JP2012015895A - Communication device and packet relay method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a communication device which relays a packet requiring real-time processing with a low delay.SOLUTION: A communication device 1 of the invention relaying a plurality of kinds of packets input from the outside comprises: an RT packet arrival time prediction part 17 predicting an arrival time of a first packet which is input periodically and requires relay processing with a low delay; a queue 12 accumulating a second packet which does not require relay processing with a low delay; and a transmission scheduler 15 determining a packet to be transmitted to a communication channel based on the prediction result by the RT packet arrival time prediction part 17 and the length of the packets retained by the queue 12.

Description

本発明は、許容される伝送遅延時間が異なる複数種類のパケットを多重化して通信路に出力する通信装置に関する。   The present invention relates to a communication apparatus that multiplexes a plurality of types of packets having different allowable transmission delay times and outputs the multiplexed packets to a communication path.

複数の入力パケットを多重化して通信路に出力する通信装置において、パケットの多重化の制御(どのような順番でパケットを送信するか)は、スケジューリング方式と呼ばれる。従来のスケジューリング方式は、たとえば下記非特許文献1に記載されている。この方式では、パケットを一旦、キューに蓄積した後、優先度等に従ってキューから読み出すようにしている。   In a communication device that multiplexes a plurality of input packets and outputs them to a communication path, packet multiplexing control (in what order packets are transmitted) is called a scheduling method. A conventional scheduling method is described in Non-Patent Document 1, for example. In this method, packets are temporarily stored in a queue and then read out from the queue in accordance with priority.

また、例えば、スケジューリング方式の一つであるプライオリティキューイングの場合、パケットを優先度別に分けて、優先度毎にキューを設け、優先度の高いキューに入っているパケットから読み出して、送信する。パケットを多重化して送信する通信装置に対し、優先度をそれぞれhigh(高)、medium(中)、normal(通常)、low(低)としたキューを設けた場合について考えると、通信装置は、パケットが入力されると、この入力パケットの優先度をデータ種別等によって識別し、識別結果(パケットの優先度)に対応する優先度のキューに書き込む。また、通信装置は、パケットを送信する際、high(高)キューにあるパケットを最優先で読み出して送信する。medium(中)キューにあるパケットについては、high(高)キューにパケットが無ければ読み出して送信する。同様に、normal(通常)キューおよびlow(低)キューのパケットは、より高い優先度のパケットが存在しない場合(より高い優先度のキューにパケットが存在していない場合)に読み出して送信する。この機構により、リアルタイム性の高いパケット(以下、リアルタイム性パケットと称す)は、high(高)に割り当てることにより、他のパケットよりも低遅延で送信される。   Further, for example, in the case of priority queuing, which is one of scheduling schemes, packets are divided according to priority, a queue is provided for each priority, and the packets are read from the packets in the queue with high priority and transmitted. For a communication device that multiplexes and transmits packets, consider the case where a queue with high priority, medium (medium), normal (normal), and low (low) is provided. When a packet is input, the priority of the input packet is identified by the data type or the like, and is written in a priority queue corresponding to the identification result (packet priority). Further, when transmitting a packet, the communication device reads and transmits the packet in the high queue with the highest priority. Packets in the medium queue are read and sent if there are no packets in the high queue. Similarly, packets in the normal queue and the low queue are read and transmitted when there is no higher priority packet (when there is no packet in the higher priority queue). By this mechanism, a packet with high real-time property (hereinafter referred to as a real-time property packet) is transmitted with a lower delay than other packets by assigning it to high.

シスコシステムズ株式会社 次世代ルータワーキンググループ著、「Cisco ISRルータ教科書」インプレス出版、2006年3月1日発行、p.86〜94Cisco Systems, Inc. Next Generation Router Working Group, “Cisco ISR Router Textbook”, Impress Publishing, March 1, 2006, p.86-94

上述した従来の通信装置では、パケットの多重化のためのスケジューリング方式として、パケットを一旦、キューに蓄積した後、優先度等に従ってキューから読み出す制御方式が採られている。リアルタイム性パケットは、優先度を高くすることにより、他のパケットよりも低遅延で送信される。しかしながら、リアルタイム性パケットが通信装置に到着し高優先キューに蓄積された時に、低優先キューからパケットを送信中の場合はこのパケットの送信が完了した後に、ようやく高優先キューからリアルタイム性パケットが読み出されて送信される。つまり、リアルタイム性パケットは、低優先キューからのパケットの読み出しが開始されてから送信が完了するまでの間はキューに蓄積され、この蓄積時間が中継遅延となる。一例として、10Mb/sの速度で1500バイトのパケットを送信している場合は、最大1.2m秒の遅延となる。例えばこの遅延は、プラント制御を行う計装制御システムでの制御データの中継では、制御の処理遅延となり、きめ細かな制御ができなくなるという問題につながる。   In the above-described conventional communication apparatus, as a scheduling method for multiplexing packets, a control method is adopted in which packets are temporarily stored in a queue and then read from the queue according to priority. Real-time packets are transmitted with lower delay than other packets by increasing the priority. However, when a real-time packet arrives at the communication device and is accumulated in the high-priority queue, if the packet is being transmitted from the low-priority queue, the real-time packet is finally read from the high-priority queue after transmission of this packet is completed. Sent out and sent. That is, the real-time packet is accumulated in the queue from the start of reading of the packet from the low priority queue until the transmission is completed, and this accumulation time becomes a relay delay. As an example, when a 1500-byte packet is transmitted at a speed of 10 Mb / s, the maximum delay is 1.2 ms. For example, this delay becomes a control processing delay in the relay of control data in an instrumentation control system that performs plant control, leading to a problem that fine control cannot be performed.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の入力パケットを多重化して通信路に出力する通信装置において、優先的に取り扱う必要のあるパケットの中継を低遅延で行う通信装置およびパケット中継方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and in a communication device that multiplexes a plurality of input packets and outputs them to a communication path, a communication device that relays packets that need to be handled preferentially with low delay, and The purpose is to obtain a packet relay method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、外部から入力された複数種類のパケットを中継する通信装置であって、周期的に入力されかつ低遅延での中継処理が要求される第1のパケットの到着時刻を予測する到着時刻予測手段と、低遅延での中継処理が要求されない第2のパケットを蓄積するパケット蓄積手段と、前記到着時刻予測手段による予測結果、および前記パケット蓄積手段が保持しているパケットの長さに基づいて、通信路へ送信するパケットを決定する送信パケット決定手段と、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 is a communication device that relays a plurality of types of packets input from the outside, and requires periodically input and low-delay relay processing. Arrival time predicting means for predicting the arrival time of the first packet to be transmitted, packet storing means for storing the second packet not requiring relay processing with low delay, prediction results by the arrival time predicting means, and Transmission packet determination means for determining a packet to be transmitted to the communication path based on the length of the packet held by the packet storage means.

本発明によれば、リアルタイム処理が必要なパケットを低遅延で中継することができる、という効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to relay a packet that requires real-time processing with low delay.

図1は、本発明にかかる通信装置を適用したパケット伝送システムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a packet transmission system to which a communication device according to the present invention is applied. 図2は、実施の形態1の通信装置の内部構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration example of the communication apparatus according to the first embodiment. 図3は、実施の形態1のRTパケット到着時刻予測部の内部構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an internal configuration example of the RT packet arrival time prediction unit according to the first embodiment. 図4は、送信スケジューラの動作を示した擬似コード例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a pseudo code example illustrating the operation of the transmission scheduler. 図5は、実施の形態1の通信装置の動作を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the communication apparatus according to the first embodiment. 図6は、実施の形態2の通信装置の内部構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an internal configuration example of the communication apparatus according to the second embodiment. 図7は、実施の形態2のRTパケット到着時刻予測部の内部構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an internal configuration example of the RT packet arrival time prediction unit according to the second embodiment.

以下に、本発明にかかる通信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 a communication 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、本発明にかかる通信装置を適用したパケット伝送システムの構成例を示す図である。このパケット伝送システムは、本発明にかかる通信装置1と、リアルタイムデータを発生させるデータ発生器20と、非リアルタイムデータを発生させるデータ発生器21と、通信装置1の通信相手先であるデータ処理装置30と、を含み、通信装置1とデータ処理装置30は通信ネットワーク200経由で通信を行う。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a packet transmission system to which a communication device according to the present invention is applied. This packet transmission system includes a communication device 1 according to the present invention, a data generator 20 that generates real-time data, a data generator 21 that generates non-real-time data, and a data processing device that is a communication partner of the communication device 1. 30, the communication device 1 and the data processing device 30 communicate via the communication network 200.

