JP2006033714A - データ中継装置およびデータ送出制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特定のポートからのデータ送信について所定のデータ通信速度を確保することのできるデータ中継装置およびデータ通信速度制御方法を提供する。
【解決手段】レイヤ３スイッチ２０１の第１のスロット２１２₁には、スイッチング容量１０Ｇｂｐｓに対して、データ伝送速度がそれぞれ１Ｇｂｐｓとなっている２０個の物理ポート２１６が設けられている。媒体アクセス制御部２１７は、各データをラウンドロビンで対応する物理ポート２１６へと送る。バックプレッシャ制御部２１８は、第２〜第２０の物理ポート２１６₂〜２１６₂₀全体の送信方向のデータ伝送速度が９Ｇｂｐｓを超えないように、バックプレッシャ信号によってフォワーディング処理部２１５から媒体アクセス制御部２１７へのデータ送信を物理ポート単位で適宜停止させる。これにより第１の物理ポート２１６₁の送信方向には１Ｇｂｐｓのデータ通信速度が確保される。
【選択図】図２

Description

本発明は、受け取ったデータをその宛先に対応するポートへ転送する形でデータの中継を行うスイッチングハブやルータといったデータ中継装置およびこのような装置を用いたデータ送出制御方法に係わり、特にデータを転送する際の装置全体のデータ伝送速度よりも各物理ポートのデータ伝送速度の合計を大きくしたデータ中継装置およびこのような装置を用いたデータ送出制御方法に関する。

たとえば企業内ＬＡＮ（Local Area Network）のように、パーソナルコンピュータ等の複数の通信端末を配置した有線による通信ネットワークが広く普及している。このような通信ネットワークでは、複数の通信経路の合流点や分岐点に、受け取ったその宛先に対応する通信ケーブルにのみ送出する形でデータの中継を行うスイッチングハブやルータが設置されることが多い。

このようなスイッチングハブやルータ（以下、データ中継装置という。）は、通信ケーブルを接続するための物理ポートを複数備えており、自己に備えられた各物理ポートと、それぞれに通信ケーブルの接続先とを対応付けたテーブルを用意している。そして、各物理ポートから宛先情報を付されたパケット等のデータを受信すると、このテーブルを参照してその宛先に対応する物理ポートを特定する。そして、データを該当する物理ポートへと転送し、その物理ポートに接続された通信ケーブルへと送出する。各物理ポートでは、例えば双方向に１Ｇｂｐｓ（ギガビット／秒）というように、データを伝送するビットの速度すなわち単位時間当たりに伝送可能な最大データ量（以下、データ伝送速度という。）が通信に先立って設定される。また、データ中継装置では、受信した各データを対応する物理ポートへと転送するスイッチング処理を個々のデータについて行うが、その際の装置全体のデータ伝送速度（以下、スイッチング容量という。）は、その装置を構成するハードウェアあるいはソフトウェアによって決定される。

ここで、それぞれのデータ伝送速度が最高で双方向に１Ｇｂｐｓに設定されうる物理ポートを２０個設けたデータ中継装置を想定する。装置に備えられた物理ポートのデータ伝送速度の総計（以下、ポート合計速度という。）は双方向に２０Ｇｂｐｓとなることから、合計２０Ｇｂｐｓの速度でデータが送られてくる可能性があることを前提として、装置に２０Ｇｂｐｓのスイッチング容量を持たせることが考えられる。スイッチング容量が受信方向のポート合計速度以上であれば、受信したデータの全てを入力側に滞留させることなく転送できるためである。

しかしながら、たとえばデータ中継装置に接続される通信端末がパーソナルコンピュータのような場合には、実際にはデータの送信を行わない時間が比較的多く、データ中継装置にポート合計速度に達するデータ量が１秒間に送られてくるというような状況は起こりにくい。また、企業内ＬＡＮの基幹システムで使用され、各部署のサブネット間を接続するレイヤ３スイッチのような大型のデータ中継装置では、装置を経由して通信を行う通信端末の数が比較的多い。すると、それぞれの通信端末でデータを送信する時間が更に分散されて、１秒当たりに送られてくるデータ量の合計のピークは、ポート合計速度に対して低くなる。このような使用実態にもかかわらずポート合計速度に達するスイッチング容量を持たせたデータ中継装置を設置しても、コストや設置面積の面で無駄が生じる。そこで、ポート合計速度よりもスイッチング容量を小さくしたデータ中継装置が多く採用されている。

図７は、このようなポート合計速度よりもスイッチング容量を小さくしたデータ中継装置の構成を表わしたものである。データ中継装置１０１は、第１〜第２０の物理ポート（Port）１０５₁〜１０５₂₀と、これらに接続された物理回線である通信ケーブルを使用してデータの送受信を行うときの媒体アクセス制御を行うＭＡＣ（Media Access Controller）デバイスとしての媒体アクセス制御部１１１を備えている。また、各物理ポート１０５で受信したデータを、データごとにどの物理ポート１０５から送出すべきかを判別し、物理ポート１０５ごとに仕分けした状態で媒体アクセス制御部１１１へと送出の対象となるデータを転送するスイッチ本体１１２を備えている。ここで、データ中継装置１０１のスイッチング容量は１０Ｇｂｐｓとなっている。また、第１〜第２０の物理ポート１０５₁〜１０５₂₀のそれぞれに接続された通信ケーブルは、双方向に１Ｇｂｐｓのデータ伝送速度となっている。すなわち、データ中継装置１０１は、１０Ｇｂｐｓのスイッチング容量に対して２０Ｇｂｐｓのポート合計速度を有しており、このようなスイッチング容量を超えてポート合計速度を持たせた状態は、オーバサブスクライブ（Over Subscribed）と呼ばれる。ここで、１秒間に伝送されるデータ量を、データ通信速度と定義する。

媒体アクセス制御部１１１は、第１〜第２０の物理ポート１０５₁〜１０５₂₀のそれぞれからデータを受け取ると、これを１０Ｇｂｐｓのデータ伝送速度でスイッチ本体１１２へと渡す。このとき、ポート合計速度は２０Ｇｂｐｓであるため、媒体アクセス制御部１１１にはスイッチング容量１０Ｇｂｐｓを超えてデータが送られてきてしまう場合がある。この場合には、媒体アクセス制御部１１１で１０Ｇｂｐｓを超えて送られてきたデータを一旦バッファして遅延させて転送したり、廃棄したりする。スイッチ本体１１２は、データを受け取ると、図示しないルーティングテーブルを参照して宛先アドレスを基にデータを送出すべき物理ポート１０５を判別する。そして、１０Ｇｂｐｓのデータ伝送速度で、対応する物理ポート１０５ごとに仕分けした状態でデータを媒体アクセス制御部１１１へと渡す。

媒体アクセス制御部１１１は、受け取ったデータをラウンドロビン（round robin）で第１〜第２０の物理ポート１０５₁〜１０５₂₀から送出する。具体的には、図示しないが媒体アクセス制御部１１１には各物理ポート１０５に対応した２０個のＦＩＦＯ（First-In First-Out）メモリが備えられており、スイッチ本体１１２から受け取ったデータは対応するＦＩＦＯメモリに一旦格納される。そして、一定の速度で巡回する形でそれぞれのＦＩＦＯメモリからデータを順に取り出していき、対応する物理ポート１０５から送出するようになっている。このラウンドロビンによる送出処理は、アルゴリズムが比較的単純であることから、個々の物理ポート１０５について１Ｇｂｐｓのデータ伝送速度を実現するのに十分な速度で行うことができる。このようにして、オーバサブスクライブのデータ中継装置１０１はスイッチング容量を必要最小限に抑えた状態で双方向にデータの中継を行うようになっている。

