JP2008235988A

JP2008235988A - フレーム転送装置

Info

Publication number: JP2008235988A
Application number: JP2007068524A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Yoshida; 和彰吉田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2008-10-02
Also published as: US20080228823A1

Abstract

【課題】本発明は、送信されてきたフレームを、複数のＦＩＦＯメモリからなる共通バッファの、そのフレームに応じたＦＩＦＯメモリに一旦格納し、その共通バッファからフレームを読み出して伝送する、いわゆる共通バッファ型のフレーム転送装置に関し、ネットワーク資源の利用効率を高める。
【解決手段】複数のＦＩＦＯメモリのうちの１つ以上のＦＩＦＯメモリそれぞれに対応づけられて設けられた、対応するＦＩＦＯメモリの先頭に新たなフレームが格納された時点からの時間を計測する計時手段と、計時手段のうちのいずれかの計時手段による計測時間が所定の滞留許容時間を越えた場合に、その計時手段に対応するＦＩＦＯメモリの先頭に位置するフレームを廃棄するフレーム廃棄手段とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、送信されてきたフレームを、複数のＦＩＦＯメモリからなる共通バッファの、そのフレームに応じたＦＩＦＯメモリに一旦格納した上で、ＦＩＦＯメモリからフレームを読み出して伝送する、いわゆる共通バッファ型のフレーム転送装置に関する。

フレーム形式のデータが流れるネットワーク内には、上記のような共通バッファ型フレーム転送装置が用いられている。ここで、従来の共通バッファ型フレーム転送装置では、バッファに一旦書き込まれたフレームは、読み出し権利を与えられるまでは、バッファ内に滞留した状態となる。クラス優先制御によるＱｏＳ技術を適用した読み出し制御を行う場合においては、フレームの優先度に応じて読み出し権利が巡ってくる順序が決定される。クラス優先読み出し制御による完全優先選択処理の場合、高優先クラスのフレーム読み出しを常に優先的に処理し、そのクラスよりも下位の低優先クラスのフレームは、自クラスよりも高優先クラスのフレームがバッファ内に存在しなくなった場合にのみ、読み出しの権利が与えられることになる（特許文献１参照）。

フレームの読み出し帯域を超えた入力が起こっている場合は、予め設定されたバッファ量を超えた時点で書き込みフレームの廃棄処理を行うことで、バッファ内に滞留するフレームの量を抑えることができる。この場合は、バッファから溢れる分については、後から到着したフレームが廃棄される。すなわち、装置に入力される最新フレームを廃棄することで、バッファ量が抑えられている（特許文献２参照）。
特開平１１−１２２２５７号公報特開２００３−１８８９１２号公報

ネットワークにおけるクラス優先制御は、そこに収容されるサービスに求められる転送品質によって、クラス分けのポリシーが設定される。たとえば、低遅延の音声／映像サービス等は高優先クラスヘの割り付けが行なわれ、遅延が許容されるＷｅｂアクセスやファイル転送等のサービスは低優先クラスヘの割り付けが行なわれることにより各サービス品質が確保される。ＩＴｕ−ＴＹ．１５４１が規定するユーザネットワーク間のパケット遅延に関する目標品質としては、低遅延のクラスでは１００ｍｓｅｃ、高遅延のクラスでは４００ｍｓｅｃ等の数値が掲げられており、収容サービスとネットワーク全体での遅延を考慮した運用設計が必要である。

このようなネットワークでクラス優先制御を行うフレーム転送装置において、高優先クラスのフレームが常に疎通状態にあり、かつ、バッファ内にフレームが存在し続けている場合、当該クラスよりも優先度が低いクラスのフレームは一切読み出しが行われず、バッファ内に長時間滞留する状況が発生する。このような状態では、端末間の通信セッションにタイムアウトが発生し、低優先クラスの読み出し機会を得た時点でバッファ内に滞留していたフレームの転送を行っても、通信として意味の無いデータを送出することになり、ネットワーク回線帯域を無駄に使用することになる。

また、この無意味なデータのバッファ内滞留で共通バッファ資源の占有状態が続くと、アクティブコネクションのバッファリソースをも圧迫してしまう状況が発生し、限りのあるネットワーク資源の効率的な利用を阻害してしまう結果となる。

