JP2013143633A - 信号伝送装置、信号伝送方法及び信号伝送プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】特別なポーズパターンを用いることなくポーズ要求発生に要する遅延時間を短くすることができる信号伝送装置を提供する。
【解決手段】信号伝送装置（１）は、フロー制御機能（１ａ）を有するものであって、フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する予測回路（１ｂ）と、ポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、ポーズ要求の発行先装置（２）へのデータフレームの送信を制限する制限回路（１ｃ）とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フロー制御を行う信号伝送装置、信号伝送方法及び信号伝送プログラムに関する。

例えば有線のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）信号を無線伝送路を介して伝送する信号伝送装置には、ＬＡＮ側の伝送レートと無線伝送網側の無線伝送レートとの速度差を吸収するためにバッファを具備しているものがある。そのような信号伝送装置では、そのバッファで発生するオーバフローを、例えばＩＥＥＥ８０２．３（米国電気電子技術者協会の８０２委員会策定のＬＡＮに関する一規格）準拠のフロー制御機能を用いることで回避することが多い。ここで、フロー制御とは、データ伝送中に受信側の処理や記憶速度を上回るデータが受信されそうになった場合、当該データの送信元の装置に対してデータ送信の一時停止や送信速度の低下を指示する所定の制御信号を送り、データの流れを制御することをいう。また、ＩＥＥＥ８０２．３準拠のフロー制御とは、ＩＥＥＥ８０２．３が定めた標準規格に従ったポーズフレームを、受信側から送信側へと送る制御信号として用いたフロー制御を意味する。また、ＬＡＮ側の伝送レートは、ＩＥＥＥ８０２．３で定められる１００Ｍｂｐｓ、１０００Ｍｂｐｓ等である。一方、無線伝送レートは、主信号伝送容量、無線周波数、変調方式から定まり、ＬＡＮ側の伝送レートとは異なるのが一般的である。

しかしながら、ポーズフレームを用いたフロー制御のみでは、ポーズフレームの伝播遅延により、装置内のバッファにおいてオーバフローが発生する可能性がある。その対策として、サイズの大きなバッファを具備したり、送信側に対する一時停止の要求すなわちポーズ要求の発動閾値を下げてフロー制御の初動を早めたりして、ポーズフレームの伝播遅延に対する耐力をもたせる必要があった。その結果、前者の場合は装置の高価格化が課題となり、後者の場合はフロー制御（送信停止要求／送信再開要求）の頻発による伝送効率低下や遅延時間増加が課題であった。

特許文献１には、遅延時間の低減を図った信号伝送装置が開示されている。ここで特許文献１が解決を図った課題をより具体的に説明する。上述したようなフロー制御では、受信回路側バッファ内のデータ量が所定の閾値を越えた場合や所定の閾値を下回った場合に送信の停止や再開を指示するポーズフレームが送信される。その際、ポーズフレームは、その時点で送信中の他のフレームがある場合にはその送信中のフレームの送信が完了した後に送信される（例えば特許文献２〜５参照）。すなわち、ポーズフレームの送信は、送信中のフレームがある場合、その送信中のフレームの送信が完了するまでの時間、遅延することになる。そのため、バッファ容量は、その遅延時間分のデータを蓄積できるよう、少なくとも１フレーム分多くなる。特許文献１では、このような課題を解決するため、次のような構成を採用している。すなわち、まず、複数のフレームが時系列順に並べられた第一フレーム信号を受信する受信手段と、受信した第一フレーム信号を一時的に格納する受信バッファ手段とを備える。さらに、複数のフレームが時系列に並べられた第二フレーム信号を、第一フレーム信号の送信元に送信し、蓄積されている第一フレーム信号のデータ量が予め定められた一定値よりも多い場合、第一フレーム信号の送信を停止する旨の停止要求を第二フレーム信号内の送信中のフレームに挿入する送信手段を備える。この構成によれば、送信中のフレームに停止要求を挿入することができるので、フロー制御の初動を早めることが可能となり、比較的小さなバッファサイズであっても、オーバフローの発生を回避することが可能となる。

特開２０１０−１６６５５４号公報 特開２００４−００７１８０号公報 特開２００８−２３６３０８号公報 特開２０１０−０５７１０３号公報 特開２０１０−０５７１０４号公報

