CN1633783A - 数据通信系统、数据通信管理设备和方法及计算机程序 - Google Patents

数据通信系统、数据通信管理设备和方法及计算机程序 Download PDF

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三轮泰孝
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Abstract

一种用于进行可保证将被发送和接收的数据的QoS的数据传送的设备和方法。在标签管理终端的管理下，设置为优先权标识符的符合IEEE 802.1p的优先权标签。设置优先权标签用于优先处理流例如保证QoS的数据流，以防止诸如网络连接交换机的通信控制器的队列重复。例如，标签管理终端保持包含用于子网中的通信的队列使用状态的表，以及响应每个终端的队列请求，通过参考该表来分配标签。在诸如执行数据传送控制的交换机的通信控制单元中，该方法通过简单地使用将标签和队列相关联的表，防止对于优先处理信息流生成重复队列。

Description

数据通信系统、数据通信管理设备和方法及计算机程序
技术领域
本发明涉及数据通信系统、用于数据通信控制的装置和方法以及计算机程序，尤其涉及在以IEEE 802.3协议相互连接的网络装置进行改善的流控制的数据通信系统、用于数据通信控制的装置和方法以及计算机程序。
背景技术
近年来，已经有效地进行了经由各种网络的数据传输。诸如PC、工作站、PDA、便携式终端等的各种信息处理装置和通信装置经由网络彼此连接用于数据通信。作为相互连接这些各种通信装置并执行通信处理的协议，例如有TCP/IP协议。TCP/IP协议允许使用IP地址来识别通信终端在网络上的位置，IP地址是一种逻辑地址。另外，用于识别每个信息处理装置或通信终端本身的MAC地址(以太网地址)确保每个信息处理装置在网络内的唯一性，从而经由网络在终端之间进行数据分组(或帧)的通信。
MAC地址由总共6个字节形成，其中3个字节分配给硬件制造商，3个字节分配给每个装置。MAC地址由IEEE(电气与电子工程师学会)来管理，并被设置作为对每个装置唯一的地址。
近来已期望一种高增值类型的网络，诸如提供确保在网络上传送的数据的质量的QoS(服务质量)或CoS(服务种类)。例如，在运动图像分配中实现实时再现需要没有延迟地将构成运动图像的分组传输到目的装置。另一方面，一些数据分组容许时间延迟。因此，在网络上的分组处理中，需要确定每个分组的处理优先权，然后执行处理。
一种用于提供QoS，即，确保以通过传输源地址和传输目的地址来识别的数据流为单位的数据传输质量的处理装置是诸如在网络上连接的路由器、交换机等的数据传送控制装置。
在以流单位提供QoS的过程中，这样的数据传送控制装置，即，诸如路由器、交换机等的网络装置通常不仅检查IP分组的发送机地址/接收机地址，而且检查包括在TCP或UDP头标信息中的端口号，从而确定哪个分组属于哪个信息流，并根据由端口号识别的流来进行优先权控制处理。
然而，IP分组会被分段，即，被分为多个分组，不一定所有分开的分组包括TCP或UDP端口号。因此，通过检查TCP或UDP端口号不容易识别数据流。
另外，由于IP头标具有可变长度，每个分组可具有包括从分组头到TCP或UDP端口号的不同数目的字节。因此，即使在交换机在ISO参考模型中的层2(数据链路层)中进行控制的情况下，通过检查TCP或UDP端口号来识别数据流需要重构层3(网络层、IP层)和层4(传输层、TCP/UDP层)的数据帧。因此，以流单位提供QoS需要大量的计算。
因此，基于作为TCP或UDP头标信息的端口号的数据传输控制增加了处理所需的时间而引起数据传输的延迟，从而例如使实时再现变得困难。从而使QoS要求困难。
发明内容
考虑到上述问题而进行了本发明，因此本发明的目的在于，提供一种数据通信系统、用于数据通信控制的装置和方法以及计算机程序，能够通过设置用于执行优先权标签分配处理的标签管理终端，在诸如交换机、路由器、集线器等的数据传输控制装置中，根据优先权有效地执行信息流单位的数据传输控制。
根据本发明的第一方面，提供一种用于经由网络进行数据通信控制的数据通信系统，该数据通信系统包括：标签管理终端装置，用于响应来自数据发送源终端的标签分配请求，分配优先权标签作为将被添加到数据帧的信息；数据发送源终端，用于发送其中由标签管理终端装置分配的优先权标签被设置为添加到数据帧的信息的数据帧；以及数据通信控制装置，用于基于作为添加到从数据发送源终端接收的数据帧的信息的优先权标签来识别数据流，将数据帧存储在相应于识别的数据流而选择的队列中，并根据预定的调度输出存储在队列中的数据帧。
另外，在根据本发明的数据通信系统的一个实施例中，所述标签管理终端装置具有队列使用状态表，该表将数据通信目的节点标识符、数据发送源节点标识符和数据通信控制装置中的队列标识符彼此关联，并使得可以确定所管理的网络内的数据通信控制装置中队列的使用状态；响应来自数据发送源终端的请求，标签管理终端装置参考队列使用状态表并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
另外，在根据本发明的数据通信系统的一个实施例中，标签管理终端装置具有将优先权标签与输出队列相关联的优先权表信息，由所管理的网络内的通信控制装置保持该优先权表信息；以及标签管理终端装置基于优先权表，提取可与队列使用状态表中选择的队列相应设置的优先权标签，并设置提取的优先权标签作为分配的标签。
