JP2000183966A - Lanシステムにおけるスイッチの優先度付パケット転送方式 - Google Patents

Lanシステムにおけるスイッチの優先度付パケット転送方式

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JP2000183966A
JP2000183966A JP10356133A JP35613398A JP2000183966A JP 2000183966 A JP2000183966 A JP 2000183966A JP 10356133 A JP10356133 A JP 10356133A JP 35613398 A JP35613398 A JP 35613398A JP 2000183966 A JP2000183966 A JP 2000183966A
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JP
Japan
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packet
priority
packets
switch
transmission rate
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JP10356133A
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English (en)
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Naoki Tsukitani
直紀 築谷
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実時間性を要するパケットの実時間性を保証
し、かつ実時間性を要しないパケットの遅延を軽減する
LANシステムにおけるスイッチの優先度付パケット転
送方式を提供する。 【解決手段】 パケットに実時間性の要/不要に基づく
優先度を定義しておき、スイッチには、競合するパケッ
トを出口へ転送するかバッファに格納するか振り分ける
機能と、高優先度のパケットを前記バッファに格納する
ときに、該パケットの送信レートを設定する機能と、前
記バッファに格納されている高優先度のパケットを前記
送信レートに従って出口へ転送する機能とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LAN内でスイッ
チを用いてパケット中継を行うパケット転送方式に係
り、特に、実時間性を要するパケットの実時間性を保証
し、かつ実時間性を要しないパケットの遅延を軽減する
LANシステムにおけるスイッチの優先度付パケット転
送方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、コンピュータネットワークで
は、パケットを単位とする情報伝送が行われる。そのパ
ケットの中継のために、入力されたパケットを適切な出
口へ転送する装置としてスイッチが知られている。
【0003】図3は、従来のスイッチのパケット転送の
仕組みを示したものである。スイッチ部1に到着し、出
口(図示せず)で競合したパケットは、到着順にバッフ
ァ2に格納される。パケットには優先度がなく、先にバ
ッファ2に格納されたパケットから順番に出口に転送さ
れる。
【0004】図4は、別のスイッチのパケット転送の仕
組みを示したものである。パケットには優先度があり、
スイッチ部3にて競合したパケットは、優先度に応じて
異なるバッファ4,5に格納される。優先度の高いパケ
ットは、バッファ4に格納され、優先度の低いパケット
は、バッファ5に格納される。制御部7は、バッファ
4,5に格納されているパケットを出口へと転送するよ
うスイッチ部6に指示をする。その際、バッファ4に溜
まっているパケットが全て転送されるまで、バッファ5
からはパケットを転送しない。これにより、高優先度パ
ケットを低優先度パケットよりも大きな帯域で送信する
ことが可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のスイッチには、以下のような問題点がある。
【0006】まず、図3のスイッチは、パケットの優先
度を考慮していないので、音声、動画などの情報を持つ
パケットも一般のデータを持つパケットも同じに扱われ
る。音声、動画などの情報を持つパケットは、実時間性
を要する。即ち、適切な時間間隔での伝送を行わなけれ
ばならない。しかし、このような実時間性を要するパケ
ットが、実時間性を要しない一般のデータを持つパケッ
トと同じに扱われることになるため、要求される通信品
質(実時間性)が満足されないことになる。
【0007】これに対し、図4のスイッチでは、高優先
度パケットが優先されるので、実時間性を要するパケッ
トを高優先度にすれば、実時間性を要するパケットの帯
域が確保される。しかし、高優先度パケットによるネッ
トワークの負荷が高くなると、低優先度パケットの転送
される機会が少なくなり、低優先度パケットが重大な通
信遅延を被ることになる。また、ネットワークの負荷が
高い状況下では、高優先度パケットに関しても様々な送
信元からのパケットがバッファ内に混在することにな
り、適切な時間間隔での伝送を行うことが困難になる。
即ち、実時間性が満足されないことになる。
【0008】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、実時間性を要するパケットの実時間性を保証し、か
つ実時間性を要しないパケットの遅延を軽減するLAN
システムにおけるスイッチの優先度付パケット転送方式
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、パケットを中継するスイッチを用いたLA
Nシステムにおいて、パケットに実時間性の要/不要に
基づく優先度を定義しておき、前記スイッチに、競合す
るパケットを出口へ転送するかバッファに格納するか振
り分ける機能と、高優先度のパケットを前記バッファに
