JP4985455B2 - 優先制御システム、優先制御装置、優先制御方法、及び優先制御プログラム - Google Patents
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Description
このデータ通信方法では、送信順序は送信されたパケットのフレーム中に含まれている優先度符号列の値を比較することによって決定される。パケットは優先度符号列領域と、6バイトの送信先アドレス領域、6バイトの送信元アドレス領域、2バイトのタイプ領域とデータ部分に加え、最初と最後にプリアンブル(preamble)領域及びFCS(Frame Check Sequence)領域が付け加えられて構成される。プリアンブル領域と送信先アドレス領域の間に優先度符号列領域が確保されているところが通常のEthernet(登録商標)フレームと異なる部分である。
このデータバス優先伝送制御方式では、パケット内にプリアンブル長を示す値を書き込むフィールドを設け、パケット送信に成功したノードは送信成功時のプリアンブル長を示す値をこのフィールドに書き込んでパケットを送信する。複数のノードが同時に送信した場合には、送信に成功したパケット内のプリアンブル長を示す値に基づいて、次の優先順位のパケットを判断する。
図1を参照して、本発明に係るEthernet(登録商標)フレーム(以下、フレーム(frame))の優先制御システムの構成例について説明する。
本発明に係る優先制御システムは、PC(Personal Computer):1と、STB(Set Top Box):2と、TV(Television):3と、IP電話機(IP phone):4と、ルータ:5と、ネットワーク:6と、ルータ:7と、VOD(Video On Demand)サーバ:8と、放送サーバ:9と、SIP(Session Initiation Protocol)サーバ:10と、ルータ:11と、PC:12と、IP電話機:13を含む。
本発明におけるEthernet(登録商標)フレーム:20のフレームフォーマットは、サイズが「8Byte」のプリアンブル(preamble)/優先制御:21と、「6Byte」の宛先MAC(Media Access Control)アドレス:22と、「6Byte」の送信元MACアドレス:23と、「2Byte」のフレーム・タイプ:24と、「46〜1500Byte」のデータ部:25と、「4Byte」のFCS(Frame Check Sequence):26を含む。このように、OSI参照モデル(OSI reference model)のようなネットワークプロトコルの階層モデルにおける下位層のフレームに優先制御情報を持つことにより、小規模の回路構成で、通信データの優先制御を可能とする。
先頭の/優先制御:21は除き、宛先アドレス:22からFCS:26まで全て含んだフレームの全体長が、64Byte以上になるようにするため、
パディングデータを付加し、46Byteにする。
優先制御情報の8bit中の「bit0」〜「bit6」を「P(Priority bit):優先順位ビット」として定義し、「1111111」を最優先(最も高い優先度)、「0000000」を低優先(最も低い優先度)として、「bit0」〜「bit6」の値に応じた優先順位の定義を行う。
このように、「P(Priority bit):優先順位ビット」は、優先順位を示す。ここでは、「bit0」を最下位ビット、「bit7」を最上位ビットとし、「bit0」〜「bit6」を、それぞれ「P0」〜「P6」として定義する。
なお、PC:1、STB:2、TV:3、IP電話機:4、ルータ:5、ルータ:7、VODサーバ:8、放送サーバ:9、SIPサーバ:10、ルータ:11、PC:12、及びIP電話機:13は、いずれも優先制御装置:100である。或いは、優先制御装置:100は、これらの機器が搭載しているNIC(Network Interface Card)等の拡張カードでも良い。
ここでは、優先制御装置:100は、送信側の優先制御装置である。なお、優先制御装置:100は、中継装置でも良い。
(1)ステップS101