ところで、このようなデータ中継装置の特定の物理ポートについて、通信ケーブル側から送られたデータを所定のデータ通信速度の範囲内で全て受信し、かつ送出すべきデータを所定のデータ通信速度の範囲内で全て送信できることが求められることがある。たとえば、いずれかの物理ポートにサーバ等の比較的重要度の高い装置あるいは他の通信端末と定常的に通信を行う装置が接続されている場合である。ここでは、図７に示したデータ中継装置１０１の第１の物理ポート１０５₁の先にサーバが接続されており、第１の物理ポート１０５₁にその通信ケーブルのデータ伝送速度としてのワイヤレートに等しい１Ｇｂｐｓのデータ通信速度の確保が双方向に要求されているとする。ここで、所定のデータ通信速度の確保とは、伝送可能なデータが用意されているときに、そのデータを所定のデータ通信速度の範囲内で全て伝送することを言う。

ところが、オーバサブスクライブのデータ中継装置には、前記したように媒体アクセス制御部１１１にスイッチング容量１０Ｇｂｐｓを超えてデータが送られてきてしまう可能性がある。たとえば、当初の予定よりも接続される通信端末の個数が増加したり、送受信されるデータのサイズが大きくなったりした場合である。すると、第１の物理ポート１０５₁を介して送られてきたデータを速やかにスイッチ本体１１２へ転送することができず、受信方向については第１の物理ポート１０５₁に１Ｇｂｐｓのデータ通信速度を確保することができない恐れがある。

送られてくるデータのデータ通信速度に対して転送先のデータ伝送速度が狭くなっている場合でも優先度の高いデータを速やかに転送できるようにすることは、従来より提案されている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。この第１および第２の提案では、データの優先度ごとにバッファメモリを設け、送られてきたデータを対応するバッファメモリに格納する。そして、優先度の高いバッファメモリからより優先的にデータを取り出すことによって、データの転送の順序を調節し、より優先度の高いデータを優先的に転送するようにしている。データ中継装置１０１の媒体アクセス制御部１１１にこのような優先制御を適用して、第１の物理ポート１０５₁による受信データを優先的にスイッチ本体１１２へ転送するように設定すれば、第１の物理ポート１０５₁に受信方向で１Ｇｂｐｓのデータ通信速度を確保することが可能である。

一方、通信ケーブルへデータを送出する場合の送信方向については、スイッチング容量よりもポート合計速度の合計の方が大きくなっているため、ラウンドロビンによる送出処理が十分な速度で行われていればデータ通信速度の確保について特に問題は発生しないと考えられてきた。たとえば、第１〜第１０の物理ポート１０５₁〜１０５₁₀から送出すべきデータがそれぞれ１Ｇｂｐｓのデータ通信速度でスイッチ本体１１２から媒体アクセス制御部１１１へと送られてきても、それぞれの物理ポート１０５には送信方向で１Ｇｂｐｓのデータ通信速度が確保される。
特開平１１−３４６２４６号公報（段落００２０、図２） 特開２００３−１５８５２３号公報（段落００４３、図６）

しかしながら、十分な速度でラウンドロビンによる送出処理が行われ、接続されている通信ケーブルも１Ｇｂｐｓのデータ伝送速度を有しているにもかかわらず、第１の物理ポート１０５₁に送信方向で１Ｇｂｐｓのデータ通信速度を確保できない場合がある。たとえば、第１の物理ポート１０５₁から送出すべきデータだけでなく、第２〜第２０の物理ポート１０５₂〜１０５₂₀から送出すべきデータもそれぞれ１Ｇｂｐｓのデータ伝送速度でデータ中継装置１０１に送られ続けているとする。また、受信方向ではこれらのデータが平等に媒体アクセス制御部１１１からスイッチ本体１１２へと送られているとする。その結果、スイッチ本体１１２で仕分けされたデータが媒体アクセス制御部１１１へ送られ、媒体アクセス制御部１１１内の全てのＦＩＦＯメモリにデータが格納された状態が継続する。媒体アクセス制御部１１１は各ＦＩＦＯメモリについて公平にラウンドロビンで処理を行うため、それぞれの物理ポート１０５は送信方向で０．５Ｇｂｐｓのデータ通信速度しか確保できない。すなわち、従来のオーバサブスクライブのデータ中継装置では、トラフィックの状況によっては特定の物理ポートに所定のデータ通信速度を確保するということができず、これによってシステム全体の運用の円滑化や効率化を図るということが難しい。

そこで本発明の目的は、特定のポートから外部へのデータの送出について、所定のデータ通信速度を確保することのできるデータ中継装置およびデータ送出制御方法を提供することにある。

請求項１記載の発明では、（イ）それぞれ単位時間当たりのデータ送出量の最大値が定められた複数のポートと、（ロ）これら複数のポートのそれぞれに対応させてこれらのポートから外部に送出されるべきデータの単位時間当たりの流入量の最大量を規制する最大量規制手段と、（ハ）複数のポートのうちの特定のポート以外のポートに対応して送られてくるデータの量の多少にかかわらず特定のポートから送出可能な単位時間当たりのデータの送出量としての送出保証値を設定する送出保証値設定手段と、（ニ）この送出保証値設定手段で設定した送出保証値を最大量規制手段の規制した最大量から差し引いた値としての規制送出量を求める規制送出量演算手段と、（ホ）特定のポート以外のポートに対応して送られてくるデータの単位時間当たりの量を、この規制送出量演算手段によって演算された規制送出量以下となるように規制するデータ量規制手段とをデータ中継装置に具備させる。

すなわち請求項１記載の発明では、データ中継装置はそれぞれ単位時間当たりのデータ送出量の最大値が定められた複数のポートと、それぞれに対応させてこれらのポートから外部に送出されるべきデータの単位時間当たりの流入量の最大量を規制する最大量規制手段とを備えている。この場合、たとえば特定のポートについて単位時間当たりに所定の通信速度を確保することが要求されていても、最大量の規制は、特定のポート以外のポートに対応して送られてくる他のデータと関係する形になるため、他のデータの流入状況によってはこれを実現することが難しくなる。そこで、このような他のデータの量の多少にかかわらず特定のポートから送出可能な単位時間当たりのデータの送出量としての送出保証値を設定し、この送出保証値を最大量規制手段の規制した最大量から差し引いた値としての規制送出量を求めるようになっている。そして、特定のポート以外のポートに対応して送られてくるデータの単位時間当たりの量を、この規制送出量以下となるように規制するデータ量規制手段を備えている。これにより、規制された流入量の最大量のうち所定の送出保証値を特定のポートに専有させることができる。すなわち、ポートの単位時間当たりの送出量の最大値の範囲内で、所定のデータ通信速度を特定のポートに確保することが可能となる。

