JP2005033673A - パケット転送制御回路及びパケット転送制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 簡単なハードウェア構成によって、パケットの複数のフローの各々に帯域制御を行い、かつ、優先制御を同時に実現すること。
【解決手段】 クラス設定部133は、フロー識別部110により識別されたフローに基づいてフロー設定情報格納部120から読み出される前記フローに係るフロー設定情報とレート計算部132からの前記フローに係る到着レートとを比較して前記パケットの単位で前記パケットの属する前記フローのクラスの設定を行う。出力キュー部140は、クラス設定部133によって設定された前記パケットの属する前記フローのクラスに基づいて前記複数のパケットの出力順序の制御を行う。到着レート更新部150は、出力キュー部140からの残存データ量及び前記フロー設定情報の前記パケット到着レート情報に基づいて所定のタイミングで前記フローに係る前記パケット到着レート情報を更新する。
【選択図】 図1
【解決手段】 クラス設定部133は、フロー識別部110により識別されたフローに基づいてフロー設定情報格納部120から読み出される前記フローに係るフロー設定情報とレート計算部132からの前記フローに係る到着レートとを比較して前記パケットの単位で前記パケットの属する前記フローのクラスの設定を行う。出力キュー部140は、クラス設定部133によって設定された前記パケットの属する前記フローのクラスに基づいて前記複数のパケットの出力順序の制御を行う。到着レート更新部150は、出力キュー部140からの残存データ量及び前記フロー設定情報の前記パケット到着レート情報に基づいて所定のタイミングで前記フローに係る前記パケット到着レート情報を更新する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、入力される複数のパケットを出力回線に選択的に出力する時に前記複数のパケットの出力順序の制御を行うパケット転送制御回路及びパケット転送制御方法に関し、特に、前記複数のパケットの複数のフローの各々に対して帯域保証を行うパケット転送制御回路及びパケット転送制御方法に関する。
近年、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)及びFTTH(Fiber To The Home)の普及によりコンシューマベースの常時接続サービスが一般化し、アクセス網のブロードバンド化が加速している。また、情報家電製品の進展及びディジタル映像配信サービスの普及に伴い、各種通信サービスに応じた通信品質の差別化要望が高まると予想されている。現在のインターネットの主流は、通信品質を保証しないベストエフォートサービスであり、トラヒックの増加及び異なる通信品質を要求するサービスの出現に伴い、ユーザ通信装置に対する通信品質の低下が問題となっている。従って、今後においては、ユーザ通信装置がパケットのフローごとにサービス種別と帯域要望を意識した高品位なQoS(Quality of Services)制御を行うことが重要であると考えられる。
更に、今後のアクセス網においては最大100Mbps〜1Gbpsといった高速な通信回線を大規模に収容することが通信システムのコストダウンの面から必要とされ、かつ、上記のような高速回線に対して多数のパケットのフローを扱うようになると、例えば、WRR(Weighted Round Robin)のようなパケットのフローごとにキューを持つようなスケジューリングによってQoS制御を行うと、ハードウェア量とスケジューラの処理負荷の両面でスケーラビリティを持たせることが困難となる。
また、簡単なハードウェア構成でユーザフローごとに帯域制御を行う帯域制御装置及びその方法が特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されている技術では、まず、各フローのトラヒック流量をレート計測部で計測し、計測した入力レートをフロー情報格納部に格納する一方、各フローの受信パケットを出力回線に出力するためのバッファのキュー長をキュー長監視部で観測する。
そして、観測したキュー長とフロー情報格納部に格納されている各フローの最低保証帯域とから各フローの許可レートを許可レート計算部で計算する。次に、計測した入力レートと計算した許可レートを廃棄制御部で比較し、入力レートが許可レート以下の場合には、そのフローのパケットをバッファに入力し、入力レートが許可レートを超えた場合には、超えた分だけ廃棄することによって、各フローのバッファへの入力レートが常に許可レート以下になるように制御を行っている。
これによれば、収容する複数のフローが1つのFIFO(First In First Out)バッファを共有するよう制御を行うため、フロー数が増加してもハードウェア量は小規模で済む。また、フローごとに入力レートを監視して、許可レート以上のパケットを廃棄することで、帯域違反を犯したフロー(入力レートが許可レートを超えたフロー)の影響を他のフローに及ぼすことを防ぐ。
このように、特許文献1に開示されている技術を用いることによって、単一キューによる複数のフローに対する帯域保証が可能となる。また、余剰帯域(入力された各フローの最低保証帯域を全て満たし、出力リンク帯域までの残りの帯域)が生じた場合には、各フローの許可レートを各フローの最低保証帯域に比例して増加させることにより、各フローの最低保証帯域に応じて余剰帯域をフロー間に分配させることが可能となる。
特開2002−185459号公報
ところで、特許文献1に開示されている帯域制御装置は、全てのフローを1つのキューに格納して帯域制御を行っている。一方、帯域制御装置に入力される各フローには、様々な種類のパケットが混在している。例えば、各フローには、それぞれ異なるアプリケーションのパケットが混在しており、電子メールやWebアクセスなどの比較的遅延やその揺らぎに対して寛容なものから、音声通信や映像配信などの遅延やその揺らぎに敏感なリアルタイム性を要するもの、また、基幹的業務に関するミッション・クリティカルなものまで様々である。
このように、様々な種類のパケットが混在する全てのフローを1つのキューによって格納及び管理した場合には、各フロー内の様々な種類のパケットのそれぞれに要求される通信品質に応じたQoS制御を行うことは不可能である。
