DE10100842A1 - Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassenidentifikation und Prioritätssteuerung - Google Patents

Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassenidentifikation und Prioritätssteuerung

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Abstract

Eine Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassenidentifikation hat eine Eingangsschnittstelle, die mit den Eingangskommunikationsleitungen verbunden ist, eine Schaltschaltung und eine Ausgangsschnittstelle, die mit den Ausgangskommunikationsleitungen verbunden ist. Die Eingangsschnittstelle hat eine Zuweisungssektion, die eine Klassenkennung bestimmt, welche eine der Klassen anzeigt, zu welcher ein IP-Paket gehört, und zwar aus den Kopfteildaten des IP-Paketes, welches über eine der Eingangskommunikationsleitungen empfangen worden ist, un die dem IP-Paket einen IP-QOS-(Internet-Protokoll-Servicequalität)-Code zuweist. Die Schaltschaltung wählt eine der Ausgangskommunikationsleitungen, basierend auf einer Zieladresse des IP-Paketes dergestalt, daß das IP-Paket von der Ausgangsschnittstelle zu der gewählten Ausgangskommunikationsausgangsschnittstelle ausgegeben wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft s Kommunikationsvorrich­ tungen mit Mehrschichten-Klassenidentifikation, die in ei­ nem IP-Netzwerk einer Netzwerkschicht eines OSI-Referenzmo­ dells verwendet werden.
Vor kurzem wurde das Internet, das als de-facto-Standard betrachtet wird, basierend auf einem Übertragungssteuerpro­ tokoll/Internetprotokoll (TCP/IP) als ein globales Netzwerk standardisiert. Üblicherweise dient in den sieben Schichten des OSI-Referenzmodells das IP als die Vermittlungs- oder Netzwerkschicht und das TCP als die Transportschicht. Daten werden von dem Ethernet der untersten Schicht und dem To­ ken-Ring-Netzwerk zu dem IP geführt und werden von dem TCP zu der Anwendungsschicht geführt.
Ein Router ist als eine Übertragungsvorrichtung zwischen lokalen Netzwerken (LAN) zwischen einem Repeater, einem Verbindungsglied und einem Gateway angeordnet. Der Router wird dazu verwendet, Datenpakete (frames), die von einer Kommunikationsleitung geschickt worden sind, zu sammeln und diese zu einer geeigneten Kommunikationsleitung gemäß einer Netzwerkadresse, die in den Daten der Datenpakete enthalten ist, zu übertragen.
Ein herkömmlicher Router handhabt so ziemlich alle IP-Pa­ kete und führt grundsätzlich keine Prioritätssteuerung an den IP-Paketen durch. Jedes IP-Paket hat in seinen Kopfda­ ten eine IP-Adresse und bleibt in einem Puffer des Routers.
Da das IP-Paket aus dem Puffer in der Eingangsreihenfolge (FIFO) ausgelesen wird, wird keine Übertragungsprioritäts­ steuerung durchgeführt. Wenn die IP-Pakete sich einem ge­ wissen Ausgangsport annähern, tritt eine Überlastung auf, wodurch bewirkt wird, daß die Pakete im Puffer des Routers gestrichen werden. Üblicherweise wird über die Streichung der Pakete keine Prioritätssteuerung durchgeführt.
Im Gegensatz hierzu führt die bekannte ATM-(asynchrone Übertragungsmodus)-Technologie das Konzept der Verbindung ein, bei der eine Route, die eine Quelladresse mit einer Zieladresse verbindet, klar durch eine virtuelle Wegken­ nung/eine virtuelle Kanalkennung (VPI/VCI) definiert ist. Dieses Konzept erlaubt die Servicequalität (QOS), wie bei­ spielsweise Übertragungscharakteristika und Streichungsver­ hältnisse, die für das Definieren einer Verbindungseinheit notwendig sind. Zusätzlich führen Netzwerkgeräte Priori­ tätssteuerungen durch, so daß die Servicequalität der Ver­ bindungen zufriedengestellt ist.
(IP-QOS)
Es werden nun Technologien zum leichten Durchführen der Prioritätssteuerung im Internet betrachtet. Typische Bei­ spiele sind das Intserve/Resource Reservation Setup Proto­ col (RSVP) als ein Protokoll zur Durchführung der Netzwerk­ bandsteuerung, und ein abgeleiteter Service (Differentiated Service). Der erstere simuliert das Konzept der Verbindung, wie im ATM eingeleitet, während der letztere soweit als möglich die Prioritätssteuerung basierend auf Paketdaten durchführt.
Das Intserve/RSVP-System ist bei einem großräumigen Fern­ netz nicht mit niedrigen Kosten anzuwenden. Das heißt, dem System fehlt die Skalierbarkeit und es wird dadurch nicht in breitem Umfang verwendet. Um das Problem zu lösen, be­ rücksichtigt der Differentiated Service primär die Skalier­ barkeit, das zur Verfügung stehen bei niedrigen Kosten und das zur Verfügung stehen der Hochgeschwindigkeitsleistung einer optischen Träger-(OC)-48-Klasse als Schnittstelle für ein Glasfaserfernnetz gemäß den Übertragungsgeschwindigkei­ ten.
Der Differentiated Service garantiert einen quantitativen Service wie beim ATM/QOS. Anstatt vom Standpunkt des besten Aufwandes aus betrachtet, setzt der Service eine relative Qualitätsdifferenz, um die Differenzierung des Service zu erleichtern. Dies wird als eine im wesentlichen praktische Lösung akzeptiert, die aus dem Spezifizierungsfortschritt von der Internet Engineering Task Force (IETF) als eine Netzproblemlösungsorganisation und Lieferantenrückmeldungen ermittelt worden ist.
(Differentiated Service)
Das Differentiated-Service-System ist in der IETF erörtert worden, die die Internettechnologien regelt. Der Differen­ tiated Service ist ein System zur Differenzierung der Ser­ vicelevel und garantiert nicht die Servicequalität (QOS). Dieses ist strikt für ein relatives Prioritätssteuerungs­ rahmenwerk. Das heißt, der Differentiated Service definiert nur die Rahmenwerke der QOS-Klassen. Die Details der QOS- Klassen und Ablaufsteuerungsformate zwischen den QOS-Klas­ sen beziehen sich auf die Lieferanten und Benutzer.
(Serviceklassen im Differentiated Service)
Der Differentiated Service hat drei Arten von definiertem Verkehr (Serviceklassen), die als einen Premiumservice ei­ nen Expreßübertragungsservice (EF-Klasse) aufweisen, einen Sicherheitsübertragungsservice (AF-Klasse) und einen Best­ aufwandsservice (BE-Klasse). Die Premium-Expreßübertra­ gungs-(EF)-Klasse schafft einen virtuellen Zugeordnete-Lei­ tung-Service, wie beispielsweise eine IP-CBR (Konstantbit­ rate) in einem IP-Netzwerk. Somit ist es notwendig, eine präzise Übertragungssteuerung durchzuführen, die eine Be­ nutzungsparametersteuerung (UPC) umfaßt, indem zusätzlich ein Formabschnitt verwendet wird. Da die EF-Klasse als eine Klasse für einen Bandgarantieservice betrachtet wird, nimmt sie gegenüber dem Sicherheitsübertragungsservice (AF- Klasse) und dem Bestaufwandsservice (BE-Klasse) eine erste Priorität ein, was im folgenden beschrieben wird.
Anders als die Expreßübertragungs-(EF)-Klasse als Premium­ klasse ist die Sicherheitsübertragungsservice-(AF)-Klasse nur für ein relatives Prioritätssteuerungsrahmenwerk. Der Sicherheitsübertragungsservice hat vier Arten von Weiter­ leitklassen und drei Arten von Nichtberücksichtigungsklas­ sen. Die Weiterleitprioritätssteuerung wird durchgeführt, indem einer Reihenfolge, in welcher IP-Pakete in einem Netzwerkapparat übertragen werden, eine Priorität verliehen wird. Beispielsweise ist es wirksam, die Übertragungslauf­ zeit einer Anwendung in Antwort auf die Laufzeit zu verrin­ gern. Die Nichtberücksichtigungssteuerung wird durchge­ führt, indem dem Nichtberücksichtigen von Paketen an einem Ort, wo in dem Netzwerkgerät Überlastung auftritt, eine Priorität verliehen wird. Der Bestaufwandsservice (BE- Klasse) wird neben der EF-Klasse und der AF-Klasse als dritter Verkehr angewandt. Von den Serviceklassen hat die BE-Klasse die niedrigste Prioritätssteuerung bekommen.
Die vorstehende Beschreibung umreißt den Differentiated Service. Die Empfehlung des Differentiated Service ist je­ doch noch im Fluß. Somit können sich die vorstehend be­ schriebenen Definitionen und die Verwendung noch ändern.
In Verbindung mit der vorstehenden Beschreibung ist ein Pa­ ketübertragungs- und -empfangsknoten in der japanischen offengelegten Patentanmeldung (JP-A-Heisei 2-87747) offen­ bart. In dieser Veröffentlichung ist der Paketsende- und -empfangsknoten zusammengesetzt aus einem Empfangspuffer, einer Kopfdatenanalysiersektion, einer Empfangspaketspei­ chersektion, einer Durchgangspaketspeicher- und -analysesektion, einer Paketgenerationsspeicher- und -analysesektion, einer Steuersektion und einem Übertra­ gungsschalter. Der Empfangspuffer speichert die empfangenen Pakete. Die Kopfdatenanalysiersektion analysiert ein Ziel und eine Serviceklasse aus den Kopfdaten jedes empfangenen Pakets, das in dem Empfangspuffer gespeichert ist. Die Emp­ fangspaketspeichersektion speichert die empfangenen Pakete aus dem Empfangspuffer, wenn die empfangenen Pakete den Knoten als Ziel haben. Die Durchgangspaketspeichersektion speichert die empfangenen Pakete von dem Empfangspuffer, wenn die empfangenen Pakete andere Knoten als Ziel haben. Die Paketerzeugungsspeicheranalysesektion speichert und analysiert für jede Serviceklasse Pakete, die von dem Kno­ ten zu anderen Knoten zu schicken sind. Die Steuersektion erhält die Anzahl der Pakete und eine Paketerzeugungszeit als Analyseergebnisse der Durchgangspaketspeicher- und -analysesektion und die Anzahl der Pakete und eine Paketer­ zeugungszeit als die Analyseergebnisse der Paketerzeugungs­ speicher- und -analysesektion, wenn auf einen Prioritäts­ level Bezug genommen wird, der für die Durchgangspaketspei­ cher- und -analysesektion und die Paketerzeugungsspeicher- und -analysesektion vorbestimmt worden ist, um eine Sende­ reihenfolge der Pakete von den Speicher- und Analysesektio­ nen zu bestimmen, und um zu bestimmen, ob die Anzahl der Pakete, die in jeder Speicher- und Analysesektion einen vorbestimmten Speichergrenzpaketzählwert übersteigt, und ob die Differenz zwischen der Paketerzeugungszeit und einer vorab eingestellten Zeit eine vorbestimmte Laufzeitgrenz­ zeit für jede Speicher- und Analysesektion überschreitet. Die Steuerungssektion bestimmt, daß das Paket primär ohne Relation zum Prioritätslevel des Paketes geschickt werden sollte, wenn die Paketerzeugungszeit oder die Anzahl der Pakete die Grenze überschreitet. Der Übertragungsschalter nimmt das Paket aus der Speicher- und Analysesektion, um es zu übertragen.
In der japanischen offengelegten Patentanmeldung (JP-A-Hei­ sei 5-191455) ist ebenfalls ein Paketschaltapparat offen­ bart. In dieser Veröffentlichung wird für das ganze Paket­ schaltnetzwerk eine Wegsteuerungsoperation basierend auf Prioritätsklassen durchgeführt. Für jede Prioritätsklasse ist ein Puffer vorgesehen, dem eine Verzögerungs- und eine Verwerfungsrate als Übertragungsqualität separat und unab­ hängig zugewiesen sind. Pakete, die in dem Puffer von einer Sendeleitung beim Übertragen der Pakete gespeichert werden, werden einem Paketklassifizierungsvorgang unterzogen. Für jede Prioritätsklasse wird die Anzahl der Pakete nach der Klassifikation überwacht und eine geschätzte Verzögerung berechnet. Die Pakete mit zulässig langen Verzögerungen werden für die Lastverteilung bei schnellem Ansteigen der Last so gesetzt, daß sie lange Routen haben. Pakete mit großen Verzögerungsraten werden verworfen. Der Paketschalt­ apparat ist aus der Leitungsunterbringungssektion und einer Steuersektion zusammengesetzt. Die Leitungsunterbringungs­ sektion hat eine Wegsteuerungstabelle, die eine Routen- und Verwerfungsinstruktion für jede Prioritätsklasse für die vorstehend beschriebenen Operationen anzeigt. Die Steue­ rungssektion aktualisiert die Wegsteuerungstabelle für jede Prioritätsklasse, basierend auf Verzögerungsdaten von der Leitungsunterbringungssektion und Schaltapparatzustandsda­ ten der anderen Stationen.
In der offengelegten japanisch Patentanmeldung (JP-A-Heisei 7-154421) ist ein Schaltapparat offenbart. In dieser Veröf­ fentlichung werden Datenpakete jeweils für wenigstens zwei unterschiedliche Prioritätsklassen in Puffern gespeichert. Jedem der Puffer ist ein Schwellenwert zugewiesen. Der Schwellenwert für eine höhere Prioritätsklasse ist gleich oder höher als derjenige für eine niedrigere Prioritäts­ klasse. Wenn ein Paket neu am Puffer ankommt, werden der Prioritätslevel des Paketes und eine Belegungsrate des Puf­ fers bestimmt. Die Belegungsrate wird mit dem Schwellenwert für den Puffer verglichen und das Paket wird basierend auf dem Vergleichsergebnis in dem Puffer gespeichert oder ver­ worfen (ausrangiert). Zumindest der Schwellenwert wird dy­ namisch gesteuert.