格納するときに、該パケットの送信レートを設定する機
能と、前記バッファに格納されている高優先度のパケッ
トを前記送信レートに従って出口へ転送する機能とを備
えたものである。
【0010】前記スイッチに、前記送信レートに従って
高優先度のパケットを出口へ転送するときに生じる空き
時間に前記バッファに格納されている低優先度のパケッ
トを出口へ転送する機能を備えてもよい。
【0011】前記スイッチに、パケット間の時間間隔を
測定し、その測定値に基づいて前記送信レートを設定す
る機能を備えてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0013】図1に、本発明を実施するためのスイッチ
の原理的な構成を示す。このスイッチには、入力パケッ
トの優先度を識別すると共にパケットの送信レートを設
定する複数のパケット判定部8,9,10,11、入力
パケットを適切な方向(複数の出口のうち目的の出口が
ある方向)へと振り分けるスイッチ部12、パケットの
競合が発生したときに、優先度等に基づいてパケットを
出口へ転送するか格納するか振り分ける複数の競合制御
部15,16,17,18、競合に負けたパケットを格
納する共通バッファ14、共通バッファ14に格納され
ている高優先度のパケットを設定された送信レートに従
って適切な競合制御部に送る制御部13が設けられてい
る。
【0014】このスイッチを用いたLANシステムにお
いては、パケットに実時間性の要/不要に基づく優先度
を定義する。即ち、音声、画像の情報を持つパケットな
どの実時間性を要するパケットは高優先度パケットと
し、一般のデータを持つパケットなどの実時間性を要し
ないパケットは低優先度パケットとする。
【0015】パケット判定部8,9,10,11は、入
力パケットが実時間性を要する高優先度パケットか実時
間性を要しない低優先度パケットかを識別し、その区別
を制御部13に通知すると共に、実時間性を要する通信
については要求される送信レートを制御部13に通知す
る。スイッチ部12は、パケット判定部8,9,10,
11からのパケットを適切な競合制御部15,16,1
7,18に送る。競合制御部15,16,17,18
は、スイッチ部12からのパケット及び共通バッファ1
4から取り出されたパケットによる競合が発生しなけれ
ば、優先度に関係なくそのパケットを出口へ送るが、競
合が発生した場合には、高優先度パケットと低優先度パ
ケットとの競合であれば、高優先度パケットを優先して
出口へ送る。高優先度パケット同士の競合であれば、送
信レートに従って共通バッファ14から取り出されたパ
ケットを優先して出口へ送り、送信レートに従って共通
バッファ14から取り出されたパケットでない高優先度
パケット同士の競合であれば、ランダムに選んだパケッ
トを出口へ送る。共通バッファ14は、競合に負けたパ
ケットを格納し、そのパケットの格納場所を示すアドレ
スを制御部13に通知する。共通バッファ14に格納さ
れている高優先度パケットは、制御部13に通知されて
いる送信レートに従って取り出される。共通バッファ1
4に格納されている低優先度パケットはスイッチへの先
着順に取り出される。
【0016】以上により、図1のスイッチには、競合す
るパケットを出口へ転送するか共通バッファに格納する
か振り分ける機能と、高優先度のパケットを共通バッフ
ァに格納するときに、そのパケットの送信レートを設定
する機能と、共通バッファに格納されている高優先度の
パケットを設定した送信レートに従って出口へ転送する
機能とが備わることになる。
【0017】このスイッチにおいて、実時間性を要する
高優先度パケットが共通バッファ14に格納されている
場合には、この高優先度パケットが送信レートに従って
出口へ転送される。従って、実時間性が満足される。
【0018】また、実時間性を要するパケットの性質は
バースト的(時間的にランダムに発生する)ではなく、
送信元より一定の送信レート(時間間隔)で送信されて
くるので、制御部13は、送信元よりの送信レートに応
じて、転送する送信レートを管理する。具体的には、パ
ケット間の時間間隔を測定し、その測定値に基づいて送
信レートを設定し、共通バッファ14に格納されている
高優先度パケットをその設定された送信レートに従って
出口へ転送する。さらに、制御部13は、送信レートを
管理したことによって生じる空き時間に、共通バッファ
14に格納されている低優先度パケットをスイッチへの
先着順に出口へ転送する。これにより、図2に示される
ように、空いた帯域を利用した低優先度パケットの転送
が行われ、低優先度パケットが高優先度パケットによる
重大な送信遅延を被ることが防止される。
【0019】次に、図1のスイッチの動作を詳しく説明
する。
【0020】まず、パケット判定部8,9,10,11
は、入力パケットが到着すると、その入力パケットが実
時間性を要する高優先度パケットか、それ以外のパケッ
ト、即ち、実時間性を要しない低優先度パケットかを識
別し、その区別を制御部13に通知する。なお、優先度
の高低(実時間性の要/不要)は、パケット内に優先度
の情報を格納し、スイッチがその情報を読み取るように
してもよいし、パケットの送信者が実時間性を要する通
信かどうかをスイッチに対して申告するようにしてもよ
い。
【0021】パケット判定部8,9,10,11は、入
力パケットが実時間性を要するパケットならば、そのパ
ケットの送信レートを制御部13に通知する。この送信
レートには、予めパケットの送信者がスイッチに対して
申告したものを用いることができる。或いは、音声、動
画の一般的な送信レートを、管理者がスイッチに対して
設定するか、又はスイッチが予め保持し、この送信レー
トをスイッチが使用してもよい。また、スイッチは、こ
のような一般的な送信レートを初期値とし、その後は、
スイッチが実際に観測した送信レートを用いるようにし
てもよい。送信レートの観測とは、パケットの終了時点
から次のパケットの開始時点までの時間、即ち、パケッ
ト間の時間間隔を測定し、その時間間隔を記録してお
き、複数回分のパケット間の時間間隔を平均することを
