JP2003244220A - 伝送レート制御装置並びに当該装置を含むネットワークシステム及び経路制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バースト性や時間的な揺らぎが除去されたパ
ケット群を送出できる伝送レート制御装置を実現する。 【解決手段】 本発明による伝送レート制御装置は、ネ
ットワーク装置（２０）から順次送られてくるフレーム
を受信するｎ個（ｎは１以上の自然数とする）の入力イ
ンタフェースと、各入力インタフェースにそれぞれ接続
したｎ個の記憶装置（２２）と、これら記憶装置（２
２）に蓄積されたフレームを当該記憶装置から送出する
タイミングを規定する制御信号を発生する制御信号発生
装置（２３）と、各記憶装置にそれぞれ接続した出力イ
ンタフェースとを具え、前記記憶装置（２２）に蓄積さ
れたフレームを送出する際、フレーム長と、フレーム間
のギャップ長と、フレーム送出揺らぎ許容長とに基づい
てタイムスロットを規定し、前記記憶装置に蓄積されて
いるフレームを時分割多重方式により出力することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＰネットワーク
のフレーム伝送レートが一定に維持されるように制御す
る伝送レート制御装置、特にフレームの伝送レートにバ
ーストが発生したり時間的に揺らぎが生じても一定の伝
送レートに維持できる伝送レート制御装置に関するもの
である。さらに、本発明は、上述した伝送レート制御装
置を有するネットワークシステム及び経路制御装置にも
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１及び図２は、従来のフレーム伝送路
システム及びその課題を示す線図である。ＩＰネットワ
ークは、フレームの伝送路を切り換えるルータ等のネッ
トワーク装置１を有し、このネットワーク装置１にはパ
ケット伝送路を介して例えば映像配信装置のような別の
ネットワーク装置２−１〜２−ｎが接続されている。ネ
ットワーク装置２−１〜２−ｎは、それぞれパケット伝
送路３−１〜３−ｎを介してルータ１の入力インタフェ
ースに接続され、各入力インタフェースはそれぞれ入力
バッファ４−１〜４−ｎに接続されている。ルータ１
は、複数の出力バッファを有し、これら出力バッファは
複数の出力インタフェース（図示せず）を介して出力側
の複数のフレーム伝送路に接続されている。

【０００３】ネットワーク装置２−１の出力インタフェ
ースからの送出フレームの時間軸に対する伝送フレーム
レート特性において、ネットワーク装置２−１〜２−ｎ
のフレーム送出にはバーストトラフィックが生じている
ものとする。これらトラフィックの伝送レートを符号７
−１〜７−ｎで示し、各ネットワーク装置の実伝送レー
トは１〜Ｎとする。このようなネットワーク装置が、ル
ータ１とフレーム伝送路３−１〜３−ｎを介して接続さ
れた場合、ルータ１の出力フレーム伝送路に必要な伝送
帯域は、実レート１＋..... ＋Ｎとなる。しかし、ネッ
トワーク装置２−１〜２−ｎの出力インタフェースから
単位時間内に送出されるフレームの伝送レートの時間的
挙動を観測した場合、フレーム伝送路３−１〜３−ｎの
ワイヤーレートで決定される最大レートでフレームを一
定時間送出し、その後、フレーム送出を停止するといっ
たバースト的な振る舞いを呈する状況がある。

【０００４】フレームレートが時間的にバースト的な振
る舞いを呈することにより、伝送フレームレートは時間
的に変動し、動画像データをストリーミング配信する場
合においては、動画像の視聴端末で動画像を視聴する際
に、動画像がフリーズし、また、動画像上においてブロ
ックノイズが呈する等の、映像品質劣化が発生する問題
がある。

【０００５】さらに、ネットワーク装置からのフレーム
送出にバースト性が存在する場合、当該バーストフレー
ム群をルータ等のネットワーク装置で受信する場合、ル
ータ等のネットワーク装置でフレームロスなくフレーム
を転送するためには、ルータ等のネットワーク装置１の
出力側、すなわちフレーム伝送路Ｏに必要とされる伝送
帯域は、１＋......... ＋Ｎではなく、各フレーム伝送
路の最大レートの和となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のような、フレー
ム送出にバーストが発生し易いネットワーク装置の後段
にルータ等のネットワーク装置１が接続されている場
合、フレーム伝送路３−１〜３−ｎに接続されている入
力側インタフェースの後段の入力バッファ４−１〜４−
ｎのバッファ容量を設計する際、各フレーム伝送路の伝
送路速度及び伝送フレーム長で決定される最大レートが
同時刻に入力される場合のバッファリングを想定したバ
ッファ容量設計が必要である。すなわち、ルータ等のネ
ットワーク装置の前段に任意のネットワーク装置を接続
する際には、伝送路速度及び伝送フレーム長で決定され
る最大レートでフレームが入力した場合においても、フ
レーム廃棄が発生しないように過大な容量の入力バッフ
ァを具備する必要がある。

【０００７】また、ルータ等のネットワーク装置１に接
続されているネットワーク装置２−１〜２−ｎからのフ
レーム送出にバースト性が存在する場合、ルータ等のネ
ットワーク装置１の入力バッフアのバッファ容量の設計
において、単位時間当りに、フレーム伝送路で伝送可能
な最大レートでフレームが入力する状態を考慮する必要
がある。このように、ルータ等のネットワーク装置１に
おいて、本来データ伝送のために必要とされるバッファ
容量（実レート１入力時のバッファ容量）以上に、過大
なバッファ容量を用意しなければ、安定したＩＰ通信を
行うことができない。同様に、ルータ等のネットワーク
装置１の出力バッファに必要とされる容量は、最大レー
ト１＋…＋Ｎ＞＞実レート１＋…＋Ｎとなる。このよう
に、ネットワーク装置からのフレーム送出にバースト性
が存在する場合、これを受信するルータの入力バッファ
及びフレームを転送出力する出力バッファにおいては、
本来データ伝送のために必要とされるバッファ容量以上
に、バッファの容量を用意しなければ、一定なフレーム
レートを必要とする動画像などのストリーミング配信に
おいて、動画像の視聴端末で動画像を視聴する際に、フ
リーズ、ブロックノイズ等が発生しない、安定したＩＰ
通信を行うことができない欠点がある。

【０００８】次に、フレーム伝送レートに時間軸に対す
る揺らぎが生じた場合の状況及びその問題点について説
明する。ネットワーク装置２−１〜２−ｎの出力インタ
フェースＮから送出されるフレームの時間軸に対するフ
レーム伝送レート特性において、図２に示すような実レ
ート１にある状況を想定する。このようなネットワーク
装置２−１〜２−ｎがルータ１に接続された場合、ルー
タ１の出力フレーム伝送路に必要な伝送帯域は、各ネッ
トワーク装置の実レートの総和、すなわち実レート１＋
…＋Ｎとなる。しかし、ネットワーク装置２−１〜２−
ｎの出力インタフェースから単位時間内に送出されるフ
レームの伝送レートの時間的挙動を観測した場合、送出
フレームのフレーム間ギャップの時間的変動により、送
出フレームレートが実レート以上に大幅に増大するおそ
れがある。このように、ネットワーク装置からのパケッ
ト送出に実レート揺らぎを呈する場合、ルータ等のネッ
トワーク装置の出力側、すなわちフレーム伝送路に必要
とされる伝送帯域は、予め想定した伝送帯域１
＋....... ＋Ｎではなく、実レート揺らぎのピークが統
計多重される状況を考慮しなければならないため、フレ
ーム伝送路３−１〜３−ｎの各伝送路の実レート１
（＋）＋…＋Ｎ（＋）＞実レート１＋…＋Ｎとなる。こ
のように、ネットワーク装置からのパケット送出に実レ
ート揺らぎを呈する場合、ルータ等のネットワーク装置
の出力側の伝送路においては、本来データ伝送のために
必要とされる伝送帯域以上に過大な伝送路の帯域を用意
しなければならない。

