CN102387064A - 带宽控制方法及带宽控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带宽控制方法及带宽控制装置，对收容的多个用户流抑制将超过合同带宽的帧向通信载波网发送，即使在发生输出竞争的情况下也发送各用户流的合同带宽量的帧。连接在网络上的通信装置具备：输入接口，接收帧；输出帧缓存，保持由输入接口接收到的帧；多个带宽控制部，按照每个流控制由输入接口接收到的帧的读出请求通知定时；输出调度器，基于从多个带宽控制部通知的各流的帧读出请求，决定帧的读出定时；输出接口，以从输出调度器通知的定时输出帧；带宽控制部基于按照每个流保持的令牌值判断是否将该流的读出请求向输出调度器通知，基于输出帧缓存的帧的储存量决定令牌值的加减量。

Description

带宽控制方法及带宽控制装置

技术领域

本发明涉及关于数据包网络的带宽控制的带宽控制的方法。

背景技术

随着大容量且便宜的以太网(注册商标，以下相同)的普及，以太网专线服务增加。专线服务是要求高可靠性的通信服务，提供专线服务的载体需要保证在SLA(Service Level Agreement)中规定的带宽。

在近年来的以太网专线服务中，通信装置通过将多个用户逻辑多路复用而削减了系统构建成本。通过向用户站点连接的专用装置(用户接入装置)在线路内收容多个用户流、还有中继装置将多个用户接入装置多路复用，服务所需要的通信装置的数量减少。

提供以太网专线服务的通信载体对位于通信载体网的边缘的用户接入装置收容的各个用户流在通信载体网内分配合同带宽。从用户站点向位于通信载体网的边缘的用户接入装置流入的通信量有虽然平均带宽是合同带宽以下、但瞬间性地成为超过合同带宽的通信量的情况。如果该超过合同带宽的通信量从多个用户站点流入到通信载体网中，则有可能超过通信载体网内的中继装置的线路容量而在通信载体网内发生丢帧。通信载体为了对各用户流在通信载体网内保证合同带宽量的通信带宽，需要将向通信载体网流入的各用户流的通信量的带宽总是抑制在合同带宽以下。另外，通信载体不保证用户站点内(即用户终端与用户接入装置间的)的带宽的变动。

通信载体为了将流入到通信载体网内的各用户流的通信量的带宽抑制在合同带宽以下而在用户接入装置中安装整形器。在等待矩阵理论等中已经周知，通过用户接入装置安装整形器，通信载体网内的丢帧概率变小。

为了按照流控制带宽，在专利文献1中公开了使用令牌桶算法实现整形器的技术。令牌桶算法以对应于设定的带宽的速度加上带宽控制计数器(令牌)，如果储存有发送的帧长量的令牌则将帧发送，将帧长量的令牌减去。在专利文献1中，公开了将用户通信量分类为多个流、按照流而拥有桶的深度、通过各流的令牌桶算法控制各流的带宽的技术。由此，以将各流的帧的发送间隔平滑化平滑化、控制发送带宽作为目的。用户接入装置由于在收容多个用户流的情况下发生输出竞争，所以需要控制(调度)将各用户流的帧发送的顺序。各令牌桶算法在将自身控制带宽的用户流的帧发送时，在其他用户流的帧是发送中的情况下需要等待帧发送。输出竞争是用户接入装置内部的问题，用户接入装置需要保证各用户流的能够发送的带宽不低于合同带宽。

因此，在令牌桶算法中，能够在令牌桶的深度以内进行令牌的储存，在等待其他用户流的帧发送时也加上令牌。在其他用户流的帧被发送之后，根据储存的令牌将等待的帧连续发送。通过在未来时间中补偿等待的带宽，即使在发生输出竞争的情况下也能够进行合同带宽量的帧发送。

专利文献1：日本特开2009-147874号公报

但是，如果将令牌总是储存到令牌桶的深度，则在单一流的用户帧断续地到达通信装置、没有与其他流的输出竞争的情况下，通信装置以所储存的令牌量将单一流的帧连续发送。因而，有从通信装置发送超过各流的合同带宽的通信量的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做出的，目的是提供一种对收容的多个用户流、即使在发生与其他流的输出竞争的情况下也能够将在输出竞争中等待的各用户流的合同带宽量的帧、并且在不发生与其他流的输出竞争的情况下、以各流的合同带宽以下将帧送出的带宽控制装置及带宽控制方法。

以上使用令牌桶算法进行了说明，但在使用漏桶算法的情况下，也为了在发生了与其他流的输出竞争的情况下能够将等待的各用户流的合同带宽量的帧发送，需要如果令牌是一定量以下则能够发送帧、能够将令牌减去为比一定量小，但如果总是将令牌减去为比一定量小，则在没有发生与其他流的输出竞争的情况下，有通过被减去的令牌以各流的合同带宽以上将帧送出的问题。

如果表示本发明的代表性的一技术方案，则为以下这样。即，一种连接在网络上的通信装置，其特征在于，具备：输入接口，接收帧；输出帧缓存，保持由上述输入接口接收到的帧；多个带宽控制部，按照每个流控制由上述输入接口接收到的帧的读出请求通知定时；输出调度器，基于从上述多个带宽控制部通知的每个流的上述帧读出请求，决定上述帧的读出定时；输出接口，以从上述输出调度器通知的定时输出上述帧；上述带宽控制部基于按照每个流保持的令牌值判断是否将该流的读出请求向输出调度器通知，基于上述输出帧缓存的帧的储存量决定上述令牌值的加减量。

根据本发明的一技术方案，带宽控制装置能够对收容的多个用户流抑制将超过合同带宽的帧向通信载波网发送，即使在发生输出竞争的情况下也发送各用户流的合同带宽量的帧。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的网络系统的例子的说明图。