另外，在根据本发明的数据通信系统的一个实施例中，来自数据发送源终端的标签分配请求包括数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符；以及基于包括在标签分配请求中的数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符，标签管理终端装置参考队列使用状态表，并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
另外，在根据本发明的数据通信系统的一个实施例中，由数据发送源终端发送的数据帧是以IEEE 802.3定义的数据帧；以及数据通信控制装置基于存储在IEEE 802.3数据帧内的优先权标签来识别数据流。
另外，根据本发明的第二方面，提供一种数据通信管理装置，用于经由网络进行数据通信控制处理，其中，响应来自数据发送源的标签分配请求，分配优先权标签作为将被添加到数据帧的信息。
另外，在根据本发明的数据通信管理装置中，数据通信管理装置具有队列使用状态表，该表将数据通信目的节点标识符、数据发送源节点标识符和用于进行网络内的数据传输控制的数据通信控制装置中的队列标识符彼此相关联，并使得可以确定所管理的网络内的数据通信控制装置中队列的使用状态；以及响应来自数据发送源终端的请求，数据通信管理装置参考该队列使用状态表，并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
另外，在根据本发明的数据通信管理装置的一个实施例中，数据通信管理装置具有将优先权标签与输出队列相关联的优先权表信息，由所管理的网络内的通信控制装置来保持该优先权表信息；以及数据通信管理装置基于优先权表，提取可与队列使用状态表中选择的队列相应设置的优先权标签，并设置提取的优先权标签作为分配的标签。
另外，在根据本发明的数据通信管理装置的一个实施例中，基于包括在标签分配请求中的数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符，数据通信管理装置参考队列使用状态表，并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
另外，在根据本发明的数据通信管理装置的一个实施例中，由数据发送源终端发送的数据帧是以IEEE 802.3定义的数据帧；以及数据通信管理装置设置将被设置在IEEE 802.3数据帧中的优先权标签作为分配的标签。
另外，根据本发明的第三方面，提供一种数据通信控制方法，用于经由网络进行数据通信控制，该数据通信控制方法包括：标签管理终端装置内的标签分配步骤，用于响应来自数据发送源终端的标签分配请求，分配优先权标签作为将被添加到数据帧的信息；数据发送源终端内的数据发送步骤，用于发送数据帧，在该数据帧中，标签分配步骤中分配的优先权标签被设置作为添加到数据帧的信息；以及数据通信控制装置内的数据通信控制步骤，用于基于作为添加到从数据发送源终端接收的数据帧的信息的优先权标签来识别数据流，并将数据帧存储在相应于识别的数据流而选择的队列中，并根据预定的调度输出存储在队列中的数据帧。
另外，在根据本发明的数据通信控制方法的一个实施例中，基于将数据通信目的节点标识符、数据发送源节点标识符和数据通信控制装置内的队列标识符彼此相关联，并使得可以确定所管理的网络内的数据通信控制装置中队列的使用状态的队列使用状态表，标签管理终端装置内的标签分配步骤响应来自数据发送源终端的请求，设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
另外，在根据本发明的数据通信控制方法的一个实施例中，基于将优先权标签与输出队列相关联的优先权表信息，标签管理终端装置内的标签分配步骤提取可与队列使用状态表中选择的队列相应设置的优先权标签，并设置提取的优先权标签作为分配的标签，其中，由所管理的网络内的通信控制装置来保持该优先权表信息。
另外，在根据本发明的数据通信控制方法的一个实施例中，来自数据发送源终端的标签分配请求包括数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符；以及基于包括在标签分配请求中的数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符，标签管理终端装置内的标签分配步骤参考队列使用状态表，并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
另外，在根据本发明的数据通信控制方法的一个实施例中，由数据发送源终端发送的数据帧是以IEEE 802.3定义的数据帧；以及数据通信控制装置内的数据通信控制步骤基于存储在IEEE 802.3数据帧内的优先权标签来识别数据流。
另外，根据本发明的第四方面，提供一种数据通信管理方法，用于经由网络进行数据通信控制处理，该数据通信管理方法特征在于标签分配处理，用于响应来自数据发送源的标签分配请求，分配优先权标签作为将被添加到数据帧的信息。
另外，在根据本发明的数据通信管理方法的一个实施例中，参考队列使用状态表，所述标签分配处理响应来自数据发送源终端的请求，设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签，其中，该队列使用状态表将数据通信目的节点标识符、数据发送源节点标识符和用于进行网络内的数据传输控制的数据通信控制装置中的队列标识符彼此相关联，并使得可以确定所管理的网络内的数据通信控制装置中队列的使用状态。
