JP2005039602A

JP2005039602A - Ip packet processor

Info

Publication number: JP2005039602A
Application number: JP2003275388A
Authority: JP
Inventors: Jun Mizuguchi; 潤水口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2005-02-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a packet processor which realizes a bidirectionally symmetrical transmission rate regardless of use of asymmetrical lines by improving the effective throughput of payloads of IP packets on lines having a low transmission rate out of asymmetrical lines. <P>SOLUTION: An IP packet processing unit 12 or a layer 2 processing unit 16 measures transmission rates of an up line and a down line. When the difference between transmission rates of the up line and the down line exceeds a prescribed threshold when frames are transmitted to the up line, IP payload of IP packets is compressed by a compression unit 15 to improve the effective throughput of the payload of IP packets on the up line having a low transmission rate. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、異なる伝送速度を有する上り回線および下り回線を介してＩＰパケットを含むフレーム信号をパケット交換ネットワークと送受信するＩＰパケット処理装置に関するものである。 The present invention relates to an IP packet processing apparatus that transmits and receives a frame signal including an IP packet to and from a packet switching network via an uplink and a downlink having different transmission rates.

ＡＤＳＬ回線(Asymmetric Digital Subscriber Line)等の非対称回線では、データの伝送方向により回線速度が非対称であり、この種の非対称回線では、交換局、ＩＳＰ(Internet Service Provider)等のパケット交換網からユーザに向けたダウンリンク（下り回線）の回線速度が、ユーザからパケット交換網へ向けたアップリンク（上り回線）の回線速度に比べ速い特徴を持つ。 In an asymmetrical line such as an ADSL line (Asymmetric Digital Subscriber Line), the line speed is asymmetric depending on the data transmission direction. The downlink (downlink) line speed is faster than the uplink (uplink) line speed from the user to the packet switching network.

したがって、ＡＤＳＬ等の非対称な回線速度を提供する回線では、Ｐ２Ｐ(Point to Point)接続のような同期的な通信を実現することは困難である。そこで、このような同期的な通信を行う際には、従来、アップリンクおよびダウンリンクで対称な回線速度を提供するＳＤＳＬ回線（Symmetric Digital Subscriber Line）等の対称回線が利用されてきた。 Therefore, it is difficult to realize synchronous communication such as P2P (Point to Point) connection on a line that provides an asymmetric line speed such as ADSL. Therefore, when performing such synchronous communication, a symmetric line such as an SDSL line (Symmetric Digital Subscriber Line) that provides a symmetric line speed in the uplink and the downlink has been conventionally used.

また、従来のパケット通信システムでは、スループットを向上させるために、データを圧縮して伝送されるデータ量を減らす処理が行われることもあった。このような圧縮処理を行うパケット通信装置に関連する先行技術として、例えば、特許文献１がある。 Further, in the conventional packet communication system, in order to improve the throughput, a process of reducing the amount of data transmitted by compressing the data may be performed. As a prior art related to a packet communication apparatus that performs such compression processing, for example, there is Patent Literature 1.

この特許文献１においては、入力パケットが予め設定されたパケット長以上の場合には、入力パケットを圧縮・伸長部に渡して、パケットの宛先アドレスと、パケットの上位層のデータＴＹＰＥと、データ部分と、ＦＣＳ(Frame Check Sequence)部分を圧縮し、入力パケットが予め設定されたパケット長に満たない場合には、圧縮・伸長部のエラー検出部のみを経由してパケットを直接、通信制御部に渡すようにしたスイッチングハブに関する発明が示されている。 In this Patent Document 1, when the input packet is longer than the preset packet length, the input packet is transferred to the compression / decompression unit, the destination address of the packet, the data TYPE of the upper layer of the packet, and the data part When the FCS (Frame Check Sequence) part is compressed and the input packet is less than the preset packet length, the packet is directly sent to the communication control part only through the error detection part of the compression / decompression part. An invention relating to a switching hub adapted to pass is shown.

特開２０００−４９８４３号公報（第５頁、図２〜図４）JP 2000-49843 A (Page 5, FIGS. 2 to 4)

ＡＤＳＬのような非対称回線では、回線速度が非対称でかつアップリンクの回線速度がダウンリンクより遅いという特徴をもっているので、ユーザー側から情報配信をおこなう場合は、ＳＤＳＬ回線等の双方向対称な回線速度を提供する回線を利用せざるをえない。また、ＡＤＳＬのような非対称回線において、ダウンリンクの速度がアップリンクの速度より速い場合では、ダウンリンク側が高負荷でなくてもアップリンク側においてバッファ溢れをおこす可能性がある。 Asymmetric lines such as ADSL have the characteristics that the line speed is asymmetric and the uplink line speed is slower than that of the downlink. Therefore, when distributing information from the user side, the bi-directional symmetrical line speed such as the SDSL line is used. You must use a line that provides the service. Also, in an asymmetric line such as ADSL, when the downlink speed is higher than the uplink speed, there is a possibility that the buffer overflows on the uplink side even if the downlink side is not heavily loaded.

また、特許文献１では、パケットのデータ部分であるＩＥＥＥ８０２．３フレームのＰＤＵ部分に対して圧縮処理を行っているため、ＩＰヘッダの宛先、ソースアドレスによる発信先、宛先識別ができず、このため、ＩＰアドレスによるフォワーディングが行えないという問題がある。 In Patent Document 1, since compression processing is performed on the PDU portion of the IEEE 802.3 frame that is the data portion of the packet, the destination of the IP header, the destination by the source address, and destination identification cannot be performed. There is a problem that forwarding by IP address cannot be performed.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＳＤＳＬなどの双方向対称な伝送速度をＡＤＳＬなどの非対称回線上で実現することができるＩＰパケット処理装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an IP packet processing apparatus capable of realizing a bidirectionally symmetric transmission rate such as SDSL on an asymmetric line such as ADSL.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ＩＰパケット処理装置は、非対称回線を介してＩＰパケットを含むフレーム信号をパケット交換ネットワークと送受信するＩＰパケット処理装置において、上り回線および下り回線の伝送速度を測定する伝送速度測定手段と、フレーム信号の送信時、前記上り回線と前記下り回線の伝送速度の差が所定の閾値を超えた場合、ＩＰパケットのＩＰペイロードを圧縮する圧縮手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an IP packet processing apparatus that transmits and receives a frame signal including an IP packet to and from a packet switching network via an asymmetric line. And transmission rate measuring means for measuring the transmission rate of the downlink, and compressing the IP payload of the IP packet when the difference between the uplink and downlink transmission rates exceeds a predetermined threshold during transmission of the frame signal And compression means.

