(57)【要約】【課題】  Ｅｔｈｅｒｎｅｔシステムにおける優先制御において、キューにおけるＰｒｉｏｒｉｔｙ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎを無くし、より精確な優先制御を行う。【解決手段】  特定の入力キュー以外に到着したフレームに対してはフレーム全体をいったん蓄積してから出力するＳ＆Ｆ型転送制御を行い、特定の入力キューに到着したフレームに対しては、当該フレームのストアが開始されたときに、あるいは、ストアが完了したときに、特定の入力キュー以外の他の入力キューからフレームを出力中である場合には即時に当該他の入力キューからのフレームの出力を停止させて、特定の入力キューに到着したフレームの前後にフレーム割込みを示す制御コードを付加してフレームを出力し、当該フレームの送出が完了したら出力を中断させた他の入力キューのフレームの転送を再開させる。【選択図】  図１
2006054653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本以上の入力キューから逐次的にフレーム出力を行うＥｔｈｅｒｎｅｔパケットバッファを備えるＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置において、
前記２本以上の入力キューのうち特定の入力キュー以外に到着したフレームに対してはフレーム全体をいったん蓄積してから出力するＳｔｏｒｅ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ（以下Ｓ＆Ｆ）型転送制御を行う手段と、
前記特定の入力キューに到着したフレームに対しては、当該フレームのストアが開始されたときに、前記特定の入力キュー以外の他の入力キューからフレームを出力中である場合には即時に当該他の入力キューからのフレームの出力を停止させて、前記特定の入力キューに到着したフレームの前後にフレーム割込みを示す制御コードを付加してフレームを出力し、当該フレームの送出が完了したら出力を中断させた前記他の入力キューのフレームの転送を再開させ、前記特定の入力キュー以外の前記他の入力キューからフレームを出力中で無い場合は、前記特定の入力キューに到着したフレーム中のデータが到着次第直ちに出力するＣｕｔ−Ｔｈｒｏｕｇｈ（以下ＣＴ）制御を行う手段と
を備えたことを特徴とするＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置。
【請求項２】
２本以上の入力キューから逐次的にフレーム出力を行うＥｔｈｅｒｎｅｔパケットバッファを備えるＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置において、
前記２本以上の入力キューのうち特定の入力キュー以外に到着したフレームに対してはフレーム全体をいったん蓄積してから出力する通常Ｓ＆Ｆ型転送制御を行う手段と、
前記特定の入力キューに到着したフレームをストアし、当該特定の入力キューにおけるフレームのストアが完了したときに、前記特定の入力キュー以外の他の入力キューからフレームを出力中である場合には即時に当該他の入力キューからのフレームの出力を停止させて、前記特定の入力キューにストアされたフレームの前後にフレーム割込みを示す制御コードを付加してフレームを出力し、当該フレームの送出が完了したら出力を中断させた前記他の入力キューのフレームの転送を再開させ、前記特定の入力キュー以外の前記他の入力キューからフレームを出力中で無い場合は、前記特定の入力キューに到着したフレームに対して前記通常Ｓ＆Ｆ型転送制御を行う手段と同様の制御を行う特定Ｓ＆Ｆ型転送制御手段と
を備えたことを特徴とするＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置。
【請求項３】
あらかじめ指定された時間帯に限定して前記制御コードの付加を行う手段を備えた請求項１または２記載のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置。
【請求項４】
前記特定の入力キューにおけるフレームのストアが、ＣＴ制御の場合には開始されたとき、あるいは、Ｓ＆Ｆ制御の場合には完了したとき、前回の前記特定の入力キューからのフレーム出力終了から、その前回のフレーム長×α（α＞０の実数）時間経過するまでは前記特定キューにフレームを蓄積し、前回フレーム長×α時間以上経過したときには、前記他の入力キューから出力中である場合に前記制御コードの付加を行う手段を備えた請求項１または２記載のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置。
【請求項５】
前記フレーム割込みを示す制御コードを検出して割込みフレームを分離する手段と、
この割込みフレームの割込みにより分断された複数のフレームを結合させて元の一つのフレームに再生する手段と
を備えた
請求項１ないし４のいずれかに記載のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置。
【請求項６】
前記特定の入力キューを最優先クラスに割当て、それ以下のクラスは前記他の入力キューに割当てる請求項１ないし５のいずれかに記載のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置。