しかしながら、特許文献１の技術には次の課題がある。すなわち、特許文献１に記載の信号伝送装置は、受信データ量が所定の閾値よりも多い場合、送信を一時的に停止する旨の停止要求を表すデータパターン（ポーズパターン）を、送信中のフレームに挿入する。このため、装置外部のＬＡＮデバイス等には、ポーズパターンを検出する回路と、ポーズパターンを抽出及び削除し、もとのデータフレームを再生する回路とが必要となる。つまり、ＩＥＥＥ８０２．３に準拠した一般的なＬＡＮデバイス等と接続することができない、という課題がある。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、上述した課題を解決することができる信号伝送装置、信号伝送方法及び信号伝送プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の信号伝送装置は、フロー制御機能を有する信号伝送装置であって、前記フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する予測回路と、前記ポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、前記ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームの送信を制限する制限回路とを具備することを特徴とする。

また、本発明の信号伝送方法は、フロー制御を行う信号伝送方法であって、前記フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する予測過程と、前記ポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、前記ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームの送信を制限する制限過程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の信号伝送プログラムは、フロー制御を行う信号伝送プログラムであって、前記フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する予測過程と、前記ポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、前記ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームの送信を制限する制限過程とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、ポーズ要求の発生時期の予測結果に基づいてポーズ要求の発行先装置へのデータフレームの送信を制限することができるので、ポーズ要求発生時に他のデータフレームが送信されることを避けることができ、特別なポーズパターン等を用いることなく、ポーズ要求発生に掛かる遅延時間を短くすることができる。

本発明による信号伝送装置の一実施形態の基本的な構成を示すブロック図である。 本発明による信号伝送装置の他の実施形態の構成例を示すブロック図である。 図２の入力バッファ（１１ａ）における２種類の閾値の関係を表したイメージ図である。 図２の入力バッファ（１１ａ）におけるポーズ要求発生時刻（停止要求発生時刻ｔ１及び再開要求発生時刻ｔ２）の算出方法を示すグラフである。 図２のポーズ要求予測回路（１８ａ）と出力フレーム切替回路（１９ａ）の動作を示すフローチャートである。

まず、図１を参照して本発明による信号伝送装置の実施形態の基本的な構成について説明する。図１に示した信号伝送装置（１）は、装置（２）との間で所定形式のデータフレーム（例えばデータリンク層に扱われるデータの単位）を送受信するとともに、装置（３）との間で所定形式のデータフレームを送受信する。例えば信号伝送装置（１）と装置（２）間は有線ＬＡＮ等の有線伝送路（４）で接続され、信号伝送装置（１）と装置（３）間は無線ＬＡＮ等の無線伝送路（５）で接続されている。信号伝送装置（１）は、有線伝送路（４）を介して装置（２）から受信したデータを無線伝送路（５）を介して装置（３）へ送信したり、無線伝送路（５）を介して装置（３）から受信したデータを有線伝送路（４）を介して装置（２）へ送信したりする。

また、信号伝送装置（１）は、フロー制御機能（１ａ）を有している。フロー制御機能（１ａ）は、例えば、装置（２）から受信したデータを装置（３）に対して送信する場合に、装置（３）へ送信されるデータフレームの伝送速度を上回るデータが装置（２）から受信されそうになったとき、ＩＥＥＥ８０２．３準拠のポーズフレーム等を送信元の装置（２）に対して送信する。フロー制御機能（１ａ）は、このような処理によりデータの送信を一時停止させたり、受信可能となった場合に送信を再開させたりする機能である。フロー制御機能（１ａ）では、入出力されるデータを一時蓄積する、入力バッファ、出力バッファ等を用いることができる。フロー制御機能（１ａ）は、例えば信号伝送装置（１）が有する図示していないＣＰＵ（中央処理装置）によって所定のプログラムを実行する。信号伝送装置（１）は、また、予測回路（１ｂ）と制限回路（１ｃ）とを備えている。予測回路（１ｂ）は、フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する回路である。予測回路（１ｂ）は、フロー制御で用いる入力バッファ等のデータ蓄積量やデータ蓄積速度に基づいてポーズフレーム等を用いた送信停止や送信再開を指示するポーズ要求の発生時期を予測する。また、制限回路（１ｃ）は、予測回路（１ｂ）によるポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、装置（２）に対して送信されるデータフレームの送信を制限（すなわち停止）する回路である。この場合、装置（２）は、フロー制御において、ポーズ要求の発行先となる装置である。

図１の信号伝送装置（１）では、予測回路（１ｂ）によるポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、制限回路（１ｃ）が、例えば装置（２）に対して実際にポーズ要求が発行される前にポーズ要求の発生時期を知ることができる。したがって、例えば、制限回路（１ｃ）によって、ポーズ要求が発生される時期までに装置（２）に対するデータフレームの送信を完了させて、ポーズ要求が発生される時期には装置（２）に対するデータフレームの送信を制限すること（すなわち停止させること）が可能となる。これによれば、ポーズ要求は、送信中のデータフレームの送信完了を待つことがなくなる。