請求項８記載の発明では、（イ）それぞれ単位時間当たりのデータ送出量の最大値が定められた複数のポートから外部に送出されるべきデータを入力するデータ入力ステップと、（ロ）このデータ入力ステップで入力されたデータのうち特定のポートから出力されるべきデータについて、これ以外のポートに対応してデータ入力ステップで入力されるデータの量の多少にかかわらず送出可能な単位時間当たりのデータの送出量としての送出保証値を設定する送出保証値設定ステップと、（ハ）複数のポート全体の単位時間当たりのデータの送出量の最大量を規制する値として予め定められた規制量からこの送出保証値設定ステップで設定した送出保証値を差し引いた値を、規制送出量として算出する規制送出量算出ステップと、（ニ）複数のポート全体の単位時間当たりのデータの送出量の最大量を前記した規制量以下となるように規制するとともに、特定のポート以外のポートから送出されるデータの単位時間当たりの量がこの規制送出量算出ステップで算出した規制送出量以下となるように規制して、データ入力ステップで入力されたデータを対応するポートから外部に送出するデータ送出ステップとをデータ送出制御方法に具備させる。

すなわち請求項８記載の発明では、複数のポートから外部に送出されるべきデータを入力し、複数のポート全体の単位時間当たりのデータの送出量の最大量を予め定められた規制量に規制して、対応するポートから外部に送出するようになっている。この場合、たとえば特定のポートについて単位時間当たりに所定の通信速度を確保することが要求されていても、特定のポート以外の他のポートに対応して入力されるデータとの関係で、これを実現することが難しくなる。そこで、他のポートに対応して入力されるデータの量の多少にかかわらず送出可能な単位時間当たりのデータの送出量としての送出保証値を設定するようになっている。そして、送出の際の規制量からこの送出保証値設定ステップで設定した送出保証値を差し引いた値を規制送出量として算出し、他のポートから送出されるデータの単位時間当たりの量がこの規制送出量以下となるように規制して、入力されたデータを対応するポートから外部に送出するようにしている。これにより、規制された送出量の最大量のうち、所定の送出保証値を特定のポートに専有させることができる。すなわち、ポートの単位時間当たりの送出量の最大値の範囲内で、所定のデータ通信速度を特定のポートに確保することが可能となる。

以上説明したように本発明では、特定のポートに対する送出保証値を設定するとともに、規制された流入量の最大量からこれを差し引いた値を算出し、この値以下となるように他のポートの流入量を規制する。これにより、規制された流入量の最大量のうち所定の送出保証値を特定のポートに専有させることができる。すなわち、ポートの単位時間当たりの送出量の最大値の範囲内で、所定のデータ通信速度を特定のポートに確保することが可能となる。

以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例によるデータ中継装置としてのレイヤ３スイッチが使用される通信システムの構成を表わしたものである。通信システム２００は、ある企業の基幹ネットワークとして構築されたものであり、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）が通信プロトコルとして使用されている。この通信システム２００には、データ中継装置としてのレイヤ３スイッチ２０１と、顧客データ等の企業内の共有データを格納するサーバ２０２と、部署ごとに構築された第１〜第ｋのサブネット２０３₁〜２０３_kが配置されている。サーバ２０２および第１〜第ｋのサブネット２０３₁〜２０３_kは、第１〜第ｋ＋１の通信ケーブル２０４₁〜２０４_k+1によってレイヤ３スイッチ２０１にそれぞれ接続されている。レイヤ３スイッチ２０１は、装置本体２１１と、これに装着された第１〜第ｎのスロット２１２₁〜２１２_nにより構成されている。そして、第１〜第２０の通信ケーブル２０４₁〜２０４₂₀は、これらのスロット２１２のうちの第１のスロット２１２₁に接続されており、それぞれ１Ｇｂｐｓのデータ通信速度までサポート可能なＵＴＰ（Unshielded Twist Pair cable）ケーブルとなっている。

この通信システム２００では、各サブネット２０３間で、あるいはサーバ２０２と各サブネット２０３との間でデータの送受信を行う場合、そのデータはすべてレイヤ３スイッチ２０１を経由するようになっている。また、各スロット２１２は着脱自在となっており、通信システム２００の規模すなわち接続する通信ケーブル２０４の種類や数に合わせて設置数を変更することが可能となっている。各スロットに接続された各通信ケーブル２０４の間のデータ転送は、装置本体２１１が行う。このような構成の通信システム２００とすることで、通信システム２００全体の管理や各サブネット２０３間のアクセス管理が容易となっている。また、サーバ２０２は共有データを格納することから、第１〜第ｋのサブネット２０３₁〜２０３_kに属するパーソナルコンピュータ等の図示しない各通信端末からデータの登録や閲覧あるいはダウンロードといった目的で頻繁にアクセスされるものである。

図２は、レイヤ３スイッチの構成を表わしたものである。レイヤ３スイッチ２０１は、図１に示したように、複数のスロットを装着するバックプレーンとしての装置本体２１１と、これに装着された第１〜第ｎのスロット２１２₁〜２１２_nにより構成されている。装置本体２１１には、これらのスロット２１２間を接続しデータの転送を行うスイッチ部２１３が備えられている。第１のスロット２１２₁は、データをスイッチ部２１３に送る際の制御を行うトラフィック制御部２１４を備えている。また、データの単位であるＩＰパケットの宛先アドレスを基にそれぞれのＩＰパケットとしてのデータを第１のスロット２１２₁内の次の装置部へと渡すフォワーディング処理部２１５を備えている。更に、第１〜第２０の物理ポート２１６₁〜２１６₂₀と、これらに接続された通信媒体としての通信ケーブルを使用するときの媒体アクセス制御を行う媒体アクセス制御部２１７を備えている。

また、フォワーディング処理部２１５に対して媒体アクセス制御部２１７へのデータの送信を一時的に停止させるためのバックプレッシャ信号を制御するバックプレッシャ制御部２１８が備えられており、これら双方の装置部に接続されている。また、第１〜第２０の物理ポート２１６₁〜２１６₂₀には図１の第１〜第２０の通信ケーブル２０４₁〜２０４₂₀がそれぞれ接続されている。更に、媒体アクセス制御部２１７は、各物理ポート２１６からのデータの受信処理を行う受信処理部（Rx Wheel）２２１と、各物理ポート２１６へのデータの送信処理を行う送信処理部（Tx Wheel）２２２を備えている。フォワーディング処理部２１５は、第１〜第２０の物理ポート２１６₁〜２１６₂₀に対応して、それぞれの物理ポート２１６から送出されるべきデータを一旦格納する第１〜第２０の送信バッファメモリ２２３₁〜２２３₂₀を備えている。

レイヤ３スイッチ２０１の装置本体２１１および第１のスロット２１２₁内部の構成は、それぞれ既存のハードウェアとしての回路部品や図示しないＣＰＵ（中央処理装置）および制御用のプログラムを格納したＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）等の記憶媒体によって実現されている。第２〜第ｎのスロット２１２₂〜２１２_nも第１のスロット２１２₁と同様の構成となっており、これらについての図示および説明を省略する。