データ発生器20は、リアルタイムで処理すべきデータを通信パケットとして発生するものである。例えば、計装制御システムにおける制御のためのセンサ(図示せず)を収容する装置が相当する。また、データ発生器21は、リアルタイム処理を必要としないデータを通信パケットとして発生するものである。例えば、計装制御システムにおける監視機器(図示せず)を収容する装置が相当する。図1では、データ発生器21が2つの場合の例を示しているが、1つまたは3つ以上であってもよい。以下の説明では、データ発生器20が発生させた通信パケット(リアルタイムで処理すべきデータ)をRTパケットと表現し、データ発生器21が発生させた通信パケット(リアルタイムで処理する必要のないデータ)をNRTパケットと表現する。   The data generator 20 generates data to be processed in real time as a communication packet. For example, a device that accommodates a sensor (not shown) for control in the instrumentation control system corresponds. The data generator 21 generates data that does not require real-time processing as a communication packet. For example, a device that accommodates a monitoring device (not shown) in the instrumentation control system corresponds. Although FIG. 1 shows an example in which there are two data generators 21, one or three or more data generators 21 may be used. In the following description, a communication packet (data to be processed in real time) generated by the data generator 20 is expressed as an RT packet, and a communication packet generated by the data generator 21 (data that does not need to be processed in real time). Is expressed as an NRT packet.

通信装置1は、データ発生器20およびデータ発生器21から入力されたデータ(RTパケット,NRTパケット)を多重化して通信ネットワーク200へ送信する。なお、データ発生器20と通信装置1は通信路101で接続され、各データ発生器21と通信装置1は通信路102a,102bで接続されている。また、通信装置1は通信路103を介して通信ネットワーク200に接続されている。通信路101,102a,102b,103は有線通信路であってもよいし無線通信路であってもよい。   The communication device 1 multiplexes data (RT packet, NRT packet) input from the data generator 20 and the data generator 21 and transmits the multiplexed data to the communication network 200. The data generator 20 and the communication device 1 are connected via a communication path 101, and each data generator 21 and the communication device 1 are connected via communication paths 102a and 102b. The communication device 1 is connected to the communication network 200 via the communication path 103. The communication paths 101, 102a, 102b, and 103 may be wired communication paths or wireless communication paths.

データ処理装置30は、データ発生器20および21から出力され、通信装置1で多重化されたデータを処理する装置である。データ発生器20および21とデータ処理装置30は通信ネットワーク200を介して遠隔に設置される。データ処理装置30は、データ発生器20および21が発生したデータを処理すると、処理結果に応じた制御指示を制御対象機器(図示せず)に行う。データ処理装置30でのきめ細かな制御のために、データ発生器20は、収容するセンサ(図示せず)の値をデータ処理装置30に向けて周期的に送信する。   The data processing device 30 is a device that processes data output from the data generators 20 and 21 and multiplexed by the communication device 1. The data generators 20 and 21 and the data processing device 30 are installed remotely via the communication network 200. When the data processing device 30 processes the data generated by the data generators 20 and 21, the data processing device 30 issues a control instruction corresponding to the processing result to a control target device (not shown). For fine control in the data processing device 30, the data generator 20 periodically transmits a value of a sensor (not shown) accommodated to the data processing device 30.

図2は、図1に示した通信装置1の内部構成例を示す図である。図2においては、図1にも示されている部分に図1と同一の符号を付している。   FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration example of the communication device 1 illustrated in FIG. 1. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG.

図示したように、通信装置1は、入力I/F部11、キュー12、キュー管理部13、多重部14、送信スケジューラ15、出力I/F部16およびRTパケット到着時刻予測部17を備える。   As illustrated, the communication device 1 includes an input I / F unit 11, a queue 12, a queue management unit 13, a multiplexing unit 14, a transmission scheduler 15, an output I / F unit 16, and an RT packet arrival time prediction unit 17.

通信装置1において、入力I/F部11は、通信路101、102aおよび102bから入力されるパケットの受信処理、具体的には、物理層における処理、パケットの先頭の識別、およびパケットの最後尾の識別を行う。   In the communication apparatus 1, the input I / F unit 11 receives a packet input from the communication paths 101, 102 a and 102 b, specifically, processes in the physical layer, identification of the beginning of the packet, and tail of the packet Identify.

キュー12は、対応するデータ発生器21(通信路102aまたは102bを介して接続されている発生器21)から受信したNRTパケットを一時的に蓄積しておくためのバッファであり、先に入力されたパケットを先に出力するFIFO動作を行う。   The queue 12 is a buffer for temporarily storing NRT packets received from the corresponding data generator 21 (the generator 21 connected via the communication path 102a or 102b). FIFO operation for outputting the first packet is performed.

キュー管理部13は、キュー12に蓄積されているパケット(NRTパケット)を管理し、NRTパケットの蓄積状態(NRTパケットの有無)、および格納されている先頭のNRTパケットの長さを送信スケジューラ15に通知するとともに、送信スケジューラ15の指示に従ってキュー12からNRTパケットを読み出し、多重部14へ出力する。送信スケジューラ15への通知は、たとえば、キュー12の状態が変化した場合(パケットが新たに書き込まれた場合,パケットが読み出された場合)に通知する。送信スケジューラ15からの要求に応じて通知するようにしてもよい。   The queue management unit 13 manages packets (NRT packets) accumulated in the queue 12, and indicates the accumulation state of NRT packets (presence / absence of NRT packets) and the length of the stored first NRT packet in the transmission scheduler 15 The NRT packet is read from the queue 12 according to the instruction of the transmission scheduler 15 and output to the multiplexing unit 14. The notification to the transmission scheduler 15 is made, for example, when the state of the queue 12 changes (when a packet is newly written or when a packet is read out). Notification may be made in response to a request from the transmission scheduler 15.

RTパケット到着時刻予測部17は、通信路101からRTパケットが入力される周期(RTパケットの到着周期)を測定し、次にパケットが入力される時刻を予測する。また、予測結果を送信スケジューラ15に出力する。   The RT packet arrival time prediction unit 17 measures the period (RT packet arrival period) at which an RT packet is input from the communication path 101, and predicts the next time when the packet is input. Further, the prediction result is output to the transmission scheduler 15.

多重部14は、各キューから入力されたNRTパケット(NRT#1、NRT#2)および通信路101に接続された入力I/F部11から入力されたRTパケット(RT)のいずれかを選択して出力I/F部16へ出力する。選択は、送信スケジューラ15から指示され、パケット単位に実行される。   The multiplexing unit 14 selects either the NRT packet (NRT # 1, NRT # 2) input from each queue or the RT packet (RT) input from the input I / F unit 11 connected to the communication path 101. And output to the output I / F unit 16. The selection is instructed from the transmission scheduler 15 and executed in units of packets.

送信スケジューラ15は、RTパケット到着時刻予測部17における予測結果および各キュー管理部13から通知されたNRTパケットの長さの情報に基づいて、キュー管理部13に対するNRTパケットの読み出し指示および多重部14に対するパケット出力指示を行う。具体的には、NRTパケットの送信を行うかどうかを判断し、送信すると判断した場合には、送信することとしたNRTパケットをキュー12から多重部14へ出力するようキュー管理部13に指示を行う。また、多重部14に対してはRTパケットまたはいずれかのキュー12から読み出されたNRTパケットを選択して出力するよう指示を行う。この送信スケジューラ15は、周期的に入力されるRTパケットの到着タイミングとNRTパケットの送信処理の実行タイミングが衝突しないようにスケジューリングを行う。すなわち、NRTパケットの送信処理を実行中にRTパケットが到着するかどうかを予測し、到着すると判断した場合には、そのNRTパケットの送信処理を開始しないことに決定して次のRTパケットが到着するのを待つ。これにより、リアルタイム処理が要求されないNRTパケットの中継処理にかかる遅延時間は増大するが、リアルタイム処理が要求されるRTパケットについては低遅延で中継できる。スケジューリングを実施するタイミングは、たとえば、RTパケットまたはNRTパケットが新たに入力されたことを検出した時点とする。また、RTパケットまたはNRTパケットの送信が完了した時点でキュー12の状態を確認し、NRTパケットが存在していればスケジューリングを行う。   Based on the prediction result in the RT packet arrival time prediction unit 17 and the information on the length of the NRT packet notified from each queue management unit 13, the transmission scheduler 15 instructs the queue management unit 13 to read out the NRT packet and the multiplexing unit 14. Packet output instruction for. Specifically, it is determined whether or not to transmit an NRT packet, and when it is determined that transmission is to be performed, the queue management unit 13 is instructed to output the NRT packet to be transmitted from the queue 12 to the multiplexing unit 14. Do. Further, the multiplexing unit 14 is instructed to select and output an RT packet or an NRT packet read from any queue 12. The transmission scheduler 15 performs scheduling so that the arrival timing of the RT packet input periodically does not collide with the execution timing of the transmission processing of the NRT packet. In other words, it is predicted whether or not an RT packet will arrive during execution of the NRT packet transmission process, and if it is determined that it will arrive, it is decided not to start the NRT packet transmission process and the next RT packet arrives Wait to do. As a result, the delay time required for relay processing of NRT packets that do not require real-time processing increases, but RT packets that require real-time processing can be relayed with low delay. The timing for performing the scheduling is, for example, a point in time when it is detected that an RT packet or an NRT packet is newly input. Further, the state of the queue 12 is confirmed when transmission of the RT packet or NRT packet is completed, and scheduling is performed if an NRT packet exists.

