JPH11308223A - Atm交換機 - Google Patents

Atm交換機

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JPH11308223A
JPH11308223A JP10747298A JP10747298A JPH11308223A JP H11308223 A JPH11308223 A JP H11308223A JP 10747298 A JP10747298 A JP 10747298A JP 10747298 A JP10747298 A JP 10747298A JP H11308223 A JPH11308223 A JP H11308223A
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JP
Japan
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path
route
management circuit
value
band
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JP10747298A
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Susumu Noda
享 野田
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NEC Engineering Ltd
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NEC Engineering Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定経路へのVCの集中を回避し、輻輳の発
生を軽減するとともに、通信のパフォーマンスを向上さ
せることができるATM交換機を提供する 【解決手段】 擬似VC設定/管理回路5は擬似的な帯
域を必要とするVCの呼の要求がヘッダ変換/レート制
御回路6から発生した場合、リンク障害管理回路1とネ
ットワークトポロジ管理回路2とルーティングテーブル
3とからの情報を基にMR×α(α≦1)をIR値とす
る擬似VCヘッダ情報をヘッダ変換/レート制御回路6
に提供する。ヘッダ変換/レート制御回路6はリンク障
害管理回路1とネットワークトポロジ管理回路2とルー
ティングテーブル3とVC設定/管理回路4と擬似VC
設定/管理回路5とからの情報を基に送受信データのA
TMセルへの組立て/分解及びスイッチインタフェース
8に対する送信データのレート制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はATM交換機に関
し、特にATM(Asynchronous Tran
sfer Mode)交換機における2つのノード間を
接続するパス(VC:Virtual Channe
l)の設定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ATMネットワークにおいては、
2つのノード間を接続するパス(VC)が非同期に発生
する固定長ブロックのATMセルによって接続されてい
る。また、ATM交換機においてはこのATMセルをル
ーティングするためのルーティングテーブルを持ち、使
用可能な回線リソース帯域の中から各々のパスの最小H
OP数(通信するために中継したルータの台数を示す)
となる経路を選択し、送出先を識別するためのへッダを
ATMセルヘ付加して送出先の経路へATMセルの送出
を行う。
【0003】各々のパスには保証帯域(IR:Insu
red Rate)[ある論理仮想回線(VC)に対
し、ネットワークリソースがその通信を保証する(セル
またはパケットの廃棄の発生を起こさない)帯域であ
り、毎秒当たりのバイト数もしくはセル数(スループッ
ト)で表される]、超過帯域幅(MR:Maximum
Rate)[ある論理仮想回線(VC)上において、転
送可能なスループットの最大値であり、毎秒当たりのバ
イト数もしくはセル数で表される]が定義されている。
【0004】ATM交換機は経路選択時、各VCがある
経路を使用することが可能か否かの判断をこのIR値に
よって行い、決定された経路において、回線リソースに
余裕がある場合に限り、各々のVCに仮想的に定義され
