CN1700672A - 用于带宽控制可变长帧的修整装置、通信节点装置及信息流控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种修整装置，是由对不同信息流准备的多个缓冲存储器、各缓冲存储器附带的带宽控制部和读取控制部构成的修整装置，各带宽控制部发行基于最大允许带宽的第1帧排出请求和基于最低保证带宽的第2帧排出请求，读取控制部优先第2帧排出请求，从发行帧排出请求中的带宽控制部之中选择应该排出许可的带宽控制部。

Description

用于带宽控制可变长帧的修整装置、通信节点装置及信息流控制方法

技术领域

本发明涉及用于带宽控制和发送可变长帧的通信修整装置、信息流控制方法及通信节点装置。

背景技术

近年来，对宽带服务等高速网络的需求增大。作为高速网络的一种方式，通信成本低的以太网(注册商标名)基础的网络广泛普及。以太网基础的网络，提供了根据线路的空闲状况来决定分配带宽的最佳型的通信服务，适合峰值速度高的、突发的数据包传送。但是，因为无法对每个用户保证稳定的带宽，发生特定用户暂时占有线路的情况，所以存在不能保证稳定品质的服务的问题。

网络用户对保证最低带宽的高品质的通信服务的要求强烈，希望提供向每个用户稳定地分配用合同确定的最低保证带宽，当空带宽发生时，可以有效利用该空带宽的通信服务。另外，即使是当空带宽发生时，如果进行超出对每个用户预先设定的最大允许带宽那样的数据包传送服务，则因为也有可能在接收一侧终端发生缓冲溢出，接收数据被废弃，所以必须对每个用户设定适度的最大允许带宽，并控制带宽使其不超出最大允许带宽。

在像以太网那样的可变长帧的传送中，因为使用带宽依存于帧(数据包)数和帧长两方面，所以如ATM网中的固定长单元传送那样只控制帧数，就不能进行每一信息流的带宽控制。在此所述的帧(数据包)，是指由作为通信网中的数据传送单位的头部、有效负荷、尾部组成的数据块。

作为对每一信息流保证最低保证带宽，且有效利用空带宽传送可变长数据的现有技术，众所周知，有例如特开2003-198611号公报(专利文献1)所示，将具有一定深度的开孔水桶作为模型的泄漏水桶方式的带宽控制。在泄漏水桶方式的带宽控制中，使每单位时间从水桶漏出的水量与目标带宽成比例，在水桶的水位低于预先设定的阈值时，给与与泄漏水桶对应附加的缓冲存储器帧发送权，每次送出帧，使水桶的水位上升与送出帧长对应的量，由此所传送的数据量平均地控制在目标带宽的范围内。

在专利文献1所示的现有技术中，每一缓冲存储器(数据包队列)，存储着与泄漏水桶的水位相当的水平计数值和与预先指定的最低保证带宽对应的阈值的差分值，为了从差分值小的缓冲存储器顺序地输出存储的数据包(帧)而选择帧排出队列。

根据上述现有技术，因为从离最低保证带宽最近的缓冲存储器顺序地排出数据包，所以可以进行遵守最低保证带宽的数据包传送。另外，在计算伴随数据包送出的上升水位时，随着表示泄漏水桶的当前水位的水平计数值的降低，通过采用逐次增加在数据包长上所乘以的单位增量值的可变增量值，在水平计数值大大低于阈值的状态下送出数据包时，加速水桶水位的上升，在短时间内使水桶的水位恢复到比阈值高的高度。

在上述现有技术中，因为在水平计数器上设定与最低保证带宽和最大允许带宽对应的2个阈值，可以控制水平计数值使其不超出阈值，所以在通常状态下数据包的送出量不会超出最大允许带宽。但是，当通信中断水平计数值大大低于阈值时，如以下说明，在直到水平计数值恢复到最低保证带宽的阈值以上的期间，数据包的送出量有可能暂时超出最大允许带宽。

图9A表示所属同一信息流的数据包的到达顺序，图9B表示泄漏水桶的水平计数值，图9C表示数据包(帧)的输出定时。

泄漏水桶的水平计数值，如图9B所示，在时间经过的同时以与目标带宽成比例的速度减少，每次数据包排出，对应排出数据包长的值被加到水平计数值上。在水平计数值低于阈值TH时，如果输出线路空闲，则可以排出数据包。在通常状态下，通过在水平计数值达到阈值TH的时刻发送数据包(P1、P2、P3)，可以进行遵守目标带宽的通信修整。但是，例如当数据包的到达暂时中断，应该送出的数据包变没时，或当因属于其他信息流(连接)的数据包的送出而导致输出线路的闭塞状态继续时，如期间T所示，水平计数值会大大低于阈值TH。

这样，如果水平计数值大幅减少，则即使送出数据包并在水平计数值加上数据包长，水平计数值也未超出阈值，所以数据包的排出条件连续被满足。其结果，如P4、P5、P6、P7所示，属于同一信息流的多个数据包被突发地发送，在直到水平计数值大大超过阈值的期间，可能发生暂时超出最大允许带宽的数据包传送。

发明内容

本发明的目的在于：提供对每一信息流保证最低保证带宽，且可以在最大允许带宽的范围内有效利用输出线路的空带宽的通信修整装置、信息流控制方法及通信节点装置。

本发明另外的目的在于：提供即使是当在同一输出线路竞争的其他通信量减少的时候，在未超出最大允许带宽的范围内可以突发传送数据包的修整装置、信息流控制方法及通信节点装置。

为达到上述目的，本发明的修整装置及通信节点装置，具有：暂时存储分别属于特定的信息流的可变长帧(数据包)，根据预先所设定的最大允许带宽和最低保证带宽来决定存储的帧的输出定时的多个信息流控制部；与上述多个信息流控制部连接的读取控制部；识别应该输出到同一输出线路的可变长帧的所属信息流，并将各可变长帧分配给与所属信息流对应的上述某个信息流控制部的帧分配部；其特征在于：