この発明によれば、フレームの送信時、上り回線と下り回線の伝送速度の差が所定の閾値を超えた場合、ＩＰパケットのＩＰペイロードを圧縮する。 According to the present invention, when a frame is transmitted, if the difference between the uplink and downlink transmission rates exceeds a predetermined threshold, the IP payload of the IP packet is compressed.

以上説明したとおり、この発明によれば、フレームの送信時、上り回線と下り回線の伝送速度の差が所定の閾値を超えた場合、ＩＰパケットのＩＰペイロードを圧縮するようにしているので、伝送速度の遅い上り回線でのＩＰパケットのペイロードの実効スループットが向上し、ＡＤＳＬ回線のような非対称回線を用いても双方向対称な伝送速度を実現することができるようになる。したがって、ＡＤＳＬ回線を用いても、Ｐ２Ｐ接続のような同期的な通信を行うことができる。また、ＩＰパケットのＩＰペイロード（ＰＤＵ）を圧縮するため、ＩＰアドレスによるフォワーディングを行うこともできる。 As described above, according to the present invention, when the transmission rate difference between the uplink and the downlink exceeds a predetermined threshold during frame transmission, the IP payload of the IP packet is compressed. The effective throughput of the payload of the IP packet in the uplink having a low speed is improved, and a bidirectionally symmetric transmission rate can be realized even if an asymmetric line such as an ADSL line is used. Therefore, even if an ADSL line is used, synchronous communication such as P2P connection can be performed. Further, since the IP payload (PDU) of the IP packet is compressed, forwarding based on the IP address can also be performed.

以下に、本発明にかかるＩＰパケット処理装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of an IP packet processing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるＩＰパケット処理装置１０をＡＤＳＬ回線２０を介してパケット交換網１００と接続したＩＰパケット通信システムを示す図である。パケット交換網１００内には、パケット交換局、またはＩＳＰ（Internet Service Provider）等が含まれている。ＡＤＳＬ回線２０は、データの伝送方向によって伝送速度が異なる非対称の通信回線であって、パケット交換網１００からＩＰパケット処理装置１０に向けた下り回線（ダウンリンク）２１のデータ伝送速度が、ＩＰパケット処理装置１０からパケット交換網１００に向けた上り回線（アップリンク）２２のデータ伝送速度に比較して速い。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing an IP packet communication system in which an IP packet processing apparatus 10 according to the present invention is connected to a packet switching network 100 via an ADSL line 20. The packet switching network 100 includes a packet switching center or ISP (Internet Service Provider). The ADSL line 20 is an asymmetric communication line whose transmission speed varies depending on the data transmission direction, and the data transmission speed of the downlink (downlink) 21 from the packet switching network 100 to the IP packet processing device 10 is an IP packet. It is faster than the data transmission rate of the uplink (uplink) 22 from the processing device 10 to the packet switching network 100.

ＩＰパケット処理装置１０は、ユーザ端末に接続されるものであり、後述するように、データ圧縮処理などの各種ＩＰパケット処理を実行する。図２は、ＩＰパケット処理装置１０の内部構成を示すものである。 The IP packet processing device 10 is connected to a user terminal and executes various IP packet processing such as data compression processing, as will be described later. FIG. 2 shows the internal configuration of the IP packet processing apparatus 10.

ＩＰパケット処理装置１０は、上位レイヤ処理ユニット１１、ＩＰパケット処理ユニット１２、ペイロード長監視ユニット１３，伝送速度監視ユニット１４，圧縮ユニット１５およびレイヤ２処理ユニット１６を備えている。 The IP packet processing apparatus 10 includes an upper layer processing unit 11, an IP packet processing unit 12, a payload length monitoring unit 13, a transmission rate monitoring unit 14, a compression unit 15, and a layer 2 processing unit 16.

上位レイヤ処理ユニット１１は、IPCompアソシエーション確立処理（IPCA確立処理）と、レイヤ２より上位のレイヤ処理すなわちレイヤ３およびレイヤ４のレイヤ処理を実行する。IPComp（ＩＰペイロード圧縮、IP Payload Compression Protocol）は、OSI(Open System Interconnection)基本参照モデルにおけるネットワーク層に相当するIPv4（Internet Protocol version 4）,IPv6（Internet Protocol version 6）と、RFC（Request for Comments）に規定されているＩＰパケットのＰＤＵ(Protocol Data Unit)部分、すなわちＩＰペイロードに対しての圧縮処理を規定するためのプロトコルである。IPCAは、圧縮パラメータインデックス、動作モード、使用される圧縮アルゴリズム、選択された圧縮アルゴリズムに必要なあらゆるパラメータなどのIPCompの動作に必要な情報をすべて含むものであり、上位レイヤ処理ユニット１１は、通信の相手ノードとIPCA確立処理を実行する。 The upper layer processing unit 11 executes IPComp association establishment processing (IPCA establishment processing) and layer processing higher than layer 2, that is, layer processing of layer 3 and layer 4. IPComp (IP Payload Compression Protocol) is equivalent to the network layer in the OSI (Open System Interconnection) basic reference model, IPv4 (Internet Protocol version 4), IPv6 (Internet Protocol version 6), and RFC (Request for Comments). ) (Protocol Data Unit) portion of the IP packet defined in (1)), that is, a protocol for defining compression processing for the IP payload. The IPCA includes all information necessary for the operation of the IPComp, such as a compression parameter index, an operation mode, a compression algorithm to be used, and all parameters necessary for the selected compression algorithm. Execute the IPCA establishment process with the other node.

