(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力ポートと、一つの出力ポートとを備え、この入力ポートに到着する入力パケットをパケットの長さが固定の出力パケットに多重する手段を備えたパケット多重化装置において、
出力パケットのパケット識別子毎にバッファが設けられ、このバッファに前記識別子にしたがって入力パケットを振り分け蓄積する手段と、
前記バッファに蓄積された入力パケットのデータ量を測定する手段と、
蓄積された入力パケットのデータ量が出力パケットのパケット長に対応した閾値に達したバッファ内の入力パケットを優先的に多重し出力パケットとして出力する手段と、
一つのパケットが複数の入力パケットに分割されて転送されるときに、前記一つのパケットの最終パケットとなる入力パケットが到着したバッファについては、前記閾値にかかわらず当該バッファ内の入力パケットを優先的に多重して出力パケットとして出力する手段と
を備えたことを特徴とするパケット多重化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケットを別の固定長フレームに格納して転送するネットワークに利用するに適する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパケットの変換を伴うパケット多重化方式では、図７に示すように、入力パケットであるパケットＡから出力パケットであるパケットＢへのパケット変換部と出力ポートへの出力制御を行うスケジューリング部から構成され、それぞれは独立に処理されている。
【０００３】
つまり、入力パケットは、該当する出力パケットの識別子のバッファ毎に蓄積され、固定長フレームの出力パケットに変換されることになるが、入力パケットのトラヒック状況あるいは入力パケットの内容に応じて優先的な出力ポートへのスケジューリングを行うといった出力処理は行わない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
入力パケットを、入力パケットとは異なる長さ、構成を持つ固定長フレームの出力パケットに格納して転送する際に、出力パケットの中での有効入力パケットの占める割合（有効パケット密度）は多重度をみる重要な要素の一つである。
【０００５】
従来の技術を用いる場合には、パケット変換処理とスケジューリング処理が独立に行われるために、バッファに、出力パケットの識別子毎に割当てられた帯域（出力帯域）に満たない入力パケットしかない場合でも、スケジューリング処理によって読み出される順番になれば、出力帯域に見合った所定の個数の出力パケットが読み出される。すなわち、この読み出された所定の個数の出力パケットには、無効となる空帯域が多く含まれる結果となり、有効パケット密度が悪化し、出力ポートの回線使用効率が低下する。
【０００６】
あるいは、一つのパケットが複数の入力パケットに分割されて転送される場合に、当該一つのパケットの最終パケットがバッファに到着しているにもかかわらず、スケジューリング処理によって読み出される順番が回って来ない場合には、この待ち時間が当該一つのパケットの転送遅延時間の増大を招く結果となる。
【０００７】
特に、当該一つのパケットを構成する他のパケットが既に送出済みである場合には、この最終パケット一つが遅延することにより、当該一つのパケット全体が許容遅延時間を逸脱して廃棄されてしまう場合もあり得る。
【０００８】
本発明は、このような背景に行われたものであって、入力パケットのトラヒック状況および格納された情報の内容に応じて入力パケットから出力パケットに変換を行うことにより、出力帯域が最適となるようにアダプティブな帯域の割当てを可能とし、統計多重効果を高めることができるパケット多重化装置を提供することを目的とする。また、本発明は、パケットの転送遅延時間を少なくすることができるパケット多重化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のパケット多重化装置は、入力パケットを出力パケットの識別子毎に格納する複数のバッファに蓄積されている送信待ちデータ量（キュー長）を測定し、この複数のバッファのどのバッファから読み出すか判定するときには、キュー長が出力パケットのペイロード長に達していること、もしくは、バッファに蓄積されている入力パケットが一つのパケットを分割した最終パケットであることを考慮することを特徴とする。