スイッチ部２１３は、それぞれのスロット２１２を他の全てのスロット２１２と接続することを可能とするクロスバースイッチファブリックであり、各スロット２１２間のデータ伝送速度は各スロット２１２のトラフィック制御部２１４によって決定される。ここでは、それぞれ（１０／ｎ）Ｇｂｐｓとなっており、各スロット２１２がスイッチ部２１３との間で送受信する際のデータ伝送速度すなわち各スロット２１２のスイッチング容量は、双方向に１０Ｇｂｐｓとなっている。したがって、レイヤ３スイッチ２０１全体のスイッチング容量は（１０×ｎ）Ｇｂｐｓとなっている。また、第１のスロット２１２₁の第１〜第２０の物理ポート２１６₁〜２１６₂₀に接続された第１〜第２０の通信ケーブル２０４₁〜２０４₂₀は、それぞれ送信と受信を同時に行う全二重の通信方式となっており、そのデータ伝送速度は双方向に１Ｇｂｐｓとなっている。すなわち、第１のスロット２１２₁では、スイッチング容量が１０Ｇｂｐｓであるのに対して、ポート合計速度は２０Ｇｂｐｓのオーバサブスクライブとなっている。

ＵＴＰケーブルを使用したイーサネット（登録商標）では、相手先の通信機器とのネゴシエーションによって、通信方式だけでなく１０Ｍｂｐｓ、１００Ｍｂｐｓおよび１Ｇｂｐｓの中から適用するデータ伝送速度を自動認識するのが一般的となっている。したがって、本実施例のように最高のデータ伝送速度である１Ｇｂｐｓが全ての物理ポート２１６に適用されるとは限らず、また適用されたデータ伝送速度を１００パーセント使用して通信が行われるとは限らない。すなわち、ポート合計速度に等しいスイッチング容量を持たせてもコストや設置面積の面で大きな無駄が生じる可能性が高い。このような理由から、スイッチング容量を必要最小限に抑えているものである。

既に説明したように、サーバ２０２は他の各通信端末から頻繁にアクセスされるものである。したがって、本実施例では、サーバ２０２が接続されている第１の通信ケーブル２０４₁に双方向に１Ｇｂｐｓのデータ通信速度を確保することが要求されているものとする。すなわち、第１の物理ポート２１６₁に第１の通信ケーブル２０４₁側から送られたデータを１Ｇｂｐｓの範囲内で全て受信し、かつ他の物理ポート２１６で受信した第１の物理ポート２１６₁から送出すべきデータを１Ｇｂｐｓの範囲内で全て送信することが要求されているものとする。

まず、物理ポート２１６を介してそれぞれに接続された通信ケーブル２０４からデータを受け取る受信方向における優先制御を行わない通常の処理について説明する。図２に示した媒体アクセス制御部２１７の受信処理部２２１は、第１〜第２０の物理ポート２１６₁〜２１６₂₀のそれぞれからデータを受け取ると、１０Ｇｂｐｓのデータ伝送速度でフォワーディング処理部２１５へと渡す。このとき、ポート合計速度は２０Ｇｂｐｓであるため、媒体アクセス制御部２１７にはスイッチング容量１０Ｇｂｐｓを超えてデータが送られてきてしまう場合がある。この場合には、１０Ｇｂｐｓを超えて送られてきたデータは、受信処理部２２１で一旦バッファされ遅延して転送されたり、廃棄されたりする。

フォワーディング処理部２１５は、図示しないルーティングテーブルを参照して宛先アドレスを基に個々のデータの転送先のスロット２１２およびデータを送出する物理ポート２１６を判別し、物理ポート２１６ごとに仕分けした状態でトラフィック制御部２１４へ渡す。トラフィック制御部２１４は、図示しないが第１〜第ｎのスロット２１２₁〜２１２_nに設けられた物理ポート２１６ごとにバッファメモリを備えており、フォワーディング処理部２１５から受け取ったデータを、対応するバッファメモリに振り分けて一旦格納する。前記したようにスイッチ部２１３による各スロット２１２間のデータ伝送速度はそれぞれ１０Ｇｂｐｓとなっており、この範囲内で自己に備えられた各バッファメモリのデータをスイッチ部２１３へと渡すようになっている。具体的には、転送先のスロットごとに各バッファメモリを順に巡回してデータを取り出していき、いずれかのバッファメモリにデータが格納されている間は、１Ｇｂｐｓのデータ伝送速度で各データを連結させる形でスイッチ部２１３へと転送する。

ただし、同じ物理ポート２１６に対応して第１〜第ｎのスロット２１２₁〜２１２_nの各トラフィック制御部に設けられたバッファメモリからデータが取り出される際のデータ伝送速度の総計は、その物理ポート２１６に設定された送信方向のデータ伝送速度を超えない値となっている。たとえば、１Ｇｂｐｓのデータ伝送速度が設定されている第１の物理ポート２１６₁から送出するデータについて、第１〜第ｎのスロット２１２₁〜２１２_nの各トラフィック制御部ではそれぞれ（１／ｎ）Ｇｂｐｓのデータ伝送速度でスイッチ部２１３へ送るようになっている。これにより、第１のスロット２１２₁に送られてくる第１の物理ポート２１６₁から送出するデータは、１Ｇｂｐｓのデータ通信速度を超えないようになっている。

また、たとえば第１のスロット２１２₁から他の第２のスロット２１２₂へと転送すべきデータが（１０／ｎ）Ｇｂｐｓを超えるデータ伝送速度で第１のスロット２１２₁のフォワーディング処理部２１５からトラフィック制御部２１４へ送られてきたとする。この場合には、トラフィック制御部２１４のバッファメモリにはデータが滞留し、その状態が継続するとデータがオーバフローする。

次に、スイッチ部２１３から転送されてきたデータを受け取り、これを対応する物理ポート２１６から送出する送信方向における優先制御を行わない通常の処理について説明する。トラフィック制御部２１４は、スイッチ部２１３から受け取ったデータをフォワーディング処理部２１５へと渡す。フォワーディング処理部２１５は、ルーティングテーブルを参照して宛先アドレスを基にデータの転送先の物理ポート２１６を判別し、対応する第１〜第２０の送信バッファメモリ２２３₁〜２２３₂₀に一時的に格納する。そして、１０Ｇｂｐｓのデータ伝送速度で、各送信バッファメモリ２２３からデータを取り出して物理ポート２１６ごとに仕分けした状態で媒体アクセス制御部２１７へと渡す。トラフィック制御部２１４からフォワーディング処理部２１５へとデータが渡される際のデータ伝送速度も１０Ｇｂｐｓとなっているため、第１〜第２０の送信バッファメモリ２２３₁〜２２３₂₀に格納された順にデータは媒体アクセス制御部２１７へ送られる。

媒体アクセス制御部２１７の送信処理部２２２は、受け取ったデータを第１〜第２０の物理ポート２１６₁〜２１６₂₀から送出する。具体的には、図示しないが送信処理部２２２には各物理ポート２１６に１つずつ対応した合計２０個のＦＩＦＯメモリが備えられており、データは対応するＦＩＦＯメモリに一旦格納される。そして、一定の速度で巡回する形でそれぞれのＦＩＦＯメモリからデータを順に取り出していき、対応する物理ポート２１６から送出するようになっている。このラウンドロビンによる送出処理は、個々の物理ポート２１６について１Ｇｂｐｓ以上のデータ伝送速度を確保する速度で行われる。また、各ＦＩＦＯメモリにデータが入力される速度は、前記したように各スロット２１２のトラフィック制御部２１４で１Ｇｂｐｓ以下となるように調節されている。すなわち、各ＦＩＦＯメモリでは、データが入力される速度がデータが取り出される速度を上回らないようになっている。

