CN101714943A

CN101714943A - 包中继装置

Info

Publication number: CN101714943A
Application number: CN200910176377A
Authority: CN
Inventors: 石川有一
Original assignee: ARAKS NETOWRK KK
Current assignee: ARAKS NETOWRK KK; Alaxala Networks Corp
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2029-09-28
Also published as: US8355329B2; JP2010093410A; US20100091770A1; CN101714943B; JP5053974B2

Abstract

一种包中继装置，包括：时钟生成部，生成作为该包中继装置的动作的基准的预定频率的时钟信号；定时器部，根据该时钟信号，以预定的时钟周期数对定时器值进行计数；中继控制部，在将每单位定时器值能够传输的包量限制为预定的包量的同时，对所接收到的包进行中继；和功率控制部，通过将时钟信号的频率降低为1/n，降低该包中继装置的功耗。在由功率控制部将时钟信号的频率降低为1/n时，所述定时器部以所述时钟周期数的1/n的时钟周期数对定时器值进行计数。

Description

包中继装置

技术领域

本发明涉及降低对包进行中继的包中继装置的功耗的技术。

背景技术

以交换器和路由器为代表的包中继装置是构建网络时极其重要的设备。近年来，伴随网络的大规模化和需要中继的包量的增加，包中继装置的处理能力(包中继能力)明显提高。

为了提高包中继装置的处理能力，动作时钟的高速化是不可缺少的，但是近年来伴随动作时钟的高速化，包中继装置消耗的功率量增大。因此，下述专利文献1公开了一种技术，根据包中继装置的利用状态来降低动作时钟，由此使包中继装置省电。

【专利文献1】日本特开2007-228491号公报

可是，如果为了省电而单纯地降低包中继装置的动作时钟，则有可能导致包中继装置在每单位时间能够传输的包的量下降。

发明内容

考虑到这种问题，本发明需要解决的课题是提供一种技术，在降低包中继装置的动作时钟的情况下，也能使包中继装置能够传输的包量保持固定。

本发明就是为了解决上述课题的至少一部分而提出的，本发明能够实现为下述方式或适用例。

[适用例1]一种包中继装置，对在网络中传输的包进行中继，该包中继装置包括：接收部，接收包；时钟生成部，生成作为该包中继装置的动作的基准的预定频率的时钟信号；定时器部，根据所述时钟信号，以第1时钟周期数对定时器值进行计数；中继控制部，从所述定时器部输入所述定时器值，在将基于该定时器值的每单位定时器值能够传输的包量限制为预定的包量的同时，将所述接收到的包中继到由该包的报头信息所指定的传输目的地；和功率控制部，控制所述时钟生成部，通过将所述时钟信号的频率降低为1/n，降低该包中继装置的功耗，其中n是超过1的实数，在由所述功率控制部将所述时钟信号的频率降低为1/n时，所述定时器部以第2时钟周期数对所述定时器值进行计数，其中该第2时钟周期数为所述第1时钟周期数的1/n的时钟周期数。

在这种结构的包中继装置中，在为了降低功耗而将动作时钟的频率降低为1/n时，进行定时器的计数的时钟周期数也成为1/n。因此，在降低时钟频率的前后，从定时器部输出的定时器值的周期没有变动。结果，能够与动作时钟的切换无关地，将该包中继装置每单位定时器值能够传输的包量保持固定。

[适用例2]在适用例1所述的包中继装置中，在所述每单位定时器值接收到的包的量超过所述预定的包量时，所述中继控制部判定为所述接收到的包不符合带宽，由此进行所述包量的限制。根据这种包中继装置，例如通过废弃被判定为不符合带宽的包，能够限制进行中继的包量。并且，通过改写被判定为不符合带宽的包的报头(例如IPv4报头的TOS字段)并做出标记，能够限制未被标记即进行中继的包量。并且，对于被判定为不符合带宽的包，较小地改变在包中继装置内储存该包的队列的阈值，由此能够限制不改变队列的阈值即进行中继的包量。

[适用例3]在适用例2所述的包中继装置中，所述中继控制部根据所述报头信息检测所述包的流程，按该检测到的每个流程，进行所述包量的限制。根据这种包中继装置，能够按照包的每个流程限制进行中继的包量。

[适用例4]在适用例3所述的包中继装置中，在由所述功率控制部将所述时钟信号的频率降低为1/n时，所述定时器部能够输出以所述第1时钟周期数计数的定时器值、和以所述第2时钟周期数计数的定时器值这两个定时器值，所述中继处理部按照所述每个流程，根据预定的设定选择是使用以所述第1时钟周期数计数的定时器值、还是使用以所述第2时钟周期数计数的定时器值。根据这种包中继装置，能够按照包的每个流程，选择是否将每单位定时器值能够传输的包量保持固定。

[适用例5]在适用例1所述的包中继装置中，所述中继控制部按照所述接收到的包的包长度和所述每单位定时器值能够传输的包量，使所述接收到的包的发送定时延迟，由此进行所述包量的限制。根据这种包中继装置，通过使接收到的包的发送定时延迟，能够限制进行中继的包量。

[适用例6]在适用例5所述的包中继装置中，所述中继控制部按所述每个传输目的地将所述接收到的包排队，并按该每个传输目的地进行所述包量的限制。根据这种包中继装置，能够按照包的每个传输目的地限制进行中继的包量。

