JP2012506183A - イーサネット（登録商標）ｌａｎにおける１つのポート又はポート対での等時性データストリームに従ってスイッチオフ可能なポートを有するマルチポートｍａｃブリッジの動作方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、トラフィックのクラスに従ってデータパケットを差別化してルーティングするようマルチポートブリッジ（Ｂ１，Ｂ２）を動作させる方法に関する。データパケットは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準規格に従って異なった優先度に分けられる。付加的なトラフィッククラスである「等時性チャネル」が導入される。マルチポートブリッジ（Ｂ１，Ｂ２）は、一方向性の送信の場合には、少なくとも１つの所定のポートが、双方向性の送信の場合には、少なくとも１つの所定のポート対が、転送状態で動作するように構成される。転送状態で、所定のポート又はポート対は、キューから付加的なトラフィッククラスＩＣのデータパケットを転送する。転送の間、所定のポート又はポート対を除く全ポートが非アクティブにされる。等時性のデータストリームは１つのポート又はポート対に制限されず、むしろ、伝送チャネルのデータレートに従って複数回実施されてよい。

Description

本発明は、請求項１の前置き部分に従うマルチポートブリッジの動作方法に関する。

米国特許出願公開第２００５／０２６５３３０（Ａ１）号明細書（特許文献１）は、亜相手方デバイスとの間でデータ伝送を行うネットワーク中継システムを開示している。

ネットワーク中継システムは、相手方機器の対応するポートに接続されている多数のポートを有する。また、ネットワーク中継システムは、論理接続であると見なされる接続集合をセットアップするために接続を集めて、接続集合を介した各ポートへのデータ送信及び同期ビットを含む制御フレーム信号の送信を行う接続集合制御モジュールを有する。集められた接続の中の１つにおける干渉の発生の検出に対する応答として、接続集合制御モジュールは、正常な干渉のない接続に接続されているポートに、データ送信を中止させて、第１の値に設定されている同期ビットを含む制御フレーム信号を送信させる。第１の値は、その正常な接続に接続されている相手方デバイスの対応するポートでのデータ送信を中止するために使用される。

米国特許第７０６５０５０（Ｂ１）号明細書（特許文献２）から、ネットワークスイッチング機器においてデータフローを制御する方法及びデバイスが知られている。当該方法は、１ポートに関してキューを成して配置されているデータの組が第１の所定閾値を超えたかどうかを判断するステップと、キューを成して配置されているデータの組が第１の閾値を超えたと判断される場合はポートへのデータフローを非アクティブにするステップと、所定の空間条件及び所定の時間条件が満足された場合はポートへのデータフローを再開させるステップとを有する。当該デバイスは、少なくとも１つのデータポートインターフェースに送信されるデータの受信のための少なくとも１つのデータポートインターフェースと接続される少なくとも１つのキューと、該少なくとも１つのキューと接続されるメモリ管理ユニットとを有する。メモリ管理ユニットは、キューにおけるデータの充填レベルが所定閾値に達した場合に非アクティブになり、その後に、キューにおけるデータの充填レベルが第２の所定閾値に達し且つ所定時間が経過した場合にキューへのデータフローを再開するように、設計されている。

国際公開第２００４／０６８７９８（Ａ２）号パンフレット（特許文献３）は、第１の帯域幅を有する第１のタイプの構成の第１のバスから、第１の帯域幅よりも狭い第２の帯域幅を有する媒体を用いることによって第２のバスへ送信される等時性のデータストリームの優先順位を付ける方法を記載している。

また、ネットワークを異なるレイヤ１セグメントに分けるためにマルチポートブリッジを使用することが知られている。ネットワーク全体における付随する負荷は、各セグメントが、このセグメントにおいて配置されている受信器のフレームのみを伝送するので、著しく低減される。保証されたデータレートを要する実時間アプリケーションに関し、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準規格（Institute of Electrical and Electronic Engineers）において、優先順位付け能力（トラフィッククラス又はトラフィックタイプ）が作成されてリストアップされている。実際のところ、異なる優先クラスへのデータストリームの従来の分配は、データスループットに対してされている更に高い要求を保証するには十分ではない。