【０００９】また、ネットワーク装置１..... Ｎからの
フレーム送出に実レート揺らぎを呈する場合、フレーム
伝送路３−１〜３−ｎを介して接続されるルータ等のネ
ットワーク装置において、各フレーム伝送路のフレーム
を蓄積する入力バッファ４−１〜４−ｎのバッファ容量
の設計においても、各ネットワーク装置から送出される
フレームの実レート揺らぎを考慮する必要がある。

【００１０】このように、送出フレームのフレーム間ギ
ャップの時間的変動により送出フレームレートが実レー
ト以上に大幅に増大するおそれがあるネットワーク装置
が多数あり、これら複数のネットワーク装置を多重する
ルータ等のネットワーク装置において、本来データ伝送
のために必要とされるバッファ容量以上の過大なバッフ
ァ容量を用意しなければ、安定したＩＰ通信を行うこと
ができない。同様に、ルータ等のネットワーク装置の出
力バッファに必要とされる容量は、実レート１（＋）＋
…＋Ｎ（＋）＞＞実レート１＋…＋Ｎとなる。このよう
に、ネットワーク装置からのフレーム送出に実レート揺
らぎを呈する場合、これを受信するルータの入力バッフ
ァ及びフレームを転送出力する出力バッファにおいて
は、本来のデータ伝送のために必要とされるバッファ容
量以上のバッファの容量を用意しなければ、一定なフレ
ームレートを必要とする動画像などのストリーミング配
信において、動画像の視聴端末で動画像を視聴する際
に、フリーズ、ブロックノイズ等が発生しない、安定し
たｌＰ通信を行うことができない。

【００１１】上述した課題は、映像送出装置がルータに
接続され、当該ルータにおいて映像フレーム群が多重さ
れて出力されるネットワークシステムにおいて顕著に発
生する。例えば、イーサネット（登録商標）の伝送路を
介してＮ個の映像送出装置がルータに接続され、これら
映像送出装置から送出されるフレーム長Ｌでフレームバ
ースト数Ｍのフレームバースト群の先頭フレームが同時
刻にルータ等の経路制御装置に入力インタフェースに到
着した場合、ルータバッファが過剰に消費されること
で、ルータ等の経路制御装置においてはバッファ溢れの
問題が生じてしまう。一方、このバッファ溢れの問題を
解消するためには、Ｎ×Ｌ×Ｍのバッファ容量をルータ
に設ける必要があり、考慮すべきフレームバースト数Ｍ
に比例してバッファ容量は過大となり、この結果ルータ
のコストが大幅に高価なものとなってしまう。

【００１２】本発明の目的は、従来技術の課題１及び課
題２として挙げた、バースト的なフレーム送出を呈する
ネットワーク装置、及び実レート揺らぎを呈するネット
ワーク装置の送出フレームレートを一定になるように制
御し、一定なフレームレートを必要とする動画像などの
ストリーミング配信において、動画像の視聴端末で動画
像を視聴する際に、フリーズ、ブロックノイズ等が発生
しない、安定したＩＰ通信を実現することを目的とす
る。

【００１３】さらに、本発明の別の目的は、ルータすな
わち経路制御装置が具備すべきバッファ容量を過剰に大
きくすることなく安定して動画像等の映像出力を配信で
きるネットワークシステムを提供することにある。

【００１４】さらに、本発明の別の目的は、ネットワー
ク装置からバースト性を有するフレーム群が入力して
も、一定の伝送レートのフレーム群として出力する経路
制御装置を提供することにある。

【００１５】さらに、本発明の別の目的は、ネットワー
ク装置から送出された情報フレームをそのサービスクラ
スに応じて分類し、種々の転送レートで転送できる経路
制御装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決する手段】本発明によるフレーム伝送レー
ト制御装置は、ＩＰネットワークに配置されているネッ
トワーク装置から順次送られてくるフレームを受信する
ｎ個（ｎは１以上の自然数とする）の入力インタフェー
スと、各入力インタフェースにそれぞれ接続したｎ個の
一時記憶装置と、これら一時記憶装置に蓄積されたフレ
ームを当該一時記憶装置から送出する送出タイミングを
規定する制御信号を発生する制御信号発生装置と、各記
憶装置にそれぞれ接続した出力インタフェースとを具
え、前記記憶装置に蓄積されたフレームを送出する際、
フレーム長と、フレーム間のギャップ長と、フレーム送
出揺らぎ許容長とに基づいてタイムスロットを規定し、
前記記憶装置に蓄積されているフレームを時分割多重方
式により出力することを特徴とする。

【００１７】ＩＰネットワークに内に配置されている各
種のネットワーク装置から送出されてくるパケット列に
バースト性がある場合、このバーストを吸収するために
一時記憶装置を用い、送られてくるパケット列を一時記
憶装置に蓄積する。そして、制御信号源から発生する制
御信号を用いて、各記憶装置に蓄積されているフレーム
を時分割多重方式にしたがって各記憶装置からタイムス
ロット毎に順次送出する。このように構成することによ
り、フレームバースト群の伝送レートが平滑化されるの
で、時間的に揺らぎの無いほぼ一定の伝送レートでフレ
ームを送出することができる。この結果、動画像などの
ストリーミング配信において、動画像の視聴端末で動画
像を視聴する際に、フリーズ、ブロックノイズ等が発生
しない安定したＩＰ通信を実現することが可能になる。
さらに、当該パケット伝送レート制御装置がルータの前
段に接続されている場合、当該ルータにはパケット列が
一定の伝送レートで送られてくるため、瞬時的に発生す
るバッファオーバフロー状態の発生を回避することがで
きる。

【００１８】本発明による伝送レート制御装置は、例え
ばＭＰＥＧ−２のエンコーダのような映像送出装置又は
映像圧縮符号化装置と経路切換制御装置とをイーサネッ
ト（登録商標）伝送路を介して接続したネットワークシ
ステムにおいて極めて有益である。すなわち、映像送出
装置から送出される映像フレームはバースト性を有する
場合が多く時間的な揺らぎが発生する場合も多い。従っ
て、映像送出装置と経路制御装置との間に本発明による
パケット伝送レート制御装置を配置することにより、映
像送出装置からバースト性を有するフレーム群がルータ
に入力しても、当該パケット伝送レート制御装置により
平滑化され、ほぼ一定の伝送レートのフレーム群に変換
されてからルータに入力するため、ルータにおいてフレ
ーム廃棄等の不具合が発生することを回避することがで
きる。

【００１９】さらに、イーサネット（登録商標）伝送路
を介して接続された映像送出装置とルータ等の経路切換
制御装置との間に本発明による伝送レート制御装置を接
続することにより、ルータが具備すべきバッファ容量を
極めて小さくできる有益な効果が達成される。すなわ
ち、イーサネット（登録商標）伝送路を介してＬ個の映
像送出装置がルータに接続され、各映像送出装置からフ
レーム長Ｎ、フレームバースト数Ｍのフレームバースト
群が同時刻に同一のタイミングでルータ入力した場合を
想定する。この場合、ルータにおいてバッファ溢れを回
避するために必要なバッファ容量（フレームバースト群
を全てとりこぼしなく受信するために必要となるバッフ
ァ容量）は、Ｍ×Ｎ×Ｌとなる。一方、映像送出装置と
ルータとの間に本発明による伝送レート制御装置が介在
する場合、フレームバースト群は平滑化されてからルー
タに入力され、かつ複数の映像送出装置から同時刻に送
出されるフレームが１フレームであるため、バッファ溢
れを回避するために必要なバッファ容量は最低１フレー
ム長Ｎ以上あれば良く、ルータのバッファ容量を大幅に
小さくできる。