ＩＰパケット処理ユニット１２は、OSI基本参照モデルにおけるネットワーク層に相当するＩＰ(Internet Protocol)に対してＩＰヘッダの構築、ＩＰパケットの構築、圧縮処理後の圧縮ＰＤＵとIPCompヘッダを足した値（図３(c)参照）と所定の閾値（長さ閾値）との比較判定、ならびにＩＰパケットの受信速度と送信速度の情報収集をおこなう。長さ閾値は、任意の固定値に定めるようにしてもよいし、最適解を求めるための適宜のアルゴリズムを用いて自動的に設定できるようにしてもよい。 The IP packet processing unit 12 is a value obtained by adding an IP header construction, an IP packet construction, a compressed PDU after compression processing, and an IPComp header to an IP (Internet Protocol) corresponding to the network layer in the OSI basic reference model (see FIG. 3 (c)) and a predetermined threshold value (length threshold value), and information collection of IP packet reception speed and transmission speed is performed. The length threshold value may be set to an arbitrary fixed value, or may be set automatically using an appropriate algorithm for obtaining an optimal solution.

ペイロード長監視ユニット１３は、ＩＰパケット処理ユニット１２に内蔵されているかまたは、独立して存在する。ペイロード長監視ユニット１３は、ＩＰパケット処理ユニット１２から通知されたペイロード長すなわちＩＰデータグラムでのＰＤＵの長さ（図３(b)の斜線部）と、所定の閾値との比較判定をおこない、ＰＤＵの長さが所定の閾値（ＰＤＵ閾値）より大きければ、圧縮判定通知を伝送速度監視ユニット１４へ送り、そうでなければ非圧縮通知をＩＰパケット処理ユニット１２へ送る。ＰＤＵ閾値は、圧縮アルゴリズム毎にあらかじめ固定値に定めるようにしてもよいし、圧縮率の最適値を求めるための適宜のアルゴリズムを用いて自動的に設定するようにしてもよい。 The payload length monitoring unit 13 is built in the IP packet processing unit 12 or exists independently. The payload length monitoring unit 13 compares and determines the payload length notified from the IP packet processing unit 12, that is, the length of the PDU in the IP datagram (shaded portion in FIG. 3B), and a predetermined threshold value. If the length of the PDU is larger than a predetermined threshold (PDU threshold), a compression determination notification is sent to the transmission rate monitoring unit 14, and if not, an uncompressed notification is sent to the IP packet processing unit 12. The PDU threshold value may be set to a fixed value in advance for each compression algorithm, or may be automatically set using an appropriate algorithm for obtaining the optimum value of the compression rate.

伝送速度監視ユニット１４は、ペイロード長監視ユニット１３からの圧縮判定通知を受け取ると、レイヤ２処理ユニット１６若しくはＩＰパケット処理ユニット１２で計測した受信速度および送信速度を用いて比較判定をおこなう。すなわち、受信速度と送信速度との差がある所定の閾値（速度閾値）以上となるならば、ＩＰパケット処理ユニット１２へ圧縮通知を送り、そうでなければ非圧縮通知をＩＰパケット処理ユニット１２へ送る。 When the transmission rate monitoring unit 14 receives the compression determination notification from the payload length monitoring unit 13, the transmission rate monitoring unit 14 makes a comparison determination using the reception rate and transmission rate measured by the layer 2 processing unit 16 or the IP packet processing unit 12. That is, if the difference between the reception speed and the transmission speed is equal to or greater than a predetermined threshold (speed threshold), a compression notification is sent to the IP packet processing unit 12; otherwise, an uncompressed notification is sent to the IP packet processing unit 12. send.

圧縮ユニット１５は、ＩＰパケットのＰＤＵ部分に対して圧縮処理をおこなう機能を有し、伝送速度監視ユニット１４からの圧縮通知を契機として、該当するＩＰパケットのＰＤＵ部分に対し、IPCompアソシエーションで決定した圧縮アルゴリズムを用いて圧縮処理を施す。圧縮前のＰＤＵはＩＰパケット処理ユニット１２から圧縮ユニット１５に付与され、圧縮ユニット１５は圧縮後のＰＤＵをＩＰパケット処理ユニット１２に与える。IPCompアソシエーションで決定された圧縮アルゴリズムは、ＩＰパケット処理ユニット１２によって圧縮ユニット１５に指示される。 The compression unit 15 has a function of performing compression processing on the PDU portion of the IP packet, and is determined by the IPComp association for the PDU portion of the corresponding IP packet in response to the compression notification from the transmission rate monitoring unit 14 A compression process is performed using a compression algorithm. The uncompressed PDU is given from the IP packet processing unit 12 to the compression unit 15, and the compression unit 15 gives the compressed PDU to the IP packet processing unit 12. The compression algorithm determined by the IPComp association is instructed to the compression unit 15 by the IP packet processing unit 12.

レイヤ２処理ユニット１６は、OSI基本参照モデルにおけるデータリンク層に相当するフレーム構築・解析処理をおこなう。すなわち、下り回線２１からの受信フレーム（図３（a））からＩＰパケット（図３(b)）を取り出し、ＩＰパケットを上位レイヤ処理ユニット１１およびＩＰパケット処理ユニット１２へ送るとともに、ＩＰパケット処理ユニット１２からの送信ＩＰパケット（図３(b)）を用いて送信フレーム（図３(a)）を形成し、形成したフレームを上り回線２２に送出する。また、レイヤ２処理ユニット１６は、レイヤ２のフレームの受信速度情報と送信速度情報を収集する。 The layer 2 processing unit 16 performs frame construction / analysis processing corresponding to the data link layer in the OSI basic reference model. That is, an IP packet (FIG. 3 (b)) is extracted from the received frame (FIG. 3 (a)) from the downlink 21, and the IP packet is sent to the upper layer processing unit 11 and the IP packet processing unit 12, and the IP packet processing is performed. A transmission frame (FIG. 3 (a)) is formed using the transmission IP packet (FIG. 3 (b)) from the unit 12, and the formed frame is transmitted to the uplink 22. Further, the layer 2 processing unit 16 collects reception speed information and transmission speed information of layer 2 frames.

