CN102655479B - 网络中继装置、网络装置以及切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于在网络中继装置中既在必要时保持必要的性能，又抑制消耗功率量。网络中继装置具有数据包中继单元和时钟信号供给单元。数据包中继单元接收从多条线路中的某一条发送来的数据包，并且决定已接收的数据包的传输目的地，传输已接收的数据包。再者，数据包中继单元与所供给的时钟信号同步动作。时钟信号供给单元向数据包中继单元内供给时钟信号。再者，时钟信号供给单元，能够把供给到数据包中继单元内的时钟信号中的至少一部分信号的频率切换到多个不同的值上。

Description

网络中继装置、网络装置以及切换装置

本申请是申请号为“200610105616.0”、申请日为2006年7月17日、发明名称为“网络中继装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及网络中继装置，尤其涉及网络中继装置的消耗功率的降低。

背景技术

以交换机和路由器为主的网络中继装置是构成网络的重要设备。近几年，随着网络的大规模化和通过网络进行传输的数据量的增加，网络中继装置的高性能化和大容量化显著进步。另一方面，随着高性能化、大容量化，网络中继装置的消耗功率呈上升趋势，从系统维护成本和环境保护的观点来看，抑制网络中继装置的消耗功率已成为技术问题。

这里，在日本特开2000-201166号公报中叙述了在用电缆互相连接的装置中具有通常模式和省电模式的技术。

但是，在上述相关技术中，对网络中继装置的省电问题没有什么考虑。一般来说，为了提高网络中继装置的性能（例如交换容量），一般采用的方法是提高构成设备的半导体集成电路的集成度/动作时钟频率，来提高单位时间的数据包处理能力。但随着集成度/动作时钟频率的提高，半导体集成电路的消耗功率也增大，在过去的网络中继装置中，通过设计性能和功能降低的半导体集成电路，实现低消耗功率。但这种方法存在无法实现既满足必要的性能又实现省电。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于在网络中继装置中既在必要时保持必要的性能，又抑制消耗功率量。

为了解决上述问题的至少一部分，本发明的第1方式提供一种网络中继装置。涉及本发明第1方式的网络中继装置具有一个或多个接口部、一个或多个中继处理部以及动作模式变更部。上述接口部分别与一个或多个线路相连接，接收与目的地信息建立关联的数据包，并且向传输目的地发送数据包。上述接口部还能够把动作切换到一个或多个消耗功率电平不同的动作模式上。上述中继处理部根据与上述数据包建立关联的目的地信息，决定上述已收到的数据包的上述传输目的地。上述中继处理部还能够把动作切换到一个或多个消耗功率电平不同的动作模式上。上述动作模式变更部能够独立地对上述接口部的动作模式和上述中继处理部的动作模式进行变更。

若采用涉及本发明第1实施方式的网络中继装置，则中继处理部和接口部能够分别切换到消耗功率电平不同的动作模式上，能够分别独立地变更动作模式。由此，能够灵活地进行变更，即提高消耗功率电平，提高网络中继装置的性能，或者降低消耗功率电平，降低网络中继装置的消耗功率。其结果，在网络中继装置中，能够既在必要时维持必须的性能，又抑制消耗功率量。

本发明的第2方式提供一种与多条线路相连接的网络中继装置。涉及本发明第2实施方式的网络中继装置具有数据包中继单元和时钟信号供给单元。上述数据包中继单元接收从上述多条线路中的某一条发送来的数据包，并且决定上述已接收的数据包的传输目的地，传输上述已接收的数据包。再者，上述数据包中继单元与所供给的时钟信号相同步动作。上述时钟信号供给单元向上述数据包中继单元供给时钟信号。并且，上述时钟信号供给单元能够把供给到上述数据包中继单元内的时钟信号中的至少一部分信号的频率切换到多个不同的值上。

若采用涉及本发明第2实施方式的网络中继装置，则能够把供给到数据包中继单元内的时钟信号中的至少一部分的频率变更为不同的值。由此，若提高频率，则能够提高与该时钟信号同步动作的数据包中继单元的动作速度，提高网络中继装置的性能。并且，若降低频率，则能够降低数据包中继单元的动作速度，降低网络中继装置的消耗功率。其结果，在网络中继装置中，能够既在必要时维持必要的性能，又抑制消耗功率量。

附图说明

图1是表示涉及实施例的网络装置的基本构成的方框图。

图2是表示装置控制部的内部构成的方框图。

图3是表示以接口板和中继处理板为中心的构成的方框图。

图4是表示设定文件内容的一部分的说明图。

图5是表示起动处理的处理例程的流程图。

图6是说明流量切换模式和定期切换模式的说明图。

图7是表示流量切换模式中的频率切换处理的处理例程的流程图。

图8是表示定期切换模式中的频率切换处理的处理例程的流程图。

图9是说明在对方装置之间对线路的通信速度/通信模式进行自动调整的自动协商功能的图。

图10是表示通信速度切换运转模式中的频率切换处理的处理例程的流程图。

图11是表示涉及第1变形例的网络中继装置1000a的基本构成的方框图。

图12是表示涉及第2变形例的网络中继装置1000b的基本构成的方框图。

具体实施方式

以下参照附图，根据实施例来说明本发明的实施方式。

A、实施例

网络中继装置的构成：

参照图1~图3，说明涉及实施例的网络中继装置的构成。图1是表示涉及实施例的网络装置的基本构成的方框图。图2是表示装置控制部的内部构成的方框图。图3是表示以接口板和中继处理板为中心的构成的方框图。

如图1所示，涉及本实施例的网络中继装置1000，主要具有：控制板10、中继处理板100和接口板300。在控制板10上搭载装置控制部11。控制板10、中继处理板100和接口板300通过控制总线400而连接成能够通信的状态。控制板10的装置控制部11能够通过控制总线400向接口板300和中继处理板100的各个构成要素发送控制信号，或者从各个构成要素取得各种信息。在图1中，控制板10，为了利用冗余化来提高可靠性，而配备了二个，一个是通常时所使用的运用体系的控制板；另一个是运用体系的控制板10发生故障时使用的待机体系的控制板。