图2是表示通过本发明的带宽控制装置前后的帧量的变动的图。

图3是表示本发明的第1实施方式的带宽控制装置的结构的块图。

图4是表示对本发明的第1实施方式的带宽控制装置的通信帧附加的装置内头的格式的一例的说明图。

图5是表示本发明的第1实施方式的通信帧的格式的一例的说明图。

图6是表示本发明的第1实施方式的输出帧缓存控制部的结构的块图。

图7是表示本发明的第1实施方式的缓存管理寄存器信息的说明图。

图8是表示本发明的第1实施方式的缓存写入处理部执行的缓存写入处理的流程图。

图9是表示本发明的第1实施方式的缓存读出处理部执行的缓存读出处理的流程图。

图10是表示本发明的第1实施方式的带宽控制部的结构的块图。

图11是表示本发明的第1实施方式的带宽控制部执行的带宽控制处理的流程图。

图12是表示本发明的第1实施方式的带宽控制方法的概要的说明图。

图13是表示本发明的第2实施方式的带宽控制装置的结构的块图。

图14是表示本发明的第2实施方式的缓存管理表的说明图。

图15是表示本发明的第2实施方式的输出帧缓存控制部的结构的块图。

图16是表示本发明的第2实施方式的缓存写入处理部执行的缓存写入处理的流程图。

图17是表示本发明的第2实施方式的缓存读出处理部执行的缓存读出处理的流程图。

图18是表示本发明的第2实施方式的带宽控制部的结构的块图。

图19是表示本发明的第2实施方式的带宽控制部执行的带宽控制处理的流程图。

图20是表示本发明的第3实施方式的带宽控制装置的结构的块图。

图21是表示本发明的第3实施方式的输出帧缓存控制部的结构的块图。

图22是表示本发明的第3实施方式的缓存写入处理部执行的缓存写入处理的流程图。

图23是表示本发明的第3实施方式的带宽控制部的结构的块图。

图24是表示本发明的第3实施方式的带宽控制部执行的带宽控制处理的流程图。

图25是表示本发明的第3实施方式的带宽控制方法的概要的说明图。

图26是表示本发明的第4实施方式的带宽控制部的结构的块图。

图27是表示本发明的第4实施方式的带宽控制部执行的带宽控制处理的流程图。

图28是表示本发明的第4实施方式的带宽控制方法的概要的说明图。

符号说明

3  带宽控制装置

4  装置内头

5  通信帧

23  带宽控制装置

101  带宽控制装置

300  网络接口板

301  输入输出线路接口

302  输入头处理部

303  输入帧缓存控制部

304  输入帧缓存

305  SW接口

306  交换机部

307  输出头处理部

308  输出帧缓存控制部

309  缓存管理表

310  输出帧缓存

311  NIF管理部

312  设定寄存器

350  逻辑电路

401  输出网络接口板识别码

402  流ID

403  帧长

501  目的地MAC地址

502  发送源MAC地址

503  VLAN头

504  以太类型值

505  有效载荷

506  帧校验序列

601  缓存写入处理部

602  缓存读出处理部

603  带宽控制部

604  流控制部

605  输出调度器

701  令牌量保持部

702  令牌减法部

703  令牌加法部

704  令牌加法量保持部

705  储存令牌量控制部

706  最大储存令牌量保持部

707  帧有无判断部

708  令牌量判断部

709  令牌判断量保持部

1001  流ID

1002  缓存尺寸

1003  保存帧数

1004  保存字节数

1005  写指针

1006  读指针

1308  输出帧缓存控制部

1309  缓存管理寄存器

1311  NIF管理部

1601  缓存写入处理部

1602  缓存读出处理部

1603  带宽控制部

1604  流控制部

1701  令牌量保持部

1705  储存令牌量控制部

1708  令牌量判断部

2308  输出帧缓存控制部

2601  缓存写入处理部

2602  缓存读出处理部

2603  带宽控制部

2604  流控制部

2609  写入帧长保存队列

2701  令牌量保持部

2705  储存令牌量控制部

2708  令牌量判断部

3001  缓存尺寸

3002  保存帧数

3003  保存字节数

3004  写指针

3005  读指针

4603  带宽控制部

4701  令牌量保持部

4702  令牌加法部

4703  令牌减法部

4704  令牌减法量保持部

4705  储存令牌量控制部

4707  帧有无判断部

4708  令牌量判断部

4709  令牌判断量保持部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。

<实施方式1>

以下，使用图1到图12对本发明的第1实施方式进行说明。另外，以下所述的第1实施方式是本发明的实施方式之一，并不限制本发明。

图1是表示采用本发明的第1实施方式的通信装置的网络系统的例子的说明图。

通信载体网具备中继装置102-1～102-n、以及用户接入装置(带宽控制装置)101-1～101-n。中继装置102-1～102-n构成中继网，收容多个用户接入装置101-1～101-n。本发明的第1实施方式的用户接入装置(带宽控制装置)设置在通信载体网的端点处，收容设置在用户站点处的用户装置103-1～n。从用户装置发送的流经由SW、用户接入装置(带宽控制装置)、中继装置、对向的用户接入装置被向对方的用户装置发送。

通信载体对用户接入装置(带宽控制装置)收容的各个用户流分配合同带宽。从用户站点向通信载体网流入的通信量即使平均带宽是合同带宽以下也瞬间性地成为超过合同带宽的通信量。将该状况在图2A中表示。表示从用户装置103-1送出的1用户流的送出带宽的时间变化。合同带宽是在图1所示的通信载体网内对从用户装置103-1送出的流的合同带宽。

在本申请中，带宽控制装置安装以下说明的带宽控制部(整形器)，根据各用户流的合同带宽使帧的发送间隔平滑化平滑化。

以下，对本发明的带宽控制装置的通信帧进行说明。

图5是表示本发明的第1实施方式的通信帧的格式的一例的说明图。

通信帧5包括目的地MAC地址501、发送源MAC地址502、VLAN头503、以太类型值504、有效载荷505、以及帧校验序列(FCS)506。在目的地MAC地址501及发送源MAC地址502中，设定了带宽控制装置101、或终端的MAC地址。在VLAN头503中，设定了作为流的识别码的VLAN ID。以下对带宽控制装置101的结构进行说明。

图3是表示本发明的第1实施方式的带宽控制装置的结构的块图。

带宽控制装置101具备多个网络接口板(NIF)(300-1～300-M)、连接在各个NIF300上的交换机部306。

各NIF300具备作为通信端口的输入输出线路接口301、连接在交换机部306上的SW接口305、逻辑电路350、以及NIF管理部1311。带宽控制装置101经由这些输入输出线路接口301与其他装置连接。在第1实施方式中，输入输出线路接口301是以太网用的线路接口。

逻辑电路350具备连接在这些输入输出线路接口301上的输入头处理部302、连接在输入头处理部302上的输入帧缓存控制部303、连接在SW接口305上的输出头处理部307、连接在输出头处理部307上的输出帧缓存控制部1308、以及设定寄存器312。

输入输出线路接口301对接收到的通信帧5附加装置内头4。

图4是表示输入输出线路接口301对接收到的帧附加的装置内头的格式的一例的说明图。装置内头4包括输出网络接口板识别码(输出NIF ID)401、流ID402、以及帧长403。其中，输出NIF ID401为内部路由信息，交换机部306按照该内部路由信息，将输入帧向特定的网络接口板的特定的SW接口转送。

在输入输出线路接口301对接收到的通信帧5附加装置内头4的时点，输出NIF ID401、流ID402是空栏。在输出NIF ID401、以及流ID402中，由输入头处理部302设定值。

输入头处理部302基于接收帧的503识别各输入帧(被赋予了装置内头4的通信帧5)的流，对应于识别出的流执行VLAN标签的处理，对装置内头4追加输出NIF ID401、以及流ID402。所谓VLAN标签的处理，是VLAN标签的透过、变换、赋予及删除。

输入头处理部302在VLAN标签的处理中，既可以将目的地MAC地址501及发送源MAC地址502用设定在输入输出线路接口301中的值覆盖，也可以用按照流登录的值覆盖。

在将VLAN标签处理、对装置内头4追加输出NIF ID401及流ID402后，输入头处理部302将输入帧向输入帧缓存控制部303转送。

输入帧缓存控制部303如果从输入头处理部302接收到输入帧，则将帧保存到输入帧缓存304中。再将保存在输入帧缓存304中的帧读出，调整帧间间隙而向SW接口305发送。

交换机部306在从各NIF300的SW接口305接收到输入帧之后，确定作为接收到的输入帧的转送目的地的输出NIF ID401。接着，交换机部306将接收到的输入帧作为输出帧向与所确定的NIF300对应的SW接口305转送。

SW接口305将接收到的输出帧向输出头处理部307转送。在第1实施方式中，输入头处理部302执行从输入帧向输出帧的格式变换，但也可以代之而由输出头处理部307执行格式变换。另外，在输入头处理部302中进行格式变换(头变换)的情况下，输出头处理部307将从SW接口305接收到的输出帧原样向输出帧缓存控制部1308转送。

输出帧缓存控制部1308将输出帧储存到各流的输出帧缓存310中。输出帧缓存控制部1308将保存的输出帧一边使用设定在缓存管理寄存器1309中的各流的信息整形一边从输出帧缓存310读出，向输入输出线路接口301送出。

输入输出线路接口301在从输出帧除去装置内头4之后，以图5所示的格式将输出帧向其他装置转送。

NIF管理部1311控制设定寄存器312。设定寄存器312设定各块的寄存器值。

图6是表示本发明的第1实施方式的输出帧缓存控制部的结构的块图。

输出帧缓存控制部1308具备流控制部1604、以及输出调度器605。

此外，流控制部1604由缓存写入处理部1601、缓存读出处理部1602、带宽控制部1603、缓存管理寄存器1309、以及输出帧缓存310构成。

缓存写入处理部1601如果接收到来自输出头处理部307的帧，则实施后述的缓存写入处理S1750。缓存写入处理部1601如果接收到帧，则基于帧的内部头的流ID402识别流，在是应由本流控制部处理的帧的情况下，将帧保存到输出帧缓存310中，将缓存管理寄存器1309更新。带宽控制部1603实施后述的带宽控制处理S1950，将发送请求向输出调度器605发送。

输出调度器605如果从各流控制部(1604-1～N)的带宽控制部1603接收到发送请求，则调度读出的帧。输出调度器605将发送请求向各流控制部(1604-1～N)的缓存读出处理部1602发送，将从缓存读出处理部1602接收到的帧向输入输出线路接口301送出。

缓存读出处理部1602如果从输出调度器605接收到帧发送请求，则实施后述的缓存读出处理S1850。缓存读出处理部1602将从输出帧缓存310读出的帧向输出调度器605发送，将缓存管理寄存器1309更新，将读出通知、以及读出帧长通知向带宽控制部1603发送。

