JP2008124967A

JP2008124967A - イーサｏａｍスイッチ装置

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Publication number: JP2008124967A
Application number: JP2006308830A
Authority: JP
Inventors: Naotaka Yamashita; 直孝山下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2026-11-15
Also published as: JP4652314B2

Abstract

【課題】ＯＡＭパケットの挿入を行ったとしても、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部におけるパケット遅延が発生すること無いイーサＯＡＭスイッチ装置を提供する。
【解決手段】イーサＯＡＭスイッチ装置は、イーサＯＡＭパケットの挿入を行うＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０と、スイッチ部３０とを備えている。スイッチ部３０は、所定のタイミングでパケット間において、イーサＯＡＭパケットの挿入を行うことができる空き間隔を設けることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、イーサＯＡＭスイッチ装置に係る発明であり、特に、イーサＯＡＭパケットの挿入を行うことができるイーサＯＡＭスイッチ装置に関する。

イーサＯＡＭ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ＯｐｅｒａｔｉｏｎＡｎｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）スイッチ装置は、ＬＡＮに広く用いられているイーサネット（登録商標）を、キャリアクラスに適用するために普及しつつある。ここで、イーサＯＡＭスイッチ装置は、少なくとも、Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部、スイッチ部、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部とを備えている。ＩＥＥＥ８０２．１ａｇおよびＩＴＵ−ＴＹ．１７３１で規定される当該イーサＯＡＭスイッチ装置では、可変長・可変間隔のイーサネット（登録商標）パケット（以下、単にパケットと称する）が対象となっている。また、従来では、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部が、スイッチ部から随時送信されてきたパケットを一時的に保持（格納）するパケットメモリを有していた。

当該構成において、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部においてイーサＯＡＭパケットを挿入する場合には、当該イーサＯＡＭパケットを挿入させるために、スイッチ部から送信されてくるパケットを上記パケットメモリが一時的に格納する。その後、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部は、自機において生成したイーサＯＡＭパケットを挿入する。その後、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部は、パケットメモリに格納されていたパケットを随時読み出し、出力する。

しかし、上記イーサＯＡＭパケットの挿入処理から分かるように、スイッチ部側から送信されてくるパケットをＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部において一時的に格納するため、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部からのパケット出力が遅延してしまう。つまり、イーサＯＡＭパケットが挿入されることにより、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部では、当該イーサＯＡＭパケット以降のパケットにおいて、パケット遅延が発生する。

ここで、パケット長が可変長であり、パケット間隔が可変であり、かつ最大パケット長が１５００ｂｙｔｅ以上となるイーサＯＡＭの場合、上記パケットメモリのバッファ溢れを避けるためには、大容量（たとえば、バースト性の許容時間が１０ｍｓｅｃの場合に、ＧｂＥインターフェース当たり最低でも１０Ｍｂｉｔ必要）のパケットメモリが必要となる。そして、パケットメモリの容量が大きくなると、それに比例して上記パケット遅延も大きくなる。

したがって、イーサＯＡＭスイッチ装置では一般的に、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部におけるパケット遅延が上記の如く大きく。よって、スイッチ部等でシェーピング機能（シェーパ機能）などで帯域を制限したとしても無意味となる。

さらに、従来のイーサＯＡＭスイッチ装置の場合には、ＡＴＭのＣＬＰ（ＣｅｌｌＬｏｓｓＰｒｉｏｒｉｔｙ）と異なり、挿入するパケットに優先度を付与する機能が無い。したがって、最高優先と分類されたパケットが上記イーサＯＡＭパケットの挿入処理の際に、パケットメモリのバッファ溢れ等により廃棄されてしまう可能性が生じ得る。このため、スイッチ部におけるＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）機能が、有効に働かなくなるといった問題が生じる。

そこで、本発明は、イーサＯＡＭパケットの挿入を行ったとしても、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部におけるパケット遅延が発生すること無いイーサＯＡＭスイッチ装置を提供することを目的とする。さらに好ましくは、イーサＯＡＭパケットの挿入を行ったとしても、優先度の高いパケットが廃棄されてしまうことを防止できるイーサＯＡＭスイッチ装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のイーサＯＡＭスイッチ装置は、イーサＯＡＭパケットの挿入を行うＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部と、入力されてきたパケットを一時的に保持するパケットメモリを有しており、前記パケットメモリに保持されている前記パケットを順次読み出し、前記Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部に送信するスイッチ部とを、備えており、前記スイッチ部は、所定のタイミングで前記パケット間において、前記イーサＯＡＭパケットの挿入を行うことができる空き間隔を設けることができる。

また、請求項７に記載のイーサＯＡＭスイッチ装置は、第１のイーサＯＡＭパケットの挿入を行うＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部と、入力されてきたパケットを一時的に保持するパケットメモリを有しており、前記パケットメモリに保持されている前記パケットを順次読み出し、前記Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部に送信するスイッチ部と、入力されてきた第２のイーサＯＡＭパケットの検出を行い、前記スイッチ部の前段に配置されているＩｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部とを、備えており、前記Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部は、空き間隔用パケットを生成し、当該空き間隔用パケットに対して所定の優先度情報を付すことができ、既に優先度情報が付されている前記パケットおよび、前記所定の優先度情報が付された前記空き間隔用パケットを前記スイッチ部に送信し、前記スイッチ部は、前記優先度情報および前記所定の優先度情報に従って、前記メモリパケットから前記パケットおよび前記空き間隔用パケットを順次読み出すことにより、所定のパケット間に前記空き間隔用パケットを配置させることができ、前記Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０は、前記空き間隔用パケットを廃棄、当該廃棄により生じた空き間隔に、前記第１のイーサＯＡＭパケットを挿入する。