上述各信息流控制部由以下构成：在根据对每一信息流预先设定的最大允许带宽决定的帧排出定时，向上述读取控制部发行最大允许带宽帧排出请求的第1排出定时判定部；根据对每一信息流预先设定的最低保证带宽决定帧排出定时，将从上述第1排出定时判定部发行最大允许带宽帧排出请求作为条件，向上述读取控制部发行最低保证带宽帧排出请求的第2排出定时判定部；应答从上述读取控制部接收到的排出许可，将1个可变长帧排出到上述输出线路接口的帧排出控制部；

上述读取控制部，对于从发行帧排出请求的信息流控制部中用规定的算法选择的信息流控制部上述帧排除许可。

如果更加详细地说明，则上述各信息流控制部具有用于暂时存储可变长帧的缓冲存储器、检测从上述缓冲存储器排出的可变长帧的长度的帧长识别部；上述第1排出定时判定部根据对每一信息流预先设定的最大允许带宽和由上述帧长识别部所通知的排出帧的长度，来决定下一帧的排出定时；上述第2排出定时判定部根据对每一信息流预先设定的最低保证带宽和由上述帧长识别部所通知的排出帧的长度，来决定下一帧的排出定时。

在本发明的1个实施例中，上述第1排出定时判定部具有用与对每一信息流预先设定的最大允许带宽成比例的渐减速度减去水平计数值，每次由上述帧排出控制部进行的帧排出，根据排出帧的长度使水平计数值上升，将水平计数值与规定的阈值进行比较来决定所述帧排出定时的泄漏水桶型计数器构造；上述第2排出定时判定部具有用与对每一信息流预先设定的最低保证带宽成比例的渐减速度减去水平计数值，每次由上述帧排出控制部进行的帧排出，根据排出帧的长度使水平计数值上升，将水平计数值与规定阈值进行比较来决定所述帧排出定时的泄漏水桶型计数器构造。

本发明的1个特征在于：上述第1排出定时判定部将水平计数值的下限值固定为所述阈值，上述第2排出定时判定部允许在所述阈值以下的水平计数值的减算。

本发明的其他特征在于：上述读取控制部具有：从发行上述最低保证带宽帧排出请求的多个信息流控制部中选择作为帧排出候补的第1信息流控制部的第1排出候补判定部；从发行上述最大允许带宽帧排出请求中的多个信息流控制部选择作为帧排出候补的第2信息流控制部的第2排出候补判定部；优先上述第1信息流控制部，将帧排出许可给与作为帧排出候补的上述第1、第2信息流控制部之中的1个的排出许可发行部。

本发明的信息流控制方法，其特征在于：在与多个输入/输出线路连接的通信节点装置中由以下步骤构成：(A)将从各输入线路接收到的可变长帧切换到用送达地址信息指定的某个输出线路的步骤；(B)按所属信息流暂时存储送出到同一输出线路的可变长帧的步骤；(C)根据对每一信息流预先设定的最大允许带宽来决定帧排出定时，发行最大允许带宽的帧排出请求的步骤；(D)根据对每一信息流预先设定的最低保证带宽来决定帧排出时间，将发行上述最大允许带宽帧排出请求作为条件，发行最低保证带宽的帧排出请求的步骤；(E)优先最低保证带宽的帧排出请求，选择发行中的多个帧排出请求之中的1个，将属与对应该帧排出请求的信息流的最前的存储帧送出给输出线路的步骤。

根据本发明，对每个信息流从第1帧排出定时判定部发行基于最大允许带宽的第1帧排出请求，将该第1帧排出请求为发行中作为条件，从第2帧排出定时判定部发行基于最低保证带宽的第2帧排出请求，因为读取控制部优先基于最低保证带宽的第2帧排出请求，决定应该排出帧的信息流，所以可以实现保证各信息流的最低保证带宽，并且有效利用输出线路的空带宽的信息流控制。

另外，通过将支配基于最大允许带宽的帧排出请求的发生定时的水平计数值的下限固定为阈值，例如即使当同一信息流的后续帧的到达暂时中断或因其他信息流的帧发送而导致输出线路的闭塞状态继续时，也可以抑制由于在阈值以下的水平计数值的减算引起的帧排出请求的连续发行，所以可以防止在利用输出线路空带宽的同一信息流的突发帧传送中超过最大允许带宽。

附图说明

图1是表示本发明所应用的数据包开关10的构成例的图。

图2是表示本发明的数据包开关10所应用的网络构成的1个例子的图。

图3是表示数据包开关10所应用的本发明的修整装置4-i的第1实施例的图。

图4是表示构成本发明的修整装置的带宽控制部42的1个实施例的图。

图5是表示构成本发明的修整装置的读取控制部44的1个实施例的图。

图6(A)～图6(F)是用于说明在本发明的修整装置中来自基于带宽控制部42-1的缓冲存储器42-1的可变长帧的排出操作的图。

图7(A)～图7(G)是用于说明在本发明的修整装置中着眼于2个缓冲存储器42-1、42-2的可变长帧的排出操作的图。

图8是表示本发明的修整装置的第2实施例的图。

图9(A)～图9(C)是用于说明应用泄漏水桶的现有的带宽控制的问题点的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。