また、特許文献1に開示されている帯域制御装置は、各フローの最低保証帯域に比例して、余剰帯域の分配を行っている。しかしながら、ユーザ装置によっては、最低保証帯域は小さくてよいが、余剰帯域への送出、いわゆるベストエフォートの領域は大きくとりたいなどの要望がある。特許文献1に開示されている帯域制御装置おいて、余剰帯域を最低保証帯域に比例して分配するだけでは、このような要望に答えることは不可能である。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡単なハードウェア構成によって、パケットの複数のフローの各々に帯域制御を行い、かつ、優先制御を同時に実現することができるパケット転送制御回路及びパケット転送制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、パケットの複数のフローの各々に対する帯域制御及び優先制御だけではなく、パケットの複数のフローを1つのグループとして管理し、各グループに対する帯域制御を行うことができるパケット転送制御回路及びパケット転送制御方法を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、入力される複数のパケットの属する複数のフローを識別するフロー識別手段と、前記複数のフローの各々に対して予め設定された帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報を格納するフロー設定情報格納手段と、前記パケットの到着レートを所定の単位時間当たりのデータ量として計測するレート計測手段と、前記所定の単位時間内に到着した前記パケットの属する前記フローに係る前記パケットの全データ量と前記パケットの前記到着レートとに基づいて前記パケットの属する前記フローに係る到着レートを計算するレート計算手段と、前記フロー識別手段により識別された前記フローに基づいて前記フロー設定情報格納手段から読み出される前記フローに係る前記フロー設定情報と前記フローに係る前記到着レートとを比較して前記パケットの単位で前記パケットの属する前記フローのクラスの設定を行うクラス設定手段と、前記クラス設定手段によって設定された前記パケットの属する前記フローのクラスに基づいて前記複数のパケットの出力順序の制御を行う出力制御手段と、前記出力制御手段からの残存データ量及び前記フロー設定情報の前記パケット到着レート情報に基づいて所定のタイミングで前記フローに係る前記パケット到着レート情報を更新する到着レート更新手段と、を有する構成を採る。
この構成によれば、入力パケットの属するフローを識別し、そのフローに係る帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報を参照してパケットのクラス設定を行い、優先度が高いクラスに設定されているフローを逐次に選択して、そのフローに属するパケットを順次に出力するから、優先度が高いクラスに属するフローをパケット単位で選択的に出力する優先制御を簡単なハードウェア構成によって実現することが可能となる。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記クラス設定手段が、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の最低保証帯域情報の値以下の場合には前記フロー設定情報の基準優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定し、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の前記最低保証帯域情報の値より大きく上限帯域情報の値以下の場合には前記フロー設定情報の前記基準優先クラスよりも優先度が低く、かつ、前記基準優先クラスに対応付けられて設定される上限優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定する構成を採る。
この構成によれば、入力パケットの属するフローを識別し、そのフローに係る帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報を参照してパケットのクラス設定を行い、優先度が高いクラスに設定されているフローを逐次に選択して、そのフローに属するパケットを順次に出力するから、優先度が高いクラスに属するフローをパケット単位で選択的に出力する優先制御を簡単なハードウェア構成によって実現することが可能となる。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記クラス設定手段が、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の前記上限帯域情報の値より大きい場合には前記上限優先クラスよりもさらに優先度が低く、かつ、前記基準優先クラスに対応付けられて設定される余剰優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定する構成を採る。
この構成によれば、入力パケットの属するフローを識別し、そのフローに係る帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報を参照してパケットのクラス設定を行い、優先度が高いクラスに設定されているフローを逐次に選択して、そのフローに属するパケットを順次に出力するから、優先度が高いクラスに属するフローをパケット単位で選択的に出力する優先制御を簡単なハードウェア構成によって実現することが可能となる。
また、請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載の発明において、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートと前記フロー設定情報の前記上限帯域情報の値とを比較して、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の前記上限帯域情報の値より大きい場合には前記パケットの廃棄処理を行うパケット廃棄手段を有する構成を採る。
この構成によれば、入力パケットの属するフローを識別し、そのフローに係る帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報を参照してパケットのクラス設定を行い、優先度が高いクラスに設定されているフローを逐次に選択して、そのフローに属するパケットを順次に出力するから、優先度が高いクラスに属するフローをパケット単位で選択的に出力する優先制御を簡単なハードウェア構成によって実現することが可能となる。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の発明において、パケットの複数のフローがグループ化された複数のグループのそれぞれに対して予め設定されたフローグループ対応情報と帯域情報を有するグループ設定情報とを格納するグループ設定情報格納手段と、前記パケットの到着レートに基づいて前記フローの属する前記グループに係る到着レートを計算するグループレート計算手段と、を具備し、前記出力制御手段は、前記フロー識別手段によって識別されて前記グループ設定情報格納手段の前記フローグループ対応情報に基づいて読み出される前記グループ設定情報と前記グループに係る前記到着レートと基づいて前記複数のパケットの出力の制御を行う手段を有する構成を採る。