装置控制部11是对网络中继装置1000整体进行管理的控制部，如图2所示，具有中央运算装置（CPU）12和存储器13。在存储器13内存储控制程序14和设定文件17。CPU12通过执行控制程序14来实现装置控制部的功能。控制程序14包括进行RIP（RoutingInformationProtocol：路由信息协议）和OSPF（OpenShortestPathFirst：优先开放最短路径）等路由协议处理的模块等各种模块。在图2中，有选择地表示出了为说明本实施例所必须的构成，在本说明书中，说明图示的构成。控制程序14具有：流量管理模块15、频率变更模块16、和通信速度管理模块18。流量管理模块15通过与中继处理板100进行通信，取得由中继处理板100处理后的数据包的流量。频率变更模块16对中继处理板100和接口板300上所搭载的电路以及各种总线（以后叙述）的动作频率（时钟信号的频率）的设定、变更进行控制。例如，在以后叙述的起动处理中，设定与动作模式相对应的动作频率。通信速度管理模块18对各个物理接口部320上所连接的各条线路600的通信速度进行管理。这些模块所进行的处理还将在以后进行叙述。

在本实施例中，网络中继装置1000具有2个中继处理板100。2个中继处理板100分别具有同一构成，所以，在图1中，对同一构成要素标注同一符号。中继处理板100具有数据包处理电路120和传输目的地决定电路130。数据包处理电路120和传输目的地决定电路130之间，通过内部总线140而连接成能够通信的状态。数据包处理电路120和传输目的地决定电路130是为了实现后述的这些电路功能而设计的ASIC（ApplicationSpecificIntegratedCircuit：专用集成电路）。

在本实施例中，网络中继装置1000具有3个接口板300。3个接口板300分别具有同一构成，所以，在图1中对一个接口板300表示出其内部构成，对其余的接口板300，省略了内部构成的图示。各个接口板300具有收发处理电路310、以及多个物理接口部320。收发处理电路310和数据包处理电路120及传输目的地决定电路130一样，是专门设计的ASIC。物理接口部320通过线路600与网络相连接，对在线路600上流动的数据包进行光/电变换、电平变换等物理接口变换，变换成在接口板内能够处理的信息。线路600采用同轴电缆或光纤等。

在此，上述中继处理板100的数据包处理电路120和接口板300的收发处理电路310，通过外部总线500连接成能够进行通信的状态。各个数据包处理电路120能够与3个接口板300的全部的收发处理电路310进行通信。

参照图3，以中继处理板100和接口板300为中心进一步详细说明网络中继装置1000的构成。中继处理板100除具有上述数据包处理电路120、传输目的地决定电路130和内部总线140外，还具有板上电源（OBP）160和时钟生成部CL1~CL5。并且，接口板300除具有上述收发处理电路310和物理接口部320外，还具有板上电源（OBP）360和时钟生成部CL6、CL7。

板上电源160是向中继处理板100上所具有的各个构成要素供给电力的装置；板上电源360是向接口板300上所具有的各个构成要素供给电力的装置，分别与总电源部700相连接。

各时钟生成部CL1~CL7在图3中以时钟生成部CL1为代表,如图所示具有：高频振荡器22、低频振荡器23和选择器21。高频振荡器22和低频振荡器23例如用水晶振子等来生成规定频率的时钟信号。由高频振荡器22生成的时钟信号的频率高于由低频振荡器23生成的时钟信号的频率。以下把由高频振荡器22生成的时钟信号称为高时钟信号HH；把由低频振荡器23生成的时钟信号称为低时钟信号HL。例如高时钟信号HH的频率设定为从低时钟信号HL频率的1.5倍到3倍。选择器21根据装置控制部11的控制，使高频振荡器22和低频振荡器23中的某一个生成时钟信号，输出该时钟信号。从以上的说明中可知，各时钟生成部CL1~CL7能够根据装置控制部11的控制，有选择地输出高时钟信号HH或低时钟信号HL中的某一个时钟信号。

时钟生成部CL1向上述中继处理板100的传输目的地决定电路130内供给时钟信号，传输目的地决定电路130与供给的时钟信号同步动作。时钟生成部CL2和时钟生成部CL3向连接上述传输目的地决定电路130和数据包处理电路120的内部总线140内供给时钟信号，内部总线140与供给的时钟信号同步动作。时钟生成部CL4向上述中继处理板100的数据包处理电路120内供给时钟信号，数据包处理电路120与供给的时钟信号同步动作。时钟生成部CL5和时钟生成部CL6向连接上述中继处理板100的数据包处理电路120和接口板300的收发处理电路310的外部总线500内供给时钟信号，外部总线500与供给的时钟信号同步动作。时钟生成部CL7向接口板300的收发处理电路310内供给时钟信号，收发处理电路310与供给的时钟信号同步动作。

进一步说明收发处理电路310、数据包处理电路120、传输目的地决定电路130的构成。如图3所示，收发处理电路310具有：收发引擎311和存储器312。数据包处理电路120具有传输引擎121和存储器122。传输目的地决定电路130具有：传输目的地检索引擎131、存储器132和高速检索存储器133。高速检索存储器133例如可以采用CAM（ContentAddressableMemory：内容可寻址的存储器）。在存储器132内存储转发表134。在高速检索存储器133内存储IP地址表135。高速检索存储器133是具有检索功能的存储器，它能够高速检索已注册在IP地址表135内的IP地址。而且，转发表134和IP地址表135由装置控制部11进行配备。

以下简单地说明利用以上说明的网络中继装置1000进行的数据包中继处理。通过线路600发送来的数据电信号通过物理接口部320而变换成位数据（相当于OSI（OpenSystemInterconnection：开放系统互联）参照模式中的物理层的处理）。收发处理电路310的收发引擎（engine）311对位数据进行解释，按照OSI参照模式中的数据链路层中所使用的数据块（以下称为帧。有以太网（注册商标）帧等）单位进行识别。收发处理电路310的收发引擎311再从被识别的帧中提取在网络层中使用的数据块（以下称为数据包。有IP数据包等），把被提取的数据包通过外部总线500发送到数据包处理电路120内。或者，也可以采用这样的结构，即收发引擎311不提取数据包，而发送帧，在数据包处理电路120内从帧中提取数据包。存储器312在由收发引擎311进行这些处理时，作为暂时存储帧等数据的缓冲区使用。预先由装置控制部11在收发处理电路310内设定收发处理电路310的收发引擎311在多个数据包处理电路120中向哪个数据包处理电路120内发送数据包，或者根据帧的报头信息来决定。