【００１０】
すなわち、従来のスケジューラによる送信条件に加えて、キュー長が出力パケットのペイロード長に達していることを加えることで、常に出力パケットを有効なデータによって満たして送出することができる。こうして有効パケット密度が低い非効率な出力パケットの送出を抑制し、有効パケット密度が高い効率的な出力パケットのみ送出していくことにより、帯域の有効利用を図ることができる。
【００１１】
また、入力パケットに一つのパケットの最後を示す識別子が付与されている場合には、従来のスケジューラによる送信条件と前記キュー長による送出条件に限定すると、キュー長が出力パケットのペイロード長に達するまではバッファに格納された最終パケットが送出されないケースが発生し、前記一つのパケットとしての転送遅延時間が大きくなってしまうことがあるため、前記一つのパケットの最後を示す識別子が付与された入力パケットはたとえ有効パケット密度が下がっても出力パケットに変換し送出していく必要がある。
【００１２】
そこで本発明は、前記一つのパケットを構成する複数の入力パケットの最終パケットに対しては、キュー長の条件を適用せずに出力パケットに変換し送出していくことを特徴としている。本発明により前記一つのパケットの転送遅延時間を短くすることができる。
【００１３】
すなわち、本発明は、複数の入力ポートと、一つの出力ポートとを備え、この入力ポートに到着する入力パケットをパケットの長さが固定の出力パケットに多重する手段を備えたパケット多重化装置である。
【００１４】
ここで、本発明の特徴とするところは、出力パケットのパケット識別子毎にバッファが設けられ、このバッファに前記識別子にしたがって入力パケットを振り分け蓄積する手段と、前記バッファに蓄積された入力パケットのデータ量を測定する手段と、蓄積された入力パケットのデータ量が出力パケットのパケット長に対応した閾値に達したバッファ内の入力パケットを優先的に多重し出力パケットとして出力する手段とを備えたところにある。
【００１５】
また、一つのパケットが複数の入力パケットに分割されて転送されるときに、前記一つのパケットの最終パケットが到着したバッファについては、前記閾値にかかわらず当該パケットの到着したバッファ内の入力パケットを優先的に多重し出力パケットとして出力する手段を備えることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明実施例のパケット多重化装置の構成を図１および図４を参照して説明する。図１は本発明第一実施例のパケット多重化装置の要部ブロック構成図である。図４は本発明第二実施例のパケット多重化装置の要部ブロック構成図である。
【００１７】
本発明は、複数の入力ポートＩ１〜Ｉｎと、一つの出力ポートＯとを備え、この入力ポートＩ１〜Ｉｎに到着する入力パケットをパケットの長さが固定の出力パケットに多重する手段としての制御部Ｂ１４を備えたパケット多重化装置である。
【００１８】
ここで、本発明の特徴とするところは、図１に示すように、出力パケットのパケット識別子毎にバッファＢ１５１〜Ｂ１５ｎが設けられ、このバッファＢ１５１〜Ｂ１５ｎに前記識別子にしたがって入力パケットを振り分け蓄積する手段としてのＶＰＩ／ＶＣＩ識別部Ｂ１１と、バッファＢ１５１〜Ｂ１５ｎに蓄積された入力パケットのデータ量を測定する手段としてのキュー長読取部Ｂ１３とを備え、情報管理部Ｂ１２は、蓄積された入力パケットのデータ量が出力パケットのパケット長に対応した閾値に達したバッファＢ１５ｉ（ｉは１〜ｎのいずれか）を検出して送信権を与え、制御部Ｂ１４は、この送信権が与えられたバッファＢ１５ｉ内の入力パケットを優先的に多重し出力パケットとして出力するところにある。
【００１９】
