JP2000032058A - 高効率パケットデ―タ伝送ネットワ―クおよびそれに用いられるインタフェ―ス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 データ伝送ネットワークの２つの伝送アクセ
ス・ポイント間で、ＴＣＰパケットのストリーム中のデ
ィジタル・データを効率よく伝送する。 【解決手段】 このパケット伝送ネットワークは、それ
ぞれが、ルーティング・テーブルを持ち、ルーティング
・リンクを介して伝送パケットをルーティングする複数
のルーティング・ノードと；それぞれが、顧客ディジタ
ル・データの宛先と伝送アクセス・インタフェースのア
ドレスと相関させるアドレス・テーブルを持ち、１方の
顧客アクセス・ラインを介して１以上の顧客端末を接続
し、また他方のルーティング・リンクを介して、ルーテ
ィング・ノードに接続する複数の伝送アクセス・インタ
フェースと；顧客アクセスライン上の顧客ディジタル・
データとルーティング・リンク上のＩＰ伝送パケット間
で変換を行う伝送アクセス・インタフェースとを含むよ
うに構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、ネッ
トワークを介するディジタル・データ伝送の分野に関
し、特に、データ伝送ネットワークの２つの伝送アクセ
ス・ポイント間で、ＴＣＰパケットのストリーム中のデ
ィジタル・データを、効率よく伝送する装置および方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】北アメリカのＳＯＮＥＴネットワークの
ような伝送システムは、マルチプレクサ、スイッチおよ
びサービスポイント間に仮想の「パイプ」を供給する送
信リンクから構成される。このパイプは管理されてい
て、比較的安定している。パイプの供給は複雑である
が、上位レイヤサービスからは見えないようになってい
る。伝送ネットワーク上で運ばれるトラフィックの大部
分はデータである。データ・トラフィックが増加する
と、伝送システムは、データ・パケットを、より効率よ
く取り扱うように変わる必要がある。また、ＴＣＰのよ
うな高レベル端末システムのようなデータ・トラフィッ
クの特徴に合わせて動作するように変わる必要がある。

【０００３】現存の伝送システムは、基本的には回線ベ
ースで構成され、時分割多重化（ＴＤＭ）音声帯域幅ハ
イアラーキに基づき、ネットワークを効率よく管理する
方法として発展を遂げた。ＴＤＭ伝送において、回線は
各ノード対間に設定され、各リモートノードは独立した
ポートのように見え、トラフィックは、いつでも任意の
リモートノードに送られる。この回線は音声とデータの
双方を信頼して配送するために、同じ固定帯域幅ＴＤＭ
パイプを供給する。物理的なアクセスリンクの帯域幅は
区分され、その区分された帯域幅は１以上の回線に反映
される。しかしながら、これらの回線の帯域幅は、回線
が使用されていてもいなくても、区分されるので、トラ
フィック・フローが（時間スロットは固定的に割り当て
られる）他のフローの未使用の帯域幅を利用する柔軟性
も機会もない。このため、元々バーストであるデータ・
アプリケーションにとっては非効率的である。さらに、
ＴＤＭハイアラーキは、高帯域幅において、粒状度が粗
いため、使用中となり、データフローは、他のデータパ
イプの残りの帯域幅を使用できなくなる。例えば、現在
のＴＤＭハイアラーキ中のパイプは６４Ｋｂ／ｓ回線の
総計から派生する。この粒状度は、帯域幅が増すほど粗
くなる。典型的なレートは、１．５Ｍｂ／ｓ、４５Ｍｂ
／ｓ、１５５Ｍｂ／ｓ、６２２Ｍｂ／ｓおよび２．４Ｇ
ｂ／ｓである。２．４Ｇｂ／ｓのパイプを用いて、１Ｇ
ｂ／ｓのトラフィックを送ることは、ネットワーク帯域
幅を用いる場合には非効率的である。

【０００４】これとは対照的に、パケットベースの伝送
システムでは、アクセス帯域幅は動的に割り当てられ
る。リモートノードは、論理ポートとして表されるが、
これが必要でないときには、帯域幅が区分されることは
ない。物理的なアクセスリンクは、どの宛先のトラフィ
ックにも十分に使用可能である。パケット伝送システム
中で、仮想パイプは任意の２つの伝送アクセス・ポイン
ト間で供給される。これらのパイプは、伝送の最小レー
トを保証するが、アクセス・ポイントは、予備の帯域幅
を状況に応じて用いる必要がある。パケットベースの伝
送としてのフレームリレーは、データ・ストリームを統
計的に多重化することによって、帯域幅をより効率よく
用いることができるようになるため、不使用の帯域幅を
利用できるようになる。しかしながら、フレームを確実
に配送する装置（プロトコル）はなく、輻輳した状況で
は、フレームは廃棄され、上位レイヤ・プロトコルは、
その損失を補わなければならない。フレームの廃棄は、
上位レイヤ・プロトコルには影響を及ぼさない、またフ
レーム・フローは、ネットワーク状態に直接には適応し
ない。効率のよいフロー制御を持ったＡＴＭは、損失の
ない動的な伝送を行うことができる。しかしながら、こ
のＡＴＭは、伝送切り換えポイントで、フロー制御を行
うためにある適切なレベルに依存するが、その効率性は
この分野ではまだ証明されていない。フロー制御のない
ＡＴＭは、輻輳状況ではセルを廃棄するように要求し、
この廃棄は、パケット境界およびＴＣＰプロトコルのよ
うな上位レイヤ・プロトコルの影響を及ぼす。これらの
問題は、最近、理解され始めたばかりである。平均デー
タ・パケット長に関するＡＴＭの非効率性を知ることが
できるので、ＡＴＭの粒状度が不必要な環境では、パケ
ットベースの伝送はさらに効率よくなる。