In der offengelegten japanischen Patentanmeldung (JP-A-Hei­ sei 9-205441) ist ein Zellenübertragungssteuerverfahren of­ fenbart. In dieser Veröffentlichung werden, wenn eine Ver­ bindung errichtet ist, die zu einer spezifischen Verkehrs­ klasse ohne Bandreservierung gehört, aus einer Generator­ einheit erhaltene Ausrangierprioritätsdaten in Übereinstim­ mung mit einer Kennung der Verbindung in einer Knotenein­ heit gespeichert. Eine Zelle, die zu der spezifischen Ver­ kehrsklasse gehört, wird basierend auf einer vorbestimmten Ausrangierbedingung selektiv ausrangiert, die einen Überla­ stungszustand und den Prioritätslevel bestimmt, wenn die Route für die Verbindung im Überlastungszustand ist.
Auch in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (JP- A-Heisei 10-23012) ist ein Sendeverkehrssteuerungsgerät of­ fenbart. Gemäß dieser Veröffentlichung werden Daten in Form eines Paketes oder einer Zelle mit feststehender Länge übertragen. Ein Sendeverkehrssteuerungsgerät ist an ein Virtueller-Weg-VP-Schaltnetzwerk angeschlossen und besteht aus einer Kopfdatenumwandlersektion, einer Steuersektion, einem Übertragungssteuerungsprogramm und einer Lesesteue­ rungssektion. Die Kopfdatenumwandlersektion weist einen Ausgangsseiten-VPI/VCI-Wert zu, der bei der Errichtung der Verbindung bestimmt worden ist, und weist eine Klassenken­ nung entsprechend einer geräteeigenen Klasse einer Emp­ fangszelle zu. Die Steuerungssektion klassifiziert die Emp­ fangszelle basierend auf dem VPI-Wert und der Klassenken­ nung, die den geräteeigenen Kopfdaten verliehen worden ist, um eine Klassenschlange einzuschreiben. Üblicherweise gibt es einen Klassenpuffer und einen variablen Klassenpuffer. Das Übertragungssteuerungsprogramm steuert die maximale Rate für jedes VP und eine Rate der variablen Schlange. Die Lesesteuerungssektion liest Daten aus der Klassenschlange in Antwort auf einen Befehl von dem Übertragungssteuerungs­ programm. Der variable Puffer hat eine Vorwärtsbetriebsver­ waltungszellen-(FRM-Zelle)-Einsetzsektion zum Einsetzen ei­ ner FRM-Zelle. Ein Empfangsseitengerät, das über das VP- Schaltnetzwerk verbunden ist, besteht aus einer FRM-Zellen­ extraktionssektion zum Extrahieren der FRM-Zelle, die ein­ gesetzt worden ist, Mitteln zum Überwachen des Inhaltes der EFCI basierend auf dem Inhalt der Empfangszelle für jede VP, einem EFCI-Register zum Halten der spätesten EFCI-Da­ ten, einer Funktion zum Stempeln des Inhaltes des EFCI-Re­ gisters an einem Überlastungsanzeigebit (CI) einer Rück­ wärtsbetriebsverwaltungszelle (BRM-Zelle), und einer BRM- Zelleneinsetzsektion zum Einsetzen der BRM-Zelle in einen Abwärtsstrom. Das Übertragungssteuerungsprogramm besteht aus Mitteln zum Steuern der Maximalrate für jede VP, einem Steuerungsparameter, verschiedenen Parametern zum Steuern der variablen Klassenschlangenrate und Mitteln zum Steuern des Einsetzens der FRM-Zelle und der Überwachung des Emp­ fangs der BRM-Zelle. Das Übertragungssteuerungsprogramm hat auch eine Funktion zum Steuern einer variablen Übertra­ gungsrate in Übereinstimmung mit dem Empfang der RM-Zellen und dem Überlastungsanzeigebit, und weist jeder VP eine Priorität zu, die eine Relation von (Normalklasse) < (FRM- Zelle) < (variable Klasse) im Bereich zur Maximalrate hat.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrschichtklassenidentifizierungs-Kommunikationsgerät zu schaffen, welches flexibel an die Funktion eines Routers anpaßbar ist, der lokale Netzwerke verbindet, indem nur Pa­ rameter in Übereinstimmung mit Serviceklassen in einer Netzwerkschicht eines ATM-Netzwerkhandhabungs-IP-Paketes geändert werden.
Um einen Aspekt der vorliegenden Erfindung zu erzielen, hat ein Mehrschichtklassenidentifizierungs-Kommunikationsgerät eine Eingangsschnittstelle, die mit Eingangskommunikations­ leitungen verbunden ist; eine Schaltschaltung; und eine Ausgangsschnittstelle, die mit den Ausgangskommunikations­ leitungen verbunden ist. Die Eingangsschnittstelle hat eine Zuweisungssektion, die eine Klassenkennung bestimmt, die für eine der Klassen indikativ ist, zu welcher ein IP-Paket gehört, und zwar aus den Kopfdaten des IP-Paketes, welches über eine der Eingangskommunikationsleitungen empfangen worden ist, und dem IP-Paket einen IP-QOS-(Internet-Proto­ koll-Servicequalität)-Code zuweist. Die Schaltschaltung wählt eine der Ausgangskommunikationsleitungen basierend auf der Zieladresse des IP-Paketes so aus, daß das IP-Paket an der Ausgangsschnittstelle auf die gewählte Ausgangskom­ munikationsausgangsschnittstelle ausgegeben wird.
Die Zuweisungssektion spezifiziert einen Prioritätsverkehr basierend auf einer wahlweisen Kombination aus IP-Kopfdaten und Werten einer Anzahl von Feldern eines TCP-Kopfes (hea­ der).
Das Mehrschichtklassenidentifizierungs-Kommunikationsgerät kann ferner eine Ablaufsteuerung haben, die die Schalt­ schaltung für eine Ablaufsteuerungsoperation an dem IP-Pa­ ket steuert. Zu diesem Zeitpunkt kann die Ablaufsteuerung ein WRR-(gewertete zyklische Warteschlangenbetriebsablauf­ steuerung)-Verfahren und ein Festprioritätsablaufsteue­ rungsverfahren als ein Klassenablaufsteuerungsverfahren durchführen, und kann das Festprioritätsablaufsteuerungs­ verfahren für das IP-Paket der Klasse basierend auf der Klassenkennung wählen. In diesem Fall steuert die Ablauf­ steuerung die Schaltschaltung basierend auf dem IP-QOS- Code.
Das Mehrschichtklassenidentifizierungs-Kommunikationsgerät kann ferner eine Schlangenverwaltungssektion aufweisen, die eine Schlange so verwaltet, daß eine Anzahl von IP-Paketen in Einheiten der IP-QOS-Codes gemeinsam verwendet werden können.
Jede der Eingangsschnittstellen und der Ausgangsschnitt­ stellen kann ferner den Verkehr in Einheiten der IP-QOS- Codes überwachen, um einen übermäßigen Verkehr zu beschrän­ ken.
Die Klassenerkennung kann auch drei Arten von Serviceklas­ sen aufweisen, eine EF-(Expreßübertragungs-(Premiumser-. vice))-Klasse, eine AF-(Sicherheitsübertragungsservice) - Klasse und eine BE-(Bestaufwandsservice)-Klasse.
Die Eingangsschnittstelle kann auch eine IP-Paketempfangs­ sektion aufweisen, die die Kopfdaten und die TCP-Kopfdaten des IP-Paketes extrahiert; einen Klassenkennungsspeicher; eine IP-QOS-Klassenbestimmungssektion, die auf den Klassen­ kennungsspeicher Bezug nimmt, um die Klassenkennung zu be­ stimmen, und zwar unter Verwendung der Kopfdaten des IP-Pa­ ketes als Suchschlüssel; eine empfangsseitige Steuerungs­ sektion, die eine Prioritätssteuerung für das IP-Paket durchführt, dessen Ziel spezifiziert worden ist, und zwar basierend auf dem IP-QOS-Code und den IP-Paketdaten des IP- Pakets; und eine empfangsseitige Schaltschnittstelle, die die Prioritätssteuerung durchführt und eine Übertragungsan­ frage an die Ausgangsschnittstelle in Einheiten der Klas­ senkennungen ausgibt. Zu diesem Zeitpunkt überwacht die IP-QOS-Klassenbestimmungssektion einen kommenden Verkehr, der eine zulässige Übertragungskapazität übersteigt, der für jede IP-QOS-Klasse gesetzt worden ist, führt eine Aus­ rangieroperation der IP-Pakete des kommenden Verkehrs oder eine Überwachungsoperation durch, um die Übertragungsprio­ ritäten der IP-Pakete des kommenden Verkehrs zu senken, wenn der kommende Verkehr die Übertragungszulässigkeit übersteigt.
Die Ausgangsschnittstelle kann auch einen Nutzlastspeicher aufweisen; einen FIFO-Speicher, eine übertragungsseitige Schaltschnittstelle, die das IP-Paket von der Eingangs­ schnittstelle empfängt, um in dem Nutzlastspeicher zu spei­ chern, und um IP-Paketdaten zu erzeugen, um diese in den FIFO-Speicher einzuschreiben; eine IP-QOS-Klassenablauf­ steuerung, die eine Ablaufsteuerungsfunktion und eine Schlangenbildungsoperation basierend auf dem IP-QOS-Klas­ sencode durchführt, um zuerst eine Übertragungsanfrage aus­ zugeben, dergestalt, daß das IP-Paket mit einer Priorität übertragen wird; eine Übertragungssektion, die das IP-Pa­ ket, welches von der Eingangsschnittstelle übertragen wor­ den ist, auf eine Datenverknüpfungsschicht und eine Netz­ werkzugangsschicht überträgt; und eine übertragungsseitige Steuerungssektion, die die Übertragungssektion basierend auf der Priorität steuert. In diesem Fall kann die Ablauf­ steuerungsfunktion auf dem WRR-(gewertete zyklische Warte­ schlangenbetriebsablaufsteuerung)-Verfahren basieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Übertragung eines IP-Paket­ flusses erzielt, indem eine Klassenkennung, welche für eine der Klassen indikativ ist, zu welcher ein IP-Paket gehört, aus den Kopfdaten des IP-Paketes bestimmt wird, das über eine der Eingangskommunikationsleitungen empfangen worden ist, durch Zuweisen eines IP-QOS-(Internetprotokollservice­ qualität)-Codes zu dem IP-Paket, und durch Wählen einer der Ausgangskommunikationsleitungen basierend auf einer Ziel­ adresse des IP-Paketes dergestalt, daß das IP-Paket an der Ausgangsschnittstelle an die gewählte Ausgangskommunikati­ onsausgangsschnittstelle ausgegeben wird.
Die Zuweisung kann hier durch Spezifizieren eines Priori­ tätsverkehrs basierend auf einer gewählten Kombination aus IP-Kopfdaten und Werten einer Anzahl von Feldern von TCP- Kopfdaten erzielt werden.
Das Verfahren kann weiterhin eine ablaufgesteuerte Übertra­ gung des IP-Paketes aufweisen, und zwar unter Verwendung des WRR-(gewertete zyklische Warteschlangenbetriebsablauf­ steuerung)-Verfahrens oder eines Festprioritätsablaufsteue­ rungsverfahrens. In diesem Fall kann die Ablaufsteuerung basierend auf dem IP-QOS-Code durchgeführt werden.
Das Verfahren kann weiterhin die Verwaltung einer Schlange dergestalt aufweisen, daß eine Anzahl von IP-Paketen Ein­ heiten der IP-QOS-Codes gemeinsam verwenden kann.
Das Verfahren kann weiterhin ein Überwachen des Verkehrs in Einheiten der IP-QOS-Codes aufweisen, um einen übermäßigen Verkehr zu beschränken.
Die Klassenkennung kann drei Arten von Serviceklassen ent­ halten, eine EF-(Expreßübertragungs-(Premiumservice))- Klasse, eine AF-(Sicherheitsübertragungsservice)-Klasse und eine BE-(Bestaufwandsservice)-Klasse.
Die Bestimmung kann erzielt werden durch Extrahieren der Kopfdaten und der TCP-Kopfdaten des IP-Paketes, durch Be­ zugnahmen auf einen Klassenkennungsspeicher zum Bestimmen der Klassenkennung unter Verwendung der Kopfdaten des IP- Paketes als Suchschlüssel, durch Durchführen einer Priori­ tätssteuerung an dem IP-Paket, in welchem basierend auf dem IP-QOS-Code und den IP-Paketdaten des IP-Paketes ein Ziel spezifiziert worden ist, und durch Übertragen des IP-Pake­ tes in Einheiten der Klassenkennungen.
Das Verfahren kann ferner aufweisen eine Überwachung eines ankommenden Verkehrs, der eine Übertragungszulässigkeitska­ pazität überschreitet, die für jede IP-QOS-Klasse gesetzt worden ist, und Durchführen einer Ausrangieroperation der IP-Pakete aus dem hereinkommenden Verkehr oder einer Über­ wachungsoperation zum Senken der Übertragungsprioritäten der IP-Pakete des ankommenden Verkehrs, wenn der ankommende Verkehr die zulässige Übertragung überschreitet.
