JP2005086438A

JP2005086438A - パケット送信端末

Info

Publication number: JP2005086438A
Application number: JP2003315763A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yoshimura; 実吉村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】より高い優先度のパケットを優先させて所定の時間帯の範囲内で送信していくときに、より高い優先度のパケットの送信時刻に影響を及ぼすことなくこの時間帯を有効に活用してパケットの送信を行うパケット送信端末を提供する。
【解決手段】ユーザ側通信端末３０３はパケットを取り出す際の優先度を定めた第１〜第８のキュー４０３_１〜４０３_８を設け、パケット分配部４０１はパケットを対応するキューに格納する。パケット長検出部４０４は各キューの先頭のパケットのパケット長を検出し、この結果を基にスケジューリング部４０５はどのパケットが送信許可時間帯の残りの時間帯で送信可能であるかを優先度の高いキューから順に判別し、最初に送信可能と判別したものを次に取り出すよう指示する。また、これを繰り返す。この指示に従ってパケット送出部４０２はパケットを取り出していき、個々を連結して伝送路に送出する。
【選択図】図１

Description

本発明は時分割多重でパケットの送信を行うパケット送信端末に係わり、特に送出についての優先度が定められたパケットを送信するようにしたパケット送信端末に関する。

ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）をはじめとする多くのネットワークでパケット通信が行われている。このようなパケット通信では、パケットに定められた優先度に従ってこれらのパケットの送出を行うような場合がある。

このような技術の一つとして、パケットの優先度別にパケットを送出できる時間帯を定めるということが従来より提案されている（たとえば特許文献１）。この第１の提案では、たとえば優先度の高いものを送出できる時間帯は短かい周期で設定し、優先度の低いものを送出できる時間帯は長い周期で設定する。これにより、優先度の高いパケットほど送出までの時間を相対的に短くすることができる。

しかしながら、より優先度の高いパケットをより優先度の低いものよりも常に優先させて送出することが求められる場合がある。たとえば、ＩＰ（Internet Protocol）電話の音声データを送信データとするパケットと、電子メールを送信データとするパケットとを送信の対象として扱うとする。ＩＰ電話では会話に支障が出ない範囲で個々のパケットが通信相手にほぼリアルタイムで伝達される必要がある。一方、電子メールの場合にはこのようにリアルタイムに個々のパケットが通信相手に伝達される必要はない。そこで、ＩＰ電話のパケットと電子メールのパケットが競合した場合には、常にＩＰ電話のパケットを優先処理することが考えられる。第１の提案では、ＩＰ電話のパケットがまだ送信されずに残っているにも係わらず、電子メールのパケットを送出する時間帯が到来したために電子メールのパケットが先に送信されるということが起こり得る。

そこで、パケットの優先度別に格納手段を設け、優先度の高いパケットが格納されたパケット格納手段から優先的にパケットを取り出していくことが、ＩＥＥＥ（米国電気電子学会）によりＩＥＥＥ８０２．１Ｄとして提案されている。この第２の提案では、より優先度の高いパケットが格納されているパケット格納手段から優先的にパケットを取り出して、回線に送出するようにしている。

図８は従来の第２の提案におけるパケット送信端末の構成の概要を表わしたものである。パケット送信端末１０１には、図示しない外部装置から回線１０２を介して送信の対象となるパケットを受け取って分配するパケット分配部１０３と、回線１０４にパケットを送出するパケット送出部１０５が設けられている。これらの間には、パケットを格納する装置部として、パケット送出部１０５がパケットを取り出して送出する際の優先度の順に第１〜第８のキュー１０６₁〜１０６₈が並列に設けられている。これらの第１〜第８のキュー１０６₁〜１０６₈は、それぞれ先に入力されたものが先に取り出されるＦＩＦＯ（First-In First-Out）メモリで構成されている。パケット送信端末１０１が回線１０２を介して図示しない外部装置から受け取るパケットには、図示しないが予め送信端末から送信される際の優先度を表わす識別子が付加されており、これを基にパケット分配部１０３は受け取ったパケットを対応するキューに格納する。また、パケット送出部１０５は、どのキューからどのような順序でパケットを取り出していくかというスケジュールを立て、そのスケジュールに従って取り出した個々のパケットを所定のタイミングで連結して送出するようにしている。

図９は、ある時刻のこれらのキューに格納されているパケットの状態を模式的に表わしたものである。第１のキュー１０６₁には第１〜第４のパケット１１０₁₁〜１１０₁₄がこの順序で格納され、第２のキュー１０６₂には第５パケット１１０₂₁、第６のパケット１１０₂₂、…がこの順序で格納されているものとする。それぞれのパケット１１０₁₁、１１０₁₂、…のパケット長は可変となっている。なお、第３〜第８のキュー１０６₃〜１０６₈に格納されているパケットの状態は、説明の簡略化のために省略する。

図１０はパケット送信端末がパケットの送信を行う状態を表わしたものである。このパケット送信端末１０１は、図示しない他のパケット送信端末と共通した図示しない伝送路にパケットを送出するようになっており、このために自身がこの伝送路にパケットを送出できる時間帯が予め割り当てられている。パケット送信端末１０１について割り当てられたこの時間帯を送信許可時間帯Ｔ₁、Ｔ₂、……とする。送信端末１０１の第１〜第８のキュー１０６₁〜１０６₈が、送信許可時間帯Ｔ₁が到来したときに図９に表わしたような状態にあったとする。ここで、各パケット１１０の時間軸方向の長さは送出に要する時間を表わしている。

