり、ATMフォーラムによって使用されない領域である。それ以下の予備領域は、利用目的が未定義の空きフィールドである。
【0016】
ATMコネクション上の各ATM交換機は、自らを通過するバックワードRMセルに対して、輻輳しているかどうかや、そのATM交換機上で伝送可能な転送レートER(Explicit Rate)などのリソース管理情報の更新を施す。
【0017】
具体的には、輻輳していると判断しているならば、CIビットを“1”に設定する。また、伝送可能な転送レートERを計算する機能を備えているならば、自らが計算した結果とバックワードRMセル内にすでに書かれているER値のうち、小さい方の値を選択して、バックワードRMセル内のER領域に記録する。また、現状においては、複数のバッファが存在する場合においてER値の更新は、各バッファの輻輳情報を基に更新されている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
上述したERを使用したABRレート制御方式では、ER値を演算するために、セルバッファの論理キューの状態を知る必要がある。しかし、複数のセルバッファに分割されたシステムの場合、それぞれのセルバッファ毎に独立してER値の演算を行うので、次のような不都合が生じる。すなわち、使用率が低いセルバッファを通過するABRコネクションは、ER値がATM交換機内部で書き換えられないが、使用率が高い別のセルバッファを通過するABRコネクションは、ER値がATM交換機内部で書き換えられてしまう事が発生する。
【0019】
このように、同じATM交換機を通過するABRコネクション間であっても、通過するセルバッファが異なると設定されるER値が異なってしまうため、いわゆる公平分配(fair share)を保証する事が出来なかった。
【0020】
公平分配を保証する方法の1つとして、セルバッファが単一の共有メモリ型のATM交換機を採用することで、同じATM交換機を通過するABRコネクション間での公平分配を保証する方法も考えられる。しかし、共有メモリ型のATM交換機の場合、セルバッファに使用するメモリのアクセススピードの制限などの制約から、ATM交換機の交換容量の大容量化や、セルバッファ量の増大が困難であることから、本発明においては考慮しないこととする。
【0021】
本発明の目的は、n(n≧1)個のセルバッファで構成されるATM交換機において、同じATM交換機内の違うセルバッファを通過するABRコネクション間で、公平分配(fair Share)を保証する輻輳制御方式を提供する事にある。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明による輻輳制御方式は、図1のようなn(n≧1)個のセルバッファで構成されるATM交換機における入力セルバッファ部100の論理キュー長から、入力セルバッファ部全体の輻輳情報を演算するRM演算部400および、出力セルバッファ部200内に出力セルバッファ部200の輻輳情報を演算する回路を設けることを特徴としている。
【0023】
これにより、「全入力セルバッファ部の輻輳情報」と「出力セルバッファ部の輻輳情報」および、「RMセルに含まれる輻輳情報」の中で最も輻輳している情報をバックワードRMセルに設定することができ、異なるATMコネクションで同一のATM交換機を使用する場合のバッファの公平性(fair share)を保証することができる。
【0024】
すなわち、本発明のATM交換機の輻輳制御方式は、ABRサービスクラスを収容し、ABRのサービスクラスの輻輳制御であるレート制御をサポートし、遅延優先制御および廃棄優先制御(Qos)を行なうために分割されたn(n≧1)個の入力セルバッファ部とn個の出力セルバッファ部を備えたATM交換機において、前記ATM交換機に前記入力セルバッファ部の各々に接続されたRM演算部を備え、前記RM演算部では、全ての前記入力セルバッファ部から送られる、入力セルバッファの論理キュー長情報から前記入力セルバッファ部全体の輻輳情報を演算し、前記入力セルバッファ部に第1のRMセル書き換え回路を配置し、前記第1のRMセル書き換え回路は、前記RM演算部から送られる輻輳情報と、RMセルに含まれる輻輳情報とを比較し、両者の中で最も輻輳していることを示す輻輳情報を前記RMセルに設定し、前記出力セルバッファ部に輻輳情報演算回路と第2のRMセル書き換え回路を配置し、前記輻輳情報演算回路は、出力セルバッファの論理キュー長情報から前記出力セルバッファ部の輻輳情報を演算し、前記第2のRMセル書き換え回路は、前記輻輳情報演算回路が演算した輻輳情報とRMセルに含まれる輻輳情報とを比較し、両者の中で最も輻輳していることを示す輻輳情報を前記RMセルに設定することを特徴とする。
【0032】
【発明の実施の形態】
(1)構成の説明
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0033】
図1は、本発明のATM交換機の輻輳制御方式の一実施形態を示すブロック図である。
【0034】
図1において、ATM交換機503は、n(n≧1)個の入力セルバッファ部100と、n個の出力セルバッファ部200と、スイッチ部300と、入力セルバッファ部100の各々と接続されたRM演算部400とから構成されている。
【0035】
図2は、入力セルバッファ部の一例を示す詳細ブロック図である。
【0036】
図2において、入力セルバッファ部100は、回線から入力されるセルのヘッダ情報から、Qos(Quality of service:サービス品質)クラス毎や、出方路毎や、VC(Virtual Channel:仮想チャネル)毎に論理的に分割される論理キューを選択するためのQosDEMUX101と、論理キューへのセル書き込みや読み出しを制御する論理キュー制御装置103と、論理キューを実現するセル一時蓄積装置102と、論理キュー制御装置103からの書き込み、読み出し制御情報を元に各論理キュー長を監視し、RM演算部400へ送信するための論理キュー長監視装置104と、RM演算部400からの輻輳情報を受信し、セル一時蓄積装置102から出力されるセルを監視し、RMセルならば、RM演算部400からの輻輳情報とRMセルに書かれている輻輳情報とを比較し、RM演算部400からの輻輳情報の方が輻輳している場合には、RM演算部400からの輻輳情報により、ER値の書き換えを行うRMセル書き換え装置105とを具備する。
【0037】
図3は、出力セルバッファ部の一例を示す詳細ブロック図である。