数据包处理电路120的传输引擎121把从收发引擎311发送来的数据包暂时存储在存储器122内。传输引擎121提取与发送来的数据包建立关联的目的地信息。目的地信息例如是包括IP地址的报头信息。传输引擎121把已提取的目的地信息通过内部总线140发送到相同的中继处理板100内的传输目的地决定电路130内。

传输目的地决定电路130把作为发送来的目的地信息的IP地址作为检索键标，对高速检索存储器133内所存储的IP地址表135进行检索。在IP地址表135中，指针与每个注册的IP地址建立关联，所以，传输目的地决定电路130通过检索能够取得与作为检索键标的IP地址相对应的指针。传输目的地决定电路130参照存储器132内所存储的转发表（Forwardingtable）134，取得与指针对应的数据包处理信息。在数据包处理信息中描述了对数据包的传输目的地进行确定的信息、即对应发送数据包的线路进行确定的信息。确定线路的信息，例如是与对象线路相连接的物理接口部320的编号和接收处理电路310的编号。

传输目的地决定电路130通过内部总线140把已取得的数据包处理信息发送到数据包处理电路120内。数据包处理电路120的传输引擎121若取得数据包处理信息，则根据数据包处理信息，从网络中继装置1000所具有的多个收发处理电路310中确定应当传输数据包的收发处理电路310。传输引擎121通过外部总线500向已确定的收发处理电路310传输所对应的数据包处理信息和数据包。收发处理电路310若收到数据包和数据包处理信息，则根据数据包处理信息从确定的物理接口部320中发送数据包。对通过线路600而发送到网络中继装置1000内的各个数据包进行以上说明的一系列的数据包中继处理。

以下参照图4和图5，说明网络中继装置1000的起动处理。图4是表示设定文件内容的一部分的说明图。图5是表示起动处理的处理例程的流程图。起动处理在电源接通时或发生故障而重新起动时执行。若开始起动处理，则首先起动控制板10（步骤S110）。

若起动控制板10，则控制板10的装置控制部11读取存储器13内所存储的设定文件17（步骤S120）。设定文件17是为了用户进行网络中继装置1000的设定而记录各种设定信息的文件。设定文件17除图4所示外，也还包括线路的种类及链接聚合功能的定义等线路信息、和与路由协议有关的定义等路由协议信息等各种信息。图4有选择地表示说明本实施例所必须的部分。设定文件17如图4所示包括运转模式指定信息，用来指定网络中继装置1000的运转模式。涉及本实施例的网络中继装置1000能够按以下5个运转模式进行运转。

1、通常功率固定运转模式

2、小功率固定运转模式

3、流量切换运转模式

4、定期切换运转模式

5、通信速度切换运转模式

再者，设定文件17作为与流量切换运转模式下的运转有关的设定值，可以包括流量范围的指定、以及与流量范围相对应的动作模式的指定。设定文件17作为与定期切换运转模式下的运转有关的设定值，可以包括时间段的指定、以及与时间段相对应的动作模式的指定。再者，设定文件17作为与通信速度切换运转模式下的运转有关的设定值，可以包括通信速度范围的指定以及与通信速度范围相对应的动作模式的指定，对这些运转模式在以后叙述。

设定文件17还可以包括不使用注册信息。不使用注册信息可以包括不使用接口和信息以及不使用端口信息。不使用注册信息是用于预先注册不使用接口板和不使用物理接口部的信息。不使用注册信息例如是在多个接口板300中具有不使用的接口板（不使用接口板）的情况下用于确定该不使用接口板的信息，例如采用接口板300的识别号（在图4所示例中为#3）。并且，不使用注册信息例如是在多个接口板300所分别具有的多个物理接口部320中具有不使用的物理接口部（不使用物理接口部）的情况下用于确定该不使用物理接口部的信息，例如，采用不使用物理接口部所属的接口板300的识别号和不使用物理接口部的识别号的组合（在图4所示的例中为#4—2和#2—3）。

当读取设定文件17时，由装置控制部11根据设定文件17内所记录的信息，来执行网络中继装置1000的各构成要素的起动，设定（步骤S130）。这里，执行起动、设定的各构成要素包括装置控制部11以外的所有构成要素，例如中继处理板1000的数据包处理电路120、传输目的地决定电路130、内部总线140、以及接口板300的收发处理电路310和外部总线500。

具体来说，装置控制部11对中继处理板100的板上电源160进行控制，向数据包处理电路120、传输目的地决定电路130和内部总线140内供给功率。同样，装置控制部11控制接口板300的板上电源360，向收发处理电路310和物理接口部320内供给功率。同样通过板上电源360也向外部总线500内供给功率。但是，装置控制部11，在设定文件17内作为不使用注册信息注册有不使用接口板的情况下，把从所注册的接口板300的板上电源360的输出设为断开。其结果，该接口板300内所包括的各个要素（包括收发处理电路310、物理接口部320和时钟生成部CL6、CL7）处于停止供给功率的状态。同样，在设定文件17内作为不使用注册信息注册有不使用物理接口部的情况下，装置控制部11设定不从板上电源360中向所注册的物理接口部320内供给功率，或者利用已知的技术来抑制消耗功率。

再者，在设定文件17中设定了通常功率固定运转模式的情况下，装置控制部11控制各个时钟生成部CL1~CL7，生成并输出高时钟信号HH。这样一来，上述数据包处理电路120、传输目的地决定电路130、内部总线140、外部总线500和收发处理电路310分别与高时钟信号HH同步起动。同样，在设定文件17内设定了3种切换运转模式（流量切换、定期切换、通信速度切换）中的某一种的情况下，作为初始状态，上述数据包处理电路120、传输目的地决定电路130、内部总线140、外部总线500和收发处理电路310分别与高时钟信号HH同步进行起动。

