CN100546301C - 流量整形方法及流量整形装置 - Google Patents

Abstract

一种流量整形装置，该装置利用按用户设定的最低保证带宽和最大发送带宽按用户计算最小发送间隔、用户帧的发送带宽、标准发送间隔。再有，利用标准发送间隔按用户计算第一发送预定时刻，利用最小发送间隔按用户计算第二发送预定时刻。决定第一发送预定时刻最早的用户，根据该用户的第二发送预定时刻决定是否发送用户帧。

Description

流量整形方法及流量整形装置

技术领域

本发明涉及流量整形方法及流量整形装置。特别是，本发明涉及根据用户使用的带宽的变化有效利用带宽的流量整形方法及流量整形装置。

背景技术

一般，在通过公共网(或者公共线路)进行通信的场合，用户在通信开始前要和公共网的管理者签订有关发送带宽或帧(数据包)转发的优先级的合同。用户和公共网管理者之间的合同成立后，用户的终端开始向公共网转发帧。另一方面，位于公共网入口的管理者一侧的中继装置监视终端的发送带宽，超过合同规定的发送带宽的话，降低违反的终端的帧的优先级，或者丢弃违反的帧。这一公共网侧的监视功能称为策略功能(或者UPC(使用率参数控制))。即使在通信中途丢弃帧，通常接收终端知道发生帧丢弃，向发送终端请求再次发送帧。由于发送终端根据这一请求再次发送帧，所以最终信息不会丢失。但是由于再次发送，转发延迟变得非常大，另外，由于再次发送帧成为网络拥挤的原因。因此，希望不发生丢弃帧这样的事情。因此，向公共网发送帧的用户侧的中继装置必须控制发送带宽并发送帧以便在公共网中不丢弃帧。这样把控制帧的发送带宽的功能称为流量整形(traffic shaping)功能，或者简称为整形功能。用于实现流量整形功能的流量整形装置数据包括如上述的直接连接在公共网上的中继装置、或者用户的发送终端、或者配置在公共网的出口部分向用户的专用网发送帧的中继装置。

作为这样的整形装置，提出了具备高优先级用的队列和低优先级用的队列的装置。这种整形装置，不管是否是应该从优先队列发送数据包的时刻，在优先队列中没有等待发送的数据包的场合，对于非优先队列中等待发送的数据包给予高优先级并发送。由此，可以有效利用发送带宽。作为公开这样的整形装置的文献，例如有EP1054544A2(特开2000-332787号公报)。

为实现整形功能，有时在整形装置上按用户设定最低保证带宽(MFR：Minimum Frame Rate)和最大发送带宽(PFR：Peak Frame Rate)。在这种场合，整形装置的硬件识别用户的有效性及无效性，动态地计算发送带宽(AFR：Allowed Frame Rate)。整形装置根据按标准计算AFR的发送预定时刻A决定最优先发送用户，在时刻成为发送预定时刻A时从与该用户对应的队列发送帧。另一方面，在时刻不是发送预定时刻A的场合，不发送帧。这样，整形装置通过在时刻成为发送预定时刻A时发送帧，实现根据AFR的帧发送。

在整形装置中，即使在某一用户使用的带宽(用户的带宽)低于计算的发送带宽AFR的场合，因为该用户并没有变成无效，所以涉及该用户的AFR的值不变化。因此，其它用户的AFR也不变化。因此，其他用户在上述用户的带宽低于AFR后也只能利用和在上述用户的带宽降低以前利用的带宽同宽的带宽。在这种场合，存在产生哪个用户都不能使用的带宽的情形。例如，在用户1的最低保证带宽MFR是100Mbps、用户2的MFR是100Mbps、线路的最大带宽是1Gbps的场合，AFR分别成为500Mbps。但是，在用户1的带宽成为300Mbps的场合，因为用户2的AFR保持为500Mbps没有变化，结果，线路的带宽被用户1和用户2使用的只有800Mbps。因此，线路的最大带宽中剩余的200Mbps成为哪个用户都不能使用的带宽。另外，即使在用户1的带宽进一步减少成为50Mbps、MFR也降低的场合，用户2的AFR还是保持500Mbps，没有变化。因此，线路的带宽只被两个用户使用550Mbps。因此，线路的最大带宽中剩余的450Mbps成为哪个用户都不能使用的带宽。这样，在某一用户的带宽低于AFR的场合，或者MFR也降低的场合，对于从AFR减去该用户的带宽的剩余的带宽，哪个用户都不能利用。因此，存在不能有效利用线路带宽的课题。

另外，在整形装置中，在有关某一用户的AFR高于最大发送带宽PFR的场合，因为用户不能使用超过PFR的带宽，因此整形装置将AFR降低到与PFR相同的值。因为在这种场合其他用户的AFR也不变化，出现产生哪个用户也不能使用的带宽的情形。例如，在和上述同样用户1和用户2的MFR分别为100Mbps、线路的最大带宽为1Gbps的场合，AFR分别成为500Mbps。在此，在有关用户1的PFR是300Mbps的场合，有关用户1的AFR的值不是500Mbps，成为和PFR相同的300Mbps。因此，用户1的AFR和用户2的AFR合计成为800Mbps。亦即，用户1和用户2可以利用的带宽合计为800Mbps。因此，线路的最大带宽中的200Mbps哪个用户也不能使用。这样，在某一用户的AFR高于PFR的场合，对于从AFR减去PFR的剩余的带宽，哪个用户都不能利用，出现了不能有效利用线路带宽这样的课题。