また、一つのパケットが複数の入力パケットに分割されて転送されるときには、図４に示すＥＯＰ識別部Ｂ２２により、前記一つのパケットの最終パケットの到着を検出し、この最終パケットが到着したバッファＢ１５ｊ（ｊは１〜ｎのいずれか）については、情報管理部Ｂ１２は、制御部Ｂ１４に対し、前記閾値にかかわらず当該パケットの到着したバッファＢ１５ｊ内の入力パケットを優先的に多重し出力パケットとして出力するように指示するところにある。
【００２０】
（第一実施例）
本発明第一実施例を図１ないし図３を参照して説明する。図２は本実施例のパケット到着時の動作を示すフローチャートである。図３は本実施例のパケット送信時の動作を示すフローチャートである。本実施例では、パケット多重化装置への入力パケットがＡＴＭセルであり、出力パケットがＭＰＥＧ２−ＴＳパケット（ペイロード長＝１８４Ｂｙｔｅｓ）であり、Ｄｅｆｉｃｉｔ  Ｒｏｕｎｄ  Ｒｏｂｉｎスケジューリング法（ＤＲＲ法）に入力パケットのトラヒックに応じて出力パケットを制御する機能を組み込んだ例を示す。
【００２１】
ＤＲＲ法においては、スケジューリングリストによって処理すべきキューの順番が管理されており、リストの先頭にあるキューの送信可否について判断を行い、送信可の場合には該当キューからパケットを送信し、該当キューにパケットが残っている場合にはスケジューリングリストの末尾に再び登録する。
【００２２】
図１において、ＶＰＩ／ＶＣＩ識別部Ｂ１１は、到着したＡＴＭセルのＶＰＩ／ＶＣＩを識別して、該当するバッファＢ１５１〜Ｂ１５ｎにＡＴＭセルのまま格納する。バッファＢ１５１〜Ｂ１５ｎはＭＰＥＧ２−ＴＳパケットの識別子ＰＩＤ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）毎に用意され、バッファリングされているＡＴＭセルをＭＰＥＧ２−ＴＳパケットに詰め込む際は、同一のバッファＢ１５１〜Ｂ１５ｎから行う。
【００２３】
本実施例のパケット多重化方式では、キュー長読取部Ｂ１３は、ＡＴＭセルの到着もしくはＭＰＥＧ２−ＴＳパケット送出によってキュー長が変化したときに、該当するバッファ内のキュー長を確認する。情報管理部Ｂ１２は、ＡＴＭセルが到着するとスケジューリングリストの末尾に登録する。スケジューリングリストの先頭に登録されているバッファ内のキュー長がＭＰＥＧ２−ＴＳパケット長に達している場合に送信権を与える。制御部Ｂ１４は、情報管理部において送信権を与えられたバッファＢ１５ｉからの送信を制御する。
【００２４】
本実施例ではＤＲＲ法をもとにして本発明の機能を説明したが、他のスケジューリング法においても本発明の機能を組み込むことにより同様の効果を得ることができる。
【００２５】
次に、本発明第一実施例の動作を（初期化）（パケット入力）（パケット出力）に分けてさらに詳細に説明する。
【００２６】
（初期化）
バッファ毎のパラメータとして、キュー長を示すＱ［ｉ］と、ＤＲＲ法における送信権が与えられたときに送信可能量を示すＤＣ［ｉ］を用意して、それぞれを初期化（０クリア）する。
【００２７】
（パケット入力）
パケット到着時の動作を図２を参照して説明する。ＡＴＭセルが到着したとき（Ｆ１０１）、該当するＰＩＤ［ｉ］のバッファのキュー長を示すＱ［ｉ］にＡＴＭセル長（５３バイト）を加える（Ｆ１０２）。次に、当該ＰＩＤ［ｉ］グループが既にスケジューリングリストに登録されていなければ（Ｆ１０３）、スケジューリングリストの末尾に登録すると同時にＤＣ［ｉ］値を０にクリアする（Ｆ１０４）。最後に該当するバッファ［ｉ］に到着したＡＴＭセルを格納する（Ｆ１０５）。また、当該ＰＩＤ［ｉ］グループが既にスケジューリングリストに登録されていれば、到着したＡＴＭセルをバッファ［ｉ］に格納する。
【００２８】
（パケット出力）
パケット送信時の動作を図３を参照して説明する。スケジューリングリストの先頭にリストされているＰＩＤ［ｉ］グループのバッファ情報を読み込んで（Ｆ２０２）、当該ＰＩＤ［ｉ］グループのキュー長［ｉ］がＭＰＥＧ２−ＴＳのペイロード長（１８４バイト）に達しているときは（Ｆ２０３）、保証帯域に比例したユーザ固有のウェイト値［ｉ］をＤＣ［ｉ］値に加える（Ｆ２０４）。そして、ＤＣ［ｉ］値をもとにパケットの送出可否の判断をして（Ｆ２０５）、送出を認められたバッファ［ｉ］から１ＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを送出する（Ｆ２０６）。ＤＣ［ｉ］値により送出が認められなかった場合は、スケジューリングリストの末尾に登録し直し（Ｆ２０８）、次に登録されているＰＩＤ［ｉ］グループに対して同じ処理を行う。