另外，在根据本发明的数据通信管理方法的一个实施例中，参考将优先权标签与输出队列相关联的优先权表信息，所述标签分配处理提取可与队列使用状态表中选择的队列相应设置的优先权标签，并设置提取的优先权标签作为分配的标签，其中，由所管理的网络内的通信控制装置来保持该优先权表信息。
另外，在根据本发明的数据通信管理方法的一个实施例中，基于包括在标签分配请求中的数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符，所述标签分配处理参考队列使用状态表，并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
另外，在根据本发明的数据通信管理方法的一个实施例中，所述标签分配处理设置将被设置在IEEE 802.3数据帧中的优先权标签作为分配的标签。
另外，根据本发明的第五方面，提供一种计算机程序作为用于经由网络进行数据通信控制处理的程序，该计算机程序包括：接收来自数据发送源终端的标签分配请求的步骤；参考将数据通信目的节点标识符、数据发送源节点标识符和用于进行网络内的数据传输控制的数据通信控制装置内的队列标识符彼此相关联的队列使用状态表的步骤；以及基于存储在队列使用状态表中的数据，设置相应于与使用的队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签的步骤。
根据本发明的计算机程序可以以计算机可读形式提供给能够执行各种计算机代码的通用计算机系统，例如，通过诸如CD、FD、MO或其它存储介质或网络的存储介质或通信介质或另一通信介质。通过以计算机可读形式提供这样的程序而在计算机系统上实现根据该程序的处理。
基于下面将描述的本发明的实施例和附图，本发明的其它和进一步的目的、特征和优点将会更加明显。应当注意，本说明书中的系统是多个装置的逻辑集合结构，而每个组成装置不一定位于同一房屋内。
附图说明
图1是示出数据通信控制装置(交换机)的系统配置的框图；
图2是示出其中运行根据本发明的数据通信控制系统的网络结构的框图；
图3是示出有助于解释将在根据本发明的数据通信控制系统中被控制的IEEE 802.1p数据帧的结构的图；
图4是示出MAC表的结构示例的图；
图5是示出优先权表的结构示例的图；
图6是示出传送队列的结构示例的图；
图7是有助于解释数据通信控制装置中的数据通信控制过程的流程图；
图8是示出其中根据本发明运行的数据通信控制系统的网络结构中的通信处理示例的图；
图9是示出其中根据本发明运行的数据通信控制系统的网络结构中的通信处理示例的图；
图10是有助于解释标签管理终端所保持的信息的图；
图11是有助于解释进行标签分配请求的终端的处理的图；
图12是有助于解释执行标签分配处理的标签管理终端的处理的流程图；
图13是示出由执行标签分配处理的标签管理终端保持的队列使用状态表示例的图；
图14是示出其中根据本发明运行的数据通信控制系统的网络结构中的通信处理的示例的图；
图15是示出由执行标签分配处理的标签管理终端保持的队列使用状态表的示例的图；
图16是示出其中根据本发明的运行数据通信控制系统的网络结构中的通信处理的示例的图；以及
图17是示出数据通信控制装置中的传送队列的结构的图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的结构。
[以IEEE 802.1p的处理]
将首先描述应用本发明的通信控制结构的用于实施IEEE 802.1p作为通信标准的通用方法。图1是连接到符合IEEE 802.1p的网络的数据传送控制装置的框图。
根据将在下面描述的处理过程(1)到(6)来执行图1所示的数据传送控制装置中的数据传送控制过程。
(1)由接口(PHY)101接收的数据帧(或数据分组)被发送到控制单元(MAC地址处理单元)102。
(2)控制单元(MAC地址处理单元)102从接收的数据帧中提取头标信息，然后将数据帧发送到流识别处理单元(转发器)103。
(3)流识别处理单元(转发器)103基于MAC表104中的值和优先权表105，确定用于输出目的和输入队列的网络接口，然后将结果发送到控制单元(MAC地址处理单元)102。
(4)控制单元(MAC地址处理单元)102根据流识别处理单元(转发器)103确定的信息，将接收的数据帧存储(排列)在传送队列106中的指定队列中。
(5)根据事先设置的IEEE 802.1p优先权标签或调度器107的指定参数值来确定传输队列，从选择的队列中提取数据帧，然后将数据帧从传送队列106发送到控制单元(MAC地址处理单元)102。
(6)控制单元(MAC地址处理单元)102将数据帧发送到接口(PHY)101。
图2示出具有交换机作为执行上述处理过程的数据传送控制装置的网络结构示例。
在图2的网络结构中，终端X 211、终端Y 212和终端Z 213作为连接到作为数据通信控制装置的交换机0，201的端口的通信终端装置，以及终端A231、终端B 232和终端C 233作为连接到交换机1，221的端口的多个通信终端装置，交换机1，221连接到交换机0，201的端口。各终端通过交换机彼此连接以彼此进行通信。
交换机0，201和交换机1，221具有图1的上述结构，并控制各终端之间发送和接收的数据帧的传送。
图3示出在各终端之间发送和接收的数据帧的结构。图3(a)示出没有优先权标签的以太网数据帧的结构。图3(b)示出具有优先权标签的以太网数据帧的结构。图3(b)所示的具有优先权标签的以太网数据帧被应用于根据本发明的数据通信控制。