この構成によれば、請求項1から請求項4のいずれかに記載の発明の効果に加えて、パケットの複数のフローを1つのグループとして管理し、各グループに対する帯域制御を行うことができる。
また、請求項6に記載の発明は、入力される複数のパケットの属する複数のフローを識別するフロー識別ステップと、前記複数のフローの各々に対して予め設定された帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報をフロー設定情報格納手段に格納するフロー設定情報格納ステップと、前記パケットの到着レートを所定の単位時間当たりのデータ量として計測するレート計測ステップと、前記所定の単位時間内に到着した前記パケットの属する前記フローに係る前記パケットの全データ量と前記パケットの前記到着レートとに基づいて前記パケットの属する前記フローに係る到着レートを計算するレート計算ステップと、前記フロー識別ステップにおいて識別された前記フローに基づいて前記フロー設定情報格納手段から読み出される前記フローに係る前記フロー設定情報と前記フローに係る前記到着レートとを比較して前記パケットの単位で前記パケットの属する前記フローのクラスの設定を行うクラス設定ステップと、前記クラス設定ステップにおいて設定された前記パケットの属する前記フローのクラスに基づいて前記複数のパケットの出力順序の制御を行う出力制御ステップと、前記出力制御ステップにおける残存データ量及び前記フロー設定情報の前記パケット到着レート情報に基づいて所定のタイミングで前記フローに係る前記パケット到着レート情報を更新する到着レート更新ステップと、を有するようにした。
この方法によれば、入力パケットの属するフローを識別し、そのフローに係る帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報を参照してパケットのクラス設定を行い、優先度が高いクラスに設定されているフローを逐次に選択して、そのフローに属するパケットを順次に出力するから、優先度が高いクラスに属するフローをパケット単位で選択的に出力する優先制御を簡単なハードウェア構成によって実現することが可能となる。
また、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記クラス設定ステップが、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の最低保証帯域情報の値以下の場合には前記フロー設定情報の基準優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定するステップと、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の前記最低保証帯域情報の値より大きく上限帯域情報の値以下の場合には前記フロー設定情報の前記基準優先クラスよりも優先度が低く、かつ、前記基準優先クラスに対応付けられて設定される上限優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定するステップと、を具備する構成を採る。
この方法によれば、入力パケットの属するフローを識別し、そのフローに係る帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報を参照してパケットのクラス設定を行い、優先度が高いクラスに設定されているフローを逐次に選択して、そのフローに属するパケットを順次に出力するから、優先度が高いクラスに属するフローをパケット単位で選択的に出力する優先制御を簡単なハードウェア構成によって実現することが可能となる。
また、請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の発明において、前記クラス設定ステップが、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の前記上限帯域情報の値より大きい場合には前記上限優先クラスよりもさらに優先度が低く、かつ、前記基準優先クラスに対応付けられて設定される余剰優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定するステップを具備するようにした。
この方法によれば、入力パケットの属するフローを識別し、そのフローに係る帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報を参照してパケットのクラス設定を行い、優先度が高いクラスに設定されているフローを逐次に選択して、そのフローに属するパケットを順次に出力するから、優先度が高いクラスに属するフローをパケット単位で選択的に出力する優先制御を簡単なハードウェア構成によって実現することが可能となる。
以上説明したように、本発明によれば、入力パケットの属するフローを識別し、そのフローに係るフロー設定情報を参照してパケットのクラス設定を行い、優先度が高いクラスに設定されているフローを逐次に選択して、そのフローに属するパケットを順次に出力することによって、帯域制御を行うと同時に各フローの帯域情報に応じてパケット単位でクラス分けを行うから、優先度が高いクラスに属するフローをパケット単位で選択的に出力する優先制御を簡単なハードウェア構成によって実現することが可能となる。
本発明の骨子は、入力パケットの属するフローを識別し、そのフローに係る帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報を参照してパケットのクラス設定を行い、優先度が高いクラスに設定されているフローを逐次に選択して、そのフローに属するパケットを順次に出力することである。
以下、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。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るパケット転送制御回路の構成を示すブロック図である。
図1は、本発明の実施の形態1に係るパケット転送制御回路の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、パケット転送制御回路100は、フロー識別部110、フロー設定情報格納部120、到着レート監視部130、出力キュー部140及び到着レート更新部150を具備している。