【０００５】パケットベースの伝送の別の特徴は自動構
成である。これは、現在のパケット伝送システムの１つ
であるイーサーネットにおいて明らかである。イーサー
ネット・ネットワーク中で、新しいノードは、ネットワ
ークに結合するときに、それらのノードを通知すること
ができる。それらは、各々固有の伝送（イーサーネッ
ト）アドレスを有し、手動で構成を行う必要はない。ど
のノードも、マルチキャスト・プロトコルを用いて、Ｉ
Ｐアドレスのような資源をサーチすることができ、資源
を有するノードから回答を得ることができる。このよう
に、連関のテーブルを作ることは非常に簡単である。

【０００６】データ・トラフィックは、伝送システムに
対して主な負荷になるので、データを運ぶ効率の高さが
重要になってくる。効率が数パーセント上がっても、大
幅な経費削減につながる。一方、多くのデータサービス
は、ＴＤＭシステム中で固有である保証された帯域幅の
ような高性能の保証を要求するが、現在の開放形インタ
ーネットの使用スタイルからそれる必要はない。これ
は、ＩＰＱｏＳプロトコルを越えた問題であり、伝送シ
ステムは、結局、すべてのトラフィックを運ぶことにな
り、全体の解決に必須の役割を演じる。

【０００７】本発明の分野において、ネットワーキング
・レイヤ下のレイヤは、「伝送」レイヤと呼ばれ、ネッ
トワーク・レイヤ・ノード間にパイプを供給することは
一般によく知られている。ＯＳＩ（開放形システム相互
接続）のレイヤモデルとは対照的に、その中で伝送レイ
ヤはデータ・リンク・レイヤの上に置かれるネットワー
ク・レイヤ上にある。このデータ・リンク・レイヤは、
本発明の伝送レイヤと同様な機能を持つ。

【０００８】従って、ＴＣＰ／ＩＰモデルにおいて、Ｉ
ＰレイヤはＴＣＰレイヤの下にある。ＩＰレイヤはネッ
トワーク・レイヤであり、そこではＩＰ（インターネッ
ト・プロトコル）が走る。ＴＣＰレイヤは伝送レイヤで
あり、そこでは、ＴＣＰ（伝送制御プロトコル）が走
る。ＴＣＰは、より信頼性の小さいインターネット上の
２つの端点間で、バイト・ストリーム・データを確実に
伝送するために用いられている。様々の部分で、トポロ
ジ、帯域幅、遅延、パケットサイズ、および他のパラメ
ータが大きく異なっているため、インターネットは、単
一のネットワークとは異なる。ＴＣＰは利用可能な帯域
幅を適応的に用い、インターネットまたはネットワーク
中の異なるポイントで、異なるレートを収容できるよう
にする。

【０００９】インターネット用語では、トラフィック・
ストリームを単一のＩＰストリームにカプセル化するこ
とによって、トラフィック・ストリームを集めること
は、しばしば「トンネリング」と呼ばれる。本発明は、
パケットベースの伝送中でＴＣＰを再使用し、ＴＣＰト
ンネリングを提供する。ＴＣＰを用いると、２つの伝送
アクセス・ポイント間で、データを確実に運ぶことがで
き、この運搬によって柔軟性と帯域幅の共有を提供でき
る。トラフィック・ストリームをＴＣＰトンネルへ集め
ることによって、伝送スイッチ中のバッファとテーブル
のサイズを減少できる。ＴＣＰは、先入れ先出し待ち行
列の使用に十分適しており、ノードの切り換えが簡単に
なる。また、ＴＣＰは、本来、切り換えノードが複数リ
ンクに負荷を分散させるときに生じる故障したパケット
を再配列するために供給される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】データ・トラフィック
の飛躍的な発展にともない、伝送ネットワークは、新た
な要求と機会に遭遇している。伝送ネットワークは、増
大し続ける帯域幅要求に見合う必要があるだけでなく、
データ・アプリケーションをサポートするために、新し
い機能を備える必要がある。これらの要求を見たすた
め、固有のパケット多重化を備える新たな伝送システム
が望まれる。この新しい伝送システムは、インターネッ
ト・プロトコルを用い、これらのパケット伝送システム
を実行する技術を駆使することで、すでに幅広く使われ
ている現存のインターネット・インフラストラクチャを
大いに再利用する。

【００１１】本発明の目的は、ＩＰパケットベースの伝
送ネットワークを提供し、それを介して、１以上のＴＣ
Ｐ接続（トンネル）が２つの伝送アクセス・ポイント間
で設定されることにある。

【００１２】本発明の他の目的は、２つの伝送アクセス
・ポイント間で作られるパイプの帯域幅を動的に共有す
る１以上の接続技術を提供することにある。

【００１３】本発明のさらなる目的は、ＴＣＰプロトコ
ルを用いて、パケット伝送ネットワークを介して、２つ
の伝送アクセス・ポイント間で、顧客データを効率よく
転送する方法を提供することにある。

【００１４】本発明のさらなる目的は、顧客装置とＴＣ
Ｐ／ＩＰプロトコルを用いるパケット伝送ネットワーク
間のインタフェースを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の一側面によれ
ば、本発明は、顧客ディジタル・データを効率よく転送
するパケット伝送ネットワークに関する。このパケット
伝送ネットワークは、それぞれが、ルーティングテーブ
ルを持ち、ルーティング・リンクを介して伝送パケット
をルーティングする複数のルーティング・ノードと；そ
れぞれが、顧客ディジタル・データの宛先と伝送アクセ
ス・インタフェースのアドレスと相関させるアドレス・
テーブルを持ち、１方の顧客アクセス・ラインを介して
１以上の顧客端末を接続し、また他方のルーティング・
リンクを介して、ルーティング・ノードに接続する複数
の伝送アクセス・インタフェースと；顧客アクセスライ
ン上の顧客ディジタル・データとルーティング・リンク
上のＩＰ伝送パケット間で変換を行う各伝送アクセス・
インタフェースとを含むように構成される。