Die Auswahl kann erzielt werden, indem eine Ablaufsteue­ rungsfunktion und eine Schlangenbildungsoperation für das TP-Paket, basierend auf dem IP-QOS-Klassencode so durchge­ führt wird, daß das IP-Paket mit einer Priorität übertragen wird, und durch Übertragen des IP-Paketes, welches von der Eingangsschnittstelle übertragen worden ist, auf eine Da­ tenverknüpfungsschicht und eine Netzwerkzugangsschicht ba­ sierend auf der Priorität. In diesem Fall kann die Ablauf­ steuerungsfunktion auf einem WRR-(gewertete zyklische War­ teschlangenbetriebsablaufsteuerung)-Verfahren basieren.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der Struktur eines Mehr­ schichtklassenidentifizierungs-Kommunikationsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Diagramm einer Operation des Mehrschicht­ klassenidentifizierungs-Kommunikationsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist ein Schaltbild eines Hauptteils der IP-QOS-Klas­ senbestimmungssektion gemäß der vorliegenden Erfin­ dung;
Fig. 4 ist ein Diagramm einer Operation einer Klassensuch­ sektion gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm eines Ablaufs der Klassensuch­ sektion gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6A und 6B sind ein Diagramm einer Tabellenstruktur ei­ ner CAM-Bereichsunterteilung gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Diagramm der Struktur einer IP- Src-Präfix-Eintrittsspeicherregion;
Fig. 7A und 7B sind ein Diagramm einer Tabellenblockstruk­ tur der IP-Src-Präfix-Eintrittsspeicherregion gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Diagramm der Struktur der IP-Src-Präfix-Eintrittsspeicherregion;
Fig. 8 ist ein Diagramm einer Tabellenblockstruktur einer IPINFO-Eintrittsspeicherregion gemäß der vorliegen­ den Erfindung;
Fig. 9 ist ein Diagramm des Formats der Kopfdaten IPv4 & TCP/UDP/andere, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Fig. 10 ist eine Prinzipskizze einer IP-QOS-Klassenablauf­ steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist ein Diagramm einer Ausrangiersteuerungslogik gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist ein Flußdiagramm eines Prozesses der Ablauf­ steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur. 13 ist ein Flußdiagramm eines Prozesses der Ablauf­ steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist ein Diagramm eines Hauptteils eines WRR-Objekt­ puffers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ist ein Diagramm der Überwachung und Formung in ei­ nem Token-Bucket-Modell gemäß der vorliegenden Er­ findung; und
Fig. 16 ist ein Diagramm der Überwachung und Formungsopera­ tion gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im folgenden wird ein Mehrschichtklassenidentifizierungs- Kommunikationsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen und unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Die erste Ausführungsform (1) Struktur
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Struktur eines Mehr­ schichtklassenidentifizierungs-Kommunikationsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Kommunikationsgerät ist aus Eingangs-/Ausgangsschnittstellenleitungskarten, einem N x N-Kreuzungsschalter 1g und einer Schaltablaufsteuerung 1h zusammengesetzt.
Die Eingangsschnittstellenleitungskarte ist aus einer IP- Paketempfangssektion 1a, einer empfangsseitigen Schalt­ schnittstellensteuerungssektion 1b, einer empfangsseitigen Schaltschnittstelle 1d, einem empfangsseitigen Nutzlast­ speicher 1c, einer IP-QOS-Klassenbestimmungssektion 1e und einem IP-QOS-Codebestimmungsspeicher 1f zusammengesetzt. Die Ausgangsschnittstellenleitungskarte besteht aus einer übertragungsseitigen Schaltschnittstelle 1j, einer übertra­ gungsseitigen Schaltschnittstellensteuerungssektion 1k, ei­ ner IP-QOS-Klassenablaufsteuerung 1m, einem Klassenpaketda­ tenwartespeicher 1p und einer IP-Paketübertragungssektion 1q.
In diesem Fall werden die Eingangsschnittstellenleitungs­ karte und die Ausgangsschnittstellenleitungskarte verwen­ det. Dies ist deshalb der Fall, weil Kartenblöcke, die die erforderlichen Mitglieder haben, an dem Kreuzungsschalter (cross bar) 1g angeschlossen sind, der von einer Quell­ adresse auf eine Zieladresse umschaltet. Diese Schnittstel­ lenleitungskarten können jedoch einfach als Eingangs­ schnittstelle und Ausgangsschnittstelle vorgesehen sein. Das Mehrschichtklassenidentifizierungs-Kommunikationsgerät hat Eingangs-/Ausgangsschnittstellen und eine Schaltablauf­ steuerung 1h zusätzlich zu dem Kreuzungsschalter 1g. Zu­ sätzlich kann das Kommunikationsgerät eine einfachere Struktur aufweisen, die weder den Kreuzungsschalter 1g noch die Schaltablaufsteuerung 1h hat, welche das Schalten des Kreuzungsschalters 1g steuert. In diesem Fall können die Funktionen und die Softwareprogramme gemäß der Ausführungs­ formen der vorliegenden Erfindung bei einem Router angewen­ det werden, der IP-Pakete im Internet handhabt und von der Bitübertragungsschicht zu einer Netzwerkschicht und einer Brücke, die die Funktionen der Bitübertragungsschicht und einer Datenverknüpfungsschicht und Filtern der IP-Pakete hat, unterstützt.
(Eingangsschnittstellenleitungskarte)
In den Eingangsschnittstellenleitungskarten werden auf der Empfangsseite von der IP-Paketempfangssektion 1a IP-Paket­ kopfdaten und TCP/UDP-Kopfdaten extrahiert, die in einer höheren Schicht als einer Schicht für die IP-Paketkopfdaten enthalten sind, und zwar aus den Paketdaten jedes IP-Pa­ kets, das durch Teilen eines Pakets in einer Anwendungs­ schicht basierend auf TCP einer Transportschicht als Schicht 4 in dem OSI-Referenzmodell erhalten wird. Die ex­ trahierten Daten werden auf die IP-QOS-Klassenbestimmungs­ sektion 1e übertragen.
Die IP-Paketempfangssektion 1a ermittelt verschiedene Arten von Bedingungen, die basierend auf den Inhalten der CAMs oder eines SRAM basierend auf den empfangenen IP-Paketda­ ten, definiert sind, aus den IP-Paketen. Zusätzlich führt die IP-Paketempfangssektion 1a als die Bedingungen erfül­ lende Aktionen einen Satz von Prozessen durch, wie bei­ spielsweise einen Warteschlangenprioritätssteuerungsprozeß, einen Filterungsprozeß (Ausrangier-/Passierprozeß), einen SW-Priorität-/Nichtprioritätssteuerungsprozeß und die Addi­ tion eines DSCP-Wertes des differenzierten Services durch.
Die IP-QOS-Klassenbestimmungssektion 1e greift auf den IP- QOS-Code-(Klassenkennungs)-Bestimmungsspeicher 1f zu, um eine Klassenkennung zu akquirieren, und zwar unter Verwen­ dung der Kopfdaten des empfangenen IP-Paketes als Ermitt­ lungsschlüssel, als eine Kombination der Daten der Schicht 3, die durch die IP-Kopfdaten typisiert sind, und der Daten der Schicht 4, die durch die TCP/UDP-Kopfdaten typisiert sind, der oberhalb der Schicht 3 liegt. Die IP-QOS-Klassen­ bestimmungssektion 1e kündet die Klassenkennung des IP-QOS- Codes der empfangsseitigen Schaltschnittstellensteuerungs­ sektion 1b an.
Die IP-QOS-Klassenbestimmungssektion 1e überwacht den her­ einkommenden Verkehr, der eine übertragbare Kapazität über­ steigt, welche für jede IP-QOS-Klasse vorab eingestellt worden ist. Wenn der Verkehr die vorab eingestellte über­ tragbare Kapazität überschreitet, führt die IP-QOS-Klassen­ bestimmungssektion 1e eine Überwachungssteuerung durch, dergestalt, daß Pakete, die IP-QOS-Codes haben, ausrangiert werden oder die Übertragungspriorität der Pakete verringert wird. Mit diesen Funktionen bestimmt die IP-QOS-Klassenbe­ stimmungssektion 1e die Übertragungsfrequenz der Pakete in Übereinstimmung mit einer Netzwerkressourcenquantität, die dem IP-QOS-Code jedes der Pakete zugewiesen ist.
Die empfangsseitige Schaltschnittstellensteuerungssektion 1b führt eine Prioritätssteuerung für den Kreuzungsschalter 1g durch, und zwar unter Verwendung der Paketdaten, die von der IP-Paketempfangssektion 1a empfangen worden sind, und eines IP-QOS-Klassencodes, der dem Paket entspricht und durch die IP-QOS-Klassenbestimmungssektion 1e bestimmt ist.
Die empfangsseitige Schaltschnittstelle 1d steuert die Sen­ deanfragen für jede Klasse und für jede Ausgangsschnitt­ stellenkarte. Die empfangsseitige Schaltschnittstelle 1d überträgt üblicherweise eine Übertragungsanfrage, die eine hohe Priorität hat, an die Schaltablaufsteuerung 1h. Diese Prioritätssteuerung entspricht dem Lesen der Pakete aus dem empfangsseitigen Nutzlastspeicher 1c zu dem Kreuzungsschal­ ter 1g und wird als Verzögerungsprioritätssteuerung be­ zeichnet. Die empfangsseitige Schaltschnittstelle 1d gibt die IP-Pakete an den Kreuzungsschalter 1g für das Wäh­ len/Verbinden der Zieladressen aus.
Der empfangsseitige Nutzlastdatenspeicher 1c speichert die eingegebenen IP-Paketdaten und leere Paketdaten, die erfor­ derlich sind, wenn das IP-Paket übertragen wird.
(Ausgangsschnittstellenleitungskarte)
Die übertragungsseitige Schaltschnittstelle 1j speichert die Paketdaten, die von dem Kreuzungsschalter 1g empfangen worden sind, in dem übertragungsseitigen Nutzlastspeicher 1i und erzeugt gleichzeitig Paketdaten entsprechend den ge­ speicherten Paketdaten, um diese in einen FIFO-Speicher 1n einzuschreiben. Die Paketdaten haben eine virtuelle Verar­ beitungseinheit, die für jede Paketeinheit in einem Netz­ werkgerät definiert ist und die im nachfolgenden als ein "Objekt" bezeichnet wird. Das Objekt sind nicht die Paket­ daten und ist definiert, um zu verhindern, daß die Paketda­ ten im Gerät herumgeführt werden. Die Paketübertragung wird durch Einleiten des Objektes in das Gerät durchgeführt.
Der FIFO-Speicher ln überträgt die Paketkopfdaten von der übertragungsseitigen Schaltschnittstelle 1j in einer Ein­ gangsfolge-Weise (FIFO), wobei eine vorbestimmte Verzöge­ rungszeit eingehalten wird.
Die IP-QOS-Klassenablaufsteuerung 1m führt eine Warte­ schlangenbildung für jede Klasse basierend auf den IP-QOS- Klassencodes durch, die in den Objekten enthalten sind. Die IP-QOS-Klassencodes entsprechen einer Anzahl von Verzöge­ rungsklassen und einer Anzahl von Ausrangierklassen. Ein Objekt, das in einer Warteschlange gespeichert ist, die eine hohe Verzögerungspriorität hat, wird vorzugsweise auf die übertragungsseitige Schaltschnittstellensteuerungssek­ tion 1k übertragen. Die IP-QOS-Klassenablaufsteuerung Im hat eine Ablaufsteuerungsfunktion basierend auf dem gewer­ teten zyklischen Warteschlangenbetriebsablaufsteuerungs- (WRR)-System, um eine solche Steuerung durchzuführen, daß eine erforderliche Servicequalität geschaffen werden kann. Zusätzlich wird im IP-Netzwerk eine präzise Übertragungs­ steuerung, die eine Benutzungsparametersteueruhg (UPC) und eine Formsektion aufweist, an einer Premiumserviceklasse durchgeführt, die eine virtuell Standleitung schafft.
Die übertragungsseitige Schaltschnittstellensteuerung 1k gibt die IP-Pakete von der übertragungsseitigen Schalt­ schnittstelle 1j an die IP-Paketübertragungssektion 1q in der Reihenfolge der Ablaufsteuerung aus, und zwar basierend auf der Priorität der IP-QOS-Klassenablaufsteuerung 1m.
Die IP-Paketübertragungssektion 1q gibt die IP-Pakete an die niedrigeren Schichten, wie beispielsweise die Datenver­ knüpfungsschicht und die Netzwerkschicht, welche die Ether­ net- und Token-Ring-Netzwerke enthält, aus.
(2) Funktionen
Die Fig. 2 zeigt die Funktionen des Kommunikationsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Beispiel der Priori­ tätssteuerung, die bei der vorliegenden Erfindung angewandt wird, wird unter Verwendung der Struktur des in der Fig. 1 gezeigten Kommunikationsgerätes beschrieben.
Als erstes erfolgt ein Zugriff der IP-QOS-Klassenbestim­ mungssektion 1e auf den CAM/SRAM, um die IP-QOS-Klassen­ codes zu bestimmen, die in einem Gerät gespeichert sind, und zwar unter Verwendung der vorbestimmten Daten der Schicht 3 oder der Schicht 4 als Ermittlungsschlüssel. In diesem Fall unterstützt die IP-QOS-Klassenbestimmungssek­ tion 1e sowohl den Verhaltensaggregat-(BA)-Klassifizierer als auch den Mehrfeld-(MF)-Klassifizierer.
Hinsichtlich der Addition der EF-Klasse und der Überwa­ chungssteuerung unterstützt die IP-QOS-Klassenbestimmungs­ sektion 1e eine Überwachungsfunktion, die an den bestimmten IP-QOS-Klassen (EF, AF1 bis AF4 und BE) durchgeführt wird. Die Überwachungssteuerung ist der Vergleich zwischen der Tokenlänge jeder Klasse und der hänge eines übertragenen Paketes. Wenn die Tokenlänge kürzer ist als die Datenpaket­ länge, wird das Paket ausrangiert.
Die IP-QOS-Klassenbestimmungssektion 1e überträgt die IP- QOS-Codes (Klassenkennungen) auf die empfangsseitige Schaltschnittstellensteuerungssektion 1b. Der IP-QOS-Code­ bestimmungsspeicher 1f teilt die IP-QOS-Codes beispiels­ weise in 16 Arten (5 × 3 + 1) von (EF. H), (AF1 bis AF4. H/M/L) und (BE. H/M/L) als Verzögerungsklassen und Aus­ schußklassen. Der IP-QOS-Code (Klassenkennung) akquiriert die Adresse eines leeren Bereiches zwischen der empfangs­ seitigen Schaltschnittstellensteuerungssektion 1b und der empfangsseitigen Schaltschnittstelle 1d.
