CN106464607A - 通信设备、通信系统、通信方法和存储用于通信的程序的存储介质 - Google Patents

Abstract

[问题]提供一种通信设备，在使用多个通信线路来传送数据的情况下所述通信设备能够抑制由每个通信线路所发射的数据量的不平衡。[解决方案]分解单元(81)分解所输入的帧。分发单元(82)根据多个线路中的每一个的输出频带来分发所分解的帧。发射单元(83)发射所分解的帧。分发单元(82)将帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，所述剩余输出权重指示了在每个预定时段中可以通过每个线路输出的剩余数据量与单位时间可以输出的数据量的比率，单位时间可以输出的数据量被指定为每个线路的输出频带。发射单元(83)发射相当于在预定时段逝去时的剩余数据量的虚拟帧。

Description

通信设备、通信系统、通信方法和存储用于通信的程序的存储 介质

技术领域

本发明涉及通信设备、通信系统、通信方法、和存储用于通信的程序的存储介质，上述这些用于通过聚合多个通信线路来传送数据。

背景技术

一种用于使用多个线路来增加通信带宽的已知技术是链路聚合，其在IEEE(电气电子工程师协会)802.3ad中被标准化。根据链路聚合，基于MAC(媒体访问控制)地址或IP(互联网协议)地址等来将帧分发到多个线路。

除此之外，PTL 1描述了一种使用多个无线信道等并行发射数据分组且在正常发射失败的情况下进行重新发射该数据分组的方法。根据PTL 1中所述的方法，发射缓冲中累积的数据帧被用于生成多个数据分组，每个数据分组以可以并行发射的分组为单位需要相同的发射时间，且数据分组以可以并行发射的分组为单位被连续发射。然后，如果一次生成的多个数据分组需要不同的发射时间，在并行发射之前，在需要较短发射时间的数据分组上添加虚拟比特，使得所有的数据分组以相同的时间被发射。

引用列表

专利文献

[PTL 1]日本未审专利申请公布No.2008-187725

发明内容

技术问题

上述的链路聚合可能导致线路之间消耗带宽的不平衡。例如，在一条线路中的业务相比物理带宽更重而另一条线路中的业务相比物理带宽更轻的情况下，上述的方法难以在线路之间均匀地分发业务。

除此之外，根据PTL 1中所述的方法，生成了多个数据分组以具有互相相同的发射时间，且通过互相独立的信道来传送数据。因此，取决于线路的状况，可能在信道之间造成传送数据量的不平衡。

因此，本发明的目标在于提供一种通信设备、通信系统、通信方法和存储用于通信的程序的存储介质，上述这些可以在通过使用多个通信线路来传送数据的情况下减少通过各个线路发射的数据量的不平衡。

问题的解决方案

根据本发明的一种通信设备，使用多个线路来传送数据，包括：

分解装置，其分解所输入的帧；

分发装置，其基于多个线路的输出带宽来分发所分解的帧；以及

发射装置，其发射所分发的帧，

其中，所述分发装置将帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，所述剩余输出权重指示了在每个预定时段中可以通过该线路输出的剩余数据量与每单位时间可以输出的数据量的比率，每单位时间可以输出的数据量被指定为对于每个线路的输出带宽，

并且其中，所述发射装置发射相当于在所述预定时段逝去时的所述剩余数据量的虚拟帧。

根据本发明的一种通信系统包括多个通信设备，所述通信设备各自使用多个线路来传送数据，

其中，所述通信设备中的每一个包括：

分解装置，其分解所输入的帧；

分发装置，其基于多个线路的输出带宽来分发所分解的帧；以及

发射装置，其发射所分发的帧，

其中，所述分发装置将帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，所述剩余输出权重指示了在每个预定时段中可以通过该线路输出的剩余数据量与每单位时间可以输出的数据量的比率，每单位时间可以输出的数据量被指定为对于每个线路的输出带宽，

并且其中，所述发射装置发射相当于在所述预定时段逝去时的所述剩余数据量的虚拟帧。

根据本发明的一种用于使用多个线路来传送数据的通信方法，包括：

分解所输入的帧；

将所分解的帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，所述剩余输出权重指示了在每个预定时段中可以通过该线路输出的剩余数据量与每单位时间可以输出的数据量的比率，每单位时间可以输出的数据量被指定为对于每个线路的输出带宽；以及

发射相当于在所述预定时段逝去时的所述剩余数据量的虚拟帧以及所分发的帧。

根据本发明的一种存储介质，存储用于通信的程序，所述程序被施加于计算机，用于使用多个线路来传送数据，

使得所述计算机执行：

分解处理，分解所输入的帧；

分发处理，基于多个线路的输出带宽来分发所分解的帧；以及

发射处理，发射所分发的帧，

其中，执行所述分发处理以将帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，所述剩余输出权重指示了在每个预定时段中可以通过该线路输出的剩余数据量与每单位时间可以输出的数据量的比率，每单位时间可以输出的数据量被指定为对于每个线路的输出带宽，

并且其中，执行所述发射机处理以发射相当于在所述预定时段逝去时的所述剩余数据量的虚拟帧。

本发明的有益效果

根据本发明，在通过使用多个通信线路来传送数据的情况下，抑制了通过各个线路发射的数据量的不平衡。

附图说明

图1是图示说明根据本发明的通信系统的示例实施例的框图。

图2是图示说明发射数据帧的示例处理的解释图。

图3是图示说明接收数据帧的示例处理的解释图。

图4是图示说明示例分解前的数据帧的解释图。

图5是图示说明示例分解后的数据帧的解释图。

图6是图示说明控制帧的示例格式的解释图。

图7是图示说明虚拟帧的示例格式的解释图。

图8是图示说明分发帧的示例处理的解释图。

图9是图示说明在将帧输出到具有可用于输出的最大数目的剩余字节的线路的情况下的示例操作的解释图。

图10是图示说明调整输出带宽的示例方法的解释图。

图11是图示说明测量延迟时间的示例方法的解释图。

图12是图示说明根据本发明的通信设备的概览的框图。

图13是图示说明根据本发明的通信系统的概览的框图。

具体实施方式

下面将结合附图来描述本发明的示例实施例。

图1是图示说明根据本发明的通信系统的示例实施例的框图。本示例实施例的通信系统包括两个通信设备：通信设备1和通信设备15。通信设备1和15具有相同功能且包括接收单元2和发射单元3。注意：除了接收单元2和发射单元3，通信设备1和15可以分别具有设备间不同的功能。