【００１６】本発明の他の側面によれば、本発明は、パ
ケットベースの伝送ネットワークを介して、ソース伝送
アクセス・ポイントから宛先伝送アクセス・ポイント
に、１以上の顧客ディジタル・データ・フローを効率よ
く転送するインタフェースに関する。このインターフェ
ースは、宛先伝送アクセス・ポイントに送られた１以上
の入力顧客ディジタル・データ・フローを識別する入力
モジュールと；１以上の宛先伝送アクセス・ポイントの
アドレスを含むアドレス・テーブルと；各々が自己のＴ
ＣＰヘッダと伝送ヘッダを持ちその伝送ヘッダが宛先伝
送アクセス・ポイントを識別する１以上の伝送パケット
のストリーム中の入力顧客ディジタル・ディジタル・フ
ローをカプセル化するカプセル化モジュールと；伝送パ
ケットのストリームをパケットベースの伝送ネットワー
クに送信する送信機とを含むように構成される。

【００１７】本発明のさらに他の側面によれば、本発明
は、各々が、１以上の顧客装置に接続され、少なくとも
２つの伝送アクセス・インタフェース・モジュールを持
つパケット伝送ネットワーク中で、ディジタル・データ
・フローを効率よく転送する方法に関する。この方法
は、ソース伝送アクセス・インタフェース・モジュール
で、１以上のディジタル・データ・フローを、１以上の
顧客装置から受け取り；宛先伝送アクセス・インタフェ
ース・モジュールに送られたこれらのディジタル・デー
タ・フローを識別し；宛先伝送アクセス・インタフェー
ス・モジュールにアドレスされた１つの伝送パケット・
ストリーム中に、１以上のディジタル・データ・フロー
をカプセル化し；パケット伝送ネットワークを介して伝
送パケットを送る前に、各伝送パケット内にＴＣＰヘッ
ダを含むように構成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．ポイント・ツー・
ポイントのリンクおよび網トポロジの見地から、音声と
データに関するネットワークを論議するとき、これらは
論理的な見方をする必要がある。これらの論理トポロジ
は、ＳＯＮＥＴのような多重化の技術を用いて、物理的
な送信システム上にオーバレイされる。これらの論理ト
ポロジは、物理的なネットワーク中に交差接続ポイント
を構成することによって実行される。音声ネットワーク
中の中央電話局は、隣接するする電話局に直接リンクを
張るが、そのリンクは、実際には、伝送ネットワーク中
の多くの多重化ポイントおよび切り換えポイントと交差
する。２つのインターネット・ルータは、他の伝送レベ
ルのネットワークがあることを知ることなく、互いが隣
接していると判断し、この論理的な近接を提供するシス
テムの自己の管理および回復を完了する。

【００１９】図１において、Ｒで示される３つのルータ
１０は、論理データ・ネットワークを形成する。図２に
示すように、この論理データ・ネットワークは、Ｔで示
される伝送ノード１４を有する伝送ファイバ・リング１
２によって達成される。この伝送ファイバ・リング１２
は、挿入／抽出ポイントとして機能する。一方、図３に
示すように、マルチプレクサ１６と交差接続１８を有す
る網も、図１の論理データ・ネットワークを実現でき
る。これらの図において、パスは、矢印が付いた点線で
示される。図２と図３の例において、パスは複数ノード
を介して進むが、もし、パスの帯域幅が用いられていな
ければ、同じノードを介して進む他のパスに対して利用
されない。これは、リンクは通常使用中または準備中の
双方であることを意味する。回線の交差接続ネットワー
ク中の帯域幅は、一般的によく論じられているＡＴＭセ
ル・タックスより、潜在的にはより多く使用する。

【００２０】音声トラフィックよりはむしろパケット・
トラフィックのために設計されている伝送ネットワーク
において、スイッチとマルチプレクサはパケットベース
によるものである。ＴＤＭシステムにおいては、１つの
ノードから他のノードへのビットストリームは、ネット
ワークを介して、各多重化ポイントで前もって構成され
た回線によって処理される。パケットベースのシステム
では、この処理は、各パケットのヘッダを検査して宛先
を決定することによって行われる。顧客パケットは、伝
送パケット中にカプセル化されなければならない。伝送
パケットをアドレスする装置は、個別のものでなければ
ならず、顧客レベルで目に見えるものであってはならな
い。カプセル化モデルは、トラフィックがＴＤＭハイア
ラーキ中ど同様に複数のレベルで集められるように、反
復されなければならない。前もって構成された固定帯域
幅回線のかわりに、宛先伝送アドレスに基づいて、任意
のノードから他の任意のノードまでのネットワークを介
して、仮想パスが存在する。トラフィックが存在しなけ
れば、帯域幅資源は使用されない。

【００２１】帯域幅を保証するサービスを提供する場
合、パケット伝送ネットワークは、定義された最小の帯
域幅が任意のノード対間に割り当てられるように、回線
ベース網をエミュレートできるようにすべきである。し
かしながら、未使用の帯域幅は、動的に共有された方法
で他のフローで利用できるようにし、それによって、場
合によってはフローが最小値を越えるようになる。保証
された帯域幅は、ＴＤＭネットワーク中よりも、さらに
（細かい）粒状度レベルで割り当てられなければならな
い。

【００２２】さらに、伝送ネットワークは、多くの顧客
ネットワークをサポートしなければならず、また、ある
顧客を、他の顧客のトラフィックから保護しなければな
らない。回線ベースの伝送システムでは、ユーザ間の安
全性や分離性に高い信用が得られる。ＴＤＭの安全性の
特徴は、パケットベースのシステムにおいてでも、同等
に得られなければならない。