図１１はパケット送信端末のパケット取り出し処理の流れの概要を示したものである。この図１１を基にしてパケットの送信制御の様子を説明する。送信許可時間帯Ｔ₁が到来すると、図９に示した第１のキュー１０６₁から順に優先的にパケットを取り出す。このため、キューの番号を表す変数Ｍに初期値として“１”を設定し（ステップＳ２０１）、優先度の最も高い第１のキュー１０６₁にパケットが存在するかどうかを確認する（ステップＳ２０２）。第１のキュー１０６₁にはパケットが存在するので（Ｙ）、先頭に格納されている第１のパケット１１０₁₁のパケット長が送信許可時間帯Ｔ₁の残りの時間帯に送信できる最大パケット長以下かどうかを判別する（ステップＳ２０３）。図１０に示したように第１のパケット１１０₁₁は送信許可時間帯Ｔ₁の残りの時間帯に収容できる（Ｙ）ので、第１のパケット１１０₁₁を第１のキュー１０６₁から取り出す（ステップＳ２０４）。この取り出したパケットの送出によって送信許可時間帯Ｔ₁の残りの時間帯は減少し、第１のキュー１０６₁の先頭のパケットは第２のパケット１１０₁₂となる。この後、処理はステップＳ２０１に戻る。

再び変数Ｍに“１”が設定され（ステップＳ２０１）、ステップＳ２０２では同じく第１のキュー１０６₁にパケットが存在するか否かの判別が行われる。図９に示したように第１のキュー１０６₁には第２のパケット１１０₁₂が存在するので（Ｙ）、送信許可時間帯Ｔ₁の残りの時間帯にこの第２のパケット１１０₁₂が収容できるかどうかの判別を行う（ステップＳ２０３）。図１０に示したように第２のパケット１１０₁₂は送信許可時間帯Ｔ₁の残りの時間帯に収容できるので（Ｙ）、第２のパケット１１０₁₂を第１のキュー１０６₁から取り出す（ステップＳ２０４）。更に処理がステップＳ２０２に戻り、第１のキュー１０６₁にパケットが存在するか否かの判別が行われる。図９に示したように第１のキュー１０６₁には第３のパケット１１０₁₃が存在するので（Ｙ）、送信許可時間帯Ｔ₁の更に残りの時間帯にこの第３のパケット１１０₁₃が収容できるかどうかを判別する（ステップＳ２０３）。

ところが、図１０に示したように第３のパケット１１０₁₃は送信許可時間帯Ｔ₁の第２のパケット１１０₁₂を送信した後の残りの時間帯１１１に収容することができない（ステップＳ２０３：Ｎ）。そこで、この段階で送信許可時間帯Ｔ₁におけるパケット取り出し処理が終了する（エンド）。次の送信許可時間帯Ｔ₂が到来すると、再び第１のキュー１０６₁から順に処理が行われて、第３のパケット１１０₁₃と続く第４のパケット１１０₁₄が取り出されることになる。

このステップＳ２０１からステップＳ２０４までの処理を繰り返すうちに第１のキュー１０６₁が空になった場合には（ステップＳ２０２：Ｎ）、まだ第８のキュー１０６₈ではないので（ステップＳ２０５：Ｎ）、変数Ｍを１つ増加させて（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０２に戻る。そして、次に優先度の高いキューである第２のキュー１０６₂に対する処理に移る。第８のキュー１０６₈までのすべてのキューが空になった場合には（ステップＳ２０５：Ｙ）、その送信許可時間帯Ｔにおける取り出し処理を終了する（エンド）。また、空のキューに新たにパケットが格納されたときには、再び第１のキュー１０６₁から順に処理を行う。パケット送出部１０５は、以上説明したパケット取り出し処理によって取り出した個々のパケットを、対応する送信許可時間帯に取り出した順序で連結して回線１０４に送出する。

パケット送出部１０５がこのような流れのパケット取り出し処理と送出を行うことにより、優先度の高いキューに格納されているパケットは、より優先度の低いキューに同じタイミングに格納されているパケットよりも常に優先して送出されることになる。
特開平１４-９８０４号公報（第００２２段落、第００３０段落、図１）

以上説明した従来の第２の提案では、より高い優先度のパケットを優先的に送出するために、優先度の高いキューが空になってからでなければそれよりもより優先度の低いキューのパケットを取り出すことができないようにしている。このため、すべてのキューに格納されている個々のパケットの相対的な取り出し順序は、各キュー内での格納順序とキューの優先度とによって固定される。すると、次に取り出すべきパケットがある送信許可時間帯の残りの時間帯を超えるパケット長である場合には、このパケットは次の送信許可時間帯までその送信を見送られる。この結果、この残りの時間帯は図１０に示した残りの時間帯１１１のようにデータの送信に使用されない無駄な時間帯となる。

各パケット送信端末が常に同じ長さのパケットを送信する場合には、送信許可時間帯をそのパケットの長さの整数倍に設定することでこのような無駄な時間帯を防ぐことが可能である。しかし、パケット送信端末が異なる長さのパケットを不規則的に送信する場合には、このような無駄な時間帯は送信許可時間帯ごとに発生し得る。特に、可変長のパケットを送信する通信システムでは与えられた送信許可時間帯にパケットが過不足なく格納されるということは難しく、ほとんどの送信許可時間帯に前記のような無駄な時間帯が発生することになる。無駄な時間帯の発生は、ネットワークのデータ伝送効率を下げる要因となる。

そこで本発明の目的は、優先度の高いパケットの送出をこれよりも低い優先度のパケットに優先させながら送信に割り当てられた時間帯を有効に活用するパケット送信端末を提供することにある。

請求項１記載の発明では、（イ）それぞれパケットの送出についての優先度を異にし、少なくとも一部に異なる長さのパケットを含む一連のパケットをその優先度に応じて順次振り分けて格納する複数のパケット格納手段と、（ロ）１回で送出するパケットの長さの総和の最大長の制限内で、優先度の最も高いパケット格納手段から優先的にパケットを取り出し、同一優先度のパケット格納手段に格納されたパケットについては格納の古い順に可能な限り連続して取り出す条件で、これら複数のパケット格納手段に格納されているパケットを順に取り出すスケジュールを立てるスケジューリング手段と、（ハ）このスケジューリング手段のスケジュールにしたがって取り出されたパケットを、その取り出された順序で１回で送出するパケットとして送信するパケット送信手段とをパケット送信端末に具備させる。