このようにして、レイヤ３スイッチ２０１は双方向にデータの中継を行うようになっている。オーバサブスクライブのデータ中継装置を実現するには、このように受信データに対するデータ通信速度の制御と送信データに対するラウンドロビンによる送出処理（以下、オーバサブスクライブ処理と総称する。）を行う機能を持たせた媒体アクセス制御部２１７をスロット単位で設けることが効率的であり、広く採用されている。

以下、第１の通信ケーブル２０４₁に対して双方向に１Ｇｂｐｓのデータ通信速度を確保するために、受信方向および送信方向における優先制御を行う場合の処理について説明する。

図３は、レイヤ３スイッチの要部をデータが流れる様子およびバックプレッシャ制御部が優先制御を行う様子を模式的に表わしたものである。フォワーディング処理部２１５と媒体アクセス制御部２１７の間には、送信データが通過する仮想的な部分としての帯域監視部分２２４が設けられている。フォワーディング処理部２１５とトラフィック制御部２１４の間には、後で説明する帯域増加要求情報が通過する仮想的な部分としての帯域増加要求監視部分２２５が設けられている。

第１〜第２０の物理ポート２１６₁〜２１６₂₀から媒体アクセス制御部２１７に送られたデータは、受信処理部２２１によってフォワーディング処理部２１５へ転送される。ただし、媒体アクセス制御部２１７に入力されるデータが１０Ｇｂｐｓを超えている場合には、従来例で説明した優先制御によって、受信処理部２２１は任意の物理ポート２１６の受信データを優先させる形でフォワーディング処理部２１５へ渡すデータのデータ通信速度を１０Ｇｂｐｓのデータ伝送速度に絞るようになっている。

一方、フォワーディング処理部２１５から媒体アクセス制御部２１７に入力されたデータは、送信処理部２２２によって第１〜第２０の物理ポート２１６₁〜２１６₂₀に振り分けられる。このとき、受信処理部２２１とは異なり、送信処理部２２２は任意の物理ポート２１６の優先制御を行うようにはなっておらず、既に説明したように常に公平にラウンドロビンで各物理ポート２１６に渡すようになっている。このままでは、従来例で説明したように、トラフィックの状況によっては第１の物理ポート２１６₁に１Ｇｂｐｓのデータ通信速度を確保することができない恐れがある。そこで、バックプレッシャ制御部２１８が、フォワーディング処理部２１５から媒体アクセス制御部２１７へのデータの送出をバックプレッシャ信号２３１によって制御し、トラフィックの調節を行う。これにより、第１の物理ポート２１６₁に対する１Ｇｂｐｓのデータ通信速度の確保を実現する。

ここで、媒体アクセス制御部２１７が出力する従来のバックプレッシャ信号２３２について説明する。媒体アクセス制御部２１７は、データを各物理ポート２１６からその接続先へと送信するが、接続先の各通信機器との間でＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）８０２．３ｘに規定されたフロー制御を行うようになっている。具体的には、接続先の各通信機器は、受信データを一時的に格納するバッファメモリの空き容量が少なくなると、オーバフローを防ぐためにレイヤ３スイッチ２０１に自身へのデータの送信を停止させるためのポーズパケットを送る。媒体アクセス制御部２１７は、このポーズパケットを受け取ると、バックプレッシャ制御部２１８へ該当する物理ポート２１６を指定したバックプレッシャ信号２３２を出力して、フォワーディング処理部２１５から媒体アクセス制御部２１７へのデータの入力の一時停止を指示するようになっている。

たとえば、第２の物理ポート２１６₂を介してポーズパケットを受信すると、媒体アクセス制御部２１７は第２の物理ポート２１６₂を指定したバックプレッシャ信号２３２を出力する。バックプレッシャ制御部２１８は、このバックプレッシャ信号２３２を受け取り、そのままバックプレッシャ信号２３１としてフォワーディング処理部２１５へ送るようになっている。フォワーディング処理部２１５は、このバックプレッシャ信号２３１が入力されている間、第２の物理ポート２１６₂に対応する第２の送信バッファメモリ２２３₂に格納されたデータの媒体アクセス制御部２１７への送信を停止する。すると、これに対応して第２の物理ポート２１６₂からのデータの送出も行われないことになる。

次に、バックプレッシャ制御部２１８が独自に出力するバックプレッシャ信号２３１について説明する。バックプレッシャ制御部２１８は、フォワーディング処理部２１５から媒体アクセス制御部２１７へのデータの入力を監視する。そして、第１の物理ポート２１６₁に１Ｇｂｐｓのデータ通信速度が確保されるように、独自のバックプレッシャ信号２３１をフォワーディング処理部２１５へ送るようになっている。

バックプレッシャ制御部２１８は、帯域監視部分２２４から得られる各物理ポート２１６についてのデータの帯域消費の状態を示す帯域消費情報２３３を基に、一定の周期で媒体アクセス制御部２１７へ入力されたデータのデータ量を、物理ポート２１６ごとに累積する。そして、それぞれの割り当て帯域に相当する値まで達したかどうかを常に監視する。ここで、帯域消費とはデータ伝送速度がデータの伝送に消費されることを指し、割り当て帯域とはそれぞれの物理ポート２１６で送出されるデータが媒体アクセス制御部２１７へと入力される際のデータ通信速度の許容値を指す。いずれかの物理ポート２１６についてその割り当て帯域に相当する値にデータ量が達した場合には、該当する物理ポート２１６を指定したバックプレッシャ信号２３１を出力し、その周期が終了するまで出力し続ける。これにより、第１〜第２０の物理ポート２１６₁〜２１６₂₀で送出されるべきデータは、それぞれの割り当て帯域を超えないデータ通信速度でフォワーディング処理部２１５から媒体アクセス制御部２１７へと送られるようになっている。また、それぞれの周期が終わるごとにバックプレッシャ信号２３１のうち該当する物理ポート２１６の指定を解除する。

また、第１〜第２０の送信バッファメモリ２２３₁〜２２３₂₀でも、それぞれオーバフローを防ぐために、適宜バックプレッシャ信号２３４をトラフィック制御部２１４側へと出力する。すなわち、それぞれの送信バッファメモリ２２３について、媒体アクセス制御部２１７側へ送出されるデータ量に比べてトラフィック制御部２１４側から送られるデータ量が多くなると、これに応じたバックプレッシャ信号２３４が出力される。

このバックプレッシャ信号２３４は、トラフィック制御部２１４によって他の第２〜第ｎのスロット２１２₂〜２１２_nのそれぞれに設けられた図示しないトラフィック制御部に伝達される。これらの各トラフィック制御部では、自己に設けられた図示しないバッファメモリのうち、このバックプレッシャ信号２３４に対応するバッファメモリからのデータの取り出しを一時的に停止する。そして、他のバッファメモリからデータを取り出し、スイッチ部２１３へ送る。このようにして、スイッチ部２１３からトラフィック制御部２１４への１０Ｇｂｐｓのデータ伝送速度は、バックプレッシャ信号２３１によって指定された物理ポート２１６以外の物理ポート２１６から送出されるデータの転送に消費される。その結果、各物理ポート２１６から送出される個々のデータは、それぞれの物理ポート２１６のデータ伝送速度の範囲内のデータ通信速度で、第１のスロット２１２₁に送られてくることになる。

