(57)【要約】【課題】リング型伝送装置におけるパケット中継装置に関し、制御パケットを転送する帯域を保証し、また、通信中のユーザデータパケットがスムーズに転送されるように帯域を確保する。【解決手段】送信パケット選択部１−５は、制御パケットの送信要求が有る場合、該制御パケットを優先的に送信し、その間、ユーザデータパケットをメモリ１−１３にバッファリングして送信を一時待機させる。また、伝送路側のトラフィック量を受信セルカウンタ１−９で監視し、端末装置からのユーザデータパケットの流入量をパケット流入量監視部１−１６で監視し、それらの値が閾値を越えた場合、帯域制限フラグを付加したパケットを送信し、該帯域制限フラグ付きパケット受信した他のノードでは、タイマー１−４により所定時間を監視し、その間、他のノードではユーザデータパケットの伝送路側への送信を一時的に停止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードで伝送帯域を共有し、自ノードに収容された端末装置から流入するユーザデータパケットと、他ノードから流入し他ノードへ中継する中継パケットと、ノード間で伝送制御情報を交換するための制御パケットとを転送するリング型伝送装置における各ノードのパケット中継装置において、
前記制御パケットの送信要求が有る場合、該制御パケットを優先的に送信すると共に、その間、ユーザデータパケットの送信要求が有った場合に、該ユーザデータパケットをバッファリングして送信を一時待機させる制御パケット優先処理手段と、
中継パケットの送信要求が有った場合、前記制御パケットの送信要求が無いときに、該中継パケットを前記ユーザデータパケットより優先させて送信し、前記制御パケットの送信要求が有るとき、該中継パケットをバッファリングして送信を一時待機させる中継パケット優先処理手段と、
を備えたことを特徴とするパケット中継装置。
【請求項２】
伝送路側のトラフィック量を監視するトラフィック量監視手段と、該トラフィック量が所定の閾値を越えたことを検出した場合、前記制御パケットの送信要求が有るときに、ユーザデータパケットをバッファリングして送信を一時待機させ、該制御パケットを優先的に送信する制御パケット優先処理手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のパケット中継装置。
【請求項３】
伝送路側のトラフィック量と自ノードの端末装置からのユーザデータパケットの流入量との和が所定の閾値を越えた場合、自ノードの端末装置からのユーザデータパケットに対してヘッダに帯域制限フラグを付加して送信する手段と、
前記帯域制限フラグ付きのユーザデータパケットを他のノードから受信したときに、所定時間、自ノードのユーザデータパケットの送信を一時的に停止する手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のパケット中継装置。
【請求項４】
伝送路側のトラフィック量と自ノードの端末装置からのユーザデータパケットの流入量との和が所定の閾値を越えた場合、自ノードの端末装置からのユーザデータパケットに対してヘッダに帯域制限フラグを付加して送信し、かつ、前記の和が所定の閾値以下となった場合、自ノードの端末装置からのユーザデータパケットに対してヘッダに帯域制限フラグを解除して送信する手段と、
前記帯域制限フラグ付きのユーザデータパケットを他のノードから受信したときに、他のノードから帯域制限フラグを解除したユーザデータパケットを受信するまで、自ノードのユーザデータパケットの送信を一時的に停止する手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のパケット中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リング型伝送装置におけるパケット中継装置に関する。昨今のＩＰ（Internet Protocol）関連技術の浸透により、従来の音声回線や１．５Ｍビット／ｓ又は６Ｍビット／ｓ等の回線速度の同期回線による伝送システムから、イーサネット（登録商標）等の非同期転送回線による伝送システムが主流になってきている。
【０００２】
本発明は、非同期転送回線による伝送システムにおいて、パケットをスムーズに伝送するための帯域が必ず確保されるよう保証するものである。また、リング型伝送装置のパケット中継装置間の制御パケットの送受の帯域を保証するものである。
【背景技術】
【０００３】