图3(a)所示的以太网数据帧具有作为相应于数据传输目的地的装置的装置唯一地址的目的MAC地址(6字节)，作为对于作为数据发送源的装置唯一的地址的源MAC地址(6字节)，用于记录例如存储在数据帧中的数据的处理类型的类型字段(2字节)，用于存储上层的数据、消息等的数据字段(最多1500字节)和作为冗余码的CRC(4字节)。
图3(b)所示的以太网数据帧除了上述字段还具有作为标签协议的标识符的标签协议ID(TPID)和标签控制信息(TCI)。所述标签控制信息具有作为优先权信息的优先权(3比特)、指示路由控制信息(E-RIF：嵌入的路由信息字段)是否包括在标签头内的标记(1比特)以及虚拟构建的LAN(虚拟LAN)的标识符(VLANID)(12比特)。
作为优先权信息的优先权(3比特)是可由数据帧发送源任意设置的3比特信息。可以设置0[000]到7[111]的8个优先权。
图2所示作为通信控制装置的交换机0，201例如具有图4所示的MAC表和图5所示的优先权表。如图4所示，该MAC表被用于基于存储在数据帧内的目的MAC地址来确定输出端口，所以形成为将目的MAC地址和输出端口相关联的表。
优先权表被用于基于存储在数据帧内的标签来确定输出队列，因此形成为图5所示的将标签和队列相关联的表。
在生成图4所示的MAC表的通常方法中，由通信控制装置本身来执行自动学习地址并生成将被存储在表中的表目的处理，从而执行表数据生成处理。然而，也可以由用户事先设置MAC表。
如图4所示的MAC表所示，对于目的MAC地址(DstMAC)唯一确定用于输出目的地的网络接口(输出端口：OutPort)。然而，并不保证基于输出端口唯一确定目的MAC地址。例如，在图2所示的网络结构的情况下，交换机0，201的输出端口2通过其它交换机1，221与多个终端A到C连接，多个目的MAC(A、B和C)被输出到一个输出端口。在这种结构中，对于一个目的MAC地址(DstMAC)唯一确定用于输出目的地的网络接口，而对于输出端口设置多个目的MAC地址。
图5所示的优先权表被用于基于存储在数据帧内的标签来确定输入队列，并因此形成为将标签和队列相关联的表。如参考图3所示，IEEE 802.1P以太网数据帧存储3比特的优先权数据，可以假定从0[000]到7[111]的值。
不需要对于优先权表中的每个优先权提供不同的队列。例如，如图5的表所示，通过将队列0分配给标签0到2，将队列1分配给标签3到5，以及将队列2分配给标签6和7，可以设置任意的对应关系。可以通过事先提供的固定值来设置优先权和队列号之间的对应关系，或由用户来设置。
图6示出由作为通信控制这种的交换机具有的传送队列(相应于图1中的传送队列106)的结构示例。在图6所示的示例中，传送队列具有3个队列，即，队列#0，320、队列#1，321和队列#2，322。然而，可以任意设置队列的数量。
如参考图1在前面描述的处理，数据帧被输入到传送队列，流识别处理单元(转发器)103基于MAC表104中的值和优先权表105，确定用于示出目的地的网络接口和输入队列，然后将结果发送到控制单元(MAC地址处理单元)102，控制单元(MAC地址处理单元)102根据流识别处理单元(转发器)103所确定的信息，将接收的数据帧存储(排列)在传送队列106中的指定队列中。
图6中，输入选择器301参考优先权表302，选择三个队列，即队列#0，320、队列#1，321和队列#2，322之一输入(排列)数据帧(分组)。附带地，流识别处理单元(转发器)303可以参考优先权表302，这样输入选择器301基于流识别处理单元(转发器)303确定的输入队列信息，将输入分组输入(排列)为队列。
输出选择器311向调度器312发送指示哪个队列中有多少数据帧(分组)的队列状态。调度器312根据预设算法来确定下一个输出队列，并通知输出选择器311。输出选择器311从调度器312指定的队列中提取数据帧(分组)，然后在控制单元102的控制下通过接口101输出数据帧(分组)(见图1)。
用于选择输出队列的算法例如包括只要在较高级队列中存在分组，就不选择低级队列的算法，于是例如只要在队列#2中存在分组就不从队列#1输出(出列)分组，以及指定输出比率的算法，例如按照10∶5∶1的比率分别从队列#2、#1和#0输出分组。
下面将参考图7描述作为数据通信控制装置的交换机中的处理过程。将描述每个步骤中的处理。
当在第一步骤S101中从每个终端接收以太网数据帧时，在步骤S102中获得数据帧内的头标信息(见图3)。
在步骤S103中，参考MAC表(见图4)获得与从头标信息获得的目的MAC地址相应设置的输出端口信息，以确定将被用于接收的数据帧的输出端口。
在步骤S104和步骤S105中，基于优先权表(见图5)，根据数据帧内的优先权标签来确定队列。该流程图中示出示例是在图5所示的优先权表的情况下的处理示例。当标签是0、1和2之一时，处理进行到步骤S106，将数据帧输入(排列)到队列0中。当标签是3、4和5之一时，处理进行到步骤S107，将数据帧输入(排列)到队列1中。当标签不是1到5时，即，是6或7时，处理进行到步骤S108，将数据帧输入(排列)到队列2中。
下面，在步骤S109中，根据调度器中预设的算法来选择队列。在步骤S110中，从选择的队列中输出(出列)数据帧。在步骤S111中，发送从队列中输出的数据帧。
下面将通过示例图2所示的网络结构中终端之间的数据通信处理，来描述作为数据通信控制装置的交换机的处理。图8表示终端之间的数据通信处理的示例。
将考虑如图8所示其中存在三个流，即流0、流1和流2作为终端之间的数据流的环境。