通信设备1和15经由多个线路：线路1、线路2……线路n互相连接。通信设备1和15构成一对，互相通信。注意：通信设备1和15可以互相直接连接或经由任何其他设备连接。注意：不管它们是否经由任何其他设备连接，来自通信设备1的帧均被寻址到通信设备15。而且，在本示例实施例中，假设没有来自通信设备1以外的设备的帧被输入到通信设备15。

发射单元3包括分解单元4、带宽管理单元5、分发单元6、控制帧生成单元7-1到7-n、存储单元8-1到8-n以及仲裁单元9-1到9-n。在下面关于功能的描述中，控制帧生成单元、存储单元和仲裁单元被分别标注为控制帧生成单元7、存储单元8和仲裁单元9。控制帧生成单元7、存储单元8和仲裁单元9被设置用于每个连接的线路(端口)。

分解单元4分解输入的帧并且将得到的帧输入到分发单元6。分解单元4可以使用分解帧的任何方法，因此分解单元4可以使用公知方法来分解帧。

带宽管理单元5管理各个线路的输出带宽。分发单元6基于各个线路的输出带宽而将分解的帧分发到存储单元8。注意：将在稍后描述带宽管理单元5所管理的输出带宽的细节以及分发单元6如何分发分解后的帧。

控制帧生成单元7生成将被发射到另一通信设备的控制帧。此外，如果将被发射的数据帧的量相对于带宽管理单元5所管理的线路的输出带宽而言较小，则控制帧生成单元7生成将被发射的虚拟帧。注意：在稍后描述控制帧和虚拟帧的细节。

存储单元8暂时保存已从分发单元6输入的帧。

仲裁单元9经由连接的线路顺序地发射已经被输入到存储单元8的帧。

由根据程序(用于通信的程序)运行的计算机中的中央处理单元(CPU)来实现分解单元4、带宽管理单元5、分发单元6、控制帧生成单元7以及仲裁单元9。例如，程序可以被存储在通信设备1中的存储单元(未示出)中，且CPU可以读取程序以根据程序来充当分解单元4、带宽管理单元5、分发单元6、控制帧生成单元7以及仲裁单元9。

可替换地，可以由专用硬件来实现分解单元4、带宽管理单元5、分发单元6、控制帧生成单元7以及仲裁单元9中的每一个。而且，可以由例如存储器来实现存储单元8。

图2是图示说明由发射单元3执行的发射数据帧的示例处理的解释图。当帧1、2和3被输入到发射单元3时，分解单元4分解每个帧，将序号、报头标志和结束标志添加到每个分解的帧，且将帧输入到分发单元6。报头标志识别数据是否是已经被分解的帧的报头，而结束标志识别数据是否是已经被分解的帧的结束。

这里，假设帧1a的序号是n，则帧1b、1c、2、3a和3b的序号分别被表示为n+1、n+2、n+3、n+4和n+5。

基于由带宽管理单元5管理的各个线路的输出带宽，分发单元6在各个线路上将帧发射存储单元8(8-1、8-2和8-3)。图2中所示的示例假设在带宽管理单元5所管理的线路中，线路2具有最大的输出带宽且线路1具有最小的输出带宽。针对每个线路所设置的存储单元8存储接收到的帧。仲裁单元9(9-1、9-2和9-3)读取存储在存储单元8中的任何帧，并且将其发射到与之相连接的线路。

接收单元2包括过滤单元10-1到10-n、控制帧处理单元11-1到11-n、存储单元12-1到12-n、读取单元13和组合单元14。在下面关于功能的描述中，过滤单元、控制帧处理单元和存储单元被分别标注为过滤单元10、控制帧处理单元11和存储单元12。过滤单元10、控制帧处理单元11和存储单元12被设置用于每个待被连接的线路(端口)。

过滤单元10接收从另一设备发射的帧，并且将该帧输入到控制帧处理单元11和存储单元12。

控制帧处理单元11处理接收到的控制帧。

存储单元12暂时保存已经从过滤单元10输入的帧。

读取单元13读取由每个存储单元12保存的帧并将帧输入到组合单元14。

组合单元14将已经从读取单元13输入的帧进行组合，将得到的帧发射到另一设备。

由根据程序(用于通信的程序)运行的计算机中的CPU来实现过滤单元10、控制帧处理单元11、读取单元13和组合单元14。例如，程序可以被存储在通信设备1中的存储单元(未示出)中，且CPU可以读取程序以根据程序来充当过滤单元10、控制帧处理单元11、读取单元13和组合单元14。

可替换地，可以由专用硬件来实现过滤单元10、控制帧处理单元11、读取单元13和组合单元14中的每一个。而且，可以由例如存储器来实现存储单元12。

图3是图示说明由接收单元2执行的接收数据帧的示例处理的解释图。图3中所图示的帧1a、1b、1c、2、3a和3b是已经由图2中所图示的各个仲裁单元9发射的帧。

过滤单元10(10-1、10-2和10-3)将发射的数据帧输入到存储单元12(12-1、12-2和12-3)。读取单元13读取在存储单元12中存储的数据帧并且按照序号的次序而不管到达的次序，将它们输入到组合单元14。

