JP2004096575A - Frame processing method and frame processor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワーク内、又はネットワーク間でのデータ中継において、輻輳を回避するためのフレーム処理方法、又はフレーム処理装置に属する。
【０００２】
【従来の技術】
現在のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の多くは、複数の支線ネットワークがブリッジ又はスイッチ等のフレーム処理装置を介して幹線ネットワークに接続されている。図１は、ＬＡＮの構成を示す。図１において、８０はフレーム処理装置、９０はルータ、９１は支線ネットワーク、９２は幹線ネットワーク、９３は端末である。支線ネットワーク９１と幹線ネットワーク９２はフレーム処理装置８０を介して接続されている。支線ネットワーク９１に収容されている複数の端末９３は、これらのネットワークによってルータ９０と接続される。
【０００３】
１０Ｂ−Ｔ規格の適用された従来のフレーム処理装置８０の構成を図２に示す。図２において、８０はフレーム処理装置、８１はレイヤ１受信インタフェース、８２はレイヤ２受信インタフェース、８３はバッファ、８４はスイッチ回路、８５は優先度読取回路、８６はフレーム廃棄回路、８７はレイヤ２送信インタフェース、８８はレイヤ１送信インタフェースである。支線ネットワークに収容されている端末からのデータ入力があると、レイヤ１受信インタフェース８１、レイヤ２受信インタフェース８２ではそれぞれレイヤ１、レイヤ２での受信処理を行う。受信したデータはバッファ８３で一時的に蓄積され、スイッチ回路８４でフレーム毎に処理される。処理されたフレームはレイヤ２送信インタフェース回路８７、レイヤ１送信インタフェース回路８８を経て、幹線ネットワークに向けてデータ出力される。
【０００４】
フレーム処理装置８０の処理能力を超えるフレーム数又はビット数のデータがネットワークからフレーム処理装置８０に流入すると、輻輳状態が生じる。フレーム処理装置８０に入力するデータには遅延に敏感なものや、データの欠落に敏感なものなど様々である。そのため、従来のフレーム処理装置では、フレーム構造に書きこまれた情報から遅延に敏感でないデータを判断してそのようなフレームを積極的に廃棄する（例えば、非特許文献１参照。）。図３にフレーム構造を示す。図３において、ＤＡ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓ）はフレームの宛て先、ＳＡ（Ｓｏｕｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓ）はフレームの送り元、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ）は仮想ＬＡＮに必要な制御信号、ＰＬ（Ｐａｙ Ｌｏｒｄ）は送信する情報、ＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）は誤り検出信号を表わす。１０Ｂ−Ｔ規格では、ＶＬＡＮにフレームを優先的に処理する優先度が書きこまれている。フレーム処理装置はこの優先度を用いて遅延に敏感なデータを判断して、そのフレームを優先的に処理して輻輳状態に対処する。
【０００５】
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ標準８０２．１Ｑ、”ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ｌｏｃａｌ ａｎｄ Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ − Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｒｉｄｇｅｄ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”の８．７章， ［ｏｎｌｉｎｅ］、 Ａｐｐｒｏｖｅｄ ８ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９９８， ＩＥＥＥ、［平成１４年９月２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｓｔａｎｄａｒｄｓ．ｉｅｅｅ．ｏｒｇ／ｇｅｔｉｅｅｅ８０２／ｄｏｗｎｌｏａｄ／８０２．１Ｑ−１９９８．ｐｄｆ＞
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、データの性質が異なっていたとしてもフレームに同じ優先度が付与される場合がある。１０Ｂ−Ｔ規格では競合したフレームに対し特定のフレームを優先処理することができない。このような場合に、レイヤ３以上の情報を用いてフレームを選別する優先処理を行うこともできるが、レイヤ３以上の情報を用いた処理は負荷が重くなり、却って処理速度を遅くしかねない。
本発明は、このような問題を解決するために、レイヤ２において輻輳状態を監視し、範囲外のフレーム長を有するフレームを確率的に廃棄することによってフレームを処理することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本願発明では、ネットワークを接続するフレーム処理装置でのレイヤ２のフレーム処理方法であって、ネットワークの輻輳状態を監視し、輻輳限界の検知により、設定した廃棄確率に従ってフレーム長閾値を超えたフレームを廃棄することにより解決する。
【０００８】
本願発明には前記フレーム長閾値を複数設定し、前記フレーム長閾値に応じて前記廃棄確率を設定すること、前記輻輳限界を複数設定し、前記輻輳限界に応じて前記フレーム長閾値を変動させることも含まれる。
【０００９】
又、本願他の発明では、ネットワークを接続するフレーム処理装置でのレイヤ２のフレーム処理方法であって、ネットワークの輻輳状態を監視し、輻輳限界の検知により、設定した廃棄確率に従って設定の範囲のフレーム長を有するフレームを廃棄することにより解決する。
【００１０】
本願発明では、これらの発明において、前記輻輳限界を複数設定し、前記輻輳限界に応じて前記廃棄確率を変動させること、前記輻輳限界を複数設定し、前記輻輳状態が悪化したときに前記廃棄確率を設定範囲内で最も高くし、その後、輻輳限界に応じた減衰率で、輻輳限界に対応する廃棄確率まで減少させること、検知した前記輻輳限界に応じてフレームを廃棄する期間の頻度を変動させることも含まれる。
【００１１】
本願発明では、ネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのフレーム数若しくは時間当たりのビット数のいずれか又は双方から前記輻輳状態を監視すること、フレーム処理待ちのフレーム数若しくはビット数のいずれか又は双方から前記輻輳状態を監視すること、ネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのフレーム数とフレーム処理装置でフレーム処理する時間当たりのフレーム数との差分、若しくはネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのビット数とフレーム処理装置でフレーム処理する時間当たりのビット数との差分のいずれか、又は双方から前記輻輳状態を監視することも含まれる。
なお、これらの各構成は、可能な限り組み合わせることができる。
【００１２】
本願において、輻輳限界とは、フレームを廃棄する基準となるネットワークの輻輳状態をいい、場合により複数の輻輳限界を規定する。フレーム長閾値とは、フレームを廃棄する基準となるフレーム長をいい、場合により複数のフレーム長閾値を規定する。廃棄確率とは、フレームを廃棄する際の確率をいい、場合により複数の廃棄確率を規定する。フレーム処理待ちとは、フレーム処理をするためにフレーム処理装置に蓄えられた状態をいう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本願発明のフレーム処理装置の構成を図４に示す。図４において、１０はフレーム処理装置、１１はレイヤ１受信インタフェース、１２はレイヤ２受信インタフェース、１３はバッファ、１４はスイッチ回路、１５は輻輳監視回路、１６はフレーム選別回路、１７はレイヤ２送信インタフェース、１８はレイヤ１送信インタフェースである。
【００１４】
ネットワークからのデータ入力があると、レイヤ１受信インタフェース１１は受信したフレームを物理層に関する受信処理をし、レイヤ２受信インタフェース１２では受信したフレームをリンク層に関する受信処理をする。受信したフレームはバッファ１３で一時的に蓄積され、スイッチ回路１４でフレーム処理される。処理されたフレームはレイヤ２送信インタフェース回路１７、レイヤ１送信インタフェース回路１８を経て、他のネットワークに向けてデータ出力される。輻輳監視回路１５はフレーム処理装置内で輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界と判断して、その情報をフレーム選別回路１６に送出する。フレーム選別回路１６はフレーム長閾値を超えたフレームに対して、予め設定された廃棄確率に従って廃棄するフレームを選別する。スイッチ回路１４は選別されたフレームを廃棄し、それ以外は通過させる。