图7是表示本发明的第1实施方式的缓存管理寄存器信息的说明图。缓存管理寄存器1309作为缓存管理寄存器信息30而具备缓存尺寸：3001、保存帧数：3002、保存字节数：3003、写指针3004、以及读指针3005。这里，缓存尺寸3001表示使用的缓存尺寸，保存帧数3002表示保存在缓存中的帧数，保存字节数3003表示保存在缓存中的字节数，写指针3004表示缓存的写开始地址，读指针3005表示缓存的读开始地址。以下，对缓存写入处理部1601执行的缓存写入处理(S1750)进行说明。

图8是表示本发明的第1实施方式的缓存写入处理部执行的缓存写入处理的流程图。

缓存写入处理部1601如果从输出头处理部307接收到帧(S1700)，则从装置内头4取得流ID402、以及帧长403(S1701)。

接着，缓存写入处理部1601判断所取得的流ID402是否与从设定寄存器312设定的流ID相同(S1702)。

在S1702中、在所取得的流ID402与设定的流ID相同的情况下，从缓存管理寄存器1309取得缓存尺寸3001、写指针3004、保存帧数3002、以及保存字节数3003(S1703)。

接着，缓存写入处理部1601比较将所取得的保存字节数3003与帧长403相加后的值、和缓存尺寸3001(S1704)。

在S1704中、在将所取得的保存字节数3003与帧长403相加后的值是缓存尺寸3003以下的情况下，将写指针3004、保存帧数3002、以及保存字节数3003更新，向输出帧缓存310送出帧，将上述各更新值设定到缓存管理寄存器1309中(S1705)，结束处理(S1707)。

此外，在S1702中，在所取得的流ID402与设定的流ID不相同的情况下，表示处理对象外流的帧，将帧丢弃(S1706)，结束处理(S1707)。

此外，在S1704中，在将所取得的保存字节数3003与帧长403相加后的值比缓存尺寸3001大的情况下，表示缓存溢出，将帧丢弃(S1706)，结束处理(S1707)。

接着，对缓存读出处理部1602执行的缓存读出处理(S1850)进行说明。

图9是表示本发明的第1实施方式的缓存读出处理部执行的缓存读出处理的流程图。

缓存读出处理部1602如果从输出调度器605接收到帧发送请求(S1800)，则从缓存管理寄存器1309取得读指针3005、保存帧数3002、以及保存字节数3003(S1801)。

接着，将读指针3005、保存帧数3002、以及保存字节数3003更新，从输出帧缓存310向输出调度器605发送帧，将上述各更新值设定到缓存管理寄存器1309中(S1802)，结束处理(S1804)。

另一方面，缓存读出处理部1602与S1802同时，对带宽控制部1603发送读出通知、以及读出帧长通知(S1803)，结束处理(S1804)。

图10是表示本发明的第1实施方式的带宽控制部的结构的块图。

带宽控制部1603具备令牌量保持部701、令牌减法部702、令牌加法部703、令牌加法量保持部704、储存令牌量控制部705、最大储存令牌量控制部706、帧有无判断部707、令牌量判断部708、以及令牌判断量保持部709。

令牌量保持部701保持在令牌桶算法中使用的参数(储存在令牌桶中的令牌量)。将储存在令牌量保持部701中的令牌量基于发送帧长(读出帧长)减去，每一定时间加算一定量。令牌量保持部701能够加算(储存)的令牌量由储存令牌量控制部705控制。

令牌减法部702基于从输出帧缓存310读出的帧长，从令牌量保持部701减去与读出帧长对应的量的令牌。

令牌加法部703以一定定时加算一定量的令牌。具体而言，令牌加法部703如果被输入令牌加法信号(例如时钟信号)，则加算保持在令牌加法量保持部704中的量的令牌。

令牌加法量保持部704保持有被定期加算的令牌量，该被定期加算的令牌量由设定寄存器312设定。

储存令牌量控制部705基于缓存管理寄存器1309的保存帧数3002，控制令牌量保持部701加算的令牌量。在本发明的第1实施方式中，在保存帧数为1以上的情况下将设定在最大储存令牌量保持部706中的值、在保存帧数是0的情况下将设定在令牌判断量保持部709中的值作为储存令牌量控制部705控制令牌量保持部701的值。

最大储存令牌量保持部706保持有能够由令牌量保持部701加算的最大的令牌量(桶的深度)，桶的深度由设定寄存器312设定。

帧有无判断部707判断保存帧数3002是否比0大，向令牌量判断部708通知。

令牌量判断部708在被从帧有无判断部707通知保存帧数3002比0大的情况下，判断储存在令牌量保持部701中的令牌量(令牌量)与令牌判断量保持部709保持的令牌量(一定量)的大小，如果是(令牌量)≥(一定量)，则对输出调度器605发出帧的发送请求。

令牌判断量保持部709保持有作为令牌量判断部708是否向输出调度器605进行发送请求的基准的令牌量(一定量)，该一定量由设定寄存器312设定。

以下，对带宽控制部1603执行的带宽控制处理(S1950)进行说明。

图11是表示本发明的第1实施方式的带宽控制部1603执行的带宽控制处理的流程图。

令牌加法部703如果在一定定时被输入令牌加算信号则开始处理(S1900)。令牌加法部703将令牌加法量保持部704保持的一定令牌量加算到令牌量保持部701中(S1901)。该在一定定时加算一定量的令牌相当于各流的合同带宽。一定量被从NIF管理部1311控制的设定寄存器312设定。

接着，储存令牌量控制部705从缓存管理寄存器1309取得保存帧数3002，判断所取得的保存帧数3002是否比0大(S1902)。

在S1902中，在保存帧数3002比0大的情况下，储存令牌量控制部705判断令牌量保持部701保持的令牌量是否比最大储存令牌量保持部706保持的桶的深度大(S1903)。在S1903中，在令牌量保持部701保持的令牌量不比桶的深度大的情况下，前进到S1907的处理。另一方面，在令牌量比桶的深度大的情况下，储存令牌量控制部705将令牌量保持部701保持的令牌量设定为桶的深度的值(S1904)，前进到S1907的处理。桶的深度被从NIF管理部1311设定。这里，在S1904中，通过将令牌量设定为桶的深度的值，不发生相当于桶的深度的储存帧数以上的突发发送。

接着，令牌量判断部708判断令牌量保持部701保持的令牌量是否是令牌判断量保持部709保持的一定量以上(S1907)。

在S1907中，在令牌量保持部701保持的令牌量是一定量以上的情况下，令牌量判断部708对输出调度器605发送发送请求(S1908)，前进到S1910的处理。这里，在是一定量以上的情况下，由于保持有发送帧的令牌量(发送权)，所以令牌量判断部708判断为能够进行监视令牌量的流的帧读出，对输出调度器605发送发送请求。

另一方面，在S1902中，在保存帧数3002是0的情况下，储存令牌量控制部705判断令牌量保持部701保持的令牌量是否比令牌判断量保持部709保持的一定量大(S1905)。在S1905中，在令牌量比一定量大的情况下，储存令牌量控制部705将令牌量保持部701保持的令牌量设定为一定量(S1906)，前进到S1910的处理。在第1实施方式中，通过在该保存帧数3002是0的情况下将令牌量设定为一定量，在没有发送的帧的情况下令牌加算为一定量以内，即使在帧断续地达到的情况下，也将帧的发送间隔平滑化平滑化，抑制超过合同带宽的帧的发送。

此外，在S1905中，在令牌量是一定量以下的情况下，前进到S1910的处理。

此外，在S1907中，在令牌量不是一定量以上的情况下，前进到S1910的处理。

令牌减法部702判断是否有来自缓存读出处理部1602的读出通知(S1910)。

在S1910中，在没有读出通知的情况下，结束处理(S1912)。另一方面，在有读出通知的情况下，令牌减法部702将来自缓存读出处理部1602的读出帧长量的令牌量从令牌量保持部701减去(S1911)，结束处理(S1912)。

另外，在图10及图11中，根据保存帧数3002是否是0变更了令牌的加法上限值，但也可以在保存帧数超过某一定数量的情况下变更令牌的加法上限值。

图12是表示在图11中说明的本发明的第1实施方式的带宽控制部1603执行的带宽控制处理带来的令牌桶的令牌量的变化及帧的控制状态的说明图。

在本发明的带宽控制部中，以对应于按照流设定的合同带宽的速度加算令牌。如果令牌达到一定量则能够进行帧发送，如果发送帧，则减去帧长量的令牌(T211)。由此，对于帧到达定时决定理想发送定时。在图2中，为了简单化而表示了帧是固定长的情况，因此，理想发送定时为一定。所谓理想定时，是不受其他流的影响而以合同带宽发送的情况下的定时。