在图2和3所图示的示例中，读取单元13开始读取具有最小的序号帧1a，然后顺序读取后续的帧，每个帧都具有通过向前一帧增加1而获得的序号。

组合单元14从具有报头标志1的帧到具有结束标志1的帧之间来识别帧序列，以作为分解前的帧。然后，组合单元14从分解的帧中去除序号、报头标志、结束标志，将这些帧组合在一起以恢复分解前的帧，并发射恢复的帧。

接下来，下面描述了控制帧的细节。控制帧被用于检查线路连接以及用于动态控制输出带宽。具体地，控制帧由图1中所图示的发射单元3中的控制帧生成单元7(7-1、7-2、……、7-n)生成。然后，仲裁单元9(9-1、9-2、……、9-n)在数据帧和控制帧之间进行仲裁，并将控制帧输出到线路。

然后，在通信设备15中的接收单元2中，过滤单元10(10-1、10-2、……、10-n)接收控制帧，并且如果控制帧匹配对于控制帧的条件，则过滤单元10将其输入到控制帧处理单元11(11-1、11-2、……、11-n)。控制帧处理单元11分析控制帧的内容，使用分析的内容来控制输出带宽并生成待被发射的控制帧。

接下来，下面描述了虚拟帧的细节。当将被输出的数据帧的量相对于指定的输出带宽而言较小时，插入相当于带宽可用部分的虚拟帧。如下所述，虚拟帧还被用于动态控制输出带宽。

具体地，如果待被输出的数据帧的量相对于管理下的输出带宽而言较小，带宽管理单元5将这个效果通知对应于每个线路的控制帧生成单元7(7-1、7-2、……、7-n)。在接收到通知后，控制帧生成单元7生成虚拟帧，以使得输出的帧符合带宽管理单元5所管理的输出带宽，并且将虚拟帧输出到仲裁单元9。仲裁单元9发射已经经过输出仲裁的虚拟帧和数据帧。

而且，在通信设备15中的接收单元2中，过滤单元10(10-1、10-2、……、10-n)接收虚拟帧，并且如果虚拟帧匹配对于虚拟帧的条件，则过滤单元10将其输入到控制帧处理单元11(11-1、11-2、……、11-n)。然后，控制帧处理单元11丢弃输入的虚拟帧。

接下来，下面描述了在本示例实施例中使用的帧的细节。图4是图示说明示例数据帧在其分解前的解释图。图4中所图示说明的分解前的数据帧21包括报头22和净荷23，其中报头22是帧穿过网络所需要的。

图5是图示说明分解后的数据帧的示例的解释图。分解后的数据帧24-a到24-c是根据图4中所图示说明的分解前的数据帧21而生成的。图5中的示例显示了分解前的数据帧被分解为三个帧。

如具有分解后的数据帧24-a到24-c的图5中所图示说明的，分解单元4将分解前的数据帧21分解为分解前的数据帧的数据段31。此外，分解单元4对每个数据段增加了报头25、序号26、报头标志27、结束标志28、控制标志29和虚拟标志30，以生成分解后的数据帧。

除分解前的数据帧中的报头22以外，附加给出了数据帧穿过网络所需要的报头25。

序号26被接收单元2中的读取单元13用于重新排列分解后的数据帧。通过向之前紧接着的一个分解后的数据帧的序号增加1来确定序号26的值。

报头标志27指示了分解前的数据帧的报头。在图5中所图示说明的分解后的数据帧中，仅有分解后的数据帧24-a具有被设为1的报头标志27，而分解后的数据帧24-b和24-c各自具有被设为0的报头标志27。

结束标志28指示了分解前的数据帧的结束。在图5中所图示说明的分解后的数据帧中，仅有分解后的数据帧24-c具有被设为1的结束标志28，而分解后数据帧24-a和24-b各种具有被设为0的结束标志。

报头标志27和结束标志28被接收单元2中的组合单元14用来组装帧。

控制标志29指示了该帧是控制帧。此外，虚拟标志30指示了该帧是虚拟帧。在图5中所图示说明的分解后的数据帧中，控制标志29和虚拟标志30被设为0。

图6是图示说明控制帧的示例格式的解释图。与图5中所图示说明的分解后数据帧一样，控制帧32包括报头25、序号26、报头标志27、结束标志28、控制标志29和虚拟标志30。通过向之前紧接着的一个控制帧32的序号增加1来确定控制帧中的序号26的值。而且，报头标志27和结束标志28永久地被设为1。而且，表示该帧为控制帧的字段的控制标志2被设为1。而且，表示该帧为虚拟帧的字段的虚拟标志被设为0。

如果帧具有被设为1的控制标志29，则接收单元2中的过滤单元10确定该帧为控制帧，并且将该控制帧输出到控制帧处理单元11。换句话说，过滤单元10基于控制标志29是否被设为1来进行判断，其中将控制标志29是否被设为1作为对于控制帧的条件。

除了包括在分解后的数据帧中的信息之外，控制帧32出于调整线路带宽的目的，还包括远程设备发射帧计数33、远程设备发射字节计数、本地设备接收帧计数35、本地设备接收字节计数36、本地设备发射帧计数37、本地设备发射字节计数38以及延迟测量信息39。

远程设备发射帧计数33指示了从相对应的通信设备发射的帧的数目。远程设备发射字节计数34指示了从相对应的通信设备发射的帧的字节的数目。本地设备接收帧计数35指示了从相对应的通信设备接收到的帧的数目。本地设备接收字节字数36指示了从相对应的通信设备接收到的帧的字节的数目。本地设备发射帧计数37指示了由本地通信设备所发射的帧的数目。本地设备发射字节计数38指示了由本地通信设备所发射的帧的字节的数目。延迟测量信息39指示了在发射帧时所测量的延迟时间。注意：稍后在下面关于调整输出带宽的功能的描述中描述了如何使用包括在控制帧中的各个字段。