言う。
【0022】パケット判定部8,9,10,11に入力
されたパケットは、スイッチ部12により目的の競合制
御部15,16,17,18に振り分けられ、いずれか
の競合制御部15,16,17,18に到達する。
【0023】競合制御部15,16,17,18におい
て、パケットの競合が発生せず、かつ共通バッファ14
にパケットが格納されていなければ、そのパケットが出
口へと転送される。高優先度パケットと低優先度パケッ
トとの競合が発生した場合には、高優先度パケットが出
口へ転送され、低優先度パケットが共通バッファ14に
格納される。高優先度パケット同士の競合が発生した場
合には、ランダムにパケットが選出され、一方の選出さ
れた高優先度パケットが出口へ転送され、他方の競合に
負けた高優先度パケットが共通バッファ14に格納され
る。ただし、送信レートに従って共通バッファ14から
取り出されたパケットは優先して出口へ転送される。
【0024】共通バッファ14は、競合に負けたパケッ
トを格納し、そのパケットの格納場所を示すアドレスを
制御部13に通知する。
【0025】パケットの転送が終了すると、競合制御部
15,16,17,18は、出口が空いたことを制御部
13に通知する。この通知により、制御部13は、共通
バッファ14に格納されているパケットを出口へ転送す
る。その際、高優先度パケットが共通バッファ14に格
納されている場合には、制御部13は、その高優先度パ
ケットを通知された送信レートに従って取り出し、出口
へ転送する。低優先度パケットが共通バッファ14に格
納されている場合には、制御部13は、高優先度パケッ
トを送信レートに従って取り出すことによる空き時間
に、その低優先度パケットを取り出し、出口へ転送す
る。
【0026】図2に示されるように、高優先度パケット
が送信レートに従って転送され、このことにより空いた
帯域が生じる。この空いた帯域を利用して低優先度パケ
ットが転送されることになる。低優先度パケットが高優
先度パケットによる重大な送信遅延を被ることが防止さ
れる。
【0027】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
【0028】(1)従来の方式では実時間性を要するパ
ケットに対する通信品質保証が不十分であったが、本発
明により実時間性を要するパケットの帯域が確保される
と共に実時間性が保証される。
【0029】(2)従来の方式では実時間性を要するパ
ケットを優先制御すると実時間性を要しない低優先度パ
ケットが通信遅延を被ることが避けられなかったが、本
発明により実時間性を要しないパケットの遅延を軽減す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するためのスイッチの原理的な構
成を示すブロック図である。
【図2】本発明によりスイッチの出口に転送されるパケ
ットの時間変化図である。
【図3】従来のスイッチのパケット転送の仕組みを示し
た図である。
【図4】従来のスイッチのパケット転送の仕組みを示し
た図である。
【符号の説明】
8,9,10,11 パケット判定部 12 スイッチ部 13 制御部 14 共通バッファ 15,16,17,18 競合制御部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パケットを中継するスイッチを用いたL
    ANシステムにおいて、パケットに実時間性の要/不要
    に基づく優先度を定義しておき、前記スイッチに、競合
    するパケットを出口へ転送するかバッファに格納するか
    振り分ける機能と、高優先度のパケットを前記バッファ
    に格納するときに、該パケットの送信レートを設定する
    機能と、前記バッファに格納されている高優先度のパケ
    ットを前記送信レートに従って出口へ転送する機能とを
    備えたことを特徴とするLANシステムにおけるスイッ
    チの優先度付パケット転送方式。
  2. 【請求項2】 前記スイッチに、前記送信レートに従っ
    て高優先度のパケットを出口へ転送するときに生じる空
    き時間に前記バッファに格納されている低優先度のパケ
    ットを出口へ転送する機能を備えたことを特徴とする請
    求項1記載のLANシステムにおけるスイッチの優先度
    付パケット転送方式。
  3. 【請求項3】 前記スイッチに、パケット間の時間間隔
    を測定し、その測定値に基づいて前記送信レートを設定
    する機能を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載
    のLANシステムにおけるスイッチの優先度付パケット
    転送方式。
JP10356133A 1998-12-15 1998-12-15 Lanシステムにおけるスイッチの優先度付パケット転送方式 Pending JP2000183966A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008301075A (ja) * 2007-05-30 2008-12-11 Oki Electric Ind Co Ltd 通信装置および通信ネットワーク
JP2011120237A (ja) * 2009-11-30 2011-06-16 Fujitsu Semiconductor Ltd メッセージ受信装置およびマイクロコントローラ
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JP2016040724A (ja) * 2011-01-14 2016-03-24 アップル インコーポレイテッド データ同期化
US9516219B2 (en) 2013-03-08 2016-12-06 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Camera system and switching device

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