如果帧到达流控制部，则执行缓存写入处理S1750，将缓存管理寄存器1309的保存帧数加1，将帧保存到输出帧缓存310中。在将帧发送时(实际发送)，执行缓存读出处理S1850，将缓存管理寄存器1309的保存帧数减1，将帧从输出帧缓存310读出。

在与其他流发生输出竞争的情况下，即在图11的S1910中没有读出通知的情况下，不能以理想定时实现该流的帧发送，需要等待该流的帧的发送，直到接收到来自输出调度器的读出通知。因此，本发明的带宽控制部在从缓存管理寄存器1309取得的保存帧数是1以上的情况下能够在桶的深度以内加算令牌。由此，在其他用户流的帧发送后，能够对应于在其他流的帧发送的期间中储存的令牌将等待的帧连续发送，能够发送合同带宽量的帧。

使用图12说明该状况。在T212中，虽然令牌达到一定量，但由于没有接受到来自输出调度器的读出通知，所以是不能将帧读出的状态。是为图11的S1902、1903、1907、S1908、S1908、S1910、S1912的判断的情况。在S1903中，由于桶的深度比令牌量大，所以不进行将令牌量设定为桶的深度等的令牌量的限制。在此情况下，在T212的定时不执行实际发送206。这是因为，由其他用户流发送207所示，正在将其他用户流的帧读出。在T212之后，只要令牌量不比桶的深度大，就储存令牌，直到从输出调度器接受到读出通知的T213(S1903)。如果在T213从输出调度器接受到读出通知，则由于一定量的令牌保持在桶中，所以将帧读出。进而，如果在T214从输出调度器接受到读出通知，则在该定时也由于储存有一定量的令牌所以将帧读出。这是因为，从T212到T213之间也储存有令牌。由此，如T214的实际发送206所示，能够将在T212等待的带宽量在T214读出。

另一方面，在保存帧数是0的情况下，使令牌加算为一定量以内。在帧断续地到达的情况下，由于瞬间性地超过合同带宽的帧到达，所以通过将令牌加算设为一定量以内，即使是帧断续到达的情况，也将帧的发送间隔平滑化平滑化，抑制超过合同带宽的帧的发送。使用图12说明该状况。从T215到令牌达到一定值的T216，加算一定量的令牌。但是，在T216，保存帧数是0(S1902到S1905)，在T217接收帧而保存帧数成为1之前，在S1905的判断中令牌比一定量大，所以在S1906中将令牌设定为一定值。因而，即使以T218的定时接收帧，储存的令牌量也比一定量少，所以在T219的定时之前不发送帧，能够抑制超过合同带宽的帧的发送。

通过以上，从图1的用户装置103-1发送的图2A所示的流在带宽控制装置的控制下，如图2B所示那样，使帧的发送间隔平滑化平滑化，抑制超过合同带宽的帧的发送。

因而，根据第1实施方式，带宽控制装置对于收容的多个用户流抑制将超过合同带宽的帧向通信载体网发送，即使在发生输出竞争的情况下也能够发送各用户流的合同带宽量的帧。

<实施方式2>

以下，使用图13到图19说明本发明的第2实施方式。

在第1实施方式中，带宽控制部1603在缓存管理寄存器1309的保存帧数3002是0的情况下，如果令牌比一定量大则将令牌设定为一定量。在第2实施方式中，带宽控制部603在有帧标志是1、并且令牌是一定量以上的情况下，如果有来自缓存写入处理部601的帧初到达通知则将令牌设定为一定量。

图13是表示本发明的第2实施方式的带宽控制装置的结构的块图。

第2实施方式的带宽控制装置3在不包括图3所示的第1实施方式的带宽控制装置101和缓存管理寄存器1309、而包括缓存管理表309这一点上，输出帧缓存控制部308、以及NIF管理部311的处理不同。

输出帧缓存控制部308将输出帧储存到各流的输出帧缓存310中。输出帧缓存控制部308将所保存的输出帧一边使用设定在缓存管理表309中的各流的信息整形一边从输出帧缓存310读出，向输入输出线路接口301送出。NIF管理部311控制缓存管理表309及设定寄存器312。

图14是表示本发明的第2实施方式的缓存管理表的说明图。

缓存管理表309以流ID：1001为检索键字，检索缓存尺寸：1002、保存帧数：1003、保存字节数：1004、写指针1005、以及读指针1006。这里，缓存尺寸1002表示该流的使用的缓存尺寸，保存帧数1003表示保存在该流的缓存中的帧数，保存字节数1004表示保存在该流的缓存中的字节数，写指针1005表示该流的缓存的写开始地址，读指针1006表示该流的缓存的读开始地址。

图15是表示本发明的第2实施方式的输出帧缓存控制部的结构的块图。

输出帧缓存控制部308具备流控制部604及输出调度器605。

此外，流控制部604由缓存写入处理部601、缓存读出处理部602、带宽控制部603、以及输出帧缓存310构成。

缓存写入处理部601如果接收到来自输出头处理部307的帧，则实施后述的缓存写入处理S750。缓存写入处理部601如果接收到帧，则识别流，在是符合的帧的情况下，将帧保存到输出帧缓存310中，将缓存管理表309更新，将有帧标志、帧初到达向带宽控制部603通知。

带宽控制部603实施后述的带宽控制处理S950，将发送请求向输出调度器605发送。

输出调度器605如果从各流控制部(604-1～N)的带宽控制部603接收到发送请求，则调度读出的帧。输出调度器605将发送请求向各流控制部(604-1～N)的缓存读出处理部602发送，将从缓存读出处理部602接收到的帧向输入输出线路接口301送出。

缓存读出处理部602如果从输出调度器605接收到帧发送请求，则实施后述的缓存读出处理S850。缓存读出处理部602将从输出帧缓存310读出的帧向输出调度器605发送，将缓存管理表309更新，将读出通知、以及读出帧长通知向带宽控制部603发送，将有帧标志向带宽控制部603通知。

以下，对缓存写入处理部601执行的缓存写入处理(S750)进行说明。

图16是表示本发明的第2实施方式的缓存写入处理部执行的缓存写入处理的流程图。

缓存写入处理部601从输出头处理部307接收帧(S700)，从装置内头4取得流ID402、以及帧长403(S701)。

接着，缓存写入处理部601判断所取得的流ID402是否与从设定寄存器312设定的流ID相同(S702)。

在S702中，在所取得的流ID402与设定的流ID相同的情况下，使用所取得的流ID402检索缓存管理表309，取得缓存尺寸1002、写指针1005、保存帧数1003、以及保存字节数1004(S703)。

接着，缓存写入处理部601比较将所取得的保存字节数1004与帧长403相加后的值、和缓存尺寸1002(S704)。

在S704中，在将所取得的保存字节数1004与帧长403相加后的值是缓存尺寸1002以下的情况下，将写指针1005、保存帧数1003、以及保存字节数1004更新，将帧向输出帧缓存310送出，将上述各更新值保存到缓存管理表309中(S705)，结束处理(S710)。

另一方面，缓存写入处理部601在与S705同时，对带宽控制部603将有帧标志设为1而通知(S706)。缓存写入处理部601判断从缓存管理表309取得的保存帧数1003是否是0(S707)。

在S707中，在保存帧数1003是0的情况下，对带宽控制部603通知帧初到达(S708)，结束处理(S710)。

另一方面，在保存帧数1003不是0的情况下，结束处理(S710)。

此外，在S704中，在将所取得的保存字节数1004与帧长403相加后的值比缓存尺寸1002大的情况下，表示缓存溢出，将帧丢弃(S709)，结束处理(S710)。

此外，在S702中，在所取得的流ID402与设定的流ID不相同的情况下，表示处理对象外流的帧，将帧丢弃(S709)，结束处理(S710)。

接着，对缓存读出处理部602执行的缓存读出处理(S850)进行说明。

图17是表示本发明的第2实施方式的缓存读出处理部执行的缓存读出处理的流程图。

缓存读出处理部602如果从输出调度器605接收到帧发送请求(S800)，则使用从设定寄存器312设定的流ID检索缓存管理表309，取得读指针1006、保存帧数1003、以及保存字节数1004(S801)。