流0是从终端X 211到终端Z 213的通信。
流1是从终端Y 212到终端Z 213的通信。
流2是从终端B 232到终端Z 213的通信。
当各个流在此彼此相遇的交换机0，201保证每个流的QoS时，如上所述，基于端口号执行流识别需要检查TCP/IP或UDP/IP头标。如上所述，这种端口号检查处理需要重构层3(网络层，IP层)和层4(传输层，TCP/UDP层)的数据帧，从而增加了处理负载反而延迟了数据传送。
[通信控制处理的具体示例]
下面将描述其中网络内的某个终端管理优先权标签的使用的结构示例。
在图9所示的网络结构中，终端X 211、终端Y 212和终端Z 213作为连接到作为数据通信控制装置的交换机0，201的端口的通信终端装置，以及终端A 231、终端B 232和终端C 233作为连接到交换机1，221的端口的多个通信终端装置，交换机1，221连接到交换机0，201的端口。各终端通过作为通信控制装置的交换机彼此连接以彼此进行通信。
交换机0，201和交换机1，221具有图1的上述结构，并控制各终端之间发送和接收的数据帧的传送。另外，终端A 231被设置作为标签管理终端，用于管理网络内的数据通信中标签的使用。
例如，当终端X 211、终端Y 212和终端B 232想要发送需要QoS控制的流(流0、流1和流2)时，终端X 211、终端Y 212和终端B 232向被设置作为用于执行标签管理的终端的标签管理终端的终端A 231发送标签分配请求，这样分配彼此不冲突的标签。
具体地，当终端想要发送需要QoS控制的流作为开始数据流发送处理之前的步骤时，该终端向标签管理终端发送标签分配请求，接收分配的标签作为发送响应，设置分配的标签作为以太网数据帧的标签控制信息(TCI)中的优先权标签，然后向目的地发送数据帧。
标签管理终端具有关于用于每个输出端口的多个优先权队列的信息和关于IEEE 802.1p优先权标签和队列号之间的设置对应关系的信息，其中，输出端口由作为子网内的数据通信控制装置的每个交换机具有，即，标签管理终端具有每个交换机中的优先权表信息。
如图10所示，例如，标签管理终端具有作为子网内的数据通信控制装置的每个交换机的MAC表和优先权表信息。标签管理终端基于这些信息段来生成后面将描述的队列使用状态表(见图13)，以通过确定队列的使用状态来执行标签分配处理。附带地，尽管不一定需要标签管理装置存在于子网内，在图9所示的网络结构示例中，子网内的终端A 231是标签管理终端。
终端X 211和终端B 232在发送需要优先权控制的流0和流1之前，向作为标签管理终端的终端A 231发送标签分配请求，然后被通知可使用的标签。
将参考图11的流程图来描述在这种情况下实际执行通信的终端方的处理流程。
想要执行优先权处理的终端，例如用于保证QoS的数据流的通信处理在步骤S201向标签管理终端发送标签分配请求。该标签分配请求包括作为该终端本身的终端标识符的源节点标识符和作为向其发送数据帧的目的终端的标识符的目的节点标识符。
在步骤S202中，终端从标签管理终端接收指示成功分配或失败分配的响应发送。在步骤S203中，终端确定响应发送是否指示成功标签分配或失败标签分配。
当响应发送指示成功标签分配时，在步骤S204中，终端在发送数据帧的标签控制信息(TCI)中的优先权标签字段中设置分配的标签，然后发送数据帧。另一方面，当步骤S203中确定为否时，即，当终端从标签管理终端收到指示失败的标签分配的响应时，处理进行到步骤S205，终端利用不保证QoS的任意设置的标签进行通信，或再次向标签管理终端发送标签分配请求。
将参考图12的流程图来描述另一方面的标签管理终端。在步骤S301中，标签管理终端从想要执行保证QoS的数据通信的终端接收标签分配请求。该标签分配请求包括作为已发送标签分配请求的终端的终端标识符的源节点标识符和作为向其发送数据帧的目的终端的标识符的目的节点标识符。
当收到标签分配请求时，在步骤S302中，标签管理终端参考存储在管理终端内的队列使用状态表。队列使用状态表的一个示例在图13中示出。队列使用状态表管理例如由标签管理终端管理的子网内队列的使用状态，并因此形成为将执行通信的目的节点(数据传输目的终端)和源节点(数据发送源终端)相关联的表，以及彼此使用的队列如图13所示。基于每个通信控制装置(交换机)的MAC表和优先权表信息来生成该表，并基于网络状态监视信息或由标签管理终端本身分配的标签信息来顺序更新。
图13所示的队列使用状态表的示例相应于图9所示的网络结构，在该网络结构中，子网中有6个终端，每个端口有3个队列。这样有6×3＝18行的表目。然而，由于未对其进行优先权控制的最佳效果流使用0作为IEEE 802.1p优先权标签，队列[0]引起与另一流冲突的可能性。因此，队列[0]不能被分配给保证QoS的数据流。这样队列[1]或队列[2]可被分配给保证QoS的数据流。
可通过前面参考图4描述的MAC表来唯一识别用于每个通信的输出端口。根据在识别的输出端口使用的队列来顺序更新图13所示的队列使用状态表。
当从终端收到标签分配请求时，标签管理终端基于图13所示的队列使用状态表、作为已发送标签分配请求的终端的终端标识符的源节点标识符以及作为对其发送数据帧的目的终端的标识符的目的节点标识符的信息，来确定保证QoS的队列是否可被分配给用于通信的输出端口。具体地，当在用于通信的输出端口保证QoS的专用队列(例如队列[1]或[2])为空时，标签管理终端确定该队列可被设置作为用于保证QoS的数据通信的专用队列。另一方面，当QoS保证专用队列已被使用时，标签管理终端确定该队列不能被设置作为用于保证QoS的数据通信的专用队列。