【００２０】上述したルータのバッファ容量を小さくで
きる効果は、既に設置されている既存のルータに新たな
ネットワーク装置を増設する場合に極めて有益である。
すなわち、ＩＰネットワーク対応のネットワーク装置と
して種々の装置を適用することが想定される。この場
合、ネットワークの創設時に、設置されるネットワーク
装置の数、イーサネット（登録商標）のフレームバース
ト数、及びイーサネット（登録商標）のフレーム長を予
め把握してルータのバッファ容量を設定することは困難
であり、既存のルータに新たなネットワーク装置を増設
しようとする場合バッファ容量が不十分になってしま
う。このような場合、ネットワーク装置とルータとの間
に本発明による伝送レート制御装置を接続することによ
り、ルータには伝送レートが平滑化されたフレーム群が
入力するため、ルータのバッファ容量が少なくて済むの
で極めて有益である。

【００２１】本発明による伝送レート制御装置の好適実
施例は、ネットワーク装置から送られてきたフレームを
受信するｎ個（ｎは１以上の自然数とする）の入力イン
タフェースと、サービスクラス毎に分類され優先度に基
づいて送出レートが規定されている複数のバッファを有
し、受信したフレームを各バッファに一時的に蓄積する
記憶装置と、記憶装置から読み出されたフレームを出力
伝送路に送出する出力インタフェースと、前記入力イン
タフェースと記憶装置との間に接続され、受信したフレ
ームを、フレームのパラメータに応じてサービスクラス
に分類し、各サービスクラスに応じて対応するバッファ
に転送するフレーム振り分け手段と、前記記憶装置の各
バッファに蓄積されたフレームを前記出力インタフェー
スに転送する送出タイミング制御手段とを具え、前記送
出タイミング制御手段は、各バッファに蓄積されている
フレームを、各バッファ毎にそれぞれ規定されている優
先度に対応した転送レートで転送することを特徴とす
る。当該伝送レート制御装置は、伝送レートを平滑化す
る機能に加えて、受信した情報フレームをサービスクラ
スに応じた種々の伝送レートで転送するので、高い優先
度の情報フレームがフレーム廃棄等される不具合を解消
することができる。

【００２２】上記伝送レート制御装置の好適実施例は、
記憶装置の各バッファが、受信したフレームのヘッダフ
ィールドを書き換える機能を有し、蓄積されたフレーム
のサービスクラスに応じて規定される優先度をヘッダフ
ィールドに付加することを特徴とする。このように、サ
ービスクラスに応じた優先度がヘッダフィールドに書き
込まれることにより、その後段に接続されているルータ
やスイッチ等において書き換えられた優先度を利用して
転送処理することができるので、例えばDiffserv. 機能
を有するルータでネットワークを構成することにより、
複数段のルータを経由した後でも高い優先度の情報フレ
ームをバッファオーバーフローによるフレーム廃棄から
回避させることができる。

【００２３】本発明による経路制御装置（フレーム転送
装置）は、ネットワーク装置から送られてきたフレーム
を受信するｎ個（ｎは１以上の自然数）の入力インタフ
ェースと、優先度に基づいて送出レートが規定されてい
る複数のバッファを有し、受信したフレームを各バッフ
ァに一時的に蓄積する記憶装置と、記憶装置から送出さ
れたフレームを出力伝送路に送出するｍ個（ｍは１以上
の自然数）出力インタフェースと、前記入力インタフェ
ースと記憶装置との間に接続され、受信したフレーム
を、フレームのパラメータに応じてサービスクラスに分
類し、各サービスクラス毎に優先度が規定されたバッフ
ァに転送するフレーム振り分け手段と、前記記憶装置の
各バッファに蓄積されたフレームを、当該フレームの宛
先アドレスに基づいて規定される出力インタフェースに
転送する経路制御／送出タイミング制御手段とを具え、
前記経路制御／送出タイミング制御手段は、各バッファ
に蓄積されているフレームを、各バッファ毎にそれぞれ
規定されている優先度に対応した転送レートで転送する
ことを特徴とする。このように構成することにより、経
路制御装置自身が経路切換機能に加えて、伝送レートを
平滑化する機能及び帯域制御機能を具える経路制御装置
を実現することができる。さらに、当該経路制御装置
に、優先度を書き換える機能を持たせることにより、後
段のルータ等においても優先度を利用して優先処理する
ことができ、高い優先度の情報フレームがフレーム廃棄
されるを回避することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図３は、ワイヤーレートが最大レ
ートであるフレーム伝送路において実レートのトラフィ
ックがバースト性を呈している状況を示す。また、図４
Ａ及びＢは時間的に揺らぎの無いパケット群（フレーム
群）及び時間的に揺らぎのあるフレーム群及びをそれぞ
れ示す。本発明による伝送レート制御装置は、このよう
なバースト性のあるトラフィックパターンが生じた場合
又は図４Ｂに示す時間的に揺らぎのあるフレーム群が流
入した場合、図４Ａに示す時間的に揺らぎの無いフレー
ム群に変換するものである。本発明による伝送レート制
御装置に流入するＩＰフレーム０、１、......ｎ−２、
ｎ−１（図４において、３−１−１、３−１−２、３−
１−（ｎ−１）、３−１−ｎ）に対して、時間的揺らぎ
のあるフレーム間ギャップ（図３、ｔ１′、…、ｔ（ｎ
−２）′、ｔ（ｎ−１）′）を、時間的揺らぎが無いフ
レーム間ギャップ（図３、ｔ１、…、ｔ（ｎ−２）、ｔ
（ｎ−１））に制御し、フレーム伝送路Ｏへの送出パケ
ットの伝送フレームレートの時間揺らぎを平滑化する機
能を具備すること、及び、ネットワーク装置を同時に複
数台利用する際、送出フレームタイミングを精密に制御
し、伝送レート制御装置からフレーム伝送路に送出され
るフレームが同時刻に一つだけ送出させる。

【００２５】図５は本発明によるフレーム伝送レート制
御装置を説明するための線図である。図５において、本
発明によるフレーム伝送レート制御装置は、フレーム伝
送路Ｉとフレーム伝送路Ｏとの間に挿入設置する。フレ
ーム伝送レート制御装置１０は、入力側のフレーム伝送
路Ｉに接続した入力インタフェース１１と、入力インタ
フェース１１の後段に接続され、バースト性のトラフィ
ックを吸収する第１の記憶装置１２とを有する。第１の
記憶装置１２には、当該記憶装置のパケット送出を制御
する第１の制御信号源１３を接続し、この第１の制御信
号源から供給される第１の制御信号により第１の記憶装
置１２のフレーム送出を制御する。第１の記憶装置の後
段に第２の記憶装置１４を接続する。この第２の記憶装
置は、第１の記憶装置１２から送出されるフレーム群の
隣接するフレーム間の時間間隔を精密に決定する。この
第２の記憶装置１４には第２のフレーム送出信号源を接
続する。フレーム間の時間間隔が精密に維持されたフレ
ーム群を出力インタフェース１６を経て出力側のパケッ
ト伝送路Ｏに出力する。