【請求項７】
２本以上の入力キューから逐次的にフレーム出力を行うＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法において、
前記２本以上の入力キューのうち特定の入力キュー以外に到着したフレームに対してはフレーム全体をいったん蓄積してから出力するＳ＆Ｆ型転送制御を行い、
前記特定の入力キューに到着したフレームに対しては、当該フレームのストアが開始されたときに、前記特定の入力キュー以外の他の入力キューからフレームを出力中である場合には即時に当該他の入力キューからのフレームの出力を停止させて、前記特定の入力キューに到着したフレームの前後にフレーム割込みを示す制御コードを付加してフレームを出力し、当該フレームの送出が完了したら出力を中断させた前記他の入力キューのフレームの転送を再開させ、前記特定の入力キュー以外の前記他の入力キューからフレームを出力中で無い場合は、前記特定の入力キューに到着したフレーム中のデータが到着次第直ちに出力するＣＴ制御を行う
ことを特徴とするＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法。
【請求項８】
２本以上の入力キューから逐次的にフレーム出力を行うＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法において、
前記２本以上の入力キューのうち特定の入力キュー以外に到着したフレームに対してはフレーム全体をいったん蓄積してから出力する通常Ｓ＆Ｆ型転送制御を行い、
前記特定の入力キューに到着したフレームをストアし、当該特定の入力キューにおけるフレームのストアが完了したときに、前記特定の入力キュー以外の他の入力キューからフレームを出力中である場合には即時に当該他の入力キューからのフレームの出力を停止させて、前記特定の入力キューにストアされたフレームの前後にフレーム割込みを示す制御コードを付加してフレームを出力し、当該フレームの送出が完了したら出力を中断させた前記他の入力キューのフレームの転送を再開させ、前記特定の入力キュー以外の前記他の入力キューからフレームを出力中で無い場合は、前記特定の入力キューに到着したフレームに対して前記通常Ｓ＆Ｆ型転送制御と同様の制御を行う特定Ｓ＆Ｆ型転送制御を行う
ことを特徴とするＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法。
【請求項９】
あらかじめ指定された時間帯に限定して前記制御コードの付加を行う請求項７または８記載のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法。
【請求項１０】
前記特定の入力キューにおけるフレームのストアが、ＣＴ制御の場合には開始されたとき、あるいは、Ｓ＆Ｆ制御の場合には完了したとき、前回の前記特定の入力キューからのフレーム出力終了から、その前回のフレーム長×α（α＞０の実数）時間経過するまでは前記特定キューにフレームを蓄積し、前回フレーム長×α時間以上経過したときには、前記他の入力キューから出力中である場合に前記制御コードの付加を行う請求項７または８記載のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法。
【請求項１１】
前記フレーム割込みを示す制御コードを検出して割込みフレームを分離すると共に、この割込みフレームの割込みにより分断された複数のフレームを結合させて元の一つのフレームに再生する請求項７ないし１０のいずれかに記載のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法。
【請求項１２】
前記特定の入力キューを最優先クラスに割当て、それ以下のクラスは前記他の入力キューに割当てる請求項７ないし１１のいずれかに記載のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）による情報伝送に利用する。特に、優先制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ  Ｑｕｅｉｎｇ概要）
非特許文献１に記載のＥｔｈｅｒｎｅｔは基本的にベストエフォート型のサービスを提供するが、アプリケーションの多様化により、様々な通信品質に対しての対応が求められている。この要求を満たすため従来技術として非特許文献２のＤｉｆｆｓｅｒｖｅが提唱されている。
【０００３】
Ｄｉｆｆｓｅｒｖｅによる通信品質の制御では、音声や動画、ファイル、あるいは発信者・受信者などのＰｒｏｆｉｌｅに基づいて転送パケットをクラスに分類し、クラス毎に優先度を定義すると共に独立の入力キューを配置することでＰｒｏｆｉｌｅ毎の制御を可能にしている。このような制御をＰｒｉｏｒｉｔｙ  Ｑｕｅｉｎｇと呼んでいる。
【０００４】
パケットの優先度のみで転送制御を行うＰｒｉｏｒｉｔｙ  Ｑｕｅｉｎｇはパケットが消失しては困る場合や、転送遅延を小さくしたい場合にパケットを高優先のクラスに割り当てることで、異なる優先度のパケットに対して相対的な通信品質制御を行うことができる。
【０００５】