米国特許出願公開第２００５／０２６５３３０（Ａ１）号明細書 米国特許第７０６５０５０（Ｂ１）号明細書 国際公開第２００４／０６８７９８（Ａ２）号パンフレット

本発明は、従来技術と比較してデータストリームの実時間能力を改善するとともに、入力に対する出力ジッタ及び伝播遅延を最小限とすることを目的とする。

本発明の目的は、請求項１に記載される発明特定事項を有する方法によって達成される。本発明の有利な実施形態は、更なる請求項において定義されている。

データパケットの、トラフィッククラスに従って区別されるルーティング（言い換えると、トラフィッククラス又は該トラフィッククラスに関する情報が夫々、ルーティングの間、考慮されることを意味する。）のためのマルチポートブリッジの動作方法において、付加的なトラフィッククラスが導入される。本発明の一実施形態において、前記データパケットは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準規格に従って、異なったトラフィッククラスに細分され、付加的なトラフィッククラスが定義される。前記マルチポートブリッジは、送信方向ごとに、少なくとも１つの所定ポートが、該所定ポートがキューから前記付加的なトラフィッククラスのデータパケットのみを転送する転送（forwarding）状態で動作し、必要に応じて、該転送状態に設定されるように、構成される。双方向性のデータ接続が存在する場合は、ポート対が転送状態に設定され、又は該転送状態で動作する。これに関連して、前記転送の間、前記所定ポート又はポート対とは別の全ポートが非アクティブにされる。

本発明に従う方法の一実施形態において、当該方法は、前記付加的なトラフィックパケットが到着トラフィックに割り当てられるかどうかがチェックされる第１のチェックステップを有する。当該方法は、前記第１のチェックステップで肯定的な結果が得られる場合は、等時性のデータフローが目下アクティブであるかどうかがチェックされる第２のチェックステップに引き継がれる。当該方法は、前記第１のチェックステップで否定的な結果が得られる場合は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準規格に従って続けられる。

本発明に従う方法の一実施形態に従って、当該方法は、前記第２のチェックステップで肯定的な結果が得られる場合は、動作においてデータストリームが目下アクティブであることを制御ユニットに知らせるために使用されるウォッチドッグ回路がトリガされるトリガステップに引き継がれる。前記制御ユニットは前記付加的なトラフィッククラスにおけるトラフィックストリームの送信を調整する。前記第２のチェックステップで否定的な結果が得られる場合は、対照的に、サブプロセスは、次のステップの中の少なくとも１つを有する動作に入る。すなわち、１つのステップは、前記所定ポート又はポート対を除いて全ポートがスイッチオフされる第１の非アクティブステップである。このように、等時性データチャネルの入出力ポートのみがアクティブであり、結果として、可能な限り最も速い伝送が、更なるキュー管理を伴うことなく保証される。他のステップには、非アクティブにされているポートに割り当てられているキューのデータパケットが、夫々のポートが再びスイッチオンされるまでセーブされるセービングステップと、前記所定ポート又はポート対に係るスパニングツリー・メカニズムが非アクティブにされる第２の非アクティブステップとがある。前記セービングステップにおいて、既に非アクティブにされているポートの全てのキューは停止され、これらのキューが後に再びアクティブにされる場合に、データの損失が防がれる（キューの内容が削除されない。）。更なる他のステップは、ウォッチドッグ回路がインストールされ、該ウォッチドッグ回路が前記付加的なトラフィッククラスにおけるデータストリームの転送の間いつでも起動可能である大きさであるようタイムアウト時間の値が選択されるインストールステップである。

本発明は多数の利点を有し、その中の１つが文中に挙げられる。それは、複数のポートの異なるキューを管理することにより生じるキュー遅延が回避されることである。

等時性データストリームの乱れは、他の競合するポートの優先順位付けメカニズムが存在しないために、回避される。これは、実時間データフローを中断する危険性を防ぐ。

複数のマルチポートブリッジを介する冗長なトラフィック経路を回避することに関与するスパニングツリー・メカニズムは、実際には、バイパスされる。これは、ネットワークにおいて周期的な再調整と制御フレームとを取り除く。

本発明は、新しいトラフィッククラスＩＣの等時性データストリームのための所定のポート又は所定のポート対に制限されない。送信チャネルのデータレート仕様に依存して等時性データ転送のために複数のポート又はポート対を定義することが可能である。

２つのマルチポートブリッジを介する等時性データフローを表す図表システムチャートを示す。 本発明に従う方法のシーケンスに係るフローチャートを示す。 ＩＣウォッチドッグプロセスのシーケンスに係るフローチャートを示す。 トラフィックタイプ、キューの数、及び互いのユーザ優先度の間の関係を示す表を示す。