また、バックプレッシャ制御部２１８は、バックプレッシャ信号２３４を、帯域増加要求監視部分２２５から、各物理ポート２１６についての割り当て帯域増加の要求の有無を示す帯域増加要求情報２３５として取得するようになっている。すなわち、バックプレッシャ信号２３４が指定する送信バッファメモリ２２３でトラフィック制御部２１４側からデータが入力される際のデータ通信速度が増加しており、媒体アクセス制御部２１７側へ出力する際のデータ通信速度をこれに対応して増加させることが要求されていると認識する。

バックプレッシャ制御部２１８は、どのスロット２１２のどの物理ポート２１６にどれだけのデータ通信速度を送信方向で確保させたいかといった設定が行われると、その設定内容に従って送信方向の優先制御を開始する。この設定は、図２の装置本体２１１に備えられた図示しない入力装置によって行われ、優先ポート情報２３６として該当するスロット２１２のバックプレッシャ制御部２１８に伝達される。優先ポート情報２３６の生成は、装置本体２１１に接続されたパーソナルコンピュータ等の図示しない情報通信端末によって行われてもよい。あるいは、バックプレッシャ制御部２１８に予め設定されていてもよい。

図４は、バックプレッシャ制御部における送信方向の優先制御の処理の流れを表わしたものである。バックプレッシャ制御部２１８は、第１〜第２０の物理ポート２１６₁〜２１６₂₀のうち特定の物理ポートについてデータ通信速度を優先的に確保することが設定されているかどうかを監視する（ステップＳ２４１）。設定されていない場合には（Ｎ）、バックプレッシャ制御部２１８は媒体アクセス制御部２１７から通常のバックプレッシャ信号２３２を受け取り、そのままバックプレッシャ信号２３１としてフォワーディング処理部２１５へ送る処理のみを行い、優先制御は実行しない。

ここでは、優先ポート情報２３６によって第１の物理ポート２１６₁に１Ｇｂｐｓのデータ通信速度を確保することがバックプレッシャ制御部２１８に設定されたとする（Ｙ）。すると、他の物理ポート２１６全体に割り当て可能なデータ伝送速度を算出し、更にこれを割り当てる物理ポート２１６の個数で割ったものを、これらの他の物理ポート２１６のそれぞれの割り当て帯域の初期値として設定する（ステップＳ２４２）。ここでは、第１の物理ポート２１６₁以外の物理ポート２１６全体に割り当て可能なデータ伝送速度は９Ｇｂｐｓであり、これを個数１９で割るため、第２〜第２０の物理ポート２１６₂〜２１６₂₀の初期の割り当て帯域はそれぞれ約０．４７Ｇｂｐｓとなる。そして、フォワーディング処理部２１５から媒体アクセス制御部２１７へと送られるデータの帯域消費の状態の監視およびこれに基づくバックプレッシャ信号２３１の出力と、それぞれの物理ポート２１６についての帯域増加の要求の監視を開始する（ステップＳ２４３）。

バックプレッシャ制御部２１８は、第２〜第２０の物理ポート２１６₂〜２１６₂₀の全体に割り当てるデータ伝送速度を効率良く使用するために、このデータ伝送速度の帯域消費が９Ｇｂｐｓに達していない場合には（ステップＳ２４４：Ｎ）、各物理ポート２１６の割り当て帯域の調整を行う。まず、それぞれの物理ポート２１６の割り当て帯域増加の要求があるかどうかを帯域増加要求情報２３５を基に監視する（ステップＳ２４５）。具体的には、各物理ポート２１６について、帯域監視部分２２４を通過するデータ量が割り当て帯域に達している状態で、対応する送信バッファメモリ２２３を指定したバックプレッシャ信号２３４が出力されているかどうかを監視する。そして、いずれかの物理ポート２１６に割り当て帯域増加の要求があった場合には（Ｙ）、第２〜第２０の物理ポート２１６₂〜２１６₂₀の全体に割り当て可能なデータ伝送速度を超えない範囲で、該当する物理ポート２１６の割り当て帯域を高くし、他の割り当て帯域を低くする（ステップＳ２４６）。

たとえば、割り当て帯域が０．４７Ｇｂｐｓである第２の物理ポート２１６₂に対して１Ｇｂｐｓのデータ通信速度でトラフィック制御部２１４側からデータが送られてきたとし、他の第３〜第２０の物理ポート２１６₃〜２１６₂₀ではほとんどデータの送信が行われていないとする。すると、第２の送信バッファメモリ２２３₂はそのままの割り当て帯域ではオーバフローしてしまうため、第２の送信バッファメモリ２２３₂を指定したバックプレッシャ信号２３４が出力される。すると、バックプレッシャ制御部２１８は帯域増加要求情報２３５としてこれを検知し、第２の物理ポート２１６₂への割り当て帯域を増加させる。この場合、８Ｇｂｐｓを個数１８で割った約０．４４Ｇｂｐｓを第３〜第２０の物理ポート２１６₃〜２１６₂₀のそれぞれに対する割り当て帯域とすれば、９Ｇｂｐｓのデータ伝送速度を超えない範囲で、第２の物理ポート２１６₂に１Ｇｂｐｓを割り当てることができる。そして、調整が完了すると、ステップＳ２４４へ戻ってデータ伝送速度の消費が９Ｇｂｐｓに達するまで送信要求の監視と割り当て帯域の調整を繰り返す。また、割り当て帯域増加の要求が無い場合にも（ステップＳ２４５：Ｎ）、ステップＳ２４４へ戻る。

第２〜第２０の物理ポート２１６₂〜２１６₂₀の全体に割り当てるデータ伝送速度の消費が９Ｇｂｐｓに達すると（ステップＳ２４４：Ｙ）、バックプレッシャ制御部２１８は各物理ポート２１６へ割り当て帯域を固定する（ステップＳ２４７）。これは、いずれの物理ポート２１６についても割り当て帯域を低くすることができず、これ以上割り当て帯域の調整を行うことが難しいためである。そして、適宜バックプレッシャ信号２３１を出力し、それぞれに割り当て帯域を超えてフォワーディング処理部２１５から媒体アクセス制御部２１７へとデータが送信されないように制御を継続する。そして、図２の装置本体２１１に備えられた図示しない入力装置によって各物理ポートへの割り当て帯域の初期化が指示された場合には（ステップＳ２４８：Ｙ）、データの帯域消費の状態の監視およびこれに基づくバックプレッシャ信号の出力と、それぞれの物理ポート２１６についての割り当て帯域増加の要求の監視を終了する（ステップＳ２４９）。そして、再び特定の物理ポート２１６に対するデータ通信速度の確保が設定されたか否かの監視を開始する（リターン）。なお、時間と共にデータ伝送速度の消費が減少していく物理ポート２１６が存在しているような場合には、帯域割り当てを固定せず、帯域消費情報２３３を基に更に動的に調節を行っていくようにしてもよい。具体的には、データの帯域消費の状態を監視する際に、たとえば割り当て帯域の５０パーセントに達しない状態が所定時間だけ継続するか否かをも物理ポート２１６ごとに監視するようにする。そして、５０パーセントに達しない状態が所定時間だけ継続した場合には、該当する物理ポート２１６への割り当て帯域を半減させ、余った割り当て帯域を他の物理ポート２１６に分散させて割り当てるようにすればよい。

