(57)【要約】【課題】  複雑な制御なく単純な構成のパケットリング伝送における最低帯域保証回路を提供する。【解決手段】  バイトカウンタ部１は、パケットリング内のノード装置に設けられ、ノード装置に接続される外部装置からの入力パケットのバイト数を計算する。優先クラス変換部３は、設定された最低帯域分のバイト数を超えた場合、パケット内の優先情報を変更し帯域保証分（優先クラスＡ）と帯域保証外（優先クラスＢ）のパケットに区分する。アドバッファ部６は、優先クラス変換部から入力するパケットの量が第１閾値を超えると優先クラスＡのパケットのみを蓄積する。リングバッファ部９は、パケットリングから入力してくる自ノード装置宛のパケットの量が第２閾値（第１閾値より大きい）を超えると優先クラスＡのパケットのみを蓄積する。読出制御部７は、リングバッファ部をアドバッファ部に優先して読み出しパケットリングへパケットを送出する。【選択図】        図２
2005151276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットリング内のトラフィックが過負荷であっても廃棄されず設定されたデータ量の伝送量を保証する最低帯域保証回路において、
該最低帯域保証回路は、前記パケットリング内のノード装置に設けられ、
ノード装置に接続される外部装置からの入力パケットのバイト数を計算するバイトカウンタ部と、設定された最低帯域分のバイト数を超えた場合、前記パケット内の優先情報を変更し帯域保証分のパケットと帯域保証外のパケットに区分する優先クラス変換部と、
前記優先クラス変換部から入力するパケットの量が第１閾値を超えると前記優先クラスＡのパケットのみを蓄積するアドバッファ部と、
前記パケットリングから入力してくる自ノード装置宛のパケットの量が第２閾値（第１閾値より大きい）を超えると前記優先クラスＡのパケットのみを蓄積するリングバッファ部と、
前記リングバッファ部を前記アドバッファ部より優先的に読み出して前記パケットリングへパケットを送出する読出制御部とを備えたことを特徴とする最低帯域保証回路。
【請求項２】
単位時間毎にフラグ信号を前記バイトカウンタ部に入力するタイマー部と、
前記タイマー部で設定した時間で最低帯域保証分の通過を許容するバイト数と、前記バイトカウンタ部でカウントしたバイト数とを比較する比較部とを設け、
前記優先クラス変換部は、前記比較の結果により前記最低帯域分のバイト数超過の有無を判断することを特徴とする請求項２に記載の最低帯域保証回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最低帯域保証回路、特にパケットリング伝送における優先制御及び帯域制御を行う最低帯域保証回路に関する。最低帯域保証とは、パケットリング内のトラフィックが過負荷時でも廃棄されず設定されたデータ量の伝送を保証することをいう。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の最低帯域保証は、多重化装置内おいて、到着するパケットの属するコネクション単位で多重化する手段のキュー長を管理し、キュー長の値を常時監視し、その値を連続関数により計算し、その計算結果から得られるキュー長が許可キュー長以下のコネクションに属するパケットについては受付許可とすることにより行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、入力するデータに時間情報を付加し、データを蓄積するバッファの読出しは、設定した帯域分の速度で行い、バッファから読み出したデータでバッファ内に滞留している時間を規定時間よりオーバーして出力されるものに関しては、保証した帯域外のデータと判断し、輻輳が発生した場合には優先的に廃棄しトラフィック過負荷時の最低帯域を保証するようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３４５６（第１頁ー第１０頁、図１）
【特許文献２】特開２００２−１８５５０１（第１頁ー第11、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術では、パケットリング伝送において、同一のパケットリング内に接続される複数の装置から入力されるデータについて、各装置で設定された最低帯域分のデータを個々の装置で識別し、さらにそのデータを優先的に導通させるには、入出力されるデータの時間的制御や入力するデータ量を常に計算し、計算結果により出力を制御することとなるので、装置の回路及び制御が複雑になるという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、パケットリング内に接続される全ノード装置で設定される、最低帯域保証されたデータを複雑な制御なしに実