发明内容

本发明鉴于上述的问题，提供一种可以有效利用由于用户带宽的变化产生的未使用的带宽方法及装置。

另外，本发明提供一种可以利用在某一用户的带宽低于发送带宽AFR时产生的哪个用户都不能使用的带宽方法及装置。再有，本发明提供一种可以利用在某一用户的发送AFR高于最大发送带宽PFR时产生的哪个用户都不能使用的带宽方法及装置。

根据本发明，提供一种流量整形装置，它由下述部件组成：多个帧队列，按用户设置，分别用于存储对应的用户的用户帧；带宽存储单元，存储按用户设定的最低保证带宽和最大发送带宽；发送间隔计算单元，该发送间隔计算单元利用按用户设定的最低保证带宽和最大发送带宽按用户计算用户帧的发送带宽，利用算出的上述发送带宽按用户计算用户帧的标准发送间隔，另外，利用上述最大发送带宽按用户计算最小发送间隔；发送间隔存储单元，按用户存储所述标准发送间隔及所述最小发送间隔；时刻计算单元，利用标准发送间隔按用户计算第一发送预定时刻，利用最小发送间隔按用户计算第二发送预定时刻；决定单元，该决定单元在分别与存储至少一个用户帧的1个以上的帧队列对应的1个以上的用户中决定上述第一发送预定时刻表示最早的时刻的用户，根据决定的用户的第二发送预定时刻决定是否发送用户帧；帧读出单元，在所述决定单元决定发送所述决定的用户的用户帧的场合，从与所述决定的用户对应的帧队列中读出用户帧；发送单元，发送读出的用户帧；所述发送间隔计算单元利用以下公式按用户计算发送带宽、标准发送间隔和最小发送间隔：用户的发送带宽＝(发送用户的用户帧的线路的最大带宽)*(给用户设定的最低保证带宽)/(使用所述线路发送用户帧的有效用户的最低保证带宽的总和)，用户的标准发送间隔＝(流量整形装置能够控制的最大带宽)/(用户的发送带宽)，用户的最小发送间隔＝(流量整形装置能够控制的最大带宽)/(用户的最大发送带宽)。

另外，根据本发明，提供一种流量整形方法，所述方法数据包括如下步骤：按用户设定最低保证带宽和最大发送带宽；利用按用户设定的最低保证带宽和最大发送带宽按用户计算最小发送间隔、用户帧的发送带宽、和标准发送间隔：用户的发送带宽＝(发送用户的用户帧的线路的最大带宽)*(给用户设定的最低保证带宽)/(使用所述线路发送用户帧的有效用户的最低保证带宽的总和)，用户的标准发送间隔＝(流量整形装置能够控制的最大带宽)/(用户的发送带宽)，用户的最小发送间隔＝(流量整形装置能够控制的最大带宽)/(用户的最大发送带宽)；利用标准发送间隔按用户计算第一发送预定时刻；利用最小发送间隔按用户计算第二发送预定时刻；决定第一发送预定时刻最早的用户；根据该用户的第二发送预定时刻决定是否发送用户帧。

附图说明

图1表示具备整形装置的数据包中继装置的构成例。

图2表示整形装置的构成图。

图3表示发送预定时刻和帧发送的时刻的关系。

图4表示通过整形装置进行的收发处理的流程图。

图5表示通过AFR计算电路11进行的INC计算的流程图。

图6表示发送与标准字节数不同的字节数的帧的时刻。

具体实施方式

图1表示具备整形装置的数据包中继装置的构成例。

数据包中继装置由分别具有至少一个整形装置10的多个线路IF(接口)50、多个路由处理单元30和至少一个开关60构成。

各线路IF50与1根或者多根线路连接。线路IF50具备后面要说明的物理层对应单元，通过该物理层对应单元从连接的线路输入输出帧(数据包)。路由处理单元30与1个以上的线路IF50和开关60连接。路由处理单元30从连接的线路IF50接收帧，根据包含在该帧中数据的目标地址，决定帧的路由前方，经开关60或者哪一线路IF50转发帧。另外，开关60从路由处理单元30接收帧，依照路由处理单元30决定的路由目的地，把该帧转发到适宜的路由处理单元30。

整形装置10配置在线路IF50内。整形装置10从路由处理单元30接收帧，参照帧内的头标信息，判别该帧所属的用户，按照按用户设定的或者计算的发送带宽(AFR)发送帧。