【００２６】伝送レート制御装置１０に、図示したバー
スト性を有するトラフィックが流入する場合を想定す
る。バースト性のトラフィックの最大レートをＸ［Ｍｂ
ｐｓ］、最大レート継続時間をｔ′［ｓｅｃ］とする。
第１の記憶装置１２の機能は、バースト性を吸収するこ
とである。このため、第１の記憶装置１２に必要な記憶
容量としては、単位時間当たりのバ−スト性を吸収する
ためには、記憶装置１２内におけるデータ転送手法に依
存しなければ、Ｘ［Ｍｂｐｓ］×ｔ′［ｓｅｃ］＝Ｘ×
ｔ′［ＭＢｉｔｓ］の記憶容量を有していれば良い。ま
た、第１の記憶装置Ｎｌに入力する第１の制御信号は、
第１の記憶装置１２から送出されるフレーム間の時間間
隔を決定するもので、例えば、第１の制御信号の単位時
間毎のクロックの立ち上がり（立下り）タイミングで、
フレームの送出及び蓄積を繰り返すことができる。

【００２７】第１の記憶装置１２からの送出フレームの
伝送レートは、理想的にはデータの実レート１のように
なるが、実際は、図５に示すように、フレーム間隔の時
間的揺らぎが存在するために、その実レートは時間的に
増減変動を呈する。このため、第１の記憶装置の後段に
第２の記憶装置を縦続接続する。この第２の記憶装置２
は、第１の記憶装置１２から送出されるフレーム群のフ
レーム間の時間間隔を一層精密に制御すると共にフレー
ム間ギャップを均一に制御し、出力することで、第１の
記憶装置１２からの送出フレームの時間的揺らぎを抑圧
することも可能である。ここで、記憶装置２に入力する
フレーム送出信号２は、各フレーム送出の時間間隔を決
定するものである。

【００２８】図６は、図１及び図２に示した従来システ
ムの課題１及び課題２を解決するものである。尚、図６
において、図１及び図２で用いた構成要素と同一の構成
要素には同一符号を付して説明する。ＩＰネットワーク
システム内に接続配置されているｎ個のネットワーク装
置２−１〜２−ｎと、ルータのようなネットワーク装置
１との間に伝送路を介して本発明によるフレーム伝送レ
ート制御装置１０−１〜１０−ｎをそれぞれ接続する。
ルータ等のネットワーク装置１の出力側にはフレーム伝
送路Ｏを接続する。ここで、本発明による伝送レート制
御装置１０−１〜１０−ｎは、図５に示すように、入力
インタフェースと、第１の記憶装置と、パケット送出信
号と、記憶装置１２と、第１の制御信号源と、第２の記
憶装置と、第２の制御信号源と、出力インタフェースと
を有する。当該装置に入力するトラフィックにバースト
性がある場合、第１の記憶装置によりバーストが吸収さ
れ、バーストの無い単に時間的に揺らぐフレーム列に変
換される。そして、時間的に揺らいでいるフレーム列
は、後段の第２の記憶装置によりほぼ一定の伝送レート
のフレーム列に変換されて出力される。ネットワーク装
置からの送出フレームにバースト性が生じたり又は実レ
ート揺らぎを呈する場合であっても、ルータの各入力バ
ッファには時間的に揺らぎの無い実レートが入力するの
で、ルータ等のネットワーク装置の出力側のフレーム伝
送路Ｏにおいて必要となる伝送帯域は、実レート１＋…
＋Ｎ（図６、７−１０−１）となり、有効に伝送路の帯
域を利用することができる。

【００２９】図７は本発明による伝送レート制御装置を
ＩＰネットワークシステムに適用した具体的な実施例を
示す線図である。本例では、ＩＰネットワークとして、
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）（イーサネット（登録商
標））伝送路から構成されるＩＰネットワークを用い
る。当該ＩＰネットワークには、ｍ個のネットワーク装
置２０−１〜２０−ｍが存在する。これらネットワーク
装置は、伝送路を介して本発明による伝送レート制御装
置２１に接続する。これらのネットワーク装置は、例え
ばバースト性を有するフレーム群を送出し易いＭＰＥＧ
−２のエンコーダ等の映像配信装置或いは映像圧縮符号
化装置とすることができる。伝送レート制御装置２１の
後段にＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）伝送路を介して経
路切換制御装置であるルータ３０を接続する。パケット
伝送レート制御装置２１は、ｍ個の入力インタフェース
（図示せず）と、これら入力インタフェースにそれぞれ
接続したｍ個の記憶装置２２−１〜２２−ｍと、これら
記憶装置に接続した出力インタフェース（図示せず）と
を具える。さらに、当該装置は、各記憶装置に蓄積され
たパケットを送出するためのタイミングを規定する制御
信号を発生する制御信号源２３及び制御信号を各記憶装
置に順次供給するスプリッタ２４を有する。

【００３０】各ネットワーク装置２０−１〜２０−ｍか
ら送出されたフレーム列は伝送路を介して接続されてい
る入力インタフェースにそれぞれ入力し、各記憶装置２
２−１〜２２−ｍに蓄積される。本発明では、当該装置
２１の後段に接続されているルータ等のネットワーク装
置にフレームを転送する際、時分割多重方式を適用する
ことにより、伝送レート制御装置２１からルータ３０に
入力されるフレームが同時刻に１個のフレームとなる機
構を具備している。すなわち、各記憶装置には制御信号
源２３からスプリッタ２４を介して制御信号が順次供給
され、各記憶装置にそれぞれ蓄積されているフレームは
各記憶装置から順次送出される。すなわち、本発明で
は、フレーム長、フレーム間の時間間隔であるギャッ
プ、及び揺らぎ許容量に基づいてタイムスロットを規定
し、各スロット毎に記憶装置から送出されるフレームを
割り当て、各記憶装置に蓄積されているフレームを、１
個のタイムスロットについて１個のフレームを搬送して
順次送出する。

【００３１】時分割多重フレーム送出方式を適用する目
的は、ルータ等のネットワーク装置に複数の入力が同時
刻に流入することによる瞬間的な受信バッファ・オーバ
フロー状態を回避することである。ここで、総タイムス
ロット数、及びタイムスロット長の算出順序を示す。ネ
ットワーク装置２０−１〜２０−ｍから送出されるフレ
ーム長を１５１８Ｂｙｔｅに固定し、１タイムスロット
に１フレームを割り当てる条件の下で、以下の計算式を
用いる。 １タイムスロット長＝フレーム長（１５１８Ｂｙｔｅ）
＋プリアンブル長（８Ｂｙｔｅ）＋フレーム間ギャップ
長（１２Ｂｙｔｅ）＋許容揺らぎ長（×Ｂｙｔｅ） 当該装置の出力インタフェース２２−１〜２２−ｍの出
力インタフェースにおける総タイムスロット数＝伝送路
帯域（１００Ｍｂｉｔ）／１タイムスロット長、 また、ルータ等のネットワーク装置３０の出力インタフ
ェースにおける総タイムスロット数＝伝送路帯域（１Ｇ
ｂｉｔ）／１タイムスロット長、 ここで、当該装置から送出されるフレームを受信したル
ータ等のネットワーク装置において、受信したフレーム
がルータ等がネットワーク装置の出力伝送路に同時刻に
転送されることを防ぐために、当該装置からのフレーム
送出間隔は、ルータ等のネットワーク装置の出力伝送路
におけるタイムスロット数毎とする。

【００３２】以上、算出式より、当該装置におけるフレ
ーム送出時の許容揺らぎ長Ｘ＝０、すなわち当該装置出
力のパケット送出レート揺らぎをゼロとした場合、当該
装置からのフレーム送出間隔は、ルータ等のネットワー
ク装置の出力伝送路におけるタイムスロット数毎であ
り、この場合、１タイムスロット長＝１２３０４ｂｉ
ｔ、総タイムスロット数＝約８１２７４スロットであ
る。しかしながら、当該装置の出力フレームレートにお
いて、フレームレートの揺らぎをゼロに抑圧することは
不可能であるため、実際に当該装置を設計する際には、
許容揺らぎ長Ｘを正の整数とする。ここでは、総タイム
スロット数を８００００とし、１タイムスロット長を求
め、ここから許容揺らぎ長×を算出する場合を示す。