すなわち、請求項１記載の発明ではパケットを取り出す際の優先度が定められた複数のパケット格納手段が設けられ、それぞれに対応する優先度のパケットが格納されるようになっている。スケジューリング手段は、１回で送出するパケットの長さの総和に制限があり、その制限内でできるだけパケットの長さの総和が長くなるようにパケットを送信しようとするときに、各パケット格納手段からどのような順序でパケットを取り出していくかというスケジュールを立てる。このスケジューリングは、最も優先度の高いパケット格納手段から順に取り出していくとともに、各パケット格納手段に格納されたパケットは古い順に可能な限り連続して取り出すという条件のもとで行う。パケット送信手段はこのスケジュールに従って取り出されたパケットをその順序で送信する。これにより、優先度に従った順序でパケットの送信を行っていく過程でその長さが制限を超えるために送信できないパケットが存在した場合には、そのパケットが格納されているパケット格納手段をスキップする形で次に優先度の高いパケット格納手段へと処理を移す。つまり、より優先度の低いパケット格納手段の先頭に格納されたパケットのうち制限内で送出できるものを送出することによって、１回で送出するパケットの長さの総和を制限の範囲内でより長くすることができる。

請求項２記載の発明では、（イ）それぞれパケットの送出についての優先度を異にし、少なくとも一部に異なる長さのパケットを含む一連のパケットをその優先度に応じて順次振り分けて格納する複数のパケット格納手段と、（ロ）１回で送出するパケットの長さの総和の最大長の制限内で、優先度の最も高いパケット格納手段から優先的にそのパケット格納手段で格納の最も古いパケットを１つ取り出した後、再びその時点での複数のパケット格納手段の格納状態に基づいて、１回で送出するパケットの長さの総和の最大長の制限内で優先度の最も高いパケット格納手段から優先的にそのパケット格納手段で格納の最も古いパケットを１つ取り出す操作を繰り返す条件で、これら複数のパケット格納手段に格納されているパケットを順に取り出すスケジュールを立てるスケジューリング手段と、（ハ）このスケジューリング手段のスケジュールに従って取り出されたパケットを、その取り出された順序で１回で送出するパケットとして送信するパケット送信手段とをパケット送信端末に具備させる。

すなわち、請求項２記載の発明ではパケットを取り出す際の優先度が定められた複数のパケット格納手段が設けられ、それぞれに対応する優先度のパケットが格納されるようになっている。スケジューリング手段は、１回で送出するパケットの長さの総和に制限があり、その制限内でできるだけパケットの長さの総和が長くなるようにパケットを送信しようとするときに、各パケット格納手段からどのような順序でパケットを取り出していくかというスケジュールを立てる。このスケジューリングは、各パケット格納手段で最も格納が古いパケットをパケット格納手段の優先度の順序に従って判別していったときに最初に制限内で送信できると判別されたものを１つ取り出して、その後最も優先度の高いパケット格納手段に戻って同様にパケット格納手段の優先度の順序に従ってパケットが取り出し可能かどうかの判別を行っていくという操作を繰り返す手法をとる。パケット送信手段はこのようにして行ったスケジュールに従って取り出されたパケットをその順序で送信する。これにより、パケットの取り出しが完了するまでの間に起こったパケットの格納状態の変化に逐次対応して、優先度に従った順序でパケットの送信を行うことができる。

請求項３記載の発明では、（イ）それぞれパケットの送出についての優先度を異にし、少なくとも一部に異なる長さのパケットを含む一連のパケットをその優先度に応じて順次振り分けて格納する複数のパケット格納手段と、（ロ）１回で送出するパケットの送出制限時間内で、優先度の最も高いパケット格納手段から優先的にパケットを取り出し、同一優先度のパケット格納手段に格納されたパケットについては格納の古い順に可能な限り連続して取り出す条件で、これら複数のパケット格納手段に格納されているパケットを順に取り出して送信するパケット送信手段とをパケット送信端末に具備させる。

すなわち、請求項３記載の発明では、パケットを取り出す際の優先度が定められた複数のパケット格納手段が設けられ、それぞれに対応する優先度のパケットが格納されている。パケット送信手段は、最も優先度の高いパケット格納手段から順に取り出していくとともに各パケット格納手段に格納されたパケットは古い順に可能な限り連続して取り出すという条件のもとで、ある制限時間内でできるだけパケットの送出時間の総和が長くなるようにパケットを取り出して送信する。これにより、優先度に従った順序でパケットの送信を行っていく過程で制限時間を超えるために送信できないパケットが存在した場合には、そのパケットが格納されているパケット格納手段をスキップする形で次に優先度の高いパケット格納手段へと処理を移す。つまり、より優先度の低いパケット格納手段の先頭に格納されたパケットのうち制限時間の残りの時間で送出できるものを送出することにより、１回で送出するパケットの送出時間の総和を制限時間内でより長くすることができる。

請求項４記載の発明では、（イ）それぞれパケットの送出についての優先度を異にし、少なくとも一部に異なる長さのパケットを含む一連のパケットをその優先度に応じて順次振り分けて格納する複数のパケット格納手段と、（ロ）１回で送出するパケットの送出制限時間内で、優先度の最も高いパケット格納手段から優先的に格納の最も古いものを１つ取り出した後、再びその時点での複数のパケット格納手段の格納状態に基づいて、１回で送出するパケットの送出制限時間内で優先度の最も高いパケット格納手段から優先的に格納の最も古いものを１つ取り出す操作を繰り返す条件で、これら複数のパケット格納手段に格納されているパケットを順に取り出して送信するパケット送信手段とをパケット送信端末に具備させる。