[适用例7]在适用例6所述的包中继装置中，在由所述功率控制部将所述时钟信号的频率降低为1/n时，所述定时器部能够输出以所述第1时钟周期数计数的定时器值、和以所述第2时钟周期数计数的定时器值这两个定时器值，所述中继处理部按照所述每个传输目的地，根据预定的设定选择是使用以所述第1时钟周期数计数的定时器值、还是使用以所述第2时钟周期数计数的定时器值。根据这种包中继装置，能够按照包的每个传输目的地，选择是否将每单位定时器值能够传输的包量保持固定。

[适用例8]在适用例1所述的包中继装置中，所述定时器部具有：通常用定时器电路，以所述第1时钟周期数对定时器值进行计数；省电用定时器电路，以所述第2时钟周期数对定时器值进行计数；和选择器电路，根据来自所述功率控制部的指令，将输出给所述中继控制部的定时器值切换为由所述通常用定时器电路计数的定时器值、和由所述省电用定时器电路计数的定时器值中的某一定时器值。根据这种包中继装置，能够利用简单的电路结构构成能输出两种定时器值的定时器部。

另外，本发明除了作为上述的包中继装置的结构之外，也能够构成为包中继装置的控制方法或计算机程序。该计算机程序也可以记录在计算机可以读取的记录介质中。作为记录介质，例如可以使用软盘或CD-ROM、DVD-ROM、光磁盘、存储卡、硬盘等各种介质。

附图说明

图1是表示作为第1实施例的包中继装置10的结构概况的图。

图2是表示带宽监视处理的概念的示意图。

图3是表示带宽监视部32的具体结构的图。

图4是表示带宽监视表TBL的结构的图。

图5是表示在通常模式下从定时器电路60输出的定时器值的状态的时序图。

图6是表示在省电模式下从定时器电路60输出的定时器值的状态的时序图。

图7是带宽监视处理的流程图。

图8是表示在转入省电模式时限制速率减半的状态的图。

图9是表示与功率模式无关地，将限制速率保持固定的状态的图。

图10是表示作为第2实施例的包中继装置10b的结构概况的图。

图11是表示作为第2实施例的包发送电路18b的具体结构的图。

图12是表示队列表TBLb的结构的图。

图13是第2实施例的带宽监视处理的流程图。

图14是接收处理的具体流程图。

图15是发送处理的具体流程图。

图16是表示带宽监视表TBL的变形例的图。

图17是表示队列表TBLb的变形例的图。

图18是表示具有两种带宽监视表的带宽监视部的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图并根据实施例按照以下顺序说明本发明的实施方式。

A.第1实施例

(A1)作为第1实施例的包中继装置的结构概况

(A2)带宽监视部的具体结构

(A3)带宽监视处理

B.第2实施例

(B1)作为第2实施例的包中继装置的结构概况

(B2)包发送电路的具体结构

(B3)带宽监视处理

C.变形例

A.第1实施例

(A1)作为第1实施例的包中继装置的结构概况

图1是表示作为本发明的第1实施例的包中继装置10的结构概况的图。包中继装置10是将不同的网络彼此连接，并对在这些网络之间传输的包进行中继的装置。

如图1所示，包中继装置10具有：包接收电路12，其从其他通信设备接收包；中继控制部14，其分析由包接收电路12接收到的包的报头信息，并进行判别中继目的地的处理(以下称为中继处理)；包中继电路16，其根据来自中继控制部14的指示，切换包的输出目的地；和包发送电路18，其将从包接收电路12通过包中继电路16传输的包发送给其他通信设备。包接收电路12具有多个输入线路，包发送电路18具有多个输出线路。另外，包接收电路12和包发送电路18也可以分别设置多个。

包中继装置10还具有：寄存器电路22，其从电脑等管理终端20接受各种设定并存储；功率控制单元24，其控制包中继装置10的功率模式；和时钟生成电路25，其生成作为包中继装置10的动作的基准的时钟信号。

功率控制单元24具有CPU26、ROM28、RAM30和实时时钟31。实时时钟31由与上述的时钟生成电路25完全分开的电路构成。CPU26将存储在ROM28中的功率控制程序载入到RAM30中并执行，由此进行调整包中继装置10的功耗的控制。在本实施例中，功率控制单元24根据由实时时钟31得到的时刻信息，判定当前的时刻是否是夜间(例如23时～5时)。并且，如果是夜间，则把功率模式设为省电模式，如果不是夜间，则把功率模式设为通常模式。

功率控制单元24在把功率模式设为省电模式时，向时钟生成电路25输出指令，使该时钟生成电路25生成的时钟信号的频率低于通常模式时的频率。在本实施例中，通过这样降低作为包中继装置10的动作的基准的时钟信号的频率，实现包中继装置10的省电。另外，在本实施例中，根据当前的时刻来切换功率模式，但也可以根据包接收电路12在一定期间内接收的包量，切换功率模式。具体地讲，如果在一定期间内接收的包量小于预定的阈值，则设为省电模式，如果大于阈值则设为通常模式。并且，功率控制单元24也能够进行以下控制，即：学习接收包量增减的时间段，并在接收包量降低的时间段把功率模式设为省电模式。