Die IP-QOS-Klassenablaufsteuerung Im funktioniert als eine IP-QOS-Klasseneinheitsablaufsteuerung und führt einen Aus­ gabeprozeß zur übertragungsseitigen Schaltschnittstellen­ steuerung (1K) von dem Objekt einer hohen Prioritätsklasse EF < (AF1 bis AF4/BE) durch, und zwar zur Ablaufsteuerung basierend auf der IP-QOS-Klasse (geräteinterner QOS-Code), die auf der Empfangsseite bestimmt ist. Anzumerken ist, daß (AF1 bis AF4/BE) die Ablaufsteuerung basierend auf dem WRR- System durchführt.
Bei der Ausschußsteuerung durch die IP-QOS-Klassenablauf­ steuerung 1m vergleicht die Ablaufsteuerung 1m die Schwel­ lenwerte der drei Klassen von H/M/L, mit einer Pufferlänge, um die Ausschußsteuerung durchzuführen (die Erzeugung eines fallen zu lassenden Objektes), bezogen auf AF1 bis AF4/BE. Hinsichtlich EF unterstützt die IP-QOS-Klassenablaufsteue­ rung Im durch Addieren einer Klasse von H.
In Termen der Additionen zur EF-Klasse und einer Formfunk­ tion wird eine s-Form-(Verzögerungsablaufsteuerung)-Funk­ tion durchgeführt, um eine bestimmte IP-QOS-Klasse zu be­ stimmen (nur die EF-Klasse). Die Formsteuerung ist ein To­ ken-Bucket-System, das der Überwachungssteuerung äquivalent ist. Bei diesem System wird die Tokenlänge jeder Klasse mit der Länge eines zu übertragenden Pakets verglichen. Wenn die Tokenlänge kürzer als die Paketlänge ist, wird die Übertragung des Paketes zurückgestellt.
Die IP-QOS-Klassenablaufsteuerung 1m verwendet den Klassen­ objektwarteschlangenspeicher SRAM 1p dazu, die Ablaufsteue­ rung der Objekte durchzuführen.
(Prioritätssteuerung)
Als Schaltprioritätssteuerung des Gerätes werden die fol­ genden vier Prozesse angenommen.
(1) Kartierung (mapping) in einer geräteinternen Verzöge­ rungsklasse durch die empfangsseitige Schaltschnitt­ stellensteuerungssektion 1b
Das Kartieren in der geräteinternen Verzögerungsklasse ist ein Verfahren zum Übertragen einer Übertragungsanfrage. Bei diesem Verfahren führt die Zuweisung der Verzögerungsprio­ ritätssteuerung für die zwei Klassen (H/L) zu sechs Verzö­ gerungsklassen.
Vor dem Übertragen eines Paketes auf eine Ausgangs-IF-Lei­ tungskarte auf der Übertragungsseite gibt die empfangssei­ tige Schaltschnittstelle 1b eine Verbindungsanfrage an die Schaltablaufsteuerung 1h. Die Schaltablaufsteuerung 1h ver­ mittelt Übertragungsanfragen von den Eingangsleitungskarten und notiert die Verbindungsdaten der Eingangs-/Ausgangswege des Kreuzungsschalters 1g. Zusätzlich gibt die Ablaufsteue­ rung 1h eine resultierende Verbindungsentscheidungsnotiz an jede der Eingangsleitungskarten auf der Empfangsseite.
Die empfangsseitige Schaltschnittstelle 1d steuert die An­ fragen jeder Klasse und jeder Ausgangs-IF-Karte. Die emp­ fangsseitige Schaltschnittstelle 1d überträgt üblicherweise primär eine Anfrage hoher Priorität an die Schaltablauf­ steuerung 1h. Die Prioritätssteuerung entspricht dem Lesen der Pakete aus dem empfangsseitigen Nutzlastdatenspeicher 1c für den Kreuzungsschalter 1g und dies wird als eine Ver­ zögerungsprioritätssteuerung betrachtet.
Für den Fall der Abbildung in einer geräteinternen Verzöge­ rungsklasse bestimmt eine empfangsseitige Schaltschnitt­ stellensteuerung 1b, die auf einer vorhergehenden Stufe der empfangsseitigen Schaltschnittstelle 1d positioniert ist, die Verzögerungspriorität in Übereinstimmung mit den Ver­ kehrsklassen der Pakete. In der Fig. 2 sind sechs Arten von Verzögerungsprioritätsklassen als Verkehrsklassen der Pa­ kete bestimmt, um mit der Anzahl der Klassen, die dem dif­ ferenzierten Service unterworfen sind, zusammenzupassen. In dieser Figur ist ein Beispiel entsprechend den zwei Arten (hoch/niedrig) der Klassenwarteschlagen bezogen auf den Kreuzungsschalter 1g gezeigt.
(2) Kartierung in eine Ausschußklasse, die durchgeführt wird, wenn ein eingegebenes Paket in den empfangssei­ tigen Nutzlastspeicher 1c eingeschrieben wird.
Beim Kartieren in die Ausschußklasse werden zum Akquirieren der Adresse eines leeren Bereiches (eine freie Seiten­ adresse) die Ausschußprioritätssteuerung der drei Arten von Klassen (H/M/L) bezeichnet. Auf diese Art und Weise ent­ sprechen die drei Arten der Ausschußklassen der EF-Klasse.
Wenn das Eingangspaket in den empfangsseitigen Nutzlastda­ tenspeicher 1c eingeschrieben ist, ermittelt die empfangs­ seitige Schaltschnittstellensteuersektion 1b, die in der vorhergehenden Stufe des Nutzlastdatenspeichers 1c positio­ niert ist, die Adresse des leeren Bereiches (freie Seiten­ adresse) in dem empfangsseitigen Nutzlastdatenspeicher 1c. Unter Verwendung der freien Seitenadresse wird das eingege­ bene Paket in den empfangsseitigen Nutzlastdatenspeicher 1c eingeschrieben.
Bezüglich der Erfassung der Leerer-Bereich-Adresse hat die empfangsseitige Schaltschnittstelle 1d wenige Arten von Prioritäten. Für eine einfache Beschreibung zeigt die Fig. 2 ein Beispiel, bei dem drei Arten von Ausschußklassen (H/M/L) verwendet werden.
Die empfangsseitige Schaltschnittstelle 1d überwacht die Kapazität des leeren Bereiches des empfangsseitigen Nutz­ lastdatenspeichers 1c. Wenn die Kapazität kleiner als ein vorbestimmter hoher Schwellenwert ist, erlaubt die emp­ fangsseitige Schaltschnittstelle 1d nur das Einschreiben eines Paketes hoher Priorität. Wenn die Kapazität kleiner als ein vorbestimmter niedriger Schwellenwert ist, erlaubt die empfangsseitige Schaltschnittstelle 1d nur das Ein­ schreiben eines Pakets mittlerer Priorität. Mit Ausnahme dieser Fälle erlaubt die empfangsseitige Schaltschnitt­ stelle 1d, daß Pakete irgendwelcher Klassen in den Speicher eingeschrieben werden. Dies ist die Ausschußsteuerung für den Speicher 1c. Die Ausschußsteuerung wird in Übereinstim­ mung mit den drei Arten von ausrangierten Verkehrsklassen gebracht.
(3) Prioritätssteuerung, die durchgeführt wird, wenn ein ausgegebenes Paket aus dem übertragungsseitigen Nutz­ lastspeicher 1i ausgelesen worden ist (Verzögerungs­ prioritätssteuerung)
Das Auslesen eines Paketes aus dem übertragungsseitigen Nutzlastdatenspeicher 1i wird durch die IP-QOS-Klassenab­ laufsteuerung 1m, die übertragungsseitige Schaltschnitt­ stellensteuerung 1k und die übertragungsseitige Schalt­ schnittstelle 1j gesteuert.
Die Prioritätssteuerung des Kommunikationsgerätes ist die Steuerung einer Reihenfolge, in welcher Pakete aus dem übertragungsseitigen Nutzlastdatenspeicher 1i ausgelesen werden und ist mit der Verzögerungsprioritätssteuerung ver­ gleichbar. Die Verzögerungsprioritätssteuerung handhabt sechs Arten von Verzögerungsklassen, die IP-QOS-Codes ha­ ben.
(4) Prioritätssteuerung, die durchgeführt wird, wenn ein Paket, das vom Kreuzungsschalter übertragen wird, in den übertragungsseitigen Nutzlastdatenspeicher einge­ schrieben ist (Ausschußprioritätssteuerung)
Das Paket, welches von dem Kreuzungsschalter 1g übertragen wird, ist in den übertragungsseitigen Nutzlastspeicher ein­ geschrieben. Die IP-QOS-Klassenablaufsteuerung 1m ist von den Daten des eingeschriebenen Pakets als Objekt benach­ richtigt. Die IP-QOS-Klassenablaufsteuerung 1m steuert die Schlangenlängen durch Klassen in dem übertragungsseitigen Nutzlastdatenspeicher. Somit vergleicht die IP-QOS-Klassen­ ablaufsteuerung 1m die Schlangenlänge mit dem Schwellenwert der Ausschußklasse, um zu bestimmen, ob Pakete in dem über­ tragungsseitigen Nutzlastspeicher enthalten sind, die aus­ gesondert werden oder nicht. Das Ergebnis entspricht der Ausschußklasse der Verkehrsklasse.
Die übertragungsseitige Schaltschnittstellensteuerungssek­ tion 1k führt die Paketübertragung/Paketaussonderung unter Verwendung Von zwei Arten (Übertragung/Aussonderung) von Objekten durch. Bei der Übertragung eines Paketes wird ein Paket, welches in einem FSU-Speicher sitzt, ausgelesen und in Antwort auf einen Lesebefehl übertragen. Für den Fall des Aussonderns eines Paketes wird ein Paket, das in dem FSU-Speicher sitzt, in Antwort auf einen Fallen-Laß-Befehl ausgesondert.
(IP-QOS-Klassenbestimmungssektion)
Fig. 3 zeigt den Hauptteil der IP-QOS-Klassenbestimmungs­ sektion 1e. Die Einzelheiten der IP-QOS-Klassenbestimmungs­ sektion 1e werden anhand der Fig. 3 beschrieben.
Wie in der Figur gezeigt, ist die IP-QOS-Klassenbestim­ mungssektion 1e aus einer Kopfdatenextrahiersektion 3a, ei­ ner Kopfdatenprüfsektion 3b, einer IP-QOS-Code-Suchsektion 3c, einer Überwachungssteuerungssektion 3d, einer IP-QOS- Code-Ausgangssektion 3e und einer Parameterregistersteue­ rungssektion 3f zusammengesetzt.
Die Kopfdatenextrahiersektion 3a extrahiert vorbestimmte Daten aus den Formaten der IP-Kopfdaten und TCP/UDP-Kopfda­ ten des in der Fig. 9 gezeigten IPv4-Kopfdatenformates und überträgt Feldwerte, die in den extrahierten Daten enthal­ ten sind, als IP-Daten zu der IP-QOS-Code-Suchsektion 3c. In der Fig. 9 zeigt ein eng schraffierter Bereich (Ver) ein zu überprüfendes Feld. Mittelbreit schraffierte Abschnitte (TOS, Src-IP-Adresse, Dst-IP-Adresse, L4-Src-Port und L4- Dst-Port) zeigen Felder zum Spezifizieren der Klassen als Objekte eines Suchschlüssels.
Die extrahierten Daten umfassen eine 4-Bit-Version (Ver), eine 8-Bit-TOS-(Servicetyp)-Kennung, eine Quellen-(Src)-IP- Adresse, eine Ziel-(Dst)-IP-Adresse, eine L4-Src-Portnummer von Schicht-4-Kopfdaten und eine L4-Dst-Portnummer der Schicht-4-Kopfdaten. Eine Internetkopfdatenlänge (IHL) zeigt die Größe der IP-Kopfdaten an, eine Datagrammlänge zeigt die Gesamtlänge des gesamten Paketes an, welches die IP-Kopfdaten und die IP-Daten enthält, und eine Identifika­ tion zeigt eine Kennung an, die ein Fragment wieder her­ stellt. Ein Flag M ist aus drei Bits zusammengesetzt, ein 13-Bit-Fragmentversatz zeigt den Ort eines Fragmentes nach der Teilung in Originaldaten an, und eine Lebenszeit zeigt eine Zeit an, während welcher die Anwesenheit in einem Netzwerk zugelassen ist. Zusätzlich spezifiziert ein Proto­ koll das obere Schichtprotokoll und eine Kopfdatenprüfsumme zeigt die Prüfsumme der IP-Kopfdaten an.
Die IP-Kopfdatenprüfsektion 3b überprüft die Normalität der IP-Kopfdaten und gibt das Ergebnis an das IP-Kopfdaten- oder Encap-Feld an die IP-QOS-Code-Ausgangssektion 3e. Die IP-QOS-Code-Suchsektion 3c greift auf den inhaltsadressier­ baren Speicher (CAM) und den SRAM zu, und zwar unter Ver­ wendung von Daten, die von der Kopfdatenextrahiersektion 3a erhalten worden sind, als Suchschlüssel, um einen IP-QOS- Code zu bestimmen. Der bestimmte IP-QOS-Code enthält Daten, die eine Klassenkennung des Gerätes, die Priorität der Schaltsteuerung usw. betreffen.
Die Überwachungssteuersektion 3d überwacht den Verkehr je­ der Klasse, die durch die in der vorhergehenden Stufe posi­ tionierte IP-QOS-Code-Suchsektion 3c bestimmt worden ist, um einen übermäßigen Verkehrsfluß zu steuern oder zu be­ schränken. Bei dieser Verarbeitung wird das Token-Bucket- System verwendet, um die Verkehrsübertretung oder übermä­ ßige Übertragung zu überwachen. Im Token-Bucket-System steigt eine Tokenquantität, die in einem Bucket enthalten ist, mit dem Verhältnis, das basierend auf dem Ausdruck: T (abgelaufene Zeit) x r (mittlere Rate) berechnet worden ist. Selbst wenn ein Paket empfangen ist, wird, wenn keine Token vorhanden sind, die eine Länge ergeben, die aus­ reicht, um das empfangene Paket zu enthalten, das Paket ausgesondert. Bei der vorstehenden Verarbeitung wird die Länge eines Paketes mit einer Tokenlänge verglichen. Wenn die Tokenlänge kürzer als die Paketlänge ist, wird der Wert des Ausschußbits auf "1" gesetzt, um anzuzeigen, daß das Paket auszusondern ist, und das Paket wird zu einem Block einer rückwärtigen Stufe übertragen. Im Gegensatz hierzu wird für den Fall der "Tokenpaketlänge" der Wert des Aus­ schußbits auf "0" gesetzt. Dies ist eine einfache logische Verarbeitung. Um schnell zu bestimmen, ob die Verkehrsüber­ tretung verursacht ist oder nicht, kann bei der Herstellung und Einstellung der Hardware und der Software das folgende Verfahren angewandt werden.