すなわち、請求項４記載の発明ではパケットを取り出す際の優先度が定められた複数のパケット格納手段が設けられ、それぞれに対応する優先度のパケットが格納されている。パケット送信手段は、各パケット格納手段で最も格納が古いパケットをパケット格納手段の優先度に従って判別していったときに最初にある制限時間の残りの時間内で送出できると判別されたものを１つ取り出す操作を繰り返す条件のもとで、この制限時間内でできるだけパケットの送出時間の総和が長くなるようにパケットを取り出して送信する。これにより、パケットの格納状態の変化に逐次対応して、優先度に従った順序でパケットの送信を行っていくことができる。

請求項５記載の発明では、請求項１〜請求項４いずれかに記載のパケット送信端末で、複数のパケット格納手段から取り出した１回で送出するパケットを、その取り出した順序で互いに連結して送信することを特徴としている。

すなわち、請求項５記載の発明では、パケット送信手段は個々のパケットを連結して１つの連続データとして複数のパケットを送出する。これにより、１回で送出するパケットの個々のパケットの送出間隔を最小とすることができる。

請求項６記載の発明では、請求項１〜請求項５いずれかに記載のパケット送信端末で、（イ）パケットを順次入力してそれらの送出の優先度を判別する優先度判別手段と、（ロ）この優先度判別手段の判別結果に応じてこれら入力されたパケットを複数のパケット格納手段のそれぞれ該当するものに振り分けるパケット振分手段とを更に具備することを特徴としている。

すなわち、請求項６記載の発明では優先度判別手段が受け取ったパケットの優先度を判別し、パケット振分手段が適切なパケット格納手段に振り分ける。これにより、外部装置から様々な優先度のパケットを混在して受け取ることができる。

以上説明したように本発明によれば、自端末に割り当てられた時間帯の範囲内で優先度に従った順序でパケットを送信するときに、次に送信すべきパケットが残りの時間帯に収まらない場合により低い優先度のパケットを先に送信することを可能にしている。これにより、より高い優先度のパケットをできるだけ早く送信するとともに割り当てられた時間帯を有効に活用してパケットを送信することができる。

以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例におけるユーザ側通信端末が使用されるパケット通信システムの構成の概要を表わしたものである。このパケット通信システム３０１は、光ファイバ網で可変長のパケットの送受信を行うＥ−ＰＯＮ（Ethernet（登録商標） - Passive Optical Network）システムで構成されている。通信サービス提供者側のパケット通信端末としてのセンタ側通信端末３０２と、通信サービス利用者側のパケット通信端末としての第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０３₁〜３０３_Nとが、光カプラ３０４を配置した光ファイバ網によってパケットの送受信を行っている。本実施例では、本発明をこのうち第１のユーザ側通信端末３０３₁に適用した例を示す。

センタ側通信端末３０２と光カプラ３０４とはセンタ側回線３０５によって、また第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０３₁〜３０３_Nと光カプラ３０４とはそれぞれ第１〜第Ｎのユーザ側回線３０６₁〜３０６_Nによって接続されている。センタ側通信端末３０２は回線３０７を介して図示しないサーバ等の装置に接続しており、第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０３₁〜３０３_Nも回線３０８₁〜３０８_Nを介してそれぞれ別の図示しないパーソナル・コンピュータ等の装置に接続している。

光カプラ３０４は、センタ側回線３０５から受け取ったパケットを第１〜第Ｎのユーザ側回線３０６₁〜３０６_Nのすべてに転送するとともに、第１〜第Ｎのユーザ側回線３０６₁〜３０６_Nから受け取ったパケットをセンタ側回線３０５に転送する受動的な分岐装置として構成されている。このため、センタ側通信端末３０２と第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０３₁〜３０３_Nとの間で行われるパケット通信は、１本のセンタ側回線３０５を共用することになる。それぞれの通信端末が送出したパケット同士がこの共用回線で衝突することを防ぐために、通常は第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０３₁〜３０３_Nのそれぞれに送信許可時間帯を時分割で割り当てるということが行われている。このような共用回線を相対的に長く取ることにより、全体の回線の敷設距離を短くすることができ、回線敷設コストの大幅な節減が可能になる。このことから、Ｅ−ＰＯＮシステムは高速通信を比較的低コストで実現できる技術の１つとして注目されている。

図２は第１のユーザ側通信端末の構成の概要を表わしたものである。第１のユーザ側通信端末３０３₁には、図示しない外部装置から回線３０８₁を介して送信の対象となるパケットを受け取って分配を行うパケット分配部４０１と、ユーザ側回線３０６₁を介して図示しない送出先にパケットを送出するパケット送出部４０２が設けられている。これらパケット分配部４０１とパケット送出部４０２の間には、送信の対象となるパケットを一時的に格納する装置部である第１〜第８のキュー４０３₁〜４０３₈が並列に設けられている。更に、第１のユーザ側通信端末３０３₁には、これら第１〜第８のキュー４０３₁〜４０３₈のそれぞれに格納されているパケットのうち最も古いものとして各キューの先頭に位置する各パケットの長さを検出するパケット長検出部４０４と、その検出結果を基にパケットを取り出すスケジュールを立てるスケジューリング部４０５が設けられている。

第１のユーザ側通信端末３０３₁は、図示しないＣＰＵ（中央処理装置）と制御プログラムを格納したＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）等の記憶媒体およびＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等からなる作業用メモリを備えており、これによってパケット分配部４０１、パケット送出部４０２、パケット長検出部４０４およびスケジューリング部４０５の一部または全部を構成している。第１〜第８のキュー４０３₁〜４０３₈は、ＦＩＦＯメモリで構成されている。