図５は、第１のスロットの送信方向のデータ伝送速度の状態を示したものである。図３に示したバックプレッシャ制御部２１８による制御の結果、１０Ｇｂｐｓである送信データ全体のデータ伝送速度２５１のうち、第１の物理ポート２１６₁に接続された第１の通信ケーブル２０４₁のデータ伝送速度に等しい１Ｇｂｐｓが、第１の物理ポート２１６₁のデータ伝送速度２５２として割り当てられることになる。すなわち、第１の物理ポート２１６₁には１Ｇｂｐｓのデータ通信速度が確保されることになる。そして、第２〜第２０の物理ポート２１６₂〜２１６₂₀の全体のデータ伝送速度２５３には残りの９Ｇｂｐｓが割り当てられ、割り当て帯域が固定されていない状態でそれぞれの物理ポート２１６に割り当てられるデータ伝送速度は最も低いレートで約０．４７Ｇｂｐｓとなる。

ところで、図２のレイヤ３スイッチ２０１の第１〜第ｎのスロット２１２₁〜２１２_nがそれぞれ外部から受信したデータのうち第１のスロット２１２₁の物理ポート２１６から送出すべきものが、スイッチ部２１３によって第１のスロット２１２₁へと転送されてくる。このとき、トラフィック制御部２１４は、既に説明したように、適宜バックプレッシャ信号２３４を他のスロット２１２のトラフィック制御部に送ることによってトラフィックを制御するようになっている。そこで、トラフィック制御部２１４で第１の物理ポート２１６₁から送出すべきデータを優先させた制御を行わせることによって、第１の物理ポート２１６₁に１Ｇｂｐｓのデータ通信速度を確保させることが考えられる。

しかしながら、トラフィック制御部２１４は媒体アクセス制御部２１７のオーバサブスクライブ処理に直接関与しないため、通常は各スロット２１２のトラフィック制御部２１４は共通した構成を有する装置部として生産されている。すなわち、トラフィック制御部２１４に送信方向の優先制御機能を持たせると、オーバサブスクライブのスロット２１２とオーバサブスクライブではないスロット２１２とで異なる構成のトラフィック制御部２１４を設けることになり、生産コストが増大してしまう。また、トラフィック制御部２１４では通常、物理ポートとは直接に関係しない個々のデータの属性に対応した別の優先制御が行われており、更に物理ポート単位での優先制御を行うようにすると構成がより複雑化し、更なる生産コストの増大を招いてしまう。したがって、トラフィック制御部２１４が直接関与せずに送信方向の優先制御を実現できることが望ましい。

別の案として、媒体アクセス制御部２１７がＦＩＦＯメモリからデータを取り出す処理に、公平なラウンドロビンではなく第１の物理ポート２１６₁からより多くデータを取り出すように重み付けした重み付きラウンドロビンを適用することも考えられる。しかしながら、通常のラウンドロビンを適用する場合に比べて装置が複雑化し、やはり生産コストの増大を招いてしまう。また、優先させる物理ポートを変更したり確保させるデータ通信速度を増減させるといった柔軟な優先制御を実現させることが難しい。

したがって、本実施例のレイヤ３スイッチ２０１のようにバックプレッシャ制御部２１８を設けて送信方向の優先制御を実現させることは、コストや制御の柔軟性の面において効果的である。

以上説明したように、本実施例のデータ中継装置によれば、オーバサブスクライブ処理を行う媒体アクセス制御部を備えているため、ポート密度を上げることができ、装置の小型化やコストパフォーマンスの向上が可能である。

また、バックプレッシャ制御部が媒体アクセス制御部とフォワーディング処理部との間のバックプレッシャ信号を制御することにより、送信方向の優先制御を行うことができる。したがって、たとえばサーバ等のアップストリーム側となる通信ケーブルが接続されているような定常的に多くのデータを送出することが想定される物理ポートに、そのデータ伝送速度の範囲内で所定のデータ通信速度を確保することが可能となる。また、この優先制御は媒体アクセス制御部からフォワーディング処理部へのバックプレッシャ制御を利用し、トラフィック制御部を使用しないため、より簡易に実現することができる。すなわち、トラフィック制御部はオーバサブスクライブ処理における優先制御に係わる必要がなく、従来のデータ中継装置の構成に媒体アクセス制御部の変更とバックプレッシャ制御部の追加を行うのみで送信方向の優先制御を実現することができる。

＜本発明の変形例＞

送信方向の優先制御を実現するバックプレッシャ信号を制御する機能は、実施例ではバックプレッシャ制御部に持たせるようにしていたが、このバックプレッシャ制御部の機能を媒体アクセス制御部に搭載させるようにすることも可能である。

図６は、本発明の変形例によるデータ中継装置としてのレイヤ３スイッチの構成を表わしたものであり、実施例の図２と対応するものである。図２と同一部分には同一の符号を付しており、これらについての説明を適宜省略する。レイヤ３スイッチ３０１は、装置本体２１１と、これに装着された第１〜第ｎのスロット３１２₁〜３１２_nにより構成されており、装置本体２１１には、これらのスロット３１２間のデータの転送を行うスイッチ部２１３が備えられている。第１のスロット３１２₁には、トラフィック制御部２１４と、フォワーディング処理部２１５と、第１〜第２０の物理ポート２１６₁〜２１６₂₀が接続された媒体アクセス制御部３１７とが備えられている。図２とは異なり、実施例の図２のバックプレッシャ制御部２１８と同様の処理を行うバックプレッシャ制御処理部３１８が、媒体アクセス制御部３１７内部の機能部として設けられている。そして、接続先からのフローコントロールによるバックプレッシャと優先制御によるバックプレッシャとを、共通のバックプレッシャ信号として出力してフォワーディング処理部２１５に送るようになっている。このように媒体アクセス制御部３１７に送信方向の優先制御の機能を持たせることで、バックプレッシャ制御部の設置が不要となり、低コスト化が可能となる。

なお、各スロットに接続される通信ケーブルで適用される通信は、以上説明した実施例および変形例に記載した内容の他に１０Ｇｂｐｓが２本や、１０Ｇｂｐｓが１本と１Ｇｂｐｓが１０本等、他の組み合わせとしてもよい。また、各スロットのポート合計速度や、優先させる任意の物理ポートの回線帯域や本数、スロットの数は実施例および変形例に記載された内容に限定されるものではなく、オーバサブスクライブ処理を行う媒体アクセス制御部に複数の物理ポートが接続されている他の場合にも適用可能であることは勿論である。

また、実施例および変形例では、媒体アクセス制御部からフォワーディング処理部へのバックプレッシャ信号を制御して媒体アクセス制御部へ入力されるデータを調整することにより送信方向の優先制御を行うとしたが、他の手法を用いて媒体アクセス制御部へ入力されるデータを調整するようにしてもよい。たとえば、フォワーディング処理部が一定周期ごとに優先させない物理ポートから送出すべきデータの送信を強制的に停止したり、フォワーディング処理部で優先させない物理ポートから送出すべきデータの送信を停止するか否かの判定を行うようにすればよい。また、１つの物理ポートではなく、複数の物理ポートについてこれら全体に所定のデータ通信速度を確保するようにしたり、これらの複数の物理ポートの中で更にデータ通信速度を制御するというように優先制御を階層化させてもよい。