出力I/F部16は、物理層における処理を実施してパケットを送信する。   The output I / F unit 16 performs processing in the physical layer and transmits a packet.

図3は、RTパケット到着時刻予測部17の内部構成例を示す図である。RTパケット到着時刻予測部17は、パケット検出部171、アップカウンタ172およびダウンカウンタ173を備える。   FIG. 3 is a diagram illustrating an internal configuration example of the RT packet arrival time prediction unit 17. The RT packet arrival time prediction unit 17 includes a packet detection unit 171, an up counter 172, and a down counter 173.

RTパケット到着時刻予測部17において、パケット検出部171は、データ発生器20から入力されるRTパケットの先頭を検出する。また、検出するとアップカウンタ172にパルスを出力する。アップカウンタ172は、クロック(図示せず)毎に値を計数する(インクリメントする)カウンタであり、パケット検出部171からRTパケットの先頭検出を示すパルスが入力されるとカウント値をリセットする。カウント値はダウンカウンタ173へ出力する。ダウンカウンタ173は、クロック毎に値をデクリメントするカウンタであり、パケット検出部171からパルスが入力されると、その時点のアップカウンタ172のカウント値(リセットされる直前のカウント値)をカウント値にプリセットする。ダウンカウンタ173のカウント値は送信スケジューラ15へ出力する。   In the RT packet arrival time prediction unit 17, the packet detection unit 171 detects the head of the RT packet input from the data generator 20. When detected, a pulse is output to the up counter 172. The up counter 172 is a counter that counts (increments) a value every clock (not shown), and resets the count value when a pulse indicating the start detection of the RT packet is input from the packet detection unit 171. The count value is output to the down counter 173. The down counter 173 is a counter that decrements the value every clock. When a pulse is input from the packet detection unit 171, the count value of the up counter 172 at that time (the count value immediately before resetting) is changed to the count value. Preset. The count value of the down counter 173 is output to the transmission scheduler 15.

図4は、送信スケジューラ15の動作を示した擬似コード例を示す図である。送信スケジューラ15は、図4に示したラインC1では、RTパケット到着時刻予測部17から入力された情報に基づきRTパケット到着までの時間が最大かどうか判定する。最大であればラインC2の動作を選択し(スケジューリング結果とし)、最大でなければさらにラインC3の判定を行う。   FIG. 4 is a diagram illustrating a pseudo code example illustrating the operation of the transmission scheduler 15. The transmission scheduler 15 determines whether the time until the arrival of the RT packet is the maximum on the line C1 shown in FIG. 4 based on the information input from the RT packet arrival time prediction unit 17. If it is the maximum, the operation of the line C2 is selected (as a scheduling result), and if it is not the maximum, the line C3 is further determined.

ここで、RTパケットの到着までの時間は、RTパケット到着時刻予測部17から通知されるダウンカウンタ173のカウント値から次式により求める。   Here, the time until the arrival of the RT packet is obtained from the count value of the down counter 173 notified from the RT packet arrival time prediction unit 17 by the following equation.

(RTパケットの到着までの時間)
=ダウンカウンタ173のカウント値×ダウンカウンタ173のクロック周期
(Time to arrival of RT packet)
= Count value of down counter 173 × clock cycle of down counter 173

RTパケットの到着までの時間が最大かどうかはダウンカウンタ173のカウント値がプリセットされたかどうかで判断できる。すなわちRTパケットが到着した場合を示している。   Whether the time until the arrival of the RT packet is the maximum can be determined by whether the count value of the down counter 173 is preset. That is, it shows a case where an RT packet has arrived.

ラインC2では、多重部14に対して、RT(RTパケット)を選択して出力するよう指示を出す。ラインC3では、キュー12内の先頭パケットをキューから読み出す時間(先頭パケット読出時間)と次のRTパケットの到着までの時間を比較する。先頭パケット読出時間は、キュー管理部13から通知されるキュー12内の先頭のパケットの長さから次式により求める。   In line C2, the multiplexing unit 14 is instructed to select and output RT (RT packet). In the line C3, the time for reading the head packet in the queue 12 from the queue (head packet reading time) is compared with the time until the arrival of the next RT packet. The leading packet read time is obtained from the length of the leading packet in the queue 12 notified from the queue management unit 13 by the following equation.

(先頭パケット読出し時間)
=先頭のパケットの長さ(バイト)×キューから1バイトを読み出す時間
(First packet read time)
= Length of first packet (bytes) x Time to read 1 byte from queue

ラインC3の説明に戻り、先頭パケット読出し時間の方がRTパケットの到着までの時間より大きい場合はラインC4の動作を選択し、そうでない場合はラインC6の動作を選択する。なおこの判定(ラインC3の判定)は、キュー12毎に行う。ここで、ラインC3の判定が成立するのは、NRTパケットの送信を開始してしまうと送信完了となる前に次のRTパケットが到着するケースである。したがって、ラインC3の判定が成立する場合に選択するラインC4の動作を、キュー内のNRTパケットを送信しない(送信動作を開始しない)ことにしている。一方、ラインC6の動作では、多重部14に対して、NRT(NRTパケット)#nを選択して出力するよう指示を出す。ここでnは、C3の判定において、C6の動作を行う条件を満たすキュー12の番号を示す。よって、NRTパケット#nは、番号がnのキュー12に書き込まれているNRTパケットを示す。複数のキュー12で条件を満たす場合には、いずれかのキューの先頭のNRTパケットを選択して出力するよう指示を出す。この選択手法は、ラウンドロビンや、キュー12内に蓄積されているパケット数が多い方を選択するなど、どのような手法で行ってもかまわない。   Returning to the description of the line C3, the operation of the line C4 is selected when the read time of the leading packet is larger than the time until the arrival of the RT packet, and the operation of the line C6 is selected otherwise. This determination (determination of line C3) is performed for each queue 12. Here, the determination of the line C3 is established when the transmission of the NRT packet is started and the next RT packet arrives before the transmission is completed. Therefore, the operation of the line C4 that is selected when the determination of the line C3 is established does not transmit the NRT packet in the queue (does not start the transmission operation). On the other hand, in the operation of the line C6, the multiplexing unit 14 is instructed to select and output NRT (NRT packet) #n. Here, n indicates the number of the queue 12 that satisfies the condition for performing the operation of C6 in the determination of C3. Therefore, the NRT packet #n indicates an NRT packet written in the queue 12 having the number n. When the conditions are satisfied in a plurality of queues 12, an instruction is issued to select and output the first NRT packet in any queue. This selection method may be performed by any method such as round robin or selecting a packet having a larger number of packets stored in the queue 12.