【００３３】総タイムスロット数＝８００００とする
と、１タイムスロット長は、伝送路帯域（１Ｇｂｉｔ）
÷総タイムスロット数（８００００）＝１２５００ｂｉ
ｔとなる。ここで、１Ｇｂｐｓ伝送路における１ｂｉｔ
時間は１ｎｓｅｃであるから、当該装置からのフレーム
送出間隔は１２．５μｓｅｃ周期となる。この場合、許
容揺らぎ長は、許容揺らぎ長＝１２５００ｂｉｔ−１２
３０４ｂｉｔ＝１９６ｂｉｔ となる。ここで、伝送路
帯域は１Ｇｂｉｔであるから、１ｂｉｔ時間は１ｎｓｅ
ｃ、すなわち許容揺らぎ長は、１９６ｂｉｔ時間（１９
６ｎｓｅｃ）となる。

【００３４】ルータ等のネットワーク装置の出力側伝送
路においては、入力側の各タイムスロットが多重され、
全タイムスロットにフレームが搬送される。ここで、ル
ータ等のネットワーク装置の後段に、動画像を受信する
映像受信端末がある場合を想定する。映像受信端末にお
いて、ネットワーク装置２０−１〜２０−ｍから送出さ
れる動画像を安定して視聴するためには、フレームレー
トの時間的揺らぎを吸収するだけのバッファ容量を具備
する必要がある。ここで、映像受信端末において用意す
べき入力バッファ時間の簡易算出式としては、 （映像受信端末の入力バッファ時間）＝（映像送出ネッ
トワーク装置の送出揺らぎ時間）＋（ネットワーク起因
揺らぎ時間）＋（ルータ等のネットワーク装置起因揺ら
ぎ時間） ここで、本発明により以下のように算出式を改善可能で
ある。 （映像受信端末の入力バッファ時間）＝（当該装置のフ
レーム送出揺らぎ時間）＋（ネットワーク起因揺らぎ時
間）＋（ルータ等のネットワーク装置起因揺らぎ時間） 尚、（当該装置のフレーム送出揺らぎ時間）＜＜（映像
送出ネットワーク装置の送出揺らぎ時間）とする。

【００３５】本来、映像受信端末の入力バッファ容量
は、対となる映像送出ネットワーク装置の送出フレーム
レート揺らぎを元に設定されるため、当該装置のフレー
ム送出揺らぎ時間が、映像送出ネットワーク装置の送出
揺らぎ時間より十分小さく、かつネットワーク起因揺ら
ぎ時間、及びルータ等のネットワーク装置起因揺らぎ時
間が十分小さいという条件のもとでは、（当該装置のフ
レーム送出揺らぎ時間）＋（ネットワーク起因揺らぎ時
間）＋（ルータ等のネットワーク装置起因揺らぎ時間）
＜＜（映像受信端末の入力バッファ時間）が成立する。
すなわち、映像受信端末の入力バッファ容量を十分小さ
く設計でき、かつ、フレームのバッファリングに起因す
る遅延時間を軽減することもできる。

【００３６】以上のように、本発明によりバースト的な
フレーム送出を呈するネットワーク装置、及び実レート
揺らぎを呈するネットワーク装置の後投に当該装置を挿
入することにより、送出フレームレートを一定になるよ
うに制御し、一定なフレームレートを必要とする動画像
などのストリーミング配信において、動画像の視聴端末
で動画像を視聴する際に、フリーズ、ブロックノイズ等
が発生しない、安定したＩＰ通信を実現することが可能
になる。

【００３７】次に、本発明による伝送レート制御装置の
フレーム送出タイミング制御システムについて説明す
る。本例では、フレーム送出元信号源から与えるフレー
ム送出タイミング信号において、記憶装置２２−１〜２
２−Ｍからの送出フレームの送出タイミングを制御する
信号形態としては、例えば、図８に示すような階段状信
号の振幅レベルにより制御することができる。すなわ
ち、各記憶装置毎に規定された電位レベルの制御信号を
各記憶装置にそれぞれ供給することにより、各記憶装置
蓄積されているフレームを順次のタイムスロットで順次
送出することができる。これにより、Ｓｌｏｔ１（図
８、８−４−１）、Ｓｌｏｔ２（図８、８−４−２）、
Ｓｌｏｔ３（図８、８−４−３）、…ＳｌｏｔＮ（図
８、８−４−Ｎ）、Ｓｌｏｔｌ（８−４−（Ｎ＋１））
のタイムスロットで、記憶装置２２−１〜２２−ｍから
フレームが送出される。

【００３８】イーサネット（登録商標）フレーム送出タ
イミング生成装置として、各記憶装置毎にフレーム送出
タイミング周波数ｆ₁ 、ｆ_{2 ......}ｆ_n を予め規定し、
例えば８０ｋＨｚの基準信号源から記憶装置の数だけ異
なる周波数の変調信号を重畳して各記憶装置に制御信号
として供給することができる。各記憶装置では、受信し
た制御信号において当該記憶装置に事前に設定された周
波数成分を有する変調信号がＯＮの時フレーム送出を行
う。尚、変調信号は基準信号に基づいて分周、逓倍する
ことにより生成することができる。

【００３９】次に、本発明によるフレーム伝送レート制
御装置をネットワークシステムに接続した各種の実施例
について説明する。図９は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商
標）等インタフェースが搭載されたパーソナルコンピュ
ータのような端末装置に本発明による伝送レート制御装
置を組み合せたシステムを示す。本例では、既存のＥｔ
ｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インタフェースカードの出力
トラフィックに現れる、送出フレームの伝送レートの時
間的バースト性、及び実レート揺らぎを平滑化し、さら
にフレーム間ギャップ時間を精密に制御して出力させる
ことができる。このように、端末装置と組み合せること
により、動画像の視聴端末で動画像を視聴する際に、動
画像等をフリーズやブロックノイズが生ずることなく視
聴することができる。尚、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商
標）カードと同一筐体内に本発明による装置を組み込む
こともできる。

【００４０】図１０は、ＣＳ等アンテナ１０−１と、Ｃ
Ｓ−ＩＦ１０−２と、ＩＲＤ１０−３と、ＤＶＢ−ＡＳ
Ｉ等１０−４と、ＤＶＢ−ＡＳＩ−ＩＰ変換装置１０−
５と、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の伝送路Ｉ１０
−６と、本発明による１０−７と、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ
（登録商標）等の伝送路Ｏ１０−８で構成されるシステ
ムを示す。当該システム、ＤＶＢ−ＩＰ変換装置の後段
に本発明による装置を適用する。本例は上記実施例と同
様に、装置出力トラフィックに現れる送出パケットの伝
送レートの時間的バースト性及び実レート揺らぎを平滑
化し、さらにパケット間ギャップ時間を精密に制御して
出力させることできる。また、ＤＶＢ−ＩＰ変換装置と
同一筐体内に当該装置を組み込むことも可能である。

【００４１】図１１は、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ等信号源１１
−１と、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ等信号線路１１−２と、エン
コーダ１１−３と、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等伝
送路Ｉ１１−４と、本発明による装置１１−５と、Ｅｔ
ｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等伝送路Ｏ１１−６で構成さ
れるシステムを示す。本例は、エンコーダの後段に本発
明による装置を適用することを特徴とする。本例におい
ても、上記実施例と同様に、装置出力トラフィックに現
れる送出パケットの伝送レートの時間的バースト性、及
び実レート揺らぎを平滑化し、さらにパケット間ギャッ
プ時間を精密に制御して出力させることを特徴とする。
エンコーダと同一筐体内に、本発明による装置を組み込
むことも可能である。