フロー識別部110は、例えば、所定の通信網に収容されている通信端末装置から送出されたパケットを受ける。フロー識別部110は、入力されるパケット(入力パケット)のヘッダ情報を参照して、入力パケットの属するフローの識別を行い、フローの識別結果に係る情報であるフロー識別情報をフロー設定情報格納部120に通知する。
フロー設定情報格納部120は、複数のパケットの複数のフローに関する情報であるフロー設定情報を格納している。フロー設定情報は、予め設定されている。そして、フロー設定情報格納部120は、フロー識別部110から通知されるフロー識別情報によって特定されるフロー設定情報を到着レート監視部130に送出する。
図2は、本発明の実施の形態1に係るフロー設定情報格納部120に格納されているフロー設定情報の一例を模式的に示す図である。図2に示すフロー設定情報は、フロー1〜n(nは1以上の整数である)の各々の最低保証帯域情報(MPR:Minimum Packet Rate)MPR1〜MPRnと、上限帯域情報(PPR:Peak Packet Rate)PPR1〜PPRnと、フローの各々のパケット到着レートが最低保証帯域情報MPR以下の場合にそのフローが属する基準優先クラス情報(ICL:Initial Class)ICL1〜ICLnと、パケット到着レート情報(PAR:Packet Arrival Rate)PAR1〜PARnと、を有している。
フロー設定情報のうち、最低保証帯域情報MPR、上限帯域情報PPR及び基準優先クラス情報ICLは、複数のパケットの複数のフローの各々に予め設定値が格納されており、後述のように、到着レート監視部130におけるパケットの廃棄処理又はクラス設定処理などに用いられる。また、パケット到着レート情報PARは、後述のように、到着レート監視部130におけるパケットの廃棄処理又はクラス設定処理などに用いられ、更に、到着レート監視部130によるパケットの入力監視の結果に応じて格納される値が逐次更新される。また、帯域監視のための所定時間が経過した場合には、出力キュー部140からパケット及びフローごとに通知される残存データ量で全てのパケット到着レート情報PARが更新される。
到着レート監視部130は、フロー設定情報格納部120からフロー設定情報の通知を受け、フロー識別部110を介してパケットが供給されて、パケットの廃棄処理又はクラス設定処理などを行う。この到着レート監視部130は、レート計測部131、レート計算部132、クラス設定部133及びパケット廃棄部134を有している。
レート計測部131は、フロー識別部110を介して供給されるパケットの到着レートの計測を行う。レート計算部132は、レート計測部131で計測対象となったパケットの属するフローに係るパケット到着レート情報PARの計算を行う。また、クラス設定部133は、レート計算部132で計算されたパケット到着レート情報PARと、通知されたフロー設定情報の最低保証帯域情報MPR及び上限帯域情報PPRとの比較を行い、その比較結果に応じてパケットの廃棄を指示する廃棄要求情報、及び、パケットの属するクラスを指示するクラス設定情報を出力する。また、パケット廃棄部134は、クラス設定部133から廃棄要求情報を受けた場合に、そのパケットの廃棄処理を行う。
次に、到着レート監視部130の動作について、図1と共に図3を参照して説明する。図3は、本発明の実施の形態1に係る到着レート監視部130における動作の一例を説明するためのフローチャートである。
例えば、フローiのパケットが到着レート監視部130に到着した場合、レート計測部131がそのパケットの到着レートを計測する(ステップST301)。計測されたパケットの到着レートは、レート計測部131からレート計算部132に通知される。
また、レート計算部132は、そのパケットの属するフローiに係るフロー設定情報をフロー設定情報格納部120から取得する(ステップST302)。レート計算部132は、レート計測部131の計測結果とフロー設定情報のパケット到着レート情報PARiとに基づいて、フローiのパケット到着レート情報PARiを新たに計算する(ステップST303)。
なお、パケット到着レート情報PARiの計算は、例えば、所定の基準タイミングでフローiに属するパケットの供給データ量のカウントを開始し、同一フローiに属するパケットの供給データ量を加算していくことによって、所定の基準タイミング以降に到着レート監視部130に供給されたフローiのデータ量を計算し、再び所定の基準タイミングとなった場合にカウント値をリセットすることにより実行される。
すなわち、レート計測部131の計測結果とフロー設定情報のPARiとを加算することによって、所定の基準タイミング間隔で、フローiのデータ量を計算することが可能となる。なお、後述(ステップST309)のように、レート計算部132で計算された計算結果(PAR)は、フロー設定情報に格納され、次のフローiのデータ量の計算の際に参照される。
次に、クラス設定部133は、レート計算部132で計算されたPARiと、フロー設定情報の最低保証帯域情報MPRi及び上限帯域情報PPRiとに基づいて、PARi≦MPRiであるか否かを判断する(ステップST304)。
ステップST304においてPARi≦MPRiである場合に、クラス設定部133は、到着したパケットがフローiに設定された最低保証帯域情報MPRi内である(すなわち、フローiはまだ最低保証帯域に達していない)と判断し、そのパケットを、フローiに予め設定されたクラスICLiに設定する(ステップST306)。また、この時に、クラス設定部133は、パケットをクラスICLiに設定したことを示す情報をクラス設定情報として出力キュー部140に出力する。
ステップST304においてPARi≦MPRiでない場合に、クラス設定部133は、ステップST305においてMPRi<PARi≦PPRiであるか否かを判断する。
ステップST305においてMPRi<PARi≦PPRiである場合に、クラス設定部133は、到着したパケットがフローiに設定された最低保証帯域情報MPRiを満足して上限帯域情報PPRiに達するまでの余剰帯域を使用する(すなわち、フローiは最低保証帯域には達したが、まだ上限帯域には達していない)ものと判断し、そのパケットを、フローiに予め設定されたクラスICLiより1つ下のクラスに設定する(ステップST307)。また、この時に、クラス設定部133は、パケットをクラスICLiの1つ下のクラスに設定したことを示す情報をクラス設定情報として出力キュー部140に出力する。
ステップST305においてMPRi<PARi≦PPRiでない場合に、クラス設定部133は、到着したパケットが、既にフローiに設定された上限帯域PPRiを超え、許された余剰帯域を全て使い尽くした状態であると判断し、そのパケットの廃棄処理をパケット廃棄部134に実行させる(ステップST308)。この場合、クラス設定部133は、パケット廃棄部134に対してパケットが廃棄処理を要求する廃棄要求情報を通知し、この廃棄要求情報を受けたパケット廃棄部134がパケットの廃棄処理を行う。