優先制御装置:100は、送信対象となるEthernet(登録商標)フレーム:20のフレーム・タイプ:24又はデータ部:25の内容に基づいて、Ethernet(登録商標)フレーム:20が優先制御の対象であるか判定する。例えば、優先制御装置:100は、Ethernet(登録商標)フレーム:20のフレーム・タイプ:24の種類、又はデータ部:25の容量に基づいて、Ethernet(登録商標)フレーム:20が音声データや動画データであるか判定する。このとき、優先制御手段:102は、フレーム・タイプ:24又はデータ部:25の内容を確認する。なお、実際には、優先制御装置:100は、ユーザーからの指示に応じて、Ethernet(登録商標)フレーム:20が優先制御の対象であるか否かを決定するようにしても良い。優先制御装置:100は、Ethernet(登録商標)フレーム:20が優先制御の対象でない場合、優先制御を行わず、通常のフレーム送信処理を行う。
(2)ステップS102
優先制御装置:100は、Ethernet(登録商標)フレーム:20が優先制御の対象である場合、優先制御情報を保有しているか確認する。このとき、優先制御手段:102は、優先制御情報管理手段:101に優先制御情報が格納されているか確認する。
(3)ステップS103
優先制御装置:100は、優先制御情報を保有している場合、フレーム・タイプ:24又はデータ部:25の内容に応じた優先制御情報を選択する。このとき、優先制御手段:102は、優先制御情報管理手段:101から、フレーム・タイプ:24又はデータ部:25の内容に応じた優先制御情報を取得する。
(4)ステップS104
優先制御装置:100は、優先制御情報を保有していない場合、優先制御情報を作成し、作成された優先制御情報を記憶する。ここでは、優先制御装置:100は、優先制御情報を1Byteと定義し、1Byte(8bit)の優先制御情報のうち7bitを「P(Priority bit)」として定義し、1bitを「E(Enable bit)」として定義する。このとき、優先制御手段:102は、優先制御情報を作成し、作成された優先制御情報を優先制御情報管理手段:101に格納する。
(5)ステップS105
優先制御装置:100は、送信対象となるEthernet(登録商標)フレーム:20のプリアンブル領域に、優先制御情報を挿入する。このとき、優先制御手段:102は、Ethernet(登録商標)フレーム:20のプリアンブル/優先制御:21に、優先制御情報を挿入する。
(6)ステップS106
優先制御装置:100は、優先制御情報に定義された優先順位に従って、Ethernet(登録商標)フレーム:20を送信する。このとき、フレーム送信手段:105は、Ethernet(登録商標)フレーム:20を送信する。
ここでは、優先制御装置:100は、受信側の優先制御装置である。なお、優先制御装置:100は、中継装置でも良い。
(1)ステップS201
優先制御装置:100は、Ethernet(登録商標)フレーム:20を受信する。このとき、フレーム受信手段:104は、Ethernet(登録商標)フレーム:20を送信する。
(2)ステップS202
優先制御装置:100は、受信されたEthernet(登録商標)フレーム:20を解析し、Ethernet(登録商標)フレーム:20のプリアンブル領域に、優先制御情報が挿入されているか確認する。このとき、優先制御手段:102は、Ethernet(登録商標)フレーム:20のプリアンブル/優先制御:21に、優先制御情報が挿入されているか確認する。
(3)ステップS203
優先制御装置:100は、Ethernet(登録商標)フレーム:20のプリアンブル/優先制御:21に、優先制御情報が挿入されている場合、優先制御情報の「E(Enable bit)」が有効か確認する。優先制御装置:100は、優先制御情報の「E(Enable bit)」が有効ではない場合、優先制御を行わず、通常のフレーム受信処理を行う。このとき、優先制御手段:102は、優先制御情報の「E(Enable bit)」が「E=0」(有効)であるか確認する。優先制御手段:102は、優先制御情報の「E(Enable bit)」が「E=1」(無効)である場合、優先制御を行わず、通常のフレーム受信処理を行う。
(4)ステップS204