【0038】
図3において、出力セルバッファ部200は、入力されるセルのヘッダ情報から、Qosクラス毎や、出方路毎や、VC毎に論理的に分割される論理キューを選択するためのQosDEMUX201と、論理キューへのセル書き込みおよび、読み出しを制御する論理キュー制御装置203と、論理キューを実現するセル一時蓄積装置202と、論理キュー制御装置203からの書き込み、読み出し制御情報を元に各論理キュー長を監視する論理キュー長監視装置204と、論理キュー長監視装置204からの情報から輻輳状態を判断する輻輳情報演算装置205と、セル一時蓄積装置202から出力されるセルを監視し、RMセルならば、輻輳情報演算装置205からの輻輳情報と、RMセルに書かれている輻輳情報とを比較し、輻輳情報演算装置205からの輻輳情報の方が輻輳している場合には、輻輳情報演算装置205からの輻輳情報により、ER値の書き換えを行うRMセル書き換え装置206とを具備する。
【0039】
スイッチ部300は、入力セルバッファ部100から入力されるATMセルのスイッチングを行い、出力セルバッファ部200に出力する機能を有するが、構成図は本発明と直接関係しないため省略する。
【0040】
図4は、RM演算部の一例を示す詳細ブロック図である。
【0041】
図4において、RM演算部400は、各入力セルバッファ部100から輻輳演算情報を受信し、各入力セルバッファ部100の輻輳演算情報から入力セルバッファ部全体の輻輳情報を演算し、演算した輻輳情報を各入力セルバッファ部100に出力するためのRM演算装置401を具備する。
【0042】
(2)動作の説明
次に、本発明の動作について説明する。
【0043】
最初に、ABRサービスクラスの輻輳制御について簡単に説明する。
【0044】
図5は、ABRコネクションにおけるフィードバック型輻輳制御の様子を示すブロック図である。データ送信端末510とデータ受信端末520間にABRコネクションが設定されると、ユーザデータセルの他に、RMセルが転送される。
【0045】
図6は、複数のABRコネクション間での公平分配の例を示すブロック図である。
【0046】
図6においては一例として、3台のATM交換機500、501、502と、4台のデータ送信端末510、511、512、513および、4台のデータ受信端末520、521、522、523が、それぞれ150Mbpsの伝送路帯域を持つ伝送路600、601、602、603、604、605、606、607、608、609で接続されるネットワークを例にして説明する。
【0047】
ATM交換機500とATM交換機501間の伝送路603は、データ送信端末510、511、512とデータ受信端末520、521、522の3者のコネクションが設定されているため、伝送路帯域150Mbpsを3で割った50Mbpsが各コネクションに割り当てられる。
【0048】
ATM交換機501とATM交換機502間の伝送路607は、データ送信端末512、513とデータ受信端末522、523の2者のコネクションが設定されるが、150Mbpsを2で割った75Mbpsではなく、データ送信端末512とデータ受信端末522のコネクションの帯域は、ATM交換機500とATM交換機501間の伝送路603上で50Mbpsに制限されるため、データ送信端末513とデータ受信端末523のコネクションの帯域には、150Mbpsから50Mbpsを引いた残りの100Mbpsが割り当てられる事になる。
【0049】
次に、入力セルバッファが分割された場合に、なぜ公平分配が保証できないかについて、図7を参照して説明する。ここでは、3台のATM交換機500、501、502および、4台のデータ送信端末510、511、512、513と、4台のデータ受信端末520、521、522、523により構成されるATMネットワークを例にして説明する。
【0050】
3台のATM交換機500、501、502は、それぞれATM交換機内部に入力セルバッファ部100と出力セルバッファ部200を具備したいわゆる入出力バッファ型のATM交換機で、説明を簡単にするために2×2のスイッチ部300とする。2×2のATM交換機500、501、502は、2個の入力ポートと2個の出力ポートを持ち、それぞれの入力ポートの前段には、入力セルバッファ部100−1、100−2が配備される。また、それぞれの出力ポートの後段には、出力セルバッファ部200−1、200−2が配備される。
【0051】
データ送信端末510とデータ受信端末520は、帯域予約されたCBR(Constant Bit Rate:固定伝送速度)コネクションを使用しているものとする。データ送信端末511とデータ受信端末521は、帯域予約されたVBR(Variable Bit Rate:可変伝送速度)コネクションを使用しているものとする。データ送信端末512、513とデータ受信端末522、523は、ABR(Available Bit Rate:利用可能伝送速度)コネクションを使用しているものとする。
【0052】
データ送信端末510、511とデータ受信端末520、521のコネクションは、ATM交換機500の入力セルバッファ部100−1と、スイッチ部300と、出力セルバッファ部200−1を介し、さらにATM交換機501を介して接続されているものとする。データ送信端末512とデータ受信端末522のコネクションは、ATM交換機500の入力セルバッファ部100−1と、スイッチ部300と、出力セルバッファ部200−2を介し、さらにATM交換機502を介して接続されているものとする。データ送信端末513とデータ受信端末523のコネクションは、ATM交換機500の入力セルバッファ部100−2と、スイッチ部300と、出力セルバッファ部200−2を介し、さらにATM交換機502を介して接続されているものとする。
【0053】
ここで、入力セルバッファ部100−1を使用するABRコネクションであるデータ送信端末512から入力されるセルは、帯域予約されているデータ送信端末510、511から入力されるセルがあるため、入力セルバッファ部100−1に蓄積されやすい。このため、入力セルバッファ部100−1に蓄積されるセル数が増加し、論理キュー長が長くなる。その結果、輻輳していると判断され、ABRの輻輳制御により、データ送信端末512は送信レートを下げることになる。これに対して、入力セルバッファ部100−2を使用しているデータ送信端末513から入力されるセルは、帯域予約されているコネクションがないため入力セルバッファ部100−2にはセルが蓄積されることはなく、論理キュー長が短い状態が保たれ、輻輳は発生していないと判断されるため、データ送信端末513は送信レートを上げることになる。このように、個別に輻輳状態を判断する場合には、同じATM交換機を通過するABRコネクション間で利用出来る帯域に差が出来ることになり、ABRコネクション間での公平分配を行うことができない。