図３はユーザ側通信端末が受け取るパケットの構成を表わしたものである。図１に示すパケット分配部４０１が回線３０８₁を介して受け取るパケット４１０の構成はＩＥＥＥ（米国電気電子学会）によるＩＥＥＥ８０２．３の規定に準拠しており、図に示すように予めＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）タグ４１１が付加されている。ＶＬＡＮとは、共通の物理的ネットワーク上に複数の仮想ネットワークをお互いに影響がないように実現する技術であり、物理的ネットワーク上を伝送されるパケットはＶＬＡＮタグ４１１に記述されたＶＬＡＮ識別子によってその属する仮想ネットワークを識別される。ＶＬＡＮタグ４１１には他にパケットが伝送される際の優先度を表わす３ビットの領域４１２が設けられており、この領域４１２に“０”〜“７”の識別子が格納されることによってパケットに８段階の優先度が設定される。この領域４１２に識別子“０”が格納されているパケットは優先度が最も高く、“２”、“３”、…と優先度は順次低くなり、識別子“７”が格納されているパケットは優先度が最も低い。

図２に戻って説明を続ける。第１〜第８のキュー４０３₁〜４０３₈にはパケット送出部４０２がパケットを取り出す際の優先度が予め定められている。優先度が最も高い第１のキュー４０３₁には優先度が最も高い識別子“０”のパケットが格納され、第２、第３、…と優先度は低くなり、優先度が最も低い第８のキュー４０３₈には優先度が最も低い識別子“７”のパケットが格納される。パケット分配部４０１はパケットの長さ情報を各パケットに付加しながら、回線３０８₁を介して受け取ったパケットを対応するキューに振り分けて格納していく。

パケット長検出部４０４は、第１〜第８のキュー４０３₁〜４０３₈のそれぞれの先頭に格納されている各パケットのパケット長を逐次検出し、そのデータをスケジューリング部４０５に送る。このパケット長の検出は、各パケットに付加された長さ情報を読み取ることにより行われるようになっている。パケット送出部４０２はスケジューリング部４０５からの指示に従って第１〜第８のキュー４０３₁〜４０３₈から所定のタイミングでパケットを取り出し、個々のパケットを連結してユーザ側回線３０６₁に送出する。スケジューリング部４０５は、パケット長検出部４０４から受け取った各パケットのパケット長を基に、どのキューから次のパケットを送出するかを決定する。そして、次にパケットを取り出すキューと送出タイミングをパケット送出部４０２に指示するようになっている。

図４は、ある時刻のこれらのキューに格納されているパケットの状態を表わしたものである。第１のキュー４０３₁には格納された順に第１〜第４のパケット４１０₁₁〜４１０₁₄が格納され、第２のキュー４０３₂には格納された順に第５のパケット４１０₂₁、第６のパケット４１０₂₂、…が格納されているものとする。第３〜第８のキュー４０３₃〜４０３₈のパケットの格納状態の図示および説明は省略する。また、この各キューのパケット格納状態は、図９で表わした従来の第２の提案におけるパケット送信端末の各キューのパケット格納状態と同じとする。

図５は、第１〜第Ｎのユーザ側通信端末のそれぞれに割り当てられた送信許可時間帯と第１のパケット通信端末がパケットの送信を行う状態を表わしたものである。周期５０１₁、５０１₂、……が連続して時間軸上に存在している。周期５０１₁は図１に示した第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０３₁〜３０３_Nのそれぞれに対して割り当てられた送信許可時間帯Ｔ₁₁〜Ｔ_1Nから成っている。次の周期５０１₂も同様に複数の送信許可時間帯から成っているが、ここでは第１のユーザ側通信端末３０３₁に割り当てられた次の送信許可時間帯Ｔ₂₁のみを図示している。周期５０１₁、５０１₂、……や送信許可時間帯Ｔ₁₁、Ｔ₁₂、……の長さは、本実施例では通信サービスの提供者と各利用者との間で結ばれた最低保障伝送容量等の契約に基づいて通信サービス提供者側が決定し、センタ側端末３０２が第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０３₁〜３０３_Nに通知する形で割り当てを行うようにしている。それぞれのユーザ側通信端末３０３の図示しないパケット受信部はこの通知を受け取り、その通知に含まれる送信許可時間帯に関する情報を図示しない回路によってスケジューリング部４０５に送出するようになっている。

ところで送信許可時間帯Ｔ₁₁が到来したときに、第１のユーザ側通信端末３０３₁の第１のキュー４０３₁と第２のキュー４０３₂は図４に示したような状態にあったとする。ここで、各パケット４１０₁₁、４１０₁₂、……の時間軸方向の長さは送出に要する時間を表わしている。実際にはパケット送出部４０２は取り出したパケットにＰＯＮシステム特有のヘッダを付加してユーザ側回線３０６₁に送出するが、ここではその図示および説明を省略する。また、第１のユーザ側通信端末に割り当てられた各送信許可時間帯の配置は、図１０で表わした従来の第２の提案におけるパケット送信端末に割り当てられた各送信許可時間帯の配置と同じとする。

図６はこの第１のユーザ側通信端末のパケット取り出し処理の流れを示したものである。スケジューリング部４０５は、第１のキュー４０３₁から優先的にパケットを取り出して送出するために、キューの番号を表わす変数Ｍに初期値として“１”を設定する（ステップＳ６０１）。そして、送信許可時間帯Ｔ₁₁が到来するとその残りの時間帯の範囲内で送信できる最大パケット長を算出するとともに（ステップＳ６０２）、パケット長検出部４０４が第１のキュー４０３₁の先頭に位置する第１のパケット４１０₁₁のパケット長を検出する（ステップＳ６０３）。第１のキュー４０３₁にはパケットが存在しているので（ステップＳ６０４：Ｙ）、スケジューリング部４０５はステップＳ６０３で検出された第１のパケット４１０₁₁のパケット長がステップＳ６０２で算出した最大パケット長以下かどうかを判別する（ステップＳ６０５）。図５に示したように、この例の場合には送信許可時間帯Ｔ₁₁の残りの時間帯に収容できる（Ｙ）。そこで、スケジューリング部４０５はパケット送出部４０２にこの第１のパケット４１０₁₁を取り出すよう指示し、パケット送出部４０２は指示に従って第１のキュー４０３₁から第１のパケット４１０₁₁を取り出す（ステップＳ６０６）。この取り出したパケットの送出によって送信許可時間帯Ｔ₁₁の残りの時間帯は減少し、第１のキュー４０３₁の先頭のパケットは第２のパケット４１０₁₂となる。