时钟生成电路25由石英振动器及PLL电路构成，把所生成的时钟信号提供给中继控制部14。时钟生成电路25从功率控制单元24接收表示功率模式的控制信号，并生成对应该功率模式的时钟信号。在本实施例中，在从功率控制单元24接收到的控制信号表示通常模式时，把输出的时钟信号的频率设为400MHz。与此相对，在接收到的控制信号表示省电模式时，把输出的时钟信号的频率设为200MHz。即，在本实施例中，在省电模式下，将时钟频率减小为通常模式时的一半，使包中继装置10动作。

中继控制部14由与从时钟生成电路25输入的时钟信号同步动作的ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)或FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)构成。中继控制部14具有作为内部电路的带宽监视部32和流程检测部34和路径检索部36。

带宽监视部32进行以下处理，根据包的每个流程，监视由包接收电路12接收到的包的量是否控制在限制速率内，该限制速率表示每单位时间允许的包量。以下，把这种处理称为“带宽监视处理”。在本实施例中，“包量”指包的比特数。“单位时间”指从后面叙述的定时器电路60输出的预定数的定时器值(例如以定时器值来表示的10个计数的量)。

图2是表示由带宽监视部32进行的带宽监视处理的概念的示意图。在图2中，把上面开口、底面具有孔的预定深度的水桶状容器作为表示带宽监视的状态的模型。例如，只要从上部注入到该容器中的水收纳在该容器内，则从底面的孔逐次流出固定量的水。可是，如果注入到该容器中的水的量增大，由于只能从底面的孔逐次地漏下固定量的水，所以导致水从容器中溢出。

即，把注入到图2所示的容器中的水量视为接收包的比特数，把从容器底面的孔流出的水量视为每单位时间允许的包的比特数(限制速率R)，只要接收包的比特数被控制在相当于容器深度的允许包量THR内，即使接收包的比特数有所增减时，包也是被允许的。可是，如果接收的包产生突发(burst)(即：包被一次性集中发送的现象)，使得超过允许包量，则判定接收到的包不符合带宽。例如，在废弃被判定为不符合带宽的包的用户策略的情况下，不符合带宽包被废弃，导致不能进行中继。下面，在本实施例中，以该用户策略为例进行说明。带宽监视部32按照这种算法进行带宽监视处理，由此抑制在网络中传输过剩的流量(traffic)。一般，把这种算法称为漏桶(leaky bucket)算法。另外，图2表示带宽监视处理的概念，关于具体的处理内容将在后面具体说明。

流程检测部34(参照图1)从接收到的包的报头中检测该包的流程(flow)。具体地讲，流程检测部34根据记录在包的报头中的VLAN ID、及发送源MAC地址、目的地MAC地址、发送源IP地址、目的地IP地址、协议、发送源端口序号、目的地端口序号等报头信息中、预定的组合的报头信息，求出其散列(hash)值。这样求出的散列值是分别分配给各个流程的序号。流程检测部34检测接收到的包的流程时，将检测到的流程的序号通知带宽监视部32。带宽监视部32接收到该通知时，对相应的流程进行上述的带宽监视处理。

路径检索部36从由包接收电路12接收到的包的报头中识别目的地IP地址，根据该目的地IP地址和预定的路由表，决定中继目的地的输出线路。路径检索部36在决定了输出线路后，将该输出线路的序号通知包接收电路12。包接收电路12将所通知的输出线路的序号附加给包，将该包输出给包中继电路16。包中继电路16在从包接收电路12输入包后，将该包输出给具有被指定的输出线路的包发送电路18。包发送电路18按照附加给包的输出线路的序号，从所指定的输出线路输出包。此时，包发送电路18从要输出的包中去除输出线路的序号。

(A2)带宽监视部的具体结构

下面，说明中继控制部14具有的带宽监视部32的具体结构。

图3是表示带宽监视部32的具体结构的图。如图3所示，带宽监视部32具有：带宽监视表TBL，其记录了带宽监视处理所需要的各种数据；带宽监视表控制部42，其对带宽监视表TBL进行数据的记录或读出；包量判定部44，其判定当前已接收的包的量；和监视结果判定部46，其判定当前已接收的包的量是否符合允许包量THR。

图4是表示带宽监视表TBL的结构的图。如图4所示，在带宽监视表TBL中，针对监视对象的每个流程记录有“表项序号”、“限制速率R”、“最终接收定时器值TLST”、“突发包量CNT”、“允许包量THR”。表项序号是固有地赋予给各个流程的序号，其与由流程检测部34检测到的流程的序号一致。限制速率R相当于图2所示的容器底面的孔，表示在每单位时间能够发送的包的比特数。最终接收定时器值TLST表示最后接收到属于该流程的包的定时器的值。突发包量CNT相当于在当前时间点残留在图2所示的容器内的水量，表示在前述最终接收定时器值TLST中超过限制速率R接收但未被判定为不符合带宽的包的量。允许包量THR相当于图2所示的容器的深度，表示允许超过限制速率R接收的包的量。这些信息中的限制速率R和允许包量THR由管理者利用管理终端20设定在寄存器电路22中。带宽监视表控制部42读出在该寄存器电路22设定的数据，将读出的数据写入带宽监视表TBL中。