図１は、２つのマルチポートブリッジＢ１及びＢ２を介する等時性データフローを表す図表システムチャートを示す。等時性データフローの経路Ｐは、データパケットの、トラフィッククラスに従って区別されるルーティングのための第１のマルチポートブリッジＢ１と、データパケットの、トラフィッククラスに従って区別されるルーティングのための第２のマルチポートブリッジＢ２とを通っている。本発明に従って新たに導入される付加的なトラフィッククラスＩＣ（等時性チャネル（isochronous channel））が静的に割り当てられる各マルチポートブリッジＢ１、Ｂ２の第１ポート対は、独占的にリソース（キュー）にアクセスすることができる。マルチポートブリッジの他のポートは全て、オフされる。これらの切断されているポートは、使用不可能な状態を示し、ブリッジ管理によって然るべく管理されない。切断されているポートのキューは凍結され、それにより、データは、キュー内の夫々のポートを再度アクティブにした後に失われない。スパニングツリー・メカニズムは、経路が等時性データストリームによってだけ独占的に使用されるので、第１ポート対では作動し始めない。

図２は、本発明に従う方法のシーケンスに係るフローチャートを示す。長方形の境界Ｕの外側にあるフローチャートの従来部分は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準規格から既に知られている。フローチャートの従来部分Ｋは、フレームが受信されるフレーム受信ステップＳ１と、該フレーム受信ステップＳ１に続いて、ソースポート状態ＺＱに関する情報及びあて先ポート状態ＺＺに関する情報が考慮に入れられるアクティブトポロジ実行ステップＳ２とを有する。トポロジ実行ステップＳ２の後には、フィルタデータベースを用いるフレームフィルタリングステップＳ３が続く。

フローチャートの従来部分Ｋは、第１の挿入ステップＳ４及び第２の挿入ステップＳ５を更に有し、それらの各ステップでは、フレームがキューに挿入される。

フローチャートの従来部分Ｋは、最後に、時間において順番に実行される送信選択ステップＳ６、優先度割り当てステップＳ７、ＦＣＳ（フレームチェックシーケンス（frame check sequence））再計算ステップＳ８及びフレーム送信ステップＳ９を有する第１の枝Ａ１を有する。

境界Ｕの中にあるフローチャートの革新的な部分（全体を参照符号Ｅによって示される。）は、本発明によって提供される新規なプロシージャに関連する。フローチャートの革新的な部分Ｅは、最初に、付加的なトラフィッククラスＩＣが到着トラフィックに割り当てられるかどうかがチェックされるチェックステップＥ１を有する。

第１のチェックステップＥ１で否定的な結果が得られる場合、方法は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準規格に従って、第１の挿入ステップＳ４に引き継がれる。第１のチェックステップＥ１で肯定的な結果が得られる場合、方法は、等時性データストリームが目下アクティブであるかどうかがチェックされる第２のチェックステップＥ２に引き継がれる。

第２のチェックステップＥ２で肯定的な結果が得られる場合、方法は、ウォッチドッグ回路がトリガされるトリガステップＥ３に引き継がれる。ウォッチドッグ回路は、動作において、データストリームが目下アクティブであることを制御ユニットに知らせるために使用される。この制御回路は、付加的なトラフィッククラスにおいてトラフィックストリームの送信を調整する。

第２のチェックステップＥ２で否定的な結果が得られる場合、フローチャートの第２の枝Ａ２は、時間において順番に実行される次のステップ、すなわち、
− 所定ポート又はポート対を除いて全ポートがスイッチオフされる第１の非アクティブステップＥ４、
− 非アクティブにされているポートに割り当てられているキューのデータパケットが、夫々のポートが再びスイッチオンされるまでセーブされるセービングステップＥ５、
− 選択されているポート対に係るスパニングツリー・メカニズムが非アクティブにされる第２の非アクティブステップＥ６、及び
− ウォッチドッグ回路がインストールされ、ウォッチドッグ回路が等時性データストリームのフローイングの間いつでも起動（ウォッチドッグ・トリガ）され得る大きさであるようタイムアウト時間の値が選択されるインストールステップＥ７
を有する動作に入る。インストールステップＥ７及びトリガステップＥ３は両方とも、フローチャートの従来部分Ｋ内にある第１の挿入ステップＳ４が後に続く。等時性データストリームは、ＦＩＦＯ（first in first out）原理に従って理想的に管理される１つのキューしか必要としない。これは、等時性データストリームの送信の間の他のキューのキュー管理を取り除く。