本発明の請求項１に記載のイーサＯＡＭスイッチ装置は、イーサＯＡＭパケットの挿入を行うＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部と、入力されてきたパケットを一時的に保持するパケットメモリを有しており、前記パケットメモリに保持されている前記パケットを順次読み出し、前記Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部に送信するスイッチ部とを、備えており、前記スイッチ部は、所定のタイミングで前記パケット間において、前記イーサＯＡＭパケットの挿入を行うことができる空き間隔を設けることができる。

このように、より前段のスイッチ部において上記空き間隔を設けているので、イーサＯＡＭパケットを挿入したとしても、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部において、パケット遅延が生じることを防止できる。

このように、より前段のスイッチ部において所定のパケット間に空き間隔用パケットが挿入される。そして、当該空き間隔用パケットの位置にイーサＯＡＭパケットを挿入（代入）する。したがって、イーサＯＡＭパケットを挿入したとしても、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部において、パケット遅延が生じることを防止できる。

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置の内部構成の一部を示すブロック図である。

図１に示すように、イーサＯＡＭスイッチ装置は、Ｉｎｇｒｅｓｓ（入力）側ＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）部１０、Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０、スイッチ部３０、Ｅｇｒｅｓｓ（出力）側ＯＡＭ部４０、およびＥｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部５０を、少なくとも備えている。ここで、パケットは、Ｉｎｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部１０からＥｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部５０の方向に向かって伝送される。

Ｉｎｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部１０では、ＩＥＥＥ８０２．３で規定される入力側の処理（主に、パケットに付与されるＦＣＳ（ＦｒａｍｅＣｈｅｃｋＳｅｑｕｅｎｃｅ）や規定外のフレームのチェック等）を行う。

これに対して、Ｅｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部５０では、ＩＥＥＥ８０２．３で規定される出力側の処理（主に、パケットに対する、ＦＣＳ、プリアンブルやＳＦＤ（ＳｔａｒｔＦｒａｍｅＤｅｌｉｍｉｔｅｒ）の付与等）を行う。

Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０では、入力側の処理として主に、イーサＯＡＭパケット（第２のイーサＯＡＭパケットと把握できる）の検出および他のノードとの接続性が正常か否か等の検出を行う。

これに対して、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０では、出力側の処理として主に、イーサＯＡＭパケット（第１のイーサＯＡＭパケットと把握できる）生成、および当該生成したイーサＯＡＭパケットの挿入を行う。本発明では、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０は、後述する空き間隔にイーサＯＡＭパケットを挿入する。

図１に基づいて、当該Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０内の各ブロックの説明を行う。図１に示すように、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０は、イーサＯＡＭパケット生成部４１、イーサＯＡＭパケットメモリ４２、およびセレクタ４３を少なくとも備えている。

イーサＯＡＭパケット生成部４１は、イーサＯＡＭパケットの生成を行う部分である。ここで、イーサＯＡＭパケットとは、ＩＥＥＥ８０２．１ａｇおよびＩＴＵ−ＴＹ．１７３１で規定されている、通信装置において必要とされるＯＡＭ機能を実現するためのパケットである。当該イーサＯＡＭパケットとして、たとえば、ＥＴＨ−ＬＢパケット（ループバック機能により、ユーザの指示により両装置間の正常性を確認するためのパケット）やＥＴＨ−ＣＣパケット（接続性確認機能により、両装置間の正常性を常時確認するためのパケット）等がある。

イーサＯＡＭパケットメモリ４２は、イーサＯＡＭパケットがイーサＯＡＭパケット生成部４１で生成された後、イーサＯＡＭパケットの挿処理が行われるまでの間、当該生成されたイーサＯＡＭパケットを一時的に保持（格納）する。

セレクタ４３は、イーサＯＡＭパケット生成部４１から出力されるセレクト信号に基づいて、スイッチ部３０から送信されてきたパケットおよびイーサＯＡＭパケットを順次Ｅｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部５０に送信する。ここで、スイッチ部３０から送信されてくるパケット群において、所定のパケット間に後述する空き間隔が存する場合には、イーサＯＡＭパケットメモリ４２からイーサＯＡＭパケットが読み出され、当該空き間隔に当該イーサＯＡＭパケットを挿入し、後段のＥｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部５０に出力する。

さて次に、スイッチ部３０について説明する。スイッチ部３０は、データリング層でネットワーク同士を接続するための部分である。なお、当該スイッチ部３０の一般的な機能は、いわゆる周知のスイッチングハブで実現される機能と同じである。つまり、要約的に言えば、複数の入出力間の電気的な接続の変更を行う。