【００２３】図４は、新しいＩＰベースのパケット伝送
ネットワーク４０の一般的なアーキテクチャを示してい
る。このネットワークは、伝送ルータ（ＴＲ）４２、伝
送アクセス・ポイント（ＴＡＰ）４４、動的なホスト構
成プロトコル（ＤＨＣＰ）サーバ４６からなるサブシス
テムを持つ。顧客ルータまたはホスト・マシン（ＣＲ）
４８は、顧客アクセス・ライン５０およびＴＡＰ４４を
介して、ＩＰ伝送ネットワーク４０にアクセスする。こ
れらのサブシステムの機能は、下記に示す通りである。 （１）伝送ルータ（ＴＲ）：これらは、標準のＩＰルー
ティング装置であるが、顧客のネットワークからは見え
ない。これらは、ＩＰ（ＴＩＰ）パケット５２をルーテ
ィングし、１つのアクセス・ポイントから別のアクセス
・ポイントに顧客のパケットをカプセル化する。 （２）伝送アクセス・ポイント（ＴＡＰ）：これは、伝
送システムと顧客ルータ（ＣＲ）間のインタフェースで
ある。このポイントで、顧客のパケットは、１以上のＴ
ＩＰパケットにカプセル化される。ＴＩＰ宛先アドレス
は、顧客パケットと一致した宛先を有する位置と対応す
る。ＴＡＰもまた、帯域幅の監視と制御、アカウンティ
ングおよびＴＣＰトランキングのような機能を実行す
る。これらについては、後述する。 （３）動的なホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）サー
バ：伝送システムは、動的な構成を用いて、新しいアク
セス・ポイントに関する伝送ＩＰアドレスを供給する。
アクセス・ポイントのＴＩＰアドレスは、ローカル伝送
ルータ（ＴＲ）のルーティング・テーブル中にあり、標
準のルーティング・プロトコルによって、伝送ネットワ
ークを介して伝達される。

【００２４】図５は、既知のＩＰデータグラムのフォー
マットと、ＩＰヘッダのフィールドを示している。ＴＡ
Ｐ４４は顧客のデータをカプセル化し、適切なＩＰヘッ
ダを付加する。このカプセル化されたＩＰパケットはＴ
ＩＰであり、ＴＩＰ宛先とソース・アドレスを含む。そ
れらは、パケットと呼ばれてはいるが、顧客ルータ、ま
たはホスト・マシンは、任意のパケット中のデータ、フ
レームまたはＴＤＭフォーマットを生成し、アクセスラ
インを介して、そのデータをＴＡＰ４４に送る。

【００２５】本発明の一側面によるＩＰパケット伝送ネ
ットワークは、図４に示され、顧客のホスト・マシン間
で、イーサーネット・ネットワークをエミュレートす
る。この装置において、ＣＲはイーサーネット端末であ
り、ＣＲ４８がそのデータを伝送ネットワーク４０に送
るとき、ＣＲに接続されたＴＡＰ４４は、イーサーネッ
トのフレームからデータを除去し、それをＴＩＰパケッ
ト中にカプセル化する。ＴＩＰ宛先アドレスは、イーサ
ーネット・フレームに一致する宛先イーサーネット・ア
ドレスを持つ位置に対応する。伝送ネットワークから到
着するＴＩＰパケットは、正しいソースや宛先イーサー
ネット・アドレスによって、イーサーネットのフレーム
に戻される。イーサーネット・マルチキャスト・フレー
ムは、その顧客のコミュニティ用のＩＰマルチキャスト
・パケットに翻訳される。ＣＲは、イーサーネット・イ
ンタフェースのかわりに、ＴＩＰインタフェースを持っ
ていると仮定するとすると、ＴＡＰで、イーサーネット
・アドレスと対応のＴＩＰアドレス間の翻訳経費は緩和
される。イーサーネット・インタフェースからＴＩＰイ
ンタフェースへの置き換えは、ＩＰベースのパケット伝
送システムの見地からは好ましいが、ネットワークのイ
ンフラストラクチャに関して、新しい標準を表わすこと
になる。

【００２６】顧客のプロトコルに対して、伝送ネットワ
ークは、ルーティングされたネットワークよりむしろイ
ーサーネットのように振る舞うという意味で、トランス
ペアレントである。たとえば、顧客のルーティング・プ
ロトコルは、ＴＲまたはＴＡＰを含んでいない。伝送ネ
ットワーク上で移動するとき、顧客のＴＩＰパケット
は、それらのホップ・カウントをインクリメントしな
い。このイーサーネット・モデルは、顧客が、従来の簡
単なネットワーク管理方法を有する伝送システムを用い
るようにさせる。新しいネットワークからのＣＲが構成
を介して伝送ネットワークに付属しているとき、顧客
は、それをすでにシステム上にある他のＣＲによって監
視することができ、ＢＧＰ４のようなプロトコルを、そ
れらの間で走らせて、それらのルーティングテーブルを
セットできる。伝送ネットワークは、自動的に、ＣＲの
参加を検出する。ＣＲに接続されたＴＡＰは、ＣＲのイ
ンタフェースからイーサーネット・アドレスを受け取
り、ＤＨＣＰサーバから伝送ネットワークで使われるＣ
Ｒ用のＴＩＰアドレスを受け取る。このように、顧客の
イーサーネット・アドレスごとに、対応するＴＩＰアド
レスがある。ＣＲは、放送装置を介して、ＡＲＰ要求メ
ッセージ（アドレス分解プロトコル要求メッセージ）を
受け取り、イーサーネット・ネットワークに接続されて
いるかのように、伝送ネットワーク上で、それらのメッ
セージに対して応答する。

【００２７】図６に示される他の装置では、ＣＲ６０
は、非イーサーネット・リンクを用いて、ＩＰベースの
パケット伝送ネットワーク６２に接続される。図６で、
ＡＲＰ−ＴＡＰ６４は、アドレス分解プロトコルを実行
できるＴＡＰであり、任意のレイヤ２（データ・リン
ク）プロトコルを用いて、顧客リンクを介して、ＣＲに
接続される。ＣＲ６０から到着するＩＰパケットは、Ａ
ＲＰ−ＴＡＰ６４で、ＴＩＰパケットにカプセル化さ
れ、反対に、伝送ネットワークから到着するＴＩＰパケ
ットは、ＩＰパケットにパケット化される。ＡＲＰ−Ｔ
ＡＰ６４は、ＣＲ６０が、ＴＩＰとイーサーネット・モ
デルにおけるイーサーネット・アドレス間でマッピング
を知るのと似た方法で、ＩＰとＴＩＰ間のマッピングを
知る。ＩＰのメリットは、多くのレイヤ２リンク上で実
行されることである。ＡＲＰ−ＴＡＰを用いると、伝送
ネットワークは、これらすべてのリンクをサポートする
ことができるようになるが、一方、いまだイーサーネッ
ト・モデルを使用している。