【0054】
次に、図1で全体の構成、図2と図3および、図4で詳細の構成を示したATM交換機の動作について説明する。
【0055】
回線から入力されるATMセルは、図2に示す入力セルバッファ部100に送られる。入力セルバッファ部100内のQosDEMUX101は、呼制御プログラムを搭載し、呼の設定と解除を行うプロセッサ装置からコネクション毎に設定される論理キュー番号管理テーブルを持ち、該セルのヘッダ情報から論理キュー番号管理テーブルを参照し、論理キュー番号を論理キュー制御装置103と論理キュー長監視装置104に送信し、該セルをセル一時蓄積装置102に送信する。論理キュー制御装置103は、セル一時蓄積装置102に対し、該セルの書き込みを指示する。また、論理キュー制御装置103は、セル一時蓄積装置102に読み出すべきセルが存在すれば、セル一時蓄積装置102に対し、読み出し指示を行い、同時に論理キュー長監視装置104に読み出したセルの論理キュー番号を通知する。論理キュー長監視装置104は、QosDEMUX101と論理キュー制御装置103から送られてきた論理キュー番号を基に各論理キューの論理キュー長を管理し、それらの論理キュー長情報をRM演算部400に送る。
【0056】
セル一時蓄積装置102から読み出されたATMセルは、RMセル書き換え装置105に入力されるが、該セルがRMセルであった場合、RM演算部400から送られた輻輳情報とRMセル自身が持つ輻輳情報を比較して、RM演算部400からの輻輳情報の方が輻輳している場合に、該RMセルのER領域のER値を更新したのちに、スイッチ部300へと出力する。図8に、ATM通信に関する審議団体であるATMフォーラムによって定義されているRMセルのフォーマットを示す。
【0057】
入力セルバッファ部100から出力されたATMセルはスイッチ部300に入りスイッチングされ、図3に示す出力セルバッファ部200に出力される。
【0058】
出力セルバッファ部200内のQosDEMUX201は、呼制御プログラムを搭載し、呼の設定と解除を行うプロセッサ装置からコネクション毎に設定される論理キュー番号管理テーブルを持ち、該セルのヘッダ情報から論理キュー番号管理テーブルを参照し、論理キュー番号を論理キュー制御装置203と論理キュー長監視装置204に送信し、該セルをセル一時蓄積装置202に送信する。論理キュー制御装置203は、セル一時蓄積装置202に対し、該セルの書き込みを指示する。また、論理キュー制御装置203は、セル一時蓄積装置202に読み出すべきセルが存在すれば、セル一時蓄積装置202に対し、読み出し指示を行い、同時に論理キュー長監視装置204に読み出したセルの論理キュー番号を通知する。
【0059】
論理キュー長監視装置204はQosDEMUX201と論理キュー制御装置203から送られてきた論理キュー番号を基に各論理キューの論理キュー長を管理し、それらの論理キュー長情報を輻輳情報演算装置205に送る。輻輳情報演算装置205では、論理キュー長情報を基に、出力セルバッファ部200の輻輳情報を演算する。セル一時蓄積装置202から読み出されたATMセルは、RMセル書き換え装置206に入力されるが、該セルがRMセルであった場合、輻輳情報演算装置205から送られた輻輳情報とRMセル自身が持つ輻輳情報とを比較して、輻輳情報演算装置205からの輻輳情報の方が輻輳している場合に、該RMセルのER領域のER値を更新したのち、回線へと出力する。
【0060】
RM演算部400内のRM演算装置401は、各入力セルバッファ部100から送られてくる入力セルバッファ部100の論理キュー長情報を基に、入力セルバッファ部100全体の輻輳情報を演算し、その結果を各入力セルバッファ部100に送信する。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の輻輳制御方式は、n(n≧1)個のセルバッファで構成されるATM交換機において、ATM交換機内の全入力セルバッファ部の輻輳情報と出力セルバッファ部の輻輳情報及び、RMセルに含まれる輻輳情報で最も輻輳している情報をRMセルに設定することにより、同じATM交換機内の違うセルバッファを通過するABRコネクション間で、公平分配(fair share)を保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のATM交換機の輻輳制御方式の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】入力セルバッファ部の一例を示す詳細ブロック図である。
【図3】出力セルバッファ部の一例を示す詳細ブロック図である。
【図4】RM演算部の一例を示す詳細ブロック図である。
【図5】ABRコネクションにおけるフィードバック型輻輳制御の様子を示すブロック図である。
【図6】複数のABRコネクション間での公平分配の例を示すブロック図である。
【図7】複数のABRコネクション間での公平分配ができない例を説明する図である。
【図8】ATMフォーラムによって定義されているRMセルのフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
100 入力セルバッファ部
101 QosDEMUX
102 セル一時蓄積装置
103 論理キュー制御装置
104 論理キュー長監視装置
105 RMセル書き換え装置
200 出力セルバッファ部
201 QosDEMUX
202 セル一時蓄積装置
203 論理キュー制御装置
204 論理キュー長監視装置
205 輻輳情報演算装置
206 RMセル書き換え装置
300 スイッチ部
400 RM演算部
401 RM演算装置
500、501、502、503 ATM交換機
510、511、512、513 データ送信端末
520、521、522、523 データ受信端末
600、601、602、603 伝送路
604、605、606、607 伝送路