图7是图示说明虚拟帧的示例格式的解释图。与图5中所图示说明的分解后的数据帧24以及图6中所图示说明的控制帧32一样，虚拟帧40包括报头25、序号26、报头标志27、结束标志28、控制标志29和虚拟标志30。

在虚拟帧中，序号26被永久地设为0，报头标志27和结束标志28两者被永久地设为1。而且，控制标志29被设为0且虚拟标志30被设为1。

如果帧具有被设为1的虚拟标志30，则接收单元2中的过滤单元10确定该帧是虚拟帧，并且将该虚拟帧输出到控制帧处理单元11。换句话说，过滤单元10基于虚拟标志30是否被设为1来进行判断，其中将虚拟标志30是否被设为1作为对于虚拟帧的条件。

<分发帧的功能>

接下来，下面描述分发单元6如何分发分解后的帧。带宽管理单元5管理每单位时间可以输出的数据量，每单位时间可以输出的数据量被指定为每个线路的输出带宽，以及还管理每个预定时段中可以通过线路输出的剩余数据量。具体地，带宽管理单元5保存每单位时间可用于输出的字节的数目，以作为每单位时间可以输出的数据量，并且保存每个线路的可用于输出的剩余字节的数目，以作为每个预定时段中可以输出的剩余数据量。单位时间被永久地设为任何单位的值。

每次分解后的数据帧被输出到线路时，分发单元6就向带宽管理单元5通知输出的分解后的数据帧的字节的数目。带宽管理单元5从由带宽管理单元5所保存的可用于输出的剩余字节的数目中减去通知的分解后的数据帧的字节的数目。

对于每个预定时段，带宽管理单元5将可以输出的数据量(可用于输出的字节的数目)设置为可以输出的剩余数据量(可用于输出的剩余字节的数目)。换句话说，对于每个预定时段，带宽管理单元5重置可用于输出的剩余字节的数目，以返回可用于输出的字节的数目。具体地，对于每个重置时段，带宽管理单元5加载每单位时间可用于输出的字节的数目，以作为可用于输出的剩余字节的数目。

分发单元6计算表示可以输出的剩余数据量与可以输出的数据量的比率的值。这样计算的值此后被标注为剩余输出权重。分发单元6可以使用下面作为示例给出的公式1来计算剩余输出权重。

剩余输出权重＝可用于输出的剩余字节的数目/每单位时间可用于输出的字节的数目...(公式1)

然后，分发单元6将帧分发到具有最大剩余输出权重的线路。换句话说，分解后的数据帧被输出到具有最大剩余输出权重的线路。

图8是图示说明分发帧的示例处理的解释图。在图8中所示的示例中，通过使用两个线路(线路1和线路2)来分发帧。这里，如图8中所图示说明，假设线路1以1200作为每单位时间可用于输出的字节的数目，而线路2以600作为每单位时间可用于输出的字节的数目。而且，图8中的各个帧由#来表示，假设已经发射了#1到#15的十五个帧。注意：进一步假设每个帧的字节的数目为200。

在时间t1，每单位时间可用于输出的字节的数目被设置为可用于输出的字节的数目。也就是说，可用于输出到线路1的字节的数目是1200，而可用于输出到线路2的字节的数目是600。在帧#1到达后，分发单元6计算剩余输出权重，以作为分发处理的一部分。在时间t1，所计算的剩余输出权重对于线路1和线路2是相同的值，因此分发单元6将帧#1分发到线路1，其是两个中较小的数目。然后，分发单元6通过减去200将可用于输出到线路1的剩余字节的数目计算为1000。

接下来，在时间t2，可用于输出到线路1的字节的数目现在是1000，而可用于输出到线路2的字节的数目是600。因此，分发单元6计算线路1的剩余输出权重为大约0.83而线路2的剩余输出权重为1.00。因此，分发单元6将帧#2分发给具有较大的剩余输出权重的线路2。然后，分发单元6通过减去200将可用于输出到线路2的剩余字节的数目计算为400。

类似地，在时间t3，可用于输出到线路1的字节的数目为1000，而可用于输出到线路2的字节的数目现在是400。因此，分发单元6计算线路1的剩余输出权重为大约0.83而线路2的剩余输出权重为大约0.67。因此，分发单元6将帧#3分发给具有较大的剩余输出权重线路1。随后，这些处理以类似方式被重复。

这里，假设从时间t1到事件t10的时段被用作用于重置可用于输出的剩余字节的数目的时段。在时间t10，带宽管理单元5设置每单位时间可用于输出的字节的数目为可用于输出的剩余字节的数目。也就是说，可用于输出到线路1的剩余字节的数目被设为1200，而可用于输出到线路2的剩余字节的数目被设为600。

如果可用于输出的剩余字节的数目在重置可用于输出的剩余字节的数目的时间处(即，在可用于输出的字节的数目被加载前)不为零，带宽管理单元5向控制帧生成单元7通知可用于输出的剩余字节的数目。控制帧生成单元7生成相当于可用于输出的剩余字节的数目的虚拟帧，且将虚拟帧输出到仲裁单元9。

这样，根据本示例实施例，分发单元6比较线路之间的剩余输出权重以分发帧。结果，基于每单位时间可用于输出的字节的数目，帧被均匀地输出到线路1和线路2。

换句话说，在本示例实施例中，分发单元6将分解后的数据帧输出到具有最大剩余输出权重的线路，而不是将其输出到具有最大可用于输出的剩余字节的数目的线路。因此，本示例实施例实现了均匀地将帧输出到各个线路，而不引起时间上的不平衡。

假设帧被输出到具有最大可用于输出的剩余字节的数目的线路，将难以如图8中所图示说明的那样均匀地输出帧。图9中图示说明了基于该假设的操作。图9是图示说明帧被输出到具有最大可用于输出的剩余字节的数目的线路的情况下的示例操作的解释图。