また、本発明では、スイッチ部３０は、所定のタイミングでパケット間において、イーサＯＡＭパケット（第１のイーサＯＡＭパケットと把握できる）の挿入を行うことができる空き間隔（以下、単に空き間隔と称する）を設けることができる。

ここで、イーサネット（登録商標）では、パケットとパケットの間の間隔は一般的に可変であり、当該パケット間隔は、ＩＦＧ（インターフレームギャップ）＋プリアンブル＋ＳＦＤで構成される。ＩＦＧの最小値は１２ｂｙｔｅ（９６ｂｉｔ）であり、最大値の規定は無い。プリアンブルは、７ｂｙｔｅ（固定）である。またＳＦＤは、１ｂｙｔｅ（固定）である。したがって、一般的にはパケット間の間隔は、最小値２０ｂｙｔｅで、ＩＦＧのバイト数が増えると、これに応じて大きくなる。

これに対して、上記空き間隔は固定であり、以下のバイト数程度である。つまり、当該空き間隔は、イーサＯＡＭパケットのパケット長（固定）＋４０ｂｙｔｅである。ここで、当該「４０ｂｙｔｅ」は、イーサＯＡＭパケット一方端と先行するパケットの後端との間の間隔と、イーサＯＡＭパケット他方端と後続するパケットの先端との間の間隔との合計（より具体的には、合計の最小値）である。なお、以降の各実施の形態においても、空き間隔（実施の形態５においては、空き間隔用パケットの廃棄後に生じる空き間隔）として、上記バイト長を採用することができる。

また、図１に示すように、スイッチ部３０は、少なくとも１以上のパケットメモリ（Ｑｕｅｕｅ）３１ａ〜３１ｎ、読み出し制御部３２、およびセレクタ３３を少なくと備えている。

当該パケットメモリ３１ａ〜３１ｎは、Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０から出力され、スイッチ部３０に入力されてきたパケットを一時的に保持（格納）する部分である。たとえば、イーサＯＡＭスイッチ装置において、一方の入力部と他方の入力部とから同時に、所定の出力部と電気的に接続すべき事象が生じたとする。当該場合には、いずれか一の入力部からのパケットを所定の出力部に伝送している間、残りの入力部からのパケットをパケットメモリ３１ａ〜３１ｎで一時的に格納しておく（なお、前述のパケット伝送終了後、当該格納されていたパケットの前記所定の出力部に対する伝送を開始する）。

また、ＩＥＥＥ８０２．１ａｇおよびＩＴＵ−ＴＹ．１７３１で規定されるイーサＯＡＭ機能が適用されたイーサＯＡＭスイッチ装置では、ＱｏＳ機能を実現するために、スイッチ部３０には複数のパケットメモリ３１ａ〜３１ｎが配設される。つまり、当該イーサＯＡＭスイッチ装置では、スイッチ部３０のパケットメモリ３１ａ〜３１ｎからのパケット読み出し時に、読み出し制御部３２で上記ＩＦＧを増減させることにより、上記ＱｏＳ機能やシェーパ機能を実現している。したがって、パケットメモリ３１ａ〜３１ｎの数が多くなるほど、高度なＱｏＳ機能を実現することができる。

ここで、上記各動作を可能せしめる観点から、パケットメモリ３１ａ〜３１ｎの容量は、最大で約数百ＭＢｙｔｅである。

なお、パケットに付されている優先度情報に応じて、各パケットは、異なるパケットメモリ３１ａ〜３１ｎにおいて一時格納される。たとえば、パケットメモリ３１ａには最も優先度の高いパケットが一時格納され、パケットメモリ３１ｂには２番目に優先度の高いパケットが一時格納され、パケットメモリ３１ｎには最も優先度の低いパケットが一時格納される。

読み出し制御部３２は、上記したようにＱｏＳ機能等を実現するために、各パケットメモリ３１ａ〜３１ｎからパケットを読み出す制御、パケット間の間隔を増減する制御等を行っている。また、読み出し制御部３２は、所定のタイミングでパケット間において、上記空き間隔を設ける制御も行う。読み出し制御部３２のこれらの制御は、パケットメモリ３１ａ〜３１ｎからのパケットの読み出し時期を制御することにより実現される（たとえば、読み出し制御部３２は、所定のタイミングでパケット間において上記空き間隔を設けることができるように、パケットの読み出し時期を制御する）。

ここで、全てのパケット間に上記空き間隔を設ける制御を行うと、ユーザデータのパケットのための有効帯域が削減してしまう。したがって、当該空き間隔の形成は、必要最小限の制御で行う必要である。たとえば、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０において空き間隔に挿入されるイーサＯＡＭパケットの数が、１０個／秒であると予め設定されていたとする。当該場合には、読み出し制御部３２の制御の下、１００ｍｓｅｃ毎に空き間隔が設けられる（各空き空間のバイト数は、上記の通り固定（一定）である）。

つまり、読み出し制御部３２は、自機に予め設定されている設定情報に従って、パケットメモリ３１ａ〜３１ｎからのパケットの読み出し時期を制御することにより、上記空き間隔を設ける。