608、609 伝送路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ATM (Asynchronous Transfer Mode) exchange accommodating an ABR (Available Bit Rate) service class, and a rate between end terminals using an RM (Resource Management) resource in an ATM (Asynchronous Transfer Mode) exchange. The present invention relates to a congestion control method for performing congestion control by control.
[0002]
[Prior art]
When an ABR class ATM connection is set up between the user terminals, the data transmitting terminal periodically transmits the RM cells to the data receiving terminals by mixing them with normal data cells. The data receiving terminal returns the received RM cell to the data transmitting terminal and transmits it. The RM cell may be newly created by the ATM switch in addition to the one created by the data transmitting terminal. The network writes necessary congestion information in the RM cell while being returned to the data transmitting terminal, and the data transmitting terminal that receives the information adaptively adjusts the transmission rate ACR (Allowed Cell Rate) based on the information. I do.
[0003]
FIG. 8 shows a format of an RM cell defined by the ATM Forum, which is a deliberative body on ATM communication.
[0004]
In the format, the first 5 bytes are a standard ATM cell header having PTI (Payload Type Identifier) = 110. PTI = 110 indicates that the cell is an RM cell.
[0005]
The next one byte is an RM protocol identifier, which indicates the identification of the service using the RM cell. “1” is assigned to ABR.
[0006]
The next one byte is a message type and includes a DIR element, a BN element, a CI element, a NI element, and an RA element as shown in the lower part of FIG. Each element consists of one bit.
[0007]
The DIR element indicates the direction in which the RM cell is flowing. If it is flowing in the same direction as the data cells, "0" is assigned, this direction is called the forward direction, and this RM cell is called the forward RM cell. If the direction is reversed, "1" is assigned. This direction is called the backward direction, and the RM cell is called the backward RM cell. The data receiving terminal that receives the forward RM cell changes the DIR element to “1” and then replies to the data transmitting terminal.
[0008]
The BN element indicates who created the RM cell. “0” indicates that it was created by the data transmitting terminal, and “1” indicates that it was created by the data receiving terminal or switch.
[0009]
The CI element is used to notify a terminal of the presence of network congestion. The CI is set when the switch detects congestion or when the data receiving terminal has received a data cell in which the EFCI (Explicit Forward Congestion Indication) bit has been set to "1". You. If the CI of the received backward RM cell is "1", the data transmitting terminal must reduce the transmission rate.