【００１５】
フレーム長閾値を超えたフレームを廃棄確率に従って廃棄する状況を図５（ａ）、図５（ｂ）に示す。図５（ａ）は輻輳限界に達していないときのデータ入出力であり、図５（ｂ）は輻輳限界に達しているときのデータ入出力である。図５（ａ）では、フレームＡ、フレームＢ、フレームＣ、フレームＤが入力されるが、フレームは廃棄されずに総て出力される。図５（ｂ）において、輻輳状態を監視している輻輳監視回路が輻輳限界と判断すると、フレーム長閾値を超えるフレームを廃棄確率に従って廃棄する。例えば、フレームＡ、フレームＢ、フレームＣ、フレームＤのうち、フレームＢとフレームＤがフレーム長閾値を超えているとき、廃棄確率に従って、フレームＢは廃棄するが、フレームＤは廃棄しないで通過させる。
【００１６】
以上説明したように、本実施の形態では、フレーム処理装置がネットワークの輻輳状態を監視し、輻輳限界の検知によりフレーム長閾値を超えたフレームを廃棄確率に従って廃棄するため、フレーム処理装置の処理速度を落とすことなく、ネットワーク間を伝送するデータ伝送の伝搬遅延ジッタを抑圧することができた。
【００１７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、廃棄するフレームのフレーム長閾値を複数設定し、そのフレーム長閾値に応じて、フレームを廃棄する廃棄確率を設定する。図６にフレーム長閾値に対する廃棄確率の例を示す。図６において、フレーム長閾値をＬ１からＬ３までの３段階設定する。但し、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３である。フレーム処理装置がネットワークの輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界と判断して、フレームを廃棄確率に従って廃棄する。フレーム長がＬ１までは廃棄確率は零とし、フレーム長がＬ１を超えると廃棄確率はＰ１、フレーム長がＬ２を超えると廃棄確率はＰ２、フレーム長がＬ３を超えると廃棄確率はＰ３とする。但し、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３である。このようにフレーム長閾値を複数設定することにより、長いフレーム程、廃棄確率を高くすることができる。
【００１８】
以上説明したように、本実施の形態では、フレーム長閾値を複数設定し、フレーム長閾値に応じて廃棄確率を設定したため、長いフレーム程、廃棄確率が高くなり、より効果的にネットワーク間を伝送するデータ伝送の伝搬遅延ジッタを抑圧することができた。
ここでは、フレーム長閾値を３段階設けたが、フレーム長閾値を複数設ければ本発明の目的は達成できる。
【００１９】
（実施の形態３）
フレーム処理装置の輻輳監視回路は輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界と判断する。本実施の形態では、輻輳限界を複数段階設定した上で、ネットワークの輻輳が各段階の輻輳限界に達すると、廃棄するフレームのフレーム長閾値を変動させる。図７に輻輳限界に対するフレーム長閾値の例を示す。図７において、輻輳限界をＣ１からＣ３まで３段階設定する。但し、輻輳限界Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の順で輻輳状態が悪化している。フレーム処理装置の輻輳監視回路がネットワークの輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界Ｃ１からＣ３まで３段階を判断して、フレームを廃棄確率に従って廃棄する。輻輳限界がＣ１まではフレーム長閾値はＬ４とし、輻輳限界がＣ１を超えるとフレーム長閾値はＬ３、輻輳限界がＣ２を超えるとフレーム長閾値はＬ２、輻輳限界がＣ３を超えるとフレーム長閾値はＬ１と輻輳状態の悪化に応じてフレーム長閾値を短くする。但し、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４である。このように輻輳限界を複数設定することにより、輻輳状態に応じて長いフレーム長から短いフレーム長へと廃棄するフレームのフレーム長を変動させることができる。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態では、輻輳限界を複数設定し、輻輳限界に応じて廃棄するフレームのフレーム長閾値を変動させることとしたため、輻輳状態に合わせたフレーム長のフレームから廃棄することができ、より効果的にネットワーク間を伝送するデータ伝送の伝搬遅延ジッタを抑圧することができた。
ここでは、輻輳限界を３段階設けたが、輻輳限界を複数設ければ本発明の目的は達成できる。
【００２１】
（実施の形態４）
フレーム処理装置の輻輳監視回路は輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界と判断する。本実施の形態では、輻輳限界を複数段階設定した上で、ネットワークの輻輳が各段階の輻輳限界に達すると、フレームを廃棄する廃棄確率を変動させる。図８に輻輳状態に対する廃棄確率の例を示す。図８において、輻輳限界をＣ１からＣ３まで３段階設定する。但し、輻輳限界Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の順で輻輳状態が悪化している。フレーム処理装置の輻輳がネットワークの輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界Ｃ１からＣ３まで３段階を判断して、フレームを廃棄確率に従って廃棄する。輻輳限界がＣ１までは廃棄確率は零とし、輻輳限界がＣ１を超えると廃棄確率はＰ１、輻輳限界がＣ２を超えると廃棄確率はＰ２、輻輳限界がＣ３を超えると廃棄確率はＰ３と輻輳状態の悪化に応じて高くする。但し、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３である。このように輻輳限界を複数設定することにより、輻輳状態の悪化に応じてフレームの廃棄確率を高くすることができる。
【００２２】
以上説明したように、本実施の形態では、輻輳限界を複数設定し、輻輳限界に応じて廃棄するフレームの廃棄確率を変動させることとしたため、輻輳状態の悪化に合わせてフレームの廃棄確率を高くすることができ、より効果的にネットワーク間を伝送するデータ伝送の伝搬遅延ジッタを抑圧することができた。
ここでは、輻輳限界を３段階設けたが、輻輳限界を複数設ければ本発明の目的は達成できる。
【００２３】
（実施の形態５）
フレーム処理装置の輻輳監視回路は輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界と判断する。本実施の形態では、輻輳状態の悪化に応じてフレームの廃棄確率を高くし、さらに、フレーム長閾値を複数設定して、フレーム長閾値毎に輻輳限界を設定する。図９にフレーム長閾値をパラメターにして輻輳状態に対する廃棄確率を示す。図９において、輻輳限界をＣ１からＣ３まで３段階設定する。但し、輻輳限界Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の順で輻輳状態が悪化している。フレーム処理装置の輻輳監視回路がネットワークの輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界Ｃ１からＣ３まで３段階を判断して、フレームを廃棄確率に従って廃棄する。フレーム長がＬ１より長くＬ２以下のフレームに対しては、輻輳限界がＣ２までは廃棄確率は零とし、輻輳限界がＣ２を超えると廃棄確率はＰ１、輻輳限界がＣ３を超えると廃棄確率はＰ２と輻輳状態の悪化に応じて高くする。フレーム長がＬ２より長いフレームに対しては、輻輳限界がＣ１までは廃棄確率は零とし、輻輳限界がＣ１を超えると廃棄確率はＰ１、輻輳限界がＣ２を超えると廃棄確率はＰ２と輻輳状態の悪化に応じて高くする。但し、Ｌ１＜Ｌ２であり、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３である。このように輻輳限界を複数設定することにより、輻輳状態の悪化に応じてフレームの廃棄確率を高くすることができ、且つフレームの長さに応じて輻輳限界を設定することができる。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態では、輻輳状態の悪化に応じてフレームの廃棄確率を高くし、さらに、フレーム長閾値に応じて輻輳限界を設定したため、より一層効果的にネットワーク間を伝送するデータ伝送の伝搬遅延ジッタを抑圧することができた。
ここでは、輻輳限界を３段階設けたが、輻輳限界を複数設ければ本発明の目的は達成できる。
【００２５】
（実施の形態６）