通过把图1所示的数据包中继装置配置在网络内，可以根据整形装置10的效果控制线路内各用户的带宽。此外，数据包中继装置也可以采用图1所示构成以外的构成。

图2表示整形装置10的构成图。整形装置10具备AFR计算电路11、发送预定时刻(OTIME)计算电路12、发送判定电路13、队列前方判定电路14、帧缓冲器管理电路15、接收接口16、和发送接口17。另外，整形装置10具备带宽信息存储存储器21、标准发送间隔(INC)存储存储器22、和OTIME存储存储器23。另外，整形装置10与在线路IF50中所具备的具有按用户的队列的帧缓冲器24以及物理层对应单元40连接，进一步，与位于线路IF50的外侧的路由处理单元30连接。此外，帧缓冲器24以及各存储器21～23也可以设置在整形装置10的外部。另外，也可以通过与线路IF50的外部连接的存储器实现帧缓冲器24以及各存储器21～23。另外，帧缓冲器24也可以设置在整形装置10的内部。

接收接口16与位于线路IF50的外侧的路由处理单元30连接，从路由处理单元30接收帧。接收接口16把接收的帧传送给帧缓冲器管理电路15，另外，把帧的头标信息传送给队列前方判定电路14。

队列前方判定电路14从接收接口16接收帧的头标信息，根据接收的头标信息判定帧的队列前方。例如，队列前方判定电路14根据包含在接收的头标信息中的VLAN ID的值判定队列前方。此外，队列前方判定电路14也可以根据包含在头标信息中的VLAN ID以外的适宜的信息判定队列前方。

帧缓冲器管理电路15从接收接口16接收帧，按照队列前方判定电路14判定的队列前方把接收的帧写入帧缓冲器24内的队列的末尾。另外，帧缓冲器管理电路15从帧缓冲器24读出位于发送判定电路13判定为发送的用户的队列的最前头的等待发送的帧，通过发送接口17发送。

帧缓冲器24有多个存储接收的帧的队列。队列按用户设置。由整形装置10接收的帧通过帧缓冲器管理电路15存储在与在队列前方判定电路14判定的队列前方对应的队列中。另外，存储在各队列中的帧被帧缓冲器管理电路15依次读出、发送。

发送接口17与线路IF50内的物理层对应单元40连接，把从帧缓冲器管理电路15发送来的帧发送给物理层对应单元40。

带宽信息存储存储器21对应各个用户，存储预先设定的最低保证带宽(MFR)以及最大发送带宽(PFR)和在AFR计算电路11计算的AFR。另外，带宽信息存储存储器21也可以进一步存储线路的最大带宽。INC存储存储器22对应各个用户，存储在AFR计算电路11计算的标准发送间隔(INC)和最小发送间隔(PINC)。OTIME存储存储器23对应各个用户，存储在OTIME计算电路12计算的第一发送预定时刻A和第二发送预定时刻P，以及表示各用户是否存在等待发送的帧的标志。表示是否存在等待发送的帧的标志通过例如帧缓冲器管理电路15等适当写入。

AFR计算电路11根据按用户存储在带宽信息存储存储器21中的MFR和/或PFR，定期地、动态地按用户计算AFR和INC。另外，AFR计算电路11使这些计算结果与各用户对应并存储在INC存储存储器22中。

此外，所谓用户，不是表示各终端、终端的使用者自身，而是表示线路的签约主体，例如个人、法人或者组织和团体。例如，可以通过VALN ID进行识别。

具体说明AFR计算电路11。

例如，AFR计算电路11读出预先存储在带宽信息存储存储器21中的按用户的MFR以及PFR，利用下式计算AFR。

AFR＝(用户使用的线路的最大带宽)×(用户的MFR)/(使用该线路的有效用户的MFR的总和)。此外，线路的最大带宽预先被设定并存储在适当的存储器中。

例如，假设用户1、用户2使用的线路的最大带宽＝1Gbps，用户1的MFR＝100Mbps，用户2的MFR＝400Mbps。把这些值带入上式，计算各用户的AFR。

用户1的AFR＝1Gbps×100Mbps/(100Mbps+400Mbps)＝200Mbps

用户2的AFR＝1Gbps×400Mbps/(100Mbps+400Mbps)＝800Mbps

正如这一计算结果，根据MFR的比例向各用户分配线路的最大带宽。但是，在计算出来的AFR超过读出的PFR亦即用户的最大发送带宽的情况下，AFR计算电路11假设AFR＝PFR。上述的AFR的计算例可以根据各用户的MFR进行计算以分配线路的最大带宽，但是也可以通过该算式以外的适宜的算式求AFR。

再有，AFR计算电路11利用下式计算INC。

INC＝(整形装置能够整形的最大带宽)/AFR

此外，通过下式计算PINC。但是，可以通过按用户设定PFR的阶段计算PINC并预先存储在INC存储存储器22中。

PINC＝(整形装置能够整形的最大带宽)/PFR

所谓整形装置10能够整形的最大带宽，是连接在整形装置10上的1根以上的线路的最大带宽的总和。整形装置10具有能够控制所连接的全部线路的最大带宽的能力作为整形能力。INC是根据AFR发送帧的场合的发送间隔。一般，整形装置利用INC按用户计算发送下一帧的第一发送预定时刻A。在该发送预定时刻A与现在时刻一致时，或者与现在时刻比较已经成为过去的时刻时，发送该用户的帧。