标签管理终端装置分别向终端X，211和终端B，232分配IEEE 802.1p优先权标标签号5(相应于队列号[1])和IEEE 802.1p优先权标签号7(相应于队列号[2])。标签管理终端因此更新表。基于优先权表(见图5)来确定队列和优先权标签之间的对应关系。
即，标签管理终端具有将优先权标签和输出队列相关联的优先权表信息，该信息由所管理的网络内的通信控制装置保持。标签管理终端基于优先权表，提取可与队列使用状态表中选择的队列相应设置的优先权标签，然后将提取的优先权标签设置为分配的标签。
作为将IEEE 802.1p优先权标签号5(相应于队列号[1])和IEEE 802.1p优先权标签号7(相应于队列号[2])分别分配给终端X，211和终端B，232的结果，更新图13所示的队列使用状态表的表数据。队列使用状态表指示正在使用队列[1]在用于通信的输出端口进行从终端X到终端Z的通信，以及正在使用队列[2]在用于通信的输出端口进行从终端B到终端Z的通信。
因此，当可以进行标签分配时(在步骤S303为是)，标签管理终端在步骤S304中如上所述更新队列使用状态表，并在步骤S305中向进行标签分配请求的终端发送分配的标签信息。
另一方面，例如，在子网内正在进行各种通信，从一个终端进行了标签分配请求，而在用于通信的输出端口保证QoS的专用队列(例如队列[1]或队列[2])已被用于另一通信的情况下，标签管理终端确定不能进行标签分配(步骤S303中为否)，并进行到步骤S306以向进行了标签分配请求的终端发送标签分配处理失败的通知。
当进行了标签分配请求的终端从标签管理终端收到标签分配成功的通知时，该终端在发送数据帧的标签控制信息(TCI)内的的优先权标签字段中设置分配的标签，然后发送数据帧，从而可以进行保证QoS的通信。即，可以使用作为通信控制装置的交换机中的专用队列，从进行通信而不会受到其它信息流的影响。
另外，由于对于不同的接收终端可以附加相同的IEEE 802.1p优先权标签，如图14所示的从终端A，231到终端C，233的信息流2可被分配与从终端B，232到终端Z，213的信息流1相同的IEEE 802.1p优先权标签号[7]。
另外，如该示例中示出的终端A，231，标签分配终端本身可以是通信终端。图15示出此分配之后的队列使用状态表。当在图16所示的网络中请求从终端Y，212到终端Z，213的新的信息流(流3)，而从终端Y，212向作为标签管理终端的终端A，231进行标签分配请求时，该标签分配终端参考队列使用状态表，并确定没有可分配的队列。因此该标签分配失败，并从作为标签管理终端的终端A，231向终端Y，212发送标签分配失败的通知。
在这种情况下，终端Y，212例如可以选择进行信息流3的通信作为正常最佳效果流，或当不能进行优先权控制时不进行通信。这些选择依赖于每个终端内或终端的应用的确定。
因此，在特定终端的标签管理可以防止对于特定输出端口发生重复标签，从而防止在诸如交换机等的通信控制装置中的特定输出端口的特定队列中集中累积数据流。因此可以进行有效的数据流传送处理并实现保证QoS的数据传送处理。诸如交换机等的通信控制装置可以仅通过基于由标签管理终端使用仅将标签和队列彼此相关联的优先权表而设置的标签，排列数据流而消除队列的重复使用。
作为数据通信控制装置的交换机0，201使用为IEEE 802.3(以太网)帧的优先权标识符的IEEE 802.1p优先权标签作为信息流的标识符。即，作为数据通信控制装置的交换机仅通过检查以太网帧头来识别数据流。
作为数据通信控制装置的交换机基于3比特的优先权标签来识别多个信息流，其中，3比特的优先权标签是上面参考图3描述的附加到以太网数据帧的标签控制信息中的000到111。
在传统结构中，IEEE 802.1p优先权标签可由各个发送机自由地进行附加，因而存在重复使用队列的可能。然而，在根据本发明的结构中，由标签管理终端设置的标签被用作IEEE 802.1p优先权标签，于是消除了队列的争用，从而可以进行保证QoS的数据通信。
图17示出了在作为数据通信控制装置的交换机中形成的传送队列的结构。如图17所示，传送队列具有在其中设置的多个队列#0到#n，队列相应于8个优先权标签0[000]到7[111]。队列的数量可被设置为任意数。
输入选择器501选择对其输入(排列)数据帧(分组)的多个队列：队列#0到#n之一。输入选择器501将数据帧(分组)输入(排列)到基于优先权表502(见图5)的值确定的输入队列中，其中，优先权表502将队列和标签相关联。附带地，流识别处理单元(转发器)503可以参考优先权表502，于是输入选择器501基于由流识别处理单元(转发器)503确定的输入队列信息，将输入分组输入(排列)到每个队列中。
如参考图5所述，优先权表502使得可以基于存储在每个信息流的数据帧内的标签来唯一确定输入队列。输入选择器501确定数据帧的标签，通过参考优先权表502来选择输入队列，然后将数据帧(分组)输入(排列)到选择的队列中。
另一方面，输出选择器511向调度器512发送例如指示哪个队列中有多少数据帧(分组)的队列状态。调度器512随后根据预设的算法来确定下一输出队列，并将其通知输出选择器511。输出选择器511从调度器512指定的队列中提取数据帧(分组)，然后在控制单元102(见图1)的控制下通过接口101输出数据帧(分组)。