図３(a)は、ＩＥＥＥ８０２．３フレームを示すものであり、このフレームは、クロック同期のためのプリアンブルと、フレームの開始を示すフィールドであるフレーム開始部(Start Frame Delimiter)と、送信先ＭＡＣアドレス部、送信元ＭＡＣアドレスおよびデータ長部などを含むイーサネット（登録商標）ヘッダと、ＩＥＥＥ８０２．３フレームのペイロードとしてのＰＤＵ（すなわちＩＰパケット）と、フレームチェック部(Frame Check Sequence)とを備えている。 FIG. 3A shows an IEEE 802.3 frame. This frame includes a preamble for clock synchronization, a frame start section (Start Frame Delimiter) which is a field indicating the start of the frame, and a destination MAC. An Ethernet (registered trademark) header including an address part, a source MAC address and a data length part, a PDU (that is, an IP packet) as a payload of an IEEE 802.3 frame, and a frame check sequence (Frame Check Sequence) Yes.

図３(b)は、ＩＰパケットを示しており、ＩＰパケットは、送信先ＩＰアドレス部、送信元ＩＰアドレスおよびデータ長部などを含むＩＰヘッダと、ＩＰパケットのペイロードとしてのＰＤＵとを備えている。IPCompによる圧縮適用範囲が斜線部分で表されている。すなわち、IPCompによる圧縮部分は、ＩＰパケットのペイロード部分のみであり、ＩＰパケットのＩＰヘッダ部はIPCompによる圧縮適用範囲から除外されている。 FIG. 3B shows an IP packet. The IP packet includes an IP header including a destination IP address part, a source IP address, a data length part, and the like, and a PDU as a payload of the IP packet. Yes. The range of compression applied by IPComp is indicated by the shaded area. In other words, the compressed portion by IPComp is only the payload portion of the IP packet, and the IP header portion of the IP packet is excluded from the compression application range by IPComp.

図３(c)は、ＩＰパケットをIPCompにより圧縮した後のＩＰパケットを示しており、圧縮後のＩＰパケットは、ＩＰヘッダと、ＩＰｃｏｍｐヘッダと、圧縮後のＰＤＵ部分を備えている。 FIG. 3C shows an IP packet after the IP packet is compressed by IPComp, and the compressed IP packet includes an IP header, an IPcomp header, and a PDU portion after compression.

図４(a)は圧縮前のＩＰパケットのＰＤＵ部分を示しており、図４(b)，(c)に圧縮後のＩＰパケットのＰＤＵ部分を示している。図４(b)では、圧縮した効果が大きく、圧縮前のＰＤＵと比較してデータ量が所定の閾値（長さ閾値）以下になった圧縮成功時のIPCompヘッダを付加した圧縮ＰＤＵを示している。図４(c)には、圧縮した効果が小さかったためにデータ量が多くなった圧縮失敗時のIPCompヘッダを付加した圧縮ＰＤＵを示している。 4A shows the PDU portion of the IP packet before compression, and FIGS. 4B and 4C show the PDU portion of the IP packet after compression. FIG. 4 (b) shows a compressed PDU to which an IPComp header is added at the time of successful compression when the compression effect is large and the data amount is below a predetermined threshold (length threshold) compared to the PDU before compression. Yes. FIG. 4 (c) shows a compressed PDU to which an IPComp header is added at the time of compression failure when the amount of data increases because the compression effect is small.

つぎに、図５を用いて、図２に示すパケット処理装置の受信時の動作について説明する。レイヤ２処理ユニット１６は、下り回線２１を介してＩＥＥＥ８０２．３フレームを受信し、受信したＩＥＥＥ８０２．３フレームについてのレイヤ２の処理を行うとともに、受信したＩＥＥＥ８０２．３フレームのＰＤＵ部分（図３(a)）を抽出し、抽出したＰＤＵ部分を受信ＩＰパケットとしてＩＰパケット処理ユニット１２に渡す。ＩＰパケット処理ユニット１２は、受信ＩＰパケットについてのレイヤ３の処理を行うとともに、受信ＩＰパケットのＰＤＵ部分（図３(b)）を抽出し、抽出したＰＤＵ部分を受信データとして上位レイヤ処理ユニット１１に渡す。上位レイヤ処理ユニット１１は、受信データに対して上位レイヤの処理を行う。 Next, the operation at the time of reception of the packet processing apparatus shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. The layer 2 processing unit 16 receives the IEEE 802.3 frame via the downlink 21, performs layer 2 processing on the received IEEE 802.3 frame, and also performs a PDU portion of the received IEEE 802.3 frame (FIG. 3 ( a)) is extracted, and the extracted PDU portion is passed to the IP packet processing unit 12 as a received IP packet. The IP packet processing unit 12 performs layer 3 processing on the received IP packet, extracts the PDU portion (FIG. 3B) of the received IP packet, and uses the extracted PDU portion as received data as the upper layer processing unit 11. To pass. The upper layer processing unit 11 performs upper layer processing on the received data.

このような受信処理の際、レイヤ２処理ユニット１６及び／又はＩＰパケット処理ユニット１２は、受信側の回線速度を測定している（図５ステップＳＴ１００）。すなわち、レイヤ２処理ユニット１６は、ＩＥＥＥ８０２．３フレームの受信速度を計測し、計測したフレーム受信速度を伝送速度監視ユニット１４に通知する。また、ＩＰパケット処理ユニット１２は、ＩＰパケットの受信速度を計測し、計測したＩＰパケット受信速度を伝送速度監視ユニット１４に通知する。 During such reception processing, the layer 2 processing unit 16 and / or the IP packet processing unit 12 measures the line speed on the receiving side (step ST100 in FIG. 5). That is, the layer 2 processing unit 16 measures the reception speed of the IEEE 802.3 frame and notifies the transmission speed monitoring unit 14 of the measured frame reception speed. The IP packet processing unit 12 measures the IP packet reception speed and notifies the transmission speed monitoring unit 14 of the measured IP packet reception speed.