图1表示基于本发明的修整装置所应用的数据包开关10的1个例子。

数据包开关10由以下构成：具有多个输入端口PI-1～PI-n和输出端口PO-1～PO-n的切换部(帧中继处理部)；分别连接在切换部3的输入端口PI-i与输入线路IN-i之间的多个输入线路接口2-i(i＝1～n)；分别连接在切换部3的输出端口PO-i的多个修整装置(整形器)4-i(i＝1～n)；分别连接在修整装置4-i与输出线路OUT-i之间的多个输出线路接口5-i(i＝1～n)；节点控制部6。节点控制部6与外部的管理终端(图未示)连接，根据来自管理终端的指示，向各修整装置4使用的信息流表进行数据的设定和带宽控制用的运算参数的设定。

各输入线路接口2-i，从输入线路IN-i一接收可变长帧(数据包)，就根据数据包头部表示的送达地址从路由表中检索内部路由信息，以附加包含该内部路由信息的内部头部的形式，将接收帧输出给切换部3的输入端口PI-i。切换部3将从各输入端口PI-i接收到的可变长帧传送到由内部路由信息指定的某个输出端口。

各修整装置4-i，暂时存储从切换部3输出给输出端口PO-i的可变长帧，根据预先设定的最低保证带宽和最大允许带宽来控制按信息流的带宽，并输出给输出线路接口5-i。各输出线路接口5-i从修整装置4-i的输出帧除去内部头部，发送给输出线路OUT-i。

图2表示数据包开关10所适用的网络的1个例子。

在此，数据包开关10配置于多个终端111～118与广域网100之间。在数据包开关10的输入/输出线路IN-i、OUT-i(i＝1～n)中，既有像终端117、118那样个别收容终端的，也有像终端111～113那样收容包含多个终端的被动的网络101的，或有像终端114～116那样收容在给多个终端主动分配通信的复用装置102的。在这样的网络构成中，当根据对每个终端预先所指定的带宽要进行信息流控制时，数据包开关10，例如必须根据不同信息流缓冲存储朝向网络101或复用装置102所连接的输出线路的数据包列，进行对每一数据包信息流保证最低保证带宽和最大允许带宽的信息流控制。

图3表示与切换部3的输出端口PO-i连接的本发明的修整装置4-i的

第1实施例的图。

修整装置4-i由与切换部3的输出端口PO-i连接的帧分配部400、与帧分配部400连接的多个信息流控制部40(40-1～40-m)、与这些信息流控制部40连接的读取控制部44及选择器45构成。

各信息流控制部40由用于根据所属不同信息流暂时存储输出帧(输出数据包)的缓冲存储器41(41-1～41-m)、各缓冲存储器附带的带宽控制部42(42-1～42-m)、识别从各缓冲存储器读取的帧长并通知给带宽控制部42的帧长识别部43(43-1～43-m)构成。

切换部3传送给输出端口PO-i的输出帧，由帧分配部400进行信息流识别，通过信号线L40分配给与信息流对应的某个缓冲存储器41-j。各输出帧的所属信息流的识别和缓冲存储器的指定，参照表示信息流定义信息和缓冲器号码的对应关系的信息流表405进行。数据包信息流由例如从各输出帧的头部抽出的送达地址、标记信息、优先度、帧长、服务类型等头部(标签)信息的组合来定义。帧分配部400将可变长帧一输出给缓冲存储器41-j，就通过信号线L40，向缓冲存储器41-j附带的带宽控制部42-j通知数据包已输入给缓冲存储器41-j。

带宽控制部42-j根据对每个信息流预先设定的最低保证带宽和最大允许带宽，决定来自缓冲存储器41-j的数据包的排出定时，通过信号线L42向读取控制部44发行帧排出请求。另外，如后所述，在本发明中，作为上述帧排出请求，发行基于最低保证带宽的帧排出请求和基于最大允许带宽的帧排出请求。在图3中，为了简便，用1根信号线L42表示设置在带宽控制部42-1～42-m和读取控制部44之间设置的帧排出请求信号线。

读取控制部44监视输出给信号线L42的来自带宽控制部42-1～42-m的帧排出请求，决定应该许可帧排出的带宽控制部。当多个排出请求竞争时，根据预先准备的排出候补决定算法，选择应该优先排出帧的1个带宽控制部42-k，在输出线路接口5-i变为可以接收新的帧的状态时，通过信号线L44将排出许可信号输出给该带宽控制部42-k。这时，读取控制部44为了将来自与上述带宽控制部42-k对应的帧长识别部43-k的输出帧输出给输出线路接口5-i，通过信号线L45将选择控制信号给与选择器45。

带宽控制部42-k应答来自读取控制部44的帧排出许可信号，排出存储在缓冲存储器41-k的输出帧，根据由帧长识别部43-k通知的帧长，进行用于决定基于最低保证带宽和最大允许带宽的下次排出定时的泄漏水桶的水平更新。

图4表示图3的修整装置4-i所应用的带宽控制部42-j(j＝1～m)的1个实施例。

带宽控制部42-j由排出控制部410、发生基于最低保证带宽的排出请求信号REQ1的最低保证带宽排出定时判定部420、发生基于最大允许带宽的排出请求信号REQ2的最大允许带宽排出定时判定部430构成。

排出控制部410具有用于计数缓冲存储器41-j的存储数据包数的计数器411，通过信号线L400从帧分配部400一接收数据包的输入通知，就给上述计数器411加1。另外，从读取控制部44一接收帧排出许可信号，则在向缓冲存储器41-j输出帧排出命令的同时，计数器411减1，并向最低保证带宽排出定时判定部420和最大允许带宽排出定时判定部430输出帧长加算命令。排出控制部410在上述计数器411的计数值为“1”或“1”以上时，即在缓冲存储器41-j有存储帧期间，将给与最低保证带宽排出定时判定部420和最大允许带宽排出定时判定部430的启动信号EN打开，在计数值变为零时，使信号EN为关闭状态。