另一方面，在设定文件17中设定了低功率固定运转模式的情况下，装置控制部11控制各个时钟生成部CL1~CL7，生成并输出低时钟信号HL。这样一来，上述数据包处理电路120、传输目的地决定电路130、内部总线140、外部总线500和收发处理电路310分别与低时钟信号HL同步起动。以下在网络中继装置1000的动作中，将各个构成要素120、130、140、500、310与高时钟信号HH同步的动作模式称为高时钟动作，各个构成要素120、130、140、500、310与低时钟信号HL同步的动作模式称为低时钟动作。一般的概念是，为了能够进行高速数据包处理，将决定各个构成要素的动作速度的主要因素之一的时钟信号设为高速是一种方法，但由于内部的半导体集成电路的动作高速化，消耗功率也上升。在采用这种设计方法的各构成要素所适用的网络中继装置1000中，若使供给到各个构成要素内的动作时钟信号高速化，则交换容量增大，消耗功率也上升。相反，若使时钟信号低速，则能够控制消耗功率，但交换容量减小。

若利用装置控制部11来起动、设定网络中继装置1000的各个构成要素，形成能够运用上述数据包中继处理的状态，则数据包中继处理的运用开始进行（步骤S140），起动处理结束。

在此，如上所述，在设定文件17中，能够设定为2种固定运转模式（通常功率、低功率）和3种切换运转模式（流量切换、定期切换、通信速度切换）中的某一个模式。通常功率固定运转模式是运用开始后总在高时钟动作下运转的运转模式；低功率固定运转模式是运用开始后总在低时钟动作下运转的运转模式；另一方面，切换运转模式是运用开始后根据数据包中继处理的实际处理负荷和预计的处理负荷，自动地变更高时钟动作和低时钟动作的运转模式。参照图6~图8，说明流量切换运转模式、定期切换运转模式。图6是说明流量切换模式和定期切换模式的说明图。图7是表示流量切换模式中的频率切换处理的处理例程的流程图。图8是表示定期切换模式中的频率切换处理的处理例程的流程图。在图6中，横轴表示1日的时间经过；纵轴表示单位时间的通信量（数据包的流量）。对网络中继装置请求的交换容量不一定总请求很高的值，大多是比较有规律地随网络运用环境而变化。例如在图6所示的例中，从7时左右开始，通信量急剧增加，从8时左右到18时左右平均通信量增大。另一方面，从18时左右到20时左右，通信量急剧减少；从20时左右到次日7时左右，平均通信量减少，达到从8时左右到18时左右的通信量的约1/3。

在已知这种通信量的变化是定期地反复出现的情况下，用户选择例如流量切换运转模式。在流量切换设定中，如图4所示，将数据包的单位时间的流量（数据包流量：packets/sec）大于等于0小于M时所对应的动作设定为低时钟动作；将大于等于M时所对应的动作设定为高时钟动作。M值例如设定为从8时左右到18时左右的平均通信量和从20时左右到次日7时左右的平均通信量的中间值。参照图7，说明以流量切换运转模式来运用网络中继装置1000时的频率切换处理。当开始运用时，装置控制部11的流量管理模块15检测出当前的数据包流量（步骤S202）。用作当前的数据包流量的值，采用例如从规定时间（例如5分）前到现在止的平均数据包流量。若检测出当前的数据包流量，则装置控制部11的频率变更模块16参照图4所示的设定文件17内所述的流量切换设定，选择出与被检测的当前的数据包流量相对应的动作模式（在图4所示的例中，为低时钟动作或者高时钟动作）（步骤S204）。频率变更模块16接着判断网络中继装置1000的当前的动作模式是否与在步骤S204选择的动作模式相同（步骤S206）。当频率变更模块16判断为当前的动作模式与在步骤S204中选择的动作模式相同时（步骤S206为“是”），返回到步骤S202的处理，反复进行上述处理。

另一方面，频率变更模块16若判断出当前的动作模式不同于在步骤S204选择的动作模式（在步骤S206为“否”）则把网络中继装置1000的动作模式变更为在步骤S204选择的动作模式（步骤S208）。作为具体例子，说明以下情况：进行图4所示的流量切换设定，在步骤S202中当前的数据包流量小于M，在步骤S204中选择了低时钟动作作为所对应的动作模式。在此情况下，在网络中继装置1000已按低时钟动作进行运转时，返回到步骤S202；在网络中继装置1000按高时钟动作进行运转时，动作模式从高时钟动作变更为低时钟动作。通过下述动作进行从高时钟动作向低时钟动作的动作模式的变更，即，对从上述时钟生成部CL1~CL7供给时钟信号的各个构成要素120、130、140、500和310进行再起动，把从这些时钟生成部CL1~CL17生成的时钟信号从高时钟信号HH变更为低时钟信号HL。

若执行以上这样的频率切换处理，则如图6所示，在通信量大、请求大的交换容量的时间段（在图6的例中为8时左右~18时左右）内，网络中继装置1000按高时钟动作运用。另一方面，在通信量小、不太请求交换容量的时间段（在图6的例中为20时左右至次日7时左右）内，网络中继装置1000按低时钟动作运用。

并且，在图6所示通信环境的情况下，用户也可以选择定期切换运转模式。参照图8，说明按定期切换运转模式来使用网络中继装置1000运用时的频率切换处理。当开始运用时，装置控制部11的频率变更模块16判断当前的时刻是否已到了设定文件17所述的时刻T1（步骤S302）。频率变更模块16若判断为当前的时刻为T1（步骤S302为“是”），则参照设定文件17，把网络中继装置1000的动作变更为时刻T1~T2的时间范围内所指定的动作模式（步骤S304），返回到步骤S302。在图4所示的例中在时刻T1~T2时间范围内所指定的动作模式是低时钟动作，所以，在步骤S304中，网络中继装置1000的动作从高时钟动作变更为低时钟动作。