Die Bedingung für das Durchlassen eines eingegebenen Pake­ tes ist so gesetzt, daß "Token 0" anstatt von "Tokenpaket­ länge" gilt.
Nach der Übertragung des Paketes wird die Menge entspre­ chend der Größe des Paketes von der vorhandenen Menge Token abgezogen. Als ein Ergebnis kann die Tokenmenge negativ sein. Wenn sie ein negativer Wert ist, wird das übertragene Paket als ein Objekt betrachtet, das eine Verkehrsübertre­ tung verursacht. Unter Verwendung der Bestimmungsschaltung ist es möglich, zu bestimmen, ob das übertragene Paket ein Verkehrsübertretungsobjekt ist oder nicht, und zwar nur basierend auf dem Tokencodedatum (1-Bit-Datum). Das heißt, die vorliegende Schaltung hat eine einfache Struktur.
Die IP-QOS-Code-Ausgangssektion 3e führt die Taktwiederher­ stellung eines IP-QOS-Codes durch, der bestimmt ist durch die IP-QOS-Code-Suchsektion 3c, ein Filterbit aus der Über­ wachungssteuersektion 3d und Fehlerdaten aus der Kopfdaten­ prüfsektion 3b, um an die empfangsseitige Schaltschnitt­ stellensteuersektion 1b der rückwärtigen Stufe eine Ausgabe zu machen. Ein Operator bestimmt, wie die Felder zu kombi­ nieren sind, die in der Aufzeichnung (MF/BA-Kennung) der IP-Kopfdaten der Verkehrsklassen enthalten sind, und wie die kombinierten Felder mit den Verkehrsklassen korrespon­ dieren. Diese Ergebnisse sind nicht in den Empfehlungen der RFC oder IFTF spezifiziert. Um die vorstehende Korrespon­ denz mit den Verkehrsklassen möglich zu machen, ist es not­ wendig, die Aufzeichnung der Verkehrsklassen basierend auf einer beliebigen Kombination aus extrahierten Kopfdaten durchzuführen.
Wenn beispielsweise die Prioritätssteuerung am spezifizier­ ten IP-Verkehr zwischen gewissen Vertragsbenutzern durchge­ führt wird; wird die Klassifikation der Verkehrsklassen ba­ sierend auf der Kombination aus einer Quellen-(Src)-IP- Adresse und einer Ziel-(Dst)-IP-Adresse durchgeführt. Bei dem spezifizierten IP-Verkehr ist, wenn die Prioritäts­ steuerung nur am Verkehr des HTTP (Protokoll für Austau­ schen von Hypertexten mit einem WWW-Server im Internet) durchgeführt wird, es notwendig, die Verkehrsklasse durch Kombinieren des Src-Portnummer und einer Ziel-Portnummer, die in den Kopfdaten der oberen Schicht enthalten sind, zu kombinieren. Zusätzlich ist es, wenn die Prioritätssteue­ rung nur für den Verkehr durchgeführt wird, der von einem bestimmten Server übertragen wird, notwendig, die Verkehrs­ klassen zu klassifizieren, indem nur auf eine Src-IP- Adresse als die IP-Adresse des Servers und eine Src-Port­ nummer Bezug genommen wird. Wie hier gezeigt, wird dieses Verfahren als ein Mehrfeld-(MF)-Klassifizierer bezeichnet, wenn die Verkehrsklassen basierend auf einer Kombination aus der Vielzahl von Feldern der IP-Kopfdaten und der obe­ ren Schicht klassifiziert werden.
Anders als das vorstehend beschriebene Verfahren, gibt es ein Klassifizierungsverfahren, das als Verhaltensaggregat- (BA)-Klassifizierer bezeichnet wird. Ein BA-Klassifizierer klassifiziert Verkehrsklassen durch Bezugnahme auf nur das TOS-Feld der IP-Kopfdaten. Das TOS-Feld, das in den IP- Kopfdaten definiert ist, ist ein Spezialfeld, welches für den differenzierten Service definiert ist. Das TOS-Feld wird dazu verwendet, eine Prozedur zum Klassifizieren der Verkehrsklassen basierend auf einer Kombination von Feldern der IP-Kopfdaten in einem Router zu verringern. Das heißt, ein Router der oberen Stufe klassifiziert die Verkehrsklas­ sen basierend auf den Feldern in den IP-Kopfdaten und ad­ diert die Klassendaten dem TOS-Feld, auf welches übertragen wird. Die Router für die nächste Stufe, die dem Router für die obere Stufe folgen, müssen nur die Prioritätssteuerung für jede Verkehrsklasse durchführen, indem sie nur auf die TOS-Felder Bezug nehmen. Hersteller müssen jedoch bestim­ men, wie die TOS-Felder zu verwenden sind. Somit ist es notwendig, die Geräte der gleichen Tochtergesellschaften (Hersteller) miteinander zu verbinden oder es werden Ein­ schränkungen geschaffen, indem Operationsregeln zwischen benachbarten Routern errichtet werden müssen. Wie vorste­ hend angegeben, erfordert die Abbildung der Verkehrsklasse, daß Registrierungen in Übereinstimmung mit verschiedenen Arten von Kombinationen beliebiger Felder erlaubt sind. Bei der vorliegenden Erfindung können der MF-Klassifizierer und der BA-Klassifizierer simultan durch das folgende Verfahren unterstützt werden.
(Betrieb der Klassensuchsektion)
Der Betrieb der Klassensuchsektion wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben.
Fig. 4 zeigt die Struktur und den Betrieb der Klassensuch­ sektion 3c. Fig. 5 zeigt einen Suchoperationsfluß. Wie in der Fig. 4 gezeigt, ist die IP-QOS-Klassensuchsektion 3c aus einem Schicht-4-(L4)-Port-Umwandlungs-SRAM, einem Quel­ len-IP-Adressensuch-CAM, einem Ziel-IP-Adressensuch-CAM, einem Prioritätskartiersuch-CAM und einem Prioritätssetz- SRAM zusammengesetzt. Mit dieser Struktur extrahiert die IP-QOS-Klassensuchsektion 3c die Software-Prioritätssteuer­ daten. Zusätzlich hat das in der Fig. 5 gezeigt Flußdia­ gramm eine CAM-Suchsektion, die die Source-IP-Adresse, die Ziel-IP-Adresse, eine TOS-Kennung und ein Protokoll ein­ gibt, um eine gesuchte Adresse Q auszugeben, und eine SRAM- Zugriffssektion, die die gesuchte Adresse Q, den Obere- Schicht-TCP-Quellport und den Obere-Schicht-TCP-Zielport zum Ausgeben eines IP-QOS-Codes eingibt.
In dieser Situation werden die Bedingungsdaten hauptsäch­ lich auf dem CAM beschrieben und die Aktionsdaten auf dem SRAM beschrieben. Die Aktionen, die auf dem SRAM beschrie­ ben sind, entsprechend den Bedingungen, die auf dem CAM be­ schrieben sind. Somit ist die Anordnung von CAM und SRAM, beide als Aufzeichnungsmedium kein notwendiges Erfordernis. Unter Berücksichtigung des Hochgeschwindigkeitsbetriebes des SRAM kann jedoch der CAM durch Unterteilen der Spei­ cherfläche des SRAM gebildet sein. In diesem Fall ist es primär notwendig, ein Implementierungsverfahren zum effek­ tiven Verwenden der Quelle (Fläche: Anzahl der Eingänge) des CAM anzuwenden.
Wie vorstehend beschrieben, klassifiziert der MF-Klassifi­ zierer Verkehrsklassen basierend auf beliebigen Kombinatio­ nen aus einer Src-IP-Adresse, einer Dst-IP-Adresse, einer Src-Portnummer, einer Dst-Portnummer, einer Protokollnummer und einer TOS. Wird der MF-Klassifizierer betrachtet, ist das einfachste Suchverfahren ein Verfahren, bei dem die Werte einer Src-IP-Adresse, einer Dst-IP-Adresse, einer Src-Portnummer, einer Dst-Portnummer, einer Protokollnummer und eines TOS-Feldes als registrierte Daten auf dem CAM ge­ setzt werden, die in der Lage sind, eine Maske für jeden Eingang zu bezeichnen, und die Suchoperation wird basierend auf den Paketkopfdaten jedesmal dann durchgeführt, wenn ein Paket eingegeben wird. Da jedoch bezüglich der Bitbreite des CAM Einschränkungen bestehen, sind praktische Ideen für die Implementierung notwendig.
Die vorliegende Erfindung hat eine Sequenz zur Ermittlung eines IP-QOS-Codes unter Verwendung des Mehrzweck-CAM und des erfolgenden zweistufigen Suchverfahrens. Der BA-Klassi­ fizierer führt den Prozeß des Umwandelns eines IP-QOS-Codes durch, indem er nur auf die TOS-Felder in dem gleichen Rah­ menwerk als wie der Prozeß, der durch den MF-Klassifizierer durchgeführt wird, Bezug nimmt. Das heißt, der Prozeß durch den BA-Klassifizierer kann als ein Fall betrachtet werden, bei dem nur die TOS-Felder im Fall des MF-Klassifizierers verwendbar sind.
Wenn die Konfiguration des CAM berücksichtigt wird, ist es möglich, unter Verwendung beider Klassifizierer eine Opera­ tion durchzuführen.
Als erstes werden als eine erste Verarbeitung Felder zu Schlüsselwerten degeneriert, um in dem CAM und dem SRAM re­ gistriert zu werden. Als nächstes werden als ein Klassifi­ zierungsprozeß Eingaben als die registrierten Schlüssel­ werte auf dem CAM gesucht.
Eine detaillierte Erläuterung wird im folgenden anhand der Fig. 4 und 5 gegeben.
(Vorregistrierung in dem CAM)
Vorverarbeitung 1: Die Registrierung/Degenerierung einer Src-IP-Adresse ist im Schritt in der Fig. 4 gezeigt.
Im voraus sind alle Src-IP-Adressen/Voranstellungen, die in den Eingängen für die Klassifikation enthalten sind, regi­ striert. In dem Vorprozeß wird, wenn die Src-IP-Adresse und die Dst-IP-Adresse degeneriert werden, die Src-IP-Adresse als ein Suchschlüssel verwendet, um die Suchoperation unter Verwendung der längsten Präfixübereinstimmung unter Regu­ lierungen durchzuführen, die auf dem klassenlosen Interdo­ main-Routing (CIDR) basieren. Eine CAM-Adresse, die durch die Suchoperation erhalten worden ist, wird als die Adresse A gesetzt. Wenn kein Schlüsselwert registriert ist, sind alle "0" ein Wert, der die Adresse A anzeigt. Dieser Pro­ zeß ist äquivalent dem Schritt S1, der in der Fig. 5 ge­ zeigt ist.
Vorverarbeitung 2: Die Registrierung/Degenerierung einer Dst-IP-Adresse, die im Schritt der Fig. 4 gezeigt ist.
Ähnlich wie bei der Vorverarbeitung 1 sind im voraus alle Src-IP-Adressen/Voranstellungen, die in den Eingängen für die Klassifikation enthalten sind, registriert. Die Dst- Adresse wird als ein Suchschlüssel verwendet, um das Suchen durch die längste Präfixübereinstimmung durchzuführen. Eine CAM-Adresse, die durch die Suchoperation erhalten worden ist, wird als Addr_B gesetzt. Wenn kein Schlüsselwert regi­ striert ist, sind alle "Os" der Wert der Addr_B. Dieser Prozeß ist ein Äquivalent zu dem Prozeß des Schrittes S2, der in der Fig. 5 gezeigt ist. Wenn die CAMs zueinander parallel geschaltet sind, können die in der Fig. 5 gezeig­ ten Schritt S1 und S2 parallel durchgeführt werden.
Vorverarbeitung 3: Die Registrierung/Degenerierung der Portnummern (der Daten der Schicht 4), die in den Schritten und der Fig. 4 gezeigt sind. Der Zweck der Verarbei­ tung 3 ist es, die Anwendung der Schicht 4 von der Src- Portnummer oder der Dst-Portnummer zu klassifizieren, um diese in einen vorbestimmten Schlüsselwert zu degenerieren. Die Portnummern werden in allgemein bekannte Portnummern, die das Protokoll der Schicht 4 definieren, und in Nummern, die beliebig durch Anschlüsse addiert werden, klassifi­ ziert. Bei dem Einsatz der Normalschicht 4 wird die gut be­ kannte Portnummer der Anwendung der Schicht 4, die durch einen Server durchgeführt ist, der Dst-Portnummer eines Pa­ ketes addiert, das von einem Klienten zu einem Server ge­ leitet worden ist. Die gut bekannte Portnummer ist in einem Speicher (Tabelle) registriert. Die gut bekannten Portnum­ mern, die bei der Operation erforderlich sind, sind auch auf wenige Arten von Nummern begrenzt (HTTP, TELNET, FTP, etc.). Somit wird nur eine geringe Speichergröße (256 × 8 = 2064 Bit) benötigt.