この後、処理はステップＳ６０２に戻り、送信許可時間帯Ｔ₁₁の残りの時間帯の範囲内で送信できる最大パケット長が算出され（ステップＳ６０２）、第１のキュー４０３₁の先頭に位置する第２のパケット４１０₁₂のパケット長が検出される（ステップＳ６０３）。第１のキュー４０３₁にはパケットが存在しているので（ステップＳ６０４：Ｙ）、スケジューリング部４０５はステップＳ６０３で検出された第２のパケット４１０₁₂のパケット長がステップＳ６０２で算出した最大パケット長以下かどうかを判別する（ステップＳ６０５）。図５に示したように、送信許可時間帯Ｔ₁₁の残りの時間帯に収容できる（Ｙ）。そこで、スケジューリング部４０５はパケット送出部４０２にこの第２のパケット４１０₁₂を取り出すよう指示し、パケット送出部４０２は指示に従って第１のキュー４０３₁から第２のパケット４１０₁₂を取り出す（ステップＳ６０６）。この取り出したパケットの送出によって送信許可時間帯Ｔ₁₁の残りの時間帯は更に減少し、第１のキュー４０３₁の先頭のパケットは第３のパケット４１０₁₃となる。

この後、処理は再びステップＳ６０２に戻り、送信許可時間帯Ｔ₁₁の残りの時間帯の範囲内で送信できる最大パケット長が算出され（ステップＳ６０２）、第１のキュー４０３₁の先頭に位置する第３のパケット４１０₁₃のパケット長が検出される（ステップＳ６０３）。第１のキュー４０３₁にはパケットが存在しているので（ステップＳ６０４：Ｙ）、スケジューリング部４０５はステップＳ６０３で検出された第３のパケット４１０₁₃のパケット長がステップＳ６０２で算出した最大パケット長以下かどうかを判別する（ステップＳ６０５）。図５に示したように、この残りの時間帯の５０２₁は第３のパケット４１０₁₃のパケットの送出に要する時間よりも短く、収容が不可能である（Ｎ）。

そこで、処理はステップＳ６０７に進み、現在送出しようとしているキューのキュー番号Ｍが値“８”であるかどうかのチェックが行われる。現時点では第１のキュー４０３₁を処理の対象としており、キュー番号Ｍは値“１”である（Ｎ）。そこで、現在のキューの番号“１”を“１”だけ増加して（ステップＳ６０８）、第２のキュー４０３₂の先頭に位置する第５のパケット４１０₂₁のパケット長の検出が行われる（ステップＳ６０３）。図３に示すように第２のキュー４０３₂にはパケットが存在しているので（ステップＳ６０４：Ｙ）。スケジューリング部４０５はステップＳ６０３で検出された第５のパケット４１０₂₁のパケット長がステップＳ６０２で算出した最大パケット長以下かどうかを判別する（ステップＳ６０５）。図５に示したように、送信許可時間帯Ｔ₁₁の残りの時間帯に収容できるので（Ｙ）、スケジューリング部４０５はパケット送出部４０２にこの第５のパケット４１０₂₁を取り出すよう指示し、パケット送出部４０２は指示に従って第２のキュー４０３₂から第５のパケット４１０₂₁を取り出す（ステップＳ６０６）。この取り出したパケットの送出によって送信許可時間帯Ｔ₁₁の残りの時間帯は更に減少し、第２のキュー４０３₂の先頭のパケットは第６のパケット４１０₂₂となる。

この後、処理は再びステップＳ６０２に戻り、送信許可時間帯Ｔ₁₁の残りの時間帯の範囲内で送信できる最大パケット長が算出され（ステップＳ６０２）、第２のキュー４０３₂の先頭に位置する第６のパケット４１０₂₂のパケット長が検出される（ステップＳ６０３）。第２のキュー４０３₂にはパケットが存在しているので（ステップＳ６０４：Ｙ）、スケジューリング部４０５はステップＳ６０３で検出された第６のパケット４１０₂₂のパケット長がステップＳ６０２で算出した最大パケット長以下かどうかを判別する（ステップＳ６０５）。図５に示したように、この残りの時間帯の５０２₂は第６のパケット４１０₂₂のパケットの送出に要する時間よりも短く、収容が不可能である（Ｎ）。

これにより、ステップＳ６０８で現在のキューの番号“２”が更に“１”だけ増加されて“３”となり、図３には示していない第３のキュー４０３₃が処理の対象となる。そして、この図には示していないが第３のキュー４０３₃の先頭に位置するパケットの長さが残りの時間帯５０２₂に収容できる最大パケット長以下であれば、これが次にパケット送出部４０２によって取り出されることになる。

また、第３のキュー４０３₃にパケットが収容されていないか（ステップＳ６０４：Ｎ）、パケットが収容されていてもその先頭に位置するパケットのパケット長が残りの時間帯５０２₂に収容できない長さの場合には（ステップＳ６０５：Ｙ）、ステップＳ６０８でキューの番号“３”が更に“１”だけ増加されて“４”となり、図３には示していない第４のキュー４０３₄が処理の対象となることになる。以下同様の処理を最も優先度の低い第８のキュー４０３₈まで繰り返し、第８のキュー４０３₈が空になった場合（ステップＳ６０４：Ｎ）には、送信許可時間帯Ｔ₁₁におけるパケット取り出し処理が終了する。あるいは、第８のキュー４０３₈の先頭に位置するパケットがその時点における残りの時間帯に収容できないパケット長であった場合（ステップＳ６０５：Ｎ）、送信許可時間帯Ｔ₁₁におけるパケット取り出し処理が終了する。