接着，将读指针1006、保存帧数1003、以及保存字节数1004更新，从输出帧缓存310向输出调度器605发送帧，将上述各更新值保存到缓存管理表309中(S802)，结束处理(S806)。

另一方面，缓存读出处理部602在与S802同时，向带宽控制部603发送读出通知，通知读出帧长(S803)。

缓存读出处理部602判断从缓存管理表309取得的保存帧数1003是否比1大(S804)。

在S804中，在保存帧数1003比1大的情况下，结束处理(S806)。

另一方面，在S804中，在保存帧数1003不比1大的情况下，对带宽控制部603将有帧标志设为0并通知(S805)，结束处理(S806)。

图18是表示本发明的第2实施方式的带宽控制部的结构的块图。

第2实施方式的带宽控制部603与图10所示的第1实施方式的带宽控制部1603相比，令牌量保持部1701、储存令牌量控制部1705、以及令牌量判断部1708的处理不同。

令牌量保持部1701保持在令牌桶算法中使用的参数(储存在令牌桶中的令牌量)。将储存在令牌量保持部1701中的令牌量基于发送帧长(读出帧长)减去，每一定时间加算一定量。令牌量保持部1701能够加算(储存)的令牌量由储存令牌量控制部1705控制。

储存令牌量控制部1705将设定在最大储存令牌量保持部706中的值作为控制令牌量保持部1701的值。其中，在有帧标志＝“1”且有帧初到达通知的情况下，储存令牌量控制部1705将设定在令牌判断量保持部709中的值设定为控制令牌量保持部1701的值。令牌量判断部1708在来自缓存写入处理部601的有帧标志＝“1”的情况下，判断储存在令牌量保持部1701中的令牌量(令牌量)与令牌判断量保持部709保持的令牌量(一定量)的大小，如果(令牌量)≥(一定量)，则对输出调度器605发出帧的发送请求。以下，对带宽控制部603执行的带宽控制处理(S950)进行说明。

图19是表示本发明的第2实施方式的带宽控制部执行的带宽控制处理的流程图。

令牌加法部703如果在一定定时被输入令牌加法信号则开始处理(S900)，将令牌加法量保持部704保持的一定令牌量加算到令牌量保持部1701中(S901)。

接着，判断令牌量保持部1701保持的令牌量是否比最大储存令牌量保持部706保持的桶的深度大(S902)。在S902中，在令牌量保持部1701保持的令牌量不比桶的深度大的情况下，前进到S904的处理。另一方面，在令牌量比桶的深度大的情况下，储存令牌量控制部1705将令牌量保持部1701保持的令牌设定为桶的深度的值(S903)，前进到S904的处理。

令牌量判断部1708判断是否在来自缓存写入处理部601的有帧标志是“1”、并且令牌量保持部1701保持的令牌量是令牌判断量保持部709保持的一定量以上(S904)。

在S904中，在有帧标志是“1”、并且令牌量保持部1701保持的令牌是一定量以上的情况下，令牌量判断部1708对输出调度器605发送发送请求(S905)。

接着，储存令牌量控制部1705判断是否有来自缓存写入处理部601的帧初到达通知(S906)。

在S906中，在没有帧初到达通知的情况下，前进到S909的处理。此外，在有帧初到达通知的情况下，储存令牌量控制部1705将令牌量保持部1701保持的令牌量设定为一定量(S907)，前进到S909的处理。在第2实施方式中，通过在有该帧初到达通知的情况下将令牌设定为一定量，成为与在没有发送的帧的情况下将令牌加算设为一定量以内相同，即使在帧断续地到达的情况下，也使帧的发送间隔平滑化平滑化、抑制超过合同带宽的帧的发送。

另一方面，在S904中，在有帧标志是1、并且令牌量保持部1701保持的令牌不是一定量以上的情况下，前进到S909的处理。

接着，令牌减法部702判断是否有来自缓存读出处理部602的读出通知(S909)。

在S909中，在没有读出通知的情况下，结束处理(S911)。另一方面，在有读出通知的情况下，令牌减法部702将来自缓存读出处理部602的读出帧长量的令牌量从令牌量保持部1701减去(S910)，结束处理(S911)。

另外，第2实施方式的带宽控制处理带来的令牌桶的令牌量的变化及帧的控制状态与在实施方式1中说明的图12是同样的，但从T216到T217的令牌量的变化不同。

第2实施方式的带宽控制部603能够在桶的深度以内加算令牌。由此，从T210到T215的令牌量的变化与实施方式1相同，能够在其他用户流的帧发送后、对应于在其他流的帧发送的期间中储存的令牌将等待的帧连续发送，能够发送合同带宽量的帧。

其中，在是有帧标志＝“1”、并且有帧初到达通知的情况下，将令牌加算设为一定量以内。通过将令牌加算设为一定量以内，与实施方式1同样，即使在帧断续地到达的情况下，也将帧的发送间隔平滑化平滑化，抑制超过合同带宽的帧的发送。使用图12说明该状况。

从T215到令牌达到一定值的T216加算一定令牌。此外，从T216到T217也在不超过桶的深度的范围内加算一定令牌。在T217中，由于令牌量是一定量以上且有帧标志＝“1”、并且有帧初到达通知(S904到S906)，所以在S907中将令牌设定为一定值。因而，与实施方式1同样，即使在T218的定时接收到帧，也由于储存的令牌量比一定量少，所以在T219的定时以内不发送帧，能够抑制超过合同带宽的帧的发送。

如以上说明，根据第2实施方式，与第1实施方式的效果同样，带宽控制装置抑制对收容的多个用户流将超过合同带宽的帧向通信载体网发送，即使在发生输出竞争的情况下也能够发送各用户流的合同带宽量的帧。

<实施方式3>

以下，使用图20到图25对本发明的第3实施方式进行说明。

在第1及第2实施方式中，如果令牌的加法值成为一定量则能够进行帧发送。在第3实施方式中，设为如果加算了发送的帧长量的令牌则能够进行帧发送。

图20是表示本发明的第3实施方式的带宽控制装置的结构的块图。

第3实施方式的带宽控制装置23与图3所示的第1实施方式的带宽控制装置101相比，输出帧缓存控制部2308的处理不同。

图21是表示本发明的第3实施方式的输出帧缓存控制部的结构的块图。

输出帧缓存控制部2308具备流控制部2604及输出调度器605。

此外，流控制部2604由缓存写入处理部2601、缓存读出处理部2602、带宽控制部2603、缓存管理寄存器1309、以及输出帧缓存310构成。

缓存写入处理部2601如果接收到来自输出头处理部307的帧，则实施后述的缓存写入处理S2750。缓存写入处理部2601如果接收到帧，则识别流，在是符合的帧的情况下，将帧保存到输出帧缓存310中，将缓存管理寄存器1309更新。

带宽控制部2603实施后述的带宽控制处理S2950，将发送请求向输出调度器605发送。

写入帧长保存队列2609在后述的缓存写入处理S2750中保存被从缓存写入处理部2601通知的写入帧长的信息。

输出调度器605如果从各流控制部(2604-1～N)的带宽控制部2603接收到发送请求，则调度读出的帧。输出调度器605将发送请求向各流控制部(2604-1～N)的缓存读出处理部2602发送，将从缓存读出处理部2602接收到的帧向输入输出线路接口301送出。

缓存读出处理部2602与第1实施方式的缓存读出处理部1602是同样的，如果从输出调度器605接收到帧发送请求，则实施上述的缓存读出处理S1850。缓存读出处理部2602将从输出帧缓存310读出的帧向输出调度器605发送，将缓存管理寄存器1309更新，将读出通知、以及读出帧长通知向带宽控制部2603发送。

以下，对缓存写入处理部2601执行的缓存写入处理(S2750)进行说明。

图22是表示本发明的第3实施方式的缓存写入处理部执行的缓存写入处理的流程图。

缓存写入处理部2601如果从输出头处理部307接收到帧(S2700)，则从装置内头4取得流ID402及帧长403(S2701)。

接着，缓存写入处理部2601判断所取得的流ID402是否与被从设定寄存器312设定的流ID相同(S2702)。

在S2702中，在所取得的流ID402与被设定的流ID相同的情况下，从缓存管理寄存器1309取得缓存尺寸3001、写指针3004、保存帧数3002、以及保存字节数3003(S2703)。