現可能であり、かつ単純な構成のパケットリング伝送における最低帯域保証回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、パケットリング内のトラフィックが過負荷であっても廃棄されず設定されたデータ量の伝送量を保証する最低帯域保証回路において、該最低帯域保証回路は、パケットリング内のノード装置に設けられ、ノード装置に接続される外部装置からの入力パケットのバイト数を計算するバイトカウンタ部（図２の１）と、設定された最低帯域分のバイト数を超えた場合、パケット内の優先情報を変更し帯域保証分（優先クラスＡ）と帯域保証外（優先クラスＢ）のパケットに区分する優先クラス変換部（図２の３）と、優先クラス変換部から入力するパケットの量が第１閾値を超えると優先クラスＡのパケットのみを蓄積するアドバッファ部（図２の６）と、パケットリングから入力してくる自ノード装置宛のパケットの量が第２閾値（第１閾値より大きい）を超えると優先クラスＡのパケットのみを蓄積するリングバッファ部（図２の９）と、リングバッファ部をアドバッファ部より優先的に読み出してパケットリングへパケットを送出する読出制御部（図２の７）とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、単位時間毎にフラグ信号をバイトカウンタ部に入力するタイマー部（図２の２）と、タイマー部で設定した時間で最低帯域保証分の通過を許容するバイト数と、バイトカウンタ部でカウントしたバイト数とを比較する比較部（図２の４）とを設け、優先クラス変換部は比較の結果により最低帯域分のバイト数超過の有無を判断することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、各ノード装置からパケットを出力する際、単位時間当りのパケットのバイト数をカウントし、保証する帯域（優先クラスＡ）のパケットと、それ以外の帯域（優先クラスＢ）のパケットに区分して出力する。そして、アドバッファにおけるパケットの蓄積状態により、アドバッファとリングバッファへの優先クラスＢのパケットの書込みを制御（パケット廃棄処理）し、帯域保障分（優先クラスＡ）のパケットを優先的に出力するようにしている。
【００１０】
アドバッファとリングバッファの読出し制御は、パケットリングから入力するパケットを蓄積するリングバッファを自ノード装置から出力されるパケットを蓄積するアドバッファより優先的に読み出す。ノード装置に接続される外部装置からの入力パケットを蓄積するには２つの閾値を持たせ、パケットの量が第１閾値（第２閾値より低い値）を超えた場合、自ノード装置から出力される帯域保証外（優先クラスＢ）のパケットを廃棄する（書込み側の制御によりアドバッファに書き込まない）。この状態が時間的に続くと、アドバッファ内には帯域保証分のパケット（優先クラスＡ）のみが蓄積される。
【００１１】
また、自ノード装置から出力するパケットの量が第２閾値を超えた場合、パケットリング内から入力してくる他ノード装置で設定された帯域保障外のパケット（優先クラスＢ）を廃棄する（書込み側の制御によりリングバッファに書き込まない）。
【００１２】
このような処理を行うことによって、パケットリング全体の動作としては、トラフィック過負荷時に、他ノード装置の優先クラスＡ＞自ノード装置の優先クラスＡ＞他ノード装置の優先クラスＢ＞自ノード装置の優先クラスＢの順で優先してパケットを出力することができるようになる。これにより、パケットをパケットリングで伝送する場合の最低帯域を保証する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ノード装置に接続される外部装置からの入力パケットについて優先クラス分けしてバッファに蓄積しておき、パケット量の２つの閾値に対する比較の結果により、それ以降の自ノード装置から入力してくるパケットまたはパケットリングから入力してくる低位の優先クラスのパケットのバッファへの蓄積を行わないようにしたため、複雑な制御なしに実現可能であり、かつ単純な構成の最低帯域保証回路を提供することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