【００４２】図１２は本発明による伝送レート制御装置
の変形例を示す。本例では、単一のネットワーク装置と
ルータとの間に本発明による伝送レート制御装置を接続
し、ネットワーク装置から送出されたフレーム群のバー
ストを吸収し平滑化してルータに入力させる。伝送レー
ト制御装置５０は、入力側のイーサネット（登録商標）
伝送路Ｉを介してネットワーク装置に接続され、出力側
のイーサネット（登録商標）伝送路Ｏを介してルータに
接続するものとする。伝送路Ｉから入力したフレーム群
は、入力ＩＦ５１で受信され、受信されたイーサネット
（登録商標）フレームは入力ＦＩＦＯ５２においてＭＡ
Ｃヘッダ情報が取得され、ＦＣＳ整合性が確認される。
イーサネット（登録商標）ペイロード部（ＩＰパケッ
ト）は振分制御部５３に転送する。

【００４３】振分制御部５３は、例えば以下のパラメー
タ又はパラメータの組み合せ（フロー）を基に、入力し
たイーサネット（登録商標）フレームを異なるサービス
クラス（優先度）に分類し、サービスクラスに応じて後
段の記憶装置５４の所定のバッファ１〜Ｎに転送する。
用いられるパラメータは以下の通りイーサネット（登録
商標）フレームに包含される各種のヘッダ状態であり、
一例として下記を挙げる。 （１）イーサネット（登録商標）ヘッダ情報 １．宛先ＭＡＣアドレス ２．送信元ＭＡＣアドレス ３．タイプフィールド （２）ＩＰヘッダ情報 ４．送信元ＩＰアドレス ５．宛先ＩＰアドレス ６．サービスタイプ ７．識別子 ８．プロトコル （３）ＴＰＣヘッダ情報 ９．送信元ポート番号 １０．宛先ポート番号 １１．シーケンス番号 １２．確認応答番号 （４）ＵＤＰヘッダ情報 １３．送信元ポート番号 １４．宛先ポート番号 （５）ＲＴＰヘッダ情報 １５．シーケンス番号 １６．タイムスタンプ情報 （５）その他 １７．アプリケーション層のデータ部のビット列

【００４４】記憶装置５４の各バッファに蓄積されたフ
レーム群は、送出タイミング制御装置５５から供給され
る制御信号により出力され、出力ＩＦ５６を経て出力伝
送路Ｏに送出される。送出タイミング制御装置５５に
は、送出タイミングを規定する制御信号を発生する制御
信号源５７及びスイッチ５８を接続する。送出タイミン
グを規定する制御信号を発生する制御信号源は、内部信
号源を用いるだけでなく、外部信号源を用いることも可
能である。尚、フレーム群のバッファからの送出に際
し、フレーム長、フレーム間のギャップ長及びフレーム
送出揺らぎ許容長を考慮してタイムスロットが規定さ
れ、時分割多重方式により１つのタイムスロット毎に１
つのフレームを送出する。

【００４５】次に、当該伝送レート制御装置の主要な構
成要素である振分制御部５３及び記憶装置５４のバッフ
ァの機能について説明する。振分制御部５３は、各種パ
ラメータに基づいて規定したサービスクラスの情報を有
し、受信したフレームを入力ＦＩＦＯ５２から供給され
る当該フレームのヘッダ情報に基づいてサービスクラス
に分類する。そして、記憶装置５４の各バッファ１〜Ｎ
には、サービスクラスがそれぞれ規定されている。従っ
て、振分制御部５３は、受信したフレームのヘッダ情報
に基づいて当該フレームのサービスクラスを判別し、受
信したフレームを対応するバッファに転送する。

【００４６】図１３は、各バッファに蓄積されるフレー
ムの種別と優先度を一例として示す。例えば、バッファ
１には映像フレームを格納し、バッファ２には監視情報
フレームを格納し、バッファＮにはその他のパケットを
格納する。そして、バッファ１〜Ｎに対して優先度１〜
Ｎをそれぞれ割り当てる。尚、優先度１が一番高い優先
順位とし、優先度Ｎは一番低い優先順位とする。そし
て、後述するように、各優先度に対応した送出レートす
なわちバッファ読出レートを規定する。従って、バッフ
ァ１に格納されたフレームは、確実に帯域保証されたフ
レームレートで送出され、バッファ２〜Ｎは割り当てら
れた優先度に応じて帯域保証されたフレームレートで格
納したフレームを送出する。

【００４７】さらに、バッファ１〜Ｎは、受信したフレ
ームを一時記憶すると共に、蓄積されたＩＰパケットの
サービスクラスに応じてＩＰヘッダ中のＴＯＳフィール
ドを書き換える機能を有する。このヘッダフィールドを
書き換えることにより、後段のルータ以降のＩＰネット
ワークにおいても当該伝送レート制御装置で分類したサ
ービスクラスに基づく優先度を利用して優先的に処理す
ることが可能になり、DiffServ. 等の優先制御機構を利
用することができる。この結果、下流側のルータやスイ
ッチによりバーストが導入されても、DiffServ. 機能を
有するルータでネットワークを構成することにより、複
数段のルータを経由した後でも高い優先度のフレームを
バッファオーバーフローによるパケット廃棄から回避さ
せることができる。

【００４８】次に、優先度を利用した送出タイミング制
御について説明する。バッファ１〜Ｎに蓄積されたＩＰ
パケットはイーサネット（登録商標）ヘッダが付加さ
れ、図１４に示す送出タイミング間隔で出力ＩＦに転送
され、出力ＩＦに接続したした伝送路Ｏ上に出力され
る。ここで、図１４（ａ）は当該装置の送出タイミング
周期を示し、ルータ等のネットワーク装置の出力伝送路
における１スロット時間を基準とする。出力伝送路とし
て、一例として１Ｇｂｐｓを想定した場合、送出タイミ
ング間隔は、１２５００[bit] ×１[nsec/bit]＝１２．
５μsec 周期となる。図１４（ｂ）は当該装置からの１
送出単位を示し、当該装置の出力伝送路における１スロ
ット時間を基準とする。出力伝送路として、例として１
００Ｍｂｐｓを想定した場合、送出タイミング間隔は、
１２５００[bit] ×１０[nsec/bit]＝１２５μsec周期
となる。図１４（ｃ）は１送出単位のフレームフォーマ
ットの構成例を示す。

【００４９】本例の伝送レート制御装置の出力ＩＦが接
続されている伝送路Ｏの伝送帯域を１００Ｍｂｐｓとす
ると、当該装置の１送出単位は１２５００ビットである
ため、上限のフレームレートは８０００フレーム／sec
となる。ここで、当該装置の出力ＩＦが接続されている
伝送路Ｏのフレームバーストの状況を回避する目的で上
限を４０００fps とする。そして、例えばフレームを読
み出すバッファ数を３とした場合、バッファ１から読み
出すフレームに対して２０００fps ＝２５Ｍｂｐｓを割
り当て、バッファ２から読み出すフレームに対して１０
００fps を割り当てる。さらに、バッファ３から読み出
されるフレームについては、バッファ２が空の場合に送
出するものとする。ただし、バッファ２が空にならない
場合、例えば最低限２５送出単位毎に１フレーム送出す
る（８０fps ）。このフレーム送出タイミングを図１５
に示す。