（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ  Ｑｕｅｉｎｇの問題点）
非特許文献１に記載の従来のＥｔｈｅｒｎｅｔシステムは、フレーム全体をいったん蓄積してから出力するＳｔｏｒｅ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ（以下では、Ｓ＆Ｆと記す）方式の転送制御を用いている。前述のＰｒｉｏｒｉｔｙ  ＱｕｅｉｎｇにおいてもＳ＆Ｆ転送制御が用いられているが、例えば、低優先のパケットが入力キューから出力中に、より高優先先のパケットが入力されたとしても、出力中のパケットの転送が完了するまで高優先のパケットが入力キュー内に留まることになる。これは一種の優先度の逆転現象で、制御理論ではＰｒｉｏｒｉｔｙ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎと呼ばれている。
【０００６】
Ｐｒｉｏｒｉｔｙ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎは低優先のトラヒックが多いほど、低優先のパケットが長いほど起こり易くなる。ＩＥＥＥ８０２．３／８０２．１Ｑの最大パケット長（ＭＴＵ）は１．５Ｋｂｙｔｅであるが、ＩＰｖ６上でＪｕｍｂｏ−ｆｒａｍｅ（９Ｋｂｙｔｅ，１４Ｋｂｙｔｅ，…）を用いると、４倍以上の期間Ｐｒｉｏｒｉｔｙ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎが起こり得る。
【０００７】
（プレミアムサービス）
上記のような現象から従来技術でＥｔｈｅｒｎｅｔ上でより高品質なサービスを実現するには、非特許文献３で述べられているようにＩｎｔＳｅｒｖ／ＲＳＶＰを用いたＡＴＭ、ＭＰＬＳ、ＳＯＮＥＴなどの帯域保証網でバイパスしてＵＮＩのみＥｔｈｅｒ−ＩＦとしてサービスを行う方法や、Ｄｉｆｆｓｅｒｖｅ等で優先制御されたＥｔｈｅｒ網で十分に低負荷の状態で運用することで、無負荷時のベストエフォートと同等の特性（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ−Ｌｏａｄ）のサービスとして行う方法を用いている。
【０００８】
【非特許文献１】Ｒｉｃｈ  Ｓｅｉｆｅｒｔ，“ＬＡＮスイッチング徹底解説”，日経ＢＰ，ｐｐ．２４−３４（２００１／０８）
【非特許文献２】Ｃｏｎｓｔａｎｔｉｏｎｓ  Ｄｏｖｒｏｌｉｓ，ｅｔ．ａｌ．，“Ａ  ｃａｓｅ  ｆｏｒ  ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ  ｓｅｒｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ  ｍｏｄｅｌ”，ＩＥＥＥ  ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｓｅｐ．／Ｏｃｔ．１９９９，ｐｐ．２６−３４．
【非特許文献３】“ＡＤＳＬ：ビジネスサービス＞ネットワーク技術”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［２００４年６月９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｃｃａ．ｎｅ．ｊｐ／ｂｕｓｉｎｅｓｓ／ｎｅｔｗｏｒｋ．ｈｔｍｌ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術でＥｔｈｅｒｎｅｔにより通信品質制御を行う場合には、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎにより高優先度のフレームが低優先度のフレームのため大きな遅延を受け、所望の遅延目標を達成できないという問題点があった。
【００１０】
Ｐｒｉｏｒｉｔｙ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎは低優先のトラヒックが多いほど、低優先のパケットが長いほど起こり易く、Ｊｕｍｂｏ−ｆｒａｍｅを用いる環境ではより顕著である。
【００１１】
Ｐｒｉｏｒｉｔｙ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎが頻繁に起こると、優先制御をしているにも係わらず、低優先のトラヒックによって高優先のパケットの遅延量が変動してしまうので、優先制御の効果が低減する。
【００１２】
以上のように、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ自体には厳密な通信品質保証をする仕組みが無く、高優先度フレームでも希望する遅延特性を達成できないので、従来技術を用いてＥｔｈｅｒｎｅｔ上で高品質なサービスを実現する場合には、ＡＴＭ、ＭＰＬＳ、ＳＯＮＥＴなどの帯域監理可能な網を用いてハイブリッド構成にしたり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ網を極めて低いトラヒックで運用しなくてはならない。どちらにしても過剰なハードウェアリソースが必要になり、運用・制御面でも複雑になるなど、設備投資額・運用費用共に非常にコスト高となる。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