本発明の最低帯域保証回路は、パケットリング内のトラフィックが過負荷であっても廃棄されず設定されたデータ量の伝送量を保証する最低帯域保証回路であって、パケットリング内のノード装置に設けられ、ノード装置に接続される外部装置からの入力パケットのバイト数を計算するバイトカウンタ部と、設定された最低帯域分のバイト数を超えた場合、パケット内の優先情報を変更し帯域保証分と帯域保証外のパケットに区分する優先クラス変換部と、優先クラス変換部から入力するパケットの量が第１閾値を超えると優先クラスＡのパケットのみを蓄積するアドバッファ部と、パケットリングから入力してくる自装置宛のパケットの量が第２閾値を超えると優先クラスＡのパケットのみを蓄積するリングバッファ部と、リングバッファ部をアドバッファ部より優先的に読み出してパケットリングへパケットを送出する読出制御部とを備えたものである。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の最低帯域保証回路を設けたノード装置100，101，102および103の間でパケットを循環させるパケットリング装置の構成を示す。ノード装置100，101，102および103は全てが同一構成であり、パケット信号ａとパケット信号ｑはノード装置が接続されるパケットリング外の外部装置、例えばパソコンとの間で入出力され、パケット信号ｍは１つ前のノード装置から入力し、パケット信号ｐは次のノード装置へ出力される。図１では、入出力のパケット信号ａ，ｍ，ｐ，ｑの接続は、そのイメージの把握を目的としており、大胆な省略がなされている。正確な接続については図２を参照されたい。また、図１に沿った次の説明もイメージの植付けに留まり厳密ではない。
【００１７】
図１において、ノード装置103からノード装置100にパケット信号ｍが入力してくると、ノード装置100ではパケットの内部に付加されている宛先情報を認識し、自ノード装置宛のパケットである場合はパケット信号qを出力する。一方、他ノード装置宛のパケットである場合にはパケット出力信号pをノード装置Ｂへ出力する。また、パケット入力信号ｍの空き時間（パケット未通過時間）を監視し、その空き時間があるとき、ノード装置に接続される外部装置から入力するパケット信号ａをパケット出力信号pとしてパケットリングに送出する。
【００１８】
図２は、ノード装置100〜103のそれぞれに設けられる最低帯域保証回路のブロック図を示し、バイトカウンタ部１，タイマー部２，優先クラス変換部３，比較部４，書込制御部５，アドバッファ部６，読出制御部７，書込制御部８，リングバッファ部９およびドロップ判定部１０から成る。
【００１９】
バイトカウンタ部１は、パケット信号ａの内のパケット有効信号ｂを入力し、タイマー部２から単位時間毎に入力するフラグ信号ｄにより画される単位時間当りのパケット有効信号ｂのバイト数をカウントする。比較部４は、タイマー部２で設定した時間で最低帯域保証分の通過を許容するバイト数（設定バイト数ｅ）と、バイトカウンタ部１でカウントしたバイト数ｃとを比較する。なお、設定バイト数ｅはノード装置外部から設定される。
【００２０】
バイト数ｃが設定バイト数ｅで設定した値を超えた場合、比較部４は、パケット信号ａ上にマッピングされている優先クラスビットを変更するための信号ｆ（優先情報変更信号ｆ）を優先クラス変換部３に出力する。このとき、パケット信号ａによるパケットの数が単位時間内における最低帯域保証分を超えたと判断し、所定の措置を講じるようにするためである。
【００２１】
優先クラス変換部３は、比較部４からの優先情報変更信号ｆが無効（論理Ｌ）の場合、パケット信号ａの優先クラスビットを変更しないで優先クラスＡのパケット信号ｓを出力する。優先情報変更信号ｆが有効（論理Ｈ）の場合は、パケット信号ａの優先クラスビットを変更し優先クラスＢのパケット信号ｓとして出力する。
【００２２】
アドバッファ部６は優先クラス変換部３から出力されるパケット信号ｓを蓄積する。そして、蓄積されているパケットの数（バッファ量）を監視し、バッファ量が第１閾値を超えた場合は閾値超過信号ｋを書込制御部５に出力し、第２閾値を超えた場合は閾値超過信号ｊを書込制御部８に出力する。第１閾値は必ず第２閾値より小さい。
【００２３】
書込制御部５は、閾値超過信号ｋの入力がない場合、すなわちアドバッファ部６に蓄積されているバッファ量が第１閾値以下の場合、優先クラス変換部３から出力される全てのパケット信号ｓをアドバッファ部６に格納するよう書込制御信号ｔにより書込み制御を行う。
【００２４】
次に、閾値超過信号ｋの入力がある場合、すなわちアドバッファ部６に蓄積されているバッファ量が第１閾値を超過した場合は、優先クラス変換部３から出力される優先クラスＡのパケット信号ｓのみを書込制御信号ｔによりアドバッファ部６に格納し、優先クラスＢのパケットの書込みは行われず廃棄されることになる。このことは、アドバッファ部６に蓄積されているバッファ量が第２閾値を超過した場合であっても変わりがない。なお、優先クラスＡと優先クラスＢの判断は、優先クラス変換部３から入力するパケット信号ｓ内の優先クラス信号ｇにより行う。
【００２５】
一方、ドロップ判定部１０は、パケットリングから入力してくるパケット信号ｍの内部にパケット単位に付加されている宛先情報をラッチし、自ノード装置宛のパケットである場合はパケット信号qとして出力する。一方、他ノード装置宛のパケットである場合にはパケット信号ｒとしてリングバッファ部９へ出力する。このように、パケット信号ｍの振分けを行うのである。