最低保证带宽排出定时判定部420由以下构成：帧长加算处理部421；存储通过帧长加算处理部421更新的水平计数值的水平计数值存储部422；存储预先设定的运算参数的运算参数存储部423；从水平计数值存储部422表示的水平值中周期地减去在运算参数存储部423中作为1个运算参数存储的减算参数值的减算处理部424；将由减算处理部424所输出的水平计数值与在运算参数存储部423中作为1个运算参数存储的阈值进行比较，并输出比较结果的阈值判定部425；从阈值判定部425的输出中检测水平计数值变为阈值以下的事实，并发生排出请求信号的排出请求送出部426；将来自上述排出请求送出部426的排出请求信号与由最大允许带宽排出定时判定部430所输出的排出请求信号的逻辑积作为最低保证带宽帧排出请求信号REQ1输出的逻辑积(AND)电路427。

排出请求送出部426，在启动信号EN为关闭状态时，不发生排出请求信号。另外，阈值判定部425，当启动信号EN从打开状态变为关闭状态时，在水平计数值达到阈值的时刻，通过信号线L425向减算处理部424指示停止减算操作。由减算处理部424进行的水平计数值的减算操作，在下一个数据包被输入缓冲存储器41-j，启动信号EN从关闭状态变为打开状态时，再次被打开。

另一方面，最大允许带宽排出定时判定部430由以下构成：帧长加算处理部431；水平计数值存储部432；存储预先设定的运算参数的运算参数存储部433；从水平计数值存储部432表示的水平值中周期地减去在运算参数存储部433中作为1个运算参数存储的减算参数值的减算处理部434；将由减算处理部434所输出的高度计数值与在运算参数存储部433中作为1个运算参数存储的阈值进行比较，并输出比较结果的阈值判定部435；在阈值判定部435的输出达到阈值时，发生帧排出请求信号REQ2的排出请求送出部436。减算处理部434，在水平计数值达到阈值时，实质停止减算操作，将计数值继续存储为阈值。

另外，排出请求送出部436，在启动信号EN为关闭状态时，不发生排出请求信号。

最大允许带宽排出定时判定部430除没有逻辑电路427、减算处理部434的水平计数值的下限为阈值以及在运算参数存储部433所存储的参数值不同这几点外，构造上与最低保证带宽排出定时判定部420类似。因此，在此详细说明最低保证带宽排出定时判定部420的操作。

在帧长加算处理部421，输入从减算处理部424所输出的当前的水平计数值，在从排出控制部410接收到帧长加算命令时，在当前的水平计数值加上从帧长识别部43-j接收到的排出帧长。当没有帧加算命令时，因为不进行与排出帧长的加算处理，所以从减算处理部424所输出的当前的水平计数值原封不动地被输入水平计数值存储部422。

减算处理部424，从水平计数值存储部422表示的水平计数值中周期地减去运算参数存储部423表示的减算参数的值，将运算结果作为新的水平计数值，输出给帧长加算处理部421和阈值判定部425。上述减算参数的值，当是最低保证带宽排出定时判定部420时，相当于应该保证最低限度的带宽，当是最大允许带宽排出定时判定部430时，相当于可以允许的最大的带宽。因此，在最低保证带宽排出定时判定部420，减算处理部424的输出以与最低保证带宽成比例的速度渐减，每次帧排出时，根据排出帧长来表示水平上升的泄漏水桶的水位。

阈值判定部425，输出从减算处理部424所输出的水平计数值(泄漏水桶水位)与运算参数存储部423表示的阈值的比较结果，在水平计数值低于阈值时，从排出请求送出部426发行帧排出请求信号。

在本实施例中，因为最低保证带宽排出定时判定部420在最终段具有逻辑积(AND)电路427，将上述排出请求送出部426的输出信号与从最大允许带宽排出定时判定部430的排出请求送出部436输出的帧排出请求信号REQ2的逻辑积作为最低保证带宽的帧排出请求信号REQ1，所以只要在最大允许带宽排出定时判定部430不发生排出请求，最低保证带宽的帧排出请求就不输出。

图5表示读取控制部44的1个实施例。

如上所述，带宽控制部42(42-1～42-m)因为分别具有最低保证带宽排出定时判定部420和最大允许带宽排出定时判定部430，所以基于最低保证带宽的帧排出请求信号REQ1和基于最大允许带宽的帧排出请求REQ2的两种请求从各带宽控制部42输入给读取控制部44。

读取控制部44由处理帧排出请求信号REQ1的最低保证带宽排出候补选择部440、处理帧排出请求信号REQ2的最大允许带宽排出候补选择部450、排出许可发行部460和排出候补决定算法的存储部470构成。

最低保证带宽排出候补选择部440，根据存储部470表示的排出候补决定算法，从正在发生帧排出请求信号REQ1的带宽控制部之中选择作为帧排出候补的1个带宽控制部。同样，最大允许带宽排出候补选择部450，根据上述排出候补决定算法，从正在发生帧排出请求信号REQ2的带宽控制部之中选择作为帧排出候补的1个带宽控制部。但是，排出候补决定算法在最低保证带宽排出候补选择部440和最大允许带宽排出候补选择部450可以应用不同的算法。

排出许可发行部460使最低保证带宽的帧排出候补比最大允许带宽的帧排出候补优先。因此，在最低保证带宽的帧排出请求REQ1发行中，排出许可给与成为最低保证带宽的帧的排出候补的带宽控制部。当没有最低保证带宽的排出候补时，排出许可给与成为最大允许带宽的帧排出候补的带宽控制部。当最低保证带宽和最大允许带宽的任何一方都没有帧排出候补时，因为意味着在当前时刻不存在应该帧排出的缓冲存储器，所以不发行帧排出许可。