なお、スケジューリング部４０５はパケット送出部４０２に個々のパケットの送出のタイミングも指示する。パケット送出部４０２は、以上説明したパケット取り出し処理によって取り出した個々のパケットを、スケジューリング部４０５の送出タイミングの指示に従って対応する送信許可時間帯に取り出した順序で連結して回線３０６₁に送出することになる。

本実施例の図５を従来例の図１０と比べてみると、従来の第２の提案における送信許可時間帯Ｔ₁の残り時間帯１１１よりも本実施例における送信許可時間帯Ｔ₁₁の残り時間帯５０２₂のほうが短くなっている。つまり、送信許可時間帯を有効に使用して無駄な時間帯が少なくなっている。また、第５のパケット４１０₂₁が送信許可時間帯Ｔ₁₁に送信されることにより次の送信許可時間帯Ｔ₁₂に第６のパケット４１０₂₂を送信でき、全体のパケット伝送効率が上がっている。一方、本実施例では第５のパケット４１０₂₁はより優先度の高いキューに格納された第３のパケット４１０₁₃と第４のパケット４１０₁₄よりも先に送信されている。しかし、第３のパケット４１０₁₃と第４のパケット４１０₁₄の送信時刻は従来の第２の提案と変化せず、このような送信順序の調節を行ってもより高い優先度のキューに格納されたパケットの送信時刻には影響していない。

以上説明したように、本実施例によればユーザ側通信端末はより優先度の高いキューに格納された各パケットの送信時刻に影響を及ぼすことなく、より低い優先度のキューに格納されたパケットを従来は無駄となっていた時間帯を使用して送信することが可能となる。

＜発明の変形例＞

ところで、より優先度の高いキューでパケットが格納されていない空のものが存在している場合、送信許可時間帯の終了する前にそれらのより優先度の高い空のキューに新たにパケットが格納される可能性がある。この場合、そのパケットが最も優先度の高いパケットと成り得る。本変形例では、１つパケットを取り出すたびに最も優先度の高いキューに戻って処理を行うようにし、このような場合に対応する。

図７は本発明の変形例における第１のユーザ側通信端末のパケット取り出し処理の流れを示したものである。なお、ステップＳ６０４からステップＳ６０８までの処理の流れは実施例の図６に示した処理の流れと同一のため、これらについての説明を省略する。送信許可時間帯が到来すると、パケット長検出部４０４は各キューの先頭に位置するパケットのパケット長を検出する（ステップＳ７０１）。そして、スケジューリング部４０５は送信許可時間帯の残りの時間帯の範囲内で送信できるパケットの最大パケット長を算出し（ステップＳ７０２）、第１のキュー４０３₁から順に優先的にパケットを取り出して送出するのでキューの番号を表す変数Ｍに初期値として“１”を設定する（ステップＳ７０３）。

ステップＳ６０４からステップＳ６０６まで処理を行い、ステップＳ６０６でパケット送出部４０２がパケットを１つ取り出して送信すると、ステップ７０１に戻る。そして、再び各キューの先頭のパケットのパケット長を検出し、送信許可時間帯の残りの時間帯は減少しているためその時間帯の範囲内で送信できるパケットの最大パケット長を算出する（ステップＳ７０２）。キューの番号を表す変数Ｍを“１”に戻し（ステップＳ７０３）、再び最も優先度の高い第１のキュー４０３₁から順に先頭のパケットが送信許可時間帯の残りの時間帯に収容できるかどうかを判別していく。

パケットが取り出されたとき以外に、空のキューに新たにパケットが格納されたときにもキューの先頭のパケットの格納状態は変化する。より優先度の高いパケットは、より細かい周期で頻繁に外部装置から入力される場合が多い。また、より優先度の高いキューから優先的にパケットを取り出すため、優先度の高いキューほど空になる可能性が高い。つまり、送信許可時間帯に各キューの先頭のパケットの長さを検出してから１つのパケットの取り出しが完了するまでの間に、より優先度の高い空のキューに新たにパケットが格納される可能性がある。このパケットをこの送信許可時間帯の間に優先的に送信できることが望ましいが、実施例のパケット取り出し処理では１つの送信許可時間帯の間により低い優先度のキューへと処理を移していくのみのため、それができない。

以上説明した変形例によれば、１つパケットを取り出すたびに最も優先度の高いキューに戻ってパケット取り出し処理を行う。これにより、このような送信許可時間帯の間により優先度の高い空のキューに新たにパケットが格納された場合にも、その新たに入力されたパケットを優先させて送信を行うことが可能となる。

＜発明のその他の変形可能性＞

以上説明した実施例および変形例では、パケット長検出部が各キューの先頭に位置するパケットのパケット長のみを検出し、この検出データを基に次に送出するパケットを決定する形でスケジューリングを行っている。しかしながら、例えばパケット分配部が各キューにパケットを入力する段階で各パケットの長さを記録する等の手法によって、先頭のパケット以外のパケットについてもその長さをスケジューリング部が把握し、複数個先のパケットまで送信のスケジューリングを行うことも考えられる。

また、パケット送出部が取り出そうとするパケットの長さを検出してこれを取り出すまでの処理速度が、パケットを取り出してから送出完了するまでの処理速度に比べて十分に速い場合がある。この場合には、スケジューリング部やパケット長検出部を設けずにパケット送出部が送信許可時間帯が到来すると優先度に従った順序でパケットを取り出していき、取り出そうとするパケットの長さが送信許可時間帯の残りの時間帯に収まらなくなったときにそのキューをスキップするようにしてもよい。