（１）Ｅｔｈｅｒｎｅｔシステムにおける優先制御において、入力キューにおけるＰｒｉｏｒｉｔｙ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎを無くし、より精確な優先制御を行う手段を提供することを目的とする。
（２）転送遅延・遅延分散を最小化することで映像受信端でのバッファ処理を低減することや、ネットワーク時刻同期精度の向上を図ることを目的とする。
（３）Ｅｔｈｅｒｎｅｔ技術に希望する遅延特性を必ず達成する手段を追加し、従来技術よりも経済的に高品質なサービスを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第一の観点は、２本以上の入力キューから逐次的にフレーム出力を行うＥｔｈｅｒｎｅｔパケットバッファを備えるＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置である。
【００１５】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記２本以上の入力キューのうち特定の入力キュー以外に到着したフレームに対してはフレーム全体をいったん蓄積してから出力するＳ＆Ｆ型転送制御を行う手段と、前記特定の入力キューに到着したフレームに対しては、当該フレームのストアが開始されたときに、前記特定の入力キュー以外の他の入力キューからフレームを出力中である場合には即時に当該他の入力キューからのフレームの出力を停止させて、前記特定の入力キューに到着したフレームの前後にフレーム割込みを示す制御コードを付加してフレームを出力し、当該フレームの送出が完了したら出力を中断させた前記他の入力キューのフレームの転送を再開させ、前記特定の入力キュー以外の前記他の入力キューからフレームを出力中で無い場合は、前記特定の入力キューに到着したフレーム中のデータが到着次第直ちに出力するＣｕｔ−Ｔｈｒｏｕｇｈ（以下ではＣＴと記す）制御を行う手段とを備えたところにある（請求項１）。
【００１６】
このように、本発明では、特定の入力キューに到着するフレームに関しては、他の入力キューに到着するフレームに割り込ませて転送を行うことができる。
【００１７】
本来、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ標準ではフレーム中に他のフレームを割り込ませる手段は無い。そこで本発明では、標準フレームでは使用していない制御コードで、割り込みの開始と終了とを明示することにより割込みを実現している。
【００１８】
あるいは、本発明のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置は、前記２本以上の入力キューのうち特定の入力キュー以外に到着したフレームに対してはフレーム全体をいったん蓄積してから出力する通常Ｓ＆Ｆ型転送制御を行う手段と、前記特定の入力キューに到着したフレームをストアし、当該特定の入力キューにおけるフレームのストアが完了したときに、前記特定の入力キュー以外の他の入力キューからフレームを出力中である場合には即時に当該他の入力キューからのフレームの出力を停止させて、前記特定の入力キューにストアされたフレームの前後にフレーム割込みを示す制御コードを付加してフレームを出力し、当該フレームの送出が完了したら出力を中断させた前記他の入力キューのフレームの転送を再開させ、前記特定の入力キュー以外の前記他の入力キューからフレームを出力中で無い場合は、前記特定の入力キューに到着したフレームに対して前記通常Ｓ＆Ｆ型転送制御を行う手段と同様の制御を行う特定Ｓ＆Ｆ型転送制御手段とを備えたことを特徴とする（請求項２）。
【００１９】
すなわち、ＣＴ制御は転送時間が短い反面、誤りのあるフレームもそのまま後段に伝えてしまうのに対し、Ｓ＆Ｆ制御ではフレームの入力の完了および誤りチェックを行ってからフレームを後段へ転送するので、即時性よりも正確性を求める場合には、優先度の高いフレームについてもＳ＆Ｆ制御を行うことができる。
【００２０】
また、あらかじめ指定された時間帯に限定して前記制御コードの付加を行う手段を備えることができる（請求項３）。
【００２１】
これによれば、優先度の高いフレームの出力タイミングを制御することが可能になるので、あらかじめ決められた時間帯を利用して動画などのフレームレートに同期した転送や、音声等のサンプリングレートに同期した転送を行うことで多段接続時のジッタの累積や、オーバーラン・アンダーランなどの現象も無くすことができる。また、高優先フレームの定常的な帯域占有を防止することができる。
【００２２】
また、前記特定の入力キューにおけるフレームのストアが、ＣＴ制御の場合には開始されたとき、あるいは、Ｓ＆Ｆ制御の場合には完了したとき、前回の前記特定の入力キューからのフレーム出力終了から、その前回のフレーム長×α（α＞０の実数）時間経過するまでは前記特定キューにフレームを蓄積し、前回フレーム長×α時間以上経過したときには、前記他の入力キューから出力中である場合に前記制御コードの付加を行う手段を備えることができる（請求項４）。
【００２３】