図８に本発明の適用対象であるリング型伝送装置の構成例を示す。同図において、ノードＡ〜ノードＤはパケット中継装置、ＭＡＣ１〜ＭＡＣ５は通信を行うパーソナルコンピュータ等の端末装置である。実線の矢印は端末装置間で送受されるパケットの転送経路、破線の矢印は各ノードのパケット中継装置（ＬＡＮ収容盤）間で伝送制御情報の交換を行うための制御パケットの転送経路を示している。
【０００４】
このようなリング（ループ）型伝送装置において、複数のノードに跨って帯域を共有するネットワーク（例えば、図８に示すようにネットワークグループａ及びネットワークグループｂ）でパケットがスムーズに転送されるよう、各ノードではパケット（セル）を以下の３種類に分類して管理を行いながら転送する。
（１）自ノードの端末装置から流入するユーザデータパケット
（２）他ノードから流入し、他ノードへ中継する中継パケット
（３）各ノード間のＭＡＣアドレス管理情報の送受、及び各パケット中継装置（ＬＡＮ収容盤）の正常性確認等の伝送制御情報の交換を行うための制御パケット
【０００５】
上記（１）〜（３）の各パケットは全て同一の伝送帯域を使用して転送され、帯域を越える流入量があった場合、伝送路上で輻輳を起こし、それによってパケットロスを招き、通信がスムーズに行われなくなる。本発明は上記（３）の制御パケットを各ノードに確実に転送できるように優先処理を行い、また、上記（１）のユーザデータパケットがスムーズに転送されるよう帯域を確保するものである。
【０００６】
本発明に関連する先行技術文献として下記の特許文献がある。特許文献１は、複数のネットワーク間を接続してパケットを相互通信するための中継装置及び中継方法であって、通信品質（ＱｏＳ）を維持して通信を行う中継装置及び中継方法に関するものである。また、引用文献２は、ＩＰ網における帯域保証の帯域管理及び制御を行うパケット転送装置及びパス管理装置等に関するものである。
【特許文献１】特開２００３−１５８５４３号公報
【特許文献２】特開２００２−３４４５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のリング型伝送装置は、ノードに跨る共有帯域で伝送されるパケットを振り分けるレイヤ２スイッチの機能を、各ノードに実装されルパケット中継装置（ＬＡＮ収容盤）に有しているが、各ノードで帯域の保証を行うことはできない。また、或る特定のノードからのパケット転送で帯域を全て占有してしまうと、他のノード間で帯域を使用することができない。特に、制御パケットを使用する情報授受に関しては、ユーザデータパケットが全帯域を使用してしまうと制御パケットを転送することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、ユーザデータパケットの流入によって影響されることなく、制御パケットを転送する帯域を保証することができ、また、通信中のユーザデータパケットがスムーズに転送されるように帯域を確保することができるリング型伝送装置におけるパケット中継装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のリング型伝送装置におけるパケット中継装置は、（１）複数のノードで伝送帯域を共有し、自ノードに収容された端末装置から流入するユーザデータパケットと、他ノードから流入し他ノードへ中継する中継パケットと、ノード間で伝送制御情報を交換するための制御パケットとを転送するリング型伝送装置における各ノードのパケット中継装置であって、前記制御パケットの送信要求が有る場合、該制御パケットを優先的に送信すると共に、その間、ユーザデータパケットの送信要求が有った場合に、該ユーザデータパケットをバッファリングして送信を一時待機させる制御パケット優先処理手段と、中継パケットの送信要求が有った場合、前記制御パケットの送信要求が無いときに、該中継パケットを前記ユーザデータパケットより優先させて送信し、前記制御パケットの送信要求が有るとき、該中継パケットをバッファリングして送信を一時待機させる中継パケット優先処理手段と、を備えたものである。
【００１０】
また、（２）伝送路側のトラフィック量を監視するトラフィック量監視手段と、該トラフィック量が所定の閾値を越えたことを検出した場合、前記制御パケットの送信要求が有るときに、ユーザデータパケットをバッファリングして送信を一時待機させ、該制御パケットを優先的に送信する制御パケット優先処理手段を備えたものである。
【００１１】