接着，缓存写入处理部2601比较将所取得的保存字节数3003与帧长403相加后的值、和缓存尺寸3001(S2704)。

在S2704中，在将所取得的保存字节数3003与帧长403相加后的值是缓存尺寸3003以下的情况下，将写指针3004、保存帧数3002、以及保存字节数3003更新，向输出帧缓存310送出帧，将上述各更新值设定到缓存管理寄存器1309中(S2705)，结束处理(S2710)。

另一方面，缓存写入处理部2601在与S2705同时，对带宽控制部2603通知写入帧长(S2706)。

缓存写入处理部2601判断从缓存管理寄存器1309取得的保存帧数3002是否是0(S2707)。

在S2707中，在保存帧数3002是0的情况下，对带宽控制部2603通知帧初到达(S2708)，结束处理(S2710)。

另一方面，在保存帧数3002不是0的情况下，结束处理(S2710)。

此外，在S2702中，在所取得的流ID402与被设定的流ID不相同的情况下，表示处理对象外流的帧，将帧丢弃(S2709)，结束处理(S2710)。

此外，在S2704中，在将所取得的保存字节数3003与帧长403相加后的值比缓存尺寸3003大的情况下，表示缓存溢出，将帧丢弃(S2709)，结束处理(S2710)。

缓存读出处理部2602执行的缓存读出处理与第1实施方式的缓存读出处理部执行的缓存读出处理(S1850)相同。

图23是表示本发明的第3实施方式的带宽控制部的结构的块图。

第3实施方式的带宽控制部2603与图10所示的第1实施方式的带宽控制部1603相比，令牌量保持部2701、储存令牌量控制部2705、以及令牌量判断部2708的处理不同。此外，不包括令牌判断量保持部709，而具有写入帧长保存队列2609。

令牌量保持部2701保持在令牌桶算法中使用的参数(储存在令牌桶中的令牌量)。将储存在令牌量保持部2701中的令牌量基于发送帧长(读出帧长)减去，每一定时间加算一定量。令牌量保持部2701能够加算(储存)的令牌量由储存令牌量控制部2705控制。

储存令牌量控制部2705将设定在最大储存令牌量保持部706中的值作为控制令牌量保持部2701的值。但是，在有帧初到达通知的情况下，储存令牌量控制部2705将从写入帧长保存队列2609取得的帧长的值设定为控制令牌量保持部2701的值。

令牌量判断部2708在被从帧有无判断部707通知了保存帧数3002比0大的情况下，判断储存在令牌量保持部2701中的令牌量(令牌量)与被从储存令牌量控制部2705通知的帧长的大小，如果是(令牌量)≥(帧长)，则对输出调度器605发出帧的发送请求。

写入帧长保存队列2609保存被从缓存写入处理部2601通知的写入帧长的信息。此外，向储存令牌量控制部2705通知所保存的帧长的信息。

图24是表示本发明的第3实施方式的带宽控制部执行的带宽控制处理的流程图。

令牌加法部703如果在一定定时被输入令牌加法信号则开始处理(S2900)，将令牌加法量保持部704保持的一定令牌量加算到令牌量保持部2701中(S2901)。

接着，判断令牌量保持部2701保持的令牌量是否比最大储存令牌量保持部706保持的桶的深度大(S2902)。

在S2902中，在令牌量保持部2701保持的令牌不比桶的深度大的情况下，前进到S2904的处理。另一方面，在令牌比桶的深度大的情况下，储存令牌量控制部2705将令牌量保持部2701保持的令牌设定为桶的深度的值(S2903)，前进到S2904的处理。

接着，写入帧长保存队列2609判断是否从缓存写入处理部2601有写入帧长的通知(S2904)。

在S2904中，在没有写入帧长的通知的情况下，前进到S2906的处理。另一方面，在有写入帧长的通知的情况下，写入帧长保存队列2609将被通知的写入帧长向写入帧长保存队列保存(S2905)，前进到S2906的处理。

接着，储存令牌量控制部2705判断是否有来自缓存写入处理部2601的帧初到达通知、或者是否缓存管理寄存器的保存帧数3002是0、并且有来自缓存读出处理部2602的读出通知(S2906)。

在S2906中，在没有来自缓存写入处理部2601的帧初到达通知的情况下，并且在缓存管理寄存器的保存帧数3002是0、并且没有来自缓存读出处理部2602的读出通知的情况下，前进到S2911的处理。

另一方面，在S2906中，在有来自缓存写入处理部2601的帧初到达通知的情况下，或者在缓存管理寄存器的保存帧数3002是0、并且有来自缓存读出处理部2602的读出通知的情况下，储存令牌量控制部2705从写入帧长保存队列2609取得帧长，设定为控制令牌量保持部2701的值(帧长)(S2907)。

接着，储存令牌量控制部2705判断是否是来自缓存写入处理部2601的帧初到达通知(S2908)。

在S2908中，在不是帧初到达通知的情况下，前进到S2911的处理。另一方面，在是帧初到达通知的情况下，储存令牌量控制部2705判断令牌量保持部2701保持的令牌量是否是帧长以上(S2909)。

在S2909中，在令牌不是帧长以上的情况下，前进到S2911的处理。另一方面，在令牌是帧长以上的情况下，储存令牌量控制部2705将令牌量保持部2701保持的令牌设定为帧长的量(S2910)，前进到S2911的处理。

在第3实施方式中，在有来自缓存写入处理部2601的帧初到达通知的情况下，如果令牌是运算帧长以上，则将令牌设定为运算帧长的量。在后述的S2914的处理中，由于在读出帧时减去帧长量的令牌，所以与将储存的令牌全部使用是同样的。由此，即使是帧断续地到达的情况，也将帧的发送间隔平滑化平滑化，抑制超过合同带宽的帧的发送。

接着，储存令牌量控制部2705判断是否缓存管理寄存器的保存帧数3002比0大、并且令牌量保持部2701保持的令牌量是被从储存令牌量控制部2705通知的帧长以上(S2911)。

在S2911中，在缓存管理寄存器的保存帧数3002比0大、并且令牌量保持部2701保持的令牌是帧长以上的情况下，储存令牌量控制部2705对调度器送出发送请求(S2912)，前进到S2913的处理。另一方面，在不是缓存管理寄存器的保存帧数3002比0大、并且令牌为帧长以上的情况下，前进到S2913的处理。

接着，令牌减法部702判断是否有来自缓存读出处理部2602的读出通知(S2913)。

在S2913中，在没有读出通知的情况下，结束处理(S2915)。另一方面，在有读出通知的情况下，令牌减法部702将被从缓存读出处理部2602通知的读出帧长量的令牌量从令牌量保持部2701减去(S2914)，结束处理(S2915)。

图25是表示本发明的第3实施方式的带宽控制部的令牌桶的令牌量的变化和帧的控制定时的说明图。

在第3实施方式的带宽控制部中，以对应于按照流设定的合同带宽的速度加算令牌。如果加算发送的帧长量的令牌则能够进行帧发送，如果将帧发送则减去帧长量的令牌(T2211)。由此，对于帧到达定时决定理想发送定时。在图25中，为了简单化而表示了帧是固定长的情况，因此，理想发送定时为一定。所谓理想定时，是不受其他流的影响而以合同带宽发送的情况下的定时。

另外，由第3实施方式的带宽控制处理带来的令牌桶的令牌量的变化及帧的控制状态在帧长是固定的情况下与在实施方式1中说明的图12是同样的，但从T2216到T2217的令牌量的变化不同。

第3实施方式的带宽控制部2603在桶的深度以内能够加算令牌。由此，从T2210到T2215的令牌量的变化与实施方式1是同样的，在其他用户流的帧发送后，能够对应于在其他流的帧发送的期间中储存的令牌将等待的帧连续发送，能够发送合同带宽量的帧。

但是，在有帧初到达通知的情况下，将令牌加算设为帧长量以内。通过将令牌加算设为帧长量以内，在将初到达的帧读出时将帧长量的令牌减去，所以与将所储存的令牌全部使用是同样的。由此，与实施方式1同样，即使在帧断续地到达的情况下，也使帧的发送间隔平滑化平滑化，抑制超过合同带宽的帧的发送。使用图25说明该状况。