【００５０】図１６は、上述した本発明による伝送レー
ト制御装置を含むネットワークシステムの全体構成を示
す。ネットワークとルータ（経路制御装置）との間に本
発明による伝送レート制御装置をそれぞれ接続する。ネ
ットワーク装置からバースト性を有するフレーム群が送
出されても、本発明による伝送レート制御装置によるシ
ェーピングすなわち平滑化されフレーム群がルータに入
力する。これにより、各ルータのバッファ容量を大幅に
軽減することができる。さらに、本例の伝送レート制御
装置は、入力したフレームのヘッダフィールドが書き換
えられ、サービスクラスに対応した優先度が付与されて
いるので、当該装置に直接接続されているルータの後段
に接続されているＩＰネットワークにおいても優先度を
利用して処理されるので、後段のＩＰネットワークにお
いてバーストが導入されてもパケット廃棄が行われるの
が回避される。

【００５１】尚、上述した実施例では、入力側に１本の
伝送路が接続され、出力側に１本の伝送路が接続された
構成について説明したが、複数の入力インタフェースを
設けて入力側に複数の伝送路を接続し、複数のネットワ
ーク装置から送出されてくるフレーム群を平滑化する構
成とすることもできる。この場合、複数のネットワーク
装置から送出されてくるフレームの種別に応じてサービ
スクラスを規定し、フレームの種別に応じて異なる優先
度を付与することができる。

【００５２】図１７は本発明によるフレームレート平滑
化機能を有するルータ（経路制御装置）の一例の構成を
示す線図である。このルータは、フレームに対する経路
制御機能、フレーム群に対する平滑化機能、及び優先処
理機能を有する。当該ルータは、Ｎ個の入力ＩＦ６０−
１〜６０−Ｎを有し、入力側にＮ本の伝送路を接続する
ことができる。これら入力ＩＦ６０−１〜６０−Ｎに
は、それぞれ入力ＦＩＦＯ６１−１〜６１−Ｎを接続す
る。そして、入力ＦＩＦＯにおいて受信したフレームの
ヘッダ情報を取り出す。入力ＦＩＦＯの後段に振分制御
部６２を接続し、受信したフレームのヘッダ情報に基づ
いてサービスクラスに分類し、記憶装置６３に含まれる
対応するサービスクラスの各バッファに転送する。各バ
ッファに格納されたフレームは、取り出されたヘッダ情
報に基づいて優先度が判別され、そのヘッダフィールド
の書き換えが行われ、サービスクラスに基づいて付与さ
れた優先度がヘッダフィールドに書き込まれる。各バッ
ファに蓄積されたフレームは、経路制御／送出タイミン
グ制御装置６４により、各フレームの宛先アドレスに基
づいて規定される出力インタフェース６５−１〜６５−
Ｍに転送される。この経路制御／送出タイミング制御装
置６４は、受信したフレームをその宛先アドレスに基づ
いて経路を規定すると共に前述した帯域制御機能も実行
する。すなわち、各バッファに割り当てられた送出レー
トに基づいて各バッファに蓄積されているフレームを読
み出して宛先アドレスにより定められる出力インタフェ
ースに転送する。この結果、出力インタフェースに接続
されている出力側伝送路には、伝送レートが平滑化され
たフレーム群が優先度に対応した送出レートで転送され
る。

【００５３】

【発明の効果】本発明の効果は、従来技術の課題１及び
課題２として挙げた、バースト的なフレーム送出を呈す
るネットワーク装置、及び実レート揺らぎを呈するネッ
トワーク装置の送出フレームレートを一定になるように
制御し、一定なフレームレートを必要とする動画像など
のストリーミング配信において、動画像の視聴端末で動
画像を視聴する際に、フリーズ、ブロックノイズ等が発
生しない、安定したＩＰ通信を実現することができる。
さらに、時間的に一定のフレームレートでパケット群を
出力できるので、当該伝送レート制御装置の下流側に接
続されているルータのバッファ容量を大幅に低減するこ
とができる。さらに、本発明では、フレームのパラメー
タからサービスクラスを規定し、サービスクラスから優
先度を規定しているので、優先度の高い順序で処理で
き、この結果伝送レートの平滑化だけでなく、優先度の
高いフレームについてフレーム廃棄されることを防止で
きる。さらに、本発明による経路制御装置は、サービス
クラスから求めた優先度をヘッダフィールドに付加して
いるので、複数のルータを経由してパケット転送が行わ
れる場合、当該経路制御装置の後段のルータ等において
も優先度を利用することができ、高い優先度のフレーム
がフレーム廃棄されるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のＩＰネットワークシステムの構成及び
問題点を示す線図である。

【図２】 従来のＩＰネットワークシステムの構成及び
問題点を示す線図である。

【図３】 バースト性のあるトラフィックパターンを示
す線図である。

【図４】 フレーム群のシェーピングを説明するための
線図である。

【図５】 本発明による伝送レート制御装置の一例の構
成を示す線図である。

【図６】 本発明による伝送レート制御装置をＩＰネッ
トワークシステムに配置した一例の構成を示す線図であ
る。

【図７】 本発明による伝送レート制御装置の変形例を
示す線図である。

【図８】 本発明による伝送レート制御装置のネットワ
ークにおける一例の配置構成を示す線図である。

【図９】 本発明による伝送レート制御装置のネットワ
ークにおける一例の配置構成を示す線図である。

【図１０】 本発明による伝送レート制御装置のネット
ワークにおける一例の配置構成を示す線図である。

【図１１】 本発明による伝送レート制御の別の変形例
を示す線図である。

【図１２】 本発明による伝送レート制御装置の変形例
を示す線図である。

【図１３】 バッファに格納されるフレームの種別及び
優先度を示す線図である。

【図１４】 図１２に示す伝送レート制御装置から送出
されるフレームの送出タイミング及びフレームフォーマ
ットを示す線図である。

【図１５】 各バッファに蓄積されたフレームの送出タ
イミングを示す線図である。

【図１６】 図１２に示す伝送レート制御装置を含むネ
ットワークシステムの全体構成を示す線図である。

【図１７】 本発明によるルータの一例の構成を示す線
図である。

【符号の説明】

２０−１〜２０−Ｎ ネットワーク装置 ２１ 伝送レート制御装置 ３０ ルータ ５０ 伝送レート制御装置 ５１ 入力ＩＦ ５２ 入力ＦＩＦＯ ５３ 振分制御部 ５４ 記憶装置 ５５ 送出タイミング制御装置 ５６ 出力ＩＦ ５７ 送出タイミング信号源 ５８ スイッチ ６０−１〜６０−Ｎ 入力ＩＦ ６１−１〜６１−Ｎ 入力ＦＩＦＯ ６２ 振分制御部 ６３ 記憶装置 ６４ 送出タイミング制御部／経路制御部 ６５−１〜６５−Ｍ 出力ＩＦ

フロントページの続き (72)発明者 結城 直彦 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 青柳 愼一 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5K028 AA14 KK01 KK12 KK32 LL12 MM05 MM12 RR02 SS24 5K030 GA03 GA05 HB02 HB13 HB28 HC01 HD03 KA03 LA03 LC02 MA04 MB04 5K033 AA01 CB17 CC02 DB13 DB16 DB18 EA02