Bei der Verarbeitung 3 wird die Portnummer als die Adresse verwendet und der Zugriff wird auf den Speicher ausgeübt, um von der Portnummer auf einen Schlüsselwert umzuwandeln, um einen vorbestimmten Schlüsselwert zu ermitteln. Der Schlüssel ist aus einem Code, der die Schicht 4 spezifi­ ziert, und einem Flag, welches bezeichnet, ob der Schlüs­ selwert für einen Scr-Port oder einen Dst-Port gültig ist oder nicht, zusammengesetzt. Der Grund für das Bezeichnen der Flags für die Src/Dst-Ports ist, daß es möglich ist, einen Einwegverkehr zu klassifizieren. Beispielsweise kann die Klasse des Verkehrs, der auf einen Server übertragen wird, als eine Klasse hoher Priorität behandelt werden, während die Klasse des Verkehrs, welcher zu einem Klienten übertragen wird, als die Bestaufwandsklasse behandelt wird. Wie in den Schritten S3 und S4 der Fig. 5 gezeigt, wird die Verarbeitung an jeder Src-Portnummer und Dst-Portnummer im­ plementiert. Das Lesen eines Umwandlungsschlüssels basie­ rend auf Src-Portnummer ist äquivalent dem Schritt S3 der Fig. 5. Das Lesen eines Umwandlungsschlüssels basierend auf der Dst-Portnummer ist äquivalent den Schritten und der Fig. 4 und dem Schritt S4 der Fig. 5. Die Ergebnisse der beiden vorstehend genannten Prozesse erzeugen einen Schlüsselwert, in welchem eine gut bekannte Portnummer de­ generiert ist, und ein Flag, welches anzeigt, ob der Schlüsselwert von einem Src-Port oder einem Dst-Port kommt. Dieser Prozeß ist äquivalent dem Schritt S5 der Fig. 5 zum Berechnen des Portschlüssels.
(Klassenbestimmungsprozeß, der in den Schritten und der Fig. 4 gezeigt ist)
Der CAM wird wiederum basierend auf den Schlüsselwerten, TOS-Feldern und Protokollnummern, die in dem Vorprozeß, wie er in den Schritten S1 bis S5 der Fig. 5 gezeigt ist, er­ halten worden sind, gesucht. Dieser Prozeß ist äquivalent einem Schritt S6 in der Fig. 5. Die Kombination der Schlüs­ sel, das heißt Schlüssel, die für die Suchöperation als gültige Daten verwendet werden, sind als Maskendaten für jede Eingabe in den CAM definiert. Dieser Prozeß kann eine CAM-Adresse (addr_Q) schaffen, in welcher jede Eingabe ge­ speichert ist.
Zum Schluß wird in einem Schritt S7 der Fig. 5 die CAM- Adresse (addr_ Q) als Zeigerdaten für einen externen Spei­ cher verwendet. Als Ergebnis können schließlich erforderli­ che Verkehrsklassendaten erhalten werden.
Die empfangsseitige Schaltschnittstellensteuerungssektion 1b kartiert Daten (IP_INFO), die in dem in der Fig. 5 ge­ zeigten Operationsfluß erhalten worden sind, in einem Ob­ jekt und überträgt diese auf die empfangsseitige Schalt­ schnittstelle 1d. Dann führen die Eingangs-IF-Karten eine Vielfalt an Prioritätssteuerung durch.
Anzumerken ist, daß, wenn es in den registrierten Daten bei der Suchoperation im CAM kein Treffer gibt, der CAM zur Adresse "0" zurückkehrt. Dies ist als ein Klassencode defi­ niert, der den BE-Verkehr anzeigt. In dem externen Speicher wird ähnlich der Wert des externen Speichers zu einem Rücksetzzeitpunkt so gesetzt, daß alle Werte "0" sind, und der Bereich der Adresse "0" speichert die Daten der BE-Verkehrsklasse. Somit wird der Verkehr, der in der CAM-Suchoperation nicht getroffen ist, als BE-Verkehr be­ trachtet. Die Details der in den CAM gespeicherten Tabel­ len sind in den Fig. 6A bis 8 gezeigt.
Die Fig. 6A und 6B zeigen strukturelle Beispiele einer Tabelle, die in dem Speicher CAM (adressierbarer Inhalt des Speichers) gespeichert sind, und eine Tabelle eines Speicherbereiches für die IP-Src-Präfixeintritte. Die Fig. 7A und 7B zeigen eine Tabelle eines Speicherberei­ ches für die IP-Dst-Präfixeingaben und eine Tabelle eines Speicherbereiches für die IPINFO-Adresseneintritte. Zu­ sätzlich zeigt die Fig. 8 eine Tabelle eines Speicherbe­ reiches für die IPINFO-Eintritte. Für den Fall der Fig. 6A bis 8 zeigt der Bezugsbuchstabe D Aussonderung (0: normal und 1: Aussonderung) bei der Filterung an. Zusätz­ lich zeigt der Bezugsbuchstabe P die Paketpriorität an (0: niedere Priorität und 1: hohe Priorität); die Refe­ renzzeichenroute zeigt ein oberes 1-Bit-Routenänderungs­ flag an (0: fehlerhafte Routensetzung und 1: untere 4- Bit-Routenfeldsetzung). Das Ausgeben des TOS-Bits 9 zeigt ein DSCP-Update-Flag an (0: nicht Wiedereinschreiben des TOS-DSCP-Feld-Bits 7-2 und 1: Implementierung des Wie­ dereinschreibens desselben). Das Ausgeben des TOS-Bits 8 zeigt ein CU-Update-Flag an (0: nicht Wiedereinschreiben des TOS-CU-Feld-Bits 1 und 0 und 1: Implementierung des Wiedereinschreibens derselben). Das Ausgeben des TOS-Bits 7-2 zeigt ein TOS-DSCP-(differenzierter Servicecode­ punkt)-Feld an. Das Ausgeben des TOS-Bits 1 - 0 zeigt ein TOS-CU-(derzeit nicht verwendet)-Feld an.
(Verkehrsregelungsverfahren)
Wie in der Fig. 15 gezeigt, werden in dem Verkehrsrege­ lungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Ver­ kehrscharakteristika durch ein Token-Bucket-Modell ausge­ drückt. Das Token-Bucket-Modell wird in der Überwachungs­ sektion 3d der empfangsseitigen Schaltschnittstellensek­ tion und der Formsektion 8f der übertragungsseitigen Schaltschnittstellensektion angewandt.
Das heißt, wenn der Algorithmus für das Detektieren der Verkehrscoderegelübertretung betrachtet wird, haben die Form- und Überwachungssektion beide eine gleiche Schalt­ kreisstruktur. Fig. 15 zeigt das Token-Bucket-Modell. Das Token-Bucket-Modell hat ein Token enthaltendes Register (Bucket b), um Token im Bucket zyklisch zu addieren. In diesem Fall steigen Token mit einer mittleren Rate (r). In dem Tokenaddierprozeß wird der Wert von (WC + Token) mit dem oberen Tokengrenzwert b verglichen, und wenn der Wert den oberen Grenzwert b übersteigt, wird der Wert b gesetzt.
Als eine Bedingung für das Übertragen eines Paketes ist es notwendig, daß ein Token, welches eine Größe entspre­ chend der Größe eines zu übertragenden Paketes angibt, in dem Bucket präsent ist. Nachdem das Paket übertragen wor­ den ist, wird die Nummer des Tokens, das eine Länge äqui­ valent der übertragenen Paketlänge gegeben hat, gegenüber der gegenwärtigen Nummer des Tokens reduziert. Bei der Paketübertragung ist, wenn ein Token das ausreicht, eine Länge gleich oder größer als die Paketlänge anzugeben, in dem Bucket nicht vorhanden ist, das übertragene Paket ein Verkehrscoderegelübertretungsobjekt. Wenn der Zustand an die Überwachungssektion 3d angelegt wird, wird das Paket als das Verkehrscoderegelübertretungsobjekt ausgesondert oder es wird beispielsweise eine Markierung mit niedriger Priorität durchgeführt. Für den Fall der Formsektion 8f, wird nach dem Warten, bis genügend Token in dem Bucket sich angesammelt haben, um die Übertragung des Verkehrs­ coderegelübertretungsobjektes zu erlauben, das Paket übertragen.
(Zusätzliche Beschreibung des in der Fig. 16 gezeigten)
Die Verkehrscoderegelübertretung tritt auf, wenn nicht genügend akkumulierte Token im Bucket vorhanden sind, um ein Paket zu übertragen. Die Anzahl der Token, die in dem Bucket enthalten sind, steigt in einem Verhältnis, das durch den Ausdruck: T (abgelaufene Zeit) x r (mittlere Rate) berechnet wird. Wenn Token, die in dem Bucket akku­ muliert sind, selbst dann nicht eine erforderliche Länge erreichen, obwohl ein Paket empfangen worden ist, wird die Übertragung des Paketes solange zurückgestellt, bis Token unter Erreichung der erforderlichen Länge in dem Bucket akkumuliert sind.
Fig. 16 zeigt die Operationsbilder der Überwachung und der Formung. Unter Bezugnahme auf die Fig. 16 wird die folgende Beschreibung gegeben.
(Beispiel der Überwachungsoperation)
Es wird angenommen, daß das Paket 1 zum Zeitpunkt T1 an­ kommt. Wenn dieses nicht das Verkehrscoderegelübertre­ tungsmuster hat, wird das Paket 1 zum selben Zeitpunkt T1' ausgegeben. Die Anzahl der Token, die in einem Bucket zum Ausgangszeitpunkt verbleiben, ist mit X1 angezeigt. Es wird angenommen, daß das Paket 2, welches die Größe s2 hat, zum Zeitpunkt T2 ankommt. Die Anzahl der Token, die notwendig ist, um das Paket 2 auszugeben, ist äquivalent zu S2. Es wird jedoch angenommen, daß der Wert von S2 größer als {(X1 + (T2 - T1) x r} angenommen worden ist. In diesem Fall wird eine Verkehrscoderegelübertretung verur­ sacht. Als ein Ergebnis wird das Paket 2 ausgesondert.
(Beispiel der Formoperation)
Es wird angenommen, daß das Paket 1 zum Zeitpunkt T1 an­ kommt. Zu diesem Zeitpunkt wird, da eine Verkehrscodere­ gelübertretung nicht verursacht ist, das Paket 1 zum sel­ ben Zeitpunkt T1' ausgegeben. Die Anzahl der Token, die in dem Bucket zum Ausgangszeitpunkt übrig bleiben, ist durch X1 angezeigt.
Es wird angenommen, daß das Paket 2, welches die Größe s2 hat, zum Zeitpunkt T2 ankommt. Die Anzahl der Token, die notwendig sind, um das Paket 2 auszugeben, ist äquivalent zu s2. Es wird jedoch angenommen, daß S2 < {X1 + (T2 -- T1) x r} ist. In diesem Fall ist eine Verkehrscoderegel­ übertretung nicht verursacht. Somit wird das Paket 2 nach einer Wartezeit τ, während der eine erforderliche Anzahl von Token in dem Bucket akkumuliert worden sind, ausgege­ ben. In diesem Fall kann die Zeit t durch eine Gleichung S2 = X1 + {(T2 - τ) - T1} x r berechnet werden.
(Einzelheiten der Prioritätssteuerung durch die Ausgangs­ schnittstellenkarten)
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wird die Prioritätssteue­ rung durch die Ausgangsschnittstellen-(IF)-Karten gege­ ben. Die Ausgangs-(IF)-Karten betrachtend, führt die IP- QOS-Klassenablaufsteuerung 1m basierend auf IP-QOS-Codes (Verkehrsklassen), die in Objektdaten definiert sind, eine vorbestimmte Prioritätssteuerung durch. Die IP-QOS- Codes sind als Daten zum Identifizieren der Verkehrsklas­ sen definiert und zeigen eine Anzahl von Verzögerungs­ klassen und eine Anzahl von Ausschußklassen. Die Priori­ tätssteuerung, die durch die IP-QOS-Klassenablaufsteue­ rung 1m durchgeführt wird, ist äquivalent den Schritten und der Fig. 4. Fig. 10 zeigt eine Konzeptansicht der Prioritätssteuerung durch die IP-QOS-Klassenablauf­ steuerung 1m.
(Prioritätssteuerung durch die IP-QOS-Klassenablaufsteue­ rung)
Die IP-QOS-Klassenablaufsteuerung 1m empfängt Objekte über einen FIFO 1n von der übertragungsseitigen Schalt­ schnittstelle 1j und ein Klassifizierer 8a klassifiziert die Objekte. Die klassifizierten Objekte werden in einem gemeinsamen Puffer 8c unter Wahl der Warteschlange für jede Klasse gespeichert. Der gemeinsame Puffer 8c spei­ chert die Objekte für jede Klasse. Es gibt sechs Arten von Objektwarteschlagen 8c insgesamt, die den Klassen EF, AF1 bis AF4 und BE zugewiesen sind. Diese Objektwarte­ schlangen werden alle durch den gemeinsamen Puffer 8c ge­ steuert. Die Definitionen für die EF-, AF- und BE-Klassen sind bereits in der Beschreibung des Standes der Technik angegeben worden.
Da die EF-Klasse als ein Bandgarantieservice betrachtet wird, wird eine präzise Übertragungssteuerung durchge­ führt, indem zusätzlich eine Formsektion 8f verwendet wird. Eine bewertete zyklische Warteschlangensteuerung 8d, die in der Fig. 10 gezeigt ist, führt die Wahlsteue­ rung an einem Ausgangsklassenwähler 8e so durch, daß die EF-Klassenwarteschlange zuerst vor den AF-/BE-Klassenwar­ teschlangen gelesen wird. Die AF- und BE-Klassenwarte­ schlangen werden im folgenden beschrieben. Die Formsek­ tion 8f hat eine Schaltungsstruktur, die aus einem Token- Bucket-Modell zusammengesetzt ist, welches ein Äquivalent der Überwachungseinheit ist. Die Differenz zwischen der Formsektion und einer Überwachungssektion besteht nur be­ züglich dessen, ob die Übertragung des Paketes, welches eine Verkehrscoderegelübertretung hat, zurückgestellt wird oder ob das Paket ausgesondert wird. Diesbezüglich und wie im Fall der Überwachungssektion und in Termen der Implementierung ausgedrückt, kann der Übertragungsprozeß mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden, wenn die Paketübertragung bestimmt wird, indem nur Bits verwendet werden, die den Token addiert werden. Weiterhin kann die Schaltungsstruktur vereinfacht werden.