【００２８】ローカル・エリア・ネットワークの強力な
特徴は、マルチキャストと放送を有することにある。こ
れに対するよい例は、イーサーネットであり、そこで
は、同じコミュニティのメンバー間の放送は、新しい、
または以前に知られていいないノードに、通信を開始す
るために用いられることである。伝送ネットワーク内
で、顧客は、彼らのコミュニティに対するマルチキャス
トおよび放送の能力が与えられるべきである。

【００２９】データネットワーク内で、異なるサービス
に対して期待される必要性を満たすために、パケット伝
送ネットワークも、遅延およびパケット損失の保証され
たレベルを供給しなければならない。ＩＰネットワーク
に関して定義された資源予約プロトコル（ＲＳＶＰ）
は、パケット伝送ネットワーク中で再利用され、最善以
上の特別な性能を持つパスを設定できる。サービスの質
を調節するためのルーティングの進歩もまた再利用され
る。伝送ネットワークは公衆インターネットよりずっと
変化しにくいので、より簡単にサービス装置の質をよく
することができる。

【００３０】上述のように、ＩＰベースのパケット伝送
ネットワークにおいて、宛先（１つのＴＩＰアドレス）
に送られるすべての顧客トラフィックは、１つのフロー
またはＴＩＰパケットにカプセル化される。これは、伝
送ルータのテーブルサイズと競合する接続の数を小さく
するが、欠点も持っている。すなわち、これは、インテ
リジェント破棄を実行するために、ルータが用いる顧客
フロー情報を隠してしまう。未使用の帯域幅を共有する
目的は、輻輳があり、すなわちそれ故内部ルータでパケ
ット破棄があることを意味する。さらに、複数の顧客パ
ケットは、単一の伝送パケット（ＴＩＰパケット）にカ
プセル化され、ヘッダのオーバ・ヘッドを減少させるこ
とが予期される。ＴＩＰパケットの破棄は、複数の顧客
パケットを破棄することにつながる。顧客パケットは、
ＴＣＰパケットでもよく、この顧客ＴＣＰパケットの破
棄は、潜在的に、顧客のＴＣＰ接続に好ましくない影響
を与える。

【００３１】回線ベースのネットワーク上に置かれる従
来のＩＰネットワークは、伝送制御プロトコル（ＴＣ
Ｐ）を用いて、ホスト・マシン間で帯域幅共有を実行す
る。図７は、ＴＣＰヘッダを示している。ＴＣＰにおい
て、センダ（センダホスト・マシン）は、常に、ネット
ワークをテストし、より多くの帯域幅が利用可能かどう
かを見て、レートを減少させる表示として、ＴＣＰパケ
ットのシーケンス数によって決定されるパケットの損失
を用いる。任意の損失パケットは、再度送られるので、
トラフィックのフローは信頼できるものになる。多くの
パケットが失われると、ＴＣＰ接続は、その帯域幅を非
常に減少させ、時間切れの状態になることもある。

【００３２】本発明の一実施の形態によれば、伝送アク
セス・ポイント（ＴＡＰ）は、帯域幅に対して競合する
必要があるＴＩＰトラフィック・フローに対するＴＣＰ
を用いる。２つのアクセス・ポイント間の１以上の顧客
トラフィックは、ＴＩＰヘッダとＴＣＰヘッダの両方を
有するＴＩＰパケットにカプセル化される。ＴＩＰヘッ
ダはＴＩＰソースと宛先アドレスを含む。これによっ
て、ＴＩＰのフローは、１以上の顧客トラフィックを含
む２つのアクセス・ポイント間で、１つのＴＣＰフロー
として扱うことができる。

【００３３】高いレートのネットワークを調べるために
ＴＣＰの固有の性能を用いることによって、一方、利用
可能な帯域幅を他のフローと共有するように適応させる
ことによって、多大なパケット損失（典型的には、数パ
ーセント）を被らずに、ネットワーク帯域幅の利用を大
きくすることができる。この実施の形態のＴＣＰトラン
クは、帯域幅に関して競合するため、パケット損失を被
るが、ＴＣＰはすべての損失パケットを再送するので、
すべてのパケットは、究極的には宛先に到着する。した
がって、このことは損失のないパイプに匹敵するため、
上位レイヤのトラフィック・プロトコルは、逆に影響を
受けない。ＴＣＰを再利用すると、利用可能な帯域幅に
対する動的な競合に対して、フロー・レートの適用を、
ネットワーク・ローディングに適合させ、すべての情報
の信頼できる配送を可能にする。

【００３４】図８は、ＴＡＰにおけるインタフェース・
モジュールを示している。図８において、入力モジュー
ル８０は、顧客ディジタル・データ・フローを受け取
り、アドレス・テーブル８２を参照することによって、
宛先伝送アクセス・ポイントに送られた顧客ディジタル
・データ・フローを識別する。カプセル化モジュール８
４は、一連のＴＣＰセグメントにおいて識別されるよう
に、また宛先伝送アクセス・ポイントのアドレスを含む
伝送ＩＰヘッダを各伝送ＩＰパケットに付属させるＩＰ
ヘッダ・モジュール８６の助けを借りて、これらのディ
ジタル・データ・フローをカプセル化する。これらのデ
ィジタル・データ・フローは、ディジタル・データ・フ
ロー間を適切に区分することによって、伝送ＩＰパケッ
トのデータ・フィールド中に含まれる。データ・フィー
ルドも、ＴＣＰヘッダ・モジュール８８によって生成さ
れるＴＣＰヘッダを含んでいる。ＴＣＰプロトコル・プ
ロセッサ９０は、ＴＣＰヘッダのすべての関連フィール
ドを用いて、ＴＣＰプロトコルを走らせる。送信モジュ
ール９２は、一連の完了した伝送ＩＰパケットを、パケ
ット伝送ネットワークに放出する。このパケット伝送ネ
ットワークは、宛先アドレスを読みとることによって、
パケットを、ふさわしい宛先伝送アクセス・ポイントに
適切にルーティングする。もちろん、受信機では、逆の
処理が行われる。