本発明は、上記事情に鑑み、ネットワーク資源の利用効率が高められたフレーム転送装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のフレーム転送装置は、送信されてきたフレームを、複数のＦＩＦＯメモリからなる共通バッファの、そのフレームに応じたＦＩＦＯメモリに一旦格納し、ＦＩＦＯメモリからフレームを読み出して伝送するフレーム転送装置において、上記複数のＦＩＦＯメモリのうちの１つ以上のＦＩＦＯメモリそれぞれに対応づけられて設けられた、対応するＦＩＦＯメモリの先端に新たなフレームが格納された時点からの時間を計測する計時手段と、それらの計時手段のうちのいずれかの計時手段による計測時間が所定の滞留許容時間を越えた場合に、その計時手段に対応するＦＩＦＯメモリに格納されているフレームのうち少なくとも先頭に位置するフレームを廃棄するフレーム廃棄手段とを備えたことを特徴とする。

ここで、本発明のフレーム転送装置において、上記フレーム廃棄手段は、上記計時手段のうちのいずれかの計時手段による計測時間が所定の滞留許容時間を越えた場合に、その計時手段に対応するＦＩＦＯメモリに書き込まれているフレーム全体を廃棄するものであってもよい。

また、上記本発明のフレーム転送装置において、送信されてきたフレームを、そのフレームの優先度に応じたＦＩＦＯメモリに書き込む書込制御手段と、上記複数のＦＩＦＯメモリのうちの優先度の高いＦＩＦＯメモリから優先的にフレームを読み出す読出制御手段とを備えることが好ましい。

本発明のフレーム転送装置によれば、新たなフレームがＦＩＦＯメモリの、少なくとも先頭に移動した時点からの時間が計測されて、所定の滞留許容時間が経過すると、そのＦＩＦＯメモリの、少なくとも先頭に並んでいるフレーム、例えば、そのＦＩＦＯメモリに並んでいる先頭のフレーム、又は全てのフレーム等が廃棄される。これにより、バッファ内に滞留していた古い無意味なフレームが転送されずに廃棄され、ネットワーク資源の利用効率が高められる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１，図２は、本発明の第１実施形態のフレーム転送装置の内部構成ブロック図であり、図１は、各クラスで滞留がなく疎通中である状態を示しており、図２は、＃３のクラスでタイムアウトが発生した状態を示している。

この図１に示すフレーム転送装置１０は、読出アドレス管理部１１、書込処理部１２、読出処理部１３、書込空きアドレス管理部１４、タイムアウトキュー読み捨て制御部１５、滞留時間計測部１６、およびバッファエージング管理テーブル１７を有する。また、このうちの読出しアドレス管理部１１は、それぞれがＦＩＦＯメモリからなる複数のクラス１１１₋１，１１１₋２，１１１₋３，１１１₋４，…，１１１₋Ｎと、それら複数のクラス１１１₋１，１１１₋２，１１１₋３，１１１₋４，…，１１１₋Ｎの中から今回送信されてきたフレームを書き込むクラスを選択する書込側セレクタ１１２と、複数のクラス１１１₋１，１１１₋２，１１１₋３，１１１₋４，…，１１１₋Ｎの中から今回読み出そうとするクラスを選択する読出側セレクタ１１３を備えている。

ここでは、＃１〜＃ＮのＮ個のクラス１１１₋１，１１１₋２，１１１₋３，１１１₋４，…，１１１₋Ｎはこの順に優先度の高いフレームが書き込まれるクラスであり、ここでは、自分より優先度の高いクラスが空になったときのみ自分に読出しの順番が回ってくるという、完全優先制御が行なわれている。

読出処理部１３は、完全優先制御のアルゴリズムに従って読出側セレクタ１１３を切り替えながらフレームを順次取り出してネットワークに向けて出力する。その読出処理部１３によるフレームの読出しの結果、空いたアドレスは書込空きアドレス管理部１４に通知される。この書込空きアドレス管理部１４は、読出アドレス管理部１１に備えられたＮ個のクラス１１１₋１，１１１₋２，１１１₋３，１１１₋４，…，１１１₋Ｎのそれぞれの空きアドレスを管理しており、その空きアドレスの情報を書込処理部１２に通知する役割りを担っている。

書込処理部１２は、入力されてきたフレームの優先度を見て、かつ書込空きアドレス管理部１４から通知されてきた空きアドレスを参照して、書込側セレクタ１１２を切り替えて、その入力されてきたフレームを、そのフレームの優先度に応じたクラスの空きアドレスに書き込む。各クラス１１１₋１，１１１₋２，１１１₋３，１１１₋４，…，１１１₋Ｎは、ＦＩＦＯメモリで構成されており、同一のクラス内で先に書き込まれたフレームほど先に読み出す、先入れ先出し方式の制御が行なわれる。ただし、あるクラスのあるアドレスに一旦書き込まれたフレームは、先に書き込まれたフレームが読み出されるたびに並びの先頭に向けて別のアドレスに書き換えることはせずに、書込みアドレスとは別に並びの順番が管理されており、先に書き込まれたフレームが読み出されるたびにその並びの順番のみが書き換えられる。