ただし、出力リンクの帯域を有効活用するために、上限帯域を超えてもさらに余剰帯域がある場合には、パケットの出力を許可することも可能である。この場合に、クラス設定部133は、フローiに予め設定されたクラスICLiより2つ下のクラスにパケットを設定する(ステップST308)。また、クラス設定部133は、パケットをクラスICLiの2つ下のクラスに設定したことを示す情報をクラス設定情報として出力キュー部140に出力する。
また、パケットがPARi≦MPRiであると判定され、又は、MPRi<PARi≦PPRiであると判定された場合には、クラス設定部133は、フロー設定情報格納部120に格納されているフローiのフロー設定情報のパケット到着レート情報PARiを、新たなパケット到着レート情報PARi(レート計算部132で計算したPARi)で更新する(ステップST309)。
上述のように、到着レート監視部130においてパケットの廃棄処理又はクラス設定処理が行われ、クラス設定処理が行われた場合には到着レート監視部130から出力キュー部140に対して、パケット及びそのパケットに係るクラス設定情報が供給される。なお、クラス設定情報には、少なくともそのパケットに係るフローを識別可能とするフロー識別情報と、そのパケットに係るフローに対して設定されたクラスを示す情報とが記載されている。
次に、本発明の実施の形態1に係るパケット転送制御回路100の出力キュー部140について、図面を参照して説明する。
出力キュー部140は、出力順序管理部141、パケット選択部142及びパケット出力部143を有している。出力順序管理部141は、到着レート監視部130から供給されるパケットを格納し、フローの出力順序をクラス別に管理する。出力順序管理部141は、複数のバッファ部1410を有している。バッファ部1410は、動作の順序を決めるための同じ優先度を有するクラスに設定されている。なお、バッファ部1410は、動作の順序を決めるための異なる優先度を有するクラスに対応付けられていてもよい。到着レート監視部130から供給されたパケットは、そのパケットが属するフローのフロー設定情報の基準優先クラス情報ICLによって、複数のバッファ部1410のいずれかに格納される。
複数のバッファ部1410の各々は、複数のFIFOキュー1411〜1413を有している。複数のFIFOキュー1411は、最も高い優先度を有する基準優先クラスに設定されている。複数のFIFOキュー1412は、基準優先クラスより低い優先度を有する上限優先クラスに設定されている。複数のFIFOキュー1413は、上限優先クラスより低い優先度を有する余剰優先クラスに設定されている。
出力順序管理部141は、到着レート監視部130から供給されるパケットを、それぞれ対応するクラスのFIFOキュー1411〜1413に到着順に格納し、格納しているパケットのデータ量をフロー及びクラス別に管理する。
更に、複数のバッファ部1410の各々は、帯域監視のための所定時間が経過した場合には、基準優先クラスに対応して設定されたFIFOキュー1411〜1413のいずれかに、上限優先クラス及び余剰優先クラスに対応して設定されたFIFOキュー1411〜1413のいずれかに格納納しているパケットを、上限優先クラス及び余剰優先クラスの順に再格納し、フロー設定情報格納部120に対して、フローごとに上限優先クラス及び余剰優先クラスに対応して設定されたFIFOキュー1411〜1413の残存データ量を通知する。
また、パケット選択部142は、出力順序管理部141で管理されているパケットの出力順序を参照して、最も高いクラスの先頭にキューイングされているパケットを選択し、パケット出力部143に対してそのパケットを出力するよう通知する。また、パケット出力部143は、パケット選択部142によって選択されたパケットを出力順序管理部141から読み出し、外部の通信網に対してそのパケットの出力を行う。
次に、本発明の実施の形態1に係るパケット転送制御回路100の出力キュー部140の動作について、図1と共に図4を参照して説明する。図4は、本発明の実施の形態1に係るパケット転送制御回路100の出力キュー部140における動作の一例を説明するためのフローチャートである。
ステップST401において、フローiのパケット及びクラス設定情報が到着レート監視部130から供給された場合に、出力順序管理部141が、クラス設定情報内のクラスを示す情報に従って、そのパケットをクラスに対応して設定されたFIFOキュー1411〜1413のいずれかに格納する。
次に、パケット選択部142は、出力順序管理部141に格納されているパケットの格納状況に応じて、次に出力すべきパケットの選択を行う。具体的には、ステップST402において、パケット選択部142は、出力順序管理部141の基準優先クラスのFIFOキュー1411にパケットが存在するか否かを判断する。ステップST402において出力順序管理部141の基準優先クラスのFIFOキュー1411にパケットが存在する場合には、パケット選択部142は、基準優先クラスのFIFOキュー1411を識別可能なキュー識別情報を次に出力すべきパケットを先頭に格納しているキューを識別する情報として生成する(ステップST405)。
また、ステップST402において基準優先クラスのFIFOキュー1411にパケットが存在しない場合には、パケット選択部142は、基準優先クラスより優先度が低い上限優先クラスのFIFOキュー1412にパケットが存在する否かを判断する(ステップST403)。ステップST403において上限優先クラスのFIFOキュー1412にパケットが存在する場合には、パケット選択部142は、上限優先クラスのFIFOキュー1412を識別可能なキュー識別情報を次に出力すべきパケットを先頭に格納しているキューを識別する情報として生成する(ステップST406)。
また、ステップST403において上限優先クラスのFIFOキュー1412にパケットが存在しない場合には、パケット選択部142は、上限優先クラスより優先度が低い余剰優先クラス(最低優先クラス)のFIFOキュー1413にパケットが存在する否かを判断する(ステップST404)。ステップST404において、余剰優先クラス(最低優先クラス)のFIFOキュー1413にパケットが存在する場合には、パケット選択部142は、最低優先クラスのFIFOキュー1413を識別可能なキュー識別情報を次に出力すべきパケットを先頭に格納しているキューを識別する情報として生成する(ステップST407)。
なお、ステップST404において、パケット選択部142は、余剰優先クラス(最低優先クラス)のFIFOキュー1413にもパケットが存在しない場合には、出力すべきパケットは存在しないと判断し、パケットの出力が行われない。