频率变更模块16若判断出当前的时刻不是T1（步骤S302为“否”），则判断当前的时刻是否是设定文件17中所述的时刻T2（步骤S306）。频率变更模块16若判断为当前的时刻是T2（步骤S306为“是”），则参照设定文件17，把网络中继装置1000的动作变更为时刻T2~T1的时间范围内指定的动作模式（步骤S308），返回到步骤S302。在图4所示的例中，时刻T2~T1的时间范围内指定的动作模式是高时钟动作，所以，在步骤S308中，网络中继装置1000的动作从低时钟动作变更为高时钟动作。频率变更模块16若判断出当前的时刻不是T2（步骤S306为“否”），则返回到步骤S302。

若执行以上这样的频率切换处理，则如图6所示，网络中继装置1000与选择了流量切换运转模式时一样，在被请求大的交换容量的时间段中，按高时钟动作运用；在不太被请求交换容量的时间段中，按低时钟动作运用。

接着，参照图9~图10，说明通信速度切换运转模式。图9是说明和对方装置之间对线路的通信速度/通信模式进行自动调整的自动协商功能的图。图10是表示通信速度切换运转模式中的频率切换处理的处理例程的流程图。自动协商功能是在对方装置之间自动调整线路通信速度/通信模式的功能。在由IEEE（美国电气和电子学会）制定的通信防止中，具有一种带自动协商功能的接口。在具有自动协商功能的代表性通信方式，已有10BASE-T/100BASE-TX（IEEE802.3u中规定）、1000BASE-T（IEEE802.3ab中规定）、1000BASE-X（IEEE802.3z中规定）。在网络中继装置1000的物理接口部320支持这些通信方式的情况下，如图9所示，若用线路600与对方装置2000的物理接口部2020互相连接，则物理接口部320能够确认在与通过线路600进行连接的对方装置2000的物理接口部2020之间的互相传输能力，自动地调整通信速度/通信模式。具体来说，在两个装置之间，通过交换用于传递传输能力信息的控制信号SG，来确认互相的传输能力。并且，能够自动设定两个装置共同支持的模式中的优先级最高的通信速度/通信模式。并且，也能够手动设定通信速度/通信模式。在这样的物理接口部320具有自动协商功能的情况下，由各物理接口部320中调整的通信速度来决定流入到网络中继装置1000内的数据包量。例如在连接10条线路600的网络中继装置1000中，在所有的线路600的通信速度均按10Mbps调整的情况下，网络中继装置1000如果有10Mbps×10条=100Mbps的交换容量，则能够处理所有的数据包。并且，在所有的线路600的通信速度均按1000Mbps调整的情况下，网络中继装置1000需要1000Mbps×10条=10Gbps的交换容量。

这样，根据由物理接口部320进行的通信速度的调整结果，对网络中继装置1000请求的交换容量并不一定是高值。用户在选择通信速度切换运转模式时，考虑动作模式能够提供的交换容量，在设定文件17内设定通信速度范围以及与其相对应的动作模式。在图4所示的例中，将所有的线路600的通信速度的合计值（以下称为合计通信速度）大于等于0小于N的情况所对应的动作模式设定为低时钟动作；将合计通信速度大于等于N的情况所对应的动作模式设定为高时钟动作。

参照图10，说明在以通信速度切换运转模式运用网络中继装置1000时的频率切换处理。当开始运行时，装置控制部11的通信速度管理模块18取得当前的各线路600的通信速度，判断是否发生了合计的通信速度变更（步骤S402）。例如在新连接了线路600的情况下，发生通信速度变更。通信速度管理模块18若判断为未发生通信速度变更（步骤S402为“否”），则继续监视通信速度变更的发生。通信速度管理模块18若判断为发生了通信速度的变更（步骤S402为“是”），则计算、检测出所有线路600的通信速度的合计值（合计通信速度）（步骤S404）。装置控制部11的频率变更模块16参照设定文件17，选择出与被检测的合计通信速度相对应的动作模式（步骤S406）。频率变更模块16判断出网络中继装置1000的当前的动作模式是否与在步骤S406中选择的动作模式相同（步骤S408）。

频率变更模块16若判断出当前的动作模式和在步骤S406中选择的动作模式相同（步骤S408为“是”），则返回到步骤S402，反复进行上述处理。另一方面，频率变更模块16若判断为当前的动作模式不同于在步骤S406中选择的动作模式（步骤S408为“否”），则把网络中继装置1000的动作模式变更为步骤S406中选择的动作模式（步骤S410）。作为具体例，说明以下情况：进行图4所示的通信速度切换设定，在步骤S404中当前的合计通信速度小于N，在步骤S406中低时钟动作被选择作为所对应的动作模式。在此情况下，在网络中继装置1000已经按低时钟动作运转时，返回到步骤S402，在网络中继装置1000按高时钟动作运转时，动作模式从高时钟动作变更为低时钟动作。动作模式的变更和上述流量切换运转模式中的动作模式的变更相同。

若执行以上这样的频率切换处理，则在通信速度的合计值大、预计大量数据包流入的状态下，网络中继装置按高时钟动作运用。另一方面，在通信速度的合计值小、不太请求交换容量的状态下，网络中继装置按低时钟动作运用。

从以上说明中可以看出，在本实施例中，频率变更模块16通过变更生成的时钟信号的频率，来变更网络中继装置1000的动作模式。也就是说，本实施例中的频率变更模块16相当于权利要求项目中的动作模式变更部。

若采用以上说明的本实施例的网络中继装置1000，则通过用户的设定，来变更向各个构成要素供给的时钟信号的频率。这样一来，若使频率高速化，则能够提高半导体集成电路（例如数据包处理电路120、传输目的地决定电路130）的处理速度，提高网络中继装置1000的性能，并且，若使频率低速化，则能够降低半导体集成电路的处理速度，降低网络中继装置1000的消耗功率。其结果是，在网络中继装置1000中，既能够在必要时维持必要的性能，又能够抑制消耗功率量。

再者，由于如定期切换运转模式、流量切换运转模式和通信速度切换运转模式那样，根据处理负荷来自动地切换高时钟动作和低时钟动作，所以，能够在需要交换容量时确保大的交换容量，并且在不需要交换容量时，减小消耗功率。其结果是，能够在不牺牲交换性能的情况下抑制整体的消耗功率量。

