JPH0779253A - パケット交換機 - Google Patents

パケット交換機

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JPH0779253A
JPH0779253A JP22292793A JP22292793A JPH0779253A JP H0779253 A JPH0779253 A JP H0779253A JP 22292793 A JP22292793 A JP 22292793A JP 22292793 A JP22292793 A JP 22292793A JP H0779253 A JPH0779253 A JP H0779253A
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JP
Japan
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packet
transmission delay
congestion
transmission
source
Prior art date
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Application number
JP22292793A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Oba
義洋 大場
Kazuaki Iwamura
和昭 岩村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】パケット交換機の輻輳時に、輻輳からの早期回
復を図るとともに、パケット交換網全体の実効スループ
ットを向上させる。 【構成】入出力バッファを備えたパケット交換機におい
て、パケット到着率とパケット伝送遅延とを測定する到
着率・伝送遅延測定手段15と、入出力バッファの輻輳
状態を検出する輻輳検出手段14と、輻輳時に測定した
パケット到着率とパケット伝送遅延の値により送信元ご
とに優先度を決定しパケットのバッファへの入力を規制
するパケット規制手段16と、輻輳時にパケット送信元
に対し輻輳を通知する輻輳通知手段17とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、送信元からのパケット
に対して輻輳時の制御を行うパケット交換機に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、パケット交換機はパケットを蓄
積するためのバッファを持っており、一時的に交換機の
出力線の伝送能力を超える数のパケットが到着しても、
バッファで吸収できるようになっている。しかしなが
ら、交換機の出力線の伝送能力を越える数のパケットが
連続的に到着した場合にはバッファで吸収できない状態
になる。これを輻輳状態と呼ぶ。
【0003】このため、パケット交換機が輻輳状態にな
ったとき、パケットの廃棄を行なってり、あるいは、パ
ケットの送信元に対して輻輳を通知し、輻輳通知を受信
した送信元ではパケット送信の抑制を行なうなどの制御
を行なうことにより、輻輳状態を早急に解消する必要が
ある。
【0004】従来は、交換機の輻輳状態を解消するため
に、パケットを廃棄する場合に、到着するパケットを一
定期間廃棄したり、あるいは公平性を保つために、到着
率が大きい送信元から送信されてきたパケットを優先的
に廃棄する制御方式を取っている。
【0005】また、パケットの送信元と送信先の間で
は、パケット送達確認数に基づくウィンドウフロー制御
や、パケットの送信間隔に基づくレートフロー制御と、
交換機から送信される輻輳通知とを組み合わせることに
より、輻輳時のパケット送信量の抑制を行なっている。
【0006】ここで、接続地域が広域におよび、かつ、
非常に高速な通信速度を提供するようなパケット交換網
においては、パケット交換機におけるパケットの処理時
間に対して交換機間のパケット伝搬遅延時間が相対的に
大きくなる。このため、パケットが送信元を出てから交
換機に到着するのにかかる時間であるパケット伝送遅延
時間も相対的に大きくなる。
【0007】このような状況で従来の輻輳制御を行なっ
た場合、伝送遅延が大きく、かつパケット到着率も大き