调度器512具有从每个队列输出分组的频率作为一个参数。可用于选择输出队列的算法例如包括只要在高级队列中有分组就不选择低级队列的算法，于是，例如，只要队列#2中有分组就不从队列#1输出分组，以及指定输出比率于是按照比率10∶5∶1分别从队列#2、#1和#0输出分组的算法。
然而，对于存储要求QoS数据流的队列，即，存储将进行优先权处理的数据流的队列的处理来说，例如，有诸如“令牌生成间隔”、“桶深”、“令牌桶峰值速率(token buck peak rate)”、“最小处理尺寸”、“最大数据报尺寸”等的参数，如假定令牌桶算法的RFC2215所示。调度器512基于这些参数来选择输出分组的队列，并通知输出选择器511该队列。输出选择器根据调度器512设置的调度输出分组。
上面已参考特定实施例详细解释了本发明。然而，明显本领域技术人员在不脱离本发明的精神的情况下，可以进行修改和替换。即，本发明是以示例方式公开的，并不解释为限制。为了理解本发明的精神，考虑在开始部分公开的权利要求书部分。
应当注意，可以通过硬件或软件或两者的结合来进行说明书中描述的序列处理。当通过软件来进行处理时，可以通过将在其中记录有处理序列的程序安装在装有特殊硬件的计算机内的存储器中，或将该程序安装在可以执行各种功能的通用计算机上，来进行所述处理。
例如，该程序可被事先记录在作为记录介质的硬盘或ROM(只读存储器)中。或者，该程序可被临时或永久地存储(记录)在诸如软盘、CD-ROM(紧致盘只读存储器)、MO(磁光)盘、DVD(数字多功能盘)、磁盘、半导体存储器等的移动记录介质上。这样的移动记录介质可作为所谓封装软件提供。
附带地，除了如上所述从移动记录介质安装到计算机上以外，该程序还可以通过无线电从下载站点传送到计算机，或经由诸如LAN(局域网)、因特网等的网络通过有线传送到计算机，于是计算机接收如此传送的程序，然后将该程序安装到诸如内置硬盘等的记录介质上。
应当注意，不仅可以按照上述顺序按时间顺序执行说明书中描述的各种处理，而且可以根据执行所述处理的装置的处理能力或要求并行或独立地执行处理。
工业应用
如上所述，根据本发明的数据通信系统、数据通信控制装置和方法在标签管理终端的控制下，设置IEEE 802.1p优先权标签作为优先权标识符。设置优先权标签例如用于将要进行优先权处理以保证QoS的数据流，以便防止连接到网络的诸如交换机等的通信控制装置中队列的重复使用。连接到网络的诸如交换机等的进行数据传送控制的通信控制装置仅通过使用将标签与队列相关联的优先权表来执行处理，可以防止对于将要进行优先权处理的数据流的重复队列设置。因此可以对于将要进行优先权处理的数据流进行可靠的优先权处理。

Claims (21)

1.一种数据通信系统，用于经由网络进行数据通信控制，包括：
标签管理终端装置，用于响应来自数据发送源终端的标签分配请求，分配优先权标签作为将被添加到数据帧的信息；
数据发送源终端，用于发送数据帧，在所述数据帧中，由所述标签管理终端装置分配的优先权标签被设置作为添加到数据帧的信息；以及
数据通信控制装置，用于基于优先权标签来识别数据流，将数据帧存储在与识别的数据流相应选择的队列中，并根据预定的调度输出存储在所述队列中的数据帧，其中，所述优先权标签作为添加到从所述数据发送源终端接收的数据帧的信息。
2.如权利要求1所述的数据通信系统，其中，
所述标签管理终端装置具有队列使用状态表，该队列使用状态表将数据通信目的节点标识符、数据发送源节点标识符和数据通信控制装置中的队列标识符彼此相关联，并使得可以确定所管理的网络内数据通信控制装置中队列的使用状态，以及响应来自数据发送源终端的请求，所述标签管理终端装置参考所述队列使用状态表，并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
3.如权利要求2所述的数据通信系统，其中，
所述标签管理终端装置具有将优先权标签与输出队列相关联的优先权表信息，由所管理的网络内的通信控制装置来保持该优先权表信息，以及所述标签管理终端装置基于优先权表，提取可与所述队列使用状态表中选择的队列相应设置的优先权标签，并设置提取的优先权标签作为分配的标签。
4.如权利要求2所述的数据通信系统，其中，
来自数据发送源终端的标签分配请求包括数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符；以及
基于包括在标签分配请求中的数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符，所述标签管理终端装置参考所述队列使用状态表，并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
5.如权利要求1所述的数据通信系统，其中，
由所述数据发送源终端发送的数据帧是以IEEE 802.3定义的数据帧；以及
所述数据通信控制装置基于存储在IEEE 802.3数据帧内的优先权标签来识别数据流。
6.一种数据通信管理装置，用于经由网络进行数据通信控制处理，
其中，响应来自数据发送源终端的标签分配请求，分配优先权标签作为将被添加到数据帧的信息。
7.如权利要求6所述的数据通信管理装置，其中，
所述数据通信管理装置具有队列使用状态表，该队列使用状态表将数据通信目的节点标识符、数据发送源节点标识符和用于进行网络内的数据传输控制的数据通信控制装置中的队列标识符彼此关联，并使得可以确定所管理的网络内的数据通信控制装置中的队列使用状态，以及响应来自数据发送源终端的请求，所述数据通信管理装置参考所述队列使用状态表，并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