图9中的示例显示，在从时间t1到时间t4的整个时段，可用于输出到线路1的剩余字节的数目等于或大于可用于输出到线路2的剩余字节的数目。因此，在该时段期间，帧只被分发到线路1，从而导致帧分发的不平衡。只有在可用于输出到线路1的剩余字节的数目跌落到可用于输出到线路2的剩余字节的数目之下之后，帧才被交替地分发到线路1和线路2。

如上所见，如果通过使用将帧输出到具有最大可用于输出的剩余字节的数目的线路的方法来输出帧，则存在帧只被输出到一个端口的时段，以及帧被均匀地输出到每个线路的时段。因此，该方法使得难以均匀地输出帧。与之对照，本示例实施例通过将帧输出到具有最大剩余输出权重的线路而解决了这个问题。

<调整输出带宽的功能>

下面描述了调整输出带宽的方法。图10是图示说明调整输出带宽的示例方法的解释图。在图10中，其中图示的实线箭头表示帧的流动，而虚线箭头表示控制帧的流动。调整输出带宽的功能包括加宽输出带宽的功能和缩小输出带宽的功能。执行加宽输出带宽的功能的状态在下文中被标注为输出带宽增加模式，而执行缩小输出带宽的功能的状态在下文中被标注为输出带宽减小模式。本示例实施例假设设备最初处于输出带宽减小模式，从而执行缩小输出带宽的处理。

首先，下面描述了缩小输出带宽的处理。在输出带宽减小模式中，通过比较从通信设备1发射的帧的数目与从相对应的通信设备15接收到的帧的数目来确定是否缩小输出带宽。如果通信设备所接收到的帧的数目小于通信设备1所发射的帧的数目，则带宽管理单元5进行设置以缩小目标线路的输出带宽。根据本示例实施例，通过使用从通信设备15已经接收到的帧的数目和字节的数目来计算新的输出带宽。

在图10中所图示的示例中，通信单元1中的仲裁单元对已经发射的分解数据帧和虚拟帧的帧的数目和字节的数目一起进行计数。例如由仲裁单元9中包括的存储器(未图示)来保存所计数的值。注意：仲裁单元9不对控制帧的数目及其字节数目进行计数。

控制帧生成单元7在预定时刻生成控制帧，将控制帧输入到仲裁单元9。仲裁单元9将其保存的帧的数目分配给输入的控制帧32中的本地设备发射帧计数37，且将其保存的字节的数目分配给控制帧32中的本地设备发射字节计数38。仲裁单元9然后将已经分配有帧数目和字节数目的控制帧32发射到通信设备15。在发射控制帧32后，仲裁单元9将其保存的帧的数目和字节的数目二者重置为零。

在接收到任何分解数据帧和虚拟帧后，通信设备15中的过滤单元10对接收到的帧的数目及其字节的数目进行计数。由例如过滤单元10中包括的存储器(未图示)来保存所计数的值。注意：过滤单元10不对控制帧及其字节的数目进行计数。

在接收到控制帧后，过滤单元10将接收到的控制帧发射到控制帧处理单元11。同时，过滤单元10向控制帧处理单元11通知所计数的帧和字节的数目。

控制帧处理单元11向本地通信设备15中的控制帧生成单元7通知控制帧32中包括的本地设备发射帧计数37，帧计数37被视为远程设备发射帧计数。此外，控制帧处理单元11向本地通信设备15中的控制帧生成单元7通知控制帧32中包括的本地设备发射字节计数38，字节计数38被视为远程设备发射字节计数。而且，控制帧处理单元11向本地通信设备15中的控制帧生成单元7通知由本地通信设备15中的过滤单元10所通知的帧计数，该帧计数被视为本地设备接收帧计数。此外，控制帧处理单元11向本地通信设备15中的控制帧生成单元7通知由本地通信设备15中的过滤单元所通知的字节计数，该字节计数被视为本地设备接收字节计数。

通信设备15中的控制帧生成单元7将已经由控制帧处理单元11所通知的远程设备发射帧计数分配给控制帧32中的远程设备发射帧计数33。此外，通信设备15中的控制帧生成单元7将由控制帧处理单元11所通知的远程设备发射字节计数分配给控制帧32中的远程设备发射字节计数34。

类似地，通信设备15中的控制帧生成单元7将由控制帧处理单元11所通知的本地设备接收帧计数分配给控制帧32中的本地设备接收帧计数。此外，通信设备15中的控制帧生成单元7将由控制帧处理单元11所通知的本地设备接收字节计数分配给控制帧32中的本地设备接收字节计数。然后，通信设备15中的仲裁单元9将包含各个信息段的控制帧32发射到通信设备1。

当通信设备1中的过滤单元10接收到控制帧32时，控制帧处理单元11比较远程设备发射帧计数33与本地设备接收帧计数35，二者都被包括在控制帧32中。如果远程设备发射帧计数33大于本地设备接收帧计数35，则通信设备1中的控制帧处理单元11确定相关输出带宽应该被缩小，计算将要指定的新的输出区域，并向通信设备1中的带宽管理单元5通知所计算的输出带宽。可以通过使用下面作为示例给出的公式2来计算新的输出带宽。

新的输出带宽＝本地设备接收字节计数36÷控制帧发射间隔...(公式2)

注意：根据本示例实施例的带宽管理单元5基于每单位时间可用于输出的字节的数目来管理带宽。因此，带宽管理单元5可以通过使用下面作为示例给出的公式3来计算每单位时间可用于输出的字节的数目，并且可以基于所计算的值来更新输出带宽。

每单位时间可用于输出的字节的数目＝单位时间x控制帧处理单元11所通知的输出带宽...(公式3)