これによれば、優先度の高いフレームの優先制御をある程度の間隔を空けて行うことができる。よって、優先度の低いフレームの転送が全く行われないという状況を回避することができるため、優先度の低いフレームの転送を行おうとするユーザに対するサービス品質をある程度確保することができる。
【００２４】
また、受信側では、前記フレーム割込みを示す制御コードを検出して割込みフレームを分離する手段と、この割込みフレームの割込みにより分断された複数のフレームを結合させて元の一つのフレームに再生する手段とを備えることが望ましい（請求項５）。
【００２５】
すなわち、受信側において、割り込みフレームと、割り込みによりフラグメント化したフレームとを元に戻すには、割り込みフレームは付加した制御コードを除けば通常のフレームとして扱うことができる。また、前記再生する手段としては、例えば、Ｓ＆Ｆキューはフレームの終了を待って出力転送を開始するので、フラグメント化したフレームは割り込み部分を除いてＳ＆Ｆキューを１回通すことで元のフレームに再生される。
【００２６】
このように、前記特定の入力キューを最優先クラスに割当て、それ以下のクラスは前記他の入力キューに割当てることにより、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ網において、従来よりも精確な優先制御を行うことができる（請求項６）。
【００２７】
本発明の第二の観点は、２本以上の入力キューから逐次的にフレーム出力を行うＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法である。
【００２８】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記２本以上の入力キューのうち特定の入力キュー以外に到着したフレームに対してはフレーム全体をいったん蓄積してから出力するＳ＆Ｆ型転送制御を行い、前記特定の入力キューに到着したフレームに対しては、当該フレームのストアが開始されたときに、前記特定の入力キュー以外の他の入力キューからフレームを出力中である場合には即時に当該他の入力キューからのフレームの出力を停止させて、前記特定の入力キューに到着したフレームの前後にフレーム割込みを示す制御コードを付加してフレームを出力し、当該フレームの送出が完了したら出力を中断させた前記他の入力キューのフレームの転送を再開させ、前記特定の入力キュー以外の前記他の入力キューからフレームを出力中で無い場合は、前記特定の入力キューに到着したフレーム中のデータが到着次第直ちに出力するＣＴ制御を行うところにある（請求項７）。
【００２９】
あるいは、本発明のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法は、前記２本以上の入力キューのうち特定の入力キュー以外に到着したフレームに対してはフレーム全体をいったん蓄積してから出力する通常Ｓ＆Ｆ型転送制御を行い、前記特定の入力キューに到着したフレームをストアし、当該特定の入力キューにおけるフレームのストアが完了したときに、前記特定の入力キュー以外の他の入力キューからフレームを出力中である場合には即時に当該他の入力キューからのフレームの出力を停止させて、前記特定の入力キューにストアされたフレームの前後にフレーム割込みを示す制御コードを付加してフレームを出力し、当該フレームの送出が完了したら出力を中断させた前記他の入力キューのフレームの転送を再開させ、前記特定の入力キュー以外の前記他の入力キューからフレームを出力中で無い場合は、前記特定の入力キューに到着したフレームに対して前記通常Ｓ＆Ｆ型転送制御と同様の制御を行う特定Ｓ＆Ｆ型転送制御を行うことを特徴とする（請求項８）。
【００３０】
このときに、あらかじめ指定された時間帯に限定して前記制御コードの付加を行うことができる（請求項９）。
【００３１】
あるいは、前記特定の入力キューにおけるフレームのストアが、ＣＴ制御の場合には開始されたとき、あるいは、Ｓ＆Ｆ制御の場合には完了したとき、前回の前記特定の入力キューからのフレーム出力終了から、その前回のフレーム長×α（α＞０の実数）時間経過するまでは前記特定キューにフレームを蓄積し、前回フレーム長×α時間以上経過したときには、前記他の入力キューから出力中である場合に前記制御コードの付加を行うことができる（請求項１０）。
【００３２】
また、受信側では、  前記フレーム割込みを示す制御コードを検出して割込みフレームを分離すると共に、この割込みフレームの割込みにより分断された複数のフレームを結合させて元の一つのフレームに再生することが望ましい（請求項１１）。
【００３３】
前記特定の入力キューを最優先クラスに割当て、それ以下のクラスは前記他の入力キューに割当てることができる（請求項１２）。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明したように、本発明を用いるとＥｔｈｅｒｎｅｔシステムにおける優先制御において、入力キューにおけるＰｒｉｏｒｉｔｙ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎを無くし、より精確な優先制御を行うことができる。また、転送遅延・遅延分散を最小化することができるので、例えば、映像受信端でのバッファ処理を低減することや、ネットワーク時刻同期精度の向上を図ることができる。さらに、本発明では高負荷であっても高優先度トラヒックに対し希望する遅延特性を達成できるので、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ技術だけを用いて高品質サービスが可能であり、従来技術を用いた場合よりも低コストで高品質サービスを提供できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（第一実施例：ギガビットイーサでの実装方法（請求項１、７））