[0010]
The NI element is used to prevent the data transmission terminal from increasing its transmission rate. If the NI of the received backward RM cell is "1", the data transmitting terminal does not increase the transmission rate.
[0011]
The RA element is an area not used by the ATM Forum. Others are reserved areas.
[0012]
The next 2 bytes are an ER area. First, a maximum transmission rate PCR (Peak Cell Rate: peak cell rate) is described by the data transmitting terminal and flows in the forward direction. As a result, the rate is reduced to the rate permitted by each ATM exchange.
[0013]
The next two bytes are a CCR area, in which the transmission rate of the data transmitting terminal when the RM cell is transmitted is described.
[0014]
The next two bytes are an MCR (Minimum Cell Rate: minimum cell rate) area in which the minimum transmission rate set for the connection through which the RM cell flows is described.
[0015]
The next two bytes are a QL area and an SN area, and are not used by the ATM forum. The spare area below this is an empty field whose use purpose is undefined.
[0016]
Each ATM exchange on the ATM connection updates the resource management information such as whether the backward RM cell passing therethrough is congested and the transfer rate ER (Explicit Rate) that can be transmitted on the ATM exchange. Is applied.
[0017]
Specifically, if it is determined that there is congestion, the CI bit is set to “1”. Further, if a function for calculating a transfer rate ER that can be transmitted is provided, a smaller value is selected from the result calculated by itself and the ER value already written in the backward RM cell, It is recorded in the ER area in the backward RM cell. Further, under the present circumstances, when there are a plurality of buffers, the update of the ER value is updated based on the congestion information of each buffer.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described ABR rate control method using ER, it is necessary to know the state of the logical queue of the cell buffer in order to calculate the ER value. However, in the case of a system divided into a plurality of cell buffers, the following inconvenience occurs because the calculation of the ER value is performed independently for each cell buffer. That is, an ABR connection passing through a cell buffer with a low usage rate does not have its ER value rewritten inside the ATM switch, but an ABR connection passing through another cell buffer with a high usage rate has its ER value rewritten inside the ATM switch. It happens to be done.
[0019]
In this way, even between ABR connections passing through the same ATM exchange, the ER value to be set is different if the cell buffer passing through is different, so that so-called fair share cannot be guaranteed. Was.
[0020]
As one of the methods for guaranteeing fair distribution, a method of guaranteeing fair distribution between ABR connections passing through the same ATM switch by adopting a shared memory type ATM switch having a single cell buffer can be considered. However, in the case of a shared memory type ATM exchange, it is difficult to increase the exchange capacity of the ATM exchange and increase the cell buffer amount due to restrictions such as the access speed of the memory used for the cell buffer. It is not considered in the present invention.
[0021]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide, in an ATM switch composed of n (n ≧ 1) cell buffers, congestion that guarantees fair share between ABR connections passing through different cell buffers in the same ATM switch. The purpose is to provide a control method.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The congestion control system according to the present invention uses the logical queue length of the input cell buffer unit 100 in an ATM switch composed of n (n ≧ 1) cell buffers as shown in FIG. It is characterized in that a circuit for calculating congestion information of the output cell buffer unit 200 is provided in the output cell buffer unit 200 and an RM calculation unit 400 for performing the calculation.
[0023]
As a result, the most congested information among “congestion information of all input cell buffers”, “congestion information of output cell buffers”, and “congestion information included in RM cells” is set in the backward RM cell. Therefore, when the same ATM exchange is used for different ATM connections, fairness of a buffer can be guaranteed.
[0024]
That is, the congestion control method of the ATM switch according to the present invention accommodates an ABR service class, supports a rate control which is a congestion control of the ABR service class, and divides to perform delay priority control and discard priority control (Qos). An ATM switch provided with n (n ≧ 1) input cell buffer units and n output cell buffer units, the ATM switch including an RM operation unit connected to each of the input cell buffer units; The RM operation unit calculates congestion information of the entire input cell buffer unit from logical queue length information of the input cell buffer sent from all the input cell buffer units, and stores a first RM cell in the input cell buffer unit. A first RM cell rewriting circuit, wherein the first RM cell rewriting circuit includes congestion information sent from the RM operation unit and is included in the RM cell; Comparing with the congestion information, setting the congestion information indicating the most congested of both in the RM cell, and disposing a congestion information calculation circuit and a second RM cell rewriting circuit in the output cell buffer unit. The congestion information calculation circuit calculates the congestion information of the output cell buffer unit from the logical queue length information of the output cell buffer, and the second RM cell rewrite circuit calculates the congestion information calculated by the congestion information calculation circuit. The RM cell is compared with the congestion information included in the RM cell, and congestion information indicating that the two are most congested is set in the RM cell .
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1) Description of Configuration Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a congestion control method for an ATM exchange according to the present invention.
[0034]
In FIG. 1, an ATM switch 503 is connected to each of n (n ≧ 1) input cell buffer units 100, n output cell buffer units 200, switch units 300, and input cell buffer units 100. And an RM operation section 400.