PINC是根据PFR发送帧的场合的发送间隔。上述的AFR在和有效的其他用户的关系上通常比PFR小。即使在某用户的带宽比AFR低的场合，也并不是该用户无效的缘故。因此，该用户以外的用户的AFR不变化。因此，从该AFR减去低于AFR的用户的带宽的部分的带宽谁也没有利用，不能有效利用。在这种场合，如果整形装置可以在不超出PFR的范围内使用比AFR大的带宽发送帧的话，就可以有效利用线路的带宽。PINC表示如果其他用户没有使用线路的话可以发送帧的时刻。

整形装置10根据PINC计算第二发送预定时刻P，如果其他用户没有使用线路的话在比第一发送预定时刻还早的第二发送预定时刻P发送帧。另外，整形装置10即使在第二发送预定时刻P之后也可以在比第一发送预定时刻A早的时刻发送帧。

OTIME计算电路12根据存储在INC存储存储器22中的INC以及PINC，计算第一发送预定时刻A以及第二发送预定时刻P。例如，OTIME计算电路12从INC存储存储器22读出根据AFR求出的INC以及根据PFR求出的PINC，根据下式计算第一发送预定时刻A和第二发送预定时刻P。

第一发送预定时刻A＝(上次的发送预定时刻)+INC

第二发送预定时刻P＝(上次发送预定时刻)+PINC

此外，上次发送预定时刻可以通过位于整形装置10内部或者外部的表、计数器等获得。OTIME计算电路12使计算结果与各用户对应并存储在OTIME存储存储器23中。

另外，在队列前方判定电路14判定为在队列前方的队列中没有帧的状态下接收的帧的场合，OTIME计算电路12把能够发送所接收的帧的最早时刻作为第一发送预定时刻A以及第二发送预定时刻P。例如，可以把现在时刻或者现在时刻+标准时间作为第一发送预定时刻A以及第二发送预定时刻P。

标准时间是例如相当于时钟的“1”的时间，整形装置10通过能够整形的最大带宽和标准字节数利用下式计算该标准时间。

标准时间[s]＝标准字节数×8[位]/(整形装置能够整形的最大带宽[bps])

标准字节数是整形装置10收发的帧的字节数。亦即整形装置10能够在标准时间期间发送标准字节数的帧。

例如，在假设整形装置10能够整形的最大带宽＝1Gbps、标准字节数＝64字节的场合，标准时间＝64×8/1Gbps＝512[ns]，将该值假设为时钟的“1”。整形装置10可以按该标准时间发送写入帧缓冲器24内的队列的帧。

发送判定电路13利用OTIME计算电路12计算的第一发送预定时刻A从写入帧缓冲器24的帧中决定最优先发送的用户而且在队列中存在等待发送的帧的用户。另外，发送判定电路13利用OTIME计算电路12计算的第二发送预定时刻P判定已决定的用户是否成为可能发送的状态。发送判定电路13在第二发送预定时刻P和现在时刻一致或者与现在时刻比已经过去的场合，指示帧缓冲器管理电路15，使其从决定的用户的队列中发送帧。

图3表示发送预定时刻和帧发送的时刻的关系。

例如，假设只有1根线路与整形装置10连接，该线路的最大带宽是1Gbps。另外，设PFR＝1Gbps、MFR＝100Mbps的用户X及用户Y共同处于有效状态。在这种场合，利用上述的计算式计算各用户的PINC得到PINC＝1，存储在INC存储存储器22中。通过AFR计算电路11，利用上述计算式计算各用户的AFR分别为500Mbps。进一步，通过AFR计算电路11计算各用户的INC得到INC＝2。

另外，帧被从整形装置10发送后，OTIME计算电路12计算与各用户对应的第一发送预定时刻Ax及Ay、第二发送预定时刻Px及Py。例如，假设整形装置在时刻1发送用户X的帧。在这种场合，OTIME计算电路12如下计算第一发送预定时刻Ax以及第二发送预定时刻Px。

Ax＝(上次的发送预定时刻)+INC＝1+2＝3

Px＝(上次的发送预定时刻)+PINC＝1+1＝2

在各用户的带宽不比发送带宽AFR低的场合(图3的时刻1～时刻5)，用户X和用户Y的帧在分别与之对应的第一发送预定时刻Ax或者Ay发送。

这里，如果用户Y的带宽低于AFR，没有发送的帧(图3的时刻6以及时刻7)，在现有的整形装置中，在该时刻谁的帧都不被发送。但是，这里说明的整形装置10为了在这些时刻发送用户X的帧而使用第二发送预定时刻P。首先，在时刻6以及时刻7，整形装置10从等待发送的帧存在于队列的用户中选择第一发送预定时刻A最早的用户。这里选择用户X。接着，整形装置10比较选择的用户的第二发送预定时刻P和现在时刻，如果第二发送预定时刻P与现在时刻一致，或者在现在时刻之前，则发送选择的用户的帧。例如，如图3所示，在时刻5在发送用户X的帧后，通过OTIME计算电路12算出的第二发送预定时刻Px是“6”。因此，在时刻6发送判定电路13比较第二发送预定时刻Px和现在时刻后，两者的时刻一致。因此，发送判定电路13指示帧缓冲器管理电路15发送选择的用户X的帧。同样，在时刻6，响应用户X的帧的发送，通过OTIME计算电路12算出的第二发送预定时刻Px是“7”。因此，因为在时刻7第二发送预定时刻Px也和现在时刻一致，因此发送判定电路13再次指示帧缓冲器管理电路15发送用户X的帧。这样，整形装置10在时刻6以及时刻7发送用户X的帧。