たMR値までの帯域を使用したATMセルの転送ができ
るような通信帯域制御を行っている。
【0005】これは非同期に発生するATMセルの特微
を活かし、統計的多重化効率を向上させるためである。
このような経路選択の方式としては距離ベクトルアルゴ
リズムが知られている。この距離ベクトルアルゴリズム
では接続しようとするVcがネットワーク上で使用可能
な経路の中で最もHOP数の少ないルートを選択するよ
うに動作する。
【0006】すなわち、従来のATMネットワークで
は、図4に示すように、ATM交換機がリンク障害管理
回路1と、ネットワークトポロジ管理回路2と、ルーテ
ィングテーブル3と、VC設定/管理回路4と、ヘッダ
変換/レート制御回路6と、端末インタフェース7と、
スイッチ(S/W)インタフェース8とを備えている。
【0007】端末インタフェース7はLAN(Loca
l Area Network)側の物理レイヤを提供
し、ヘッダ変換/レート制御回路6との間で送受信デー
タの受渡しを行う。
【0008】ヘッダ変換/レート制御回路6はリンク障
害管理回路1とネットワークトポロジ管理回路2とルー
ティングテーブル3とVC設定/管理回路4とからの情
報を基に送受信データのATMセルへの組立て/分解及
びスイッチインタフェース8に対する送信データのレー
ト制御を行う。
【0009】VC設定/管理回路4はリンク障害管理回
路1とネットワークトポロジ管理回路2とルーティング
テーブル3とからの情報を基に通常のユーザデータ転送
に使用するVCの設定/管理を行い、VCへッダ情報を
ヘッダ変換/レート制御回路6へ提供する。
【0010】ルーティングテーブル3はリンク障害管理
回路1及びネットワークトポロジ管理回路2からの情報
によって、常にネットワーク内で使用可能な送受信及び
中継ノードの物理的経路情報を保持し、VC要求時にテ
ーブル内の最もHOP数の最小となる経路の情報をスイ
ッチインタフェース8に提供する。
【0011】リンク障害管理回路1はネットワーク内の
リンク状態を監視し、回線障害等で経路が使用できなく
なったり、ネットワークに新たな経路が生成された等の
情報をネットワークトポロジ管理回路2及びルーティン
グテーブル3に提供する。
【0012】ネットワークトポロジ管理回路2はリンク
障害管理回路1からの情報を基にネットワークの階層構
造の情報をリンク障害管理回路1及びルーティングテー
ブル3に提供する。
【0013】上記の回路構成において、従来のルーティ
ング経路を選択する回路は、図5に示すように、呼の設
定要求からVCの経路が確定するまでの処理を行う。つ
まり、端末(図示せず)からのデータ入力があり、ヘッ
ダ変換/レート制御回路6において新規のVC設定が必
要と判断されると、VC接続の要求が行われる。
【0014】VC接続の要求が行われると、ルーティン
グテーブル3から最小HOP数のルーティングテーブル
No.n(n=1から始まる)の情報を入手し(図5ス
テップS31)、IR値と経路Nの回線リソース帯域と
の比較が行われる(図5ステップS32)。
【0015】この場合、もしIR値が回線リソース帯域
よりも大きければ、ルーティングテーブルNo.nをn
+1とし(図5ステップS35)、再度ステップS32
の処理を行い、回線リソース帯域がIR値より大きい経
路をルーティングテーブルに見つけるまで続けられる。
【0016】IR値が回線リソース帯域よりも小さけれ
ば、呼の接続確認のためのセルへの応答があるかを判断
し(図5ステップS33)、応答が返ってきた段階でル
ーティングテーブルNo.nの回線リソース情報を呼の
経路が確定したVCのIR帯域分の修正を行ってルーテ
ィングテーブル情報の更新を行い(図5ステップS3
4)、VC接続の処理が終了する。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のATM
ネットワークでは、ATMネットワークのVCルーティ
ング経路選択方式の場合、ネットワーク上で各VCが使
用可能な経路の中で最もHOP数の少ないルートを選択
しているため、ある特定の回線経路にVCが集中してし
まう。
【0018】これは使用可能な経路の選定を必要となる
IR値の情報のみで行っているためであり、このような
手法をとらねばならない原因とは非同期に発生する帯域
に対して回線リソースを保証すると、ATMセルの特徴
である統計的多重化効率が低下してしまうことにある。