从T2215到令牌达到发送帧长的T2216，加算一定令牌。此外，从T2216到T2217也在没有超过桶的深度的范围中加算一定令牌。在T2217中，由于有帧初到达通知、并且令牌有帧长量以上(S2908到S2909)，所以在S2910中将令牌设定帧长量。因而，与实施方式1同样，即使以T2218的定时接收帧，由于储存的令牌量比帧长量少，所以在T2219的定时之前也不发送帧，能够抑制超过合同带宽的帧的发送。

如以上说明，根据第3实施方式，与第1实施方式的效果同样，带宽控制装置对收容的多个用户流能够抑制将超过合同带宽的帧向通信载体网发送，即使在发生输出竞争的情况下也能够发送各用户流的合同带宽量的帧。

<实施方式4>

以下，使用图26到图28对本发明的第4实施方式进行说明。

在第1、第2及第3实施方式中使用令牌桶算法，但在第4实施方式中使用作为减去令牌的方法的漏桶算法。

第4实施方式的带宽控制装置的结构与在实施方式1中说明的图3是相同的。此外，第4实施方式的输出帧缓存控制部的结构也与在实施方式1中说明的图6是相同的，但带宽控制部的结构不同。

图26是表示本发明的第4实施方式的带宽控制部的结构的块图。

带宽控制部4603具备令牌量保持部4701、令牌加法部702、令牌减法部4703、令牌减法量保持部4704、储存令牌量控制部4705、帧有无判断部4707、令牌量判断部4708、以及令牌判断量保持部4709。

令牌量保持部4701保持在令牌桶算法中使用的参数(储存在令牌桶中的令牌量)。将储存在令牌量保持部4701中的令牌量基于发送帧长(读出帧长)加算，每一定时间减去一定量。令牌量保持部4701保持的令牌量由储存令牌量控制部4705控制。

令牌加法部4702基于从输出帧缓存310读出的帧长，从令牌量保持部4701加算与读出帧长对应的量的令牌。

令牌减法部4703以一定定时加算一定量的令牌。具体而言，令牌减法部4703如果被输入令牌减法信号(例如时钟信号)，则将保持在令牌减法量保持部4704中的量的令牌减去。

令牌减法量保持部4704保持有被定期减去的令牌量，由设定寄存器312设定。

储存令牌量控制部4705基于缓存管理寄存器1309的保存帧数3002，控制令牌量保持部4701保持的令牌量。在本发明的第4实施方式中，储存令牌量控制部705在保存帧数是1以上的情况下将0(最低值)、在保存帧数是0的情况下将设定在令牌判断量保持部4709中的值作为控制令牌量保持部4701的值。

帧有无判断部4707判断保存帧数3002是否比0大，向令牌量判断部4708通知。

令牌量判断部4708在被从帧有无判断部4707通知了保存帧数3002比0大的情况下，判断令牌量保持部4701保持的令牌量(令牌量)与令牌判断量保持部4709保持的令牌量(一定量)的大小，如果是(令牌量)≤(一定量)，则向输出调度器605发出帧的发送请求。

令牌判断量保持部4709保持有作为令牌量判断部708是否向输出调度器605进行发送请求的基准的令牌量(一定量)，由设定寄存器312设定。

以下，对带宽控制部4603执行的带宽控制处理(S4950)进行说明。

图27是表示本发明的第4实施方式的带宽控制部执行的带宽控制处理的流程图。

令牌减法部4703如果在一定定时被输入令牌减法信号则开始处理(S4900)，从令牌量保持部4701减去令牌减法量保持部4704保持的一定令牌量(S4901)。在该一定定时减去一定量的令牌对应于各流的合同带宽。一定量被从NIF管理部1311控制的设定寄存器312设定。

接着，储存令牌量控制部4705从缓存管理寄存器1309取得保存帧数3002，判断所取得的保存帧数3002是否比0大(S4902)。

在S4902中，在保存帧数3002比0大的情况下，储存令牌量控制部4705判断令牌量保持部4701保持的令牌量是否比0小(S4903)。

在S4903中，在不比0小的情况下，前进到S4907的处理。另一方面，在令牌量比0小的情况下，储存令牌量控制部4705将令牌量保持部4701保持的令牌量设定为0(S4904)，前进到S4907的处理。

接着，令牌量判断部4708判断令牌量保持部4701保持的令牌量是否是令牌判断量保持部709保持的一定量以下(S4907)。

在S4907中，在令牌量保持部4701保持的令牌量是一定量以下的情况下，令牌量判断部4708对输出调度器605发送发送请求(S4908)，前进到S4910的处理。这里，在是一定量以下的情况下，通过令牌量判断部4708判断为能够进行监视令牌量的流的帧读出，能够进行对应于被从一定量减到0的令牌量的帧的连续发送。

另一方面，在S4902中，在保存帧数3002是0的情况下，储存令牌量控制部4705判断令牌量保持部4701保持的令牌量是否比令牌判断量保持部4709保持的一定量小(S4905)。

在S4905中，在令牌量比一定量小的情况下，储存令牌量控制部4705将令牌量保持部4701保持的令牌量设定为一定量(S4906)，前进到S4910的处理。在第4实施方式中，通过在该保存帧数3002是0的情况下将令牌量的减去设定为一定量以内，即使在帧断续地到达的情况下，也使帧的发送间隔平滑化平滑化，抑制超过合同带宽的帧的发送。此外，在S4905中，在令牌量是一定量以上的情况下，前进到S4910的处理。

此外，在S4907中，在令牌量不是一定量以下的情况下，前进到S4910的处理。

令牌加法部4702判断是否有来自缓存读出处理部1602的读出通知(S4910)。

在S4910中，在没有读出通知的情况下，结束处理(S4912)。另一方面，在有读出通知的情况下，令牌加法部4702将来自缓存读出处理部1602的读出帧长量的令牌量加算到令牌量保持部4701中(S4911)，结束处理(S4912)。

另外，在图26及图27中，根据保存帧数3002是否是0来变更令牌的减法下限值，但也可以在保存帧数超过一定数量的情况下变更令牌的减法下限值。

图28是在图27中说明的本发明的第4实施方式的带宽控制部4603执行的带宽控制处理带来的令牌桶的令牌量的变化及帧的控制状态的说明图。

在本发明的带宽控制部中，以与按照流设定的合同带宽对应的速度将令牌减去。如果令牌成为一定量则能够进行帧发送，如果发送帧，则加算帧长量的令牌(T4211)。由此，对于帧到达定时决定理想发送定时。在图28中，为了简单化而表示帧是固定长的情况，因此理想发送定时为一定。所谓理想定时，是不受其他流的影响而以合同带宽发送的情况下的定时。

如果帧到达流控制部，则执行缓存写入处理S1750，将缓存管理寄存器1309的保存帧数加1，将帧保存到输出帧缓存310中。在将帧发送时(实际发送)，执行缓存读出处理S1850，将缓存管理寄存器1309的保存帧数减1，将帧从输出帧缓存310读出。

在与其他流发生输出竞争的情况下，即在图27的S4910中没有读出通知的情况下，不能将该流的帧发送以理想定时实现，需要使该流的帧的发送等待，直到接收到来自输出调度器的读出通知。因此，本发明的带宽控制部在从缓存管理寄存器1309取得的保存帧数是1以上的情况下，能够将令牌减去低于一定量到0。由此，在其他用户流的帧发送后，能够对应于在其他流的帧发送的期间中减去的令牌而将等待的帧连续发送，能够发送合同带宽量的帧。

使用图28说明该状况。在T4212中，虽然令牌被减去到一定量，但由于没有接受到来自输出调度器的读出通知，所以是不能将帧读出的状态。是为图27的S4902、4903、4907、S4908、S4910、S4912的判断的情况。在S4903中，由于令牌量比0大，所以不进行将令牌量设定为0等的令牌量的设定。在此情况下，在T4212的定时不执行实际发送4206。这是因为，如其他用户流发送4207所示，正在读出其他用户流的帧。在T4212之后，到从输出调度器接受到读出通知的T4213为止，只要令牌量不比0小，就将令牌减去(S4903)。如果在T4213中从输出调度器接受到读出通知，则由于在桶中保持有一定量以下的令牌，所以将帧读出。进而，如果在T4214从输出调度器接受到读出通知，则由于在该定时令牌也是一定量以下，所以将帧读出。这是因为在从T4212到T4213的期间中也减去了令牌。由此，如T4214的实际发送4206所示，能够将在T4212等待的带宽量在T4214读出。