【００３５】許可プロセスは、ＴＣＰトランク上で、Ｔ
ＣＰ接続の数を制限でき、また、共有されているネット
ワーク資源上のＴＣＰトランクと競合するかもしれない
他のＴＣＰ接続の数も制限できる。これは、ＴＣＰトラ
ンクに対する保証された最小帯域幅を確実なものにし、
ＴＣＰトランク上の各ＴＣＰ接続も保証する。ＴＣＰ制
御は、余分の帯域幅が利用可能なとき、ＴＣＰトランク
とそれが運搬するＴＣＰ接続に、保証された帯域幅以上
の帯域幅を用いるようにさせる。

【００３６】２つのポイント間の全トラフィックが、利
用可能なシリアル技術より高いため、将来の伝送システ
ムは、複数の物理リンク上にトラフィックを分散しなけ
ればならない。これによって、誤送が生じ、クライエン
ト／サーバ接続の性能が非常に劣化する。ＴＣＰを用い
ると、伝送ストリームの固有の再送が行われ、逆効果が
生じることなく負荷を分散できる。ＴＣＰ性能は、輻輳
点で、不十分なバッファ・スペースのために非常に悪い
影響を受ける。１つのＴＣＰトランクに入るフローの集
合は、伝送ネットワークで見られるフローの全体数を減
らす。これによって、バッファ・スペースの使用が非常
に小さくなり、インテリジェント破棄をより多く用いる
ことになって、ネットワーク性能を高めることができ
る。

【００３７】ＴＣＰプロトコルの必須要素は、レートに
適応して、弾性的な共有と再送信を行い、確実な配送を
行うことである。しかしながら、新規のＩＰベースのパ
ケット伝送システム中では、トランクの両端が所有さ
れ、ネットワーク・オペレータがそれを熟知しているの
で、ＴＣＰを修正し てより高い性能にすることは可能
であり、それによって、より確実で改善された質のサー
ビスが顧客に提供されるようになる。

【００３８】伝送システムは、どのアクセス・ポイント
対間の全トラフィックに対しても最小レベルの帯域幅を
供給する必要がある。通常、ＴＣＰは、パケットが失わ
れると、送信レートを急激に減少させる。もし、保証さ
れた最小の帯域幅が既知であり、アクセス・ポイント間
の往復時間（ＲＴＴ）が知られているか、または計算さ
れている場合には、ＴＣＰのセンダのノードは、構成さ
れた最小レートに等しい送信レートにウインドウを減少
させることが必要になる。プロトコルは依然として適宜
に他の帯域幅を探すが、構成された最小値を維持するこ
とはできる。アクセス・ポイントは、再度アカウンティ
ングを行い、送るべきトラフィックがあったときには、
約束された最小値を確実に達成することができる。

【００３９】アクセス・ポイントでのアカウンティング
は、いくつかの時間ウインドウ上で、移動平均を用い
る。達成される平均レートが、割り当てられた最小限よ
り小さいときはいつでも、アクセス・ポイントは、パケ
ットがより高い配送優先順位を有するようにマークす
る。上記のように最小値になった後で適宜送られるトラ
フィックに対しては、パケットの送出の優先順位は低く
マークされるので、破棄することもできる。もし、ネッ
トワーク上の帯域幅の割り当てが従来通り送られるとし
たら、優先順位のより高いパケットは、ほとんど破棄さ
れることはない。ＩＰヘッダ中のＴＯＳフィールドは、
「最大の信頼」を表示するために供給される。

【００４０】アクセス・ポイントは、破棄可能とマーク
されたパケット上で制御を行うため、より弱くない接続
の方に損失を迂回できるので、異なるフロー間でかなり
よい共有を維持できる。アクセス・ポイントは、また、
この制御によって、全トラフィック内で、保証された帯
域幅を、好ましいクラスに割り当てることができる。ネ
ットワークの端部でＱｏＳ管理の複雑さを維持し、ネッ
トワーク内の構成を簡単なものにすることは、スケーラ
ブル・ネットワークと互換性がとれ、またインターネッ
ト業界の潮流とも合致する。

【００４１】先に述べたように、伝送リンクの両端（ア
クセス・ポイント）は所有され、十分に知られているた
め、ＩＰおよびＴＣＰヘッダを修正することによって、
カプセル化のオーバーヘッドを減少させて、不必要な情
報を取り除くことが可能である。この結果、帯域幅の使
用効率がさらによくなる。例えば、接続セットアップパ
ケット、接続切断パケットなどなどのいくつかの制御パ
ケットは必要ではなくなる。長い遅延を伴うパスの上
で、より速い送信を可能にするために、ＴＣＰウインド
ウサイズも拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による論理データ・ネットワークを示
す図である。