【0019】また、VCが集中した経路においては、そ
の回線に設定された各VCにMR帯域を使う帯域の余裕
がなくなってしまう。これは使用可能な経路の選定を必
要となるIR値の情報のみで行って、VCがある経路に
集中するためである。
【0020】このような回線におけるVCはTCP/I
P(Transmission Control Pr
otocol/Internet Protocol)
フレームのようなバースト性の高い通信において、ネッ
トワークの輻輳やセルの廃棄による通信スループットの
劣化を招いてしまう。
【0021】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、特定経路へのVCの集中を回避し、輻輳の発生を
軽減するとともに、通信のパフォーマンスを向上させる
ことができるATM交換機を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明によるATM交換
機は、2つのノード間を接続するパスの経路の選択時に
当該経路を使用することが可能か否かの判断を保証帯域
の値によって行い、決定された経路において余裕がある
場合に各々のパスに仮想的に定義された超過帯域幅の値
までの帯域を使用した転送を可能とする通信帯域制御を
行うATM交換機であって、前記パスの経路の選択時に
当該パスに要求される超過帯域幅の値とその経路の中継
箇所の数とを基に当該パスの経路選択を行う経路選択手
段を備えている。
【0023】すなわち、本発明のATM交換機はVCル
ーティング経路を選択する際に、使用可能な経路の選定
において任意のVCに対して仮想的に定義されたMR値
の帯域を考慮する。言い換えると、ATM交換機で2つ
のノード間を接続するパス(VC)を設定する場合に、
任意のVCに要求されるMR値とHOP数とから経路選
択することによって、特定経路へのVCの集中を回避
し、輻輳の発生を軽減するとともに、通信パフォーマン
スを向上させている。
【0024】より具体的には、ある任意のVC接続要求
時に、まずそのVCのMR×α(α≦1)をIR値とす
る擬似的なVCによってルーティングテーブルからの経
路選択を行い、VC接続完了後に擬似的に設定したVC
のIR値を本来のIR値に変換することで、そのVCの
通信経路にMR帯域に準じた帯域を与える。
【0025】特に、本発明はTCP/IPフレームを代
表とするクライアント−サーバ型通信をATMネットワ
ークで使用するIP over ATMもしくはLAN
Emulationネットワークにおいて大きな効果
をもたらす。
【0026】従来の技術によってなされる経路選択では
最小HOP数となる経路にVCが集中し、本来TCP/
IPフレームが通信時に必要とするMR帯域を確保する
ことができない。
【0027】このような場合にTCP/IPフレームの
通信をATMネットワークで行おうとすると、1個のA
TMセルで運べるデータサイズが48バイトなため、1
500バイト[IPパケットの標準的なMTU(Max
imum Transmission Unit)サイ
ズ。MTUとはIPパケットを転送するときの最大転送
単位(バイト)を指す]のIPパケットを転送するのに
約30セル必要となるが、そのうち、1セルでも廃棄さ
れると30セル全てを再送しなければならず、このよう
な僅かなセルの廃棄によって再送によるデータ転送量が
増大し、結果として通信スループットの劣化を招いてい
る。
【0028】しかしながら、本発明においてはある任意
のVC接続の経路が擬似的なVCの接続要求に伴い、M
R×α分の帯域が経路となる回線リソース上に確保され
る。このため、TCP/IPフレームの通信時に必要な
MR帯域を確保することが可能となり、セル廃棄の発生
を抑止することが可能となる。よって、再送によるデー
タ転送量も激減し、結果として通信スループットが向上
する。
【0029】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例によ
るATM交換機の構成を示すブロック図である。図にお
いて、本発明の一実施例によるATM交換機はリンク障
害管理回路1と、ネットワークトポロジ管理回路2と、
ルーティングテーブル3と、VC設定/管理回路4と、
擬似VC設定/管理回路5と、ヘッダ変換/レート制御
回路6と、端末インタフェース7と、スイッチ(S/
W)インタフェース8とを備えている。
【0030】端末インタフェース7は図示せぬLAN側