这样，通过整形装置10使用基于PFR的第二发送预定时刻P，各用户可以利用其他用户不使用的带宽。

另外，例如通过整形装置10新接收用户Y的帧，假定在时刻8在帧缓冲器24的队列中存在用户Y的帧。在这种场合，整形装置10在等待发送的帧存在于队列中的用户X和用户Y中，作为第一发送预定时刻A最早的用户选择用户Y。亦即，如图3所示，在时刻8，OTIME存储存储器23保持的第一发送预定时刻Ay是在时刻4通过OTIME计算电路12计算的值“6”，由于比第一发送预定时刻Ax的值“9”还早，所以发送判定电路13选择用户Y。接着，整形装置10比较选择的用户的第二发送预定时刻P和现在时刻，如果第二发送预定时刻P和现在时刻一致，或者在现在时刻之前，则发送选择的用户的帧。亦即从OTIME存储存储器23读出的第二发送预定时刻Py是“5”，因为表示比现在时刻还早的时刻，所以发送判定电路13指示发送用户Y的帧。因此，整形装置10在时刻8发送用户Y的帧。

其后，如果用户X及用户Y的等待发送的帧存在于队列中的话，则根据基于AFR的第一发送预定时刻Ax以及Ay从整形装置10发送各用户的帧(图3的时刻9～时刻12)。

图4表示通过整形装置10进行的信息收发处理的流程图。沿该流程图具体说明整形装置10的动作。

首先，随着数据包中继装置的起动等整形装置10起动后，整形装置10进行各种初始设定(S101)。例如，整形装置10将按用户设定的MFR以及PFR存储在带宽信息存储存储器21中，另外，计算PINC并存储在INC存储存储器22中。

此外，MFR及PFR按用户根据合同决定，例如从与数据包中继装置连接的管理终端由管理者(操作员)与各用户的识别符一道输入数据包中继装置。MFR及PFR的输入在数据包中继装置的起动时或者工作期间的任何时间都是可以的。

其后，整形装置10按上述的标准时间(在处理时刻)执行以下的接收处理和发送处理。首先，对接收处理进行说明。接收接口16判定是否接收到帧(S103)。接收接口16判定为接收到帧(S103)的话，把接收到的帧传送给帧缓冲器管理电路15。另外，接收接口16把接收到的帧的头标信息传送给队列前方判定电路14。另一方面，在接收接口16判定为没有接收到帧的场合(S103)，整形装置10不执行以下的接收处理，前进到发送处理。

队列前方判定电路14从接收接口16接受帧的头标信息后，根据接受的头标信息决定队列前方(S105)。例如，队列前方判定电路14根据包含在头标信息中的识别用户的识别符(例如VLAN ID)决定队列前方。这里，在整形装置内部，为了特定各用户按用户付与用户编号。因此，队列前方判定电路14作为队列前方决定用户编号。队列前方判定电路14把决定的队列前方(用户编号)传送给帧缓冲器管理电路15。

帧缓冲器管理电路15从接收接口16接受帧，根据队列前方判定电路14决定的队列前方把该帧写入帧缓冲器24内的队列中(S107)。通过步骤S107的处理，例如，帧被写入与用户编号对应的队列中。另外，帧缓冲器管理电路15例如在通过写入帧变更该用户的等待发送帧存在与否的场合，也可以在OTIME存储存储器23中写入与该用户对应表示等待发送的帧存在的标志。

接着，队列前方判定电路14判断是否在与在步骤S105决定的用户编号对应的队列中没有等待发送的帧的状态下接收帧(步骤S109)。例如，队列前方判定电路14也可以从帧缓冲器管理电路15接收表示帧缓冲器管理电路15向空的队列中写入帧的事实的信息。另外，队列前方判定电路14也可以在帧缓冲器管理电路15将帧写入队列之前，参照表示OTIME存储存储器的等待发送的帧是否存在的标志。再有，队列前方判定电路14也可以参照在步骤S105决定的队列前方的队列，判断帧是否存在。队列前方判定电路14在判断为在队列中不存在帧的状态下接收帧的场合(S109)，指示OTIME计算电路12计算发送预定时刻。另一方面，队列前方判定电路14在队列中存在帧的状态下接收帧的场合(S109)，不向OTIME计算电路12发出指示。在这种场合，整形装置10结束接收处理，前进到发送处理。

OTIME计算电路12从队列前方判定电路14接受指示后，计算第一发送预定时刻A以及第二发送预定时刻P(S111，S113)。此时，OTIME计算电路12可以把可以发送接收的帧的最早的时刻(例如现在时刻或者现在时刻+标准时间)设定为第一发送预定时刻A以及第二发送预定时刻P。另外，OTIME计算电路12把计算的第一发送预定时刻A以及第二发送预定时刻P存储在OTIME存储存储器23内的与所决定的用户编号对应的地址中。