次に、動作について説明する。図5は、通信装置1の動作を説明するための図であり、通信路101,102a,102bからそれぞれ入力されるパケットと通信路103に出力されるパケットの時間軸上での対応関係の一例を示している。図5において、線51,52,53は、それぞれ、通信路102bからの入力パケットの時間の流れ,通信路102aからの入力パケットの時間の流れ、通信路101からの入力パケットの時間の流れを示している。また線54は、出力I/F部16(図2参照)から通信路103への出力パケットの時間の流れを示している。図中、(A)〜(C),(ア),(イ),(1)〜(5)は、パケットを示している。各パケットにおいて、左端がパケットの先頭、右端がパケットの最後尾である。データ発生器20(図1参照)から入力されるRTパケットは、線53上に示されたパケット(1)〜(5)であり、時間間隔αで周期的に入力される。データ発生器21から入力されるNRTパケットは、線51または線52上に示されたパケット(A)〜(C),(ア),(イ)であり、非同期に(非周期的に)入力される。t1〜t12は時刻を示している。   Next, the operation will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the communication apparatus 1, and an example of a correspondence relationship on the time axis between the packet input from the communication paths 101, 102 a, and 102 b and the packet output to the communication path 103. Is shown. In FIG. 5, lines 51, 52, and 53 indicate the time flow of the input packet from the communication path 102b, the time flow of the input packet from the communication path 102a, and the time flow of the input packet from the communication path 101, respectively. Show. A line 54 indicates the time flow of the output packet from the output I / F unit 16 (see FIG. 2) to the communication path 103. In the figure, (A) to (C), (a), (b), and (1) to (5) indicate packets. In each packet, the left end is the beginning of the packet and the right end is the end of the packet. The RT packets input from the data generator 20 (see FIG. 1) are the packets (1) to (5) indicated on the line 53, and are periodically input at the time interval α. The NRT packets input from the data generator 21 are the packets (A) to (C), (A), (B) indicated on the line 51 or 52, and input asynchronously (non-periodically). Is done. t1 to t12 indicate times.

以下、図5を用いて通信装置1の詳細動作を説明する。なお、図5に示した時刻t1の時点では、いずれのキュー12にもNRTパケットが格納されていないものとする。   Hereinafter, the detailed operation of the communication apparatus 1 will be described with reference to FIG. It is assumed that no NRT packet is stored in any queue 12 at the time t1 shown in FIG.

時刻t1においてデータ発生器20からの入力パケット(1)が入力I/F部11を介して多重部14およびRTパケット到着時刻予測部17に入力される。これに伴い、RTパケット到着時刻予測部17では、パケット検出部171がRTパケットの先頭を検出し、パケット検出(RTパケットの到着)を示すパルスをアップカウンタ172およびダウンカウンタ173に出力する。その結果、アップカウンタ172はカウンタ値をリセットし、ダウンカウンタ173はカウンタ値をプリセットする。このプリセットでは、RTパケットの到着時刻の間隔を示す周期α(=RTパケットの到着までの時間の最大値)に相当するカウンタ値がダウンカウンタ173にプリセットされ、データ発生器20から次のRTパケットが入力されるまでの時間を示すカウント値がダウンカウンタ173から送信スケジューラ15に出力される。この例では、ダウンカウンタ173は、パケット(2)が入力される時間t3までの時間を示すカウント値を送信スケジューラ15に出力する。また、送信スケジューラ15は、RTパケットが到着したことを検出すると、図4に従った動作を実行してスケジューリングを行う。RTパケットの到着は、たとえば、ダウンカウンタ173から受け取ったカウント値がプリセットされたかどうかを監視して検出する。時刻t1においてはRTパケット到着時刻予測部17から入力されたカウント値が最大(RTパケット到着までの時間が最大)なので、送信スケジューラ15は、スケジューリングにおいて、ラインC1の判定によりC2の処理を実行することに決定する。すなわち、多重部14に対して、RTパケットを選択して出力するよう指示を出す。この指示に基づいて、多重部14は、RTパケットである入力パケット(1)を出力I/F部16経由でデータ処理装置30に向けて送信する。   At time t1, the input packet (1) from the data generator 20 is input to the multiplexing unit 14 and the RT packet arrival time prediction unit 17 via the input I / F unit 11. Accordingly, in the RT packet arrival time prediction unit 17, the packet detection unit 171 detects the head of the RT packet, and outputs a pulse indicating packet detection (RT packet arrival) to the up counter 172 and the down counter 173. As a result, the up counter 172 resets the counter value, and the down counter 173 presets the counter value. In this preset, a counter value corresponding to a cycle α (= maximum value of time until arrival of RT packet) indicating an interval of arrival times of RT packets is preset in the down counter 173, and the next RT packet is sent from the data generator 20 to the next RT packet. A count value indicating the time until is input from the down counter 173 to the transmission scheduler 15. In this example, the down counter 173 outputs a count value indicating the time until the time t3 when the packet (2) is input to the transmission scheduler 15. Further, when the transmission scheduler 15 detects that the RT packet has arrived, it performs scheduling according to the operation according to FIG. The arrival of the RT packet is detected by monitoring whether the count value received from the down counter 173 is preset, for example. At time t1, the count value input from the RT packet arrival time prediction unit 17 is the maximum (the time until RT packet arrival is the maximum), so the transmission scheduler 15 executes the process of C2 according to the determination of the line C1 in scheduling. Decide on. That is, it instructs the multiplexing unit 14 to select and output an RT packet. Based on this instruction, the multiplexing unit 14 transmits the input packet (1), which is an RT packet, to the data processing device 30 via the output I / F unit 16.

上記パケット(1)が入力された後、データ発生器21から到着したNRTパケットであるパケット(A)が入力I/F部11を介してキュー12に書き込まれる。時刻t2でパケット(A)の最後尾の書き込みを完了すると、キュー管理部13は、送信スケジューラ15に対して、パケット(A)のパケット長およびパケット有を示す情報を出力する。この情報を受け取った送信スケジューラ15は、スケジューリングを開始し、まず、図4のラインC1の判定を行い、RTパケット到着時刻予測部17から入力されたカウント値が最大ではない(RTパケット到着までの時間が最大ではない)ので、次にラインC3の判定を行う。この例では、ラインC3の判定が成立しない、すなわち、次のRTパケット(パケット(2))が到着する前にキュー12からのNRTパケット(パケット(A))の読み出しを完了できるため、送信スケジューラ15は、さらにラインC5およびC6の処理を実行する。その結果、送信スケジューラ15は、多重部14に対して、NRTパケット#2を選択して出力するよう指示を出す。また送信スケジューラ15は、キュー12からのパケットの読出しをキュー管理部13に指示する。キュー管理部13は指示に従いキュー12から多重部14へNRTパケット#2を出力させる。多重部14は、送信スケジューラ15からの上記指示に従い、キュー12から入力されたNRTパケット#2であるパケット(A)を出力I/F部16経由で送信する。   After the packet (1) is input, the packet (A) that is an NRT packet arriving from the data generator 21 is written into the queue 12 via the input I / F unit 11. When the last writing of the packet (A) is completed at time t2, the queue management unit 13 outputs information indicating the packet length and the packet existence of the packet (A) to the transmission scheduler 15. Receiving this information, the transmission scheduler 15 starts scheduling, first determines the line C1 in FIG. 4, and the count value input from the RT packet arrival time prediction unit 17 is not the maximum (until the RT packet arrives). Next, the line C3 is determined. In this example, since the determination of the line C3 is not established, that is, the reading of the NRT packet (packet (A)) from the queue 12 can be completed before the next RT packet (packet (2)) arrives, the transmission scheduler 15 further executes processing of lines C5 and C6. As a result, the transmission scheduler 15 instructs the multiplexing unit 14 to select and output the NRT packet # 2. In addition, the transmission scheduler 15 instructs the queue management unit 13 to read a packet from the queue 12. The queue management unit 13 causes the NRT packet # 2 to be output from the queue 12 to the multiplexing unit 14 in accordance with the instruction. The multiplexing unit 14 transmits the packet (A) that is the NRT packet # 2 input from the queue 12 via the output I / F unit 16 in accordance with the instruction from the transmission scheduler 15.

なお、上記のパケット(1)の送信が完了した時点においてはキュー12へのパケット(A)の書き込みが完了していないので、スケジューラ15は、いずれのキュー12にもパケットが存在していないと判断してスケジューリングを実施しない。   Note that since the writing of the packet (A) to the queue 12 is not completed when the transmission of the packet (1) is completed, the scheduler 15 determines that no packet exists in any queue 12. Judgment is not performed and scheduling is not performed.