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＰネットワークに接続されているネッ
   トワーク装置から順次送られてくるフレームを受信する
   ｎ個（ｎは１以上の自然数とする）の入力インタフェー
   スと、各入力インタフェースにそれぞれ接続したｎ個の
   記憶装置と、これら記憶装置に蓄積されたフレームを当
   該記憶装置から送出するタイミングを規定する制御信号
   を発生する制御信号発生装置と、各記憶装置にそれぞれ
   接続した出力インタフェースとを具え、 前記記憶装置に蓄積されたフレームを送出する際、フレ
   ーム長と、フレーム間のギャップ長と、フレーム送出揺
   らぎ許容長とに基づいてタイムスロットを規定し、前記
   記憶装置に蓄積されているフレームを時分割多重方式に
   より出力することを特徴とする伝送レート制御装置。
2. 【請求項２】 前記記憶装置に蓄積したフレームを出力
   する際、各記憶装置から出力されるフレームを順次のタ
   イムスロットにそれぞれ割り当て、当該装置から１つの
   タイムスロット毎に１つのフレームを順次出力すること
   を特徴とする請求項１に記載の伝送レート制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の伝送レート制御
   装置において、前記制御信号発生装置が、制御信号を発
   生する制御信号源と、この制御信号源から発生した制御
   信号を前記ｎ個の記憶装置に順次供給するスプリッタと
   を有し、各タイムスロット毎に各記憶装置から出力され
   るフレームを割り当て、当該伝送レート制御装置から１
   つのタイムスロット毎に１個のフレームを順次送出する
   ことを特徴とする伝送レート制御装置。
4. 【請求項４】 複数のネットワーク装置と経路制御装置
   とがイーサネット（登録商標）伝送路を介して接続さ
   れ、複数のネットワーク装置から送出されるフレームが
   経路切換制御装置により多重されて出力されるネットワ
   ークシステムにおいて、 前記ネットワーク装置と経路制御装置との間に、ｎ個
   （ｎは１以上の自然数とする）の入力インタフェース
   と、各入力インタフェースにそれぞれ接続したｎ個の記
   憶装置と、これら記憶装置に蓄積されたパケットを送出
   するタイミングを規定する制御信号を発生する制御信号
   発生装置と、各記憶装置にそれぞれ接続した出力インタ
   フェースとを具えるパケット伝送レート制御装置を配置
   し、 前記ネットワーク装置から送られてくるフレーム列を、
   前記伝送レート制御装置から、フレーム長と、フレーム
   間のギャップ長と、フレーム送出揺らぎ許容長とに基づ
   いて規定されたタイムスロットで時分割多重方式により
   送出し、 前記ネットワーク装置から送出されるフレーム列をほぼ
   一定の伝送レートのフレーム列に変換して経路制御装置
   に入力させることを特徴とするネットワークシステム。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のネットワークシステム
   において、前記ネットワーク装置を映像圧縮符号化装置
   としたことを特徴とするネットワークシステム。
6. 【請求項６】 ネットワーク装置から送られてきたフレ
   ームを受信するｎ個（ｎは１以上の自然数とする）の入
   力インタフェースと、 サービスクラス毎に分類され優先度に基づいて送出レー
   トが規定されている複数のバッファを有し、受信したフ
   レームを各バッファに一時的に蓄積する記憶装置と、 記憶装置から読み出されたフレームを出力伝送路に送出
   する出力インタフェースと、 前記入力インタフェースと記憶装置との間に接続され、
   受信したフレームを、フレームのパラメータに応じてサ
   ービスクラスに分類し、各サービスクラスに応じて対応
   するバッファに転送するフレーム振り分け手段と、 前記記憶装置の各バッファに蓄積されたフレームを前記
   出力インタフェースに転送する送出タイミング制御手段
   とを具え、 前記送出タイミング制御手段は、各バッファに蓄積され
   ているフレームを、各バッファ毎にそれぞれ規定されて
   いる優先度に対応した転送レートで転送することを特徴
   とする伝送レート制御装置。
7. 【請求項７】 前記フレーム振り分け手段は、受信した
   フレームのヘッダ情報を取り出す手段を有し、取り出さ
   れたヘッダ情報に基づいて受信したフレームをサービス
   クラスに分類して対応するバッファに転送することを特
   徴とする請求項６に記載の伝送レート制御装置。
8. 【請求項８】 前記記憶装置の各バッファは、受信した
   フレームのヘッダフィールドを書き換える機能を有し、
   蓄積されたフレームのサービスクラスに応じて規定され
   る優先度をヘッダフィールドに付加することを特徴とす
   る請求項６又は７に記載の伝送レート制御装置。
9. 【請求項９】 イーサネット（登録商標）伝送路を介し
   て、ネットワークと経路制御装置とが接続され、各ネッ
   トワーク装置と経路制御装置との間に、ネットワーク装
   置から送出されたフレーム群の伝送レートを制御する伝
   送レート制御装置が接続されているネットワークシステ
   ムであって、 前記伝送レート制御装置は、 ネットワーク装置から送られてきたフレームを受信する
   入力インタフェースと、 サービスクラス毎に分類され優先度に基づいて送出レー
   トが規定されている複数のバッファを有し、受信したフ
   レームを各バッファに一時的に蓄積する記憶装置と、 記憶装置から読み出されたフレームを出力伝送路に送出
   する出力インタフェースと、 前記入力インタフェースと記憶装置との間に接続され、
   受信したフレームを、フレームのパラメータに応じてサ
   ービスクラスに分類し、各サービスクラスに応じて対応
   するバッファに転送するフレーム振り分け手段と、 前記記憶装置の各バッファに蓄積されたフレームを前記
   出力インタフェースに転送する送出タイミング制御手段
   とを具え、 前記送出タイミング制御手段は、各バッファに蓄積され
   ているフレームを、各バッファ毎にそれぞれ規定されて
   いる優先度に対応した転送レートで前記出力インタフェ
   ースに転送し、 前記ネットワーク装置から送出されたフレーム群を、伝
   送レート制御装置を介して、伝送レートが平滑化された
   フレーム群として前記経路制御装置に転送することを特
   徴とするネットワークシステム。
10. 【請求項１０】 前記伝送レート制御装置の記憶装置の
    各バッファは、受信したフレームのヘッダフィールドを
    書き換える機能を有し、蓄積されたフレームのサービス
    クラスに応じて規定される優先度をヘッダフィールドに
    付加し、 前記優先度が付加されたフレームは、前記経路制御装置
    の後段に接続されたＩＰネットワークにおいて当該優先
    度に対応して優先処理されることを特徴とする請求項９
    に記載のネットワークシステム。
11. 【請求項１１】 ネットワーク装置から送られてきたフ
    レームを受信するｎ個（ｎは１以上の自然数）の入力イ
    ンタフェースと、 優先度に基づいて送出レートが規定されている複数のバ
    ッファを有し、受信したフレームを各バッファに一時的
    に蓄積する記憶装置と、 記憶装置から送出されたフレームを出力伝送路に送出す
    るｍ個（ｍは１以上の自然数）出力インタフェースと、 前記入力インタフェースと記憶装置との間に接続され、
    受信したフレームを、フレームのパラメータに応じてサ
    ービスクラスに分類し、各サービスクラス毎に優先度が
    規定されたバッファに転送するフレーム振り分け手段
    と、 前記記憶装置の各バッファに蓄積されたフレームを、当
    該フレームの宛先アドレスに基づいて規定される出力イ
    ンタフェースに転送する経路制御／送出タイミング制御
    手段とを具え、 前記経路制御／送出タイミング制御手段は、各バッファ
    に蓄積されているフレームを、各バッファ毎にそれぞれ
    規定されている優先度に対応した転送レートで転送する
    ことを特徴とする経路制御装置。
12. 【請求項１２】 前記フレーム振り分け手段は、受信し
    たフレームのヘッダ情報を取り出す手段を有し、取り出
    されたヘッダ情報に基づいて受信したフレームをサービ
    スクラスに分類して対応するバッファに転送することを
    特徴とする請求項１１に記載の経路制御装置。
13. 【請求項１３】 前記記憶装置の各バッファは、受信し
    たフレームのヘッダフィールドを書き換える機能を有
    し、蓄積されたフレームのサービスクラスに応じて規定
    される優先度をヘッダフィールドに付加することを特徴
    とする請求項１１又は１２に記載の経路制御装置。