図３は、ＩＣウォッチドッグプロセスのシーケンスに係るフローチャートを示す。当該プロセスは、タイムアウト情報が存在するかどうかをウォッチドッグ回路がチェックする問い合わせステップＷ１を有する。ウォッチドッグプロセスに属するカウンティングプロセスは、ブロックＷで起こる。

問い合わせステップＷ１で肯定的な結果が得られる場合、最終的に、等時性データストリームの送信が終了される（ウォッチドッグのトリガＥ３は存在しない。）。このため、最初に、非アクティブにされている全てのポートが再度スイッチオンされる（ステップＷ２）。

更に、停止されている全てのキューがアクティブにされる（ステップＷ３）。加えて、付加的なトラフィッククラスが割り当てられないポートのためのスパニングツリー・メカニズムがオンされる（ステップＷ４）。その後、ＩＣウォッチドッグは解除され（ステップＷ５）、次いで、マルチポートブリッジは再びその元の状態になる。

図４は、トラフィックタイプ、キューの数、互いのユーザ優先度の間の関係を記録する表を示す。

表は、付加的なトラフィッククラスＩＣに適応するよう、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準規格から知られる従来の表に基づいて変形されている。

表中で使用される略記は、下記の意味を有する。詳細には：
ＢＫ＝バックグラウンド、ＢＥ＝ベストエフォート、ＥＥ＝エクセレントエフォート、ＣＬ＝制御された負荷、ＶＩ＝映像、ＶＯ＝音声、ＮＣ＝ネットワーク制御、ＩＣ＝等時性チャネル。

表は、新しいトラフィッククラスＩＣが１つのキューしか指示しないことを示す。他のキューは必要とされず、それにより、キュー管理は可能な限り効率的且つ簡単である。

Claims (5)

1. トラフィッククラスに従って区別されるデータパケットのルーティングのためのマルチポートブリッジの動作方法であって、
   付加的なトラフィッククラスが導入され、
   前記マルチポートブリッジは、送信方向ごとに、少なくとも１つの所定ポートが、該所定ポートがキューから前記付加的なトラフィッククラスのデータパケットを転送する転送状態で動作するように、構成され、
   前記転送の間、前記所定ポート又はポート対とは別の全ポートが非アクティブにされる、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記データパケットは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準規格に従って、異なったトラフィッククラスに細分される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記付加的なトラフィックパケットが到着トラフィックに割り当てられるかどうかがチェックされる第１のチェックステップを有し、
   前記第１のチェックステップで肯定的な結果が得られる場合は、等時性のデータフローが目下アクティブであるかどうかがチェックされる第２のチェックステップに引き継がれ、
   前記第１のチェックステップで否定的な結果が得られる場合は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄ標準規格に従って続けられる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第２のチェックステップで肯定的な結果が得られる場合は、動作においてデータストリームが目下アクティブであることを制御ユニットに知らせるために使用されるウォッチドッグ回路がトリガされるトリガステップに引き継がれ、前記制御ユニットは前記付加的なトラフィッククラスにおけるトラフィックストリームの転送を調整し、
   前記第２のチェックステップで否定的な結果が得られる場合は、
   前記所定ポート又はポート対を除いて全ポートがスイッチオフされる第１の非アクティブステップ、
   非アクティブにされているポートに割り当てられているキューのデータパケットが、夫々のポートが再びスイッチオンされるまでセーブされるセービングステップ、
   前記所定ポート又はポート対に係る第１のスパニングツリー・メカニズムが非アクティブにされる第２の非アクティブステップ、及び
   ウォッチドッグ回路がインストールされ、該ウォッチドッグ回路が前記付加的なトラフィッククラスにおけるデータストリームのフローイングの間いつでも起動可能である大きさであるようタイムアウト時間の値が選択されるインストールステップ
   の中の少なくとも１つのステップを有する動作に入るサブプロセスに引き継がれる、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の方法。
5. 複数の等時性データストリームは、複数の所定ポート又はポート対がもたらされるよう定義される、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の方法。

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