パケット選択部142は、前記ステップST405〜ST407のいずれか1つの処理によって、出力すべきパケットを格納したFIFOキュー示すキュー識別情報を生成した場合には、パケット出力部143に対して、このFIFOキューの先頭のパケットの出力を行うよう要求するために、生成したキュー識別情報を供給する(ステップST408)。パケット出力部143は、供給されたキュー識別情報が示すFIFOキューに先頭に格納されているパケットを選択して、外部の出力回線に出力する(ステップST409)。
到着レート更新部150は、所定のタイミングでフロー設定情報格納部120に格納されているフローに係るフロー設定情報の到着レートを出力キュー部140の出力順序管理部141からの残存データ量及びフロー設定情報の到着レートに基づいて更新する。また、到着レート更新部150は、クラス設定部133が保持している到着レートを前記所定のタイミングで更新する。
以上説明したように、本発明の実施の形態1によれば、入力パケットの属するフローを識別し、そのフローに係るフロー設定情報を参照してパケットのクラス設定を行い、優先度が高いクラスに設定されているフローを逐次に選択して、そのフローに属するパケットを順次に出力することによって、帯域制御を行うと同時に各フローの帯域情報に応じてパケット単位でクラス分けを行うから、優先度が高いクラスに属するフローをパケット単位で選択的に出力する優先制御を行うことが可能となる。
なお、フロー識別部110において識別を行うフローの種類として、例えば、異なるアプリケーションによる分類、送信アドレス、受信アドレス又は中継アドレスなどによる分類による種類がある。
なお、本発明の実施の形態1では、フロー設定情報格納部120が、フロー識別情報で識別されるフロー設定情報を到着レート監視部130に対して通知する態様となっているが、例えば、フロー識別情報がフロー識別部110から到着レート監視部130に通知され、到着レート監視部130がそのフロー識別情報で識別されるフロー設定情報を読み出す態様とすることも可能である。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について、図面を参照して詳細に説明する。
次に、本発明の実施の形態2について、図面を参照して詳細に説明する。
図5は、本発明の実施の形態2に係るパケット転送制御回路の構成を示すブロック図である。なお、本発明の実施の形態2においては、本発明の実施の形態1と同じ構成要素には同じ参照符号が付されてその説明が省略される。
図5に示すように、本発明の実施の形態2に係るパケット転送制御回路500は、図1に示す本発明の実施の形態1に係るパケット転送制御回路100において、複数のフローのグループごとの帯域制御機能を付加したものである。具体的には、図5に示すパケット転送制御回路500は、パケット転送制御回路100において、複数のパケットの複数のフローの各グループに関する情報(グループ設定情報)を格納するグループ設定情報格納部501を有し、かつ、到着レート監視部130の代わりに到着レート監視部530を有している。
到着レート監視部530は、レート計測部131、パケット廃棄部134、レート計算部531及びクラス設定部532を有している。レート計算部531及びクラス設定部532は、レート計算部132及びクラス設定部133において、複数のパケットの複数のフローのグループごとのパケット到着レート(GPAR:Group Packet Arrival Rate)及び上限帯域情報(GPPR:Group Peak Packet Rate)に関する処理を行う機能が付加されている。
まず、本発明の実施の形態2に係るパケット転送制御回路500のグループ設定情報格納部501ついて説明する。グループ設定情報格納部501は、複数のフローの各々がどのグループに属しているかを示すフローグループ対応情報と、各グループに関する情報(グループ設定情報)とを格納している。そして、グループ設定情報格納部501は、フロー識別部110からフロー識別情報が通知された場合、フローグループ対応情報を参照してグループを特定し、フロー識別情報によって特定されたグループに係るグループ設定情報を到着レート監視部530に送出する。
図6は、本発明の実施の形態2に係るパケット転送制御回路500のグループ設定情報格納部501に格納されているフローグループ対応情報の一例を模式的に示す図である。図7は、本発明の実施の形態2に係るパケット転送制御回路500のグループ設定情報格納部501に格納されているグループ設定情報の一例を模式的に示す図である。
図6に示すフローグループ対応情報には、各グループ1〜m(mは1以上の整数である)と各フロー1〜n(nは1以上の整数である)との対応関係が記載されている。例えば、図6に挙げた一例では、フロー1〜5がグループ1に属し、フロー6〜10がグループ2に属することが判る。
また、図7に示すグループ設定情報は、各グループ1〜mの上限帯域情報GPPR1〜GPPRmと、各グループ1〜mのパケット到着レート情報GPAR1〜GPARmとを有している。なお、グループ設定情報のうち、上限帯域情報GPPRのエントリに関しては、各グループに対して予め設定値が格納されている。また、パケット到着レート情報GPARのエントリに関しては、到着レート監視部530によるパケットの入力監視の結果に応じて格納される値が逐次に更新される。
グループ設定情報格納部501は、フロー識別部110からフロー識別情報を受けて、まず、フローグループ対応情報を参照し、入力パケットの属するグループを判別する。更に、グループ設定情報格納部501は、グループ設定情報を参照して、判別されたグループに設定されているグループ設定情報を取得し、到着レート監視部530に対して、そのグループのグループ設定情報を通知する。
次に、本発明の実施の形態2に係るパケット転送制御回路500の到着レート監視部530の動作について、図5と共に図8を参照して説明する。図8は、本発明の実施の形態2に係るパケット転送制御回路500の到着レート監視部530における動作の一例を説明するためのフローチャートである。
ステップST801において、例えば、フローiのパケットが到着レート監視部530に到着した場合、まず、レート計測部131は、そのパケットの到着レートを計測する。レート計測部131は、計測されたパケットの到着レートをレート計算部531に通知する。
また、レート計算部531は、そのパケットの属するフローiに係るフロー設定情報をフロー設定情報格納部120から取得し、更に、そのパケットのフローiが属するグループjに係るグループ設定情報をグループ設定情報格納部501から取得する(ステップST802)。なお、ここでは、フローiがグループjに属しているものとする。