【図２】 本発明によるリングベースの伝送システムを
用いた論理データ・ネットワークを示す図である。

【図３】 網ベース伝送システムによって実現された論
理データ・ネットワークを示す図である。

【図４】 本発明によるＩＰベースのパケット伝送ネッ
トワーク用の一般的なアーキテクチャを示す図である。

【図５】 ＩＰヘッダのフィールドを示す既知のＩＰ構
成を示す図である。

【図６】 本発明の一実施の形態によるＡＲＰ−ＴＡＰ
を有するＩＰベースのパケット伝送システムを示す図で
ある。

【図７】 既知のＴＣＰヘッダ構成を示す図である。

【図８】 本発明の一実施の形態によるインタフェース
・モジュールの概略を示す図である。

【符号の説明】

１０…ルータ １２…伝送ファイバ・リンク １４…伝送ノード １６…マルチプレクサ １８…交差接続 ４０…ＩＰパケット伝送ネットワーク ４２…伝送ルータ（ＴＲ） ４４…伝送アクセス・ポイント（ＴＡＰ） ４６…ＤＨＣＰサーバ ４８…ホスト・マシン ５０…顧客アクセス・ライン ５２…ＩＰ（ＴＩＰ）パケット ６２…ＩＰパケット伝送ネットワーク ８０…入力モジュール ８２…アドレス・テーブル ８４…カプセル化モジュール ８６…ＩＰヘッダ・モジュール ８８…ＴＣＰヘッダ・モジュール ９０…ＴＣＰプロトコル・プロセッサ ９２…送信モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390023157 ＴＨＥ ＷＯＲＬＤ ＴＲＡＤＥ ＣＥＮ ＴＲＥ ＯＦ ＭＯＮＴＲＥＡＬ，ＭＯＮ ＴＲＥＡＬ，ＱＵＥＢＥＣ Ｈ２Ｙ３Ｙ ４，ＣＡＮＡＤＡ (72)発明者 チャップマン・アラン・スタンリー・ジョ ン カナダ国，ケイ２ケイ １ブイ５，オンタ リオ，カナタ，ペントランド クレセント 50 (72)発明者 カン・シャン・ツァン アメリカ合衆国，マサチューセッツ 02173，レキシントン，ジョセフ コミー ロード １