下面对发送处理进行说明。

发送判定电路13从OTIME存储存储器23中读出OTIME计算电路12计算的按用户的第一发送预定时刻A，决定应该最优先发送帧的用户(第一发送预定时刻A最早的用户)(S115)。例如，发送判定电路13读出表示按用户存储在OTIME存储存储器23中的等待发送的帧是否存在的标志，从OTIME存储存储器23读出其标志表示帧存在的用户的第一发送预定时刻A。发送判定电路13比较读出的这些第一发送预定时刻A，识别与最早的第一发送预定时刻A对应的用户编号，决定最优先发送的用户。

接着，发送判定电路13从OTIME存储存储器23中读出已决定的用户的第二发送预定时刻P，判定决定的用户是否成为可以发送的状态(S117)。例如，发送判定电路13比较读出的第二发送预定时刻P与现在时刻，如果读出的第二发送预定时刻P与现在时刻一致，或者表示在现在时刻之前的时刻，则判定为可以发送决定的用户的帧。在判定为可以发送帧的场合(S117)，发送判定电路13向帧缓冲器管理电路15通知决定的用户的用户编号，指示帧缓冲器管理电路15从与该用户编号对应的队列中读出的帧并发送。另外，发送判定电路13将表示指示发送的信息和决定的用户的用户编号输出给OTIME计算电路12。另一方面，发送判定电路13在步骤S117判定为不能发送帧的场合，结束在现在时刻的发送处理。整形装置10在下一处理时刻从步骤S103执行接收处理。

帧缓冲器管理电路15在从发送判定电路13接收用户编号和发送指示后，从与帧缓冲器24内的指定的用户编号对应的队列读出位于前面的帧，通过发送接口17发送帧(步骤S119)。帧缓冲器管理电路15，例如在通过发送帧判断为在与其用户编号对应的队列中没有等待发送的帧的场合，也可以将表示不存在等待发送的帧的标志写入OTIME存储存储器23中与该用户编号对应的地址。

OTIME计算电路12从发送判定电路13接收表示指示发送的信息和决定的用户的用户编号后，从INC存储存储器22中读出与用户编号对应的INC及PINC(S121)。

OTIME计算电路12利用读出的INC，通过下式计算第一发送预定时刻A(S123)。

第一发送预定时刻A＝(上次发送预定时刻)+INC

计算的第一发送预定时刻A表示从与该用户编号对应的队列中发送下一帧的时刻。接着，OTIME计算电路12利用读出的PINC，通过下式计算第二发送预定时刻P(S125)。

第二发送预定时刻P＝(上次发送预定时刻)+PINC

另外，OTIME计算电路12把计算的第一发送预定时刻A以及第二发送预定时刻P存储在OTIME存储存储器23内的与该接收的用户编号对应的地址。

整形装置10反复执行从上述步骤S103到步骤S125的处理。

图5表示通过AFR计算电路11进行的计算INC的流程图。AFR计算电路11和上述的信息收发处理无关(不同步进行)，定期执行INC计算。

首先，AFR计算电路11在整形装置10起动后，进行初始设定(S201)。例如，AFR计算电路11将线路的最大带宽、按用户设定的MFR以及PFR存储在带宽信息存储存储器或者其它存储器中。

AFR计算电路11从带宽信息存储存储器21的与各用户的用户编号对应的地址读出MFR及PFR(S203)。另外，AFR计算电路11从带宽信息存储存储器21或者其它存储器读出用户使用的线路的最大带宽。接着，AFR计算电路11利用读出的各用户的MFR及/或PFR，按用户计算AFR(S205)。例如，AFR计算电路11根据下式计算线路的最大带宽，根据各用户的MFR进行分配。

AFR＝(用户使用的线路的最大带宽)×(用户的MFR)/(使用该线路的有效用户的MFR总和)

此外，AFR计算电路11在按用户计算的AFR超过各用户的PFR的场合，假定AFR＝PFR。AFR计算电路11也可以通过上述以外的计算式求AFR。

再有，AFR计算电路11利用下式按用户计算INC(S207)。

INC＝(整形装置能够整形的最大速度)/AFR

AFR计算电路11将按用户计算的INC存储在INC存储存储器22的与各用户的用户编号对应的地址(S209)。另外，AFR计算电路11将按用户计算的AFR存储在带宽信息存储存储器21的与各用户的用户编号对应的地址(S209)。

AFR计算电路11也可以按用户执行从上述步骤S203到步骤S209的处理。

在以上的说明中，对整形装置10利用包含在头标信息中的VLANID作为识别用户的识别符的例子进行了叙述，但是整形装置10也可以利用这以外的适宜的识别符，例如IP地址或者MPLS表等识别用户。另外，即使对于在整形装置内部使用的用户编号，也可以是编号以外的可以特定各用户的适宜的识别符(信息)。

在以上的说明中，对整形装置10收发的帧为标准字节的帧进行叙述，但是整形装置10也可以收发与标准字节数不同的字节数的帧。在这种场合，OTIME计算电路12利用下式计算第一发送预定时刻A及第二发送预定时刻P。

第一发送预定时刻A＝(上次的发送预定时刻)+INC×(发送的帧的字节数)/(标准字节数)