另一方面，在保存帧数是0的情况下，使令牌减去为一定量以内。在帧断续地到达的情况下，由于瞬间性地超过合同带宽的帧到达，所以通过使令牌减去为一定量以内，即使在帧断续地到达的情况下，也使帧的发送间隔平滑化，抑制超过合同带宽的帧的发送。

使用图28说明该状况。从T4215到令牌达到一定值的T4216，将一定量的令牌减去。但是，在T4216，保存帧数是0(S4902到S4905)，到在T4217接收到帧而保存帧数成为1为止，在S4905的判断中令牌比一定量小，所以在S4906中将令牌设定为一定值。因而，即使在T4218的定时接收到帧，由于储存的令牌量比一定量大，所以在T4219的定时之前不发送帧，能够抑制超过合同带宽的帧的发送。

因而，根据第4实施方式，带宽控制装置对于收容的多个用户流抑制将超过合同带宽的帧向通信载体网发送，即使在发生输出竞争的情况下也能够发送各用户流的合同带宽量的帧。

此外，在第4实施方式中，表示了对于使用第1实施方式的令牌桶算法的情况下的令牌的减法模型，但作为对于使用第2实施方式的令牌桶算法的情况下的令牌的减法模型，也可以在有帧标志是1、并且令牌比一定量小的情况下如果有来自缓存写入处理部601的帧初到达通知则将令牌设定为一定量。此外，作为对于使用第3实施方式的令牌桶算法的情况下的令牌的减法模型，也可以是，如果从桶的最大值减去发送的帧长量的令牌则能够进行帧发送，在将令牌从桶的最大值减去帧长量以上的情况下、有来自缓存写入处理部2601的帧初到达通知的情况下，将令牌设定为从桶的最大值减去了帧长量的值。

Claims (22)

1.一种通信装置，连接在网络上，其特征在于，

具备：

输入接口，接收帧；

输出帧缓存，保持由上述输入接口接收到的帧；

多个带宽控制部，按照每个流控制由上述输入接口接收到的帧的读出请求通知定时；

输出调度器，基于从上述多个带宽控制部通知的各流的上述帧读出请求，决定上述帧的读出定时；以及

输出接口，以从上述输出调度器通知的定时来输出上述帧；

上述带宽控制部基于按照每个流保持的令牌值判断是否将该流的读出请求向输出调度器通知，基于上述输出帧缓存的帧的储存量决定上述令牌值的加减量。

2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，

上述带宽控制部具备：

令牌量保持部，保持上述每个流的令牌量；

令牌加法部，按照上述每个流周期性地将一定量的令牌加算到上述令牌量保持部中；

令牌量判断部，判断是否基于由上述令牌量保持部保持的令牌量将该流的读出请求向输出调度器通知；

令牌减法部，当从上述输出接口读出保持在上述输出帧缓存中的帧时，减去上述令牌量保持部的令牌；以及

储存令牌量控制部，基于上述输出帧缓存的帧的储存量决定上述令牌值的加法量。

3.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，

在令牌量保持部中存储有按照上述每个流设定的规定的值以上的令牌的情况下，上述令牌量判断部对上述输出调度器通知读出请求。

4.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，

上述储存令牌量控制部根据在上述输出帧缓存中是否保存有帧，将加算到上述令牌量保持部的令牌值的加法上限值变更。

5.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，

在上述输出帧缓存中没有保存有帧的情况下，上述储存令牌量控制部不加算上述一定量以上的令牌。

6.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，

上述储存令牌量控制部将在上述输出帧缓存中没有保存帧时的令牌量的加法上限值设定为，比在上述输出帧缓存中保存有帧时的令牌量的加法上限值小的值。

7.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，

在上述输出帧缓存中没有保存有帧时，在输出帧缓存中新保存了帧的情况下，上述储存令牌量控制部将上述令牌桶的令牌值设定为权利要求3中记载的规定的值的令牌值。

8.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，

在上述输出帧缓存中没有保存有帧时，在输出帧缓存中新保存了帧的情况下，上述储存令牌量控制部减去比对应于新保存的上述帧的帧长的令牌多的、由上述令牌桶保持的令牌值。

9.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，

上述令牌加法部按照流的合同带宽周期性地加上一定量的令牌。

10.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，具备：

令牌量保持部，保持上述每个流的令牌量；

令牌加法部，按照上述每个流周期性地将一定量的令牌加算到上述令牌量保持部中；

令牌量判断部，在令牌桶中保持有对应于接着应通知读出请求的帧的帧长的令牌值量以上的令牌的情况下，将该流的读出请求向输出调度器通知；

令牌减法部，当从上述输出接口读出保持在上述输出帧缓存中的帧时，减去上述令牌量保持部的令牌；以及

储存令牌量控制部，基于上述输出帧缓存的帧的储存量，决定上述令牌值的加法量。

11.如权利要求8所述的通信装置，其特征在于，

在上述输出帧缓存中没有保存有帧时，在输出帧缓存中新保存了帧的情况下，上述储存令牌量控制部将上述令牌桶的令牌值设定为对应于新保存的上述帧的帧长的令牌值。

12.如权利要求8所述的通信装置，其特征在于，

在上述输出帧缓存中没有保存有帧时，在输出帧缓存中新保存了帧的情况下，上述储存令牌量控制部减去比对应于新保存的上述帧的帧长的令牌多的、由上述令牌桶保持的令牌值。

13.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，

上述带宽控制部具备：

令牌量保持部，保持上述每个流的令牌量；

令牌减法部，按照上述每个流周期性地将一定量的令牌从上述令牌量保持部减去；

令牌量判断部，基于由上述令牌量保持部保持的令牌量，判断是否将该流的读出请求向输出调度器通知；

令牌加法部，当从上述输出接口读出保持在上述输出帧缓存中的帧时，加上上述令牌量保持部的令牌；以及

储存令牌量控制部，基于上述输出帧缓存的帧的储存量决定上述令牌值的减法量。

14.如权利要求11所述的通信装置，其特征在于，

在令牌量保持部中存储有按照上述每个流设定的规定的值以下的令牌的情况下，上述令牌量判断部对上述输出调度器通知读出请求。

15.如权利要求11所述的通信装置，其特征在于，

上述储存令牌量控制部根据在上述输出帧缓存中是否保存有帧，变更从上述令牌量保持部减去的令牌值的减法下限值。

16.如权利要求11所述的通信装置，其特征在于，

上述储存令牌量控制部在上述输出帧缓存中没有保存有帧的情况下，不从上述一定量减去令牌。

17.如权利要求11所述的通信装置，其特征在于，

上述储存令牌量控制部将在上述输出帧缓存中没有保存有帧时的令牌量的减法下限值设定为，比在上述输出帧缓存中保存有帧时的令牌量的减法下限值大的值。

18.一种带宽控制方法，在通信装置中控制接收到的帧的送出定时，其特征在于，包括：

将接收的多个流按照每个流保存到输出帧缓存中的步骤；

基于按照上述每个流保持的令牌值判断是否将该流的读出请求向输出调度器通知的步骤；以及

基于上述输出帧缓存的帧的储存量决定上述令牌值的加减量的步骤。

19.如权利要求16所述的带宽控制方法，其特征在于，具有：

由令牌量保持部保持上述每个流的令牌量的步骤；

按照上述每个流周期性地将一定的令牌加算到上述令牌量保持部中的步骤；

基于由上述令牌保持部保持的令牌量将该流的读出请求向输出调度器通知的步骤；

当上述流被读出时，将上述令牌量保持部的令牌减去的步骤；以及

基于上述输出帧缓存的帧的储存量决定上述令牌值的加减量的步骤。

20.如权利要求17所述的带宽控制方法，其特征在于，

具有根据在上述输出帧缓存中是否保存有帧来变更加算到上述令牌量保持部中的令牌值的加法上限值的步骤。

21.如权利要求17所述的带宽控制方法，其特征在于，

具有在上述输出帧缓存中没有保存有帧的情况下不加算上述一定量以上的令牌的步骤。

22.如权利要求17所述的带宽控制方法，其特征在于，

具有将在上述输出帧缓存中没有保存有帧时的令牌量的加法上限值设定为，比在上述输出帧缓存中保存有帧时的令牌量的加法上限值小的值的步骤。

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