い送信元からのパケットを廃棄すると、パケットの送信
元が輻輳を認識するまでにすでに送信したパケットの数
が大きくなり、その結果、再送パケット数の増加による
スループットの低下や、輻輳からの回復までに要する時
間の増大を招く可能性がある。実際、伝送遅延が大きい
パケットは交換機において優先的に処理することが、文
献International Conference on Communications91
(ICC '91),pp.1666−1670において
提案されている。
【0008】しかし、伝送遅延が大きくとも到着率の低
い送信元の発生したパケットは、仮に廃棄されたとして
も再送パケット数はそれほど増加しない。一方、伝送遅
延の等しい場合に、到着率の高い送信元の発生したパケ
ットを廃棄すると、到着率の低い送信元のパケットを廃
棄した場合より再送パケット数が増加し、スループット
の低下を招く。このように、伝送遅延のみに基づいた優
先制御は不十分であるという問題を有する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上述べた様に従来の
パケット交換機においては、輻輳状態を解決するために
パケット到着率のみに基づいてパケットの優先制御を行
なっていたため、送信元によっては再送パケット数が増
加し、スループットの低下を招くという欠点があった。
【0010】本発明の目的は、輻輳状態を解決するため
にパケット到着率及び伝送遅延に基づいて送信元対応で
パケットの優先制御を行なうことにより、スループット
を向上させるパケット交換機を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、送信されたパ
ケットを蓄積するための入出力バッファと、パケットの
送信元からのパケット到着率及び伝送遅延を測定する測
定手段と、前記入出力バッファの輻輳状態を検出する輻
輳検出手段と、この輻輳検出手段により輻輳状態が検出
された場合に前記測定手段により測定されたパケット到
着率及び伝送遅延を用いて送信元対応に優先度を決定
し、該優先度に従ってパケットの入力規制を行なうパケ
ット規制手段と、前記輻輳検出手段により輻輳状態が検
出された場合に前記送信元に対し輻輳を通知する輻輳通
知手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0012】
【作用】この結果、本発明によれば、交換機で輻輳が発
生した場合に、伝送遅延が大きく、かつ、パケット到着
率が大きい送信元からのパケットを優先的に処理するこ
とが可能となり、このような送信元からのパケットの廃
棄による再送パケット数の増加に伴うスループットの低
下を回避し、輻輳からの回復までに要する時間を減少す
ることができるため、パケット交換網全体の実効スルー
プットの向上が期待できる。
【0013】また、パケット到着率が大きく伝送遅延は
小さい送信元からのパケットや、逆に、伝送遅延が大き
くパケット到着率は小さい送信元からのパケットは、廃
棄されても送信元がパケット廃棄を認識してからパケッ
トを再送するまでに既に送信済みのパケット数が大きく
ならないため、このようなパケットを非優先的に処理し
ても再送パケット数の増大を招くことがなく、したがっ
て、パケット交換網全体の実効スループットを向上する
ことができる。
【0014】また、輻輳状態からの回復が従来の制御方
式よりも早くなることが期待されるため、この制御方法
を用いることにより非優先的に処理される送信元が受け
る通信品質に対する影響も小さく抑えることができる。
【0015】
【実施例】図1は、本発明を用いたm入力n出力パケッ
ト交換機の概略構成を示している。図1において、11
はスイッチ、12は入力バッファ、13は出力バッフ
ァ、14は輻輳検出手段、15は到着率・伝送遅延測定
手段、16はパケット規制手段、17は輻輳通知手段、
181−1、181−2、…、181−mは交換機の入
力リンク、182−1、182−2、…、182−nは
交換機の出力リンク、191は入力バッファ12と輻輳
検出手段14間の制御線、192は出力バッファ13と
輻輳検出手段14間の制御線、193は輻輳検出手段1
4とパケット規制手段16間の制御線、194は輻輳検
出手段14と輻輳通知手段17間の制御線、195は到
着率・伝送遅延測定手段15とパケット規制手段16間