本実施の形態では、フレーム処理装置の輻輳監視回路が輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界と判断して、設定の範囲のフレーム長を有するフレームを予め設定した廃棄確率に従って廃棄する。図１０に設定の範囲のフレーム長を有するフレームに対する廃棄確率の例を示す。図１０において、フレーム長をＦ１からＦ３まで規定する。但し、Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３である。フレーム処理装置の輻輳監視回路がネットワークの輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界と判断して、フレームを廃棄確率に従って廃棄する。フレーム長がＦ１までは廃棄確率は零とし、フレーム長がＦ１を超えてＦ２までの範囲は廃棄確率はＰ１、フレーム長がＦ２を超えてＦ３までの範囲は廃棄確率は零、フレーム長がＦ３を超えると廃棄確率はＰ２とする。但し、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３である。このように特定の範囲のフレーム長を有するフレームに対して廃棄確率を設定することによって、特定のフレーム長に対して一定の性質を持つフレームを狙って廃棄したり通過させたりすることができる。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態では、フレーム処理装置がネットワークの輻輳状態を監視し、輻輳限界の検知により設定の範囲のフレーム長を有するフレームを予め設定した廃棄確率に従って廃棄するため、フレーム処理装置の処理速度を落とすことなく、一定の性質を持つフレームの廃棄確率を設定することによって、ネットワーク間を伝送するデータ伝送の伝搬遅延ジッタを抑圧することができた。
ここでは、フレーム長の範囲を３段階にしたが、フレーム長の範囲を複数設ければ本発明の目的は達成できる。
【００２７】
（実施の形態７）
フレーム処理装置の輻輳監視回路が輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界と判断して、設定の範囲のフレーム長を有するフレームを予め設定した廃棄確率に従って廃棄する。さらに、輻輳限界に応じて廃棄確率を変動させる。図１１に輻輳限界をパラメターにしてフレーム長に対する廃棄確率を示す。図１１において、フレーム長をＦ１からＦ３まで３段階設定する。但し、Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３である。フレーム処理装置がネットワークの輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界Ｃ１と判断して、フレームを廃棄確率に従って廃棄する。フレーム長がＦ１までは廃棄確率は零とし、フレーム長がＦ１を超えてＦ２までの範囲は廃棄確率はＰ１、フレーム長がＦ２を超えてＦ３までの範囲は廃棄確率は零、フレーム長がＦ３を超えると廃棄確率はＰ２とする。さらに、予め規定している輻輳状態が輻輳限界Ｃ２になると、フレーム長がＦ１までは廃棄確率は零とし、フレーム長がＦ１を超えてＦ２までの範囲は廃棄確率はＰ２、フレーム長がＦ２を超えてＦ３までの範囲は廃棄確率はＰ１、フレーム長がＦ３を超えると廃棄確率はＰ３に変動させる。但し、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３である。
【００２８】
このように特定の範囲のフレーム長を有するフレームに対して廃棄確率を設定することによって、特定のフレーム長に対して一定の性質を持つフレームを狙って廃棄したり通過させたりすることができる。さらに、輻輳限界を複数設定することにより、輻輳状態の悪化に応じて、且つフレームの長さに応じてフレームの廃棄確率を変動することができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態では、フレーム処理装置がネットワークの輻輳状態を監視し、輻輳限界の検知により設定の範囲のフレーム長を有するフレームを廃棄確率に従って、さらに、輻輳限界に応じて廃棄確率を変動させることとしたため、輻輳状態に合わせてフレームの廃棄確率を高くすることができ、より一層効果的にネットワーク間を伝送するデータ伝送の伝搬遅延ジッタを抑圧することができた。
ここでは、フレーム長の範囲を３段階に、輻輳限界を２段階にしたが、フレーム長の範囲、輻輳限界をそれぞれ複数設ければ本発明の目的は達成できる。
【００３０】
（実施の形態８）
フレーム処理装置の輻輳監視回路は輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界と判断する。輻輳限界と判断すると、設定した廃棄確率に従ってフレーム長閾値を超えたフレームを廃棄する。本実施の形態では、輻輳限界と廃棄確率を複数設定し、輻輳状態が悪化したときに廃棄確率を設定範囲内で最も高くし、その後、輻輳限界に応じた減衰率で、輻輳限界に対応する廃棄確率まで減少させる。時間と共に変動する輻輳限界の例を図１２（ａ）に、輻輳限界に応じて時間と共に変動させる廃棄確率の例を図１２（ｂ）に示す。図１２（ａ）において、輻輳限界をＣ１からＣ３まで３段階設定する。但し、輻輳限界Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の順で輻輳状態が悪化している。フレーム処理装置の輻輳監視回路がネットワークの輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界Ｃ１からＣ３まで３段階を判断する。図１２（ａ）のＴ１において輻輳限界Ｃ１を検知すると、図１２（ｂ）のＴ１では廃棄確率を設定範囲内で最も高いＰ３とし、その後、輻輳限界に応じた減衰率で、輻輳限界に対応する廃棄確率まで減少させる。ここでは、Ｔ１からＴ２までは輻輳限界Ｃ１のため、１グリッドで廃棄確率Ｐ１まで減少させている。図１２（ａ）のＴ５において輻輳限界がＣ２からＣ１に改善したことを検知すると、図１２（ｂ）のＴ５からＴ６までは輻輳限界Ｃ１のため、１グリッドで廃棄確率Ｐ１まで減少させている。但し、Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３であり、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３である。このように輻輳限界を複数設定し、輻輳状態の悪化に応じてフレームの廃棄確率を設定範囲内で最も高くすると、急激な輻輳に対応することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態では、輻輳限界を複数設定し、輻輳状態の悪化により廃棄するフレームの廃棄確率を設定範囲内で最も高くすることとしたため、急激な輻輳にも対応することができ、より効果的にネットワーク間を伝送するデータ伝送の伝搬遅延ジッタを抑圧することができた。
ここでは、輻輳限界と廃棄確率を３段階設けたが、輻輳限界と廃棄確率を複数設ければ本発明の目的は達成できる。
【００３２】
（実施の形態９）
フレーム処理装置の輻輳監視回路は輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界と判断する。輻輳限界と判断すると、設定した廃棄確率に従ってフレーム長閾値を超えたフレームを廃棄する。本実施の形態では、検知した前記輻輳限界に応じてフレームを廃棄する期間の頻度を変動させる。時間と共に変動する輻輳状態の例を図１３（ａ）に、輻輳限界に対する廃棄確率の例を図１３（ｂ）に示す。図１３（ａ）において、輻輳限界をＣ１からＣ３まで３段階設定する。但し、輻輳限界Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の順で輻輳状態が悪化している。フレーム処理装置の輻輳監視回路がネットワークの輻輳状態を監視し、予め規定している輻輳状態になったときに輻輳限界Ｃ１からＣ３まで３段階を判断する。図１３（ａ）のＴ１において輻輳限界を検知すると、図１３（ｂ）のＴ１では廃棄確率をＰ１とし、一定期間後、廃棄確率を零に戻す。一定期間だけ廃棄確率をＰ１とする頻度を輻輳限界の段階に応じて変動させる。例えば、図１３（ａ）のＴ１において輻輳限界がＣ１に変動したことを検知すると、図１３（ｂ）のＴ１からＴ２までの１グリッド期間内で１度だけ廃棄確率をＰ１に設定している。図１３（ａ）のＴ３において輻輳限界がＣ２に変動したことを検知すると、図１３（ｂ）のＴ３からＴ４までの１グリッド期間内で２度廃棄確率をＰ１に設定している。このように輻輳限界を複数設定し、輻輳限界に応じてフレームの廃棄確率を急激に変動させると、簡単な制御で急激な輻輳に対応することができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態では、輻輳限界を複数設定し、輻輳限界に応じてフレームの廃棄確率を急激に変動させるため、急激な輻輳にも対応することができ、簡単な制御でより効果的にネットワーク間を伝送するデータ伝送の伝搬遅延ジッタを抑圧することができた。
ここでは、輻輳限界を３段階設けたが、輻輳限界を１段階とすれば、固定的な頻度となり、複数段階設ければ可変頻度とすることができる。
【００３４】
（実施の形態１０）
本実施の形態では、ネットワークの輻輳状態を監視する方法について説明する。ネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのフレーム数若しくは時間当たりのビット数のいずれか又は双方から輻輳状態を監視する。