图6(A)～图6(F)表示在上述的本发明的修整装置4中来自带宽控制部42-1的缓冲存储器42-1的可变长帧(数据包)的排出操作。

在此，如图6A所示，假设帧以FR1、FR2、FR3的顺序输入缓冲存储器41-1的情形。图6B表示从上述缓冲存储器41-1附带的最低保证带宽排出定时判定部420的运算处理部424所输出的水平计数值，图6C表示由最低保证带宽排出定时判定部420的逻辑积电路427发生的最低保证带宽的帧排出请求信号REQ1，图6D表示从上述缓冲存储器41-1附带的最大允许带宽排出定时判定部430的运算处理部434所输出的水平计数值，图6E表示由最大允许带宽排出定时判定部430的排出请求送出部436发生的最大允许带宽的帧排出请求信号REQ2，图6F表示来自缓冲存储器41-1的帧FR1、FR2、FR3的排出定时。

在带宽控制部42-1，如图6F所示，在时刻t1从读取控制部44接收排出许可，一开始帧FR1的排出操作，帧长加算处理部421、431就在最低保证带宽用的水平计数值和最大允许带宽用的水平计数值上加上帧FR1的帧长，所以水平计数值如图6B、图6D那样增加。在此，因为在水平计数值加上相同的帧长，所以在初期状态t1，上升后的水平计数值在最低保证带宽和最大允许带宽为相同的值。水平计数值通过由减算处理部424、434进行的减算操作，在时间经过的同时渐减，但是，最大允许带宽用的减算处理部434一方缩减值变大，所以比最低保证带宽的水平计数值急剧减少。

如果在时刻t2最大允许带宽用的水平计数值达到阈值(零)TH，则如图6E所示，最大允许带宽的帧排出请求信号REQ2为打开状态。这时，减算处理部434实质上停止水平计数值的缩减操作，将水平计数值存储为阈值。通过上述帧排出请求信号REQ2的发生，时刻t2以后缓冲存储器41-1变为最大允许带宽的帧排出候补，如果从读取控制部44有排出许可，则变为可以排出帧的状态。

在此，一直未能得到排出许可，如果在时刻t3减算处理部424的水平计数值达到阈值TH，则如图6C所示，最低保证带宽的帧排出请求REQ1变为打开状态。最低保证带宽用的减算处理部424，即使计数值变为阈值以下，也进行减算操作。缓冲存储器41-1，在时刻t3以后是最低保证带宽的帧排出候补，并且也变为最大允许带宽的帧排出候补。

如果在时刻t4从读取控制部44接收排出许可，则带宽控制部42-1开始来自缓冲存储器41-1的帧FR2的排出，在最低保证带宽的水平计数值和最大允许带宽的水平计数值加上帧FR2的帧长。通过该加算，2个水平计数值超出阈值，帧排出请求REQ1和REQ2变为停止(关闭)状态。

减算处理部424、434从更新了的水平计数值重新开始减量操作，如果减算处理部434的水平计数值在时刻t5达到阈值(零)，则如图6E所示，最大允许带宽的帧排出请求REQ2发生。在此，如果假设在时刻t5完全没有来自其他的带宽控制部的排出请求，则带宽控制部42-1瞬间取得下一个的排出许可，从缓冲存储器41-1排出帧FR3。

因为随着帧FR3的排出，在最低保证带宽用水平计数值和最大允许带宽用水平计数值加上帧FR3的帧长，所以帧排出请求REQ2停止，重复来自更新了的水平计数值的减量操作。另外，如果缓冲存储器41-1变为空，则因为来自排出控制部410的启动信号EN变为关闭状态，所以即使是水平计数值达到阈值，排出请求送出部426、436也不发生帧排出请求。

这样，在本发明的修整装置中，因为在最低保证带宽的帧排出候补不存在的期间中，读取控制部44将帧排出许可给与作为最大允许带宽的帧排出候补的带宽控制部，所以可以进行有效利用输出线路的空带宽的帧(数据包)传送。

下面，参照图7A～图7G，着眼于本发明修整装置中的2个缓冲存储器41-1、41-2，说明帧排出操作。

在此，假设如图7A所示帧FRa1～FRa6输入缓冲存储器41-1、如图7B所示帧FRb1、FRb输入缓冲存储器41-2的情形。另外，为了简化说明，假设在上述缓冲存储器41-1、41-2以外的其他缓冲存储器41-3～41-m不存在存储帧，在读取控制部44中应用巡回地将排出许可给与排出请求发行中的带宽控制部的循环方式的排出候补决定算法的情形。

图7C、图7D表示缓冲存储器41-1附带的带宽控制部42-1中的最低保证带宽排出定时判定部420的水平计数值和最大允许带宽排出定时判定部430的水平计数值。另外，图7E、图7F表示缓冲存储器41-2附带的带宽控制部42-2中的最低保证带宽排出定时判定部420的水平计数值和最大允许带宽排出定时判定部430的水平计数值。图7G表示来自缓冲存储器41-1、41-2的帧的排出定时。

读取控制部44在时刻t1将排出许可给与带宽控制部42-1，如果带宽控制部42-1从缓冲存储器41-1开始排出帧FRa1，则如图7C、图7D所示，在带宽控制部42-1的最低保证带宽用的水平计数值和最大允许带宽用的水平计数值加上帧长。

如果在时刻t2帧FRa1向输出线路接口50-1的排出结束，则读取控制部44选择接下来应该帧排出的缓冲存储器。在该时刻，因为最低保证带宽和最大允许带宽的水平计数值都超出阈值，所以带宽控制部41-1不发生帧排出请求，但是，如图7E、图7F所示，因为最低保证带宽的水平计数值低于阈值，最大允许带宽的水平计数值达到阈值，所以带宽控制部42-1发生帧排出请求REQ1和REQ2两方。因此，将帧排出许可给与带宽控制部42-1，在时刻t2开始帧FRb1的排出。