また、（３）伝送路側のトラフィック量と自ノードの端末装置からのユーザデータパケットの流入量との和が所定の閾値を越えた場合、自ノードの端末装置からのユーザデータパケットに対してヘッダに帯域制限フラグを付加して送信する手段と、前記帯域制限フラグ付きのユーザデータパケットを他のノードから受信したときに、所定時間、自ノードのユーザデータパケットの送信を一時的に停止する手段を備えたものである。
【００１２】
また、（４)伝送路側のトラフィック量と自ノードの端末装置からのユーザデータパケットの流入量との和が所定の閾値を越えた場合、自ノードの端末装置からのユーザデータパケットに対してヘッダに帯域制限フラグを付加して送信し、かつ、前記の和が所定の閾値以下となった場合、自ノードの端末装置からのユーザデータパケットに対してヘッダに帯域制限フラグを解除して送信する手段と、前記帯域制限フラグ付きのユーザデータパケットを他のノードから受信したときに、他のノードから帯域制限フラグを解除したユーザデータパケットを受信するまで、自ノードのユーザデータパケットの送信を一時的に停止する手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、制御パケットを優先的に送信すると共に、その間、ユーザデータパケットの送信要求が有った場合に、該ユーザデータパケットをバッファリングして送信を一時待機させ、また、中継パケットをユーザデータパケットより優先させて送信し、制御パケットの送信要求が有るときは、該中継パケットをバッファリングして送信を一時待機さて制御パケットを送信することにより、ユーザデータパケットの流入によって影響されることなく、制御パケットを転送する帯域を保証することができる。
【００１４】
また、伝送路側のトラフィック量又は自ノードの端末装置からのユーザデータパケットの流入量等の帯域占有量が所定の閾値を越えた場合、自ノードの端末装置からのユーザデータパケットに対してヘッダに帯域制限フラグを付加して送信し、かつ、該帯域制限フラグ付きのユーザデータパケットを他のノードから受信したときに、自ノードのユーザデータパケットの送信を一時的に停止することにより、通信を開始した通信中のユーザデータパケットの転送時に、帯域が輻輳した場合でも、他のノードに対して帯域制限フラグを通知し、他のノードに対してパケット送信の自粛を促して帯域を確保することができ、通信中のパケットをスムーズに転送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明によるパケット中継装置（ＬＡＮ収容盤）の機能ブロックを示す。同図において、デセル化部１−１は、伝送路から流入する７３オクテット単位のセルに分割されたパケットを連続したパケットフレームに変換する機能を有する。また、流入したパケットが自ノードで受信される受信セルであるか或いは他ノードへ中継する中継セルであるかの識別を行う機能を有する。
【００１６】
中継処理部１−２は、デセル化部１−１より送出された中継セルをバッファリングする機能を有する。パケットセル化部１−３は、送信パケットを７３オクテット単位に分割し、ヘッダ情報を付加して生成したセルを送信する機能を有する。また、中継セルが中継処理部１−２にバッファリングされている場合、中継セルに対して以下に述べる優先処理を行って送信する機能を有する。
【００１７】
タイマー１−４は、後述する帯域制限フラグを有するパケットの受信時に、一定時間の経過を検出するためにクロック信号をカウントアップする。送信パケット選択部１−５は、制御パケットと端末装置からのユーザデータパケットとに対して、制御パケットを優先的に送信するための優先処理を行ない、制御パケットが有る場合は制御パケットを、制御パケットが無い場合はユーザデータパケットを、パケットセル化部１−３に送出する。
【００１８】
下りＣＰＵ制御パケットインタフェース１−６は、伝送路から受信したノード間の制御パケットを中央処理ユニット（ＣＰＵ）１−７に送出する。上りＣＰＵ制御パケットインタフェース１−８は、ノード間の制御パケットを中央処理ユニット（ＣＰＵ）１−７から入力し、送信パケット選択部１−５に送出する。
【００１９】
受信セルカウンタ１−９は、伝送路から受信したセルの個数をカウントし、帯域使用量を監視する。下りパケットバッファ制御部１−１０は、伝送路から受信した端末装置側へのユーザデータパケットのバッファリングを制御する。該バッファリングにはＳＤＲＡＭ等のメモリ１−１１を使用することができる。上リパケットバッファ制御部１−１２は、端末装置から入力した伝送路側へのユーザデータパケットのバッファリングを制御する。該バッファリングにはＳＤＲＡＭ等のメモリ１−１３を使用することができる。