読み出し制御部３２は、従来より、ＱｏＳ機能やシェーパ機能を実現するために、帯域計算機能を有している。したがって、読み出し制御部３２の多少の設計変更のみで、当該読み出し制御部３２に上記空き間隔を設けるための制御機能（つまり、通常は帯域計算に基づいて可変であるパケット間の間隔を、１００ｍｓｅｃ毎に上記空き間隔を設ける制御を行う機能）を追加することができる。

なお、読み出し制御部３２の制御の下でパケットメモリ３１ａ〜３１ｎから読み出された各パケットは、セレクタ３３を介して、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０に送信される。

上記のように、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置では、スイッチ部３０（より具体的には、読み出し制御部３２）は、所定のタイミングでパケット間において上記空き間隔を設ける。その後スイッチ部３０は、当該空き間隔を含めて各パケットを後段のＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部３０に向けて出力する（図２の上段）。そして、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部３０は、当該空き間隔にイーサＯＡＭパケット（第１のイーサＯＡＭパケットと把握できる）を挿入する（図２の下段）。

したがって、図２に示すように、スイッチ部３０から出力されるパケットに対して、Ｅｇｒｅｓｓ側ＯＡＭ部４０においてパケットが遅延が生じることが無い。

なお、比較のために、パケット遅延が生じる構成（図３に示す構成）について言及する。図３に示すイーサＯＡＭスイッチ装置は、スイッチ部１３０（具体的に読み出し制御部１３２）の動作、およびＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部１４０（具体的にパケットメモリ１４４）の構成・動作の点において、図１のイーサＯＡＭスイッチ装置と異なる。

つまり、図３に示す構成では、読み出し制御部１３２は、上記空き間隔を設ける機能を有していない。したがって、図４の上段に示すように、スイッチ部３０からは、ＱｏＳ機能およびシェーパ機能の観点から帯域調整された各パケットが出力される。そして、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部１４０では、イーサＯＡＭパケットを挿入すべき時期がきたら、当該挿入のために、パケットメモリ１４４で後続のパケットを一時格納する。そして、セレクタ１４３においてイーサＯＡＭパケットを挿入した後、パケットメモリ１４４は格納していたパケットを出力する（図４の下段）。

図３に示すイーサＯＡＭスイッチ装置の場合には、上記のようにイーサＯＡＭパケットの挿入処理を行うので、図４に示すように、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部において後続のパケットは遅延する。

これに対して、本実施の形態では、上記のように、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０の前段に配置されているスイッチ部３０（読み出し制御部３２）における空き間隔形成後、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０において、イーサＯＡＭパケットを挿入している。したがって、図３に示したパケットメモリ１４４を具備しなくとも、当該イーサＯＡＭパケットの挿入を行える。さらに、当該挿入を行ったとしてＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０においてパケット遅延が発生しない（図２）。

なお、上記の通り、図１に示す構成では、上記パケットメモリ１４４を省略できるので、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置では、装置コストの削減も図ることができる。

なお、上記空き間隔の形成は、パケットメモリ３１ａ〜３１ｎからの読み出し時に制御を行うため、空き帯域がない場合でもＱｏＳ機能によりパケットの廃棄を行い、空き間隔を設けることができる。したがって、通信ネットワークに対して悪影響を与えないることなく、またＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０にて優先度を判定するといった機能を追加することなく、本実施の形態を実現可能である。

また、図１に示す構成では、パケット伝送方向において、Ｉｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部１０、Ｉｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０が当該順に配設されており、同じくパケット伝送方向において、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０、Ｅｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部５０が当該順に配設されている。

しかし、ＭＡＣ部とイーサＯＡＭ部との順序を逆にしても良い。つまり、パケット伝送方向において、Ｉｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０、Ｉｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部１０の順の配設を採用しても良い。同様に、パケット伝送方向において、Ｅｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部５０、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０の順の配設を採用しても良い。

また、本実施の形態で示すパケットメモリ３１ａ〜３１ｎ，４２は、パケットを蓄積するためにある程度の容量が必要であり、ＦＩＦＯ等の小容量のメモリを示すものではない。

＜実施の形態２＞
図５は、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置は、実施の形態１に係るイーサＯＡＭスイッチ装置と下記の点において異なる。

つまり、本実施の形態では、スイッチ部３０において上記空き間隔を設ける所定のタイミングは、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０から送信される空き位置要求信号により、制御することができる。

具体的に、イーサＯＡＭパケット生成部４１が、イーサＯＡＭパケットを生成する。すると、当該イーサＯＡＭパケットを挿入するための空き間隔を所定のパケット間に設ける旨の命令（これを空き位置要求信号と称する）を、イーサＯＡＭパケット生成部４１は読み出し制御部３２に対して送信する。

ここで、たとえばイーサＯＡＭパケットとしてＥＴＨ−ＬＢを挿入する場合には、読み出し制御部３２は、ＥＴＨ−ＬＢを挿入すべきイベント時（通常は、ユーザからの外部指示を受けた時）に、上記空き位置要求信号を送信する。また、イーサＯＡＭパケットとしてＥＴＨ−ＣＣを挿入する場合には、読み出し制御部３２は、ＥＴＨ−ＣＣを挿入すべき周期の時（定周期であり、規定されている当該周期の最小値は３．３ｍｓｅｃ）に、上記空き位置要求信号を送信する。