[0035]
FIG. 2 is a detailed block diagram illustrating an example of the input cell buffer unit.
[0036]
In FIG. 2, an input cell buffer unit 100 determines, for each QoS (Quality of service) class, each output route, and each VC (Virtual Channel: virtual channel) from header information of a cell input from a line. A QosDEMUX 101 for selecting a logical queue that is logically divided into logical queues, a logical queue control device 103 for controlling cell writing and reading to the logical queue, a cell temporary storage device 102 for implementing the logical queue, and a logical queue control A logical queue length monitoring device 104 for monitoring each logical queue length based on the write / read control information from the device 103 and transmitting the logical queue length to the RM operation unit 400, and receiving congestion information from the RM operation unit 400, The cell output from the temporary storage device 102 is monitored. Comparing the congestion information from the calculation unit 400 with the congestion information written in the RM cell, and when the congestion information from the RM calculation unit 400 is more congested, the congestion information from the RM calculation unit 400 , RM value rewriting device 105 for rewriting the ER value.
[0037]
FIG. 3 is a detailed block diagram illustrating an example of the output cell buffer unit.
[0038]
In FIG. 3, the output cell buffer unit 200 includes a QosDEMUX 201 for selecting a logical queue that is logically divided for each Qos class, for each outgoing path, and for each VC from the header information of the input cell; A logical queue control device 203 for controlling cell writing and reading to the logical queue, a cell temporary storage device 202 for realizing the logical queue, and a logical queue length based on write / read control information from the logical queue control device 203. , A congestion information computing device 205 that determines a congestion state from information from the logical queue length monitoring device 204, and a cell output from the cell temporary storage device 202. For example, the congestion information from the congestion information calculation device 205 is compared with the congestion information written in the RM cell, and the congestion information operation is performed. If the direction of the congestion information from the device 205 is congested, the congestion information from the congestion information calculation unit 205, and a RM cell rewrite unit 206 to rewrite ER value.
[0039]
The switch unit 300 has a function of switching an ATM cell input from the input cell buffer unit 100 and outputting the ATM cell to the output cell buffer unit 200. However, since the configuration diagram is not directly related to the present invention, a description thereof will be omitted.
[0040]
FIG. 4 is a detailed block diagram illustrating an example of the RM operation unit.
[0041]
In FIG. 4, the RM operation unit 400 receives congestion operation information from each input cell buffer unit 100, calculates congestion information of the entire input cell buffer unit from the congestion operation information of each input cell buffer unit 100, and calculates the calculated congestion information. An RM arithmetic unit 401 for outputting information to each input cell buffer unit 100 is provided.
[0042]
(2) Description of Operation Next, the operation of the present invention will be described.
[0043]
First, the congestion control of the ABR service class will be briefly described.
[0044]
FIG. 5 is a block diagram showing a state of feedback type congestion control in an ABR connection. When an ABR connection is established between the data transmitting terminal 510 and the data receiving terminal 520, RM cells are transferred in addition to user data cells.
[0045]
FIG. 6 is a block diagram showing an example of fair distribution among a plurality of ABR connections.
[0046]
In FIG. 6, as an example, three ATM exchanges 500, 501, and 502, four data transmission terminals 510, 511, 512, 513, and four data reception terminals 520, 521, 522, and 523, respectively. A network connected by transmission paths 600, 601, 602, 603, 604, 605, 606, 607, 608, and 609 having a transmission path bandwidth of 150 Mbps will be described as an example.
[0047]
The transmission path 603 between the ATM switch 500 and the ATM switch 501 is set with three connections of the data transmission terminals 510, 511, 512 and the data reception terminals 520, 521, 522. The divided 50 Mbps is allocated to each connection.
[0048]
The transmission path 607 between the ATM switch 501 and the ATM switch 502 is set for the connection between the data transmission terminals 512 and 513 and the data reception terminals 522 and 523, but is not 75 Mbps obtained by dividing 150 Mbps by 2 but data transmission. Since the bandwidth of the connection between the terminal 512 and the data receiving terminal 522 is limited to 50 Mbps on the transmission line 603 between the ATM exchange 500 and the ATM exchange 501, the bandwidth of the connection between the data transmitting terminal 513 and the data receiving terminal 523 includes The remaining 100 Mbps obtained by subtracting 50 Mbps from 150 Mbps will be allocated.
[0049]
Next, the reason why fair distribution cannot be guaranteed when the input cell buffer is divided will be described with reference to FIG. Here, an ATM network composed of three ATM exchanges 500, 501, 502, four data transmission terminals 510, 511, 512, 513, and four data reception terminals 520, 521, 522, 523 is shown. An example will be described.
[0050]
The three ATM exchanges 500, 501 and 502 are so-called input / output buffer type ATM exchanges each having an input cell buffer unit 100 and an output cell buffer unit 200 inside the ATM exchange. 2 and a switch unit 300. The 2 × 2 ATM switches 500, 501, and 502 have two input ports and two output ports, and input cell buffer units 100-1 and 100-2 are provided in front of the respective input ports. You. Output cell buffer units 200-1 and 200-2 are provided downstream of each output port.