再者，用户能够预先把不使用的接口板300注册在设定文件17内。装置控制部11对已注册的不使用的接口板300，在起动时参照设定文件17，有选择地停止供给功率。其结果是，能够进一步抑制消耗功率量。

另外，用户能够把不使用的物理接口部320预先注册在设定文件17内。装置控制部11在设定文件17内注册了不使用的物理接口部320的情况下，设定为不从板上电源360向已注册的物理接口部320内供给功率，或者利用已知技术来抑制消耗功率的状态。其结果是，能够进一步抑制消耗功率量。

B、变形例

上述实施例中的网络中继装置1000的硬件构成是一个例子，并非仅限于此。以下把其他的硬件构成例表示为第1变形例和第2变形例。

第1变形例

图11是表示涉及第1变形例的网络中继装置1000a的基本构成的方框图。在涉及上述实施例的网络中继装置1000中，控制板10、中继处理板100是分离开的。但在涉及第1变形例的网络中继装置1000a中，没有控制板10，装置控制部11搭载在中继处理板100上。此外的构成和各部分的功能与实施例相同，所以，在图11中，标注和图1相同的符号，并省略其说明。在涉及变形例的网络中继装置1000a中，也能够获得和实施例相同的作用和效果。并且，虽然省略了图示，但也可以在一块板上搭载图11中的中继处理板100的构成要素以及接口板300的构成要素。

第2变形例

图12是表示涉及第2变形例的网络中继装置1000b的基本构成的方框图。在涉及上述实施例的网络中继装置1000中，中继处理板100是2块，但在涉及第2变形例的网络中继装置1000b中，具有3块中继处理板100。3块中继处理板100中的2块是通常时进行数据包中继处理的运用体系的板，其余的一块是在运用体系的中继处理板100发生异常时取代发生异常的中继处理板100进行中继数据包处理的待机体系的板。也就是说，中继处理板100中的一个是冗余中继处理板100。

在此，通常运转时，即待机体系的中继处理板100在数据包中继处理中不使用期间，装置控制部11停止向待机体系的中继处理板100的各个构成要素（数据包处理电路120、传输目的地决定电路130、内部总线140等）供给时钟信号。这样一来，抑制了网络中继装置1000整体的消耗功率。而且，在运用体系的中继处理板100中的一块发生异常的情况下，重新开始起动向待机体系的中继处理板100的各个构成要素供给时钟信号，通过控制总线400向待机体系的中继处理板100复制未发生异常的运用体系的中继处理板100的设定（转发表134和IP地址表135的内容等）。这样一来，发生异常时，能够迅速地把待机体系的中继处理板100替换成运用体系。而且，为了使该体系替换不出现问题，最好在通常运转时在待机体系的中继处理板100中，仅使用于控制板10与待机体系的中继处理板100进行通信的控制总线400的控制电路，处于被供给时钟信号而能够动作的状态下。并且，最好对通过控制总线400的通信，在通常运转时定期地进行确认是否正常的处理。

上述实施例中的网络中继装置1000搭载了2块中继处理板100，但在第2变形例中的网络中继装置1000b如图12所示搭载了3块中继处理板100。3块中继处理板100中的2块作为运用体系并行地进行数据包中继处理，由此能够增大交换容量。3个中继处理板100中的一块是在运用体系的2块中继处理板100中的某一块发生故障时，代替发生故障的中继处理板100而使用的待机体系的中继处理板100。

在第2变形例中的网络中继装置1000b中，在不太需要交换容量的情况下（例如图6中的20时左右至次日7时左右止），装置控制部11使运用体系的中继处理板100为1个，而把其余的二个作为待机体系的中继处理板100。在此情况下，也可以停止向待机体系的中继处理板的各个构成要素供给时钟信号。这样一来，一个运用体系的中继处理板100单独地进行数据包中继处理，所以网络中继装置1000b整体的交换容量减小，能够控制消耗功率。这种运用体系和待机体系的切换也可以根据网络中继装置1000b整体的数据包流量的监视而动态地执行。例如在数据包流量为规定阈值以上的情况下，使2个中继处理板100作为运用体系动作；在数据包流量小于规定阈值的情况下，使一个中继处理板100作为运用体系动作。这样，能够在需要交换容量时，确保大的交换容量，并且在不需要交换容量时，降低消耗功率。

上述实施例的中继处理板100搭载有数据包处理电路120、传输目的地决定电路130和内部总线140的一个组（以下称为中继处理组）。第2变形例的中继处理板100如图12所示搭载了2个中继处理组。2个中继处理组并行地进行数据包中继处理，由此可增大交换容量。

在涉及第2变形例的网络中继装置1000中，在不太需要交换容量的情况下（例如图6的从20时左右起到次日7时左右止），装置控制部11也可以停止向一个中继处理组内供给时钟信号。这样一来，剩余的一个中继处理组单独地进行数据包中继处理，所以装置整体的交换容量减小，能够抑制消耗功率。也可以根据网络中继装置1000整体的数据包流量的监视而动态地进行这样的时钟信号的停止、供给的切换。例如在数据包流量为阈值以上的情况下，分别向2个中继处理组供给时钟信号使其动作；在数据包流量为阈值以下的情况下，对一个中继组停止共用时钟信号。这样一来，能够在需要交换容量时，确保大的交换容量，在不需要交换容量时，降低消耗功率。

第3变形例

在上述实施例中，在时钟生成部CL1~CL7具有2个频率振荡器22、23，由此生成2种频率的时钟信号。但时钟信号的生成方法并不仅限于此。例如时钟生成部也可以具有一个频率振荡器和按规定倍频率对时钟信号倍频的倍频电路。倍频电路根据装置控制部11的控制，来变更倍频率，由此能够生成2种频率的时钟信号。而且，倍频电路也可配备在作为时钟信号的供给对象的要素（例如数据包处理电路120）的内部。而且，由装置控制部11进行的倍频电路的控制，既可以通过信号线向倍频电路发送高或低的控制信号来进行，也可以通过把标记写入到对倍频电路的控制寄存器内来进行。