图3所示的包量判定部44具有：限制速率存储部50，其从带宽监视表TBL读入限制速率R并存储；最终接收定时器值存储部52，其从带宽监视表TBL读入最终接收定时器值TLST并存储；和突发包量存储部54，其从带宽监视表TBL读入突发包量CNT并存储。并且，包量判定部44具有：突发包量计算电路56，其根据存储在限制速率存储部50和最终接收定时器值存储部52和突发包量存储部中的限制速率R、最终接收定时器值TLST和突发包量CNT，计算当前的突发包的量(突发包量NOWCNT)；和定时器电路60，其对在突发包量计算电路56计算突发包量NOWCNT时使用的定时器值TNOW进行计数。从定时器电路60输出的定时器值TNOW不仅在计算突发包量NOWCNT时使用，也在带宽监视表控制部42向带宽监视表TBL写入最终接收定时器值TLST时使用。关于突发包量计算电路56计算突发包量NOWCNT的具体方法将在后面叙述。

定时器电路60具有：通常用定时器62，其与从时钟生成电路25输入的时钟信号同步地对定时器值进行计数；省电用定时器64，其以通常用定时器62的1/2倍的周期对定时器值进行计数；和选择器电路66。选择器电路66根据从功率控制单元24接收的控制信号，对于从定时器电路60输出的定时器值，选择是从通常用定时器62输出还是从省电用定时器64输出。

图5是表示在通常模式下从定时器电路60输出的定时器值的状态的时序图。如图所示，在通常模式时，定时器电路60从时钟生成电路25输入400MHz的时钟信号。于是，在本实施例中，通常用定时器62对4个时钟周期进行1次计数、即以100MHz的频率对定时器值进行正向计数(countup)。另一方面，省电用定时器64以通常用定时器62的1/2的周期对定时器值进行计数，所以是对2个时钟周期进行1次计数、即以200MHz的频率对定时器值进行正向计数。选择器电路66在从功率控制单元24接收的控制信号表示通常模式的情况下，输出由通常用定时器62计数的100MHz频率的定时器值。因此，在通常模式时，从定时器电路60输出每10纳秒正向计数的定时器值。

图6是表示在省电模式下从定时器电路60输出的定时器值的状态的时序图。如图所示，在省电模式时，定时器电路60从时钟生成电路25输入200MHz(＝400MHz/2)的时钟信号。于是，通常用定时器62每4个时钟周期1次地、即以50MHz的频率对定时器值进行正向计数。另一方面，省电用定时器64以通常用定时器62的1/2倍的周期对定时器值进行计数，所以是每2个时钟周期1次地、即以100MHz的频率对定时器值进行正向计数。选择器电路66在从功率控制单元24接收的控制信号表示省电模式的情况下，输出由省电用定时器64计数的100MHz的定时器值。因此，在省电模式时，与通常模式时相同，从定时器电路60输出每10纳秒正向计数的定时器值。

图3所示的监视结果判定部46具有：当前突发包量存储部70，其输入由上述的突发包量计算电路56计算的突发包量NOWCNT并存储；包长度存储部72，其从包接收电路12接受接收包的包长度LEN的通知并存储；和允许包量存储部74，其从带宽监视表TBL读出允许包量THR并存储。并且，监视结果判定部46具有判定电路78，其根据存储在当前突发包量存储部70和包长度存储部72和允许包量存储部74中的当前突发包量NOWCNT、接收包的包长度LEN和允许包量THR，判定接收到的包的流量是否符合带宽。判定电路78的判定结果被通知给包接收电路12。包接收电路12从判定电路78接收到表示符合带宽之意的通知时，将接收到的包转发给包中继电路16，在接收到表示不符合带宽之意的通知时，将接收到的包废弃。

另外，监视结果判定部46具有：更新突发包量存储部80，其存储根据判定电路78的判定结果被更新的包量CNT2；和定时器值存储部82，其存储从定时器电路60输出的定时器值TNOW。存储在更新突发包量存储部80中的包量CNT2被带宽监视表控制部42读取，并用于更新带宽监视表TBL中的突发包量CNT的处理。并且，存储在定时器值存储部82中的定时器值TNOW被带宽监视表控制部42读取，用于更新带宽监视表TBL中的最终接收定时器值TLST的处理。

(A3)带宽监视处理

下面，具体说明本实施例的包中继装置10执行的带宽监视处理。

图7是带宽监视处理的流程图。首先，包接收电路12接收到包后(步骤S10)，由流程检测部34检测接收到的包的流程(步骤S12)。流程检测部34根据报头信息和散列函数计算检测到的流程的序号，并通知带宽监视部32，由带宽监视部32内的带宽监视表控制部42从带宽监视表TBL中检索相应的流程的表项(步骤S14)。并且，根据该检索到的表项，将限制速率R和最终接收定时器值TLST和突发包量CNT以及允许包量THR分别读入图3所示的限制速率存储部50、最终接收定时器值存储部52、突发包量存储部54、和允许包量存储部74中(步骤S16)。

在从带宽监视表TBL读入上述的各种信息后，突发包量计算电路56计算自前次接收到属于在步骤S12检测到的流程的包的定时器值起、到当前定时器值为止的经过时间ΔT(定时器值)(步骤S18)。具体地讲，该经过时间ΔT通过求出最终接收定时器值TLST与从定时器电路60输出的定时器值TNOW之差而算出。