時間に対してネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのフレーム数の例を図１４（ａ）に示す。図１４（ａ）において、例えば、時間Ｔ２でネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのフレーム数がＮ１を超えると、輻輳限界はＣ１と判断し、時間Ｔ３で時間当たりのフレーム数がＮ２を超えると、輻輳限界はＣ２と判断する。このように、ネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのフレーム数が瞬間的な輻輳に結びつきやすく、当該フレーム数をカウントすることによって、フレーム処理装置の処理限界を超えて輻輳が発生することを監視することができる。
【００３５】
以上説明したように、ネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのフレーム数からネットワークの輻輳状態を監視することにより、簡単な構成で輻輳限界を検知することができた。
【００３６】
他の実施の形態では、フレーム処理待ちのフレーム数若しくはビット数のいずれか又は双方から前記輻輳状態を監視するものである。
時間に対してフレーム処理装置におけるフレーム処理待ちのフレーム数の例を図１４（ｂ）に示す。図１４（ｂ）において、例えば、時間Ｔ３でフレーム処理待ちのフレーム数がＮ１を超えると、輻輳限界はＣ１と判断し、時間Ｔ６でフレーム処理待ちのフレーム数がＮ２を超えると、輻輳限界はＣ２と判断する。このように、フレーム処理装置におけるフレーム処理待ちのフレーム数が長期的な輻輳に結びつきやすく、当該フレーム数をカウントすることによって、フレーム処理装置の処理限界を超えて輻輳が発生することを簡単に監視することができる。
【００３７】
以上説明したように、フレーム処理装置におけるフレーム処理待ちのフレーム数からネットワークの輻輳状態を監視することにより、輻輳限界を検知することができた。
【００３８】
他の実施の形態では、ネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのフレームとフレーム処理装置でフレーム処理する時間当たりのフレーム数の差分から輻輳状態を監視するものである。
時間に対してネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのフレーム数とフレーム処理装置でフレーム処理する時間当たりのフレーム数の例を図１５（ａ）、図１５（ｂ）に示す。図１５（ａ）は、ネットワークからフレーム処理装置に流入する時間当たりのフレームとフレーム処理装置でフレーム処理する時間当たりのフレーム数を示したものである。図１５（ｂ）はネットワークからフレーム処理装置に流入する時間当たりのフレームとフレーム処理装置でフレーム処理する時間当たりのフレーム数の差分を示したものである。図１５（ｂ）において、例えば、時間Ｔ３でフレーム数の差分がＮ１を超えると、輻輳限界はＣ１と判断し、時間Ｔ７でフレーム数の差分がＮ２を超えると、輻輳限界はＣ２と判断する。ネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのフレーム数とフレーム処理装置で処理する時間当たりのフレーム数の差分がネットワークの輻輳に結びつきやすく、当該差分を輻輳状態の目安として監視すれば、効率的なフレーム処理の制御ができる。ここで、フレーム処理装置で処理する時間当たりのフレーム数とは、フレーム処理装置の処理能力で決定される時間当たりのフレーム数とフレーム処理装置の幹線ネットワーク側の通信容量で決定される時間当たりのフレーム数とのいずれか低い方をいう。
【００３９】
以上説明したように、ネットワークからフレーム処理装置へ流入する時間当たりのフレーム数とフレーム処理装置で処理する時間当たりのフレーム数の差分からネットワークの輻輳状態を監視することにより、輻輳限界を検知することができた。
【００４０】
なお、ネットワークの輻輳がフレーム処理装置で処理するフレーム数に依存する場合は、フレーム数から輻輳状態を監視すれば効果的である。ネットワークの輻輳がフレーム数に依存せず、ビット数、即ち、フレーム長とフレーム数の積の合算に依存する場合は、ビット数から輻輳状態を監視すれば効果的である。ネットワークの輻輳がフレーム数のみならずフレーム長にも依存する場合は、例えば係数を掛けたフレーム数とビット数の加算から輻輳状態を監視すれば効果的である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればネットワークを接続するフレーム処理装置においてレイヤ２で輻輳状態を監視し、範囲外のフレーム長を有するフレームを確率的に廃棄することによって簡単な構成でフレームを処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ネットワークの構成を説明する図である。
【図２】従来のフレーム処理装置の構成を説明する図である。
【図３】ネットワークで使用されるフレーム構造を説明する図である。
【図４】本発明のフレーム処理装置の構成を説明する図である。
【図５】フレーム長閾値を超えたフレームを廃棄確率に従って廃棄する状況を説明する図である。
【図６】本発明のフレーム長閾値に対する廃棄確率の例を説明する図である。
【図７】本発明の輻輳状態に対するフレーム長閾値の例を説明する図である。
【図８】本発明の輻輳状態に対する廃棄確率の例を説明する図である。
【図９】本発明のフレーム長閾値をパラメターにして輻輳状態に対する廃棄確率の例を説明する図である。
【図１０】本発明の特定のフレーム長を有するフレームに対する廃棄確率の例を説明する図である。
【図１１】本発明の輻輳限界をパラメターにしてフレーム長に対する廃棄確率の例を説明する図である。
【図１２】（ａ）時間と共に変動する輻輳状態の例の例を説明する図である。
（ｂ）本発明の輻輳限界に対する廃棄確率の例を説明する図である。
【図１３】（ａ）時間と共に変動する輻輳状態の例を
（ｂ）本発明の輻輳限界に対する廃棄確率の例を説明する図である。
【図１４】（ａ）時間に対してネットワークからフレーム処理装置へ流入するフレーム数の例を説明する図である。
（ｂ）時間に対してフレーム処理装置におけるフレーム処理待ちのフレーム数の例を説明する図である。
【図１５】（ａ）時間に対してフレーム処理装置に流入するフレーム数とフレーム処理装置でフレーム処理するフレーム数の例を説明する図である。
（ｂ）ネットワークからフレーム処理装置に流入するフレームとフレーム処理装置でフレーム処理するフレーム数の差分の例を説明する図である。
【符号の説明】
１０：フレーム処理装置
１１：レイヤ１受信インタフェース
１２：レイヤ２受信インタフェース
１３：バッファ
１４：スイッチ回路
１５：輻輳監視回路
１６：フレーム選別回路
１７：レイヤ２送信インタフェース
１８：レイヤ１送信インタフェース
８０：フレーム処理装置
８１：レイヤ１受信インタフェース
８２：レイヤ２受信インタフェース
８３：バッファ
８４：スイッチ回路
８５：優先度読み取り装置
８６：フレーム廃棄回路
８７：レイヤ２送信インタフェース
８８：レイヤ１送信インタフェース
９０：ルータ
９１：支線ネットワーク
９２：幹線ネットワーク
９３：端末[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to a frame processing method or a frame processing device for avoiding congestion in data relay in a network such as a LAN (Local Area Network) or between networks.
[0002]
[Prior art]
In many of current LANs (Local Area Networks), a plurality of branch networks are connected to a main network via a frame processing device such as a bridge or a switch. FIG. 1 shows a configuration of a LAN. In FIG. 1, reference numeral 80 denotes a frame processing device, 90 denotes a router, 91 denotes a branch line network, 92 denotes a trunk line network, and 93 denotes a terminal. The branch line network 91 and the trunk line network 92 are connected via a frame processing device 80. A plurality of terminals 93 accommodated in the branch line network 91 are connected to the router 90 by these networks.
[0003]
FIG. 2 shows a configuration of a conventional frame processing device 80 to which the 10B-T standard is applied. 2, reference numeral 80 denotes a frame processing apparatus, 81 denotes a layer 1 reception interface, 82 denotes a