の物理レイヤを提供し、ヘッダ変換/レート制御回路6
との間で送受信データの受渡しを行う。ヘッダ変換/レ
ート制御回路6はリンク障害管理回路1とネットワーク
トポロジ管理回路2とルーティングテーブル3とVC設
定/管理回路4と擬似VC設定/管理回路5とからの情
報を基に送受信データのATMセルへの組立て/分解及
びスイッチインタフェース8に対する送信データのレー
ト制御を行う。
【0031】擬似VC設定/管理回路5は擬似的な帯域
を必要とするVCの呼の要求がヘッダ変換/レート制御
回路6から発生した場合に、リンク障害管理回路1とネ
ットワークトポロジ管理回路2とルーティングテーブル
3とからの情報を基にMR×α(α≦1)をIR値とす
る擬似VCヘッダ情報をヘッダ変換/レート制御回路6
に提供する。
【0032】VC設定/管理回路4はリンク障害管理回
路1とネットワークトポロジ管理回路2とルーティング
テーブル3とからの情報を基に通常のユーザデータ転送
に使用するVCの設定/管理を行い、VCへッダ情報を
ヘッダ変換/レート制御回路6に提供する。
【0033】ルーティングテーブル3はリンク障害管理
回路1及びネットワークトポロジ管理回路2からの情報
によって、常にネットワーク内で使用可能な送受信及び
中継ノードの物理的経路情報を保持し、VC要求時にテ
ーブル内において最もHOP数が最小となる経路の情報
をスイッチインタフェース8に提供する。
【0034】ここで、VC各々には保証帯域(IR:I
nsured Rate)[ある論理仮想回線(VC)
に対し、ネットワークリソースがその通信を保証する
(セルまたはパケットの廃棄の発生を起こさない)帯域
であり、毎秒当たりのバイト数もしくはセル数(スルー
プット)で表される]、超過帯域幅(MR:Maxim
um Rate)[ある論理仮想回線(VC)上におい
て、転送可能なスループットの最大値であり、毎秒当た
りのバイト数もしくはセル数で表される]が定義されて
いる。
【0035】リンク障害管理回路1はネットワーク内の
リンク状態を監視し、回線障害等で経路が使用できなく
なったり、ネットワークに新たな経路が生成された等の
情報をネットワークトポロジ管理回路2及びルーティン
グテーブル3に提供する。
【0036】ネットワークトポロジ管理回路2はリンク
障害管理回路1からの情報を基にネットワークの階層構
造の情報をリンク障害管理回路1及びルーティングテー
ブル3に提供する。
【0037】図2は本発明の一実施例によるATM交換
機の動作を示すフローチャートである。図2においては
本発明の一実施例によるATM交換機での呼の設定要求
からVCの経路が確定するまでの処理を示している。こ
れら図1及び図2を参照して本発明の一実施例によるA
TM交換機の動作について説明する。
【0038】図示せぬ端末からデータ入力があり、ヘッ
ダ変換/レート制御回路6において新規のVC設定が必
要と判断されると、VC接続の要求が行われる。VC接
続の要求が行われると、そのVC設定に擬似的なMR帯
域が必要か否かの判断を行う(図2ステップS1)。
【0039】そのVC設定に擬似的なMR帯域が必要で
あれば、ルーティングテーブル3から最小HOP数のル
ーティングテーブルNo.n(n=1から始まる)の情
報を入手し(図2ステップS2)、MR値と回線リソー
ス帯域との比較を行う(図2ステップS3)。
【0040】ルーティングテーブル3はリンク障害管理
回路1及びネットワークトポロジ管理回路2の動作によ
って常に物理的な経路を示すアドレスとその経路となる
回線リソース帯域情報とが、ルーティングテーブルN
o.1から最小HOP数の順に、またHOP数が同じ場
合には回線リソースが大きい方を若番とするように格納
されている。ここで、リンク障害管理回路1及びネット
ワークトポロジ管理回路2の動作については本発明の一
実施例に直接かかわらず、また従来と同様の方法で行わ
れるため、その説明を省略する。
【0041】MR値が回線リソース帯域よりも大きけれ
ば、ルーティングテーブルNo.nをn+1にし(図2
ステップS8)、再度ステップS2の処理を行い、回線
リソース帯域がMR値より大きい経路をルーティングテ
ーブル3から見つけるまで続けられる(図2ステップS
2,S3,S8)。
【0042】また、MR値が回線リソース帯域よりも小
さければ、決定されたルーティングテーブルNo.nの
情報によってVCのヘッダを生成し、呼の接続確認のた