【００２６】
書込制御部８は、ドロップ判定部１０から出力されるパケット信号ｒをリングバッファ部９格納するための書込み制御を行う。アドバッファ部６から出力される閾値超過信号ｊの入力がない場合、すなわちアドバッファ部６に蓄積されているバッファ量が第２閾値以下の場合、全てのパケット信号ｒをリングバッファ部９に格納するよう書込制御信号ｕにより書込み制御を行う。このことはアドバッファ部６に蓄積されているバッファ量が第１閾値以下の場合であっても変わりがない。
【００２７】
次に、閾値超過信号ｊの入力がある場合、すなわちアドバッファ部６に蓄積されているバッファ量が第２閾値を超過した場合は、ドロップ判定部１０から出力される優先クラスＡのパケット信号ｒのみをアドバッファ部６に書込制御信号ｕにより格納し、優先クラスＢのパケット信号ｒの書込みは行わず廃棄される。なお、優先クラスＡと優先クラスＢの判断はドロップ判定部１０から入力するパケット信号ｒ内の優先クラス信号ｈにより行う。
【００２８】
読出制御部７は、以上のようにしてアドバッファ部６とリングバッファ部９に格納されたパケットの蓄積状態を認識し、その読出し制御を読出制御信号ｎにより行う。すなわち、アドバッファ部６とリングバッファ部９のいずれかに１パケットのデータが全て書き込まれると読出しを開始する。読出しのアルゴリズムは以下のとおり、リングバッファ部９優先で行う。
【００２９】
アドバッファ部６とリングバッファ部９のいずれかに一方にしかパケットがない場合には、そこから読み出す。アドバッファ部６とリングバッファ部９の両方にパケットが蓄積されている場合は、リングバッファ部９から先に読み出す。そして、１パケット分の読出しが完了する度に両バッファ６，９の蓄積状態を検出し、リングバッファ部９にパケットが蓄積されていない場合のみ、アドバッファ部６から読み出す。
【００３０】
次に、本実施例の動作について説明する。
【００３１】
先ず、ノード装置に接続される外部装置から入力するパケット信号ａが無く、パケットリングから入力してくるパケット信号ｍのみである場合について説明する。この場合は、当然にアドバッファ部６への書込みはなく、従って、閾値超過信号ｋおよび閾値超過信号ｊが生成されることもない。なお、パケット信号ｍは、大方の場合は、後に説明されるように優先クラスＡと優先クラスＢの混在したものである。
【００３２】
パケットリングから入力してくるパケット入力信号ｍは、ドロップ判定部１０でパケット信号qとパケット信号ｒに振り分けられ、パケット信号ｒは全てがリングバッファ部９に格納される。そして、読出制御部７によりパケット信号ｐとしてパケットリングへ送出されていく。
【００３３】
図３は、自ノード装置からのパケット信号ａの入力がある場合のタイミングチャートの一例を示す。パケット信号ａは常に優先クラスＡとしてノード装置に入力する。図３では、フラグ信号ｄの間に５つのパケットが入力していることが分かる。パケット信号ａは８パラレルビット信号とすると、バイト数ｃの値はパケット信号ａのバイト数を示す。当初、優先情報変更信号ｆは論理Ｌであって、パケット信号ｓは優先クラスＡのままアドバッファ部６に格納されていく。
【００３４】
前述のように、バイト数ｃはパケット有効信号に対するものであるため、図３でも示されるように、バイト数ｃはパケット信号ａのパケット数の８倍になっていない。バイト数ｃは、パケット信号ａの４パケット目でようやく１５に達しており、単位時間（フラグ信号ｄの間）内に２４となっている。
【００３５】
この例では、設定バイト数ｅの値は１５としているので、単位時間を示すフラグ信号ｄが入力してから４つ目のパケット信号ａの先頭のパケットで、単位時間内における最低帯域保証分のバイト数を超えたと認識され、優先情報変更信号ｆは論理Ｌから論理Ｈに遷移している。優先情報変更信号ｆは次のフラグ信号ｄによりリセットされる。
【００３６】
優先情報変更信号ｆが論理Ｈになると、４パケット目および５パケット目のパケット信号ａは、優先クラスＢに変換されパケット信号ｓとしてアドバッファ部６に格納される。６パケット目のパケット信号ａ入力時には、フラグ信号ｄが入力されることにより、再度単位時間内のバイト数（設定された帯域分）を計算することになるため、優先情報変更信号ｆを論理Ｈから論理Ｌに変更されている。これにより、バイト信号ｃは再び１からスタートし、パケット信号ｓは優先クラスＡとなる。
【００３７】
なお、上述は単位時間内のバイト数ｃが設定バイト数ｅを超えた場合の説明であったが、単位時間内のバイト数ｃが設定バイト数ｅを超えない場合には、優先情報変更信号ｆが論理Ｈに遷移することはなく、パケット信号ｓは優先クラスＡを維持したまま推移する。
【００３８】