然后，突发包量计算电路56计算在步骤S18算出的经过时间ΔT内有可能发送的包的最大发送量ΔDEC(步骤S20)。该最大发送量ΔDEC通过求出在步骤S18算出的经过时间ΔT与限制速率R之积而算出。最大发送量ΔDEC相当于在经过时间ΔT内从图2所示容器的底面的孔漏出的包的量。

在上述步骤S20，在计算最大发送量ΔDEC后，突发包量计算电路56判定目前是否还残留有未发送的包(即，在图2所示的容器中是否还残留有包)(步骤S22)。具体地讲，当在步骤S16读入的突发包量CNT大于在步骤S20计算的最大发送量ΔDEC时，判定为还残留有未发送的包。

在步骤S22，在判定为还残留有未发送的包时，突发包量计算电路56计算当前的突发包量NOWCNT(步骤S24)。具体地讲，当前的突发包量NOWCNT是从在步骤S16读入的突发包量CNT减去在步骤S20计算的最大发送量ΔDEC得到的值。另一方面，在步骤S22，在判定为没有未发送的包时，突发包量计算电路56把当前的突发包量NOWCNT设为“0”(步骤S26)。在步骤S24或步骤S26求出的突发包量NOWCNT被读入监视结果判定部46具有的当前突发包量存储部70中。

在当前的突发包量NOWCNT被读入当前突发包量存储部70中时，判定电路78将存储在当前突发包量存储部70中的当前的突发包量NOWCNT、与从带宽监视并TBL读入到允许包量存储部74中的允许包量THR进行比较，判定当前的突发包量NOWCNT是否被控制在允许包量THR内(步骤S28)。在当前的突发包量NOWCNT比允许包量THR少时，判定电路78判定是符合带宽(步骤S30)。与此相对，如果当前的突发包量NOWCNT比允许包量THR多，则判定电路78判定是不符合带宽(步骤S32)，并指示包接收电路12将接收到的包废弃。接收到该指示的包接收电路12将接收到的包废弃(步骤S34)。

在步骤S30，在判定是符合带宽时，判定电路78将存储在包长度存储部72中的接收包的包长度LEN与当前的突发包量NOWCNT相加，求出新的突发包量CNT2(步骤S36)。另一方面，在步骤S32，在判定是不符合带宽时，判定电路78不进行包长度LEN的相加，而直接把当前的突发包量NOWCNT用作新的突发包量CNT2(步骤S38)。因为在上述的步骤S34接收包被废弃。通过以上处理求出的新的突发包量CNT2被存储在更新突发包量存储部80中。

最后，带宽监视表控制部42把存储在更新突发包量存储部80中的新的突发包量CNT2，作为突发包量CNT记录在带宽监视表TBL中，把存储在定时器值存储部82中的当前的定时器值TNOW，作为最终接收定时器值TLST记录在带宽监视表TBL中(步骤S40)。

在以上说明的本实施例的包中继装置10中，在通过功率控制单元24将功率模式从通常模式转为省电模式后，由时钟生成电路25生成的动作时钟被从400MHz减半成为200MHz。相应地，根据该动作时钟来计测时间的定时器的值，如果是通常，则其周期增大为2倍，例如在通常模式时，每1定时器值需要10纳秒的实际时间，而在省电模式时，每1定时器值需要20纳秒的实际时间。这样，在带宽监视处理中适用的单位时间发生变动，限制速率R即每单位时间能够发送的包量按照图8所示减半。

与此相对，在本实施例中，在定时器电路60中设置通常用定时器62和省电用定时器64，省电用定时器64按照通常用定时器62的一半的时钟周期数对定时器值进行计数。并且，在功率模式是通常模式时，该定时器电路60输出由通常用定时器62计数的定时器值，在省电模式时，输出由省电用定时器64计数的定时器值。这样，如图5和图6所示，始终从定时器电路60输出与功率模式无关的、以固定间隔正向计数的定时器值。结果，在上述的带宽监视处理中，单位时间不会变动，所以如图9所示，限制速率R也与功率模式无关地被保持固定。因此，根据本实施例的包中继装置10，由于能够省电，所以在降低了动作时钟的情况下，也能将能够中继的包量保持为合适值。另外，在本实施例中，设置两系统的定时器电路，所以电路规模增大，但由于只追加十个～几十个左右的触发电路即可构成定时器电路，所以由此形成的功耗的增加属于可以忽略的程度。

B.第2实施例

在上述的第1实施例中，通过废弃不符合带宽的接收包，抑制在网络中传输过剩的流量。与此相对，在第2实施例中，把将要发送的包在预定的缓冲器中排队，使超过带宽的包的发送定时延迟，由此抑制在网络中传输过剩的流量。一般，把基于上述第1实施例的方式的带宽限制称为“管制”(policing)，把基于以下说明的第2实施例的方式的带宽限制称为“整形”(shaping)。

(B1)作为第2实施例的包中继装置的结构概况

图10是表示作为第2实施例的包中继装置10b的结构概况的图。通过比较图1和图10可知，在第1实施例和第2实施例中，带宽监视部32(在第2实施例中为带宽监视部32b)在第1实施例中被设在中继控制部14中，而在第2实施例中被设在包发送电路18b中，这一点不同。另外，对第1实施例和第2实施例中相同的部件标注相同的标号进行说明。