如上所见，在根据本示例实施例的通信设备1中，仲裁单元9向通信设备15发射控制帧32，该控制帧32包含已经从每个线路发射的发射数据量，响应于由仲裁单元9发射控制帧过滤单元10接收从通信设备15发送的控制帧32。接收到的控制帧32包含由通信设备15已经接收到的接收数据量。如果接收数据量小于发射数据量，则带宽管理单元5进行设置以缩小经其已经发射控制帧的线路的输出带宽。以这样的方式缩小输出带宽可以进一步减小线路之间的数据量的不平衡。

接下来，下面描述了加宽输出带宽的处理。在输出带宽增加模式中，取决于是否由虚拟帧导致帧延迟时间来确定是否缩小输出带宽，该虚拟帧是由通信设备1已经暂时插入的额外量。

具体地，在通信设备1中的控制帧生成单元7暂时插入额外量的虚拟帧之前和之后，控制帧处理单元11测量帧延迟时间。如果延迟时间增加，则控制帧处理单元11确定由于通信设备1和15之间的网络上的通信带宽已经超过物理带宽的事实而导致已经发生延迟，由此确定输出带宽不能被加宽。与之对照，如果延迟时间没有增加，则控制帧处理单元11确定输出带宽可以被加宽。

根据本示例实施例，基于关于帧延迟时间的任何变化的判断结果，来确定输出带宽是否可以被加宽，而不是确定是否已经发生了帧损失。控制帧生成单元7增加虚拟帧的量到不引起帧损失的程度，由此最小化了对数据帧的影响。

通信设备1中的带宽管理单元5向通信设备1中的控制帧生成单元7通知可用于输出的剩余字节的数目。控制帧生成单元7将所通知的可用于输出的剩余字节的数目视为待被插入的虚拟帧的量，然后生成相当于插入量的虚拟帧且将其输出到通信设备1中的仲裁单元9。

注意：在输出带宽增加模式中，通信设备1中的带宽管理单元5将增加的带宽量添加到可用于输出的剩余字节的数目，并且向通信设备1中的控制帧生成单元7通知所得到的值。

然后，通信设备1中的控制帧处理单元11向通信设备1中的带宽管理单元5通知延迟量是否有增加。如果延迟量没有增加，则通信设备1中的带宽管理单元5以所增加的带宽量加上每单位时间可用于输出的字节的数目来覆写每单位时间可用于输出的字节的数目。

这样，控制帧生成单元7增加了发射的虚拟帧的数据量，并且如果虚拟帧的增加没有引起延迟的话，则带宽管理单元5基于增加的虚拟帧的数据量进行设置，以加宽经其已经发射了增加的虚拟帧的线路的输出带宽。

控制帧处理单元11可以使用下面说明的两种测量方法中的任何一种来测量延迟时间。但是，测量延迟时间的方法不限于所说明的两种方法。

在第一种方法中，控制帧处理单元11使用时间戳来测量延迟，如在Y.1731中标准化的帧延迟测量(ETH-DM)。根据帧延迟测量，通过将帧被发射时的时间用作时间戳和将帧被接收时的时间用作时间戳来获得延迟时间。

在使用该方法的情况下，控制帧生成单元7生成控制帧32，其中时间戳被添加到延迟测量信息39。将时间戳添加到延迟测量信息39允许测量延迟。此外，将延迟量添加到延迟测量信息39允许将延迟量在通信设备1和15之间通信。

根据第二种方法，控制帧处理单元11通过对控制帧的到达时间进行相对比较来测量延迟。图11是图示说明测量延迟时间的示例方法的解释图。

图11中的示例显示从四个线路同时发射控制帧。取决于各个线路的带宽，接收侧的通信设备在不同时刻接收到控制帧。然后，控制帧生成单元7选择其输出带宽将被加宽的一个线路，将额外量的虚拟帧暂时插入到该线路中。

如果控制帧的随后到达时间表现出与没有插入额外虚拟帧的其他线路相比没有增加相对延迟量的话，则控制帧处理单元11确定输出带宽可以被加宽。控制帧生成单元7生成控制帧32，其中，将相对延迟量添加到延迟测量信息39。将延迟量添加到延迟测量信息39允许延迟量在通信设备1和15之间通信。

在下面描述的时刻，输出带宽增加模式和输出带宽减小模式之间发生状态转变。在输出带宽增加模式中，当发生帧损失时，状态转变为输出带宽减小模式。在输出带宽减小模式中，当控制帧处理单元11确定线路不应该被判决缩小其输出带宽时(也就是，当远程设备发射帧计数33等于本地设备接收帧计数35时)，状态转变为输出带宽增加模式。

如上所述，根据本示例实施例，分解单元4分解输入的帧，分发单元6基于线路的输出带宽而将分解的帧分发到多个线路，仲裁单元9各自发射分发的帧。在分发期间，分发单元6将帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，剩余输出权重指示了可用于输出到线路的剩余字节的数目与每单位时间可用于输出的字节的数目的比率，每单位时间可用于输出的字节的数目被指定为每个线路的输出带宽。而且，对于每个重置时段，仲裁单元9发射相当于剩余数据量的虚拟帧。因此，在通过使用多个通信线路来传送数据的情况下，本示例实施例可以减小通过各个线路发射的数据量的不平衡。

此外，通过根据本示例实施例的缩小输出带宽的方法，仲裁单元9向另一设备发射控制帧，该控制帧包括从每个线路发射的发射数据量。注意：由控制帧生成单元7生成控制帧。然后，响应于控制帧的发射过滤单元10接收已经从通信设备15发射的控制帧。该控制帧包括由通信设备15所接收到的接收数据量。如果控制帧处理单元11确定接收数据量小于发射数据量，则带宽管理单元5进行设置以缩小经其已经发射控制帧的线路的输出带宽。以这样的方式缩小输出带宽可以进一步减小线路之间数据量的不平衡。