さて、パケット信号ａとパケット信号ｍとがある場合の動作について、図４〜図７の模式図を用い時間の経過とともに説明する。
【００３９】
図４は、アドバッファ部６に優先クラスＡのパケットが３つ、優先クラスＢのパケットが３つ蓄積され、これにより第１閾値に達している状態を示している。一方、リングバッファ部９には優先クラスＡと優先クラスＢのパケットが蓄積されている。この状態では、リングバッファ部９にパケットが蓄積されているので、リングバッファ部９からの読出しがアドバッファ部６からの読出しに優先し、アドバッファ部６からの読出しは行われない。
【００４０】
図４において、優先クラス変換部３から新たに優先クラスＢのパケットが２つ、続いて優先クラスＡのパケットが３つパケット信号ａにより入力しようとしている。この入力があると、アドバッファ部６は第１閾値を超過するため、閾値超過信号ｋを書込制御部５に出力する。このため、優先クラスＢのパケットはアドバッファ部６に書き込まれず、図５に示すように、優先クラスＡのパケットのみがアドバッファ部６内に蓄積されている。
【００４１】
この後も、アドバッファ部６には優先クラスＡのパケットのみが蓄積されていく。一方、リングバッファ部９には優先クラスＡと優先クラスＢとを問わず、全てのパケット信号が格納されていく。実際、図６に示すように、図５の状態と比べて、リングバッファ部９には優先クラスＡと優先クラスＢのパケットが増えているが、アドバッファ部６には優先クラスＡのパケットのみが増えていることが分かる。そして、アドバッファ部６において第２閾値に達している。
【００４２】
図６では、リングバッファ部９に新たに優先クラスＢのパケットが３つ、続いて優先クラスＡのパケットが３つ，優先クラスＢのパケットが１つパケット信号ｒにより入力しようとしている。図７は図６の状態のアドバッファ部６に３つの優先クラスＡのパケットが加わっており、蓄積されたバッファ量が第２閾値を超過していることを示している。
【００４３】
このとき、アドバッファ部６は閾値超過信号ｊを書込制御部６に出力する。この結果、この後は、優先クラスＢのパケットはリングバッファ部９にも書き込まれなくなり、図７に示すように、優先クラスＡのパケットのみがリングバッファ部９内に蓄積されている。このように、パケット信号ｒの内で廃棄された優先クラスＢのパケットの分だけ、アドバッファ部６の読出し可能な時間が確保され、パケット信号ａの内で優先クラスＡのパケットが読み出され得るようになる。
【００４４】
以上の説明により、パケットのトラフィック過負荷時においてバッファ部へパケット信号が蓄積されていく優先順位は下記のようになることが分かる。
【００４５】
第１順位：リングバッファ部９への優先クラスＡのパケット
第２順位：アドバッファ部６への優先クラスＡのパケット
第３順位：リングバッファ部９への優先クラスＢのパケット
第４順位：アドバッファ部６への優先クラスＢのパケット
前述のように、バッファ部からのパケットの読出しはリングバッファ部９が優先する。そして、バッファ部に蓄積されている確率が高いほど読み出される確率も当然に高くなるので、上記の蓄積の優先順位は読出しの優先順位でもある。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】パケットリング装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の最低帯域保証回路のブロック図
【図３】自装置からのパケット信号ａの入力がある場合のタイミングチャート
【図４】パケット信号ａとパケット信号ｍとがある場合の動作を説明するための第１の模式図
【図５】パケット信号ａとパケット信号ｍとがある場合の動作を説明するための第２の模式図
【図６】パケット信号ａとパケット信号ｍとがある場合の動作を説明するための第３の模式図
【図７】パケット信号ａとパケット信号ｍとがある場合の動作を説明するための第４の模式図
【符号の説明】
【００４７】
１        バイトカウント部
２        タイマー部
３        優先クラス変換部
４        比較部
５        書込制御部
６        アドバッファ部
７        読出制御部
８        書込制御部
９        リングバッファ部
１０      ドロップ判定部
100〜103  ノード装置
α〜γ    経路
【図１】
2005151276.tif 000003
【図２】
2005151276.tif 000004
【図３】
2005151276.tif 000005
【図４】
2005151276.tif 000006
【図５】
2005151276.tif 000007
【図６】
2005151276.tif 000008
【図７】
2005151276.tif 000009