優先制御装置:100は、優先制御情報の「E(Enable bit)」が有効である場合、この優先制御情報に基づいて、受信されたEthernet(登録商標)フレーム:20の優先制御を行う。このとき、優先制御手段:102は、優先制御情報の「E(Enable bit)」が「E=1」の場合、優先制御情報に基づいて、受信されたEthernet(登録商標)フレーム:20の優先制御を行う。
(5)ステップS205
優先制御装置:100は、この優先制御情報を記憶する。このとき、優先制御手段:102は、優先制御情報管理手段:101に優先制御情報を格納する。優先制御手段:102は、既に優先制御情報管理手段:101に優先制御情報が格納されている場合、優先制御情報を上書きして更新する。なお、優先制御装置:100は、優先制御情報とフレーム・タイプ:24又はデータ部:25の内容とを関連付けて記憶することが好適である。但し、実際には、この例に限定されない。
(6)ステップS206
優先制御装置:100は、Ethernet(登録商標)フレーム:20のプリアンブル/優先制御:21に、優先制御情報が挿入されていない場合、優先制御情報を保有しているか確認する。このとき、優先制御手段:102は、優先制御情報管理手段:101に優先制御情報が格納されているか確認する。優先制御装置:100は、優先制御情報を保有していない場合、優先制御を行わず、通常のフレーム受信処理を行う。
(7)ステップS207
優先制御装置:100は、優先制御情報を保有している場合、保有している優先制御情報の中から、受信されたEthernet(登録商標)フレーム:20に対応する優先制御情報を検出し、検出された優先制御情報に基づいて、受信されたEthernet(登録商標)フレーム:20の優先制御を行う。このとき、優先制御手段:102は、優先制御情報管理手段:101に格納された優先制御情報の中から、Ethernet(登録商標)フレーム:20のフレーム・タイプ:24又はデータ部:25の内容に関連付けられた優先制御情報を検出し、検出された優先制御情報に基づいて、受信されたEthernet(登録商標)フレーム:20の優先制御を行う。
本発明の第2実施形態では、その基本的構成は上記の第1実施形態と同じであるが、優先制御情報について更に工夫している。その構成を図8に示す。
本発明の第3実施形態では、その基本的構成は上記の第1実施形態と同じであるが、転送情報について更に工夫している。その構成を図9、図10に示す。
2… STB(Set Top Box)
3… TV(Television)
4,13… IP電話機(IP phone)
5,7,11… ルータ
6… ネットワーク
8… VOD(Video On Demand)サーバ
9… 放送サーバ
10… SIP(Session Initiation Protocol)サーバ
20…Ethernet(登録商標)フレーム
21…プリアンブル(preamble)/優先制御
22…宛先MAC(Media Access Control)アドレス
23…送信元MACアドレス
24…フレーム・タイプ
25…データ部
26…FCS(Frame Check Sequence)
100… 優先制御装置
101… 優先制御情報管理手段
102… 優先制御手段
103… フレーム処理手段
104… フレーム受信手段
105… フレーム送信手段
106… フレーム転送手段
Claims (16)
- 送信側優先制御装置と、
前記送信側優先制御装置とPPPoEで接続される受信側優先制御装置と
を含み、
前記送信側優先制御装置は、前記受信側優先制御装置へのデータ転送時に、IPv4のヘッダーフィールド内のTOS(Type of Service)フィールドや、IPv6のヘッダーフィールド内のTC(Traffic Class)フィールドを使用せずに、下位層のフレームのプリアンブル領域の一部をIPデータの優先制御情報として扱い、従来のフレームに対しては優先制御が無効となるように優先制御情報を定義することで、従来のフレームフォーマットと同じ長さで、上位層のプロトコル識別を必要とせずに、データ転送時の優先制御を行い、
前記受信側優先制御装置は、受信フレームの優先制御情報を確認し、優先制御が無効であれば、データの優先処理を行わず、優先制御が有効であれば、データの優先処理を行う