[0004]
When data of the number of frames or the number of bits exceeding the processing capability of the frame processing device 80 flows into the frame processing device 80 from the network, a congestion state occurs. There are various types of data input to the frame processing device 80, such as data that is sensitive to delay and data that is sensitive to missing data. Therefore, in the conventional frame processing device, data that is not sensitive to delay is determined from the information written in the frame structure, and such a frame is actively discarded (for example, see Non-Patent Document 1). FIG. 3 shows a frame structure. In FIG. 3, DA (Destination Address) is the destination of the frame, SA (Source Address) is the source of the frame, VLAN (Virtual LAN) is a control signal required for the virtual LAN, PL (Pay Loader) is information to be transmitted, FCS (Frame Check Sequence) represents an error detection signal. In the 10B-T standard, a priority for processing a frame preferentially is written in a VLAN. The frame processing device uses this priority to determine delay-sensitive data, and processes the frame with priority to deal with a congestion state.
[0005]
[Non-patent document 1]
Chapter 8.7 of IEEE Standard 802.1Q, "IEEE Standards for Local and Metropolitan Area Networks-Virtual Bridged Local Area Networks, Date of Search, April 1998, August 9, 1998, April 14, 1999 Internet <URL: http: // standards. ieee. org / getieee802 / download / 802.1Q-1998. pdf>
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the same priority may be given to frames even if the properties of the data are different. According to the 10B-T standard, it is not possible to give priority to a specific frame with respect to a competing frame. In such a case, priority processing of selecting a frame using information of layer 3 or more can be performed, but processing using information of layer 3 or more increases the load, and may rather reduce the processing speed. .
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve such a problem, an object of the present invention is to monitor a congestion state in
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a
[0008]
In the present invention, the plurality of frame length thresholds are set, the discard probability is set according to the frame length threshold, the plurality of congestion limits are set, and the frame length threshold is changed according to the congestion limit. Is also included.
[0009]
Also, another invention of the present application is a
[0010]
In the invention of the present application, in these inventions, the plurality of congestion limits are set, and the discard probability is varied according to the congestion limit.The plurality of congestion limits are set, and the discard probability is set when the congestion state deteriorates. The highest in the set range, then, at an attenuation rate according to the congestion limit, to reduce to the drop probability corresponding to the congestion limit, to vary the frequency of the period to discard the frame according to the detected congestion limit It is also included.
[0011]
In the present invention, monitoring the congestion state from either or both of the number of frames per time or the number of bits per time flowing into the frame processing device from the network, any one of the number of frames or the number of bits waiting for frame processing or Monitoring the congestion state from both sides, the difference between the number of frames per time flowing into the frame processing device from the network and the number of frames per frame processing time by the frame processing device, or the time flowing into the frame processing device from the network Monitoring the congestion state from one or both of the difference between the number of bits per unit and the number of bits per unit time of frame processing by the frame processing device is also included.
These components can be combined as much as possible.