【００２０】
端末装置送信インタフェース１−１４は、受信したユーザデータパケットを端末装置側のデータフレーム構成に変換して送出する。端末装置受信インタフェース１−１５は、端末装置から入力したユーザデータパケットを伝送路側のデータフレーム構成に変換して送出する。パケット流入量監視部１−１６は、端末装置からのパケット流入量を監視する。外線インタフェース１−１７は端末装置とのインタフェース機能を有する。
【００２１】
リング型伝送装置を構成する前述の図８のノードＡ〜ノードＤにはそれぞれパケット中継装置（ＬＡＮ収容盤）が実装され、ノードＡ〜ノードＤ間を接続する伝送路の帯域を各ネットワークシステムで共有し、ユーザデータパケット及び制御パケットを、各ノードＡ〜ノードＤのパケット中継装置（ＬＡＮ収容盤）により転送する。なお、ノードＡとノードＣとの間でのパケット送受信時は、ノードＢ及びノードＤは流入したパケットを中継パケットとして処理する。
【００２２】
送信パケット選択部１−５及びパケットセル化部１−３は、制御パケット、中継パケット及び端末装置から流入するユーザデータパケットについて、以下のように優先処理を行う。送信パケット選択部１−５では、制御パケットを端末装置からのユーザデータパケットより優先的に送出し、パケットセル化部１−３では、制御パケットを中継パケットより優先的に送出し、中継パケットをユーザデータパケットより優先させて送出する。
【００２３】
各ノードの送信パケット選択部１−５及びパケットセル化部１−３において、制御パケットを最優先して伝送路へ送出することにより、トラフィック輻輳時でも制御パケットが確実に転送可能となり、制御パケットを転送するための最低帯域が保証される。図２に上述の優先処理フローチャートを示している。同図において、破線で囲んだブロック２−１内のフローは送信パケット選択部１−５における優先処理のフローであり、同じく破線で囲んだブロック２−２内のフローはパケットセル化部１−３における優先処理のフローである。
【００２４】
また、パケット中継装置（ＬＡＮ収容盤）は伝送路から受信したパケット（セル）の個数を受信セルカウンタ１−９にて計数して使用帯域を監視し、受信セルカウンタ１−９にて監視したセル数が使用可能帯域の９０％を超え、かつ、制御パケットの送信要求があった場合、図示省略の制御部により、端末装置からのユーザデータパケットを一時的にバッファリングし、制御パケットを送信した後、バッファリングしていた端末装置からのユーザデータパケットを送信する。なお、上述の９０％という値は一例として掲げた値で、この値はシステムに応じて適宜定めることができる
【００２５】
図３に上述の受信パケット（セル）数監視による制御パケット優先処理のフローチャートを示している。このような優先処理を各ノードで行うことにより、トラフィック輻輳時でも、制御パケット送信要求があった場合に、端末装置からのユーザデータパケットを一時的にバッファリングして制御パケットを送信した後、ユーザデータパケットを送信し、制御パケットの帯域を保証すると共に、非輻輳時にはユーザデータパケットをバッファリングすることなく送信し、ユーザデータパケットをスムーズに送信することができる。
【００２６】
次に、伝送路側の平均使用帯域と端末装置側からの流入量との監視による帯域保証について説明する。受信セルカウント１−９を用いて伝送路側の平均使用帯域を監視し、かつ、パケット流入量監視部１−１６により端末装置側からのユーザデータパケットの流入量を監視する。
【００２７】
伝送路側の平均使用帯域と端末装置側からの流入量との和が予め定めた設定帯域を越えた場合、セルヘッダの一部に帯域制限フラグを立てたユーザデータパケットを送信する。該帯域制限フラグを立てたパケットを送信する際、他ノードから同様の帯域制限フラグ付きのパケット（セル）を受信していないことを確認した上で送信する。
【００２８】
帯域制限フラグ付きのパケット（セル）のフレーム構成の例を図４に示す。同図に示すフレームの構成例はイーサ（登録商標）フレームである。このようなフレームにおいて、例えば、セルヘッダの“生存時間（ＬＩＦＥ）”を格納する領域の一部のビットを帯域制限フラグ付用ビット“ＷＦ”として割り当て、ＷＦ＝１のとき“帯域制限要求有り”、ＷＦ＝０のとき“帯域制限要求無し”として帯域制限の要求の有無を通知する構成とすることができる。
【００２９】