そして、レート計算部531は、レート計測部131の計測結果とフロー設定情報のパケット到着レート情報PARiとに基づいてフローiのパケット到着レート情報PARiを新たに計算し、更に、レート計測部131の計測結果とグループ設定情報内のパケット到着レート情報GPARjとに基づいてグループjのパケット到着レート情報GPARjを新たに計算する(ステップST803)。パケット到着レート情報GPARjの計算の方法は、先に述べたパケット到着レートPARiの計算の方法と同一のものを用いることが可能である。
次に、クラス設定部532は、レート計算部531で計算されたGPARjとグループ設定情報内の上限帯域情報GPPRjとに基づいて、GPARj≦GPPRjであるか否かを判断する(ステップST804)。
ステップST804においてGPARj≦GPPRjである場合には、到着したパケットは、グループjに設定された上限帯域情報GPPRjにはまだ達しておらず、到着したパケットは、グループj全体に対して設定された上限帯域内にあるものと判断される。すなわち、そのパケットは、グループj全体に設定された帯域を違反するものではなく、グループj全体に設定された帯域という観点において許容される。そして、このパケットに関しては、フロー設定情報に基づいて前述のステップST304〜ST309の処理が行われる。また、クラス設定部532は、グループ設定情報格納部501に格納されているグループjのグループ設定情報内のパケット到着レート情報GPARjを、新たなパケット到着レート情報GPARj(レート計算部531で計算したGPARj)で更新する(ステップST805)。
また、ステップST804においてGPARj≦GPPRjでない場合には、クラス設定部532は、到着したパケットが既にグループjに設定された上限帯域GPPRjを超えて許された余剰帯域を全て使い尽くした状態であると判断し、そのパケットの廃棄処理を実行させる(ステップST806)。この場合、クラス設定部532は、パケット廃棄部134に対してパケットの廃棄処理を要求する廃棄要求情報を通知し、この廃棄要求情報を受けたパケット廃棄部134がパケットの廃棄処理を行う。
上記の処理が、到着レート監視部530で行われ、パケットの廃棄処理が行われた場合を除いて、到着レート監視部530から出力キュー部140に対してパケット及びそのパケットのクラス設定情報が供給される。出力キュー部140は、これらの情報を受けて、実施の形態1と同一の処理を行うことによって選択的にパケットの出力を行う。
以上説明したように、本発明の実施の形態2によれば、フロー及びグループを設定し、入力パケットの属するフロー及びグループを識別することによって、フローごとの帯域制御及び優先制御に加えて、各フローに対して設定された各グループに関して帯域制御を同時に行うことが可能となる。
なお、本発明の実施の形態2において、フローの設定と同様に、グループの種類や数、フローとグループとの対応に関しては、必要に応じて任意に設定可能であり、例えば、同一リンクや同一VPN(Virtual Private Network)に属する複数のフローを、それぞれグループ化することが可能である。
また、本発明の実施の形態2において、グループ設定情報格納部501が、フロー識別情報から識別されるグループのグループ設定情報を到着レート監視部530に対して通知する態様のほかに、例えば、フロー識別情報がフロー識別部110から到着レート監視部530に通知され、到着レート監視部530がフローグループ対応情報を参照して所望のグループに係るグループ設定情報を読み出す態様とすることも可能である。
また、本発明の実施の形態2において、実施の形態1と同様に、出力リンクの帯域を有効活用するという目的で、上限帯域を超えてもさらに余剰帯域がある場合にはパケットの出力を許可することも可能である。
また、本発明の実施の形態2において、複数のフローをグループ化して、1つのグループ群を設定しているが、更に、これらのグループ群に属する複数のグループをグループ化し、階層的にグループを構築して帯域制御処理を行うことも可能である。また、本発明の実施の形態2において、異なる態様(異なる分け方)によって複数のフローをグループ化して複数のグループ群を設定し、各グループ群において、並列的に帯域制御処理を行うことも可能である。
なお、本発明の実施の形態1、2におけるパケット転送制御回路の構成を示すブロック図では、バッファ部を3つに分類している(すなわち、識別可能なクラスを3つに分類している)が、クラスの数はシステムにより変えることが可能である。本発明の実施の形態1、2において、フロー又はグループの種類、及び、フロー又はグループの数は、必要に応じて任意に設定が可能である。
本発明は、パケットを転送する装置に適用することができる。
100、500 パケット転送制御回路
110 フロー識別部
120 フロー設定情報格納部
130 到着レート監視部
131 レート計測部
132、531 レート計算部
133、532 クラス設定部
134 パケット廃棄部
140 出力キュー部
141 出力順序管理部
142 パケット選択部
143 パケット出力部
1410 バッファ部
150 到着レート更新部
501 グループ設定情報格納部
110 フロー識別部
120 フロー設定情報格納部
130 到着レート監視部
131 レート計測部
132、531 レート計算部
133、532 クラス設定部
134 パケット廃棄部
140 出力キュー部
141 出力順序管理部
142 パケット選択部
143 パケット出力部
1410 バッファ部
150 到着レート更新部
501 グループ設定情報格納部
Claims (8)
- 入力される複数のパケットの属する複数のフローを識別するフロー識別手段と、前記複数のフローの各々に対して予め設定された帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報を格納するフロー設定情報格納手段と、前記パケットの到着レートを所定の単位時間当たりのデータ量として計測するレート計測手段と、前記所定の単位時間内に到着した前記パケットの属する前記フローに係る前記パケットの全データ量と前記パケットの前記到着レートとに基づいて前記パケットの属する前記フローに係る到着レートを計算するレート計算手段と、前記フロー識別手段により識別された前記フローに基づいて前記フロー設定情報格納手段から読み出される前記フローに係る前記フロー設定情報と前記フローに係る前記到着レートとを比較して前記パケットの単位で前記パケットの属する前記フローのクラスの設定を行うクラス設定手段と、前記クラス設定手段によって設定された前記パケットの属する前記フローのクラスに基づいて前記複数のパケットの出力順序の制御を行う出力制御手段と、前記出力制御手段からの残存データ量及び前記フロー設定情報の前記パケット到着レート情報に基づいて所定のタイミングで前記フローに係る前記パケット到着レート情報を更新する到着レート更新手段と、を有するパケット転送制御回路。