本発明の一実施例によるデータ中継装置としてのレイヤ３スイッチが使用される通信システムの構成を表わしたシステム構成図である。 本実施例によるレイヤ３スイッチの構成を表わした構成図である。 本実施例によるレイヤ３スイッチの要部をデータが流れる様子およびバックプレッシャ制御部が優先制御を行う様子を模式的に表わした説明図である。 本実施例によるバックプレッシャ制御部における送信方向の優先制御の処理の流れを表わした流れ図である。 本実施例による第１のスロットの送信方向のデータ伝送速度の状態を示した説明図である。 本発明の変形例によるデータ中継装置としてのレイヤ３スイッチの構成を表わした構成図である。 従来提案されたポート合計速度よりもスイッチング容量を小さくしたデータ中継装置の構成を表わした構成図である。

符号の説明

２００ 通信システム
２０１、３０１ レイヤ３スイッチ
２０２ サーバ
２０３ サブネット
２０４ 通信ケーブル
２１１ 装置本体
２１２、３１２ スロット
２１３ スイッチ部
２１４ トラフィック制御部
２１５ フォワーディング処理部
２１６ 物理ポート
２１７、３１７ 媒体アクセス制御部
２１８ バックプレッシャ制御部
２２１ 受信処理部
２２２ 送信処理部
２２３ 送信バッファメモリ
３１８ バックプレッシャ制御処理部

Claims (8)

1. それぞれ単位時間当たりのデータ送出量の最大値が定められた複数のポートと、
   これら複数のポートのそれぞれに対応させてこれらのポートから外部に送出されるべきデータの単位時間当たりの流入量の最大量を規制する最大量規制手段と、
   前記複数のポートのうちの特定のポート以外のポートに対応して送られてくるデータの量の多少にかかわらず前記特定のポートから送出可能な単位時間当たりのデータの送出量としての送出保証値を設定する送出保証値設定手段と、
   この送出保証値設定手段で設定した送出保証値を前記最大量規制手段の規制した最大量から差し引いた値としての規制送出量を求める規制送出量演算手段と、
   前記特定のポート以外のポートに対応して送られてくるデータの単位時間当たりの量を、この規制送出量演算手段によって演算された規制送出量以下となるように規制するデータ量規制手段
   とを具備することを特徴とするデータ中継装置。
2. 前記最大量規制手段は、前記複数のポートのそれぞれから外部に送出されるべきデータを入力するデータ入力手段と、このデータ入力手段が入力したデータを全体の単位時間当たりの転送量の最大量を規制して対応するポートへと転送するデータ転送手段とを備え、前記データ量規制手段は、前記特定のポート以外のポートに対応して送られてくるデータとしての他データの単位時間当たりの送出量が前記規制送出量に達するか否かを逐次判別する判別手段と、この判別手段が前記規制送出量に達すると判別すると、前記データ転送手段に対して前記他データの転送を一時的に停止させて前記特定のポートに対応して送られてくるデータとしての特定データのみを転送させるデータ転送手段制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載のデータ中継装置。
3. 前記データ転送手段は、前記複数のポートのうち任意のポートを指定してそのポートに対応して送られてくるデータの転送の停止を指示する停止指示信号が入力されている間、これに従って該当するデータの転送を一時的に停止して他のデータのみを転送する手段であり、前記データ転送手段制御手段は、前記判別手段が前記他データの単位時間当たりの送出量が前記規制送出量に達すると判別してから前記規制送出量に達しないと判別するまでの間、このデータ転送手段に対して前記複数のポートのうち前記特定のポート以外のポートの全てを指定した前記停止指示信号を生成して前記データ転送手段へ送り続ける手段であることを特徴とする請求項２記載のデータ中継装置。
4. 前記判別手段は、前記データ転送手段が転送する前記他データについて、そのデータ量を所定の周期ごとに累積してその累積値が前記規制送出量に相当する値に達するか否かを逐次判別する手段であり、前記データ転送手段制御手段は、この判別手段が前記累積値が前記規制送出量に達すると判別すると、その周期が終了するまで前記停止指示信号を生成して前記データ転送手段へ送り続ける手段であることを特徴とする請求項３記載のデータ中継装置。
5. 前記複数のポートのうち前記特定のポート以外のそれぞれのポートに対して前記規制送出量を分割した値を割り当てる割当手段を更に具備し、前記判別手段は、この割当手段が割り当てを行ったポートごとに前記データ転送手段が転送するデータ量を累積してその累積値がこの割当手段による割当値に相当する値に達するか否かを判別する手段であり、前記データ転送手段制御手段は、この判別手段が前記累積値が前記割当値に相当する値に達すると判別したポートを指定した前記停止指示信号を生成して前記データ転送手段へ送る手段であることを特徴とする請求項４記載のデータ中継装置。
6. 前記データ入力手段は、それぞれ送信先の通信機器を示す宛先情報が含まれるデータをその宛先情報が示す通信機器への経路となる回線へ送出するために入力する手段であり、
   前記複数のポートとそれぞれのポートに接続された通信機器との対応付けを記憶する対応記憶手段と、
   前記データ入力手段が入力したデータのそれぞれについて、その宛先情報が示す通信機器を前記対応記憶手段で検索してそのデータを送出すべきポートを判別するポート判別手段と、
   前記複数のポートのそれぞれに対応して設けられ、このポート判別手段がポートを判別したデータを対応するものに振り分けて一時的に格納する複数のデータ格納手段とを更に具備し、
   前記データ転送手段は、これら複数のデータ格納手段に格納されたデータを取り出して前記複数のポートの対応するものへと転送することを特徴とする請求項５記載のデータ中継装置。
7. 前記特定のポートおよび前記送出保証値を任意に設定するための設定手段を更に具備することを特徴とする請求項１記載のデータ中継装置。
8. それぞれ単位時間当たりのデータ送出量の最大値が定められた複数のポートから外部に送出されるべきデータを入力するデータ入力ステップと、
   このデータ入力ステップで入力されたデータのうち特定のポートから出力されるべきデータについて、これ以外のポートに対応して前記データ入力ステップで入力されるデータの量の多少にかかわらず送出可能な単位時間当たりのデータの送出量としての送出保証値を設定する送出保証値設定ステップと、
   前記複数のポート全体の単位時間当たりのデータの送出量の最大量を規制する値として予め定められた規制量からこの送出保証値設定ステップで設定した前記送出保証値を差し引いた値を、規制送出量として算出する規制送出量算出ステップと、
   前記複数のポート全体の単位時間当たりのデータの送出量の最大量を前記規制量以下となるように規制するとともに、特定のポート以外のポートから送出されるデータの単位時間当たりの量がこの規制送出量算出ステップで算出した規制送出量以下となるように規制して、前記データ入力ステップで入力されたデータを対応するポートから外部に送出するデータ送出ステップ
   とを具備することを特徴とするデータ送出制御方法。

Images