8.如权利要求7所述的数据通信管理装置，其中，
所述数据通信管理装置具有将优先权标签与输出队列相关联的优先权表信息，由所管理的网络内的通信控制装置来保持该优先权表信息，以及所述数据通信管理装置基于优先权表，提取可与所述队列使用状态表中选择的队列相应设置的优先权标签，并设置提取的优先权标签作为分配的标签。
9.如权利要求7所述的数据通信管理装置，其中，
基于包括在标签分配请求中的数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符，所述数据通信管理装置参考所述队列使用状态表，并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
10.如权利要求6所述的数据通信管理装置，其中，
由所述数据发送源终端发送的数据帧是以IEEE 802.3定义的数据帧；以及
所述数据通信管理装置设置将被设置在IEEE 802.3数据帧中的优先权标签作为分配的标签。
11.一种数据通信控制方法，用于经由网络进行数据通信控制，该数据通信控制方法包括下列步骤：
标签管理终端装置内的标签分配步骤，用于响应来自数据发送源终端的标签分配请求，分配优先权标签作为将被添加到数据帧的信息；
数据发送源终端内的数据发送步骤，用于发送数据帧，在该数据帧中，在所述标签分配步骤中分配的优先权标签被设置作为添加到数据帧的信息；以及
数据通信控制装置内的数据通信控制步骤，用于基于作为添加到从数据发送源终端接收的数据帧的信息的优先权标签来识别数据流，将数据帧存储在与识别的数据流相应选择的队列中，并根据预定的调度输出存储在队列中的数据帧。
12.如权利要求11所述的数据通信控制方法，其中，
基于将数据通信目的节点标识符、数据发送源节点标识符和数据通信控制装置内的队列标识符彼此相关联，并使得可以确定所管理的网络内的数据通信控制装置中队列的使用状态的队列使用状态表，所述标签管理终端装置内的标签分配步骤响应来自数据发送源终端的请求，设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
13.如权利要求12所述的数据通信控制方法，其中，
基于将优先权标签与输出队列相关联的优先权表信息，所述标签管理终端装置内的标签分配步骤提取可与队列使用状态表中选择的队列相应设置的优先权标签，并设置提取的优先权标签作为分配的标签，其中，由所管理的网络内的通信控制装置来保持所述优先权表信息。
14.如权利要求12所述的数据通信控制方法，其中，
来自所述数据发送源终端的标签分配请求包括数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符；以及
基于包括在标签分配请求中的数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符，所述标签管理终端装置内的标签分配步骤参考所述队列使用状态表，并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
15.如权利要求11所述的数据通信控制方法，其中，
由所述数据发送源终端发送的数据帧是以IEEE 802.3定义的数据帧；以及
所述数据通信控制装置内的数据通信控制步骤基于存储在IEEE 802.3数据帧内的优先权标签来识别数据流。
16.一种数据通信管理方法，用于经由网络进行数据通信控制处理，该数据通信管理方法包括：
标签分配处理，用于响应来自数据发送源终端的标签分配请求，分配优先权标签作为将被添加到数据帧的信息。
17.如权利要求16所述的数据通信管理方法，其中，
参考队列使用状态表，所述标签分配处理响应来自数据发送源终端的请求，设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签，其中，所述队列使用状态表将数据通信目的节点标识符、数据发送源节点标识符和用于进行网络内的数据传输控制的数据通信控制装置中的队列标识符彼此相关联，并使得可以确定所管理的网络内的数据通信控制装置中的队列使用状态。
18.如权利要求17所述的数据通信管理方法，其中，
参考将优先权标签与输出队列相关联的优先权表信息，所述标签分配处理提取可与所述队列使用状态表中选择的队列相应设置的优先权标签，并设置提取的优先权标签作为分配的标签，其中，由所管理的网络内的通信控制装置来保持所述优先权表信息。
19.如权利要求17所述的数据通信管理方法，其中，
基于包括在所述标签分配请求中的数据通信目的节点标识符和数据发送源节点标识符，所述标签分配处理参考所述队列使用状态表，并设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签。
20.如权利要求16所述的数据通信管理方法，其中，
所述标签分配处理设置将被设置在IEEE 802.3数据帧中的优先权标签作为分配的标签。
21.一种计算机程序，作为用于经由网络进行数据通信控制处理的程序，该计算机程序包括：
接收来自数据发送源终端的标签分配请求的步骤；
参考将数据通信目的节点标识符、数据发送源节点标识符和用于进行网络内的数据传输控制的数据通信控制装置内的队列标识符彼此相关联的队列使用状态表的步骤；以及
基于存储在所述队列使用状态表中的数据，设置相应于与已使用队列不同的队列的优先权标签作为分配的标签的步骤。
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