本発明第一実施例を図１および図２に示す。図１は第一実施例のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置の要部構成図である。図２は第一実施例のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法を説明するための図である。
【００３６】
第一実施例は、図１に示すように、入力キューａ１〜ａＮから逐次的にフレーム出力を行うＥｔｈｅｒｎｅｔパケットバッファを備えるＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置であって、入力キューａ１〜ａＮのうち特定の入力キューａＮ以外に到着したフレームに対してはフレーム全体をいったん蓄積してから出力するＳ＆Ｆ型転送制御を行う手段と、特定の入力キューａＮに到着したフレームに対しては、当該フレームのストアが開始されたときに、特定の入力キューａＮ以外の他の入力キューａ１〜ａＮ−１からフレームを出力中である場合には即時に当該他の入力キューａ１〜ａＮ−１からのフレームの出力を停止させて、特定の入力キューａＮに到着したフレームの前後にフレーム割込みを示す制御コードを制御コード付加手段ｂにより付加してフレームを出力し、当該フレームの送出が完了したら出力を中断させた他の入力キューａ１〜ａＮ−１のフレームの転送を再開させ、特定の入力キューａＮ以外の他の入力キューａ１〜ａＮ−１からフレームを出力中で無い場合は、特定の入力キューａＮに到着したフレーム中のデータが到着次第直ちに出力するＣＴ制御を行う手段とを備えたことを特徴とする。
【００３７】
なお、前記Ｓ＆Ｆ型転送制御を行う手段および前記ＣＴ制御を行う手段は、図外に設けた制御装置に備え、図１に示す入力キューａ１〜ａＮ、制御コード付加手段ｂ、Ｑｕｅｕｅ選択制御手段ｃをそれぞれ外部から統括的に制御するようにしてもよいし、あるいは、入力キューａ１〜ａＮ、制御コード付加手段ｂ、Ｑｕｅｕｅ選択制御手段ｃがそれぞれ自己を制御する手段を有し、これらの制御する手段が協働して前記Ｓ＆Ｆ型転送制御を行う手段および前記ＣＴ制御を行う手段を構成してもよい。
【００３８】
本実施例は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔへフレームを出力する送り側の動作に対する発明の適用法を示している。図１の構成においてフレームは各入力キューａ１、ａ２、…、ａＮに入力される。割り込みの開始コードを“Ｔ／Ｒ／Ｒ／Ｒ”、終了コードを“／Ｒ／Ｒ／Ｓ／Ｄ”と定義して、入力キューａＮのフレーム出力に対しては制御コード付加手段ｂでこれらの制御コードを付加する。ここで割り込みの開始と終了とを示す制御コード“／Ｔ／Ｒ／Ｒ／Ｒ”と“／Ｒ／Ｒ／Ｓ／Ｄ”にはＥｔｈｅｒｎｅｔで未使用の制御コードを選択する。Ｑｕｅｕｅ選択制御手段ｃは入力キューａ１〜ａＮ−１に対してはＳ＆Ｆ制御を行うが、入力キューａＮおよび制御コード付加手段ｂに対してはフレームの入力と同時にＣＴ制御を行う。
【００３９】
図２に動作の一例を示す。入力１に先に低優先度フレームＡ（１）が到着し、続いて入力Ｎに高優先度フレームＢ（２）が到着する。Ｑｕｅｕｅ選択制御手段ｃは低優先度フレームＡ（１）のフレーム到着が完了するのを待って低優先度フレームの転送（４）を開始するが、低優先度フレームの転送（４）中に高優先度フレームＢ（２）が到着すると、直ちに低優先度フレームの転送（４）を停止させ、制御コード付加手段ｂで制御コードを付加した高優先度フレーム（２）のフレーム転送を開始する（６）。
【００４０】
Ｑｕｅｕｅ選択制御手段ｃは高優先度フレームの転送（６）が終了すると同時に低優先度フレームの転送（４）を再開させる。ここで、出力されるフレーム（７）は低優先度フレーム（４）と高優先度フレーム（６）とをつなぎ合わせた構成となる。以下では、この処理を割込みと呼び、高優先度フレームを割込みフレームと呼ぶ。
【００４１】
このように、本発明では、高優先度フレームは、低優先度フレームが転送中の場合であっても、入力キューａＮに到着後直ちに転送されるので、従来技術で発生したＰｒｉｏｒｉｔｙ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎを避けることができる。
【００４２】
（第二実施例：ギガビットイーサでの実装方法（請求項５、１１））
本発明第二実施例を図３および図４を参照して説明する。図３は第二実施例のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置の要部構成図である。図４は第二実施例のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法を説明するための図である。
【００４３】