つぎに、図６を用いて、図２に示すパケット処理装置の送信時の動作について説明する。送信側処理においては、まず、レイヤ２処理ユニット１６及び／又はＩＰパケット処理ユニット１２は、受信側の回線速度を測定する（ステップＳＴ００）。すなわち、レイヤ２処理ユニット１６は、ＩＥＥＥ８０２．３フレームの受信速度を計測し、計測したフレーム受信速度を伝送速度監視ユニット１４に通知する。また、ＩＰパケット処理ユニット１２は、ＩＰパケットの受信速度を計測し、計測したＩＰパケット受信速度を伝送速度監視ユニット１４に通知する。 Next, the operation at the time of transmission of the packet processing device shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. In the transmission side processing, first, the layer 2 processing unit 16 and / or the IP packet processing unit 12 measure the line speed on the reception side (step ST00). That is, the layer 2 processing unit 16 measures the reception speed of the IEEE 802.3 frame and notifies the transmission speed monitoring unit 14 of the measured frame reception speed. The IP packet processing unit 12 measures the IP packet reception speed and notifies the transmission speed monitoring unit 14 of the measured IP packet reception speed.

つぎに、ＩＰパケット処理ユニット１２は、相手側通信装置との間でIPCompアソシエーションが確立できたか否かを判断し（ステップＳＴ０１）、IPCompアソシエーションが確立できた場合のみ圧縮処理を行い、IPCompアソシエーションが確立できなければ圧縮処理はおこなわない。 Next, the IP packet processing unit 12 determines whether or not the IPComp association has been established with the other communication device (step ST01), performs the compression process only when the IPComp association has been established, and the IPComp association is determined. If it cannot be established, compression processing is not performed.

つぎに、ＩＰパケット処理ユニット１２は、上位レイヤ処理ユニット１１からＩＰパケット処理ユニット１２へ送信されるＰＤＵがＩＰでカプセル化されるか否かを判定し、ＩＰでカプセル化されるのであれば、手順をステップＳＴ０３へ移行させ、ＩＰでカプセル化されないのであれば、ＰＤＵをレイヤ２処理ユニット１６へ送って、その後ステップＳＴ１２の処理を実行させる。 Next, the IP packet processing unit 12 determines whether or not the PDU transmitted from the upper layer processing unit 11 to the IP packet processing unit 12 is encapsulated with IP, and if it is encapsulated with IP, The procedure is shifted to step ST03, and if it is not encapsulated by IP, the PDU is sent to the layer 2 processing unit 16 and then the process of step ST12 is executed.

つぎに、ＩＰパケット処理ユニット１２は、ＩＰパケットのＰＤＵの長さ（図３(b)斜線部）を測定し、測定したＰＤＵの長さ（ペイロード長）をペイロード長監視ユニット１３に報告する（ステップＳＴ０３）。 Next, the IP packet processing unit 12 measures the length of the PDU of the IP packet (the hatched portion in FIG. 3B), and reports the measured PDU length (payload length) to the payload length monitoring unit 13 ( Step ST03).

ペイロード長監視ユニット１３は、ＩＰパケット処理ユニット１２から通知されたペイロード長（図３(b)斜線部）と、所定のＰＤＵ閾値とを比較し、ペイロード長がＰＤＵ閾値以上であれば、伝送速度監視ユニット１４へ圧縮判定通知をおこない、そうでなければ非圧縮通知をＩＰパケット処理ユニット１２へ送る（ステップＳＴ０４）。ＩＰパケットのＰＤＵの長さ（ペイロード長）と、所定の閾値（ＰＤＵ閾値）との間で比較をおこなっているのは、短いＰＤＵでは圧縮効率が悪いからである。 The payload length monitoring unit 13 compares the payload length notified from the IP packet processing unit 12 (shaded portion in FIG. 3 (b)) with a predetermined PDU threshold, and if the payload length is equal to or greater than the PDU threshold, the transmission rate A compression determination notification is sent to the monitoring unit 14, and if not, a non-compression notification is sent to the IP packet processing unit 12 (step ST04). The reason why the comparison is made between the PDU length (payload length) of the IP packet and a predetermined threshold (PDU threshold) is that the compression efficiency is poor with a short PDU.

伝送速度監視ユニット１４は、ＩＰパケット処理ユニット１２またはレイヤ２処理ユニット１６から取得した送信側の回線速度と受信側との回線速度とを比較し、受信側の回線速度と送信側の回線速度との速度差がある所定の閾値（速度閾値）以上となるならば、ＩＰパケット処理ユニット１２へ圧縮通知を送り、そうでなければ非圧縮通知をＩＰパケット処理ユニット１２へ送る（ステップＳＴ０５）。上記比較処理で用いる送受信回線速度は、ステップＳＴ００、ステップＳＴ１１でＩＰパケット処理ユニット１２が測定したもの、あるいはステップＳＴ００、ステップＳＴ１３でレイヤ２処理ユニット１６が測定したもののいずれを用いてもよい。 The transmission rate monitoring unit 14 compares the line speed on the transmission side and the line speed on the reception side acquired from the IP packet processing unit 12 or the layer 2 processing unit 16, and determines the line speed on the reception side and the line speed on the transmission side. If the speed difference is equal to or greater than a predetermined threshold (speed threshold), a compression notification is sent to the IP packet processing unit 12, and if not, a non-compression notification is sent to the IP packet processing unit 12 (step ST05). The transmission / reception line speed used in the comparison process may be any of those measured by the IP packet processing unit 12 in steps ST00 and ST11, or those measured by the layer 2 processing unit 16 in steps ST00 and ST13.

ステップＳＴ０６では、ＩＰパケット処理ユニット１２は、ペイロード長監視ユニット１３および伝送速度監視ユニット１４からの通知内容は圧縮通知であるかあるいは非圧縮通知であるかを判定し、圧縮通知である場合は、圧縮通知を圧縮前のＰＤＵおよび圧縮アルゴリズムの選択指定信号とともに圧縮ユニット１５に送信する。 In step ST06, the IP packet processing unit 12 determines whether the notification contents from the payload length monitoring unit 13 and the transmission rate monitoring unit 14 are compression notifications or non-compression notifications. The compression notification is transmitted to the compression unit 15 together with the pre-compression PDU and the compression algorithm selection designation signal.