第二发送预定时刻P＝(上次的发送预定时刻)+PINC×(发送的帧的字节数)/标准字节数

图6表示整形装置10发送与标准字节数不同的字节数的帧的时刻。

例如，假设线路的最大带宽＝1Gbps，AFR＝500Mbps，INC＝2，标准字节数＝64字节。图6的(a)表示在发送64字节的帧的场合的帧与时刻的关系。图6的(b)表示在发送128字节的帧的场合的帧与时刻的关系。图6的(c)表示在发送256字节的帧的场合的帧与时刻的关系。这样，即使发送的帧的字节数不同，整形装置10也可以依据AFR及PFR发送帧。

如上所述，通过使用整形装置10，可以有效利用由于用户的带宽变化而产生的未使用带宽。例如，可以有效地利用某用户的带宽低于AFR或MFR时产生的哪个用户也不能利用的带宽。

Claims (16)

1.一种流量整形装置，该装置利用网络收发用户帧并根据预先按用户设定的带宽控制用户帧的发送带宽，其特征在于，由以下部分组成：

多个帧队列，所述多个帧队列按用户设置，分别用于存储对应的用户的用户帧；

带宽存储单元，该带宽存储单元存储按用户设定的最低保证带宽和最大发送带宽；

发送间隔计算单元，该发送间隔计算单元利用所述最低保证带宽或者所述最大发送带宽按用户计算用户帧的发送带宽，利用算出的所述发送带宽按用户计算用户帧的标准发送间隔，另外利用所述最大发送带宽按用户计算最小发送间隔；

发送间隔存储单元，该单元按用户存储所述标准发送间隔及所述最小发送间隔；

时刻计算单元，该单元利用所述标准发送间隔按用户计算第一发送预定时刻，利用所述最小发送间隔按用户计算第二发送预定时刻；

时刻存储单元，该单元按用户存储所述第一发送预定时刻以及第二发送预定时刻；

决定单元，该单元在分别与存储至少一个用户帧的1个以上的帧队列对应的1个以上的用户中决定所述第一发送预定时刻表示最早的时刻的用户，根据所述决定的用户的所述第二发送预定时刻决定是否发送用户帧；