如图7C、图7D所示，带宽控制部42-1在最大允许带宽的水平计数值达到阈值的时刻t3发生帧排出请求REQ2，在最低保证带宽的水平计数值达到阈值的时刻t4发生帧排出请求REQ1。但是，因为在时刻t3、t4在带宽控制部42-2送出帧FRb1的过程中，输出线路为闭塞状态，所以向带宽控制部42-1的帧排出许可被保留到帧FRb1的排出结束的时刻t5。

在该等待期间，带宽控制部42-1为重复最低保证带宽的水平计数值的减算操作，水平计数值成为大大低于阈值的状态。带宽控制部42-1在时刻t5得到排出许可，从缓冲存储器41-1开始排出帧FRa2。通过伴随帧FRa2排出的帧长的加算，带宽控制部42-1的水平计数值上升，但是，如图7C所示，最低保证带宽的水平计数值处于低于阈值的状态。

根据现有方式的带宽控制，如果像这样水平计数值低于阈值，则最低保证带宽的帧排出请求发生。因此，在帧FRa2的排出结束时，如果没有来自其他的带宽控制部的帧排出请求，则可以立刻给与带宽控制部42-1下一个帧的排出许可。但是，在本发明中，因为带宽控制部42-1在最低保证带宽排出定时判定部420备有逻辑积电路427，所以在直到最大允许带宽的帧排出请求REQ2发生，即直到最大允许带宽的水平计数值达到阈值的时刻t6，最低保证带宽的帧排出请求REQ1被抑制发行。

带宽控制部42-1在时刻t6同时发行最低保证带宽的帧排出请求REQ1和最大允许带宽的帧排出请求REQ2。在此示出的例子中，如图7E、图7F所示，在时刻t6，带宽控制部42-2的水平计数值，最低保证带宽、最大允许带宽都为未达到阈值的状态，所以读取控制部44将帧排出许可给与带宽控制部42-1。因此，带宽控制部42-1在时刻t6开始来自缓冲存储器41-1的帧FRa3的排出。另一方面，在带宽控制部42-2，如图7F、图7G所示，在帧FRa3向输出线路送出过程中的时刻t7，最大允许带宽的水平计数值达到阈值，发行排出请求REQ2。

在帧FRa3的排出结束的时刻t8，作为排出请求，因为只有来自带宽控制部42-2的最大允许带宽的帧排出请求REQ2，所以读取控制部44给与带宽控制部42-2排出许可。由此，在时刻t8，来自缓冲存储器41-2的帧FRb2的排出开始，在帧FRb2的传送结束的时刻t9，排出许可给与发生REQ2的带宽控制部42-1。

在此示出的例子中，因为一排出帧FRb2，则缓冲存储器41-2变空，所以带宽控制部42-2在最低保证带宽的水平计数值达到阈值的时点，停止减算处理部424的水平计数操作。在时刻t9帧FRa4的排出结束后，如图7C、图7D、图7G所示，只有带宽控制部42-1重复帧的排出、伴随帧排出的水平计数值的更新和在最大允许带宽的水平计数值达到阈值的时刻的帧排出请求REQ2的发生。缓冲存储器41-1一变空，则最低带宽控制部42-1就在最低保证带宽的水平计数值达到阈值的时刻，停止减算处理部424的水平计数值的减算操作。

如也可以从图7G中的帧FRa4、FRa5、FRa6的排出定时明了的那样，根据本发明，因为即使是当属于特定信息流的帧(数据包)突发地被排出时，为不超出预先设定的最大允许带宽，也可以将帧排出许可给与控制着帧的排出的带宽控制部，所以即使线路变为空闲状态，也可以进行防止特定的信息流中的暂时的带宽超过的数据包传送控制。

图8表示基于本发明的修整装置的第2实施例。

本实施例所示的修整装置由对不同信息流组所准备的多个初段修整部401(401-1～401-m)、连接在这些初段修整部与输出线路接口之间的第2段修整部402构成，由图3所示的帧分配部400将从切换部3输出给输出端口PO-i的帧列选择性地分配给上述初段修整部。

初段的各修整部401由以下构成：暂时存储分别属于同一组内的特定信息流的可变长帧，根据预先对每一信息流设定的最大允许带宽和最低保证带宽来决定存储帧的输出定时的多个第1信息流控制部410(410-1～410-k)；与这些信息流控制部连接的第1读取控制部440；选择器450构成。第1读取控制部440基本上具有与图5所示的读取控制部44相同的构成，第1信息流控制部410与第1实施例相同，由缓冲存储器411(411-1～411-k)、带宽控制部412(412-1～412-k)和帧长识别部413(413-1～413-k)构成。

另一方面，第2段修整部402由以下构成：暂时存储分别从初段修整部401输出的特定组的可变长帧，根据预先对每一信息流组设定的最大允许带宽和最低保证带宽来决定存储帧的输出定时的多个第2信息流控制部40(40-1～40-m)；将帧的排出许可给与以规定的算法从发行帧排出请求的第2信息流控制部之中选择的信息流控制部40-j的第2读取控制部44；选择器45。

第2读取控制部44具有与图5所示的读取控制部44同样的构成，第2段修整部的各信息流控制部40由暂时存储初段修整部401-1～401-m的输出帧的缓冲存储器41(41-1～41-m)、缓冲存储器41附带的带宽控制部42(42-1～42-m)及帧长识别部43(43-1～43-m)、与这些带宽控制部42-1～42-m连接的第2读取控制部44、和与帧长识别部43-1～43-m连接的选择器45构成。