の制御線である。
【0016】ここで、パケットは交換機の入力リンク1
81−1、181−2、…、181−mから交換機に到
着する。交換機の入力リンク181−i(1m)
に到着したパケットは到着率・伝送遅延測定手段15、
パケット規制手段16、入力バッファ12を通ってスイ
ッチ11に入力され、スイッチ11によって出力バッフ
ァ13に交換出力される。
【0017】さらに、出力バッファ13に交換出力され
たパケットは、輻輳通知手段17を通って、交換機の出
力リンク182−jにより交換機から出力される。到着
率・伝送遅延測定手段15は、通過するパケットの送信
元ごとに、単位時間当たりのパケット到着率を測定す
る。また、所定のプロトコルを用いて、送信元と交換機
間のパケット伝送遅延を測定する。さらに測定した送信
元ごとのパケット到着率とパケット伝送遅延の値を制御
線195を用いてパケット規制手段6に出力する。
【0018】入力バッファ12、および出力バッファ1
3は、パケットの交換機への到着速度と交換機からの出
力速度の差を吸収するために一時的にパケットを蓄積す
るとともに、それぞれ、制御線191、192を用い、
交換機の入力、または出力リンクごとの現在の使用バッ
ファ数を輻輳検出手段14に出力する。
【0019】輻輳検出手段14は制御線191、192
から入力されるバッファの使用数を監視し、輻輳状態に
ある入力、または出力リンクのバッファ使用数が一定の
値を上回ると、輻輳状態に入ったとみなし、制御線19
3、194を用いて、パケット規制手段16と輻輳通知
手段17にそれぞれ輻輳検出信号を出力する。また、制
御線191、192から入力されるバッファの使用数が
一定の値を下回ると、輻輳状態にある入力、または出力
リンクは非輻輳状態に入ったとみなし、制御線193を
用いて、パケット規制手段16に非輻輳検出信号を出力
する。
【0020】パケット規制手段16は、到着率・伝送遅
延測定手段15から入力される送信元ごとのパケット到
着率とパケット伝送遅延の値を用いて、送信元ごとに輻
輳発生時の優先度を決定する。さらに、輻輳検出手段1
4から輻輳検出信号を受信した場合、決定した優先度に
基づいて、優先度が低い送信元からの到着パケットを優
先的に廃棄する。また、輻輳検出手段14から非輻輳検
出信号を受信した場合、輻輳状態で行なっていた優先処
理を中止し、通常の処理を行なう。
【0021】輻輳通知手段17は、輻輳検出手段14か
ら輻輳検出信号を受信した場合、輻輳通知用制御パケッ
トを生成し、通過するパケットの送信元に対して送信す
る。次に、図2に本発明によるパケット交換網の一例を
示す。図2において、21、22、23は端末、24、
25、26は本発明によるパケット交換機、27は双方
向の物理リンク、28は網内を伝送されるパケットを表
す。端末21、22、23は交換機26の出力リンクを
共有する。端末21はパケット到着率が小さく、交換機
26までのパケット伝送遅延も大きいとする。端末22
はパケット到着率も、交換機26までのパケット伝送遅
延も大きいものとする。端末23はパケット到着率が大
きく、交換機26までのパケット伝送遅延は小さいもの
とする。この状況で交換機26が輻輳状態になったとす
ると、交換機26は、測定したパケット到着率とパケッ
ト伝搬遅延の値により、端末21、22、23の間に優
先度を付け、その優先度に基づいてパケットの入力規制
を行なうと同時に、端末21、22、23に対して輻輳
通知を行なう。
【0022】図3に優先度の決定方法の例を示す。図3
(a)は基本的に伝送遅延優先で、伝送遅延が同じとき
は到着率が大きいほうを優先的に入れる場合、図3
(b)は到着率に関係なく、完全に伝送遅延優先の場
合、図3(c)は基本的に到着率優先で、到着率が同じ
ときは伝送遅延が大きいほうを優先的に入れる場合、図
3(d)は伝送遅延に関係なく、完全に到着率優先の場
合の優先度決定表である。なお、優先度は高い順に1、
2、3、4としている。
【0023】次に、図4に送信側端末が要求を発生する
ことにより伝送遅延を測定する手段の実施例としてシー
ケンス図を示す。図4において、41は伝送遅延測定要
求パケット、42は伝送遅延測定応答パケット、43、
44、45は伝送遅延測定終了パケット、46は送信側
端末から交換機1までの伝送遅延測定パケット応答時
間、47は送信側端末から交換機2までの伝送遅延測定