圧縮通知、圧縮前のＰＤＵおよび圧縮アルゴリズムの選択指定信号がＩＰパケット処理ユニット１２から受信すると、圧縮ユニット１５は、ＩＰパケット処理ユニット１２から送られた圧縮前のＰＤＵとIPCompアソシエーションで決定された圧縮アルゴリズムに従いＰＤＵの圧縮処理をおこない、圧縮処理が終了すると、圧縮処理をされた圧縮ＰＤＵをＩＰパケット処理ユニット１２へ渡す（ステップＳＴ０７）。 When the compression notification, the pre-compression PDU, and the compression algorithm selection designation signal are received from the IP packet processing unit 12, the compression unit 15 compresses the pre-compression PDU sent from the IP packet processing unit 12 by the IPComp association. PDU compression processing is performed according to the algorithm, and when the compression processing ends, the compressed PDU subjected to the compression processing is delivered to the IP packet processing unit 12 (step ST07).

ＩＰパケット処理ユニット１２は、圧縮後のＰＤＵとIPCompヘッダとを加算した長さ（図３(c)からＩＰヘッダ部分を除いた長さ）と、圧縮前のＰＤＵの長さ（図３(b)斜線部）とを比較し、これらの差が所定の閾値以上あるか、あるいは所定の閾値以上の圧縮率が得られた場合は、図４(b)のように圧縮成功とみなし、前記の条件が成立しない場合は圧縮失敗とみなす（ステップＳＴ０８）。 The IP packet processing unit 12 has a length obtained by adding the compressed PDU and the IPComp header (a length obtained by removing the IP header portion from FIG. 3C) and a length of the PDU before the compression (FIG. 3B). ), And if these differences are equal to or greater than a predetermined threshold value or a compression ratio equal to or greater than the predetermined threshold value is obtained, it is regarded as successful compression as shown in FIG. If the condition is not satisfied, it is regarded as a compression failure (step ST08).

非圧縮通知された場合、あるいは圧縮失敗の場合、ＩＰパケット処理ユニット１２は、適切な値のＩＰヘッダを圧縮処理がおこなわれていないＰＤＵへ付加するＩＰパケット構築処理をおこなう（ステップＳＴ０９）。構築した送信ＩＰパケットはレイヤ２処理ユニット１６に出力される。この際、ＩＰパケット処理ユニット１２は、ＩＰパケットの送信速度を測定する（ステップＳＴ１１）。 When notified of non-compression or when compression fails, the IP packet processing unit 12 performs IP packet construction processing for adding an IP header having an appropriate value to a PDU that has not been subjected to compression processing (step ST09). The constructed transmission IP packet is output to the layer 2 processing unit 16. At this time, the IP packet processing unit 12 measures the transmission speed of the IP packet (step ST11).

圧縮成功の場合、ＩＰパケット処理ユニット１２は、適切な値のＩＰヘッダならびにIPCompヘッダを圧縮処理が施されたＰＤＵへ付加するＩＰパケット構築処理をおこなう。構築した送信ＩＰパケットはレイヤ２処理ユニット１６に出力される。この際、ＩＰパケット処理ユニット１２は、ＩＰパケットの送信速度を測定する（ステップＳＴ１１）。 When the compression is successful, the IP packet processing unit 12 performs an IP packet construction process for adding an IP header and an IPComp header with appropriate values to the PDU subjected to the compression process. The constructed transmission IP packet is output to the layer 2 processing unit 16. At this time, the IP packet processing unit 12 measures the transmission speed of the IP packet (step ST11).

レイヤ２処理ユニット１６は、ＩＰパケット処理ユニット１２から入力された送信ＩＰパケットを用いてＩＥＥＥ８０２．３フレーム（図３(a)）を作成し（ステップＳＴ１２）、作成したＩＥＥＥ８０２．３フレームを上り回線２２上に送出する。この際、レイヤ２処理ユニット１６は、ＩＥＥＥ８０２．３フレームの送信速度を測定する（ステップＳＴ１３）。 The layer 2 processing unit 16 creates an IEEE 802.3 frame (FIG. 3 (a)) using the transmission IP packet input from the IP packet processing unit 12 (step ST12), and the created IEEE 802.3 frame is uplinked. 22 is sent out. At this time, the layer 2 processing unit 16 measures the transmission rate of the IEEE 802.3 frame (step ST13).

このように実施の形態１によれば、伝送速度の遅い上り回線２２へのＩＰパケットの送信時、ＩＰパケットのＰＤＵ部分の長さが所定の長さ以上に長く、かつ下り回線２１の回線速度と上り回線２２の回線速度の速度差が大きい場合に、ＩＰパケットのＰＤＵ部分を圧縮して送信するようにしているので、伝送速度の遅い上り回線でのＩＰパケットのペイロードの実効スループットが向上し、ＡＤＳＬ回線のような非対称回線を用いても双方向対称な伝送速度を実現することができる。したがって、ＡＤＳＬ回線を用いても、Ｐ２Ｐ接続のような同期的な通信を行うことができる。また、ＩＰパケットのＰＤＵを圧縮するため、ＩＰアドレスによるフォワーディングを行うこともできる。 As described above, according to the first embodiment, when an IP packet is transmitted to the uplink 22 having a low transmission rate, the length of the PDU portion of the IP packet is longer than a predetermined length, and the channel speed of the downlink 21 Since the PDU portion of the IP packet is compressed and transmitted when the speed difference between the transmission line speed and the uplink line 22 is large, the effective throughput of the payload of the IP packet on the uplink having a low transmission speed is improved. Even when an asymmetrical line such as an ADSL line is used, a bidirectionally symmetric transmission rate can be realized. Therefore, even if an ADSL line is used, synchronous communication such as P2P connection can be performed. Further, since the PDU of the IP packet is compressed, forwarding based on the IP address can be performed.

実施の形態２．
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態２においては、先の実施の形態１の構成に加えて、送信バッファ１７およびバッファ監視ユニット１８を追加している。この実施の形態２においては、実施の形態１と同様、ＩＰパケットの送信時、ＩＰパケットのＰＤＵ部分の長さが所定の長さ以上に長く、かつ下り回線２１の回線速度と上り回線２２の回線速度の速度差が大きい場合に、ＩＰパケットのＰＤＵ部分を圧縮して送信するとともに、送信バッファ１７へのデータ蓄積量が所定の圧縮閾値を越えた場合、ＩＰパケットのＰＤＵ部分を圧縮して送信するようにしている。 Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, a transmission buffer 17 and a buffer monitoring unit 18 are added. In the second embodiment, as in the first embodiment, when an IP packet is transmitted, the length of the PDU portion of the IP packet is longer than a predetermined length, and the line speed of the downlink 21 and the uplink 22 When the line speed difference is large, the PDU portion of the IP packet is compressed and transmitted. When the amount of data stored in the transmission buffer 17 exceeds a predetermined compression threshold, the PDU portion of the IP packet is compressed. I am trying to send it.