在本实施例中，与输出端口PO-i连接的帧分配部400，根据例如从输出帧的头部抽出的送达地址、标记信息、优先度、帧长、服务类型等标签信息分为输出帧的多个组。属于第1信息流组的输出帧对不同信息流(连接)被分配给与第1信息流组对应的初段修整部401-1的缓冲存储器411-1～411-k。同样，第2～第m信息流组的输出帧对不同信息流(连接)被分配给与这些信息流组对应的初段修整部401-2～401-m的缓冲存储器411-1～411-k。

在初段的各修整部401-j(j＝1～m)，通过与用图3说明的修整装置4相同的操作，各带宽控制部412(412-1～412-k)发行最大允许带宽的帧排出请求和最低保证带宽的帧排出请求，应答来自读取控制部440的排出许可信号，将缓冲存储器411(411-1～411-k)所存储的不同信息流的可变长帧输出给选择器450。这时，读取控制部440通知：图5所示的排出许可发行部460通过信号线L420向第2段修整部402对应的带宽控制部42输入新的帧(数据包)。

在第2段修整部402，与用图3说明的修整装置相同，各带宽控制部42(42-1～42-m)发行最大允许带宽的帧排出请求和最低保证带宽的帧排出请求，应答来自读取控制部44的排出许可信号，通过选择器45将缓冲存储器41(41-1～41-m)所存储的不同信息流组的可变长帧输出给输出线路接口。

在本实施例中，例如当将从初段修整部401-1的各缓冲存储器411-1～411-k排出的数据包信息流的最大允许带宽设定为100Mbit/s，将成为这些排出帧的输出目的地的第2段修整部402的缓冲存储器41-1的数据包信息流最大允许带宽设定为100Mbit/s时，从缓冲存储器410-1～410-k排出的数据包信息流被带宽控制，使个别信息流和组信息流最大允许带宽也为100Mbit/s。

因此，例如当将属于同一VLAN组的k个信息流分配给初段修整部401-1的各缓冲存储器411(411-1～411-k)，将编组这些的VLAN组的数据包信息流收容到缓冲存储器41-1时，可以进行信息流控制：即在每个信息流中允许最大100Mbit/s的带宽，并抑制为作为VLAN整体的最大允许带宽100Mbit/s。根据本实施例，对于突发性高的数据通信，可以给与每个用户高的允许带宽，并可以将复用这些通信的网节点中的最大带宽控制在指定值以下。

Claims (11)

1.一种修整装置，具有：与输出线路连接的输出线路接口；暂时存储分别属于特定的信息流的可变长帧，并根据预先设定的最大允许频带和最低保证频带来决定存储帧的输出时间的多个信息流控制部；与上述多个信息流控制部连接的读取控制部；识别应该输出给上述输出线路的可变长帧的所属信息流，并将各可变长帧分配给与所属信息流对应的上述某个信息流控制部的帧分配部；

其特征在于，

上述各信息流控制部由以下构成：即在根据对每一信息流预先设定的最大允许频带决定的帧排出时间，向上述读取控制部发行最大允许频带帧排出请求的第1排出时间判定部；根据对每一信息流预先设定的最低保证频带决定帧排出时间，并将最大允许频带帧排出请求从上述第1排出时间判定部发行作为条件，向上述读取控制部发行最低保证频带帧排出请求的第2排出时间判定部；应答从上述读取控制部接收到的排出许可，将1个可变长帧排出给上述输出线路接口的帧排出控制部；

上述读取控制部，将上述帧排出许可给与按规定的算法从发行帧排出请求中的信息流控制部之中选择的1个信息流控制部。

2.如权利要求1所述的修整装置，其特征在于，

所述各信息流控制部具有用于暂时存储可变长帧的缓冲存储器和检测从上述缓冲存储器排出的可变长帧的长度的帧长识别部；

所述第1排出时间判定部根据对每一信息流预先设定的最大允许频带和由上述帧长识别部所通知的排出帧的长度，来决定下一帧的排出时间；

所述第2排出时间判定部根据对每一信息流预先设定的最低保证频带和由上述帧长识别部所通知的排出帧的长度，来决定下一帧的排出时间。

3.如权利要求1所述的修整装置，其特征在于，

所述第1排出时间判定部具有用与对每一信息流预先设定的最大允许频带成比例的渐减速度减去电平计数值，每次由所述帧排出控制部进行帧排出时，按照排出帧的长度使电平计数值上升，将电平计数值与规定的阈值进行比较来决定所述帧排出时间的漏泄数据包型计数器构造；

所述第2排出时间判定部具有用与对每一信息流预先设定的最低保证频带成比例的渐减速度减去电平计数值，每次由所述帧排出控制部进行帧排出时，按照排出帧的长度使电平计数值上升，将电平计数值与规定阈值进行比较来决定所述帧排出时间的漏泄数据包型计数器构造。

4.如权利要求3所述的修整装置，其特征在于，

所述第1排出时间判定部将电平计数值的下限值固定为所述阈值；

所述第2排出时间判定部允许在所述阈值及以下的电平计数值的减算。

5.如权利要求1～权利要求4任意一项所述的修整装置，其特征在于，

所述读取控制部由以下构成：从发行所述最低保证频带帧排出请求中的多个信息流控制部选择作为帧排出候补的第1信息流控制部的第1排出候补判定部；从发行所述最大允许频带帧排出请求中的多个信息流控制部选择作为帧排出候补的第2信息流控制部的第2排出候补判定部；优先所述第1信息流控制部，将帧排出许可给与作为帧排出候补的上述第1、第2信息流控制部之中的1个的排出许可发行部。

6.一种修整装置，由以下构成：与输出线路连接的输出线路接口；分别与特定的信息流组对应的多个初段修整部；将应该输出给上述输出线路的可变长帧选择地分配给上述初段信息流控制装置的帧分配部；连接在上述多个初段修整部与上述输出线路接口之间的第2段修整部；