[0051]
It is assumed that the data transmitting terminal 510 and the data receiving terminal 520 use a CBR (Constant Bit Rate: fixed transmission rate) connection with reserved bandwidth. It is assumed that the data transmitting terminal 511 and the data receiving terminal 521 use a VBR (Variable Bit Rate: variable transmission rate) connection with reserved bandwidth. It is assumed that the data transmission terminals 512 and 513 and the data reception terminals 522 and 523 use an ABR (Available Bit Rate: available transmission rate) connection.
[0052]
The connection between the data transmission terminals 510 and 511 and the data reception terminals 520 and 521 is established via the input cell buffer unit 100-1, the switch unit 300, and the output cell buffer unit 200-1 of the ATM exchange 500. It is assumed that they are connected via The connection between the data transmission terminal 512 and the data reception terminal 522 is connected via the input cell buffer unit 100-1, the switch unit 300, and the output cell buffer unit 200-2 of the ATM exchange 500, and further via the ATM exchange 502. It is assumed that The connection between the data transmission terminal 513 and the data reception terminal 523 is connected via the input cell buffer unit 100-2, the switch unit 300, and the output cell buffer unit 200-2 of the ATM exchange 500, and further via the ATM exchange 502. It is assumed that
[0053]
Here, the cells input from the data transmission terminal 512, which is an ABR connection using the input cell buffer unit 100-1, are cells input from the data transmission terminals 510 and 511 whose bandwidth is reserved. It is easy to accumulate in the buffer unit 100-1. For this reason, the number of cells stored in the input cell buffer unit 100-1 increases, and the logical queue length increases. As a result, it is determined that there is congestion, and the data transmission terminal 512 lowers the transmission rate by the ABR congestion control. On the other hand, the cells input from the data transmission terminal 513 using the input cell buffer unit 100-2 have no connection for which the band is reserved, and the cells are accumulated in the input cell buffer unit 100-2. In this case, the logical queue length is kept short, and it is determined that no congestion has occurred. Therefore, the data transmission terminal 513 increases the transmission rate. As described above, when judging the congestion state individually, there is a difference in the available bandwidth between ABR connections passing through the same ATM exchange, and fair distribution cannot be performed between ABR connections.
[0054]
Next, the operation of the ATM switch whose entire configuration is shown in FIG. 1 and whose detailed configuration is shown in FIGS. 2 and 3 and FIG. 4 will be described.
[0055]
ATM cells input from the line are sent to the input cell buffer unit 100 shown in FIG. The QosDEMUX 101 in the input cell buffer unit 100 has a logical queue number management table loaded with a call control program and set for each connection from a processor device for setting and releasing a call. With reference to the management table, the logical queue number is transmitted to the logical queue control device 103 and the logical queue length monitoring device 104, and the cell is transmitted to the temporary cell storage device 102. The logical queue control device 103 instructs the cell temporary storage device 102 to write the cell. If there is a cell to be read from the temporary cell storage device 102, the logical queue control device 103 issues a read instruction to the temporary cell storage device 102 and simultaneously issues a logical queue of the read cell to the logical queue length monitoring device 104. Advertise the number. The logical queue length monitoring device 104 manages the logical queue length of each logical queue based on the logical queue numbers sent from the QosDEMUX 101 and the logical queue control device 103, and sends the logical queue length information to the RM operation unit 400. .
[0056]
The ATM cell read from the temporary cell storage device 102 is input to the RM cell rewriting device 105. If the cell is an RM cell, the congestion information sent from the RM operation unit 400 and the RM cell itself are used. Comparing the congestion information with the RM cell, if the congestion information from the RM operation unit 400 is more congested, it updates the ER value in the ER area of the RM cell and then outputs it to the switch unit 300. FIG. 8 shows a format of an RM cell defined by the ATM Forum, which is a deliberative body on ATM communication.
[0057]
The ATM cell output from the input cell buffer unit 100 enters the switch unit 300, is switched, and is output to the output cell buffer unit 200 shown in FIG.
[0058]
The QosDEMUX 201 in the output cell buffer unit 200 has a logical queue number management table loaded with a call control program and set for each connection from a processor device for setting and releasing a call. By referring to the management table, the logical queue number is transmitted to the logical queue control device 203 and the logical queue length monitoring device 204, and the cell is transmitted to the temporary cell storage device 202. The logical queue control device 203 instructs the cell temporary storage device 202 to write the cell. If there is a cell to be read from the temporary cell storage device 202, the logical queue control device 203 issues a read instruction to the temporary cell storage device 202, and at the same time, the logical queue of the cell read to the logical queue length monitoring device 204. Advertise the number.