図７は実施の形態２のＩＰパケット処理装置の構成を示すものである。この実施の形態２のＩＰパケット処理装置は、上位レイヤ処理ユニット１１、ＩＰパケット処理ユニット１２、ペイロード長監視ユニット１３，伝送速度監視ユニット１４，圧縮ユニット１５およびレイヤ２処理ユニット１６の他に、送信バッファ１７およびバッファ監視ユニット１８を備えている。 FIG. 7 shows the configuration of the IP packet processing apparatus according to the second embodiment. The IP packet processing apparatus according to the second embodiment includes a transmission in addition to the upper layer processing unit 11, the IP packet processing unit 12, the payload length monitoring unit 13, the transmission rate monitoring unit 14, the compression unit 15, and the layer 2 processing unit 16. A buffer 17 and a buffer monitoring unit 18 are provided.

送信バッファ１７は、送信するＩＰパケットを格納するものであり、バッファ監視ユニット１８に現在のデータ蓄積量を通知する。 The transmission buffer 17 stores IP packets to be transmitted, and notifies the buffer monitoring unit 18 of the current data accumulation amount.

バッファ監視ユニット１８は、送信バッファ１７から通知された現在のデータ蓄積量を所定の閾値（圧縮閾値、廃棄閾値）と比較し、その比較結果に応じて上位レイヤ処理ユニット１１に圧縮通知、非圧縮通知、オーバーフロー通知を出力する。 The buffer monitoring unit 18 compares the current data accumulation amount notified from the transmission buffer 17 with a predetermined threshold (compression threshold, discard threshold), and notifies the upper layer processing unit 11 of compression and non-compression according to the comparison result. Output notifications and overflow notifications.

図８は、バッファ監視ユニット１８での送信バッファ１７のデータ蓄積量と所定の閾値との比較に基づく各ユニットでの処理を示したもので、実施の形態１と共通する圧縮処理については省略している。 FIG. 8 shows processing in each unit based on a comparison between the data accumulation amount of the transmission buffer 17 in the buffer monitoring unit 18 and a predetermined threshold, and the compression processing common to the first embodiment is omitted. ing.

バッファ監視ユニット１８は、送信バッファ１７から通知される現在のデータ蓄積量と廃棄閾値とを比較し、データ蓄積量が廃棄閾値を越えた場合は、上位レイヤ処理ユニット１１に対しバッファオーバーフロー通知をおこなう（ステップＳＴ２０１）。 The buffer monitoring unit 18 compares the current data accumulation amount notified from the transmission buffer 17 with the discard threshold value, and if the data accumulation amount exceeds the discard threshold value, notifies the upper layer processing unit 11 of a buffer overflow. (Step ST201).

また、上記比較の結果、データ蓄積量が廃棄閾値を越えていない場合、バッファ監視ユニット１８は、送信バッファ１７から通知される現在のデータ蓄積量を圧縮閾値（ただし圧縮閾値＜廃棄閾値）と比較し、現在のデータ蓄積量が圧縮閾値を越えた場合は、上位レイヤ処理ユニット１１に対し圧縮通知を送り、そうでなければ非圧縮通知を上位レイヤ処理ユニット１１に送る（ステップＳＴ２０２）。 If the data accumulation amount does not exceed the discard threshold as a result of the comparison, the buffer monitoring unit 18 compares the current data accumulation amount notified from the transmission buffer 17 with the compression threshold (compression threshold <discard threshold). If the current data storage amount exceeds the compression threshold, a compression notification is sent to the upper layer processing unit 11, and if not, a non-compression notification is sent to the upper layer processing unit 11 (step ST202).

ステップＳＴ２０３では、上位レイヤ処理ユニット１１は、バッファ監視ユニット１８からの通知を判定し、判定結果に応じてつぎのような処理を実行する。すなわち、圧縮通知であれば、圧縮ユニット１５へ、送信するＰＤＵとIPCompアソシエーションで決定された圧縮アルゴリズムとを通知し、非圧縮通知であればＩＰパケット処理ユニット１２へ送信するＰＤＵを送り、バッファオーバーフロー通知であれば、ある所定の時間後にステップＳＴ２０１に手順を復帰させるか、あるいは送信するＰＤＵを廃棄する。 In step ST203, the upper layer processing unit 11 determines the notification from the buffer monitoring unit 18, and executes the following processing according to the determination result. That is, if it is a compression notification, it notifies the compression unit 15 of the PDU to be transmitted and the compression algorithm determined by the IPComp association. If it is notification, the procedure is returned to step ST201 after a predetermined time, or the PDU to be transmitted is discarded.

圧縮ユニット１５は、上位レイヤ処理ユニット１１からのＰＤＵおよびIPCompアソシエーションで決定された圧縮アルゴリズムを受信すると、通知された圧縮アルゴリズムにもとづいてＩＰパケットのＰＤＵ部分（図３(b)斜線部分）に対して圧縮処理を施し、圧縮処理を終了すると、ＩＰパケット処理ユニット１２へ圧縮ＰＤＵを送る（ステップＳＴ２０４）。 When the compression unit 15 receives the PDU from the upper layer processing unit 11 and the compression algorithm determined by the IPComp association, the compression unit 15 performs the PDU portion of the IP packet (the hatched portion in FIG. 3 (b)) based on the notified compression algorithm. When the compression processing is completed and the compression processing ends, the compressed PDU is sent to the IP packet processing unit 12 (step ST204).