第二実施例は、図３に示すように、フレーム割込みを示す制御コードを検出して割込みフレームを分離する受信キュー選択手段ｄと、この割込みフレームの割込みにより分断された複数のフレームを結合させて元の一つのフレームに再生する入力キューｅとを備える。
【００４４】
本実施例は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔからフレームを受信する受け側の動作に対する発明の適用法を示している。図３の構成は割込みされた低優先フレームを元のフレームに変換する働きを持つ。受信キュー選択手段ｄでは高優先度の割込みフレームとそれ以外のフレームとを分離する。入力キューｅはＳ＆Ｆキューで、割込みフレーム以外のフレームを入力とし、Ｓ＆Ｆキューはフレームの終了を待って出力転送を開始するので、フラグメント化したフレームは割り込み部分を除いてＳ＆Ｆキューを１回通すことで元のフレームに再生される。
【００４５】
図４に動作の一例を示す。受信キュー選択手段ｄは入力（１）にフレームが到着すると割込みフレーム以外のフレームはＳ＆Ｆ制御を行う入力キューｅの入力（２）に転送する。受信キュー選択手段ｄが割込み開始コードを検出するとフレームの転送先を出力２（５）へスイッチする。割込み終了コードを検出すると（２）へ再び転送先をスイッチし、入力キューｅはフレームの受信終了を待って、出力１（４）への転送を開始する。
【００４６】
（第三実施例：市販スイッチとの比較）
第三実施例を図５および図６を参照して説明する。本発明の優先制御の効果を確認するため、本発明（請求項１、７、請求項５、１１、請求項６、１２）のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置に相応するギガビットイーサ装置、および比較対象として市販ギガビットイーサスイッチを用いた。図５に測定環境を示す。ギガビットイーサテスタから低優先トラヒックＱＰ１および高優先トラヒックＱＰ４をそれぞれ発生させ、被測定装置ＤＵＴ１にて集約する。
【００４７】
集約されたトラヒックは被測定装置ＤＵＴ２にて優先度毎に分離し、高優先度トラヒックＱＰ４の遅延量を測定した。市販ギガビットイーサ装置での測定では優先度の定義にＩＥＥＥ８０２．１ｐを使用し、優先制御アルゴリズムはＰｒｉｏｒｉｔｙＱｕｅｉｎｇである。本発明を実装した装置は第一実施例の割込み開始／終了コードを用いて高優先トラヒックを割込み可能なクラスとした。
【００４８】
測定結果を図６に示す。図６は横軸に優先トラヒックをとり、縦軸に遅延時間をとる。市販のギガビットイーサ装置では高優先トラヒック量＋低優先トラヒック量が物理レート（１Ｇｂｉｔ／ｓ）を超える辺りで、高優先度トラヒックの遅延量が３０μｓ程度増加することがわかった。これは前述のＰｒｉｏｒｉｔｙ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎによる効果だと推測される。
【００４９】
一方、本発明を実装した装置では高優先トラヒックに対する低優先トラヒックの影響は見られず、本発明の優先制御の効果が確認された。
【００５０】
（第四実施例：同期転送／優先トラヒックのフレームレートの一定化（請求項３、９））
第四実施例を図７を参照して説明する。図７は本発明（請求項３、９）を適用したときの動作を説明するための図であり、期間ＴｋおよびＴｋ＋１は高優先フレームの送出指定期間として予め定めた期間である。装置構成は第一実施例（図１）と同じであるが、キュー選択制御手段ｃの動作が異なる。
【００５１】
入力１に先に低優先度フレームＡ（１）が到着し、続いて入力Ｎに高優先度フレームＢ（２）が到着する。キュー選択制御手段ｃは低優先度フレームＡ（１）のフレーム到着が完了するのを待って低優先度フレームの転送（４）を開始するが、予め決められた期間Ｔｋに高優先度フレームＢ（２）が入力キューに入力開始されているので、直ちに低優先度フレームの転送（４）を停止させ、制御コード付加手段ｂで制御コードを付加した高優先度フレーム（２）のフレーム転送を開始する（６）。
【００５２】
キュー選択制御手段ｃは高優先度フレームの転送（６）が終了すると同時に低優先度フレームの転送（４）を再開させる。期間Ｔｋ＋１においては高優先度フレームＣ（２）が入力キューａＮに入力されているが、低優先度フレームの転送中ではないので、制御コードの付加は行わずにフレーム転送を開始する（６）。この結果、高優先度フレームは予め指定した期間に時間的な揺らぎ無く送出される。
【００５３】
このように、本発明（請求項３、９）によって、高優先度フレームの出力タイミングを制御することが可能になるので、あらかじめ決められた時間帯を利用して動画などのフレームレートに同期した転送や、音声等のサンプリングレートに同期した転送を行うことで、多段接続時のジッタの累積や、オーバーラン・アンダーランなどの現象を無くすことができる。また、高優先フレームの定常的な帯域占有を防止することができる。
【００５４】
（第五実施例：優先トラヒックのデータレートの一定化（請求項４、１０））
本発明（請求項４、１０）に対応した第五実施例を図８に示す。装置構成は第一実施例（図１）と同じであるが、キュー選択制御手段ｃの動作が異なる。入力１に先に低優先度フレームＡ（１）が到着し、続いて入力Ｎに高優先度フレームＢ（２）が到着する。フレームＢの転送時間をＴＢとする。