此外，通过根据本示例实施例的加宽输出带宽的方法，控制帧生成单元7增加发射的虚拟帧的数据量，且如果增加的虚拟帧没有导致延迟，则带宽管理单元5基于增加的虚拟帧的数据量来进行设置以加宽经其已经发射增加的虚拟帧的线路的输出带宽。基于对于虚拟帧的延迟而进行这样的判断可以最小化对数据帧的发射的影响。而且，以这样的方式加宽输出带宽可以获得高效的数据发射。

如上所见，使用本示例实施例的通信设备可以在聚集多个线路的同时，根据线路的输出带宽设定来发射数据，而不会引起线路之间的不平衡。结果，可以进行通信，同时高效地在线路之间根据其输出带宽设定来分发业务，由此实现了对线路的高效利用。

此外，如果例如在对线路的输出带宽设定中有错误的话，因为帧不能按照序号次序被组装，所以将发生引起正常通信的故障的帧延迟或帧损失。本示例实施例可以通过动态调整对于各个线路的输出带宽设定而解决这样的问题。

注意：上面描述作为本示例实施例的通信设备1(通信设备15)包括高效分发帧的功能，以及调整输出带宽的功能。但是，通信设备可能不必包括调整输出带宽的功能。可替换地，通信设备可以以加宽输出带宽的功能和缩小输出带宽的功能中的任何一个或二者来包括调整输出带宽的功能。

接下来，下面呈现了对本发明的概览。图12是图示说明根据本发明的通信设备的概览的框图。根据本发明的通信设备(例如，通信设备1和通信设备15)使用多个线路来传送数据，通信设备包括：分解单元81(例如，分解单元4)，其分解所输入的帧；分发单元82(例如，带宽管理单元5和分发单元6)，其基于多个线路的输出带宽(例如，基于由带宽管理单元5所管理的各个线路的输出带宽)来分所发分解的帧；以及发射单元83(例如，仲裁单元9)，其发射所分发的帧。

分发单元82将帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，剩余输出权重指示了每个预定时段(例如，重置时段)中可以通过线路输出的剩余数据量(例如，可用于输出的剩余字节的数目)与每单位时间可以输出的数据量的比率，每单位时间可以输出的数据量被指定为每个线路的输出带宽(例如，每单位时间可用于输出的字节的数目)。此外，发射单元83在预定时段逝去后发射相当于剩余数据量的虚拟帧(例如，虚拟帧40)。这样的配置可以在通过使用多个通信线路传送数据的情况下减小通过各个线路发射的数据量的不平衡。

此外，发射单元83可以向另一设备发射控制帧(例如，控制帧32)，该控制帧32包括从每个线路发射的发射数据量(例如，本地设备发射帧计数37和本地设备发射字节计数38)。此外，响应于控制帧的发射分发单元82(例如，过滤单元10)接收已经由另一设备(例如通信设备15)发射的控制帧，且如果包括在该控制帧中的、另外设备所接收到的接收数据量小于发射数据量(例如，如果由控制帧处理单元11做出这样的判断)，则分发单元82(例如，带宽管理单元5)可以进行设置以缩小经其已经发射控制帧的线路的输出带宽。

具体地，分发单元82可以基于其他设备相对于控制帧的发射之间的间隔而接收到的数据的量(例如，基于上面的公式2)来确定指定的输出带宽。

此外，发射单元83(例如，控制帧生成单元7)还可以增加待被发射的虚拟帧的数据量。然后，如果增加的虚拟帧没有引起延迟，则分发单元82(例如，带宽管理单元5)可以基于增加的虚拟帧的数据量而进行设置，以加宽经其已经发射增加的虚拟帧的线路的输出带宽。基于对于虚拟帧的延迟而对输出带宽进行这样的判断可以最小化对数据帧的发射的影响。而且，以这样的方式加宽输出带宽可以实现高效的数据发射。

具体地，发射单元83可以增加虚拟帧的量到不引起帧损失的程度。

图13是图示说明根据本发明的通信系统的概览的框图。根据本发明的通信系统包括使用多个线路来传送数据的多个通信设备80。注意：通信设备80的细节与图12中所图示的通信设备80的细节相同。

在图13所图示的通信系统中，第一通信设备80(例如，通信设备1)中的发射单元83(例如，仲裁单元9)向第二通信设备80(例如，通信设备15)发射控制帧，该控制帧包括从每个线路发射的发射数据量(例如，本地设备发射帧计数37和本地设备发射字节计数38)。第二通信设备80中的发射单元83(例如，仲裁单元9)向第一通信设备80发射控制帧，该控制帧包含由本地通信设备所接收到的接收数据量(例如，远程设备发射帧计数33、远程设备发射字节计数34、本地设备接收帧计数35和本地设备接收字节计数36)。如果已经从第二通信设备80接收到的控制帧中包括的接收数据量小于发射数据量，则第一通信设备80中的分发单元82(例如，控制帧处理单元11或带宽管理单元5)进行设置以缩小经其已经发射控制帧的线路的输出带宽。

这样的配置还在通过使用多个通信线路来传送数据的情况下减小了通过各个线路发射的数据量的不平衡。

上面公开的整个或部分示例实施例可以被描述为，但不限于，下面的补充注释。

(补充注释1)一种用于通信的程序，所述程序被应用于使用多个线路传送数据的计算机，所述程序使得所述计算机执行：分解处理，分解所输入的帧；分发处理，基于多个线路的输出带宽来分发所分解的帧；以及发射处理，发射所分发的帧，其中，执行所述分发处理以将帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，所述剩余输出权重指示了在每个预定时段中可以通过该线路输出的剩余数据量与每单位时间可以输出的数据量的比率，每单位时间可以输出的数据量被指定为每个线路的输出带宽，以及其中，执行所述发射处理以发射相当于在预定时段逝去时的剩余数据量的虚拟帧。