めのセルの送出を行う(図2ステップS4)。
【0043】その後に、呼の接続確認のためのセルへの
応答があるかを判断し(図2ステップS5)、もし決め
られた時間内に応答がなければ、再度ステップS4に戻
って応答が返ってくるまでその処理を繰り返し実行する
(図2ステップS4,S5)。
【0044】の接続確認のためのセルへの応答が返って
くると、擬似的にMR=IRとして設定したVCを本来
のIR値に変更し(図2ステップS6)、ルーティング
テーブルNo.nの回線リソース情報を呼の経路が確定
したVCのIR帯域分の修正を行ってルーティングテー
ブル情報の更新を行い(図2ステップS7)、VC接続
の処理を終了する。
【0045】一方、ステップS1において、接続要求の
VCにMR帯域の要求がなければ、ルーティングテーブ
ルNo.nの情報を入手し(図2ステップS9)、ユー
ザVCのIR値と経路Nの回線リソース帯域との比較を
行う(図2ステップS10)。IR値が回線リソース帯
域よりも大きければ、ルーティングテーブルNo.nを
n+1にし、再度ステップ29の処理を行い(図2ステ
ップS11)、回線リソース帯域がIR値より大きい経
路をルーティングテーブル3から見つけるまで続けられ
る(図2ステップS9〜S11)。
【0046】また、IR値が回線リソース帯域よりも小
さければ、ステップS7へ移行し、ルーティングテーブ
ルNo.nの回線リソース情報を呼の経路が確定したV
CのIR帯域分の修正を行ってルーティングテーブル情
報の更新を行い、VC接続の処理を終了する。
【0047】図3は本発明の他の実施例によるATM交
換機の動作を示すフローチャートである。図3において
はMR帯域を必要とする経路選択の処理過程において、
HOP数とMR帯域との割合を比較しながら経路を決定
する処理を示している。
【0048】これは上記の接続処理でMR帯域が保証さ
れる経路を見つけることを最優先としているのに対し、
実際のネットワークではMR帯域を完全に保証してHO
P数が数段増加した経路より、MR帯域を完全には保証
できなくてもHOP数が小さい方がデータの転送効率が
良い場合があるためである。
【0049】この図3を参照して本発明の他の実施例に
よるATM交換機の動作について説明する。
【0050】MR帯域を必要とするVC接続の要求が発
生すると、まずルーティングテーブル3から要求された
MR値よりも大きい回線リソースをもつルーティングテ
ーブルNo.nが検索され、テーブルNo.nのHOP
数“Pa”が求められる(図3ステップS21)。
【0051】次に、上記の処理で求められたHOP数
“Pa”よりもHOP数が1段だけ少ない“Pa−1”
なるルーティングテーブルNo.mの情報を入手し(図
3ステップS22)、その求めたルーティングテーブル
No.mの回線リソース帯域とMR値のα(α<1)倍
との比較を行う(図3ステップS23)。ここで、係数
αは1HOP数と同等の回線効率を期待される帯域の割
合を示している。
【0052】HOP数が“Pa”より1段少ない経路に
おいて、MR×αの帯域が保証できる経路であれば、ル
ーティングテーブルNo.mの経路を選択し、ルーティ
ングテーブルNo.mの情報によって擬似VCを作成し
て呼の接続確認のためのセルの送信を行う(図3ステッ
プS24)。
【0053】呼の接続確認のためのセルへの応答が決め
られた時間内になければ(図3ステップS25)、再度
ステップS24に戻って、応答が返ってくるまで上記の
処理を繰り返し実行する(図3ステップS24,S2
5)。
【0054】呼の接続確認のためのセルへの応答が返っ
てくると、擬似的にMR=IRとして設定したVCを本
来のユーザVCに設定されているIR値に変更し(図3
ステップS28)、MR帯域を必要とするVC接続の経
路選択の処理を終了する。
【0055】HOP数が“Pa”より1段少ない経路に
おいて、MR×αの帯域が保証できない経路であれば、
ルーティングテーブルNo.nの情報によって擬似VC
を作成して確認セルの送信を行う(図3ステップS2
6)。
【0056】呼の接続確認のためのセルへの応答が決め
られた時間内になければ(図3ステップS27)、再度
ステップS26に戻って、応答が返ってくるまで上記の
処理を繰り返し実行する(図3ステップS26,S2
7)。
【0057】呼の接続確認のためのセルへの応答が返っ
てくると、擬似的にMR=IRとして設定したVCを本