その後、時刻t3においてデータ発生器20からのパケット(2)が入力I/F部11を介して多重部14およびRTパケット到着時刻予測部17に入力される。これに伴い、RTパケット到着時刻予測部17では、アップカウンタ172のカウンタ値のリセットとダウンカウンタ173のカウンタ値のプリセットを行う。また、この時点ではRTパケット到着時刻予測部17から入力されたカウント値が最大(RTパケット到着までの時間が最大)なので、送信スケジューラ15は、上述したパケット(1)が入力された場合と同様の処理を行い、RTパケットを出力するよう多重部14に指示を出す。多重部14は、パケット(2)を出力I/F部16経由で送信する。   Thereafter, the packet (2) from the data generator 20 is input to the multiplexing unit 14 and the RT packet arrival time prediction unit 17 via the input I / F unit 11 at time t3. Accordingly, the RT packet arrival time prediction unit 17 resets the counter value of the up counter 172 and presets the counter value of the down counter 173. At this time, the count value input from the RT packet arrival time prediction unit 17 is the maximum (the time until RT packet arrival is the maximum), so the transmission scheduler 15 is the same as when the packet (1) described above is input. This process is performed, and the multiplexing unit 14 is instructed to output the RT packet. The multiplexing unit 14 transmits the packet (2) via the output I / F unit 16.

上記パケット(2)の送信が完了した時点においてはいずれのキュー12にもパケットが存在していないので、スケジューラ15は、スケジューリングを実施しない。   At the time when the transmission of the packet (2) is completed, there is no packet in any queue 12, so the scheduler 15 does not perform scheduling.

その後、データ発生器21から到着したNRTパケットであるパケット(B)が入力I/F部11を介してキュー12に書き込まれる。時刻t4でパケット(B)の最後尾の書き込みを完了すると、キュー管理部13は、送信スケジューラ15に対して、パケット(B)のパケット長およびパケット有を示す情報を出力する。この情報を受け取った送信スケジューラ15は、スケジューリングを開始し、まず、図4のラインC1の判定を行い、RTパケット到着時刻予測部17から入力されたカウント値が最大ではないので、次にラインC3の判定を行う。この例では、ラインC3の判定が成立する、すなわち、次のRTパケットであるパケット(2)が到着する前にキュー12からのパケット(B)の読み出しを完了できないため、送信スケジューラ15は、パケット(B)の読出しを行わないことに決定する。この場合、送信スケジューラ15は、キュー管理部13および多重部14の制御を行わない(パケットの読出し指示,選択・出力指示を出さない)。   Thereafter, the packet (B) that is an NRT packet arriving from the data generator 21 is written into the queue 12 via the input I / F unit 11. When the last writing of the packet (B) is completed at time t4, the queue management unit 13 outputs information indicating the packet length of the packet (B) and the existence of the packet to the transmission scheduler 15. Receiving this information, the transmission scheduler 15 starts scheduling, first determines the line C1 in FIG. 4, and since the count value input from the RT packet arrival time prediction unit 17 is not the maximum, the line C3 Judgment is made. In this example, the determination of the line C3 is established, that is, the packet (B) from the queue 12 cannot be read before the packet (2) which is the next RT packet arrives. It is decided not to read (B). In this case, the transmission scheduler 15 does not control the queue management unit 13 and the multiplexing unit 14 (does not issue a packet read instruction, selection / output instruction).

その後、上記パケット(B)に続くパケット(C)がデータ発生器21から到着し、キュー12への書込みを行っている途中の時刻t5においてデータ発生器20からのパケット(3)が到着する。これに伴い、RTパケット到着時刻予測部17では、アップカウンタ172のカウンタ値のリセットとダウンカウンタ173のカウンタ値のプリセットを行う。この場合、RTパケット到着時刻予測部17から入力されたカウント値が最大なので、送信スケジューラ15は、上述したパケット(1),パケット(2)が入力された場合と同様の処理を行い、RTパケットを出力するよう多重部14に指示を出す。多重部14は、パケット(3)を出力I/F部16経由で送信する。   Thereafter, the packet (C) following the packet (B) arrives from the data generator 21, and the packet (3) from the data generator 20 arrives at time t5 while writing to the queue 12 is in progress. Accordingly, the RT packet arrival time prediction unit 17 resets the counter value of the up counter 172 and presets the counter value of the down counter 173. In this case, since the count value input from the RT packet arrival time prediction unit 17 is the maximum, the transmission scheduler 15 performs the same process as when the packet (1) and packet (2) are input, and the RT packet Is output to the multiplexing unit 14. The multiplexing unit 14 transmits the packet (3) via the output I / F unit 16.

パケット(3)の送信が時刻t6において完了すると、送信スケジューラ15は、スケジューリングを行い、図4のラインC1、続いてラインC3の判定を行う。この場合、ラインC3の判定が成立しない、すなわち、次のRTパケットであるパケット(4)が到着する前にキュー12からのパケット(B)の読み出しを完了できるため、送信スケジューラ15は、さらにラインC5およびC6の処理を実行する。すなわち、送信スケジューラ15は、NRTパケット#2を送信することに決定し、多重部14に対して、NRTパケット#2を選択して出力するよう指示を出す。また送信スケジューラ15は、キュー12からのパケットの読出しをキュー管理部13に指示する。キュー管理部13は指示に従いキュー12から多重部14へNRTパケット#2を出力させる。多重部14は、送信スケジューラ15からの上記指示に従い、キュー12から入力されたNRTパケット#2であるパケット(B)を出力I/F部16経由で送信する。   When the transmission of the packet (3) is completed at time t6, the transmission scheduler 15 performs scheduling and determines the line C1 in FIG. 4 and then the line C3. In this case, the determination of the line C3 is not satisfied, that is, the packet (B) can be read from the queue 12 before the packet (4) which is the next RT packet arrives. The processes C5 and C6 are executed. That is, the transmission scheduler 15 determines to transmit the NRT packet # 2, and instructs the multiplexing unit 14 to select and output the NRT packet # 2. In addition, the transmission scheduler 15 instructs the queue management unit 13 to read a packet from the queue 12. The queue management unit 13 causes the NRT packet # 2 to be output from the queue 12 to the multiplexing unit 14 in accordance with the instruction. The multiplexing unit 14 transmits the packet (B), which is the NRT packet # 2 input from the queue 12, via the output I / F unit 16 in accordance with the above instruction from the transmission scheduler 15.

また、パケット(B)の送信動作を開始し、キュー12からパケット(B)を読み出している最中に、通信路102aからパケット(ア)が到着し、このパケット(ア)のキュー12への書き込みとそれ以前に通信路102bから到着したパケット(C)のキュー12への書込みが完了する。   In addition, while the transmission operation of the packet (B) is started and the packet (B) is being read from the queue 12, the packet (a) arrives from the communication path 102a, and the packet (A) enters the queue 12 Writing and writing of the packet (C) that arrived from the communication path 102b before that to the queue 12 are completed.

その後、時刻t7においてパケット(B)の送信(キュー12からの読み出し)が完了すると、送信スケジューラ15は、スケジューリングを行い、図4のラインC1、続いてラインC3の判定を行う。ラインC3では各キュー12の先頭パケット(ここではパケット(C)およびパケット(ア)となる)について判定を行うが、パケット(C)については判定が成立し、パケット(ア)については判定が成立しない。よって、パケット(C)についてはラインC4の動作を選択し、パケット(ア)についてはラインC6の動作を選択する。すなわち、パケット(ア)を送信することに決定する。その結果、送信スケジューラ15は、多重部14に対して、NRTパケット#1を選択して出力するよう指示を出す。また送信スケジューラ15は、パケット(ア)が書き込まれているキュー12からのパケットの読出しをキュー管理部13に指示する。キュー管理部13は指示に従いキュー12から多重部14へNRTパケット#1であるパケット(ア)を出力させる。多重部14は、送信スケジューラ15からの上記指示に従い、キュー12から入力されたNRTパケット#1(パケット(ア))を出力I/F部16経由で送信する。   After that, when the transmission of the packet (B) (reading from the queue 12) is completed at time t7, the transmission scheduler 15 performs scheduling and determines the line C1 in FIG. 4 and then the line C3. In line C3, the determination is made for the leading packet (here, packet (C) and packet (a)) of each queue 12, but the determination is satisfied for packet (C) and the determination is satisfied for packet (a). do not do. Therefore, the operation of line C4 is selected for packet (C), and the operation of line C6 is selected for packet (a). That is, it decides to transmit the packet (a). As a result, the transmission scheduler 15 instructs the multiplexing unit 14 to select and output the NRT packet # 1. The transmission scheduler 15 instructs the queue management unit 13 to read out the packet from the queue 12 in which the packet (a) is written. In accordance with the instruction, the queue management unit 13 causes the queue 12 to output the packet (A) that is the NRT packet # 1 from the multiplexing unit 14. The multiplexing unit 14 transmits the NRT packet # 1 (packet (A)) input from the queue 12 via the output I / F unit 16 in accordance with the instruction from the transmission scheduler 15.