帧读出单元，该单元在所述决定单元决定发送所述决定的用户的用户帧的场合，从与所述决定的用户对应的帧队列中读出用户帧；

发送单元，该单元发送读出的用户帧；

所述发送间隔计算单元利用以下公式按用户计算发送带宽、标准发送间隔和最小发送间隔：

用户的发送带宽＝(发送用户的用户帧的线路的最大带宽)*(给用户设定的最低保证带宽)/(使用所述线路发送用户帧的有效用户的最低保证带宽的总和)；

用户的标准发送间隔＝(流量整形装置能够控制的最大带宽)/(用户的发送带宽)；

用户的最小发送间隔＝(流量整形装置能够控制的最大带宽)/(用户的最大发送带宽)。

2.如权利请求1所述的流量整形装置，其特征在于，

所述发送间隔计算单元按用户设定所述最大发送带宽和计算所述最小发送间隔，另外，定期地按用户计算所述发送带宽以及所述标准发送间隔并存储在所述发送间隔存储单元中。

3.如权利请求1所述的流量整形装置，其特征在于，

所述带宽存储单元进一步存储发送各用户的用户帧的线路的最大带宽；

所述发送间隔计算单元利用所述线路的最大带宽和所述最低保证带宽按用户计算用户帧的发送带宽。

4.如权利请求1所述的流量整形装置，其特征在于，

所述决定单元在决定发送所述决定的用户的用户帧的场合，指示所述时刻计算单元计算时刻；

所述时刻计算单元接受来自所述决定单元的指示后，计算所述决定的用户的所述第一发送预定时刻和所述第二发送预定时刻并存储在所述时刻存储单元。

5.如权利请求4所述的流量整形装置，其特征在于，

所述时刻计算单元为了按用户计算所述第一发送预定时刻和所述第二发送预定时刻利用下式：

第一发送预定时刻＝上次的发送预定时刻+用户的标准发送间隔、

第二发送预定时刻＝上次的发送预定时刻+用户的最小发送间隔。

6.如权利请求1所述的流量整形装置，其特征在于，

所述决定单元在所述决定的用户的所述第二发送预定时刻表示现在时刻或者所述现在时刻以前的时刻的场合，决定发送用户帧。

7.如权利请求1所述的流量整形装置，其特征在于，进一步包括：

接收用户帧的接收单元；

判定单元，该单元根据包含在所述用户帧中的信息识别收发所述用户帧的用户，决定队列前方；

帧存储单元，该单元将所述用户帧存储在与所述判定的队列前方对应的帧队列中。

8.如权利请求7所述的流量整形装置，其特征在于，

所述判定单元判定是否在与所述判定的队列前方对应的帧队列中不存在待发送帧的状态下接收到用户帧，在判定为接收到的场合，指示所述时刻计算单元计算时刻；

所述时刻计算单元接受来自所述判定单元的指示，计算所述识别的用户的所述第一发送预定时刻和所述第二发送预定时刻并存储在所述时刻存储单元中。

9.如权利请求8所述的流量整形装置，其特征在于，

所述时刻计算单元为了按用户计算所述第一发送预定时刻和所述第二发送预定时刻利用下式：

第一发送预定时刻＝现在时刻+标准时间，

第二发送预定时刻＝现在时刻+标准时间。

10.如权利请求7所述的流量整形装置，其特征在于，

所述决定单元在所述决定的用户的所述第二发送预定时刻表示现在时刻或者所述现在时刻以前的时刻的场合，决定发送用户帧。

11.一种流量整形方法，该方法利用网络收发用户帧并根据预先按用户设定的带宽控制用户帧的发送带宽，其特征在于，包含以下步骤：

按用户设定最低保证带宽和最大发送带宽；

利用所述最大发送带宽按用户计算最小发送间隔：

用户的最小发送间隔＝(流量整形装置能够控制的最大带宽)/(用户的最大发送带宽)；

利用所述最低保证带宽或者所述最大发送带宽按用户计算用户帧的发送带宽：

用户的发送带宽＝(发送用户的用户帧的线路的最大带宽)*(给用户设定的最低保证带宽)/(使用所述线路发送用户帧的有效用户的最低保证带宽的总和)；

利用所述发送带宽按用户计算用户帧的标准发送间隔：

用户的标准发送间隔＝(流量整形装置能够控制的最大带宽)/(用户的发送带宽)；

利用所述标准发送间隔按用户计算第一发送预定时刻；

利用所述最小发送间隔按用户计算第二发送预定时刻；

接收各用户的用户帧并按用户存储；

在存储至少一个用户帧的1个以上的用户中决定所述第一发送预定时刻表示最早的时刻的用户；

根据所述决定的用户的所述第二发送预定时刻决定是否发送用户帧；

在决定发送所述决定的用户的用户帧的场合，发送所述决定的用户的一个用户帧。

12.如权利请求11所述的流量整形方法，其特征在于，

计算所述最小发送间隔的步骤按用户设定所述最大发送带宽和计算所述最小发送间隔。

13.如权利请求11所述的流量整形方法，其特征在于，

计算所述发送带宽和所述标准发送间隔的步骤定期按用户计算所述发送带宽以及所述标准发送间隔。

14.如权利请求11所述的流量整形方法，其特征在于，

发送所述用户帧的步骤进一步计算所述决定的用户的所述第一发送预定时刻和所述第二发送预定时刻。

15.如权利请求14所述的流量整形方法，其特征在于，

计算所述第一发送预定时刻和所述第二发送预定时刻的步骤利用下式计算所述第一发送预定时刻和所述第二发送预定时刻：

第一发送预定时刻＝上次的发送预定时刻+用户的标准发送间隔

第二发送预定时刻＝上次的发送预定时刻+用户的最小发送间隔

16.连接多个线路，在线路之间中继帧的中继装置，其特征在于包括：

与至少一个线路连接，对线路收发帧的多个接口单元，所述接口单元数据包含暂时存储帧的帧缓冲器；

中继单元，该单元与多个所述接口单元连接，根据包含在各所述接口单元接收的帧中的头标信息决定与应该发送该帧的线路连接的接口单元，并向所述决定的接口单元转发该帧；

流量整形单元，该单元与至少一个所述接口和所述中继单元连接，使用各线路收发帧并根据预先按用户设定的带宽控制帧的发送带宽，发送帧，该单元包括：

带宽存储单元，该带宽存储单元存储按用户设定的最低保证带宽和最大发送带宽；

发送间隔计算单元，该发送间隔计算单元利用所述最低保证带宽或者所述最大发送带宽按用户计算用户帧的发送带宽，利用算出的所述发送带宽按用户计算用户帧的标准发送间隔，另外利用所述最大发送带宽按用户计算最小发送间隔；发送间隔存储单元，该单元按用户存储所述标准发送间隔及所述最小发送间隔；

时刻计算单元，该单元利用所述标准发送间隔按用户计算第一发送预定时刻，利用所述最小发送间隔按用户计算第二发送预定时刻；

时刻存储单元，该单元按用户存储所述第一发送预定时刻以及第二发送预定时刻；

决定单元，该单元在至少一个帧存储在上述帧缓冲器的1个以上的用户中决定所述第一发送预定时刻表示最早的时刻的用户，根据所述决定的用户的所述第二发送预定时刻决定是否发送用户帧；

帧读出单元，该单元在所述决定单元决定发送所述决定的用户的帧的场合，从所述帧缓冲器读出所述决定的用户的帧；

通过所述接口单元向某一线路发送读出的帧的发送单元；

所述发送间隔计算单元利用以下公式按用户计算发送带宽、标准发送间隔和最小发送间隔：

用户的发送带宽＝(发送用户的用户帧的线路的最大带宽)*(给用户设定的最低保证带宽)/(使用所述线路发送用户帧的有效用户的最低保证带宽的总和)；

用户的标准发送间隔＝(流量整形装置能够控制的最大带宽)/(用户的发送带宽)；

用户的最小发送间隔＝(流量整形装置能够控制的最大带宽)/(用户的最大发送带宽)。

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