バッファエージング管理部１７は、書込処理部１２からの書込みのタイミングや書き込んだクラスの通知、読出処理部１３からの読出しのタイミングや読み出したクラスの通知、および、滞留時間計測部１６からの、後述するタイムアウト時間経過の通知を受けて、読出アドレス管理部１１に備えられた、＃１〜＃Ｎの全てのクラス１１１_―１，１１１₋２，１１１₋３，１１１₋４，…，１１１₋Ｎのそれぞれについて、そのクラスが現在使われている（ＯＮ）か否（ＯＦＦ）か、現在、そのクラスに書き込まれてまだ読み出されていないフレームが有る（疎通中）かそのクラスが現在空の状態にある（疎通なし）か、あるいは、図２に示すように、そのクラスの先頭に並ぶフレームが、その先頭に並んだ時点から所定のタイムアウト時間が経過しても未だ読み出されていない状態にある（タイムアウト）かを管理している。

滞留時間計測部１６は、＃１〜＃Ｎの各クラス１１１₋１，１１１₋２，１１１₋３，１１１₋４，…，１１１₋Ｎのそれぞれについて、そのクラスが空であったときはそのクラスに新たなフレームが書き込まれた時点からの時間、あるいは、そのクラスに既にフレームが格納されていたときは、そのクラスからフレームが読み出されてそのクラスに既に書き込まれていた別のフレームがそのクラスの読出し順の先頭に並んだ時点からの時間を計測し、その時間が所定のタイムアウト時間が経過した時点で、タイムアウト時間が経過した旨バッファエージング管理部１７に通知する。バッファエージング管理部１７では、その通知を受けて、そのクラスの状態を「疎通中」から「タイムアウト」に変更する。

バッファエージング管理部１７で、いずれかのクラスがタイムアウトに変更されると、どのクラスがタイムアウトに変更されたかという情報がタイムアウトキュー読み捨て制御部１５に通知され、タイムアウトキュー読み捨て制御部１５は、その通知を受けて、読出し処理部１３に対し、クラスを指定して、そのクラスの先頭に並ぶフレームを読み捨てるよう指示する。読出処理部１３は、この指示を受けて、指定されたクラスの先頭に並ぶフレームを読み出し、ただしネットワークには送り出さずに、読み出したまま廃棄する。図２には、＃３のクラス１１１₋３についてタイムアウトが発生した状況が示されている。

このようにして、読出アドレス管理部１７内に滞留していたフレームが廃棄されることにより、無駄なフレーム送信が減り、限りのあるネットワーク資源の効率的な利用が促進される。

尚、あるクラスが満杯になってそれ以上そのクラスに書き込めない状況にあるときに、さらに次の新たな、その満杯のクラスに書き込むべきフレームが送信されてきたときは、従来と同様に、その新たに送信されてきたフレームが書込処理部１２側で廃棄される。

ここで、本実施形態の、読出処理部１３側で廃棄する技術を採用すると、満杯になる機会が減少し、その結果、新たなフレームが廃棄される機会も減少することになる。

図３は、本発明のフレーム転送装置の第２実施形態を示した図である。

この図３に示すフレーム転送装置１０Ａには、図２と同様の構成（図２と同じ符号にＡを付けて示す）が示されているほか、共通バッファ部２０が示されている。この共通バッファ部２０は、書込、読出自在なメモリで構成されている。この図３に示す、図２と同様の構成部分は、フレームの優先度やフレームの大きさ等の情報のみを取り扱い、フレーム自身は、共通バッファ部２０に書き込まれてその共通バッファ部２０から読み出される。

新たなフレームが送信されてくると、そのフレームは共通バッファ部２０に送られるとともに、そのフレームのヘッダ等の情報は書込処理部１２Ａに送られる。書込処理部１２Ａは、書込空アドレス管理部１４Ａから空きアドレスの情報を得て、共通バッファ部２０にそのフレームの書込アドレスを指示して、そのフレームを、共通バッファ部２０の、その指示した書込アドレスに書き込ませる。また、書込処理部１２Ａはさらに、そのフレームの情報（共通バッファ２０の、そのフレームを書き込んだ書込アドレスの情報を含む）を、読出アドレス管理部１１Ａの、そのフレームの優先度に従ったクラスに書き込ませる。