なお、上記のスケジューリングにおいて、パケット(C)およびパケット(ア)の両者に対してラインC3の判定が成立しない場合もあり得るが、このような場合、送信スケジューラ15は、いずれか一方のパケットを選択して送信することに決定する。または、まずパケット(C)の読出時間とパケット(ア)の読出時間の合計値とRTパケット到着までの時間を比較し、RTパケット到着までの時間の方が大きければパケット(C)およびパケット(ア)の両者を送信することに決定し、RTパケット到着までの時間の方が小さければいずれか一方のパケットを送信することに決定する。RTパケット到着までの時間の方が小さい場合にどちらのパケットを送信するかは、優先度が異なっていれば優先度の高い方とする。優先度が同一の場合には、どちらを選択してもよいが、伝送効率を考えるとデータ量の大きい方を選択するのが望ましい。   In the above scheduling, the determination of the line C3 may not be established for both the packet (C) and the packet (a). In such a case, the transmission scheduler 15 selects either one of the packets. Select and decide to send. Alternatively, first, the total value of the read time of packet (C) and the read time of packet (a) is compared with the time until RT packet arrival. If the time until RT packet arrival is larger, packet (C) and packet ( A) is determined to be transmitted, and if the time until the arrival of the RT packet is shorter, it is determined to transmit one of the packets. Which packet is transmitted when the time until the arrival of the RT packet is shorter is the higher priority if the priorities are different. If the priorities are the same, either may be selected, but it is desirable to select the one with the larger data amount in view of transmission efficiency.

パケット(ア)の送信(キュー12からの読み出し)が完了すると、キュー12にパケットが存在しているので、送信スケジューラ15はスケジューリングを行い、図4のラインC1、続いてラインC3の判定を行う。この場合、ラインC3の判定が成立する、すなわち次にRTパケットが到着する前に送信を完了できるNRTパケットが存在しないため、送信を行わないことに決定する。   When the transmission of packet (a) (reading from queue 12) is completed, since the packet is present in queue 12, transmission scheduler 15 performs scheduling and determines line C1 in FIG. 4 and then line C3. . In this case, the determination of the line C3 is established, that is, since there is no NRT packet that can complete transmission before the next arrival of the RT packet, it is determined not to perform transmission.

その後、時刻t8においてデータ発生器20からのパケット(4)が入力I/F部11を介して多重部14およびRTパケット到着時刻予測部17に入力される。これに伴い、RTパケット到着時刻予測部17では、アップカウンタ172のカウンタ値のリセットとダウンカウンタ173のカウンタ値のプリセットを行う。送信スケジューラ15は、上述したパケット(1)〜(3)が入力された場合と同様の処理を行い、RTパケットを出力するよう多重部14に指示を出す。多重部14は、パケット(4)を出力I/F部16経由で送信する。   Thereafter, the packet (4) from the data generator 20 is input to the multiplexing unit 14 and the RT packet arrival time prediction unit 17 via the input I / F unit 11 at time t8. Accordingly, the RT packet arrival time prediction unit 17 resets the counter value of the up counter 172 and presets the counter value of the down counter 173. The transmission scheduler 15 performs the same process as when the packets (1) to (3) described above are input, and instructs the multiplexing unit 14 to output the RT packet. The multiplexing unit 14 transmits the packet (4) via the output I / F unit 16.

パケット(4)の送信が時刻t9において完了すると、キュー12にパケットが存在しているので、送信スケジューラ15はスケジューリングを行い、図4のラインC1、続いてラインC3の判定を行う。この場合、ラインC3の判定が成立しない、すなわち、次のRTパケット(パケット(5))が到着する前にキュー12からNRTパケット(パケット(C))の読み出しを完了できるため、送信スケジューラ15は、さらにラインC5およびC6の処理を実行する。その結果、送信スケジューラ15は、多重部14に対して、NRTパケット#2を選択して出力するよう指示を出す。また送信スケジューラ15は、キュー12からのパケットの読出しをキュー管理部13に指示する。キュー管理部13は指示に従いキュー12から多重部14へNRTパケット#2を出力させる。多重部14は、送信スケジューラ15からの上記指示に従い、キュー12から入力されたNRTパケット#2であるパケット(C)を出力I/F部16経由で送信する。   When the transmission of the packet (4) is completed at time t9, since the packet exists in the queue 12, the transmission scheduler 15 performs scheduling and determines the line C1 in FIG. 4 and then the line C3. In this case, the determination of the line C3 is not satisfied, that is, the transmission scheduler 15 can complete the reading of the NRT packet (packet (C)) from the queue 12 before the next RT packet (packet (5)) arrives. Further, processing of lines C5 and C6 is executed. As a result, the transmission scheduler 15 instructs the multiplexing unit 14 to select and output the NRT packet # 2. In addition, the transmission scheduler 15 instructs the queue management unit 13 to read a packet from the queue 12. The queue management unit 13 causes the NRT packet # 2 to be output from the queue 12 to the multiplexing unit 14 in accordance with the instruction. The multiplexing unit 14 transmits the packet (C) that is the NRT packet # 2 input from the queue 12 via the output I / F unit 16 in accordance with the instruction from the transmission scheduler 15.

また、パケット(C)の送信動作を開始し、キュー12からパケット(C)を読み出している最中に、通信路102aからパケット(イ)が到着し、このパケット(イ)のキュー12への書き込みが完了する。   In addition, while the packet (C) transmission operation is started and the packet (C) is being read from the queue 12, the packet (b) arrives from the communication path 102a, and the packet (b) is sent to the queue 12. Writing is complete.

その後、時刻t10においてパケット(C)の送信(キュー12からの読み出し)が完了すると、送信スケジューラ15は、スケジューリングを行い、図4のラインC1、続いてラインC3の判定を行う。この場合、ラインC3の判定が成立する、すなわち、次のRTパケット(パケット(5))が到着する前にキュー12からのNRTパケット(パケット(イ))の読み出しを完了できないため、送信を行わないことに決定する。   After that, when the transmission of the packet (C) (reading from the queue 12) is completed at time t10, the transmission scheduler 15 performs scheduling and determines the line C1 in FIG. 4 and then the line C3. In this case, the determination of the line C3 is established, that is, since the reading of the NRT packet (packet (b)) from the queue 12 cannot be completed before the next RT packet (packet (5)) arrives, transmission is performed. Decide not to.

その後、時刻t11においてデータ発生器20からのパケット(5)が入力I/F部11を介して多重部14およびRTパケット到着時刻予測部17に入力されると、RTパケット到着時刻予測部17では、アップカウンタ172のカウンタ値のリセットとダウンカウンタ173のカウンタ値のプリセットを行う。送信スケジューラ15は、上述したパケット(1)〜(4)が入力された場合と同様の処理を行い、RTパケットを出力するよう多重部14に指示を出す。多重部14は、パケット(5)を出力I/F部16経由で送信する。   Thereafter, when the packet (5) from the data generator 20 is input to the multiplexing unit 14 and the RT packet arrival time prediction unit 17 via the input I / F unit 11 at time t11, the RT packet arrival time prediction unit 17 The counter value of the up counter 172 is reset and the counter value of the down counter 173 is preset. The transmission scheduler 15 performs the same processing as when the packets (1) to (4) described above are input, and instructs the multiplexing unit 14 to output the RT packet. The multiplexing unit 14 transmits the packet (5) via the output I / F unit 16.