[0012]
In the present application, the congestion limit refers to a congestion state of a network serving as a reference for discarding a frame, and in some cases, defines a plurality of congestion limits. The frame length threshold refers to a frame length serving as a reference for discarding a frame. In some cases, a plurality of frame length thresholds are defined. The discard probability refers to a probability of discarding a frame, and defines a plurality of discard probabilities in some cases. Waiting for frame processing means a state stored in the frame processing device for performing frame processing.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 4 shows the configuration of the frame processing device of the present invention. 4, reference numeral 10 denotes a frame processing device, 11 denotes a layer 1 reception interface, 12 denotes a
[0014]
When data is input from the network, the layer 1 receiving interface 11 performs a receiving process on the received frame with respect to the physical layer, and the
[0015]
FIGS. 5A and 5B show a situation in which a frame exceeding the frame length threshold is discarded according to the discard probability. FIG. 5A shows data input / output when the congestion limit is not reached, and FIG. 5B shows data input / output when the congestion limit is reached. In FIG. 5A, a frame A, a frame B, a frame C, and a frame D are input, but all the frames are output without being discarded. In FIG. 5B, when the congestion monitoring circuit monitoring the congestion state determines that the congestion limit is reached, the frame exceeding the frame length threshold is discarded according to the discard probability. For example, when the frame B and the frame D out of the frame A, the frame B, the frame C, and the frame D exceed the frame length threshold, the frame B is discarded but the frame D is passed without discarding according to the discard probability. .
[0016]
As described above, in the present embodiment, the frame processing device monitors the network congestion state, and discards a frame exceeding the frame length threshold by detecting the congestion limit according to the discard probability. The transmission delay jitter of data transmission transmitted between networks could be suppressed without lowering the transmission delay.
[0017]
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a plurality of frame length thresholds of frames to be discarded are set, and a discard probability of discarding frames is set according to the frame length thresholds. FIG. 6 shows an example of the discard probability with respect to the frame length threshold. In FIG. 6, the frame length threshold is L 1 To L 3 Set up to three levels. Where L 1 <L 2 <L 3 It is. The frame processing device monitors the congestion state of the network, determines that the congestion limit is reached when a predetermined congestion state is reached, and discards the frame according to the discard probability. Frame length is L 1 Until the drop probability is zero, the frame length is L 1 Exceeds, the drop probability is P 1 , The frame length is L 2 Exceeds, the drop probability is P 2 , The frame length is L 3 Exceeds, the drop probability is P 3 And Where P 1 <P 2 <P 3 It is. By setting a plurality of frame length thresholds in this way, the longer the frame, the higher the discard probability.
[0018]
As described above, in the present embodiment, a plurality of frame length thresholds are set, and the discard probability is set according to the frame length threshold. Therefore, the longer the frame, the higher the discard probability, and the more effective the transmission between networks. The transmission delay jitter of data transmission can be suppressed.
Here, the frame length threshold is provided in three stages, but the object of the present invention can be achieved by providing a plurality of frame length thresholds.
[0019]
(Embodiment 3)
The congestion monitoring circuit of the frame processing device monitors the congestion state, and determines that the congestion limit is reached when a predetermined congestion state occurs. In the present embodiment, after setting the congestion limit at a plurality of levels, when the network congestion reaches the congestion limit at each level, the frame length threshold of the frame to be discarded is changed. FIG. 7 shows an example of the frame length threshold with respect to the congestion limit. In FIG. 7, the congestion limit is C 1 To C 3 Up to three levels. However, the congestion limit C 1 , C 2 , C 3 The congestion state is getting worse in this order. The congestion monitoring circuit of the frame processing device monitors the network congestion state, and when a predetermined congestion state occurs, the congestion limit C 1 To C 3 Up to three steps are determined, and the frame is discarded according to the drop probability. Congestion limit is C 1 Up to the frame length threshold L 4 And the congestion limit is C 1 Exceeds the frame length threshold L 3 , The congestion limit is C 2 Exceeds the frame length threshold L 2 , The congestion limit is C 3 Exceeds the frame length threshold L 1 And the frame length threshold is shortened in accordance with the deterioration of the congestion state. Where L 1 <L 2 <L 3 <L 4 It is. By setting a plurality of congestion limits in this way, it is possible to change the frame length of a frame to be discarded from a long frame length to a short frame length according to the congestion state.
[0020]
As described above, in the present embodiment, a plurality of congestion limits are set, and the frame length threshold of a frame to be discarded is changed according to the congestion limit. As a result, the propagation delay jitter of data transmission for transmitting data between networks can be suppressed more effectively.
Here, the congestion limit is provided in three stages, but the object of the present invention can be achieved by providing a plurality of congestion limits.
[0021]
(Embodiment 4)
The congestion monitoring circuit of the frame processing device monitors the congestion state, and determines that the congestion limit is reached when a predetermined congestion state occurs. In the present embodiment, after setting the congestion limit in a plurality of stages, when the network congestion reaches the congestion limit in each stage, the discard probability of discarding the frame is changed. FIG. 8 shows an example of the drop probability for the congestion state. In FIG. 8, the congestion limit is C 1 To C 3 Up to three levels. However, the congestion limit C 1 , C 2 , C 3 The congestion state is getting worse in this order. The congestion of the frame processing device monitors the congestion state of the network, and when a predetermined congestion state is reached, the congestion limit C 1 To C 3 Up to three steps are determined, and the frame is discarded according to the drop probability. Congestion limit is C 1 Until the drop probability is zero, the congestion limit is C 1 Exceeds, the drop probability is P 1 , The congestion limit is C 2 Exceeds, the drop probability is P 2 , The congestion limit is C 3 Exceeds, the drop probability is P 3 And according to the deterioration of the congestion state. Where P 1 <P 2 <P 3 It is. By setting a plurality of congestion limits in this way, it is possible to increase the probability of discarding a frame according to the deterioration of the congestion state.
[0022]
As described above, in the present embodiment, a plurality of congestion limits are set, and the discard probability of a frame to be discarded is changed according to the congestion limit. Thus, the propagation delay jitter of data transmission transmitted between networks can be suppressed more effectively.
Here, the congestion limit is provided in three stages, but the object of the present invention can be achieved by providing a plurality of congestion limits.
[0023]
(Embodiment 5)
The congestion monitoring circuit of the frame processing device monitors the congestion state, and determines that the congestion limit is reached when a predetermined congestion state occurs. In this embodiment, the probability of discarding a frame is increased in accordance with the deterioration of the congestion state, a plurality of frame length thresholds are set, and a congestion limit is set for each frame length threshold. FIG. 9 shows a discard probability in a congestion state using the frame length threshold as a parameter. In FIG. 9, the congestion limit is C 1 To C 3 Up to three levels. However, the congestion limit C 1 , C 2 , C 3 The congestion state is getting worse in this order. The congestion monitoring circuit of the frame processing device monitors the network congestion state, and when a predetermined congestion state occurs, the congestion limit C 1 To C 3 Up to three steps are determined, and the frame is discarded according to the drop probability. Frame length is L 1 Longer L 2 For the following frames, the congestion limit is C 2 Until the drop probability is zero, the congestion limit is C 2 Exceeds, the drop probability is P 1 , The congestion limit is C 3 Exceeds, the drop probability is P 2 And according to the deterioration of the congestion state. Frame length is L 2 For longer frames, the congestion limit is C 1 Until the drop probability is zero, the congestion limit is C 1 Exceeds, the drop probability is P 1 , The congestion limit is C 2 Exceeds, the drop probability is P 2 And according to the deterioration of the congestion state. Where L 1 <L 2 And P 1 <P 2 <P 3 It is. By setting a plurality of congestion limits in this manner, the probability of discarding a frame can be increased in accordance with the deterioration of the congestion state, and the congestion limit can be set in accordance with the length of the frame.