パケット応答時間、48は送信側端末から受信側端末ま
での伝送遅延測定パケット応答時間を表す。伝送遅延測
定終了パケット43、44、45の中には、それぞれ伝
送遅延測定パケット応答時間46、47、48の値が入
っている。
【0024】次に、図5に交換機が要求を発生すること
により伝送遅延を測定する手段の実施例としてシーケン
ス図を示す。図5において、51は伝送遅延測定要求パ
ケット、52は伝送遅延測定応答パケット、53は交換
機から送信側端末までの伝送遅延測定パケット応答時間
を表す。53の値を交換機から送信側端末までの伝送遅
延時間とする。
【0025】次に、図6に到着率・伝送遅延測定手段1
5の構成図を示す。図6において、181−1、181
−2、…、181−mは入力リンク、183−1、18
3−2、…、183−mは到着率・伝送遅延測定手段1
5とパケット規制手段16間のリンク、61−1、61
−2、…、61−mはポート別測定手段、62はパケッ
トラッチ手段、63はパケット選択手段、64は到着率
測定手段、65は伝送遅延測定手段、66は伝送遅延測
定応答作成手段、67はパケット挿入手段、68、6
9、610、611は内部データ線を表す。
【0026】パケットラッチ手段62は入力リンクから
到着するパケットのコピーを取り出して内部データ線6
8を用いてパケット選択手段63に送る。パケット選択
手段63は、パケットラッチ手段62から受信したパケ
ットが伝送遅延測定要求パケットならこのパケットを内
部データ線611を用いて伝送遅延測定応答作成手段6
6に送り、パケットが次ノード宛の伝送遅延測定終了パ
ケットなら、パケットを内部データ線610を用いて伝
送遅延測定手段65に送り、上記制御用パケット以外の
パケットは内部データ線69を用いて到着率測定手段6
4に送る。
【0027】到着率測定手段64は、パケット選択手段
63から受信したパケットから送信元アドレスごとに一
定時間当たりの到着パケット数をカウントし、送信元ア
ドレスと、到着パケット数の値の組を195を用いてパ
ケット規制手段に出力する。
【0028】伝送遅延測定手段65は、パケット選択手
段63から受信した伝送遅延測定終了パケットの送信元
アドレスと、パケットのデータ部に書き込んである伝送
遅延の値の組を195を用いてパケット規制手段に出力
する。
【0029】伝送遅延測定応答手段66は、パケット選
択手段63から受信した伝送遅延測定要求パケットを受
信すると、送信先アドレスが伝送遅延測定要求パケット
の送信元アドレス、送信元アドレスが次ノードのアドレ
スである伝送遅延測定応答パケットを生成して、内部デ
ータ線612を用いてパケット挿入手段67に送る。
【0030】パケット挿入手段67では、伝送遅延測定
応答作成手段66から伝送遅延測定応答パケットを受信
すると、これを優先的にリンク183−1、183−
2、…、183−mに送る。
【0031】最後に、図7に本発明における、輻輳解除
を通知する手段を持ったm入力n出力パケット交換機の
概略構成を示している。図7において、71は輻輳通知
・輻輳解除通知手段、72は輻輳検出手段、73は輻輳
検出手段72と輻輳通知・輻輳解除通知手段71間の制
御線を表す。
【0032】輻輳検出手段72は制御線191、192
から入力されるバッファの使用数を監視し、輻輳状態に
ある入力、または出力リンクのバッファ使用数が一定の
値を下回ると、非輻輳状態に入ったとみなし、制御線1
93、制御線73を用いて、パケット規制手段16と輻
輳通知・輻輳解除通知手段71にそれぞれ非輻輳検出信
号を出力する。
【0033】輻輳通知・輻輳解除通知手段71は、輻輳
検出手段72から非輻輳検出信号を受信した場合、輻輳
解除通知用制御パケットを生成し、通過するパケットの
送信元に対して送信する。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、パケット交換機が輻輳
状態になった場合に、パケット到着率及び伝送遅延を考
慮してバッファ制御を行なうため、ネットワーク・スル
ープットの低下を最小限に抑えることができ、またフロ
ー制御と組み合わせることにより、輻輳からの回復まで
に要する時間を小さく抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例であるm×nパケット交換機