- 前記クラス設定手段は、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の最低保証帯域情報の値以下の場合には前記フロー設定情報の基準優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定し、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の前記最低保証帯域情報の値より大きく上限帯域情報の値以下の場合には前記フロー設定情報の前記基準優先クラスよりも優先度が低く、かつ、前記基準優先クラスに対応付けられて設定される上限優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定する請求項1に記載のパケット転送制御回路。
- 前記クラス設定手段は、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の前記上限帯域情報の値より大きい場合には前記上限優先クラスよりもさらに優先度が低く、かつ、前記基準優先クラスに対応付けられて設定される余剰優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定する請求項2に記載のパケット転送制御回路。
- 前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートと前記フロー設定情報の前記上限帯域情報の値とを比較して、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の前記上限帯域情報の値より大きい場合には前記パケットの廃棄処理を行うパケット廃棄手段を有する請求項2又は3に記載のパケット転送制御回路。
- パケットの複数のフローがグループ化された複数のグループのそれぞれに対して予め設定されたフローグループ対応情報と帯域情報を有するグループ設定情報とを格納するグループ設定情報格納手段と、前記パケットの到着レートに基づいて前記フローの属する前記グループに係る到着レートを計算するグループレート計算手段と、を具備し、前記出力制御手段は、前記フロー識別手段によって識別されて前記グループ設定情報格納手段の前記フローグループ対応情報に基づいて読み出される前記グループ設定情報と前記グループに係る前記到着レートと基づいて前記複数のパケットの出力の制御を行う手段を有する請求項1から請求項4のいずれかに記載のパケット転送制御回路。
- 入力される複数のパケットの属する複数のフローを識別するフロー識別ステップと、前記複数のフローの各々に対して予め設定された帯域情報と優先度を示すクラス情報とパケット到着レート情報とを有するフロー設定情報をフロー設定情報格納手段に格納するフロー設定情報格納ステップと、前記パケットの到着レートを所定の単位時間当たりのデータ量として計測するレート計測ステップと、前記所定の単位時間内に到着した前記パケットの属する前記フローに係る前記パケットの全データ量と前記パケットの前記到着レートとに基づいて前記パケットの属する前記フローに係る到着レートを計算するレート計算ステップと、前記フロー識別ステップにおいて識別された前記フローに基づいて前記フロー設定情報格納手段から読み出される前記フローに係る前記フロー設定情報と前記フローに係る前記到着レートとを比較して前記パケットの単位で前記パケットの属する前記フローのクラスの設定を行うクラス設定ステップと、前記クラス設定ステップにおいて設定された前記パケットの属する前記フローのクラスに基づいて前記複数のパケットの出力順序の制御を行う出力制御ステップと、前記出力制御ステップにおける残存データ量及び前記フロー設定情報の前記パケット到着レート情報に基づいて所定のタイミングで前記フローに係る前記パケット到着レート情報を更新する到着レート更新ステップと、を有するパケット転送制御方法。
- 前記クラス設定ステップは、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の最低保証帯域情報の値以下の場合には前記フロー設定情報の基準優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定するステップと、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の前記最低保証帯域情報の値より大きく上限帯域情報の値以下の場合には前記フロー設定情報の前記基準優先クラスよりも優先度が低く、かつ、前記基準優先クラスに対応付けられて設定される上限優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定するステップと、を具備する請求項6に記載のパケット転送制御方法。
- 前記クラス設定ステップは、前記パケットの属する前記フローに係る前記到着レートが前記フロー設定情報の前記上限帯域情報の値より大きい場合には前記上限優先クラスよりもさらに優先度が低く、かつ、前記基準優先クラスに対応付けられて設定される余剰優先クラスに前記パケットの属する前記フローのクラスを設定するステップを具備する請求項7に記載のパケット転送制御方法。
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JP2003272879A JP2005033673A (ja) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | パケット転送制御回路及びパケット転送制御方法 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100688422B1 (ko) | 2005-12-05 | 2007-03-02 | 주식회사 인티게이트 | 메모리를 이용한 패턴 컴퍼레이터를 포함하는 이더넷 패킷클래시파이어 |
JP2013179678A (ja) * | 2013-05-13 | 2013-09-09 | Yamaha Corp | ルータ装置 |
US8532104B2 (en) | 2005-08-31 | 2013-09-10 | Yamaha Corporation | Communication apparatus capable of traffic controlling in serial connected queues |
-
2003
- 2003-07-10 JP JP2003272879A patent/JP2005033673A/ja active Pending
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