[0024]
As described above, in the present embodiment, the probability of discarding a frame is increased in accordance with the deterioration of the congestion state, and furthermore, the congestion limit is set in accordance with the frame length threshold, so that transmission between networks is more effectively performed. The transmission delay jitter of data transmission can be suppressed.
Here, the congestion limit is provided in three stages, but the object of the present invention can be achieved by providing a plurality of congestion limits.
[0025]
(Embodiment 6)
In the present embodiment, the congestion monitoring circuit of the frame processing apparatus monitors the congestion state, determines that the congestion limit is reached when a predetermined congestion state is reached, and sets a frame having a frame length within a set range in advance. Discard according to the set discard probability. FIG. 10 shows an example of a discard probability for a frame having a frame length in a set range. In FIG. 10, the frame length is F 1 To F 3 Up to Where F 1 <F 2 <F 3 It is. The congestion monitoring circuit of the frame processing device monitors the congestion state of the network, determines that the congestion limit is reached when a predetermined congestion state is reached, and discards the frame according to the discard probability. Frame length is F 1 Until the discard probability is zero, and the frame length is F 1 Beyond F 2 Up to P 1 , Frame length is F 2 Beyond F 3 In the range up to, the drop probability is zero and the frame length is F 3 Exceeds, the drop probability is P 2 And Where P 1 <P 2 <P 3 It is. By setting the discard probability for a frame having a specific range of frame length in this manner, a frame having a certain property with respect to a specific frame length can be discarded or passed.
[0026]
As described above, in the present embodiment, the frame processing device monitors the congestion state of the network, and discards a frame having a frame length within a set range by detecting a congestion limit according to a preset discard probability. By setting the discard probability of a frame having a certain property without reducing the processing speed of the processing device, it was possible to suppress the propagation delay jitter of data transmission transmitted between networks.
Here, the range of the frame length is set to three levels, but the object of the present invention can be achieved by providing a plurality of ranges of the frame length.
[0027]
(Embodiment 7)
The congestion monitoring circuit of the frame processing device monitors the congestion state, judges the congestion limit when a predetermined congestion state is reached, and discards a frame having a frame length within a set range according to a predetermined discard probability. I do. Further, the drop probability is changed according to the congestion limit. FIG. 11 shows the drop probability with respect to the frame length using the congestion limit as a parameter. In FIG. 11, the frame length is F 1 To F 3 Up to three levels. Where F 1 <F 2 <F 3 It is. The frame processing apparatus monitors the network congestion state, and when a predetermined congestion state occurs, the congestion limit C 1 And discard the frame according to the drop probability. Frame length is F 1 Until the discard probability is zero, and the frame length is F 1 Beyond F 2 Up to P 1 , Frame length is F 2 Beyond F 3 In the range up to, the drop probability is zero and the frame length is F 3 Exceeds, the drop probability is P 2 And Further, the predetermined congestion state is the congestion limit C 2 Becomes, the frame length becomes F 1 Until the discard probability is zero, and the frame length is F 1 Beyond F 2 Up to P 2 , Frame length is F 2 Beyond F 3 Up to P 1 , Frame length is F 3 Exceeds, the drop probability is P 3 To fluctuate. Where P 1 <P 2 <P 3 It is.
[0028]
By setting the discard probability for a frame having a specific range of frame length in this manner, a frame having a certain property with respect to a specific frame length can be discarded or passed. Further, by setting a plurality of congestion limits, it is possible to change the frame drop probability according to the deterioration of the congestion state and according to the length of the frame.
[0029]
As described above, in the present embodiment, the frame processing device monitors the network congestion state, and detects a frame having a frame length within a set range by detecting the congestion limit, according to the drop probability, and further according to the congestion limit. Since the drop probability is varied, the drop probability of the frame can be increased in accordance with the congestion state, and the propagation delay jitter of data transmission transmitted between networks can be suppressed more effectively.
Here, the frame length range is set to three levels and the congestion limit is set to two levels. However, the object of the present invention can be achieved by providing a plurality of frame length ranges and multiple congestion limits.
[0030]
(Embodiment 8)
The congestion monitoring circuit of the frame processing device monitors the congestion state, and determines that the congestion limit is reached when a predetermined congestion state occurs. If it is determined that the congestion limit is reached, the frame exceeding the frame length threshold is discarded according to the set discard probability. In the present embodiment, a plurality of congestion limits and discard probabilities are set, and when the congestion state deteriorates, the discard probability is set to the highest value within the set range. Reduce to probability of discard. FIG. 12A shows an example of the congestion limit that varies with time, and FIG. 12B shows an example of the discard probability that varies with time according to the congestion limit. In FIG. 12A, the congestion limit is C 1 To C 3 Up to three levels. However, the congestion limit C 1 , C 2 , C 3 The congestion state is getting worse in this order. The congestion monitoring circuit of the frame processing device monitors the network congestion state, and when a predetermined congestion state occurs, the congestion limit C 1 To C 3 Judge up to three steps. T in FIG. 1 Congestion limit C 1 Is detected, T in FIG. 1 Then, set the drop probability to the highest P in the set range. 3 After that, at the attenuation rate according to the congestion limit, it is reduced to the discard probability corresponding to the congestion limit. Here, T 1 To T 2 Until the congestion limit C 1 Therefore, the discard probability P in one grid 1 Has been reduced. T in FIG. 5 Congestion limit is C 2 To C 1 When it is detected that the temperature has been improved, T in FIG. 5 To T 6 Until the congestion limit C 1 Therefore, the discard probability P in one grid 1 Has been reduced. Where C 1 <C 2 <C 3 And P 1 <P 2 <P 3 It is. By setting a plurality of congestion limits in this way and setting the frame discard probability to be the highest within the set range according to the deterioration of the congestion state, it is possible to cope with rapid congestion.
[0031]
As described above, in the present embodiment, a plurality of congestion limits are set, and the probability of discarding a frame to be discarded due to deterioration of the congestion state is set to be the highest within the set range. Thus, the propagation delay jitter of data transmission for transmitting data between networks can be suppressed more effectively.
Here, the congestion limit and the discard probability are provided in three stages, but the object of the present invention can be achieved by providing a plurality of congestion limits and discard probabilities.