の概略構成を表す図。
【図2】 本発明の実施例を用いたパケット交換網の一
例を表す図。
【図3】 本発明におけるパケット到着率とパケット伝
送遅延による優先度決定方法の複数の例を表す図。
【図4】 本発明における送信側端末が要求を発生する
ことによる伝送遅延の測定手順を示す図。
【図5】 本発明における交換機が要求を発生すること
による伝送遅延の測定手順を示す図。
【図6】 本発明における到着率・伝送遅延測定手段の
実施例を示す概略図。
【図7】 本発明の実施例の一つである輻輳解除を通知
する手段を持つm×nパケット交換機の概略構成を表す
図。
【符号の説明】
11…スイッチ 12…入力バッファ 13…出力バッファ 14…輻輳検出手段 15…到着率・伝送遅延測定手段 16…パケット規制手段 17…輻輳通知手段 181−1,181−2,181−m…交換機の入力リ
ンク 182−1,182−2,182−n…交換機の出力リ
ンク 191,192,193,194,195…制御線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信されたパケットを蓄積するための入出
    力バッファと、パケットの送信元からのパケット到着率
    及び伝送遅延を測定する測定手段と、前記入出力バッフ
    ァの輻輳状態を検出する輻輳検出手段と、この輻輳検出
    手段により輻輳状態が検出された場合に前記測定手段に
    より測定されたパケット到着率及び伝送遅延を用いて送
    信元対応に優先度を決定し、該優先度に従ってパケット
    の入力規制を行なうパケット規制手段と、前記輻輳検出
    手段により輻輳状態が検出された場合に前記送信元に対
    し輻輳を通知する輻輳通知手段とを備えたことを特徴と
    するパケット交換機。
  2. 【請求項2】前記パケット規制手段は、パケット到着率
    が第1の所定値以上であり、かつ伝送遅延が第2の所定
    値以上である送信元からのパケットの優先度を高くする
    ものである請求項1記載のパケット交換機。
  3. 【請求項3】前記送信元は伝送遅延測定要求パケットを
    前記パケット交換機へ送信するとともに送信時刻を記憶
    し、前記パケット交換機は、伝送遅延測定要求パケット
    を受信すると前記送信元へ伝送遅延測定応答パケットを
    送信し、前記送信元は伝送遅延測定応答パケットを受信
    すると受信時刻と前記送信時刻から伝送遅延の値を計算
    し伝送遅延測定終了パケットに入れて前記パケット交換
    機へ送信することにより、前記測定手段は送信された伝
    送遅延の値を送信元アドレスと対応付けて保持するもの
    である請求項1記載のパケット交換機。
  4. 【請求項4】前記パケット交換機は、前記送信元へ伝送
    遅延測定要求パケットを送信するとともに送信時刻を記
    憶し、前記送信元は伝送遅延測定要求パケットを受信す
    ると前記パケット交換機へ伝送遅延測定応答パケットを
    送信し、前記パケット交換機が伝送遅延測定応答パケッ
    トを受信すると、前記測定手段は受信時刻と前記送信時
    刻から伝送遅延を計算して保持するものである請求項1
    記載のパケット交換機。
JP22292793A 1993-09-08 1993-09-08 パケット交換機 Pending JPH0779253A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6751194B1 (en) 1999-05-31 2004-06-15 Nec Corporation Packet multiplexer for priority control
WO2008111117A1 (ja) * 2007-03-09 2008-09-18 Fujitsu Limited 中継装置およびその制御方法、atm装置間通信支援システム、ならびにコンピュータプログラム
JP2013074338A (ja) * 2011-09-26 2013-04-22 Nec Saitama Ltd タイムサーバ、端末、時刻同期システム、時刻同期方法、及びプログラム

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