当該空き位置要求信号を受信した読み出し制御部３２は、空き位置要求信号の内容に従って、所定のパケット間に上記空き間隔が生成されるように、各パケットメモリ３１ａ〜３１ｎからのパケット読み出し時期を調整（制御）する。ここで、空き位置要求信号を送出してから実際に空き間隔が設けられるまでには、処理遅延などの関係で若干の遅延が生じる場合もある。当該遅延が生じる場合には、エラスティックストアなどによりタイミング調整を行う。

また、スイッチ部３０で設けられた上記空き間隔には、イーサＯＡＭ部４０においてイーサＯＡＭパケットが挿入される。

なお、本実施の形態に係る読み出し制御部３２は、空き位置要求信号に従って上記空き間隔を形成すると共に、実施の形態１で示すように、自機に設定されている設定条件に従い上記空き間隔を作成しても良い。他方、本実施の形態に係る読み出し制御部３２は、空き位置要求信号を受信したときのみに、上記空き間隔を形成するように構成されていても良い。

上記のように、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置では、スイッチ部３０は、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０から送信される空き位置要求信号に従って、上記空き間隔を設けている。

つまり、空き位置要求信号を発信しているので、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０は、イーサＯＡＭパケットの挿入時期を自機において予め認識することができる。したがって、図１に示すような、生成後のイーサＯＡＭパケットを一時的に格納しておくイーサＯＡＭパケットメモリ４２を、本実施の形態に係るＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０では省略することができる（図１で示したイーサＯＡＭパケットメモリ４２が削減されるので、イーサＯＡＭスイッチ装置全体のコストダウンにも繋がる）。

なお、実施の形態１に係る構成において、イーサＯＡＭパケットとしてＥＴＨ−ＬＢを採用することは容易であるが、イーサＯＡＭパケットとしてＥＴＨ−ＣＣを採用することは容易ではない。しかし、実施の形態２に係る構成の場合には上記空き位置要求信号の送信が行われるので、イーサＯＡＭパケットとしてＥＴＨ−ＬＢを採用することも、ＥＴＨ−ＣＣを採用することも容易である。

また、本実施の形態においても、ＱｏＳ機能やシェーパ機能を実現するために帯域計算機能を有している読み出し制御部３２を有効活用しているため、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置を、より低コストにて提供することができる。

Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０で任意の時間位置に空き位置要求を行うことにより、パケットの廃棄が発生しやすくなる可能性がある。ここで、上記空き間隔を設ける機能は、実施の形態１と同様にスイッチ部３０のパケットメモリ３１ａ〜３１ｎでの読み出し制御を用いて実現される。そのため、ＱｏＳ機能を実現した状態で実現可能で、イーサＯＡＭパケットの挿入を実現することができる。したがって、ＩＥＥＥ８０２．１ａｇで規定されているＥＴＨ−ＣＣの最小間隔である３．３ｍｓｅｃ周期に対しても適用可能である。

＜実施の形態３＞
図６は、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置は、実施の形態２に係るイーサＯＡＭスイッチ装置と下記の点において異なる。

つまり、本実施の形態では、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０から送出される空き位置要求信号には、優先度情報が含まれている。そして、当該空き位置要求信号を受信したスイッチ部３０（より具体的には、ＱｏＳ機能を有する読み出し制御部３２）は、上記優先度情報に従った所定のタイミングで、上述した空き間隔を設ける。

たとえば、イーサＯＡＭパケット生成部４１において最高優先度のＯＡＭパケットを生成したとする（当該最高優先度のＯＡＭパケットとして、定期的に挿入する必要性があるＥＴＨ−ＣＣ等が考えられる）。当該場合には、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０は（より具体的には、イーサＯＡＭパケット生成部４１）は、最高優先度を示す優先度情報を含む空き位置要求信号を生成し、送出する。

当該空き位置要求信号を受信したスイッチ部３０（より具体的には、読み出し制御部３２）は、当該最高優先度を示す優先度情報に従って（つまり、如何なるパケットの読み出しより優先して）所定のタイミングで上述した空き間隔を設ける。具体的に、当該空き位置要求信号を受信した読み出し制御部３２は、その後直ぐに、いずれのパケットメモリ３１ａ〜３１ｎからのパケットの読み出しを一時停止する。そして、一定時間経過後、読み出し制御部３２は、優先度高いパケットメモリ３１ａ〜３１ｎから順にパケットの読み出し処理を再開する。これにより、スイッチ部３０では所定のパケット間に上記空き間隔を設けることができる。

他方たとえば、イーサＯＡＭパケット生成部４１において最低優先度のＯＡＭパケットを生成したとする（当該最低優先度のＯＡＭパケットとして、イベントドリブン的に挿入する必要性があるＥＴＨ−ＬＣＫやＥＴＨ−ＬＢ等が考えられる）。当該場合には、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０は（より具体的には、イーサＯＡＭパケット生成部４１）は、最低優先度を示す優先度情報を含む空き位置要求信号を生成し、送出する。

当該空き位置要求信号を受信したスイッチ部３０（より具体的には、読み出し制御部３２）は、当該最低優先度を示す優先度情報に従った所定のタイミングで上述した空き間隔を設ける。具体的に、当該空き位置要求信号を受信した読み出し制御部３２は、より優先度高いパケットメモリ３１ａ〜３１ｎから順にパケットの読み出し処理を実施した後に、上記空き間隔を設ける。