更に、たとえば図３に示した構成のパケットを送信の対象として受け取る場合、その長さの最小値は７６バイトであり、送信許可時間帯の残りの時間帯に送信できる最大パケット長が７５バイト以下になった時点でその残りの時間帯に送出できるパケットは存在しない。したがって、パケットに最小値が存在する場合には、算出した送信許可時間帯の残りの時間帯の範囲内で送信できる最大パケット長に適当なしきい値を設け、そのしきい値以下となった時点でその送信許可時間帯におけるパケット取り出し処理を終了するようにしてもよい。

本発明の実施例におけるユーザ側通信端末が使用されるパケット通信システムの構成の概要を表わした構成図である。本実施例におけるユーザ側通信端末の構成の概要を表わした構成図である。本実施例におけるユーザ側通信端末が受け取るパケットの構成を表わした説明図である。本実施例におけるある時刻の各キューに格納されているパケットの状態を表わした説明図である。本実施例における第１〜第Ｎのユーザ側通信端末のそれぞれに割り当てられた送信許可時間帯と第１のパケット通信端末がパケットの送信を行う状態を表わした説明図である。本実施例における第１のユーザ側通信端末のパケット取り出し処理の流れを示した流れ図である。本発明の変形例における第１のユーザ側通信端末のパケット取り出し処理の流れを示した流れ図である。従来の第２の提案におけるパケット送信端末の構成の概要を表わした構成図である。従来の第２の提案におけるある時刻の各キューに格納されているパケットの状態を模式的に表わした説明図である。従来の第２の提案におけるパケット送信端末がパケットの送信を行う状態を表わした説明図である。従来の第２の提案におけるパケット送信端末のパケット取り出し処理の流れの概要を示した流れ図である。

符号の説明

３０１パケット通信システム
３０２センタ側通信端末
３０３ユーザ側通信端末
３０４光カプラ
３０５センタ側回線
３０６ユーザ側回線
４０１パケット分配部
４０２パケット送出部
４０３キュー
４０４パケット長検出部
４０５スケジューリング部
４１０パケット
４１１ＶＬＡＮタグ

Claims

それぞれパケットの送出についての優先度を異にし、少なくとも一部に異なる長さのパケットを含む一連のパケットをその優先度に応じて順次振り分けて格納する複数のパケット格納手段と、
１回で送出するパケットの長さの総和の最大長の制限内で、優先度の最も高いパケット格納手段から優先的にパケットを取り出し、同一優先度のパケット格納手段に格納されたパケットについては格納の古い順に可能な限り連続して取り出す条件で、これら複数のパケット格納手段に格納されているパケットを順に取り出すスケジュールを立てるスケジューリング手段と、
このスケジューリング手段のスケジュールに従って取り出されたパケットを、その取り出された順序で前記１回で送出するパケットとして送信するパケット送信手段
とを具備することを特徴とするパケット送信端末。
それぞれパケットの送出についての優先度を異にし、少なくとも一部に異なる長さのパケットを含む一連のパケットをその優先度に応じて順次振り分けて格納する複数のパケット格納手段と、
１回で送出するパケットの長さの総和の最大長の制限内で、優先度の最も高いパケット格納手段から優先的にそのパケット格納手段で格納の最も古いパケットを１つ取り出した後、再びその時点での前記複数のパケット格納手段の格納状態に基づいて、前記１回で送出するパケットの長さの総和の最大長の制限内で優先度の最も高いパケット格納手段から優先的にそのパケット格納手段で格納の最も古いパケットを１つ取り出す操作を繰り返す条件で、これら複数のパケット格納手段に格納されているパケットを順に取り出すスケジュールを立てるスケジューリング手段と、
このスケジューリング手段のスケジュールに従って取り出されたパケットを、その取り出された順序で前記１回で送出するパケットとして送信するパケット送信手段
とを具備することを特徴とするパケット送信端末。
それぞれパケットの送出についての優先度を異にし、少なくとも一部に異なる長さのパケットを含む一連のパケットをその優先度に応じて順次振り分けて格納する複数のパケット格納手段と、
１回で送出するパケットの送出制限時間内で、優先度の最も高いパケット格納手段から優先的にパケットを取り出し、同一優先度のパケット格納手段に格納されたパケットについては格納の古い順に可能な限り連続して取り出す条件で、これら複数のパケット格納手段に格納されているパケットを順に取り出して送信するパケット送信手段
とを具備することを特徴とするパケット送信端末。
それぞれパケットの送出についての優先度を異にし、少なくとも一部に異なる長さのパケットを含む一連のパケットをその優先度に応じて順次振り分けて格納する複数のパケット格納手段と、
１回で送出するパケットの送出制限時間内で、優先度の最も高いパケット格納手段から優先的に格納の最も古いものを１つ取り出した後、再びその時点での前記複数のパケット格納手段の格納状態に基づいて、前記１回で送出するパケットの送出制限時間内で優先度の最も高いパケット格納手段から優先的に格納の最も古いものを１つ取り出す操作を繰り返す条件で、これら複数のパケット格納手段に格納されているパケットを順に取り出して送信するパケット送信手段
とを具備することを特徴とするパケット送信端末。
前記パケット送信手段は、前記複数のパケット格納手段から取り出した１回で送出するパケットを、その取り出した順序で互いに連結して送信することを特徴とする請求項１〜請求項４いずれかに記載のパケット送信端末。
パケットを順次入力してそれらの送出の優先度を判別する優先度判別手段と、
この優先度判別手段の判別結果に応じてこれら入力されたパケットを前記複数のパケット格納手段のそれぞれ該当するものに振り分けるパケット振分手段
とを更に具備することを特徴とする請求項１〜請求項５いずれかに記載のパケット送信端末。