其特征在于，

初段的各修整部由以下构成：暂时存储分别属于同一组内的特定的信息流的可变长帧，并根据预先对每一信息流设定的最大允许频带和最低保证频来决定存储帧的输出时间的多个第1信息流控制部；将帧的排出许可给与从发行帧排出请求中的第1信息流控制部之中按规定的算法选择的第1信息流控制部的第1读取控制部；

上述第2段修整部由以下构成：暂时存储分别从上述初段的各信息流控制装置输出的特定组的可变长帧，并根据预先对每一信息流组设定的最大允许频带和最低保证频来决定存储帧的输出时间的多个第2信息流控制部；将向上述输出线路接口发送的帧的排出许可给与从发行帧排出请求中的第2信息流控制部中按规定的算法选择的信息流控制部的第2读取控制部；

上述帧分配部识别应该输出给上述输出线路的可变长帧的所属信息流，并将该可变长帧分配给与其所属信息流对应的上述某个第1信息流控制部；

上述第1、第2各信息流控制部由以下构成：用于暂时存储可变长帧的缓冲存储器；在根据对每一信息流预先设定的最大允许频带决定的帧排出时间，向上述读取控制部发行最大允许频带帧排出请求的第1排出时间判定部；根据对每一信息流预先设定的最低保证频带来决定帧排出时间，将从上述第1排出时间判定部发行最大允许频带帧排出请求作为条件，向上述读取控制部发行最低保证频带帧排出请求的第2排出时间判定部；应答从上述第1或第2读取控制部接收到的排出许可，排出上述缓冲存储器所存储的1个可变长帧的帧排出控制部。

7.一种信息流控制方法，是与多个输入/输出线路连接的通信节点装置中的信息流控制方法，其特征在于，由以下步骤构成：

将从各输入线路接收到的可变长帧切换到用送达地址信息所指定的某个输出端口的步骤；

按所属信息流暂时存储切换到同一输出端口的可变长帧的步骤；

根据对每一信息流预先设定的最大允许频带来决定帧排出时间，发行最大允许频带的帧排出请求的步骤；

根据对每一信息流预先设定的最低保证频带来决定帧排出时间，将发行上述最大允许频带帧排出请求作为条件，发行最低保证频带的帧排出请求的步骤；

优先最低保证频带的帧排出请求，选择发行中的多个帧排出请求之中的1个，将属与对应该帧排出请求的信息流的最前的存储帧送出给输出线路的步骤。

8.如权利要求7所述的信息流控制方法，其特征在于，

所述最大允许频带的帧排出请求，由用与对每一信息流预先设定的最大允许频带成比例的渐减速度减去电平计数值，每次帧排出时，按照排出帧的长度使上述电平计数值上升，将电平计数值与规定阈值进行比较来决定所述帧排出时间的漏泄数据包型计数器生成；

所述最低保证频带的帧排出请求，由用与对每一信息流预先设定的最低保证频带成比例的渐减速度减去电平计数值，每次由所述帧排出控制部进行帧排出时，按照排出帧的长度使上述电平计数值上升，将电平计数值与规定阈值进行比较来决定所述帧排出时间的漏泄数据包型计数器生成；

9.一种通信节点装置，具有：多个输入/输出端口的开关部，分别与上述开关部的输入端口连接的多个输入线路接口，分别与上述开关部的输出端口连接的多个修整部，分别与上述修整部连接的多个输出线路接口，

其特征在于，

上述各修整部由以下构成：暂时存储分别属于特定的信息流的可变长帧，并根据预先设定的最大允许频带和最低保证频带来决定存储帧的输出时间的多个信息流控制部；与上述多个信息流控制部连接的读取控制部；识别从上述开关部的输出端口接收到的、应该输出给同一输出线路的可变长帧的所属信息流，并将各可变长帧分配给与所属信息流对应的上述某个信息流控制部的帧分配部；

上述各信息流控制部由以下构成：在根据对每一信息流预先设定的最大允许频带决定的帧排出时间，向上述读取控制部发行最大允许频带帧排出请求的第1排出时间判定部；根据对每一信息流预先设定的最低保证频带决定帧排出时间，并将从上述第1排出时间判定部发行最大允许频带帧排出请求作为条件，向上述读取控制部发行最低保证频带帧排出请求的第2排出时间判定部；应答从上述读取控制部接收到的排出许可，将1个可变长帧排出给上述输出线路接口的帧排出控制部；

上述读取控制部，将向上述输出线路接口送出的帧排出许可给与按规定的算法从发行帧排出请求中的信息流控制部之中选择的1个信息流控制部。

10.如权利要求9或10所述的通信节点装置，其特征在于，

所述各信息流控制部具有：用于暂时存储可变长帧的缓冲存储器和检测从上述缓冲存储器排出的可变长帧的长度的帧长识别部；

所述第1排出时间判定部根据对每一信息流预先设定的最大允许频带和由上述帧长识别部所通知的排出帧的长度，来决定下一帧的排出时间；

所述第2排出时间判定部根据对每一信息流预先设定的最低保证频带和由上述帧长识别部所通知的排出帧的长度，来决定下一帧的排出时间。

11.如权利要求9所述的通信节点装置，其特征在于，所述读取控制部由以下构成：

从发行所述最低保证频带帧排出请求中的多个信息流控制部选择作为帧排出候补的第1信息流控制部的第1排出候补判定部；

从发行所述最大允许频带帧排出请求中的多个信息流控制部选择作为帧排出候补的第2信息流控制部的第2排出候补判定部；

优先所述第1信息流控制部，将帧排出许可给与作为帧排出候补的上述第1、第2信息流控制部之中的1个的排出许可发行部。

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