また、たとえば、イーサＯＡＭパケット生成部４１において所定の優先度のＯＡＭパケットを生成したとする（当該所定の優先度のＯＡＭパケットは、読み出しの優先度が第２の優先度であるパケットと、読み出し優先度が第３の優先度であるパケットとの間に挿入されるとする）。当該場合には、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０は（より具体的には、イーサＯＡＭパケット生成部４１）は、当該所定の優先度を示す優先度情報を含む空き位置要求信号を生成し、送出する。

当該空き位置要求信号を受信したスイッチ部３０（より具体的には、読み出し制御部３２）は、上記所定の優先度を示す優先度情報に従った所定のタイミングで上述した空き間隔を設ける。つまり、当該空き位置要求信号を受信した読み出し制御部３２は、読み出し優先度が第２の優先度であるパケットメモリからのパケットの読み出しを終了した後、読み出し優先度が第３の優先度以下である他のパケットメモリからのパケット読み出し処理を一時停止する。

そして、一定時間経過後、読み出し制御部３２は、読み出し優先度が第３の優先度であるパケットメモリからのパケット読み出し処理を再開する。なお、読み出し優先度が第３の優先度であるパケットメモリからのパケットの読み出し処理が終了すると、次に、読み出し優先度が第４の優先度であるパケットメモリからのパケットの読み出しが実施される。以後、読み出し優先度の高いパケットメモリから順にパケットの読み出し処理が実施される。

当該読み出し制御部３２の制御により、スイッチ部３０では所定のパケット間（つまり、第２の優先度のパケットの最後と、第３の優先度のパケットの最初との間）に上記空き間隔を設けることができる。

本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置では、空き位置要求信号に優先度情報が含まれている。したがって、空き間隔を設けることにより、より優先度の高いパケットが廃棄されることを防止することができる。

つまり、空き位置要求信号に優先度情報を含めず、常に、空き間隔の設ける優先度が最も高い場合を想定する。すると、スイッチ部３０からのパケット伝送の帯域最適化の観点から、パケットメモリ３１ａ〜３１ｎに蓄積されるパケットが必要以上に廃棄されてしまうことがある。

そこで、本実施の形態のように、空き位置要求信号に優先度情報を含めることにより、適正な優先度に従ったタイミングで空き間隔を設けることができる。したがって、所定のパケット間に空き間隔を設けることにより、優先度の高いパケットがむやみに廃棄されることを防止できる。つまり、イーサＯＡＭパケットとユーザデータのパケットと間の優先度を適切に管理することができる。

＜実施の形態４＞
図７は、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置は、実施の形態１に係るイーサＯＡＭスイッチ装置と下記の点において異なる。

つまり、本実施の形態では、読み出し制御部３２による制御では無く、バックプレッシャー機能を利用して、スイッチ部３０において上記空き間隔を設ける。したがって、本実施の形態に係るＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部は、バックプレッシャー信号を送信する入力インターフェース４６を備えており、本実施の形態に係るスイッチ部３０は、当該バックプレッシャー信号を受信する出力インターフェース３６を備えている。

ここで、各インターフェース３６，４６は、高速なＬＳＩ間のインターフェースであり、従来よりスイッチ装置に用いられているものである。バックプレッシャー機能を有する当該インターフェース３６，４６として、ＳＰＩ−４．２インターフェースなどを採用することができる。

上記構成において、スイッチ部３０（より具体的には、出力インターフェース３６）は、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０の入力インターフェース４６から送信されるバックプレッシャー信号を受信することにより、上記空き間隔を設ける。以下、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置のより詳細な動作の説明を行う。

イーサＯＡＭパケット生成部４１が、イーサＯＡＭパケットを生成する。すると、図８の２段目に示すように、入力インターフェース４６は、後段の出力インターフェース３６に対してハイレベルのバックプレッシャー信号を送信する。

当該バックプレッシャー信号を受信したスイッチ部３０（出力インターフェース３６）は、当該バックプレッシャー信号がハイレベルの間、パケットの送出を一時的に行わなくなる。そして、バックプレッシャー信号がローレベルに戻る時期同期して、出力インターフェース３６は、パケットの送出を再開する。このように、一時パケットの送出を停止することにより、所定のパケット間に上記空き間隔を設けることができる（図８の上段参照）。

スイッチ部３０で設けられた上記空き間隔には、イーサＯＡＭ部４０においてイーサＯＡＭパケットが挿入される（図８の下段参照）。

ここで、バックプレッシャー信号を発信しているので、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０は、イーサＯＡＭパケットの挿入時期を自機において予め認識することができる。したがって、図１に示すような、生成後のイーサＯＡＭパケットを一時的に格納しておくイーサＯＡＭパケットメモリ４２を、本実施の形態に係るＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０では省略することができる（図１で示したイーサＯＡＭパケットメモリ４２が削減されるので、イーサＯＡＭスイッチ装置全体のコストダウンにも繋がる）。

上記のように、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置では、スイッチ部３０は、入力インターフェース４６から送信されるバックプレッシャー信号に従って、上記空き間隔を設けている。