その後、時刻t12においてパケット(5)の送信が完了すると、送信スケジューラ15は、スケジューリングを行い、図4のラインC1、続いてラインC3の判定を行う。この場合、ラインC3の判定が成立しない、すなわち、次のRTパケット(図示していないパケット(6))が到着する前にキュー12からのNRTパケット(パケット(イ))の読み出しを完了できるため、さらにラインC5およびC6の処理を実行してパケット(イ)を送信することに決定する。そして、送信スケジューラ15は、多重部14に対して、NRTパケット#1を選択して出力するよう指示を出す。また送信スケジューラ15は、パケット(イ)が書き込まれているキュー12からのパケットの読出しをキュー管理部13に指示する。キュー管理部13は指示に従いキュー12から多重部14へNRTパケット#1であるパケット(イ)を出力させる。多重部14は、送信スケジューラ15からの上記指示に従い、キュー12から入力されたNRTパケット#1(パケット(イ))を出力I/F部16経由で送信する。   Thereafter, when the transmission of the packet (5) is completed at time t12, the transmission scheduler 15 performs scheduling and determines the line C1 in FIG. 4 and then the line C3. In this case, the determination of the line C3 is not established, that is, the reading of the NRT packet (packet (A)) from the queue 12 can be completed before the next RT packet (packet (6) not shown) arrives. Further, it is determined that the processing of the lines C5 and C6 is further performed to transmit the packet (A). Then, the transmission scheduler 15 instructs the multiplexing unit 14 to select and output the NRT packet # 1. Further, the transmission scheduler 15 instructs the queue management unit 13 to read out the packet from the queue 12 in which the packet (A) is written. In accordance with the instruction, the queue management unit 13 causes the packet 12 to output the NRT packet # 1 from the queue 12 to the multiplexing unit 14. The multiplexing unit 14 transmits the NRT packet # 1 (packet (A)) input from the queue 12 via the output I / F unit 16 in accordance with the instruction from the transmission scheduler 15.

このように、本実施の形態の通信装置においては、データ発生器20から入力されるRTパケットの次の到着時刻をRTパケット到着時刻予測部17が送信スケジューラ15に出力し、送信スケジューラ15はこのパケット到着時間にぶつからないようにキュー12からのNRTパケットの読出しを制御するとともに、多重化部14での出力パケットを選択するようにしているので、データ発生器20からの入力されるRTパケットは、通信装置内で遅延することなく出力I/F部16を介して通信ネットワーク200に出力される。このため、データ発生器20で発生したデータが遅延なく、データ処理装置30に伝わり、その値によりデータ処理装置30が制御対象機器(図示せず)に指示を出せるので、きめ細かな制御が可能となる。   As described above, in the communication apparatus according to the present embodiment, the RT packet arrival time predicting unit 17 outputs the next arrival time of the RT packet input from the data generator 20 to the transmission scheduler 15, and the transmission scheduler 15 The reading of the NRT packet from the queue 12 is controlled so as not to collide with the packet arrival time, and the output packet from the multiplexing unit 14 is selected, so that the RT packet input from the data generator 20 is The data is output to the communication network 200 via the output I / F unit 16 without delay in the communication device. For this reason, the data generated by the data generator 20 is transmitted to the data processing device 30 without delay, and the data processing device 30 can issue an instruction to the control target device (not shown) according to the value, thereby enabling fine control. Become.

実施の形態2.
先の実施の形態1では、RTパケット到着時刻予測部17において、パケットの到着時刻の予測を、パケットの先頭を検出することによりアップカウンタ172のリセットおよびダウンカウンタ173のプリセットにより実現するようにしたものであるが、次に、RTパケットの到着を通信装置1の外部から入力される場合の実施の形態を示す。なお、パケット伝送システムの構成は実施の形態1と同様である(図1参照)。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the RT packet arrival time prediction unit 17 realizes the prediction of the arrival time of the packet by resetting the up counter 172 and presetting the down counter 173 by detecting the head of the packet. However, an embodiment in which arrival of an RT packet is input from the outside of the communication apparatus 1 will be described next. The configuration of the packet transmission system is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1).

図6は、実施の形態2の通信装置の内部構成例を示す図である。図6においては、実施の形態1で説明した通信装置1(図2参照)と同じ構成要素に同一の符号を付している。すなわち、本実施の形態の通信装置1aは、実施の形態1で説明した通信装置1のRTパケット到着時刻予測部17をRTパケット到着時刻予測部17aに置き換えたものである。本実施の形態では、実施の形態1と異なる構成要素であるRTパケット到着時刻予測部17aの動作について説明する。   FIG. 6 is a diagram illustrating an internal configuration example of the communication apparatus according to the second embodiment. In FIG. 6, the same components as those of the communication device 1 (see FIG. 2) described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. That is, the communication device 1a of the present embodiment is obtained by replacing the RT packet arrival time prediction unit 17 of the communication device 1 described in Embodiment 1 with an RT packet arrival time prediction unit 17a. In the present embodiment, the operation of the RT packet arrival time prediction unit 17a, which is a different component from the first embodiment, will be described.

図6において、RTパケット到着周期入力は、RTパケットの到着時刻を示すパルスの入力を示している。RTパケット到着時刻予測部17aは、このパルスの入力に基づいて、次にパケットが入力される時刻を予測する。   In FIG. 6, RT packet arrival period input indicates the input of a pulse indicating the arrival time of the RT packet. The RT packet arrival time prediction unit 17a predicts the next packet input time based on the input of this pulse.

図7は、RTパケット到着時刻予測部17aの内部構成例を示す図であり、実施の形態1のRTパケット到着時刻予測部17と同じ構成要素に同一の符号を付している。このRTパケット到着時刻予測部17aは、RTパケット到着時刻予測部17からパケット検出部171を削除し、アップカウンタ172およびダウンカウンタ173に対してRTパケットの到着時刻を示すパルスを入力させるように構成したものである。   FIG. 7 is a diagram illustrating an internal configuration example of the RT packet arrival time prediction unit 17a. The same components as those in the RT packet arrival time prediction unit 17 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The RT packet arrival time prediction unit 17a is configured to delete the packet detection unit 171 from the RT packet arrival time prediction unit 17 and to input pulses indicating the RT packet arrival time to the up counter 172 and the down counter 173. It is a thing.

通信装置1aには、例えば、データ発生器20から、RTパケットの到着時刻を示すパルスであるRTパケット到着パルスが、パケット出力に同期して入力される(図示せず)。実施の形態1の通信装置1との動作の違いは、RTパケット到着時刻予測部17のアップカウンタ172のリセットおよびダウンカウンタ173のプリセットが、RTパケット到着パルスの入力に応じて実行される点のみである。このため、実施の形態1と同様に、データ発生器20から入力されるパケットの次の到着時刻をRTパケット到着時刻予測部17aが送信スケジューラ15に出力し、送信スケジューラ15はこのパケット到着時間にぶつからないようにキュー12からのパケットの読出しを制御するとともに、多重化部14での出力パケットを選択するようにする。これにより、実施の形態1の通信装置1と同様に、データ発生器20からの入力されるパケットは、通信装置1a内で遅延することなく通信ネットワーク200に出力される。つまり、データ発生器20で発生したデータが遅延なく、データ処理装置30に伝わり、その値によりデータ処理装置30が制御対象機器に指示を出せるので、きめ細かな制御が可能となる。   For example, an RT packet arrival pulse that is a pulse indicating the arrival time of an RT packet is input from the data generator 20 to the communication device 1a in synchronization with the packet output (not shown). The only difference in operation from the communication apparatus 1 of the first embodiment is that the reset of the up counter 172 and the preset of the down counter 173 of the RT packet arrival time prediction unit 17 are executed in response to the input of the RT packet arrival pulse. It is. Therefore, as in the first embodiment, the RT packet arrival time prediction unit 17a outputs the next arrival time of the packet input from the data generator 20 to the transmission scheduler 15, and the transmission scheduler 15 determines the packet arrival time. The packet reading from the queue 12 is controlled so as not to collide, and the output packet from the multiplexing unit 14 is selected. Thereby, like the communication device 1 of the first embodiment, the packet input from the data generator 20 is output to the communication network 200 without delay in the communication device 1a. That is, the data generated by the data generator 20 is transmitted to the data processing device 30 without delay, and the data processing device 30 can issue an instruction to the control target device based on the value, so that fine control is possible.

以上のように、本発明にかかる通信装置は、複数の通信路から入力されたパケットを多重化して通信路に中継する場合に有用であり、特に、低遅延での中継が要求されるパケットと低遅延での中継が要求されないパケットを取り扱う通信装置に適している。   As described above, the communication device according to the present invention is useful when multiplexing packets input from a plurality of communication paths and relaying them to the communication path, and in particular, packets that are required to be relayed with low delay. It is suitable for a communication apparatus that handles packets that do not require relaying with low delay.