以下、図２〜図５を参照して、本発明の実施の形態について、より詳細に説明する。
図２（ａ）は、本発明の信号伝送装置に係わる一つの実施形態を示すブロック図であり、装置Ａ（１０ａ）と装置Ｂ（１０ｂ）とが、無線伝送路（２０）を介して互いに接続された状態を示している。これらの装置Ａ（１０ａ）と装置Ｂ（１０ｂ）が、それぞれ、本発明の一実施形態としての信号伝送装置を構成している。なお、図２において、図２（ａ）が装置Ａ（１０ａ）と装置Ｂ（１０ｂ）とを含む全体構成を示している。また図２（ｂ）が装置Ａ（１０ａ）の内部構成を示している。また図２（ｃ）が装置Ｂ（１０ｂ）の内部構成を示している。ここで、装置Ａ（１０ａ）と装置Ｂ（１０ｂ）の内部構成は同一であるため、装置Ａ（１０ａ）（図２（ｂ））のみを参照して説明する。なお、装置Ａ（１０ａ）と装置Ｂ（１０ｂ）とにおいて、参照符号中の文字「ａ」と文字「ｂ」とを互いに入れ替えたものが、対応する構成である。ただし、図２（ａ）における伝送信号は、信号（ａ１０１）、信号（ａ１３１）、信号（ｂ１０２）及び信号（ｂ１９１）が同一のデータの流れに対応し、信号（ｂ１０１）、信号（ｂ１３１）、信号（ａ１０２）及び信号（ａ１９１）が同一のデータの流れに対応している。

信号伝送装置Ａ（１０ａ）は、入力バッファ（１１ａ）と、多重回路（１２ａ）と、変調・送信回路（１３ａ）と、受信・復調回路（１４ａ）と、抽出回路（１５ａ）と、出力バッファ（１６ａ）と、ポーズフレーム生成回路（１７ａ）と、ポーズ要求予測回路（１８ａ）と、出力フレーム切替回路（１９ａ）とで構成される。ここで、ポーズ要求予測回路（１８ａ）が図１に示した予測回路（１ｂ）に対応する構成であり、出力フレーム切替回路（１９ａ）が図１に示した制限回路（１ｃ）に対応する構成である。また、入力バッファ（１１ａ）と、ポーズフレーム生成回路（１７ａ）と、出力フレーム切替回路（１９ａ）と、それらを制御するＣＰＵ及びそのＣＰＵで実行されるプログラム等とを含む構成によって、図１に示したフロー制御機能１ａが実現される。

入力バッファ（１１ａ）は、内部に図示していないバッファメモリを有して構成されていて、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）から入力された入力ＬＡＮ信号（ａ１０１）を、ＬＡＮ伝送レートでバッファメモリに書き込む。また、書き込んだ入力ＬＡＮ信号を、無線伝送レートでバッファメモリから読み出し、多重データフレーム（ａ１１１）として、多重回路（１２ａ）に出力する。一方で入力バッファ（１１ａ）は、停止要求閾値と再開要求閾値の２種類の閾値（ただし停止要求閾値＞再開要求閾値）を記憶する。そして、入力バッファ（１１ａ）は、それらの２種類の閾値と入力バッファ（１１ａ）の蓄積量との大小関係に応じて、送信停止要求または送信再開要求を示すポーズ要求信号（ａ１１２）を、ポーズフレーム生成回路（１７ａ）と、ポーズ要求予測回路（１８ａ）とに出力する。また入力バッファ（１１ａ）は、入力バッファ書込み速度（＝ＬＡＮ伝送レート）および入力バッファ読出し速度（＝無線伝送路レート）を示す入力バッファ速度情報（ａ１１３）を、ポーズ要求予測回路（１８ａ）に出力する。さらに入力バッファ（１１ａ）は、バッファメモリの蓄積量を示す入力バッファ蓄積量情報（ａ１１４）を、ポーズ要求予測回路（１８ａ）に出力する。

多重回路（１２ａ）は、入力バッファ（１１ａ）から読み出した多重データフレーム（ａ１１１）を、所定の無線フレームフォーマットに多重して、送信ベースバンド信号（ａ１２１）として、変調・送信回路（１３ａ）に出力する。

変調・送信回路（１３ａ）は、多重回路（１２ａ）から入力した送信ベースバンド信号（ａ１２１）に変調を施した後で無線周波数帯の信号に変換し、送信無線信号（ａ１３１）として、無線伝送路（２０）を介して、対向の信号伝送装置Ｂ（１０ｂ）の受信・復調回路（１４ｂ）に出力する。