【００５５】
フレームＢ（２）の転送に関する動作は第一実施例の場合と変わらない。フレームＣ（２）に対してはフレームＢの転送終了後、ＴＢ×αの期間（図８ではα＝２の場合を示す）転送を開始しないという点が第一実施例と異なる。この結果、本発明（請求項４、１０）を実施することにより、高優先度フレームの最大転送レートを制限することができる。高優先度フレームの最大転送レートはＧ／（α＋１）；（Ｇ：伝送レート）で表すことができる。
【００５６】
このように、本発明（請求項４、１０）を適用することで高優先フレームの帯域占有の防止や帯域上限の規定が必要な場合における厳密な帯域制御へ応用することができる。
【００５７】
（第六実施例：優先キューのＳ＆Ｆ制御（請求項２、８、３、９、４、１０））
本発明（請求項２、８、３、９、４、１０）に対応した第六実施例を図９、図１０、図１１に示す。なお、装置構成は第一実施例と同様である。前述の本発明（請求項１、７、３、９、４、１０）における優先キューの制御はＣＴ制御であった。一般にＣＴ制御は即時に次段への転送を開始するので転送時間が短い反面、誤りのあるフレームも後段に伝えてしまうという問題がある。
【００５８】
一方、Ｓ＆Ｆ制御ではフレーム入力の完了・誤りチェックを行ってから、次段への転送を開始するので前者のような問題はない。即時性よりも正確性の方が重要である用途においては第六実施例を適用することが望ましい。図９、図１０、図１１はそれぞれ図２、図７、図８に対応したＳ＆Ｆ制御による優先キューを使用した場合の動作を示している。
【００５９】
例えば、図２と図９とを比較すると、図２（２）でフレームＢが到着すると即座に図２（６）に示すように、制御コードが付加され、図２（７）に示すように、割込みが行われるのに対し、図９（２）でフレームＢが到着するといったんフレームＢはストアされ、ストアが完了した後に図９（６）に示すように、制御コードが付加され、図９（７）に示すように、割込みが行われる。
【００６０】
同様に、図７（２）、（６）、（７）と図１０（２）、（６）、（７）あるいは図８（２）、（６）、（７）と図１１（２）、（６）、（７）とを比較すると、図７および図８ではフレームＢが到着すると即座に制御コードが付加され、割込みが行われるのに対し、図１０および図１１では、フレームＢが到着するといったんストアされ、その後に、制御コードが付加され、割込みが行われる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上説明したように、本発明を用いるとＥｔｈｅｒｎｅｔシステムにおいて、精確な優先制御を行うことができる。また、転送遅延・遅延分散を最小化することができるので、例えば、映像受信端でのバッファ処理を低減することや、ネットワーク時刻同期精度の向上を図ることができる。さらに、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ技術だけを用いて高品質サービスが可能であり、従来技術を用いた場合よりも低コストで高品質サービスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第一実施例のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置の要部構成図。
【図２】第一実施例のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法を説明するための図。
【図３】第二実施例のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送装置の要部構成図。
【図４】第二実施例のＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム転送方法を説明するための図。
【図５】本発明の優先制御の効果を確認するための測定環境を示す図。
【図６】本発明の優先制御の効果を確認するための測定結果を示す図。
【図７】第四実施例を適用したときの動作を説明するための図。
【図８】第五実施例を適用したときの動作を説明するための図。
【図９】第六実施例を適用したときの動作を説明するための図。
【図１０】第六実施例を適用したときの動作を説明するための図。
【図１１】第六実施例を適用したときの動作を説明するための図。
【符号の説明】
【００６３】
ａ１〜ａＮ、ｅ  入力キュー
ｂ  制御コード付加手段
ｃ  Ｑｕｅｕｅ選択制御手段
ｄ  受信Ｑｕｅｕｅ選択手段
ＤＵＴ１、ＤＵＴ２  被測定装置
ＱＰ１  低優先トラヒック
ＱＰ４  高優先トラヒック
【図１】
2006054653.tif 000003
【図２】
2006054653.tif 000004
【図３】
2006054653.tif 000005
【図４】
2006054653.tif 000006
【図５】
2006054653.tif 000007
【図６】
2006054653.tif 000008
【図７】
2006054653.tif 000009
【図８】
2006054653.tif 000010
【図９】
2006054653.tif 000011
【図１０】
2006054653.tif 000012
【図１１】
2006054653.tif 000013