来のユーザVCに設定されているIR値に変更し(図3
ステップS28)、MR帯域を必要とするVC接続の経
路選択の処理を終了する。
【0058】このように、使用可能な経路の選定を、本
来は多重化効率向上のため確保することができなかった
MR値と経路のHOPとの比較で決定し、経路決定後に
(MR−IR)値の帯域を選択経路より開放することに
よって、従来技術においてATMネットワークのある回
線経路に集中していたVCをネットワークリソース上で
経路負荷を分散することができる。
【0059】また、MR値と経路のHOPとの比較で決
定された経路に(MR−IR)値からなる擬似的な帯域
を設定することによって、TCP/IPフレームのよう
なバースト性の高い通信において招きやすかったネット
ワークの輻輳やセルの廃棄による通信スループットの劣
化を最小限に抑止することができる。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、2
つのノード間を接続するパスの経路の選択時に当該経路
を使用することが可能か否かの判断を保証帯域の値によ
って行い、決定された経路において余裕がある場合に各
々のパスに仮想的に定義された超過帯域幅の値までの帯
域を使用した転送を可能とする通信帯域制御を行うAT
M交換機において、パスの経路の選択時に当該パスに要
求される超過帯域幅の値とその経路の中継箇所の数とを
基に当該パスの経路選択を行うことによって、特定経路
へのVCの集中を回避し、輻輳の発生を軽減するととも
に、通信のパフォーマンスを向上させることができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるATM交換機の構成を
示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例によるATM交換機の動作を
示すフローチャートである。
【図3】本発明の他の実施例によるATM交換機の動作
を示すフローチャートである。
【図4】従来例によるATM交換機の構成を示すブロッ
ク図である。
【図5】従来例によるATM交換機の動作を示すフロー
チャートである。
【符号の説明】
1 リンク障害管理回路 2 ネットワークトポロジ管理回路 3 ルーティングテーブル 4 VC設定/管理回路 5 擬似VC設定/管理回路 6 ヘッダ変換/レート制御回路 7 端末インタフェース 8 スイッチインタフェース

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つのノード間を接続するパスの経路の
    選択時に当該経路を使用することが可能か否かの判断を
    保証帯域の値によって行い、決定された経路において余
    裕がある場合に各々のパスに仮想的に定義された超過帯
    域幅の値までの帯域を使用した転送を可能とする通信帯
    域制御を行うATM交換機であって、前記パスの経路の
    選択時に当該パスに要求される超過帯域幅の値とその経
    路の中継箇所の数とを基に当該パスの経路選択を行う経
    路選択手段を有することを特徴とするATM交換機。
  2. 【請求項2】 前記経路選択手段は、前記超過帯域幅の
    値×α(α≧1)分の帯域を持つ経路を選択するよう構
    成したことを特徴とする請求項1記載のATM交換機。
  3. 【請求項3】 前記経路選択手段は、前記パスの経路の
    確認を超過帯域幅を基に行い、当該経路の確認後に当該
    のパスの保証帯域の値に戻すよう構成したことを特徴と
    する請求項1または請求項2記載のATM交換機。
  4. 【請求項4】 前記経路選択手段は、当該経路の中継箇
    所の数が最小となる経路を選択するよう構成したことを
    特徴とする請求項1から請求項3のいずれか記載のAT
    M交換機。
  5. 【請求項5】 前記経路選択手段は、前記パスの経路の
    確認において要求される超過帯域幅の値よりも大なる回
    線リソースを持つ経路を検索し、当該経路に対応する中
    継箇所の数が1段だけ少ない中継箇所の数の経路の中か
    ら当該超過帯域幅の値×α(α≧1)分の帯域を持つ経
    路を選択するよう構成したことを特徴とする請求項1か
    ら請求項3のいずれか記載のATM交換機。
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