ＩＰパケット処理ユニット１２は、圧縮後のＰＤＵとIPCompヘッダとを加算した長さ（図３(c)からＩＰヘッダ部分を除いた長さ）と、圧縮前のＰＤＵの長さ（図３(b)斜線部）とを比較し、これらの差が所定の閾値以上あるか、あるいは所定の閾値以上の圧縮率が得られた場合は、図４(b)のように圧縮成功とみなし、前記の条件が成立しない場合は圧縮失敗とみなす（ステップＳＴ２０５）。 The IP packet processing unit 12 adds a length obtained by adding the compressed PDU and the IPComp header (a length obtained by removing the IP header portion from FIG. 3C) and a length of the PDU before the compression (FIG. 3B). ), And if these differences are equal to or greater than a predetermined threshold or a compression ratio equal to or greater than a predetermined threshold is obtained, it is regarded as successful compression as shown in FIG. If the condition is not satisfied, it is regarded as a compression failure (step ST205).

上位レイヤ処理ユニット１１からの非圧縮通知を受信した場合、あるいは圧縮失敗の場合は、ＩＰパケット処理ユニット１２は、適切な値のＩＰヘッダを圧縮処理がおこなわれていないＰＤＵへ付加するＩＰパケット構築処理をおこなう（ステップＳＴ２０６）。構築した送信ＩＰパケットは送信バッファ１７に蓄積された後（ステップＳＴ２０８）、レイヤ２処理ユニット１６に出力される。 When an uncompressed notification is received from the upper layer processing unit 11 or when compression fails, the IP packet processing unit 12 adds an IP header having an appropriate value to a PDU that has not been subjected to compression processing. Processing is performed (step ST206). The constructed transmission IP packet is accumulated in the transmission buffer 17 (step ST208) and then output to the layer 2 processing unit 16.

一方、圧縮成功の場合、ＩＰパケット処理ユニット１２は、適切な値のＩＰヘッダならびにIPCompヘッダを圧縮処理が施されたＰＤＵへ付加するＩＰパケット構築処理をおこなう。構築した送信ＩＰパケットは送信バッファ１７に蓄積された後（ステップＳＴ２０８）、レイヤ２処理ユニット１６に出力される。 On the other hand, if the compression is successful, the IP packet processing unit 12 performs an IP packet construction process for adding an IP header and an IPComp header with appropriate values to the PDU subjected to the compression process. The constructed transmission IP packet is accumulated in the transmission buffer 17 (step ST208) and then output to the layer 2 processing unit 16.

レイヤ２処理ユニット１６は、ＩＰパケット処理ユニット１２から入力された送信ＩＰパケットを用いてＩＥＥＥ８０２．３フレーム（図３(a)）を作成し（ステップＳＴ２０９）、作成したＩＥＥＥ８０２．３フレームを上り回線２２上に送出する。 The layer 2 processing unit 16 creates an IEEE 802.3 frame (FIG. 3 (a)) using the transmission IP packet input from the IP packet processing unit 12 (step ST209), and the created IEEE 802.3 frame is uplinked. 22 is sent out.

このように実施の形態２によれば、送信バッファ内のデータ蓄積量が所定の閾値を越えると、ＩＰパケットのＰＤＵを圧縮するようにしているので、先の実施の形態１の効果に加え、送信時のバッファ溢れを低減させることができる。 As described above, according to the second embodiment, when the data accumulation amount in the transmission buffer exceeds a predetermined threshold, the PDU of the IP packet is compressed. In addition to the effects of the first embodiment, Buffer overflow during transmission can be reduced.

以上のように、本発明にかかるパケット処理装置は、ＡＤＳＬのような上り回線および下り回線が異なる伝送速度を有する非対称回線に接続される場合に有用である。 As described above, the packet processing apparatus according to the present invention is useful when the uplink and downlink such as ADSL are connected to asymmetric lines having different transmission rates.

本発明を適用するＩＰパケット通信システムの構成図である。It is a block diagram of an IP packet communication system to which the present invention is applied. 本発明の実施の形態１に係るＩＰパケット処理装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the IP packet processing apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. ＩＥＥＥ８０２．３フレーム、圧縮前後のＩＰパケットのデータ形式を表す図である。It is a figure showing the data format of the IP packet before and behind IEEE802.3 frame and compression. ＰＤＵの圧縮の様子を表す図である。It is a figure showing the mode of compression of PDU. 実施の形態１に係るＩＰパケット処理装置の受信処理のフローチャートである。4 is a flowchart of reception processing of the IP packet processing device according to the first embodiment. 実施の形態１に係るＩＰパケット処理装置の送信処理のフローチャートである。3 is a flowchart of a transmission process of the IP packet processing device according to the first embodiment. 本発明の実施の形態１に係るＩＰパケット処理装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the IP packet processing apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 実施の形態２に係るＩＰパケット処理装置の送信処理のフローチャートである。10 is a flowchart of transmission processing of the IP packet processing device according to the second embodiment.

Explanation of symbols

１０パケット処理装置
１１上位レイヤ処理ユニット
１２ＩＰパケット処理ユニット
１３ペイロード長監視ユニット
１４伝送速度監視ユニット
１５圧縮ユニット
１６レイヤ２処理ユニット
１７送信バッファ
１８バッファ監視ユニット
２０ＡＤＳＬ回線
２１下り回線
２２上り回線
１００パケット交換網 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Packet processing apparatus 11 Upper layer processing unit 12 IP packet processing unit 13 Payload length monitoring unit 14 Transmission rate monitoring unit 15 Compression unit 16 Layer 2 processing unit 17 Transmission buffer 18 Buffer monitoring unit 20 ADSL line 21 Downlink 22 Uplink 100 Packet Exchange network

Claims

In an IP packet processing apparatus that transmits and receives a frame signal including an IP packet to and from a packet switching network via an asymmetric line,
A transmission rate measuring means for measuring the transmission rate of the uplink and downlink,
A compression means for compressing an IP payload of an IP packet when a transmission rate difference between the uplink and the downlink exceeds a predetermined threshold when transmitting a frame signal;
An IP packet processing apparatus comprising:

The compression means compresses the IP payload of the IP packet when the IP payload length of the IP packet exceeds a predetermined threshold and when a difference in transmission speed between the uplink and the downlink exceeds a predetermined threshold. The IP packet processing apparatus according to claim 1.

A transmission buffer for storing transmission IP packets;
3. The IP packet processing apparatus according to claim 1, wherein the compression unit compresses an IP payload of an IP packet when an accumulation amount of the transmission IP packet in the transmission buffer exceeds a predetermined threshold.