1,1a 通信装置
11 入力I/F部
12 キュー
13 キュー管理部
14 多重部
15 送信スケジューラ
16 出力I/F部
17,17a RTパケット到着時刻予測部
20 データ発生器(リアルタイム)
21 データ発生器(非リアルタイム)
30 データ処理装置
171 パケット検出部
172 アップカウンタ
173 ダウンカウンタ
101,102a,102b,103 通信路
200 通信ネットワーク
1, 1a Communication device 11 Input I / F unit 12 Queue 13 Queue management unit 14 Multiplexing unit 15 Transmission scheduler 16 Output I / F unit 17, 17a RT packet arrival time prediction unit 20 Data generator (real time)
21 Data generator (non-real-time)
30 Data processing device 171 Packet detection unit 172 Up counter 173 Down counter 101, 102a, 102b, 103 Communication path 200 Communication network

Claims (10)

外部から入力された複数種類のパケットを中継する通信装置であって、
周期的に入力されかつ低遅延での中継処理が要求される第1のパケットの到着時刻を予測する到着時刻予測手段と、
低遅延での中継処理が要求されない第2のパケットを蓄積するパケット蓄積手段と、
前記到着時刻予測手段による予測結果、および前記パケット蓄積手段が保持しているパケットの長さに基づいて、通信路へ送信するパケットを決定する送信パケット決定手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
A communication device that relays multiple types of packets input from the outside,
Arrival time predicting means for predicting the arrival time of the first packet that is periodically input and required to be relayed with low delay;
Packet storing means for storing a second packet that is not required to be relayed with low delay;
A transmission packet determination unit that determines a packet to be transmitted to a communication path based on a prediction result by the arrival time prediction unit and a length of the packet held by the packet storage unit;
A communication apparatus comprising:
前記到着時刻予測手段は、
第1のパケットの到着を検出するパケット検出部と、
第1のパケットの到着が検出された場合にリセットするアップカウンタと、
第1のパケットの到着が検出された場合に前記アップカウンタがリセットする直前の前記アップカウンタのカウント値をプリセットするダウンカウンタと、
を備え、
前記ダウンカウンタのカウント値を第1のパケットの到着時刻の予測結果として前記送信パケット決定手段に出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
The arrival time prediction means includes:
A packet detector for detecting the arrival of the first packet;
An up-counter that resets when the arrival of the first packet is detected;
A down counter that presets the count value of the up counter immediately before the up counter is reset when the arrival of the first packet is detected;
With
The communication apparatus according to claim 1, wherein the count value of the down counter is output to the transmission packet determination unit as a predicted result of the arrival time of the first packet.
前記到着時刻予測手段は、
第1のパケットを送信したことを示す信号が第1のパケットの送信元の装置から入力されるとリセットするアップカウンタと、
前記信号が入力されると前記アップカウンタがリセットする直前の前記アップカウンタのカウント値をプリセットするダウンカウンタと、
を備え、
前記ダウンカウンタのカウント値を第1のパケットの到着時刻の予測結果として前記送信パケット決定手段に出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
The arrival time prediction means includes:
An up-counter that resets when a signal indicating that the first packet has been transmitted is input from the transmission source device of the first packet;
A down counter that presets the count value of the up counter immediately before the up counter is reset when the signal is input;
With
The communication apparatus according to claim 1, wherein the count value of the down counter is output to the transmission packet determination unit as a predicted result of the arrival time of the first packet.
前記送信パケット決定手段は、
前記予測結果に基づいて次に第1のパケットが到着するまでの時間である第1の時間を算出し、さらに、前記パケット蓄積手段が保持しているパケットの長さに基づいて、当該パケットの送信を開始してから送信完了となるまでの所要時間である第2の時間を算出し、
前記第1の時間よりも前記第2の時間の方が短い場合に前記第2のパケットを送信することに決定する
ことを特徴とする請求項1、2または3に記載の通信装置。
The transmission packet determining means includes
Based on the prediction result, a first time that is the time until the next arrival of the first packet is calculated, and further, based on the length of the packet held by the packet storage means, Calculate the second time, which is the time required from the start of transmission to the completion of transmission,
4. The communication device according to claim 1, wherein the second packet is determined to be transmitted when the second time is shorter than the first time. 5.
前記パケット蓄積手段が複数のキューを備え、
前記送信パケット決定手段は、
前記複数のキューの中の2つ以上のキューにパケットが蓄積されている場合、
パケットが蓄積されている各キューの先頭のパケットそれぞれについて、送信を開始してから送信完了となるまでの所要時間を算出し、算出した所要時間の中に前記第1の時間よりも短いものが存在していれば、前記第1の時間よりも短い所要時間に対応するパケットを送信することに決定する
ことを特徴とする請求項4に記載の通信装置。
The packet storage means comprises a plurality of queues;
The transmission packet determining means includes
When packets are accumulated in two or more queues of the plurality of queues,
For each head packet in each queue in which packets are accumulated, a required time from the start of transmission to the completion of transmission is calculated, and the calculated required time is shorter than the first time. The communication apparatus according to claim 4, wherein if it exists, it is determined to transmit a packet corresponding to a required time shorter than the first time.
前記送信パケット決定手段は、
前記算出した所要時間の中に前記第1の時間よりも短いものが複数存在する場合、前記第1の時間よりも短い所要時間に対応するパケットの中のいずれか一つを選択して前記通信路へ送信するパケットに決定する
ことを特徴とする請求項5に記載の通信装置。
The transmission packet determining means includes
If there are a plurality of calculated required times shorter than the first time, any one of the packets corresponding to the required time shorter than the first time is selected and the communication is performed. The communication apparatus according to claim 5, wherein the communication apparatus determines a packet to be transmitted to the path.
外部から入力された複数種類のパケットを中継する通信装置において実行するパケット中継方法であって、
周期的に入力されかつ低遅延での中継処理が要求される第1のパケットが次に入力される時刻を予測する予測ステップと、
前記通信路へのパケット送信動作が終了した場合、または低遅延での中継処理が要求されない第2のパケットが新たに入力された場合に、保持している第2のパケットを送信するか否かを前記到着時刻予測ステップにおける予測結果に基づいて判断し、送信すると判断した場合には当該第2のパケットを送信するパケット送信ステップと、
を含むことを特徴とするパケット中継方法。
A packet relay method executed in a communication device that relays a plurality of types of packets input from the outside,
A prediction step for predicting the next input time of the first packet that is periodically input and is required to be relayed with low delay;
Whether or not to transmit the second packet held when the packet transmission operation to the communication path is completed or when a second packet not requiring relay processing with low delay is newly input A packet transmission step of transmitting the second packet if it is determined to transmit based on the prediction result in the arrival time prediction step,
A packet relay method comprising:
前記パケット送信ステップでは、
前記予測結果に基づいて次に第1のパケットが到着するまでの時間である第1の時間を算出し、さらに、保持している第2のパケットの長さに基づいて当該パケットの送信を開始してから送信完了となるまでの所要時間である第2の時間を算出し、
前記第1の時間よりも前記第2の時間の方が短い場合に前記第2のパケットを送信する
ことを特徴とする請求項7に記載のパケット中継方法。
In the packet transmission step,
Based on the prediction result, a first time which is a time until the next arrival of the first packet is calculated, and transmission of the packet is started based on the length of the second packet held. And calculate the second time, which is the time required to complete the transmission,
The packet relay method according to claim 7, wherein the second packet is transmitted when the second time is shorter than the first time.
前記第2のパケットを保持しておくためのキューを複数備えている場合、
前記パケット送信ステップでは、
前記複数のキューの中の2つ以上のキューにパケットが蓄積されていれば、パケットが蓄積されている各キューの先頭のパケットそれぞれについて、送信を開始してから送信完了となるまでの所要時間を算出し、算出した所要時間の中に前記第1の時間よりも短いものが存在していれば、前記第1の時間よりも短い所要時間に対応するパケットを送信する
ことを特徴とする請求項8に記載のパケット中継方法。
If there are a plurality of queues for holding the second packet,
In the packet transmission step,
If packets are accumulated in two or more queues of the plurality of queues, the time required from the start of transmission to the completion of transmission for each of the head packets of each queue in which packets are accumulated And a packet corresponding to the required time shorter than the first time is transmitted if the calculated required time is shorter than the first time. Item 9. The packet relay method according to Item 8.
前記第2のパケット送信ステップでは、
前記算出した所要時間の中に前記第1の時間よりも短いものが複数存在する場合、前記第1の時間よりも短い所要時間に対応するパケットの中のいずれか一つを選択して前記通信路へ送信する
ことを特徴とする請求項9に記載のパケット中継方法。
In the second packet transmission step,
If there are a plurality of calculated required times shorter than the first time, any one of the packets corresponding to the required time shorter than the first time is selected and the communication is performed. The packet relay method according to claim 9, wherein the packet relay method transmits to a path.
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