帯域制限フラグ付きのパケット（セル）を送信したノードは、伝送路側の帯域に所定以上の空きがあるか否かを監視し、伝送路側の帯域に所定以上の空きがある場合、帯域制限フラグを解除したユーザデータパケットを送信し、通常の動作に戻る。この帯域制限フラグ付きパケット（セル）の送信時の動作フローチャートを図５に示している。
【００３０】
帯域制限フラグ付きパケット（セル）を受取ったパケット中継装置（ＬＡＮ収容盤）の処理の第１の実施形態の動作フローチャートを図６に示す。帯域制限フラグ付きパケット（セル）を受取ると、端末装置から流入するユーザデータパケットをバッファリングし、伝送路への送信を中断する。
【００３１】
上記のバッファリングによりバッファがオーバーフローする場合は、端末装置に対してフロー制御を行う。このバッファリングの開始と共に、タイマー１−４により経過時間のカウントを開始し、予め定めた所定の経過時間のカウントアップ終了前に、再び帯域制限フラグ付きパケット（セル）を受取った場合は、同様にユーザデータパケットのバッファリングを継続し、タイマー１−４を初期化してカウントを開始する。上記タイマー１−４による所定の経過時間のカウントアップが終了した後、バッファリングしていた自ノードの端末装置からのユーザデータパケットを送信する。
【００３２】
次に、帯域制限フラグ付きパケット（セル）を受取ったパケット中継装置（ＬＡＮ収容盤）の処理の第２の実施形態の動作フローチャートを図７に示す。帯域制限フラグ付きパケット（セル）を受取ると、端末装置から流入するユーザデータパケットをバッファリングし、伝送路への送信を中断する。
【００３３】
上記のバッファリングによりバッファがオーバーフローする場合は、端末装置に対してフロー制御を行う。このバッファリングの開始と共に、帯域制限フラグが解除されたパケットを受信したか否かを監視し、帯域制限フラグが解除されたパケットを受信した場合、バッファリングしていた自ノードの端末装置からのユーザデータパケットを送信する。
【００３４】
これらの処理を各ノードで行うことにより、通信を開始した通信中のユーザデータパケットの転送時に、帯域が輻輳した場合でも、他のノードに対して帯域制限フラグを通知し、他のノードに対してパケット送信の自粛を促して帯域を確保し、通信中のパケットをスムーズに転送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のパケット中継装置（ＬＡＮ収容盤）の機能ブロック図である。
【図２】本発明の制御パケットの優先処理フローチャートである。
【図３】本発明の受信パケット（セル）数監視による制御パケット優先処理のフローチャートである。
【図４】本発明の帯域制限フラグ付きパケット（セル）のフレーム構成の例を示す図である。
【図５】本発明の帯域制限フラグ付きパケット（セル）の送信時の動作フローチャートである。
【図６】本発明の帯域制限フラグ付きパケット（セル）を受取ったパケット中継装置の処理の第１の実施形態の動作フローチャートである。
【図７】本発明の帯域制限フラグ付きパケット（セル）を受取ったパケット中継装置の処理の第２の実施形態の動作フローチャートである。
【図８】本発明の適用対象であるリング型伝送装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１−１  デセル化部
１−２  中継処理部
１−３  パケットセル化部
１−４  タイマー
１−５  送信パケット選択部
１−６  下りＣＰＵ制御パケットインタフェース
１−７  中央処理ユニット（ＣＰＵ）
１−８  上りＣＰＵ制御パケットインタフェース
１−９  受信セルカウンタ
１−１０  下りパケットバッファ制御部
１−１１  メモリ
１−１２  上リパケットバッファ制御部
１−１３  メモリ
１−１４  端末装置送信インタフェース
１−１５  端末装置受信インタフェース
１−１６  パケット流入量監視部
１−１７  外線インタフェース
【図１】
2005354514.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005354514.tif 000005
【図４】
2005354514.tif 000006
【図５】
2005354514.tif 000007
【図６】
2005354514.tif 000008
【図７】
2005354514.tif 000009
【図８】
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