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顧客ディジタル・データを効率よく転送
   するパケット伝送ネットワークにおいて：それぞれが、
   ルーティングテーブルを持ち、ルーティング・リンクを
   介して伝送パケットをルーティングする複数のルーティ
   ング・ノードと；それぞれが、顧客ディジタル・データ
   の宛先と伝送アクセス・インタフェースのアドレスと相
   関させるアドレス・テーブルを持ち、１方の顧客アクセ
   ス・ラインを介して１以上の顧客端末を接続し、また他
   方のルーティング・リンクを介して、ルーティング・ノ
   ードに接続する複数の伝送アクセス・インタフェース
   と；顧客アクセスライン上の顧客ディジタル・データと
   ルーティング・リンク上の伝送パケット間で変換を行う
   各伝送アクセス・インタフェースとを含むことを特徴と
   するパケット伝送ネットワーク。
2. 【請求項２】 請求項１記載のパケット伝送ネットワー
   クにおいて：各伝送パケットは、ＴＣＰヘッダを含むこ
   とを特徴とするパケット伝送ネットワーク。
3. 【請求項３】 請求項２記載のパケット伝送ネットワー
   クにおいて：各伝送アクセス・インタフェースは、さら
   に顧客ディジタル・データと伝送パケットとを交換する
   ときに、残存伝送アクセス・インタフェースの１つを用
   いてＴＣＰプロトコルを実行するＴＣＰプロトコル・モ
   ジュールを含むことを特徴とするパケット伝送ネットワ
   ーク。
4. 【請求項４】 請求項３記載のパケット伝送ネットワー
   クにおいて：各伝送アクセス・インタフェースは、さら
   に、顧客ディジタル・データと伝送パケット間で、カプ
   セル化／カプセル分解を行うカプセル化モジュールを含
   むことを特徴とするパケット伝送ネットワーク。
5. 【請求項５】 請求項４記載のパケット伝送ネットワー
   クにおいて：各伝送アクセス・インタフェースは、さら
   に、アドレス分解プロトコルを実行するアドレス分解モ
   ジュールを含むことを特徴とするパケット伝送ネットワ
   ーク。
6. 【請求項６】 請求項４記載のパケット伝送ネットワー
   クにおいて：各伝送アクセス・インタフェースは、さら
   に、伝送アクセス・インタフェースのアドレスを記憶し
   管理する伝送ルーティング・ノードに接続された動的な
   ホスト構成プロトコル・サーバを含むことを特徴とする
   パケット伝送ネットワーク。
7. 【請求項７】 請求項４〜６のいずれかに記載のパケッ
   ト伝送ネットワークにおいて：伝送パケットはＩＰパケ
   ットで、それぞれがＩＰヘッダを含むことを特徴とする
   パケット伝送ネットワーク。
8. 【請求項８】 請求項３記載のパケット伝送ネットワー
   クにおいて：伝送パケットは、フレームリレー・パケッ
   トまたはイーサーネット・パケットのどちらかであっ
   て、その各々は、それぞれフレームリレー・ヘッダまた
   はイーサーネット・ヘッダを含むことを特徴とするパケ
   ット伝送ネットワーク。
9. 【請求項９】 パケットベースの伝送ネットワークを介
   して、ソース伝送アクセス・ポイントから宛先伝送アク
   セス・ポイントに、１以上の顧客ディジタル・データ・
   フローを効率よく転送するインタフェースにおいて：宛
   先伝送アクセス・ポイントに送られた１以上の入力顧客
   ディジタル・データ・フローを識別する入力モジュール
   と；１以上の宛先伝送アクセス・ポイントのアドレスを
   含むアドレス・テーブルと；各々が自己のＴＣＰヘッダ
   と伝送ヘッダを持ちその伝送ヘッダが宛先伝送アクセス
   ・ポイントを識別する１以上の伝送パケットのストリー
   ム中の入力顧客ディジタル・ディジタル・フローをカプ
   セル化するカプセル化モジュールと；伝送パケットのス
   トリームをパケットベースの伝送ネットワークに送信す
   る送信機とを含むことを特徴とするインタフェース。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のインタフェースにおい
    て：前記カプセル化モジュールは、伝送ＩＰパケットの
    ストリーム上でＴＣＰプロトコルを実行するＴＣＰプロ
    トコル・プロセッサを含み、そのＴＣＰプロトコルは、
    利用可能な帯域幅に対する動的な競合、フロー・レート
    をネットワーク・ローディングへの適応、損失パケット
    の再送信、および誤送パケットの再シーケンスのような
    機能を含むことを特徴とするインタフェース。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載のインタフェースにお
    いて：前記ＴＣＰプロトコル・プロセッサは、スライデ
    ィング・ウインドウ・フロー制御を実行する手段を含
    み、そのウインドウサイズは、輻輳が検出されると、保
    証された最小の帯域幅に関連して減少されることを特徴
    とするインタフェース。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載のインタフェースにお
    いて：前記ＴＣＰプロトコル・プロセッサは、スライデ
    ィング・ウインドウ・フロー制御を実行する手段を含
    み、ソースと宛先伝送アクセス・ポイント間の接続には
    データ交換用の拡大されたウインドウサイズを用いるこ
    とを特徴とするインタフェース。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載のインタフェースにお
    いて：前記入力顧客ディジタル・データ・フローは、１
    以上の顧客装置からの顧客パケットの複数のフローであ
    り、前記インタフェース・モジュールは、前記の１以上
    の顧客パケットを伝送パケットのストリームにカプセル
    化するカプセル化モジュールを含むことを特徴とするイ
    ンタフェース。
14. 【請求項１４】 請求項１２記載のインタフェースにお
    いて：入力顧客ディジタル・データ・フローは、１以上
    の顧客装置からの顧客パケットの複数のフローであり、
    前記ＴＣＰモジュールは、前記の１以上の顧客パケット
    を伝送パケットのストリームにカプセル化するカプセル
    化モジュールを含むことを特徴とするインタフェース。
15. 【請求項１５】 請求項１３または１４記載のインタフ
    ェースにおいて：前記伝送パケットはＩＰパケットであ
    り、その各々はＩＰヘッダを含むことを特徴とするイン
    タフェース。
16. 【請求項１６】 請求項１３または１４記載のインタフ
    ェースにおいて：前記伝送パケットはフレームリレー・
    パケットまたはイーサーネット・パケットかのどちらか
    であり、その各々は、それぞれフレームリレー・ヘッダ
    またはイーサーネット・ヘッダを含むことを特徴とする
    インタフェース。
17. 【請求項１７】 各々が、１以上の顧客装置に接続さ
    れ、少なくとも２つの伝送アクセス・インタフェース・
    モジュールを持つパケット伝送ネットワーク中で、ディ
    ジタル・データ・フローを効率よく転送する方法におい
    て：ソース伝送アクセス・インタフェース・モジュール
    で、１以上のディジタル・データ・フローを、１以上の
    顧客装置から受け取り；宛先伝送アクセス・インタフェ
    ース・モジュールに送られたこれらのディジタル・デー
    タ・フローを識別し；前記の宛先伝送アクセス・インタ
    フェース・モジュールにアドレスされた１つの伝送パケ
    ット・ストリーム中に、前記の１以上のディジタル・デ
    ータ・フローをカプセル化し；パケット伝送ネットワー
    クを介して伝送パケットを送る前に、各伝送パケット内
    にＴＣＰヘッダを含むことを特徴とするディジタル・デ
    ータ・フロー転送方法。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載のディジタル・データ
    ・フロー転送方法において：ソースと宛先伝送アクセス
    ・インタフェース・モジュール間で、伝送パケットのス
    トリーム上でＴＣＰプロトコルを走らせるステップをさ
    らに含むことを特徴とするディジタル・データ・フロー
    転送方法。
19. 【請求項１９】 請求項１８記載のディジタル・データ
    ・フロー転送方法において：ＴＣＰプロトコルを走らせ
    るステップは、さらに、スライディング・ウインドウ・
    フロー制御を実行するステップを含み、そのステップに
    おいて、ウインドウサイズは、輻輳が検出されたとき、
    保証された最小の帯域幅に関連して減少されることを特
    徴とするディジタル・データ・フロー転送方法。
20. 【請求項２０】 請求項１８記載のディジタル・データ
    ・フロー転送方法において：前記のＴＣＰプロトコルを
    走らせるステップは、さらに、スライディング・ウイン
    ドウ・フロー制御を実行するステップと、ソースと宛先
    伝送アクセス・インタフェース・モジュール間で、拡大
    したウインドウサイズを持つ接続を介して、データを交
    換するステップとを含むことを特徴とするディジタル・
    データ・フロー転送方法。
21. 【請求項２１】 請求項１８記載のディジタル・データ
    ・フロー転送方法において：前記のＴＣＰプロトコルを
    走らせるステップは、さらに、修正されたＴＣＰプロト
    コルを実行するステップを含み、そのステップにおい
    て、あるＴＣＰプロトコル機能は、ソースと宛先伝送ア
    クセス・インタフェース・モジュール間の取り決めによ
    って軽減されることを特徴とするディジタル・データ・
    フロー転送方法。
22. 【請求項２２】 請求項１８記載のディジタル・データ
    ・フロー転送方法において：１以上の顧客装置からの１
    以上のディジタル・データ・フローは、顧客パケットの
    １以上のフローであって、前記のカプセル化するステッ
    プは、１以上の顧客パケットを前記の宛先伝送アクセス
    ・インタフェース・モジュールにアドレスされた１つの
    伝送パケット・ストリームにカプセル化するステップを
    含むことを特徴とするディジタル・データ・フロー転送
    方法。
23. 【請求項２３】 請求項１９〜２２のいずれかに記載の
    方法において：前記の伝送パケットはＩＰパケットであ
    り、その各々はＩＰヘッダを含むことを特徴とするディ
    ジタル・データ・フロー転送方法。
24. 【請求項２４】 請求項１９〜２２のいずれかに記載の
    方法において：前記の伝送パケットはフレームリレー・
    パケットまたはイーサーネット・パケットかのどちらか
    であり、その各々は、それぞれフレームリレー・ヘッダ
    またはイーサーネット・ヘッダを含むことを特徴とする
    ディジタル・データ・フロー転送方法。