(B2)包发送电路的具体结构

图11是表示作为第2实施例的包发送电路18b的具体结构的图。如图所示，本实施例的包发送电路18b具有带宽监视部32b和物理层电路110。物理层电路110是把从带宽监视部32b接收到的包作为电信号从输出线路输出的电路。

本实施例的带宽监视部32b具有：接收接口112，其接收由包中继电路16输出的包；定时器电路60，其结构与第1实施例相同；延迟定时器值计算电路114，其计算用于使包的发送延迟的时间(定时器值)；排队目的地判定电路118，其判定接收接口112接收到的包的排队目的地；包缓冲器120，其按照每个排队目的地将包排队；包缓冲器管理电路122，其管理包相对包缓冲器120的输入输出；发送判定电路116，其根据记录在队列表TBLb中的各种信息和从定时器电路60输出的当前的定时器值，判定从哪个队列发送包；和发送接口124，其把从包缓冲器120输出的包通过物理层电路110发送到外部。

排队目的地判定电路118根据由接收接口112接收到的包的报头信息，判定包的排队目的地。在本实施例中，在包缓冲器120中，针对每个流程准备了队列，排队目的地判定电路118根据接收到的包的报头信息，检测该包的流程并判定排队目的地。在本实施例中，这样针对包的每个流程具有队列，但也可以根据记录在包的报头信息中的每个VLAN ID及目的地IP地址、目的地MAC地址或输出线路，来准备队列。

包缓冲器管理电路122按照排队目的地判定电路118判定的每个排队目的地，将包写入到包缓冲器120中的相应队列的末尾。并且，在由发送判定电路116判定发送包时，包缓冲器管理电路122从包缓冲器120读出位于发送对象的队列开头的等待发送的包，并通过发送接口124输出。

延迟定时器值计算电路114根据在队列表TBLb中设定的限制速率Rb、和接收到的包的包长度LEN，计算使该包的发送延迟的时间(延迟定时器值DT)。关于延迟定时器值DT的具体计算方法将在后面叙述。

图12是表示队列表TBLb的结构的图。如图所示，在队列表TBLb中记录有对每个队列分别分配的队列序号、限制速率Rb、最终发送定时器值TLSTb、延迟定时器值DT。限制速率Rb表示每单位时间能够从该队列发送的包的比特数。由管理终端20通过寄存器电路22对每个队列设定该限制速率Rb。最终发送定时器值TLSTb表示最后从该队列发送包的定时器的值。延迟定时器值DT表示使来自该队列的包的发送延迟的时间(定时器值)。

发送判定电路116将记录在队列表TBLb中的最终发送定时器值TLSTb和延迟定时器值DT、与从定时器电路60输出的当前的定时器值TNOW进行比较，由此判定从包缓冲器120发送包的队列。关于发送包的队列的具体判定方法将在后面叙述。

(B3)带宽监视处理

下面，具体说明第2实施例的包中继装置10b执行的带宽监视处理。

图13是第2实施例的带宽监视处理的流程图。如图所示，带宽监视部32b首先根据定时器电路60输出的定时器值，判定当前的定时器值是否达到基准定时器值(步骤S100)。所说基准定时器值指带宽监视部32b执行该带宽监视处理的单位时间。基准定时器值可以根据包中继装置10b发送接收的包的基准字节数、和带宽监视部32b能够发送包的最大带宽，利用下式(1)算出。

基准定时器值[s]＝基准字节数*8[bit]/最大带宽[bps] ……(1)

(另外，在本实施例中，[s]不是秒，而表示定时器值)

在步骤S100，在判定当前的定时器值达到基准定时器值时，执行接收处理(步骤S200)和发送处理(步骤S300)。在判定当前的定时器值没有达到基准定时器值时，循环进行步骤S100的处理。即，在本实施例中，在每当成为上述的基准定时器值时，反复执行步骤S200的接收处理和步骤S300的发送处理。

图14是接收处理的具体流程图。在开始执行该接收处理后，首先，判定是否已通过接收接口112接收到包(步骤S202)，在接收接口112接收到包时，由排队目的地判定电路118判定该包的排队目的地(步骤S204)。在接收接口112没有接收到包时，处理转入后面叙述的发送处理。

当在步骤S204判定了排队目的地时，由包缓冲器管理电路122参照包缓冲器120判定在与该排队目的地相应的队列中是否储存有包(步骤S206)。在相应队列中没有储存包时，由延迟定时器值计算电路114计算使从该队列进行的包的发送延迟的时间(延迟定时器值DT)(步骤S208)。在本实施例中，将接收接口112接收到的包的包长度LEN除以该队列的限制速率Rb，由此计算延迟定时器值DT。该延迟定时器值DT可以利用下式(2)表示。根据该式(2)，延迟定时器值DT表示在下一个机会中能够发送该包的最早的时间。

DT＝LEN/Rb ……(2)