したがって、従来から使用されているインターフェースおよびＬＳＩを活用して、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

つまり、実施の形態１〜３の場合には、スイッチ部３０の読み出し制御部３２は、専用設計が必要となる。したがって、当該読み出し制御部３２は、専用ＬＳＩ等に空き空間を設けるための制御機能をインプリメントする必要がある。しかし、当該専用ＬＳＩの開発には費用を要する。

そこで、本実施の形態では、インターフェースのバックプレッシャー機能を利用して、上記空き間隔を設ける構成を採用する。当該構成により、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０からバックプレッシャー信号を送信すると、当該バックプレッシャー信号（ハイレベルと把握できる）を受信している期間、スイッチ部３０はパケットを送出しなくなる。

したがって、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０が、所定の期間ハイレベルのバックプレッシャー信号を送出するだけで、以下の効果を発揮しつつ、実施の形態２と同様な効果を得ることができる。つまり、既に市販されているスイッチ部３０のＬＳＩ（つまり、上記のような特別な設計を要さないＬＳＩ）および市販の各インターフェース３６，４６を使用しつつ、実時間性能良く、かつ専用ＬＳＩの開発費を要することなく、実施の形態２と同様な効果を得ることができる。

＜実施の形態５＞
図９は、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置は、実施の形態１に係るイーサＯＡＭスイッチ装置と下記の点において異なる。

つまり、本実施の形態では、読み出し制御部３２による制御では無く、Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０において空き間隔用パケットを挿入することにより、結果として、上記空き間隔を設ける。ここで、上記各実施の形態１〜４では、スイッチ部３０において空き間隔が形成されていた。しかし、本実施の形態では、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０において上記空き間隔用パケットを廃棄することにより、所定のパケット間に上記空き間隔が形成される。

スイッチ部３０の前段側には、入力されてきたイーサＯＡＭパケット（第２のイーサＯＡＭパケットと把握できる）の検出を行い、以下の動作を行うＩｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０が配設されている。当該Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０は、空き間隔用パケットを生成し、当該空き間隔用パケットに対して所定の優先度情報を付すことができる。そして、当該Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０は、既に優先度情報が付されているユーザデータであるパケットおよび上記所定の優先度情報が付された空き間隔用パケットを、スイッチ部３０に対して送信する。

Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０内に配設されているパケットメモリ２１は、Ｉｎｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部１０から送出された、ユーザデータであるパケットを受信し、各パケットを一時的に格納する。ここで、当該パケットには、既に優先度情報が付されている。

また、当該Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０内に配設されている空き間隔用パケット生成部２２では、所定のデータ幅を有する空き間隔用パケットを生成する。ここで、空き間隔用パケット生成部２２において、当該空き間隔用パケットには所定の優先度情報が付される。

また、当該Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０は、パケットメモリ２１に一時格納されている各パケットおよび空き間隔用パケット生成部２２に生成された空き間隔用パケットを、当該Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０内に配設されているセレクタ２３を介して、スイッチ部３０に向けて送信する。

スイッチ部３０には、各優先度毎に複数のパケットメモリ３１ａ〜３１ｎが配設されている。したがって、当該Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０から送出されたパケットおよび空き間隔用パケットは各々、それらに付されている優先度情報（所定の優先度情報を含む）に従って、該当するパケットメモリ３１ａ〜３１ｎに配信される。

スイッチ部３０では、優先度情報および所定の優先度情報に従って、メモリパケット３１ａ〜３１ｎからパケットおよび空き間隔用パケットを順次読み出す。これにより、図１０の上段に示すように、空き間隔用パケットの位置に空き間隔と把握できる領域を設けることができる。ここで、各パケットメモリ３１ａ〜３１ｎからのパケットおよび空き間隔用パケットの上記読み出し処理は、ＱｏＳ機能やシェーパ機能を有する読み出し制御部３２の制御の下、実施される。

スイッチ部３０から送出された各パケット（図１０の上段のパケット群）を受信したＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０では、既に、イーサＯＡＭパケット生成部４１において、空き間隔に挿入されるイーサＯＡＭパケット（第１のイーサＯＡＭパケットと把握できる）が生成されている。そして、当該生成されたイーサＯＡＭパケットは、上記空き間隔用パケットの位置に挿入されるまで、イーサＯＡＭパケットメモリ４２に一時格納されている。

Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０において図１０の上段に示すパケット群を受信すると、当該Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０は、上記空き間隔用パケットを廃棄する。そして、図１０の下段に示すように、当該廃棄処理により形成された空き間隔に、イーサＯＡＭパケットメモリ４２に一時格納されていたイーサＯＡＭパケットを挿入する。

以上のように、本実施の形態に係るイーサＯＡＭスイッチ装置は、Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部２０で、所定の優先度付きの空き間隔用パケットを生成し、スイッチ部３０の所定のパケットメモリに送信している。スイッチ部３０では、優先度情報および所定の優先度情報に基づいて、優先度の高い順に、パケットおよび空き間隔用パケットをＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０に送信している。そして、Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０では、空き間隔用パケットを廃棄して、その位置にイーサＯＡＭパケットを挿入している。