【００２９】
キュー長［ｉ］がＭＰＥＧ２−ＴＳパケット長に達していないときは、ＤＣ［ｉ］値がキュー長［ｉ］に達していない場合にのみ、ＤＣ［ｉ］値にユーザ固有のウェイト値［ｉ］を加える（Ｆ２１０）。そしてスケジューリングリストの末尾に登録し直す（Ｆ２０８）。
【００３０】
送信後は、キュー長［ｉ］およびＤＣ［ｉ］値からＭＰＥＧ２−ＴＳパケット長である１８４を引いて（Ｆ２０７）、１ＭＰＥＧ２−ＴＳパケット分のデータを送信したことで当該ＰＩＤ［ｉ］グループのバッファ［ｉ］が空になったかどうか確認する。バッファ［ｉ］が空のときは、スケジューリングリストから登録を削除する。
【００３１】
（第二実施例）
本発明第二実施例を図４ないし図６を参照して説明する。図５は本実施例のパケット到着時の動作を示すフローチャートである。図６は本実施例のパケット送信時の動作を示すフローチャートである。本実施例では、パケット多重化装置への入力パケットがＡＴＭセルであり、出力パケットがＭＰＥＧ２−ＴＳパケットであり、Ｄｅｆｉｃｉｔ  Ｒｏｕｎｄ  Ｒｏｂｉｎスケジューリング法（ＤＲＲ法）に、入力パケットのトラヒックに応じて出力パケットを制御する機能とともに入力パケットが最終パケットであるか否かに応じて出力パケットを制御する機能を組み込んだ場合を示す。ＤＲＲ法においては、スケジューリングリストによって処理すべきキューの順番が管理されており、リストの先頭にあるキューの送信可否について判断を行い、送信可の場合には該当キューからパケットを送信し、該当キューにパケットが残っている場合にはスケジューリングリストの末尾に再び登録する。
【００３２】
図４において、ＶＰＩ／ＶＣＩ識別部Ｂ１１は、到着したＡＴＭセルのＶＰＩ／ＶＣＩを識別して、該当するバッファＢ１５１〜Ｂ１５ｎにＡＴＭセルのまま格納する。ＥＯＰ識別部Ｂ２２は、到着したＡＴＭセルがＥＯＰセルであるかどうかを識別してＥＯＰセルであれば、該当するバッファ内に最終セル（ＥＯＰセル）が含まれていることを記録する。バッファＢ１５１〜Ｂ１５ｎはＭＰＥＧ２−ＴＳパケットの識別子ＰＩＤ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）毎に用意され、バッファリングされているＡＴＭセルをＭＰＥＧ２−ＴＳパケットに詰め込む際は、同一のバッファＢ１５１〜Ｂ１５ｎから行う。
【００３３】
本実施例のパケット多重化方式では、キュー長読取部Ｂ１３は、ＡＴＭセルの到着もしくはＭＰＥＧ２−ＴＳパケット送出によってキュー長が変化したときに、該当するバッファ内のキュー長を確認する。情報管理部Ｂ１２は、ＡＴＭセルが到着するとスケジューリングリストの末尾に登録する。スケジューリングリストの先頭に登録されているバッファ内のキュー長がＭＰＥＧ２−ＴＳパケット長を満たしている場合に送信権を与える。このような条件を満たさない場合でも、バッファ内にＥＯＰセルが含まれている場合に送信権を与える。制御部Ｂ１４は、情報管理部Ｂ１２において送信権を与えられたバッファＢ１５ｉからの送信を制御する。
【００３４】
本実施例ではＤＲＲ法をもとにして本発明の機能を説明したが、他のスケジューリング法においても本発明の機能を組み込むことにより同様の効果を得ることができる。
【００３５】
次に、本発明第二実施例の動作を（初期化）（パケット入力）（パケット出力）に分けてさらに詳細に説明する。
【００３６】
（初期化）
バッファ毎のパラメータとして、キュー長をバイト単位で示すＱ［ｉ］と、ＤＲＲ法における送信権が与えられたときに送信可能量を示すＤＣ［ｉ］を用意して、それぞれを初期化（０クリア）する。
【００３７】
（パケット入力）