在步骤S208计算了延迟定时器值DT后，由延迟定时器值计算电路114把该值记录在队列表TBLb内的相应队列的表项中(步骤S210)。并且，由包缓冲器管理电路122把接收到的包储存在包缓冲器120内的相应队列的末尾(步骤S212)。另外，在步骤S206，在判定相应队列中储存有包时，不计算延迟定时器值DT，而直接把接收到的包储存在包缓冲器120内的相应队列的末尾。因为在已经储存有包时，在上次的带宽监视处理中已经计算了延迟定时器值DT，该延迟定时器值DT已被记录在队列表TBLb中。在以上说明的接收处理结束后，继续执行发送处理。

图15是发送处理的具体流程图。在开始执行该发送处理后，首先由发送判定电路116将从定时器电路60输出的当前的定时器值TNOW与各个队列的计划发送定时器值进行比较(步骤S302)。计划发送定时器值利用记录在队列表TBLb中的各个队列的延迟定时器值DT与最终发送定时器值TLSTb之和来表示。

在存在满足当前的定时器值TNOW与计划发送定时器值一致、或者当前的定时器值TNOW超过计划发送定时器值这样的条件的队列时，该队列成为发送包的候选对象(以下称为“发送对象队列”)。发送判定电路116根据上述的条件，判定是否存在发送对象队列(步骤S304)。在判定不存在发送对象队列时，该发送处理结束。

在判定存在发送对象队列时，发送判定电路116确定这些发送对象队列中计划发送定时器值最早的队列(步骤S306)。并且，在确定了计划发送定时器值最早的队列后，由包缓冲器管理电路122从该队列进行包的发送(步骤S308)。在进行包的发送后，发送判定电路116把队列表TBLb内的相应队列的最终发送定时器值TLSTb更新为当前的定时器值TNOW(步骤S310)。

在步骤S310，在进行最终发送定时器值TLSTb的更新后，接着，由包缓冲器管理电路122对在步骤S306确定的队列判定是否具有下一个储存包(步骤S312)。如果没有下一个储存包，则该发送处理结束。另一方面，如果存在下一个储存包，则由延迟定时器值计算电路114计算有关该队列的新的延迟定时器值DT(步骤S314)。该延迟定时器值DT与上述的接收处理的步骤S208相同，是将储存的包的包长度LEN除以该队列的限制速率Rb而得到的值。在计算这个新的延迟定时器值DT后，由延迟定时器值计算电路114把该值写入队列表TBLb的相应队列的表项中(步骤S316)。通过以上说明的一系列的处理，第2实施例的带宽监视处理结束。

在以上说明的第2实施例的包中继装置10b中，如上述的式(2)所示，根据在包缓冲器120中排队的包的包长度LEN和各个队列的限制速率Rb，调整使该包的发送延迟的时间(延迟定时器值DT)。根据式(2)，相对于限制速率Rb，包长度LEN越长，则延迟定时器值DT越大。即，在本实施例中，通过使超过带宽的包的发送延迟，来进行带宽的限制。

在本实施例中，带宽监视部32b具有的定时器电路60构成为与第1实施例相同。因此，从定时器电路60输出的定时器值始终以固定间隔正向计数，而与功率模式无关。因此，成为上述的延迟定时器值DT的计算基础的限制速率Rb的值，不会根据功率模式而变动。结果，如图9所示，在本实施例中，与第1实施例相同，也能够以固定的限制速率进行包的发送。

C.变形例

以上说明了本发明的几个实施例，但本发明不限于这些实施例，当然可以在不脱离其宗旨的范围内采用各种结构。例如，由硬件实现的功能也可以由软件实现，反之也可以。此外，还可以实现以下所示的各种变形。

(C1)变形例1

在上述的第1实施例中，在功率模式转为省电模式时，根据从省电用定时器64输出的定时器值，进行全部流程的带宽监视处理。与此相对，也能够根据每个流程选择在带宽监视处理中使用的定时器值。

具体地讲，如图16所示，对带宽监视表TBL的各个表项追加用于记录定时器选择用的标志(以下称为“定时器选择标志”)的项目。并且，在该定时器选择标志为“0”时，在转为省电模式时，根据从省电用定时器输出的定时器值，进行有关该流程的带宽监视处理。另一方面，在定时器选择标志为“1”时，在转为省电模式时，根据从通常用定时器输出的定时器值，进行有关该流程的带宽监视处理。即，定时器选择标志被设定为“0”的流程，如图9所示，在功率模式转为省电模式时，限制速率也不会变动，但定时器选择标志被设定为“1”的流程，如图8所示，在功率模式转为省电模式时，限制速率相比通常模式被减半。

这样，如果能够按包的每个流程选择使用的定时器，则能够进行例如以下控制，即：对于某个流程把定时器选择标志设为“0”，由此始终以200Mbps监视带宽，对于其他流程把定时器选择标志设为“1”，由此在通常模式时以200Mbps监视带宽，在省电模式时以100Mbps监视带宽。即，根据本变形例，能够把用户划分为在省电模式时也保证固定带宽的优先用户、和在省电模式时虽然带宽降低但以低成本提供带宽非优先用户，所以能够提供将用户分等级的带宽保证服务。另外，针对各个流程的定时器选择标志的设定，可以由管理终端20通过寄存器电路22进行。