(补充注释2)根据补充注释1的用于通信的程序，所述程序使得计算机执行：发射处理，向另一设备发射控制帧，所述控制帧包括从每个线路发射的发射数据量；以及分发处理，响应于控制帧的发射而接收已经由另外的设备发射的控制帧，以及，如果另外的设备所接收到的、包括在控制帧中的接收数据量小于传输数据量，则进行设置以缩小经其已经发射控制帧的线路的输出带宽。

尽管已经结合其示例实施例特别示出并描述了本发明，但本发明不限于这些实施例。本领域普通技术人员将理解，可以在其中做出形式上和细节上的各种改变，而不背离如权利要求所限定的本发明的精神和范围。

本申请基于并要求2014年5月8日提交的日本专利申请No.2014-096762的优先权的利益，其公开内容在此通过援引整体加入进来。

[工业实用性]

本发明适宜被应用于通过聚合多个通信线路来传送数据的通信设备。通信线路的示例可以包括以太网(注册商标)网络和用于使用分组或单元来执行通信的其他线路。

附图标记列表

1,15 通信设备

2 接收单元

3 发射单元

4 分解单元

5 带宽管理单元

6 分发单元

7 控制帧生成单元

8 存储单元

9 仲裁单元

10 过滤单元

11 控制帧处理单元

12 存储单元

13 读取单元

14 组合单元

Claims (10)

1.一种通信设备，所述通信设备使用多个线路来传送数据，所述通信设备包括：

分解装置，所述分解装置分解所输入的帧；

分发装置，所述分发装置基于所述多个线路的输出带宽来分发所分解的帧；以及

发射装置，所述发射装置发射所分发的帧，

其中，所述分发装置将帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，所述剩余输出权重指示了在每个预定时段中能够通过所述线路输出的剩余数据量与每单位时间能够输出的数据量的比率，所述每单位时间能够输出的数据量针对每个线路被指定为输出带宽，

并且其中，所述发射装置发射相当于在所述预定时段逝去时的所述剩余数据量的虚拟帧。

2.根据权利要求1所述的通信设备，

其中，所述发射装置向另一设备发射控制帧，所述控制帧包括从每个线路发射的发射数据量，

并且其中，所述分发装置响应于所述控制帧的发射来接收已经由所述另一设备发射的控制帧，并且如果包括在所述控制帧中的、所述另一设备所接收的接收数据量小于所述发射数据量，则所述分发装置进行设置，以缩小已经通过其发射所述控制帧的线路的输出带宽。

3.根据权利要求2所述的通信设备，

其中，所述分发装置基于相对于控制帧的发射之间的间隔的由另一设备接收的所述接收数据量，来确定所指定的输出带宽。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的通信设备，

其中，所述发射装置增加所发射的虚拟帧的数据量，

并且其中，如果所增加的虚拟帧没有导致延迟，则所述分发装置基于所增加的所述虚拟帧的数据量进行设置，以加宽已经通过其发射所增加的虚拟帧的线路的输出带宽。

5.根据权利要求4所述的通信设备，

其中，所述发射装置将虚拟帧的数量增加到不会导致帧损失的程度。

6.一种通信系统，所述通信系统包括多个通信设备，所述通信设备中的每一个使用多个线路来传送数据，

其中，所述通信设备中的每一个包括：

分解装置，所述分解装置分解所输入的帧；

分发装置，所述分发装置基于所述多个线路的输出带宽来分发所分解的帧；以及

发射装置，所述发射装置发射所分发的帧，

其中，所述分发装置将帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，所述剩余输出权重指示了在每个预定时段中能够通过所述线路输出的剩余数据量与每单位时间能够输出的数据量的比率，所述每单位时间能够输出的数据量针对每个线路被指定为输出带宽，

并且其中，所述发射装置发射相当于在所述预定时段逝去时的所述剩余数据量的虚拟帧。

7.根据权利要求6所述的通信系统，

其中，第一通信设备中的发射装置向第二通信设备发射控制帧，所述控制帧包括从每个线路发射的发射数据量，

其中，所述第二通信设备中的发射装置向所述第一通信设备发射控制帧，在所述控制帧中设置由本地通信设备接收的接收数据量，

并且其中，如果包括在控制帧中的、从所述第二通信设备接收的所述接收数据量小于所述发射数据量，则所述第一通信设备中的所述分发装置进行设置，以缩小已经通过其发射所述控制帧的线路的输出带宽。

8.一种用于使用多个线路来传送数据的通信方法，所述方法包括：

分解所输入的帧；

将所分解的帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，所述剩余输出权重指示了在每个预定时段中能够通过所述线路输出的剩余数据量与每单位时间能够输出的数据量的比率，所述每单位时间能够输出的数据量针对每个线路被指定为输出带宽；以及

发射相当于在所述预定时段逝去时的所述剩余数据量的虚拟帧以及所分发的帧。

9.根据权利要求8所述的通信方法，包括：

向另一设备发射控制帧，所述控制帧包括从每个线路发射的发射数据量；

响应于所述控制帧的发射来接收已经由所述另一设备发射的控制帧；以及

如果包括在所述控制帧中的、所述另一设备所接收的接收数据量小于所述发射数据量，则进行设置以缩小已经通过其发射所述控制帧的线路的输出带宽。

10.一种存储用于通信的程序的存储介质，所述程序被应用于使用多个线路来传送数据的计算机，

所述程序使得所述计算机执行：

分解处理，所述分解处理分解所输入的帧；

分发处理，所述分发处理基于所述多个线路的输出带宽来分发所分解的帧；以及

发射处理，所述发射处理发射所分发的帧，

其中，执行所述分发处理以将帧分发到具有最小剩余输出权重的线路，所述剩余输出权重指示了在每个预定时段中能够通过所述线路输出的剩余数据量与每单位时间能够输出的数据量的比率，所述每单位时间能够输出的数据量针对每个线路被指定为输出带宽，

并且其中，执行所述发射机处理以发射相当于在所述预定时段逝去时的所述剩余数据量的虚拟帧。