[0059]
The logical queue length monitoring device 204 manages the logical queue length of each logical queue based on the QosDEMUX 201 and the logical queue number sent from the logical queue control device 203, and sends the logical queue length information to the congestion information calculation device 205. . The congestion information calculation device 205 calculates the congestion information of the output cell buffer unit 200 based on the logical queue length information. The ATM cell read from the temporary cell storage device 202 is input to the RM cell rewriting device 206. If the cell is an RM cell, the congestion information sent from the congestion information calculation device 205 and the RM cell itself are used. When the congestion information from the congestion information calculation device 205 is more congested, the ER value in the ER area of the RM cell is updated and then output to the line.
[0060]
The RM calculation device 401 in the RM calculation unit 400 calculates the congestion information of the entire input cell buffer unit 100 based on the logical queue length information of the input cell buffer unit 100 sent from each input cell buffer unit 100, The result is transmitted to each input cell buffer unit 100.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the congestion control method of the present invention, in an ATM exchange composed of n (n ≧ 1) cell buffers, the congestion information of all input cell buffers in the ATM exchange and the output congestion information of the output cell buffer are provided. By setting the most congested information among the congestion information and the congestion information included in the RM cell in the RM cell, fair share can be achieved between ABR connections passing through different cell buffers in the same ATM exchange. Can be guaranteed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a congestion control method for an ATM exchange according to the present invention.
FIG. 2 is a detailed block diagram illustrating an example of an input cell buffer unit.
FIG. 3 is a detailed block diagram illustrating an example of an output cell buffer unit.
FIG. 4 is a detailed block diagram illustrating an example of an RM calculation unit.
FIG. 5 is a block diagram showing a state of feedback type congestion control in an ABR connection.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of fair distribution among a plurality of ABR connections.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which fair distribution cannot be performed among a plurality of ABR connections.
FIG. 8 is a diagram showing a format of an RM cell defined by an ATM forum.
[Explanation of symbols]
100 Input cell buffer unit 101 QosDEMUX
Reference Signs List 102 Temporary cell storage device 103 Logical queue control device 104 Logical queue length monitoring device 105 RM cell rewriting device 200 Output cell buffer unit 201 QoSDEMUX
202 Temporary cell storage device 203 Logical queue control device 204 Logical queue length monitoring device 205 Congestion information operation device 206 RM cell rewrite device 300 Switch unit 400 RM operation unit 401 RM operation devices 500, 501, 502, 503 ATM exchanges 510, 511, 512, 513 Data transmission terminals 520, 521, 522, 523 Data reception terminals 600, 601, 602, 603 Transmission lines 604, 605, 606, 607 Transmission lines 608, 609 Transmission lines

Claims (1)

ABRサービスクラスを収容し、ABRのサービスクラスの輻輳制御であるレート制御をサポートし、遅延優先制御および廃棄優先制御(Qos)を行なうために分割されたn(n≧1)個の入力セルバッファ部とn
個の出力セルバッファ部を備えたATM交換機において、前記ATM交換機に前記入力セルバッファ部の各々に接続されたRM演算部を備え、前記RM演算部では、全ての前記入力セルバッファ部から送られる、入力セルバッファの論理キュー長情報から前記入力セルバッファ部全体の輻輳情報を演算し、前記入力セルバッファ部に第1のRMセル書き換え回路を配置し、前記第1のRMセル書き換え回路は、前記RM演算部から送られる輻輳情報と、RMセルに含まれる輻輳情報とを比較し、両者の中で最も輻輳していることを示す輻輳情報を前記RMセルに設定し、前記出力セルバッファ部に輻輳情報演算回路と第2のRMセル書き換え回路を配置し、前記輻輳情報演算回路は、出力セルバッファの論理キュー長情報から前記出力セルバッファ部の輻輳情報を演算し、前記第2のRMセル書き換え回路は、前記輻輳情報演算回路が演算した輻輳情報とRMセルに含まれる輻輳情報とを比較し、両者の中で最も輻輳していることを示す輻輳情報を前記RMセルに設定することを特徴とするATM交換機の輻輳制御方式。
N (n ≧ 1) input cell buffers divided to accommodate an ABR service class, support rate control as a congestion control of the ABR service class, and perform delay priority control and discard priority control (Qos) Part and n
In an ATM switch provided with a plurality of output cell buffers, the ATM switch includes an RM operation unit connected to each of the input cell buffer units, and the RM operation unit transmits data from all the input cell buffer units. Calculating the congestion information of the entire input cell buffer unit from the logical queue length information of the input cell buffer, disposing a first RM cell rewriting circuit in the input cell buffer unit, Comparing the congestion information sent from the RM operation unit with the congestion information included in the RM cell, and setting the congestion information indicating the most congested of both in the RM cell; A congestion information calculation circuit and a second RM cell rewriting circuit are arranged on the output cell buffer based on logical queue length information of an output cell buffer. The second RM cell rewriting circuit compares the congestion information calculated by the congestion information calculation circuit with the congestion information included in the RM cell, and calculates A congestion control method for an ATM exchange characterized by setting congestion information indicating that there is an error in the RM cell.
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