パケット到着時の動作を図５を参照して説明する。ＡＴＭセルが到着したとき（Ｆ３０１）、該当するＰＩＤ［ｉ］のバッファ［ｉ］のキュー長を示すＱ［ｉ］にＡＴＭセル長（５３バイト）を加える（Ｆ３０２）。このとき、到着したＡＴＭセルにより新しくＭＰＥＧ２−ＴＳパケットが生成されたならば（Ｆ３０３）、ＥＯＰ識別フラグ［ｉ］を下げる（Ｆ３０４）。
【００３８】
次に、当該ＰＩＤ［ｉ］グループがスケジューリングリストに登録されていなければ（Ｆ３０５）、スケジューリングリストの末尾に登録すると同時にＤＣ［ｉ］値を０にクリアする（Ｆ３０６）。また到着したＡＴＭセルがＥＯＰセルの場合は（Ｆ３０７）、ＥＯＰ識別フラグ［ｉ］を立てる（Ｆ３０８）。最後に該当するバッファ［ｉ］に到着したＡＴＭセルを格納する（Ｆ３０９）。
【００３９】
（パケット出力）
パケット送信時の動作を図６を参照して説明する。スケジューリングリストの先頭のＰＩＤ［ｉ］グループのバッファ情報を読み込んで（Ｆ４０２）、当該ＰＩＤ［ｉ］グループのキュー長［ｉ］がＭＰＥＧ２−ＴＳのペイロード長（１８４バイト）に達しているとき（Ｆ４０３）、もしくはＥＯＰ識別フラグ［ｉ］が立っているときは（Ｆ４０４）、保証帯域に比例したユーザ固有のウェイト値［ｉ］をＤＣ［ｉ］値に加える（Ｆ４０５）。
【００４０】
次に、ＤＣ［ｉ］値をもとにパケットの送出可否の判断をして（Ｆ４０６）、送出を認められたバッファ［ｉ］から１ＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを送出する（Ｆ４０７）。ＤＣ［ｉ］値により送出が認められなかった場合は、スケジューリングリストの末尾に登録し直し（Ｆ４０９）、スケジューリングリストの次にリストされているＰＩＤ［ｉ］グループに対して同じ処理を行う。
【００４１】
キュー長［ｉ］がＭＰＥＧ２−ＴＳパケット長に達せずに、しかもキュー［ｉ］にＥＯＰセルが含まれていないときは、ＤＣ［ｉ］値がキュー長［ｉ］に達していない場合にのみＤＣ［ｉ］値にユーザ固有のウェイト値［ｉ］を足す（Ｆ４１１）。そしてスケジューリングリストの末尾に登録し直す（Ｆ４０９）。
【００４２】
送信後は、キュー長［ｉ］およびＤＣ［ｉ］値からＭＰＥＧ２−ＴＳパケット長である１８４を引いて（Ｆ４０８）、１ＭＰＥＧ２−ＴＳパケット分のデータを送信したことで当該ＰＩＤ［ｉ］グループのバッファ［ｉ］が空になったかどうか確認する。バッファ［ｉ］が空のときは、スケジューリングリストから登録を削除する。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力パケットのトラヒック状況および格納された情報の内容に応じて入力パケットから出力パケットに変換を行うことにより、出力帯域が最適となるようにアダプティブな帯域の割当てを可能とし、統計多重効果を高めることができる。また、パケットの転送遅延時間を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第一実施例のパケット多重化装置の要部ブロック構成図。
【図２】本発明第一実施例のパケット到着時の動作を示すフローチャート。
【図３】本発明第一実施例のパケット出力時の動作を示すフローチャート。
【図４】本発明第二実施例のパケット多重化装置の要部ブロック構成図。
【図５】本発明第二実施例のパケット到着時の動作を示すフローチャート。
【図６】本発明第二実施例のパケット出力時の動作を示すフローチャート。
【図７】従来のパケット多重化装置の要部ブロック構成図。
【符号の説明】
Ｂ１１  ＶＰＩ／ＶＣＩ識別部
Ｂ１２  情報管理部
Ｂ１３  キュー長読取部
Ｂ１４  制御部
Ｂ１５１〜Ｂ１５ｎ  バッファ
Ｂ２２  ＥＯＰ識別部
Ｉ１〜Ｉｎ  入力ポート
Ｏ  出力ポート
【図１】
0003590751.tif 000002
【図２】
0003590751.tif 000003
【図３】
0003590751.tif 000004
【図４】
0003590751.tif 000005
【図５】
0003590751.tif 000006
【図６】
0003590751.tif 000007
【図７】
0003590751.tif 000008