Die Ablaufsteuerung der AF- und BE-Klassen wird durch das bewertete zyklische Warteschlangenbetriebs-(WRR)-System durchgeführt.
(Zusätzliche Erläuterung des WRR)
Die WRR-Ablaufsteuerung zeigt ein expandiertes zyklisches Warteschlangenbetriebsablaufsystem. Gemäß einem vorbe­ stimmten Bewertungsverhältnis ist der Service für jede Klasse vorgesehen. In dem WRR-System hat jede Klasse ei­ nen Zähler. Jeder Zähler zeigt die Anzahl der Zellen (oder Pakete, die feststehende Längen haben), die zum Zeitpunkt, da der Zähler rückgesetzt wird, auf den Weg schickbar sind. Zum Rücksetzzeitpunkt ist der Wert des Zählers so gesetzt, daß er der bewertete Wert jeder Klasse ist. Wenn der Zählerwert einer gewählten Klasse gleich oder größer als "0" ist und der Puffer eine oder mehrere Zellen enthält, wird eine Zelle der Klasse ausge­ geben, um den Zählerwert zu senken. Wenn die Bewertungs­ werte aller Klassen "0" sind oder die Anzahl der Zellen im Puffer "0" ist, werden alle Bewertungszähler rückge­ setzt. Wenn somit alle Klassen ausreichende Eingangsver­ kehre haben, entspricht die Anzahl der Ausgangszellen ei­ nem Bewertungsverhältnis.
Jede Klasse der AF-Klassen und BE-Klassen hat einen Be­ wertungszähler 8g und einen Bewertungswert. Eine bewer­ tete zyklische Warteschlangenbetriebssteuerung 8d be­ stimmt die Objekte der AF/BE-Klassen, die zu lesen sind, basierend auf den Bewertungswerten und den Daten der War­ teschlangenlängen der Klassenwarteschlagen 8c eines ge­ meinsamen Puffers, um den Wähler zu steuern. Die Warte­ schlangen der gewählten AF-Klasse und BE-Klasse geben ihre Objekte in der Reihenfolge des FIFO aus.
(Aussonderungssteuerung)
Eine Aussonderungssteuerungslogikeinheit 8b, die in der Fig. 10 gezeigt ist, führt die Aussonderungssteuerung ba­ sierend auf einer Logik, die in der Fig. 11 gezeigt ist, durch. Die Warteschlagenlänge 8h jeder Klasse wird auf der Basis der eingegebenen Objektdaten gesteuert. Für jede Klasse ist ein Aussonderungssteuerungsschwellwert 8k defi­ niert. Zusätzlich ist der Schwellenwert des gesamten ge­ meinsamen Puffers 8c definiert. Die Aussonderungssteue­ rungslogik 8b führt die Aussonderungssteuerung durch, indem sie die Warteschlangenlänge jeder Klasse mit den Schwellen­ werten 8k jeder Klasse vergleicht und eine übertragungssei­ tige Schaltschnittstelleneinheit 1j von einem Objekt, das als ein fallen zu lassendes Objekt ausgesondert werden soll, informiert. Zusätzlich zu der Aussonderungssteuerung, die durch den vorstehend beschriebenen, auf der Klassenein­ heit basierenden Vergleich durchgeführt wird, wird eine weitere Aussonderungssteuerung durch Vergleichen der Ge­ samtwarteschlangenlängen der gleichen Aussonderungsklasse mit deren Schwellenwerten in dem gemeinsamen Gesamtspeicher 8c durchgeführt. In der Fig. 11 sind drei Arten von Ausson­ derungsklassen und drei entsprechende Schwellenwerte vorge­ sehen. Im einzelnen gibt es vier Aussonderungsbedingungen, wobei (1) in allen Klassen keine Aussonderungssteuerung durchgeführt wird; (2) die Aussonderungssteuerung nur bei der Klasse niedriger Priorität durchgeführt wird; (3) die Aussonderungssteuerung sowohl bei einer Klasse mit niedri­ ger Priorität als auch mit mittlerer Priorität durchgeführt wird; und (4) die Aussonderungssteuerung über alle Klassen durchgeführt wird. Wenn in der Fig. 11 der Wert einer Klas­ senwarteschlangenlänge gleich oder größer als der Wert des Schwellenwertes 3 wird, werden ungeachtet dessen, ob ein leerer Bereich vorhanden ist oder nicht, alle Pakete ausge­ sondert.
Nicht nur in der AF-Klasseneinheit, sondern auch in den ge­ samten gemeinsamen Speichern sind Schwellenwerte bezüglich der Summe der Aussonderungsklassen ähnlich definiert, um die Aussonderungssteuerung durchzuführen.
(Der für das WRR-System verwendete Puffer)
Fig. 14 zeigt den Hauptteil des Puffers, der für das WRR- System verwendet wird. Bezüglich der Klassenobjektwarte­ schlangen 8c sind Bewertungszähler 111 bis 1n1 vorgesehen, die die vorhandenen Bewertungswerte steuern und vorläufige Bestimmungszähler 112 bis 1n2 vorgesehen, die die Bewer­ tungswerte steuern, nachdem die Bewertungszähler zurückge­ setzt worden sind. Wenn die Klassenbestimmung nicht sofort bei der ersten Verarbeitung durch die bewertete zyklische Warteschlangenbetriebssteuerung durchgeführt werden kann, wird die ähnliche Klassenbestimmungsverarbeitung mit dem Bewertungswert des vorläufigen Bestimmungsbewertungszählers durchgeführt, der nach der Rücksetzung des Bewertungszäh­ lers erhalten worden ist. Aber wenn diese Verarbeitung die Klassenbestimmung nicht machen kann, wird eine feststehen­ den Verzögerungsprioritätssteuerung durchgeführt, um die AF-Klassen zu wählen. Die vorstehenden Klassenbestimmungs­ verarbeitungen werden parallel durchgeführt, wobei eine Schleifenverarbeitung ausgeschlossen wird. Somit können die Verarbeitungen mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt wer­ den.
(Fluß der Ablaufsteuerungsoperation)
Jede der Fig. 12 und 13 zeigt das Flußdiagramm der vorste­ henden Ablaufsteuerung. Als Verarbeitungspfade existieren ein EF-Klassenbestimmungspfad und ein AF/BE-Klassenbestim­ mungspfad. Die EF-Klasse hat gegenüber den AF/BE-Klassen den absoluten Vorrang. Somit wird, wenn eine Übertragungs­ anfrage für ein EF-Klassenpaket besteht, das EF-Klassenpa­ ket gewählt. Nur wenn keine Übertragungsanfrage für ein EF- Klassenpaket besteht, wird eine vorbestimmte AF/BE-Klasse gewählt.
Bezüglich der AF/BE-Klassenbestimmung führt das bewertete zyklische Warteschlangenbetriebssystem erste und zweite Be­ stimmungen durch und es wird eine feststehende Verzöge­ rungsprioritätssteuerung durchgeführt, um als dritte Be­ stimmung aus den AF/BE-Klassen auszuwählen.
Wenn die in den Fig. 12 und 13 gezeigten Verarbeitungs­ flüsse gelesen werden, müssen die folgenden Punkte in Be­ tracht gezogen werden. In jeder der Fig. 12 und 13 sind Pa­ rameter gezeigt, die im folgenden beschrieben werden. In der EF-Klasse zeigt der Parameter W[EF] eine anfängliche Bewertung (addierter Tokenwert) der EF-Klasse an; der Para­ meter WH[EF] zeigt einen oberen Grenztokenwert an; der Pa­ rameter WC[EF] zeigt einen Tokenwert (variabel) der EF- Klasse an; und der Parameter Add Time [EF] zeigt einen To­ kenadditionszyklus an, der beispielsweise durch eine mitt­ lere unter Kontrakt stehende Rate gesetzt ist. In den AF/BE-Klassen (AF1, 2, 3 und 4 und BE) zeigt der Parameter W[i] einen anfänglichen Klassenbewertungswert an; der Para­ meter WH[i] zeigt einen oberen Grenzwert eines Bewertungs­ zählers an, WC[i] zeigt einen Bewertungszählerwert (varia­ bel) an; der Parameter WC[i]r zeigt einen Bewertungszähler­ wert (variabel) nach einer einzelnen Rücksetzung des Bewer­ tungszählers an; der Parameter WC[i] r WC[i] +_class ptr zeigt einen Zeiger an, der eine übertragene/gesuchte Klasse zeigt; der Parameter MPSZ (maximale Paketgröße), der in den AF/BE-Klassen angewandt wird, zeigt eine maximale Paket­ länge an, die als eine Bewertungsreferenz für seltene Fälle verwendet wird; und Q[i] < 0 zeigt die Abwesenheit oder An­ wesenheit eines Objektes in einer Warteschlange an. Zusätz­ lich zeigt eine parameter-fixierte Priorität (Q[i]) eine Situation an, in welcher eine Ausgangsanfrage in der fest­ stehenden Prioritätsreihenfolge von AF1, AF1, AF2, AF3, AF4 und BE nur basierend auf dem Parameter Q[i] < 0, ungeachtet eines WC-Wertes übertragen ist. Die Parameterlänge zeigt die Länge eines Paketes an und wird als ein allen Klassen gemeinsamer Parameter verwendet.
Als erstes wird der Prozeß der EF-Klassenwahl im folgenden beschrieben.
(Zyklische Tokenaddition)
In der Fig. 12 wird als eine Initialisierungsverarbeitung im Schritt S0a ein Token WC[EF] initialisiert, so daß es "0" ist. Im Schritt S0b wird ein Tokenadditionszeitpunkt erzeugt. Wenn er ein vorbestimmter Zeitpunkt ist (cnt = = Add_time [EF]) wird ein Token addiert (Schritt S0c).. Ein Anfangstoken W[EF] wird dem gegenwärtigen WC[EF] addiert. Als nächstes wird der Tokenadditionszyklus beispielsweise durch eine mittlere Rate, die unter Vertrag steht, gesetzt. Dann wird der Wert von WC[EF] + W[EF] mit dem oberen Token­ grenzwert (WH[EF]) verglichen. Wenn der erstere Wert den letzteren Wert übersteigt, wird der letztere Wert gesetzt.
(Erzeugung von EF-Klasse-Sendeanfragen)
Als nächstes wird, wie in der Fig. 13 gezeigt, wenn eine Objektleseanfrage empfangen ist (Schritt S1a), die Warte­ schlangenlänge bestimmt (Schritt S1b), und es wird die An­ wesenheit oder Abwesenheit eines Tokens bestimmt (Schritt S1c).
Wenn bei dem vorstehenden Bestimmungsprozeß die Warte­ schlange der EF-Klasse ein oder mehrere Objekte hat und ein oder mehrere Token präsent sind, wird eine Sendeanfrage (Send_req [EF] = ON) weg-gesteuert (Schritt S1d). Als nächstes werden, nachdem ein Paket übertragen worden ist, Token, die eine Länge äquivalent einer übertragenen Paket­ länge ergeben, reduziert (Schritt S1e). Bei der Wählverar­ beitung der letzten Stufe, wie dem Schritt S3, wird eine Sendeanfrage für die EF-Klasse als die Klasse mit der höch­ sten Priorität akzeptiert.
Als nächstes wird die AF/BE-Klassenwählverarbeitung erläu­ tert.
(AF/BE-Klassenwahloperation)
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 die AF/BE-Klassenwahlverarbeitung erläutert.
  • 1. Die Werte der beiden Klassenzeiger und Bewertungszäh­ ler werden initialisiert (Schritte S0d und S0e).
  • 2. Nachdem eine Objektleseanfrage empfangen ist, wird nur dann, wenn das EF-Klassenobjekt nicht übertragen wer­ den kann, das heißt, nur wenn die Ergebnisse der Be­ stimmungen, die in den Schritten S1b und S1d erhalten worden sind, beide "Nein" sind, die Wahl der AF/BE- Klasse durchgeführt. Im Schritt S2b wird die Warte­ schlangenlänge bestimmt und im Schritt S2c wird die Bewertungsgültigkeit bestimmt.
  • 3. Da eine Anzahl von AF/BE-Klassen vorgesehen sind, wird die vorstehende Bestimmungsverarbeitung (2) bei allen Klassen durchgeführt (Schritt S2e). Im Schritt S2g wird ein Klassenzeiger (ein Zeiger, der eine gesuchte Klasse anzeigt) in Übereinstimmung mit der Reihenfolge des zyklischen Warteschlangenbetriebes aktualisiert.
  • 4. Wenn eine Klasse vorhanden ist, die mit den Sendebe­ dingungen korrespondiert: Warteschlangenlänge < 0 und Bewertungswert < 0, wird eine Sendeanfrage der ent­ sprechenden Klasse (Send_req [class] = ON) weggesteu­ ert (Schritt S2d) geroutet.
Die vorstehenden ersten bis vierten Operationen sind äqui­ valent der Klassenwahl durch die erste Routine.
  • 1. Bei der vorstehenden Ermittlungsverarbeitung (3) wird, wenn alle der Klassen nicht mit den Sendebedingungen korrespondieren, ein anfänglicher Bewertungswert, der für jede Klasse definiert ist, dem vorhandenen Bewer­ tungswert in allen der Klassen addiert. Dies ist eine Bewertungszählerrücksetzverarbeitung.
  • 2. Wenn die Klassenwahl in der ersten Routine nicht durchgeführt werden kann, das heißt, wenn dort kein Sendeklassenkandidat ist, wird die Klassenwahl erneut durch einen Bewertungswert durchgeführt, der nach ei­ ner einzelnen Rückübertragung des Bewertungszählers, der bei der Verarbeitung (5) rückgesetzt worden ist, erhalten worden ist. Wie in der Fig. 11 gezeigt, gibt es ein Register (WC[class]), das einen vorhandenen Be­ wertungswert steuert, und zusätzlich ein Register (WC[class]r), das einen Bewertungswert nach der ein­ zelnen Rücksetzung des Bewertungszählers steuert. Wie im Fall der Verarbeitung (4) wird, wenn eine Klasse vorhanden ist, die mit den Sendebedingungen korrespon­ diert: Warteschlangenlänge < 0 und Bewertungswert < 0, eine Sendeanfrage der entsprechenden Klasse (Send_req [Class] = ON) ausgegeben.