したがって、既に市販されているスイッチ部３０のＬＳＩ（つまり、スイッチ部３０の読み出し制御部３２を構成するＬＳＩであり、実施の形態１から３で説明した空き間隔を形成するために、特別な設計（専用設計）を必要としないＬＳＩ）を使用しつつ、実施の形態１で説明した効果と同様の効果を得ることができる。

また、上記の通り空き間隔用パケットには、所定の優先度情報を付すことができる。したがって、実施の形態３と同様に、空き間隔用パケットを挿入させることにより、優先度の高いパケットがむやみに廃棄されることを防止できる。つまり、イーサＯＡＭパケットとユーザデータのパケットと間の優先度を適切に管理することができる。

実施の形態１に係るイーサＯＡＭスイッチ装置の構成を示すブロック図である。所定のパケット間に空き間隔が形成され、当該空き間隔の位置にイーサＯＡＭパケットが挿入されることを示す図である。他のイーサＯＡＭスイッチ装置の構成を示すブロック図である。所定のパケット間に空き間隔が形成され、当該空き間隔の位置にイーサＯＡＭパケットが挿入されることを示す図である。実施の形態２に係るイーサＯＡＭスイッチ装置の構成を示すブロック図である。実施の形態３に係るイーサＯＡＭスイッチ装置の構成を示すブロック図である。実施の形態４に係るイーサＯＡＭスイッチ装置の構成を示すブロック図である。所定のパケット間に空き間隔が形成され、当該空き間隔の位置にイーサＯＡＭパケットが挿入されることを示す図である。実施の形態５に係るイーサＯＡＭスイッチ装置の構成を示すブロック図である。所定のパケット間に空き間隔用パケットが形成され、当該空き間隔用パケットの位置にイーサＯＡＭパケットが挿入されることを示す図である。

符号の説明

１０Ｉｎｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部、２０Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部、２１，３１ａ〜３１ｎパケットメモリ、２２空き間隔用パケット生成部、２３，３３，４３セレクタ、３０スイッチ部、３２読み出し制御部、４０Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部、４１イーサＯＡＭパケット生成部、４２イーサＯＡＭパケットメモリ、５０Ｅｇｒｅｓｓ側ＭＡＣ部。

Claims

イーサＯＡＭパケットの挿入を行うＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部と、
入力されてきたパケットを一時的に保持するパケットメモリを有しており、前記パケットメモリに保持されている前記パケットを順次読み出し、前記Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部に送信するスイッチ部とを、備えており、
前記スイッチ部は、
所定のタイミングで前記パケット間において、前記イーサＯＡＭパケットの挿入を行うことができる空き間隔を設けることができる、
ことを特徴とするイーサＯＡＭスイッチ装置。
前記スイッチ部は、
前記パケットメモリからのパケットの読み出しを制御する読み出し制御部を、さらに備えており、
前記読み出し制御部は、
前記パケットの読み出し時期を制御することにより、前記所定のタイミングで前記パケット間において前記空き間隔を設ける、
ことを特徴とする請求項１に記載のイーサＯＡＭスイッチ装置。
前記読み出し制御部は、
自機に予め設定されている設定情報に従って前記パケットの読み出し時期を制御することにより、前記空き間隔を設ける、
ことを特徴とする請求項２に記載のイーサＯＡＭスイッチ装置。
前記空き間隔を設ける前記所定のタイミングは、
前記Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部から送信される空き位置要求信号により、制御することができる、
ことを特徴とする請求項２に記載のイーサＯＡＭスイッチ装置。
前記空き位置要求信号には、優先度情報が含まれており、
前記空き位置要求信号を受信した前記スイッチ部は、
前記優先度情報に従った前記所定のタイミングで、前記空き間隔を設ける、
ことを特徴とする請求項４に記載のイーサＯＡＭスイッチ装置。
前記スイッチ部は、
前記Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部の入力インターフェースから送信されるバックプレッシャー信号を受信することにより、前記空き間隔を設ける、
ことを特徴とする請求項１に記載のイーサＯＡＭスイッチ装置。
第１のイーサＯＡＭパケットの挿入を行うＥｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部と、
入力されてきたパケットを一時的に保持するパケットメモリを有しており、前記パケットメモリに保持されている前記パケットを順次読み出し、前記Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部に送信するスイッチ部と、
前記スイッチ部の前段に配置されており、入力されてきた第２のイーサＯＡＭパケットの検出を行うＩｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部とを、備えており、
前記Ｉｎｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部は、
空き間隔用パケットを生成し、当該空き間隔用パケットに対して所定の優先度情報を付すことができ、既に優先度情報が付されている前記パケットおよび、前記所定の優先度情報が付された前記空き間隔用パケットを前記スイッチ部に送信し、
前記スイッチ部は、
前記優先度情報および前記所定の優先度情報に従って、前記メモリパケットから前記パケットおよび前記空き間隔用パケットを順次読み出すことにより、所定のパケット間に前記空き間隔用パケットを配置させることができ、
前記Ｅｇｒｅｓｓ側イーサＯＡＭ部４０は、
前記空き間隔用パケットを廃棄、当該廃棄により生じた空き間隔に、前記第１のイーサＯＡＭパケットを挿入する、
ことを特徴とするイーサＯＡＭスイッチ装置。