另外，根据每个流程切换所使用的定时器的思路，也能够原样适用于第2实施例。具体地讲，如图17所示，对队列表TBLb追加用于记录定时器选择标志的项目。由此，能够按每个队列选择始终将带宽保持固定、还是在转为省电模式时将带宽减半。

(C2)变形例2

在上述的第1实施例和第2实施例中准备两系统的定时器电路，由此抑制在转为省电模式时的带宽的变动。与此相对，也可以只设置通常用定时器62，并准备记录了限制速率R的通常值的通常用带宽监视表、和记录了2倍的限制速率R的省电用带宽监视表这两种带宽监视表。如果这样准备两种带宽监视表，则通过根据功率模式来选择所使用的表，与上述的第1实施例或第2实施例相同，能够使带宽保持固定。图18表示具有通常用带宽监视表和省电用带宽监视表的带宽监视部的结构示例。

(C3)变形例3

在上述的第1实施例中，在刚刚将功率模式从通常模式切换为省电模式后的带宽监视处理的步骤S18(参照图7)，也可以进行将最终接收定时器值TLST的值改读为2倍的处理。这样，能够把模式切换前后的定时器值调整为同一时间轴，所以能够准确计算从上次接收包时起的经过时间ΔT。结果，在转变功率模式的瞬间，也能够抑制带宽产生变动。并且，在第2实施例中，基于相同的理由，也可以在刚刚将功率模式从通常模式切换为省电模式后的带宽监视处理的步骤S302(参照图15)，进行将最终接收定时器值TLST和延迟定时器值DT只在此时改读为2倍的处理。

(C4)变形例4

在上述的第1实施例和第2实施例中，在省电模式时，使由时钟生成电路25生成的时钟信号的频率相比通常模式时减半。但是，省电模式时的动作时钟的频率不限于此。例如，也可以是通常模式时的1/3或1/4等的频率。在这种情况下，只要省电用定时器64以通常用定时器62的1/3或1/4周期对定时器值进行正向计数即可。即，在把由时钟生成电路25生成的时钟信号的频率设为1/n时，如果省电用定时器64以通常用定时器62对定时器值进行正向计数时的时钟周期数的1/n的时钟周期数，来对定时器值进行正向计数，则能够像上述的实施例那样使限制速率保持固定。其中，n是超过1的实数。另外，在把时钟信号的频率设为1/n时，如果省电用定时器64以通常用定时器62对定时器值进行正向计数时的时钟周期数的1/m的时钟周期数来对定时器值进行正向计数(m为超过n的实数)，则能够使省电模式时的限制速率低于通常模式时的限制速率。

Claims

1.一种包中继装置，对在网络中传输的包进行中继，

该包中继装置包括：

接收部，接收包；

时钟生成部，生成作为该包中继装置的动作的基准的预定频率的时钟信号；

定时器部，根据所述时钟信号，以第1时钟周期数对定时器值进行计数；

中继控制部，从所述定时器部输入所述定时器值，在将基于该定时器值的每单位定时器值能够传输的包量限制为预定的包量的同时，将所述接收到的包中继到由该包的报头信息所指定的传输目的地；和

功率控制部，控制所述时钟生成部，通过将所述时钟信号的频率降低为1/n，降低该包中继装置的功耗，其中n是超过1的实数，

在由所述功率控制部将所述时钟信号的频率降低为1/n时，所述定时器部以第2时钟周期数对所述定时器值进行计数，其中该第2时钟周期数为所述第1时钟周期数的1/n的时钟周期数。

2.根据权利要求1所述的包中继装置，

在所述每单位定时器值接收到的包的量超过所述预定的包量时，所述中继控制部判定为所述接收到的包不符合带宽，由此进行所述包量的限制。

3.根据权利要求2所述的包中继装置，

所述中继控制部根据所述报头信息检测所述包的流程，按该检测到的每个流程，进行所述包量的限制。

4.根据权利要求3所述的包中继装置，

在由所述功率控制部将所述时钟信号的频率降低为1/n时，所述定时器部能够输出以所述第1时钟周期数计数的定时器值、和以所述第2时钟周期数计数的定时器值这两个定时器值，

所述中继处理部按照所述每个流程，根据预定的设定选择是使用以所述第1时钟周期数计数的定时器值、还是使用以所述第2时钟周期数计数的定时器值。

5.根据权利要求1所述的包中继装置，

所述中继控制部按照所述接收到的包的包长度和所述每单位定时器值能够传输的包量，使所述接收到的包的发送定时延迟，由此进行所述包量的限制。

6.根据权利要求5所述的包中继装置，

所述中继控制部按所述每个传输目的地将所述接收到的包排队，并按该每个传输目的地进行所述包量的限制。

7.根据权利要求6所述的包中继装置，

所述中继处理部按照所述每个传输目的地，根据预定的设定选择是使用以所述第1时钟周期数计数的定时器值、还是使用以所述第2时钟周期数计数的定时器值。

8.根据权利要求1所述的包中继装置，

所述定时器部具有：

通常用定时器电路，以所述第1时钟周期数对定时器值进行计数；

省电用定时器电路，以所述第2时钟周期数对定时器值进行计数；和

选择器电路，根据来自所述功率控制部的指令，将输出给所述中继控制部的定时器值切换为由所述通常用定时器电路计数的定时器值、和由所述省电用定时器电路计数的定时器值中的某一定时器值。