Die vorstehenden Operationen (5) und (6) sind äquivalent der Klassenwahl durch die zweite Routine.
  • 1. In der zweiten Routine wird, wenn die Klassenwahl nicht durchgeführt werden kann, das heißt, wenn kein Ausgangsklassenkandidat vorhanden ist, als einem au­ ßergewöhnlichen Fall, eine feststehende Prioritäts­ steuerung für die Klassenwahl durchgeführt. Der Zweck der Prioritätssteuerung ist es, eine Situation zu ver­ meiden, bei der kein Paket weg-gesteuert werden kann, obwohl in der Kapazität einer Leitung ein leerer Raum ist. Eine auszugebende Klasse wird basierend auf einer vorbestimmten feststehenden Priorität gewählt. Bei­ spielsweise wird in dem in der Fig. 8 gezeigt Fall die Klassenwahl in der Prioritätsreihenfolge AF1, AF2, AF3, AF4 und BE durchgeführt. Die Verarbeitung hängt nicht von einem Bewertungswert ab. In diesem Fall wird ein Ausgangskandidat nur durch die Bestimmung, ob ein Objekt in einer Warteschlange vorhanden ist oder nicht, bestimmt. Bei dieser Verarbeitung treten nie­ mals zwei oder mehr Bewertungszählerrücksetzungen in einer einzelnen Klassenwählverarbeitung auf. Eine nor­ male Bestimmung wird durch das bewertete zyklische Warteschlangenbetriebssystem durchgeführt. Zusätzlich ist eine feststehende Verzögerungspriorität (die in der Fig. 13 als ein feststehender Prioritätsmodus be­ zeichnet wird) gegeben, um eine außergewöhnliche Be­ stimmung durchzuführen.
  • 2. Eine Ausgangsklasse wird durch eine Sendeanfrage für die entsprechende Klasse, die in den Operationen (4), (6) und (7) gewählt worden ist, gewählt (Schritt S2n).
In der Operation des Schrittes S2n wird als ein Parameter die maximale Paketgröße MPSZ verwendet. Dies ist deshalb der Fall, weil es notwendig ist, eine Situation zu vermei­ den, in welcher, wenn ein Paket, das eine übermäßige Länge hat, ankommt, daß der Wert des Bewertungszählers ein großer negativer Wert wird. Beispielsweise ist die maximale Länge des IP-Paketes 64 KB, was als Größe eines übertragenen Pa­ ketes unüblich sein kann. Statistisch wird angenommen, daß eine übliche Paketlänge maximal wenige KB ist. Somit ist die Anordnung so getroffen, daß es möglich ist, eine maxi­ male Paketlänge zu setzen, die als eine unübliche Paket­ länge betrachtet wird. Bei dieser Anordnung wird, wenn ein sehr großes Paket ankommt, die angekommene Paketlänge mit der maximalen Paketlänge verglichen. Wenn die angekommene Paketlänge größer als die maximale Paketlänge ist, wird dies als ein außergewöhnlicher Fall betrachtet. Als ein Er­ gebnis wird die Reduktionsverarbeitung eines Bewertungszäh­ lers übersprungen oder der Bewertungswert wird zwangsweise auf "0" gesetzt, um eine gewisse Strafe aufzuerlegen.
Gemäß der vorstehenden Ausführungsform wird bei dem diffe­ renzierten Service, dessen Spezifizierungen noch im Fluß sind, die TCP-Schicht des OSI-Referenzmodells mit dessen IP-Schicht verglichen. Aus den IP-Paketen sind die IP-QOS- Codes unabhängig von dem IP-Paket zugewiesen. Vorzugsweise sind verschiedene Arten von Kommunikationsservicequalitäten basierend auf den IP-QOS-Codes klassifiziert. Die Klassifi­ kation der IP-QOS-Codes erlaubt eine Verringerung der Ver­ kehrsüberlastung in Kommunikationssystemen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Vor­ teile erzielt.
  • 1. Ein Operator kann einen priorisierten Verkehr durch Kombinieren der Paketdaten der Schicht 3 und derjeni­ gen der Schicht 4 einstellen (die Flußeinheit jeder höheren Anwendung).
  • 2. Unter Annahme einer vielseitigen Operation kann eine bewertete zyklische Warteschlangenbetriebsablaufsteue­ rung (WRRS) mit einem Festprioritätsablaufsteuerungs­ system kombiniert werden. Jede QOS-Klasse kann durch die Festprioritätsablaufsteuerung gewählt werden und es kann auch ein Mindestfrequenzband zugewiesen wer­ den.

Claims (21)

1. Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassen­ identifikation, mit:
einer Eingangsschnittstelle, die an Eingangskommunika­ tionsleitungen angeschlossen ist,
einer Schaltschaltung, und
einer Ausgangsschnittstelle, die an Ausgangskommunika­ tionsleitungen angeschlossen ist,
wobei die Eingangsschnittstelle eine Zuweisungssektion aufweist, die eine Klassenkennung bestimmt, welche eine der Klassen angibt, zu welcher ein IP-Paket gehört, und zwar aus Kopfteildaten des IP-Paketes, welches über eine der Eingangskommunikationsleitungen empfangen worden ist, und die diesem IP-Paket einen IP-QOS-(Internet-Protokoll-Ser­ vicequalität)-Code zuweist, und
wobei die Schaltschaltung basierend auf einer Ziel­ adresse des IP-Paketes eine der Ausgangskommunikationslei­ tungen so wählt, daß das IP-Paket von der Ausgangsschnitt­ stelle auf die gewählte Ausgangskommunikationsausgangs­ schnittstelle ausgegeben wird.
2. Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassen­ identifikation nach Anspruch 1, wobei die Zuweisungssektion einen Prioritätsverkehr basierend auf einer optionalen Kom­ bination des IP-Kopfteils und von Werten einer Anzahl von Feldern eines TCP-Kopfteils spezifiziert.
3. Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassen­ identifikation nach Anspruch 1 oder 2, mit ferner einer Ab­ laufsteuerung, die die Schaltschaltung für einen Ablauf­ steuerungsvorgang des IP-Paketes steuert, wobei die Ablauf­ steuerung ein WRR-(bewertete zyklische Warteschlangenbe­ triebsablaufsteuerung)-Verfahren und ein Festprioritätsab­ laufsteuerungsverfahren als ein Klassenablaufsteuerungsver­ fahren durchführen kann und das Festprioritätsablaufsteue­ rungsverfahren für das IP-Paket der Klasse basierend auf der Klassenkennung auswählen kann.
4. Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassen­ identifikation nach Anspruch 3, wobei die Ablaufsteuerung die Schaltschaltung basierend auf dem IP-QOS-Code steuert.
5. Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassen­ identifikation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mitferner einer Warteschlangenverwaltungssektion, die eine Warte­ schlange so verwaltet, daß eine Anzahl von IP-Paketen in Einheiten der IP-QOS-Codes gemeinsam verwendet werden kön­ nen.
6. Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassen­ identifikation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Eingangsschnittstelle und die Ausgangsschnittstelle den Verkehr in Einheiten der IP-QOS-Codes überwacht, um über­ mäßigen Verkehr zu begrenzen.
7. Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassen­ identifikation nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Klassenkennung drei Arten von Serviceklassen, eine EF-(Ex­ preßübertragungs-(Premiumservice))-Klasse, eine AF-(Sicher­ heitsübertragungsservice)-Klasse und eine BE-(Bestaufwands­ service)-Klasse aufweist.
8. Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassen­ identifikation nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Eingangsschnittstelle aufweist:
eine IP-Paketempfangssektion, die die Kopfteildaten und die TCP-Kopfteildaten aus dem IP-Paket extrahiert, einen Klassenkennungsspeicher,
eine IP-QOS-Klassenbestimmungssektion, die auf den Klassenkennungsspeicher Bezug nimmt, um die Klassenkennung zu bestimmen, und zwar unter Verwendung der Kopfteildaten des IP-Paketes als Suchschlüssel,
eine empfangsseitige Steuersektion, die eine Priori­ tätssteuerung am IP-Paket durchführt, dessen Ziel spezifi­ ziert worden ist, und zwar basierend auf dem IP-QOS-Code und den IP-Paketdaten des IP-Paketes, und
eine empfangsseitige Schaltschnittstelle, die die Prioritätssteuerung durchführt und eine Übertragungsanfrage an die Ausgangsschnittstelle in Einheiten der Klassenken­ nungen ausgibt,
wobei die IP-QOS-Klassenbestimmungssektion einen kom­ menden Verkehr überwacht, der eine zulässige Übertragungs­ kapazität übersteigt, die für jede IP-QOS-Klasse einge­ stellt worden ist, einen Aussonderungsvorgang der IP-Pakete des kommenden Verkehrs durchführt oder einen Regelungsvor­ gang zu niedrigeren Übertragungsprioritäten der IP-Pakete des kommenden Verkehrs durchführt, wenn der kommende Ver­ kehr die zulässige Übertragung übersteigt.
9. Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassen­ identifikation nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Ausgangsschnittstelle aufweist:
einen Nutzlastspeicher,
einen FIFO-Speicher,
eine übertragungsseitige Schaltschnittstelle, die das IP-Paket von der Eingangsschnittstelle empfängt, um dieses in dem Nutzlastspeicher zu speichern, und IP-Paketdaten er­ zeugt, um diese in den FIFO-Speicher einzuschreiben,
eine IP-QOS-Klassenablaufsteuerung, die eine Ablauf­ steuerungsfunktion und einen Warteschlangenvorgang durch­ führt, und zwar basierend auf dem IP-QOS-Klassencode, um vorab eine Übertragungsanfrage dergestalt auszugeben, daß das IP-Paket mit Priorität übertragen wird,
eine Übertragungssektion, die das IP-Paket von der Eingangsschnittstelle zu einer Datenverknüpfungsschicht und einer Netzwerkzugangsschicht überträgt, und
einer übertragungsseitigen Steuersektion, die die Übertragungssektion basierend auf der Priorität steuert.
10. Kommunikationsvorrichtung mit Mehrschichten-Klassen­ identifikation nach Anspruch 9, wobei die Ablaufsteuerungs­ funktion auf dem WRR-(bewerteter zyklischer Warteschlangen­ betrieb)-Verfahren basiert.
11. Verfahren zur Steuerung der Übertragung eines IP-Pa­ ketflusses, mit:
Bestimmen einer Klassenkennung, die für eine der Klas­ sen indikativ ist, zu welcher ein IP-Paket gehört, aus den Kopfteildaten des IP-Paketes, welches über eine der Ein­ gangskommunikationsleitungen empfangen worden ist,
Zuweisen eines IP-QOS-(Internet-Protokoll-Servicequa­ lität)-Codes zu dem IP-Paket, und
Wählen einer Ausgangskommunikationsleitung basierend auf einer Zieladresse des IP-Paketes, dergestalt, daß das IP-Paket von der Ausgangsschnittstelle auf die gewählte Ausgangskommunikationsausgangsschnittstelle ausgegeben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Zuweisung auf­ weist: Spezifizieren eines Prioritätsverkehrs basierend auf einer optionalen Kombination des IP-Kopfteils und Werten einer Anzahl von Feldern eines TCP-Kopfteils.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, mit ferner einer Ablaufsteuerung der Übertragung des IP-Paketes unter Ver­ wendung eines WRR-(bewertete zyklische Warteschlangenbe­ triebsablaufsteuerung)-Verfahrens und eines Festprioritäts­ ablaufsteuerungsverfahrens.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Ablaufsteuerung basierend auf dem IP-QOS-Code durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, mit fer­ ner einer Verwaltung einer Warteschlange dergestalt, daß eine Anzahl von IP-Paketen in Einheiten der IP-QOS-Codes gemeinsam benutzt werden kann.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, mit fer­ ner einer Überwachung des Verkehrs in Einheiten der IP- QOS-Codes, um übermäßigen Verkehr zu begrenzen.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Klassenkennung drei Arten von Serviceklassen aufweist, eine EF-(Expreßübertragungs-(Premiumservice))-Klasse, eine AF-(Sicherheitsübertragungsservice)-Klasse und eine BE- (Bestaufwandsservice)-Klasse.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Bestimmung aufweist:
Extrahieren der Kopfteildaten und der TCP-Kopfteilda­ ten aus dem IP-Paket,
Bezugnehmen auf einen Klassenkennungsspeicher, um die Klassenkennung unter Verwendung der Kopfteildaten des IP- Paketes als Suchschlüssel zu bestimmen,
Durchführen einer Prioritätssteuerung des IP-Paketes, bei dem ein Ziel spezifiziert worden ist, basierend auf dem IP-QOS-Code und den TP-Paketdaten des IP-Paketes, und
Übertragen des IP-Paketes in Einheiten der Klassen­ kennungen.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, mit fer­ ner:
Überwachen eines kommenden Verkehrs, der eine zuläs­ sige Übertragungskapazität überschreitet, die für jede IP- QOS-Klasse eingestellt worden ist,
Ausführen eines Aussonderungsvorgangs der IP-Pakete des kommenden Verkehrs oder eines Regelungsvorgangs zu niedrigeren Übertragungsprioritäten der IP-Pakete des kom­ menden Verkehrs, wenn der kommende Verkehr die zulässige Übertragung überschreitet.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei das Wählen aufweist:
Durchführen einer Ablaufsteuerungsfunktion und eines Warteschlangenvorgangs an dem IP-Paket, basierend auf dem IP-QOS-Klassencode, dergestalt, daß das IP-Paket mit einer Priorität übertragen wird, und
Übertragen des IP-Paketes, welches von der Eingangs­ schnittstelle transferiert worden ist, auf eine Datenver­ knüpfungsschicht und eine Netzwerkzugriffschicht, basierend auf dieser Priorität.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Ablaufsteue­ rungsfunktion auf dem WRR-(bewerteter zyklischer Warte­ schlangenbetrieb)-Verfahren basiert.
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