また、読出処理部１３Ａは、読出アドレス管理部１１Ａから、あらかじめ定められた優先度アルゴリズムに従ってフレームの情報を読み出して、そのフレーム情報に対応したフレーム自身の読出アドレスを共通バッファ部２０に通知して、その共通バッファ部２０に、そのフレーム情報に対応するフレーム自身を読み出させてネットワーク上に送信させる。さらに、この読出処理部１３Ａは、タイムアウトキュー読み捨て制御部１５Ａからあるクラスでタイムアウトが発生した旨通知されると、そのクラスの先頭のフレームの情報を読み出して、そのフレームの情報中にあるそのフレームが書き込まれている、共通バッファ部２０のアドレスを、書込空きアドレス管理部１４Ａに返却する。これにより、そのフレームは、共通バッファ部２０から読み出されることなく廃棄される。

このように、フレームの情報とフレーム自身とを分け、フレームの情報に基づいて、共通バッファ部２０の書込アドレスおよび読出しアドレスを制御することにより、共通バッファ部２０内にクラスごとのＦＩＦＯメモリを構築した構成としてもよい。

ここで、上記の第１実施形態および第２実施形態のいずれにおいても、タイムアウトが発生したクラスの先頭に並ぶフレームが廃棄されたが、先頭に並ぶフレームがタイムアウトを生じたということは、そのクラスに書き込まれているフレームの全てが読出しのチャンスが遅れて無用のフレームになっている可能性も高いため、あるクラスでタイムアウトが発生したら、そのクラスにそのタイムアウトの時点で書き込まれている全てのフレームを廃棄してもよい。

その他、本発明では、タイムアウトが発生したクラスの先頭に並ぶフレームが廃棄される態様全てを含むものであり、上記のようにそのタイムアウトの時点で書き込まれている全てのフレームを廃棄してもよく、先頭のフレームのみを廃棄してもよく、先頭から２つ又は３つなど先頭から所定数のフレームを廃棄してもよい。

本発明の第１実施形態のフレーム転送装置の内部構成ブロック図である。本発明の第１実施形態のフレーム転送装置の内部構成ブロック図である。本発明のフレーム転送装置の第２実施形態を示した図である。

符号の説明

１０，１０Ａフレーム転送装置
１１，１１Ａ読出アドレス管理部
１２，１２Ａ書込処理部
１３，１３Ａ読出処理部
１４，１４Ａ書込空きアドレス管理部
１５，１５Ａタイムアウトキュー読み捨て制御部
１６，１６Ａ滞留時間計測部
１７，１７Ａバッファエージング管理テーブル
２０共通バッファ
１１１₋１，１１１₋２，１１１₋３，１１１₋４，…，１１１₋Ｎクラス
１１１₋１Ａ，１１１₋２Ａ，１１１₋３Ａ，１１１₋４Ａ，…，１１１₋ＮＡクラス
１１２，１１２Ａ書込側セレクタ
１１３，１１３Ａ読出側セレクタ

Claims

送信されてきたフレームを、複数のＦＩＦＯメモリからなる共通バッファの、該フレームに応じたＦＩＦＯメモリに一旦格納し、該ＦＩＦＯメモリから該フレームを読み出して伝送するフレーム転送装置において、
前記複数のＦＩＦＯメモリのうちの１つ以上のＦＩＦＯメモリそれぞれに対応づけられて設けられた、対応するＦＩＦＯメモリの先端に新たなフレームが格納された時点からの時間を計測する計時手段と、
前記計時手段のうちのいずれかの計時手段による計測時間が所定の滞留許容時間を越えた場合に、該計時手段に対応するＦＩＦＯメモリに格納されているフレームのうちの少なくとも先頭に位置するフレームを廃棄するフレーム廃棄手段とを備えたことを特徴とするフレーム転送装置。
前記フレーム廃棄手段は、前記計時手段のうちのいずれかの計時手段による計測時間が所定の滞留許容時間を越えた場合に、該計時手段に対応するＦＩＦＯメモリに書き込まれているフレーム全体を廃棄するものであることを特徴とする請求項１記載のフレーム転送装置。
送信されてきたフレームを、該フレームの優先度に応じたＦＩＦＯメモリに書き込む書込制御手段と、
前記複数のＦＩＦＯメモリのうちの優先度の高いＦＩＦＯメモリから優先的にフレームを読み出す読出制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のフレーム転送装置。