第4变形例

在上述实施例中，将网络中继装置1000的动作模式以在高时钟动作和低时钟动作这2个阶段进行控制。但也可以以多阶段的动作模式进行控制。具体来说，也可以使时钟生成部CL1~CL7的全部或一部分构成为能够生成3种以上的不同频率，根据处理负荷或用户的设定，以多阶段变更使网络中继装置1000动作的时钟信号的频率。或者也可以不同时变更时钟生成部CL1~CL7，而是每一部分分阶段地进行变更，由此以多阶段的动作模式进行控制。具体来说，将使时钟生成部CL1~CL7全部生成高时钟信号HH进行动作的状态作为第1动作模式。将使向数据包处理电路120和传输目的地决定电路130以及内部总线140供给时钟信号的时钟生成部CL1~CL4生成低时钟信号HL、使向外部总线500和收发处理电路310供给时钟信号的时钟生成部CL5~CL7生成高时钟信号HH来进行动作的状态作为第2动作模式。将使时钟生成部CL1~CL7全都生成低时钟信号HL来进行动作的状态作为第3动作模式。并且，也可以根据处理负荷或用户的设定，在第1~第3动作模式中的某一种下，有选择地运用网络中继装置1000。这样，可以使分别供给的时钟信号独立，来变更中继处理板100的动作、接口板300的动作以及外部总线500的动作，因此能够灵活地变更网络中继装置1000的处理性能和消耗功率的平衡。

其他变形例

在上述实施例中，可以把用硬件来实现的结构的一部分置换成软件。相反，也可以把用软件来实现的结构的一部分置换成硬件。例如在上述实施例中，数据包处理电路120和传输目的地决定电路130由ASIC来构成，但也可以由通用处理器和程序来构成。

以上根据实施例、变形例，说明了本发明。但上述发明的实施方式是为了便于理解本发明，并非对本发明的限定。本发明在不脱离其构思和权利要求书的情况下，能够进行变更、改进，并且，其等效物包含在本发明内。

Claims (28)

1.一种网络中继装置，其特征在于，具有：

中继处理部，根据消耗功率不同的多个动作模式中的某一个动作模式，通过包含目的地信息的数据包，确定数据包的传输目的地；以及

接口部，不依赖上述中继处理部的动作模式而根据规定的消耗功率的动作模式，将包含目的地信息的数据包相应于来自网络的接收向上述中继处理部输出，将通过上述中继处理部确定了传输目的地的数据包向网络发送。