[0032]
(Embodiment 9)
The congestion monitoring circuit of the frame processing device monitors the congestion state, and determines that the congestion limit is reached when a predetermined congestion state occurs. If it is determined that the congestion limit is reached, the frame exceeding the frame length threshold is discarded according to the set discard probability. In the present embodiment, the frequency of the frame discarding period is changed according to the detected congestion limit. FIG. 13A shows an example of a congestion state that fluctuates with time, and FIG. 13B shows an example of a drop probability with respect to a congestion limit. In FIG. 13A, the congestion limit is C 1 To C 3 Up to three levels. However, the congestion limit C 1 , C 2 , C 3 The congestion state is getting worse in this order. The congestion monitoring circuit of the frame processing device monitors the network congestion state, and when a predetermined congestion state occurs, the congestion limit C 1 To C 3 Judge up to three steps. T in FIG. 13 (a) 1 When the congestion limit is detected at T, 1 Then, the discard probability is P 1 After a certain period, the discard probability is returned to zero. P for a certain period 1 Is changed according to the stage of the congestion limit. For example, T in FIG. 1 Congestion limit is C 1 When it is detected that the time has changed, T in FIG. 1 To T 2 P is determined only once within one grid period up to 1 Is set to T in FIG. 13 (a) 3 Congestion limit is C 2 When it is detected that the time has changed, T in FIG. 3 To T 4 The probability of discarding twice within one grid period up to P 1 Is set to By setting a plurality of congestion limits in this way and rapidly changing the frame discarding probability in accordance with the congestion limit, it is possible to cope with sudden congestion with simple control.
[0033]
As described above, in the present embodiment, a plurality of congestion limits are set, and the drop probability of a frame is rapidly changed in accordance with the congestion limit. Propagation delay jitter of data transmission transmitted between networks could be suppressed more effectively.
Here, the congestion limit is provided in three stages, but if the congestion limit is one stage, the frequency becomes fixed, and if it is provided in a plurality of stages, the frequency becomes variable.
[0034]
(Embodiment 10)
In the present embodiment, a method for monitoring a network congestion state will be described. The congestion state is monitored from either or both of the number of frames per time and the number of bits per time flowing into the frame processing device from the network.
FIG. 14A shows an example of the number of frames per time flowing into the frame processing device from the network with respect to time. In FIG. 14A, for example, the time T 2 And the number of frames per time flowing from the network to the frame processing device is N 1 , The congestion limit is C 1 Time T 3 And the number of frames per hour is N 2 , The congestion limit is C 2 Judge. As described above, the number of frames per time flowing into the frame processing device from the network is easily linked to instantaneous congestion, and by counting the number of frames, it is possible to exceed the processing limit of the frame processing device and cause congestion to occur. Can be monitored.
[0035]
As described above, by monitoring the congestion state of the network from the number of frames per time flowing into the frame processing device from the network, the congestion limit can be detected with a simple configuration.
[0036]
In another embodiment, the congestion state is monitored from either or both of the number of frames waiting for frame processing and the number of bits.
FIG. 14B shows an example of the number of frames waiting for frame processing in the frame processing device with respect to time. In FIG. 14B, for example, the time T 3 And the number of frames waiting for frame processing is N 1 , The congestion limit is C 1 Time T 6 And the number of frames waiting for frame processing is N 2 , The congestion limit is C 2 Judge. As described above, the number of frames waiting for frame processing in the frame processing device easily leads to long-term congestion, and by counting the number of frames, it is possible to easily monitor occurrence of congestion beyond the processing limit of the frame processing device. can do.
[0037]
As described above, the congestion limit can be detected by monitoring the network congestion state from the number of frames waiting for frame processing in the frame processing device.
[0038]
In another embodiment, the congestion state is monitored from the difference between the number of frames per time flowing into the frame processing device from the network and the number of frames per time processed by the frame processing device.
FIGS. 15A and 15B show examples of the number of frames per time flowing into the frame processing device from the network with respect to time and the number of frames per time processed by the frame processing device. FIG. 15A shows the frames per time flowing into the frame processing device from the network and the number of frames per time when the frame processing device performs frame processing. FIG. 15B shows the difference between the number of frames per time flowing into the frame processing device from the network and the number of frames per time frame processed by the frame processing device. In FIG. 15B, for example, the time T 3 And the difference in the number of frames is N 1 , The congestion limit is C 1 Time T 7 And the difference in the number of frames is N 2 , The congestion limit is C 2 Judge. The difference between the number of frames per time flowing into the frame processing device from the network and the number of frames per time processed by the frame processing device easily leads to network congestion. Can control frame processing. Here, the number of frames per time processed by the frame processing device is defined as the number of frames per time determined by the processing capacity of the frame processing device and the number of frames per time determined by the communication capacity of the frame processing device on the trunk network side. The lower of the number of frames.
[0039]
As described above, detecting the congestion limit by monitoring the network congestion state from the difference between the number of frames per time flowing into the frame processing device from the network and the number of frames per time processed by the frame processing device. Was completed.
[0040]
When network congestion depends on the number of frames processed by the frame processing device, it is effective to monitor the congestion state based on the number of frames. When the network congestion does not depend on the number of frames but depends on the number of bits, that is, the sum of the product of the frame length and the number of frames, it is effective to monitor the congestion state from the number of bits. When network congestion depends not only on the number of frames but also on the frame length, it is effective to monitor the congestion state by, for example, adding the number of frames multiplied by a coefficient and the number of bits.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a frame processing apparatus for connecting a network monitors a congestion state at
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a network.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a conventional frame processing device.
FIG. 3 is a diagram illustrating a frame structure used in a network.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a frame processing device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a situation in which frames exceeding a frame length threshold are discarded according to a discard probability.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a drop probability with respect to a frame length threshold according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a frame length threshold for a congestion state according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a drop probability for a congestion state according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a drop probability in a congestion state using a frame length threshold value as a parameter according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a drop probability for a frame having a specific frame length according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a drop probability with respect to a frame length using a congestion limit as a parameter according to the present invention.
FIG. 12A is a diagram illustrating an example of a congestion state that fluctuates with time.
(B) is a diagram illustrating an example of a drop probability with respect to a congestion limit according to the present invention.
FIG. 13A illustrates an example of a congestion state that fluctuates with time.
(B) is a diagram illustrating an example of a drop probability with respect to a congestion limit according to the present invention.
FIG. 14A is a diagram illustrating an example of the number of frames flowing from a network to a frame processing device with respect to time.
FIG. 5B is a diagram illustrating an example of the number of frames waiting for frame processing in the frame processing device with respect to time.
FIG. 15A is a diagram illustrating an example of the number of frames flowing into the frame processing device with respect to time and the number of frames subjected to frame processing by the frame processing device.
FIG. 4B is a diagram illustrating an example of a difference between a frame flowing into a frame processing device from a network and the number of frames subjected to frame processing by the frame processing device.
[Explanation of symbols]
10: Frame processing device
11: Layer 1 reception interface
12:
13: Buffer
14: Switch circuit
15: Congestion monitoring circuit
16: Frame sorting circuit
17:
18: Layer 1 transmission interface
80: Frame processing device
81: Layer 1 reception interface
82:
83: Buffer
84: switch circuit
85: priority reading device
86: Frame discard circuit
87:
88: Layer 1 transmission interface
90: Router
91: Branch line network
92: Trunk network
93: Terminal
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|---|---|---|---|
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| JP2023500881A (en) * | 2019-11-04 | 2023-01-11 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | Method for transmitting messages in a communication network for communication between a traffic participant and at least one other traffic participant |
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2002
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