優先制御システム。 - 請求項1に記載の優先制御システムであって、
前記送信側優先制御装置及び前記受信側優先制御装置は、フレームフォーマットにおいて、8Byteのプリアンブル領域のうち、7Byteをプリアンブルと定義し、1Byteを優先制御情報と定義し、前記プリアンブルと前記優先制御情報とのサイズの合計が8Byteとなるようにし、前記1Byte(8bit)の優先制御情報のうち、7bitを優先制御のための優先ビットと定義し、1bitを優先制御の有効/無効を定義するための優先制御イネーブルビットと定義する
優先制御システム。 - 請求項2に記載の優先制御システムであって、
前記送信側優先制御装置及び前記受信側優先制御装置は、前記優先ビットが1111111のものを最も高い優先度と定義し、前記優先ビットが0000000のものを最も低い優先度と定義し、前記優先制御イネーブルビットが0の時、優先制御を有効と定義し、前記優先制御イネーブルビットが1の時、優先制御を無効と定義する
優先制御システム。 - 請求項3に記載の優先制御システムであって、
前記送信側優先制御装置及び前記受信側優先制御装置は、8Byteのプリアンブル領域のうち、0Byte目から6Byte目をプリアンブルと定義し、7Byte目を優先制御情報と定義し、8Byte目をプリアンブル/SFD(Start Frame Delimiter)と定義し、通常のEthernet(登録商標)フレームのデータに限らず、他のフレームフォーマットのデータに対しても優先制御を行う
優先制御システム。 - 他の優先制御装置へのデータ転送時に、IPv4のヘッダーフィールド内のTOS(Type of Service)フィールドや、IPv6のヘッダーフィールド内のTC(Traffic Class)フィールドを使用せずに、下位層のフレームのプリアンブル領域の一部をIPデータの優先制御情報として扱い、従来のフレームに対しては優先制御が無効となるように優先制御情報を定義することで、従来のフレームフォーマットと同じ長さで、上位層のプロトコル識別を必要とせずに、データ転送時の優先制御を行う手段と、
受信フレームの優先制御情報を確認し、優先制御が無効であれば、データの優先処理を行わず、優先制御が有効であれば、データの優先処理を行う手段と
を具備する
優先制御装置。 - 請求項5に記載の優先制御装置であって、
フレームフォーマットにおいて、8Byteのプリアンブル領域のうち、7Byteをプリアンブルと定義し、1Byteを優先制御情報と定義し、前記プリアンブルと前記優先制御情報とのサイズの合計が8Byteとなるようにする手段と、
前記1Byte(8bit)の優先制御情報のうち、7bitを優先制御のための優先ビットと定義し、1bitを優先制御の有効/無効を定義するための優先制御イネーブルビットと定義する手段と
を更に具備する
優先制御装置。 - 請求項6に記載の優先制御装置であって、
前記優先ビットが1111111のものを最も高い優先度と定義し、前記優先ビットが0000000のものを最も低い優先度と定義する手段と、
前記優先制御イネーブルビットが0の時、優先制御を有効と定義し、前記優先制御イネーブルビットが1の時、優先制御を無効と定義する手段と
を更に具備する
優先制御装置。 - 請求項7に記載の優先制御装置であって、
8Byteのプリアンブル領域のうち、0Byte目から5Byte目をプリアンブルと定義し、7Byte目を優先制御情報と定義し、8Byte目をプリアンブル/SFD(Start Frame Delimiter)と定義し、通常のEthernet(登録商標)フレームのデータに限らず、他のフレームフォーマットのデータに対しても優先制御を行う手段
を更に具備する
優先制御装置。 - 優先制御装置として使用される計算機により実施される優先制御方法であって、
他の優先制御装置へのデータ転送時に、IPv4のヘッダーフィールド内のTOS(Type of Service)フィールドや、IPv6のヘッダーフィールド内のTC(Traffic Class)フィールドを使用せずに、下位層のフレームのプリアンブル領域の一部をIPデータの優先制御情報として扱い、従来のフレームに対しては優先制御が無効となるように優先制御情報を定義することで、従来のフレームフォーマットと同じ長さで、上位層のプロトコル識別を必要とせずに、データ転送時の優先制御を行うことと、