2.如权利要求1所述的网络中继装置，其特征在于，

上述中继处理部的动作模式能够不依赖于多个上述接口部中的至少一个接口部的动作模式而基于通过上述网络中继装置接收或发送的数据包的流量进行切换。

3.如权利要求1或2所述的网络中继装置，其特征在于，

上述接口部以能够与上述中继处理部的动作模式独立切换的、消耗功率不同的多个动作模式中的某一个动作模式进行上述数据包的收发处理。

4.如权利要求1或2所述的网络中继装置，其特征在于，

多个上述中继处理部中的第一中继处理部的动作模式与第二中继处理部的动作模式独立，能够基于通过上述网络中继装置接收或发送的数据包的量进行切换。

5.如权利要求1或2所述的网络中继装置，其特征在于，

多个上述中继处理部中的第一中继处理部的动作模式不依赖于第二中继处理部的动作模式，能够基于通过上述网络中继装置接收或发送的数据包的流量进行切换。

6.如权利要求1或2所述的网络中继装置，其特征在于，

还具有总线，该总线以消耗功率不同的多个动作模式中的一个动作模式进行动作，在一个或多个上述接口部和一个或多个上述中继处理部之间传输数据包，

相应于上述中继处理部中的向消耗功率小的动作模式的切换，上述总线的动作模式切换到消耗功率小的动作模式。

7.如权利要求6所述的网络中继装置，其特征在于，

还具有控制部，该控制部通过控制被提供给上述中继处理部、上述接口部和上述总线的时钟信号的频率，切换上述中继处理部、上述接口部和上述总线中的至少一个的动作模式。

8.如权利要求1所述的网络中继装置，其特征在于，还具有：

控制部，控制上述接口部以及上述中继处理部的动作，预先登录多个上述接口部中的不进行动作的接口部，降低或停止提供给上述登录的接口部的功率。

9.一种网络装置，其特征在于，具有：

接口板，能够与一个或多个线路连接，并且具有接口部，该接口部与上述线路进行数据包的收发处理；

控制板，具有中继处理部和装置控制部，该中继处理部决定作为上述收发处理的数据包的传输目的地的线路，该装置控制部进行按照路由协议的处理；以及

总线，传输上述接口板和上述控制板之间的数据包；

上述控制板中的上述中继处理部不依赖于以规定的消耗功率进行动作的上述接口板的动作模式，而根据消耗功率不同的多个动作模式的某一个进行动作。

10.如权利要求9所述的网络装置，其特征在于，

基于由上述网络装置收发的数据包的量，切换上述中继处理部的动作模式。

11.如权利要求9或10所述的网络装置，其特征在于，

上述总线根据消耗功率不同的多个动作模式的某一个进行动作，相应于上述中继处理部的动作模式的切换，切换上述总线的动作模式。

12.如权利要求11所述的网络装置，其特征在于，

在将上述中继处理部的动作模式切换为消耗功率更小的动作模式的情况下，将上述总线的动作中的动作模式切换为消耗功率更小的动作模式。

13.如权利要求12所述的网络装置，其特征在于，

上述中继处理部由ASIC构成，

在将上述中继处理部的动作模式切换为消耗功率更小的动作模式的情况下，减少被提供给上述ASIC的时钟信号的频率。

14.如权利要求13所述的网络装置，其特征在于，

上述中继处理部具备存储器，该存储器保持对包含在数据包的头信息中的IP地址和用于确定作为发送目的地的线路的信息的对应关系进行管理的信息，

上述中继处理部根据所提供的时钟信号参照上述存储器，基于包含在经由上述接口板接收的数据包中的IP地址，决定作为上述收发处理的数据包的传输目的地的线路。

15.如权利要求14所述的网络装置，其特征在于，

上述控制板还具备动作模式管理部，该动作模式管理部控制被提供给上述ASIC的时钟信号的频率的增减，管理动作模式。

16.一种网络装置，其特征在于，具备：

接口板，能够与一个或多个线路连接，并且具有接口部，该接口部与上述线路进行数据包的收发处理；

传输处理板，具有中继处理部，该中继处理部决定作为上述收发处理的数据包的传输目的地的线路；

控制板，具有装置控制部，该装置控制部进行路由协议的处理；以及

总线，在上述接口板和上述传输处理板之间传输数据包；

上述传输处理板不依赖于以规定的消耗功率进行动作的上述接口板的动作模式，而根据消耗功率不同的多个动作模式中的某一个进行动作。

17.一种网络装置，其特征在于，具备：

接口板，能够与一个或多个线路连接，并且包含接口部，该接口部以消耗规定的功率的动作模式进行动作，并与上述线路进行数据包的收发处理；

一个或多个第一传输处理板，与上述接口板连接，并且包含第一中继处理部，该第一中继处理部决定作为上述收发处理的数据包的传输目的地的线路；以及

一个或多个第二传输处理板，与上述接口板连接，并且包含第二中继处理部，该第二中继处理部决定作为上述收发处理的数据包的传输目的地的线路；

上述第一传输处理板及上述第二传输处理板分别包含模式管理部，

上述模式管理部基于上述网络装置收发的数据包的量对上述第一中继处理部，不依赖于上述接口板的动作模式而进行模式的切换，以使根据消耗功率不同的第一模式及第二模式中的某一个模式作为当前用系统进行动作，

根据消耗功率比上述第一模式及上述第二模式低的第三模式，使上述第二中继处理部作为待机系统而待机，

在切换为上述当前用系统的情况下，对上述第二中继处理部控制模式的切换，以进行按照上述第一模式及第二模式中的某一个模式的动作。

18.如权利要求17所述的网络装置，其特征在于，

上述模式管理部控制被提供给上述第一中继处理部以及上述第二中继处理部的时钟信号，

在根据上述第三模式使中继处理部待机的情况下，停止提供上述时钟信号。

19.如权利要求17或18所述的网络装置，其特征在于，

具备控制总线，该控制总线连接在上述模式管理部和上述第二中继处理部之间，并且被连接在上述模式管理部和上述第二中继处理部之间，传输上述模式管理部和上述第二中继处理部之间的控制信息，

上述控制总线，能够不依赖于上述第二中继处理部的模式，而提供时钟信号并传输控制信息。

20.如权利要求17或18所述的网络装置，其特征在于，

多个上述第一中继处理部保持在决定作为数据包的传输目的地的线路的情况下被参照的线路确定信息，

在对应当前用系统进行动作的至少一个第一中继处理部的故障发生而将上述第二中继处理部切换为上述当前用系统的情况下，上述第二中继处理部取得上述线路确定信息。

21.如权利要求17或18所述的网络装置，其特征在于，

按照在上述网络装置收发的数据包的量，将上述第二中继处理部从待机系统切换为当前用系统。

22.一种网络装置，其特征在于，具有：

接口板，能够与一个或多个线路连接，并且具有接口部，该接口部以消耗规定的功率的动作模式进行动作，并与上述线路进行数据包的收发处理；

一个或多个第一传输处理板，与上述接口板连接，并且包含第一中继处理部，该第一中继处理部决定作为上述收发处理的数据包的传输目的地的线路；

一个或多个第二传输处理板，与上述接口板连接，并且包含第二中继处理部，该第二中继处理部决定作为上述收发处理的数据包的传输目的地的线路；以及

第一控制板及第二控制板，分别与上述第一传输处理板及上述第二传输处理板连接；

上述第一中继处理部与上述第二中继处理部，在当前用系统和待机系统中冗余构成，

对于当前用系统的中继处理部，不依赖于上述接口板的动作模式而设定以规定的消耗功率进行动作的第一模式，对于待机系统的中继处理部设定以比上述第一模式的消耗功率小的消耗功率来待机的第二模式。

23.如权利要求22所述的网络装置，其特征在于，

控制被提供给上述第一中继处理部以及上述第二中继处理部的时钟信号，分别设定上述第一模式以及上述第二模式，在根据上述第二模式使中继处理部待机的情况下，停止提供上述时钟信号。

24.一种网络中继装置，其特征在于，具备：

接口部，与线路连接，进行数据包的收发；

中继处理部，基于与通过上述接口部接收到的数据包建立了关联的目的地信息，决定上述接口部应该发送的数据包的传输目的地；以及

控制部，控制上述接口部以及上述中继处理部的动作；

使上述接口部以规定的消耗功率进行动作，并且有选择地使上述中继处理部以第一消耗功率或比上述第一消耗功率低的第二消耗功率进行动作。

25.如权利要求24所述的网络中继装置，其特征在于，

上述控制部为了控制上述中继处理部的动作而控制提供给上述中继处理部的时钟信号的频率。

26.如权利要求24所述的网络中继装置，其特征在于，

上述接口部和上述中继处理部通过总线连接，

相应于上述中继处理部从上述第一消耗功率下的动作到上述第二消耗功率下的动作的切换，上述总线以更低的消耗功率进行动作。

27.如权利要求26所述的网络中继装置，其特征在于，

上述控制部为了控制上述中继处理部的动作而控制提供给上述中继处理部的时钟信号的频率，为了控制上述总线的动作而控制提供给上述总线的时钟信号的频率。

28.一种网络中继装置，其特征在于，具有：

中继处理部，根据规定的消耗功率的动作模式，通过包含目的地信息的数据包，确定数据包的传输目的地；以及

接口部，不依赖上述中继处理部的动作模式而根据消耗功率不同的多个动作模式中的某一个动作模式，将包含目的地信息的数据包相应于来自网络的接收向上述中继处理部输出，将通过上述中继处理部确定了传输目的地的数据包向网络发送。