受信フレームの優先制御情報を確認し、優先制御が無効であれば、データの優先処理を行わず、優先制御が有効であれば、データの優先処理を行うことと
を含む
優先制御方法。 - 請求項9に記載の優先制御方法であって、
フレームフォーマットにおいて、8Byteのプリアンブル領域のうち、7Byteをプリアンブルと定義し、1Byteを優先制御情報と定義し、前記プリアンブルと前記優先制御情報とのサイズの合計が8Byteとなるようにすることと、
前記1Byte(8bit)の優先制御情報のうち、7bitを優先制御のための優先ビットと定義し、1bitを優先制御の有効/無効を定義するための優先制御イネーブルビットと定義することと
を更に含む
優先制御方法。 - 請求項10に記載の優先制御方法であって、
前記優先ビットが1111111のものを最も高い優先度と定義し、前記優先ビットが0000000のものを最も低い優先度と定義することと、
前記優先制御イネーブルビットが0の時、優先制御を有効と定義し、前記優先制御イネーブルビットが1の時、優先制御を無効と定義することと
を更に含む
優先制御方法。 - 請求項11に記載の優先制御方法であって、
8Byteのプリアンブル領域のうち、0Byte目から6Byte目をプリアンブルと定義し、7Byte目を優先制御情報と定義し、8Byte目をプリアンブル/SFD(Start Frame Delimiter)と定義し、通常のEthernet(登録商標)フレームのデータに限らず、他のフレームフォーマットのデータに対しても優先制御を行うこと
を更に含む
優先制御方法。 - 優先制御装置として使用される計算機により実行される優先制御プログラムであって、
他の優先制御装置へのデータ転送時に、IPv4のヘッダーフィールド内のTOS(Type of Service)フィールドや、IPv6のヘッダーフィールド内のTC(Traffic Class)フィールドを使用せずに、下位層のフレームのプリアンブル領域の一部をIPデータの優先制御情報として扱い、従来のフレームに対しては優先制御が無効となるように優先制御情報を定義することで、従来のフレームフォーマットと同じ長さで、上位層のプロトコル識別を必要とせずに、データ転送時の優先制御を行うステップと、
受信フレームの優先制御情報を確認し、優先制御が無効であれば、データの優先処理を行わず、優先制御が有効であれば、データの優先処理を行うステップと
を計算機に実行させるための
優先制御プログラム。 - 請求項16に記載の優先制御プログラムであって、
フレームフォーマットにおいて、8Byteのプリアンブル領域のうち、7Byteをプリアンブルと定義し、1Byteを優先制御情報と定義し、前記プリアンブルと前記優先制御情報とのサイズの合計が8Byteとなるようにするステップと、
前記1Byte(8bit)の優先制御情報のうち、7bitを優先制御のための優先ビットと定義し、1bitを優先制御の有効/無効を定義するための優先制御イネーブルビットと定義するステップと
を更に計算機に実行させるための
優先制御プログラム。 - 請求項14に記載の優先制御プログラムであって、
前記優先ビットが1111111のものを最も高い優先度と定義し、前記優先ビットが0000000のものを最も低い優先度と定義するステップと、
前記優先制御イネーブルビットが0の時、優先制御を有効と定義し、前記優先制御イネーブルビットが1の時、優先制御を無効と定義するステップと
を更に計算機に実行させるための
優先制御プログラム。 - 請求項15に記載の優先制御プログラムであって、
8Byteのプリアンブル領域のうち、0Byte目から6Byte目をプリアンブルと定義し、7Byte目を優先制御情報と定義し、8Byte目をプリアンブル/SFD(Start Frame Delimiter)と定義し、通常のEthernet(登録商標)フレームのデータに限らず、他のフレームフォーマットのデータに対しても優先制御を行うステップ
を更に計算機に実行させるための
優先制御プログラム。
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