受信・復調回路（１４ａ）は、対向の信号伝送装置Ｂ（１０ｂ）から、無線伝送路（２０）を介して入力した受信無線信号（ａ１０２）を、ベースバンド周波数の信号に変換した後で復調を施し、受信ベースバンド信号（ａ１４１）として、抽出回路（１５ａ）に出力する。

抽出回路（１５ａ）は、受信・復調回路（１４ａ）から入力した受信ベースバンド信号（ａ１４１）からデータフレームを抽出し、抽出データフレーム（ａ１５１）として、出力バッファ（１６ａ）に出力する。

出力バッファ（１６ａ）は、内部に図示していないバッファメモリを有して構成されていて、抽出回路（１５ａ）から入力した抽出データフレーム（ａ１５１）を、無線伝送レートでバッファメモリに書き込む。また、その書き込んだ抽出データフレームを、ＬＡＮ伝送レートでバッファメモリから読出し、出力データフレーム（ａ１６１）として、出力フレーム切替回路（１９ａ）に出力する。一方で出力バッファ（１６ａ）は、バッファメモリに書き込まれた抽出データフレームのフレーム長をカウントし、出力フレーム長情報（ａ１６２）として、出力フレーム切替回路（１９ａ）に出力する。また、出力バッファ読出し速度（＝ＬＡＮ伝送レート）を、出力バッファ速度情報（ａ１６３）として、ポーズ要求予測回路（１８ａ）に出力する。

ポーズフレーム生成回路（１７ａ）は、入力バッファ（１１ａ）から入力したポーズ要求信号（ａ１１２）に従って、送信停止要求フレームまたは送信再開要求フレームのいずれかを示す出力ポーズフレーム（ａ１７１）を生成し、出力フレーム切替回路（１９ａ）に出力する。すなわち、ポーズフレーム生成回路（１７ａ）は、ポーズ要求信号（ａ１１２）が送信停止要求を表すものである場合、送信停止要求フレームを示す出力ポーズフレーム（ａ１７１）を、出力フレーム切替回路（１９ａ）に出力する。また、ポーズフレーム生成回路（１７ａ）は、ポーズ要求信号（ａ１１２）が送信再開要求を表すものである場合、送信再開要求フレームを示す出力ポーズフレーム（ａ１７１）を、出力フレーム切替回路（１９ａ）に出力する。この出力ポーズフレーム（ａ１７１）は、ＩＥＥＥ８０２．３準拠の形式とすることができる。

ポーズ要求予測回路（１８ａ）は、入力バッファ（１１ａ）から入力したポーズ要求信号（ａ１１２）と、入力バッファ速度情報（ａ１１３）と、入力バッファ蓄積量情報（ａ１１４）と、出力バッファ（１６ａ）から入力した出力バッファ速度情報（ａ１６３）を基に、フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する。ポーズ要求予測回路（１８ａ）は、さらに、予測したポーズ要求の発生時期をフレーム長に換算することで、入力バッファ（１１ａ）から次のポーズ要求信号（送信停止要求／送信再開要求）（ａ１１２）を受信するまでの間に出力バッファ（１６ａ）が出力可能なデータフレームのフレーム長を算出する。そして、ポーズ要求予測回路（１８ａ）は、その算出したフレーム長を示す出力フレーム長制限情報（ａ１８１）を、出力フレーム切替回路（１９ａ）に出力する。この出力フレーム長制限情報（ａ１８１）が、ポーズ要求予測回路（１８ａ）によるポーズ要求の発生時期予測結果となる。

出力フレーム切替回路（１９ａ）は、ポーズフレーム生成回路（１７ａ）から入力される出力ポーズフレーム（ａ１７１）と、出力バッファ（１６ａ）から入力される出力データフレーム（ａ１６１）のいずれかを選択し、出力ＬＡＮ信号（ａ１９１）として、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）に出力する。なお、出力フレーム切替回路（１９ａ）は、出力バッファ（１６ａ）から入力した出力フレーム長情報（ａ１６２）と、ポーズ要求予測回路（１８ａ）から入力した出力フレーム長制限情報（ａ１８１）を比較した結果に基づいて、出力バッファ読出し制御信号（ａ１９２）を生成する。そして出力フレーム切替回路（１９ａ）は、その出力バッファ読出し制御信号（ａ１９２）を用いて、出力バッファ（１６ａ）からの出力データフレーム（ａ１６１）の読出しを停止し、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）への出力データフレーム（ａ１６１）の出力を停止する機能を有する。すなわち、出力フレーム切替回路（１９ａ）は、ポーズ要求予測回路（１８ａ）によって予測したポーズ要求の発生時期からの換算の結果として求められたフレーム長と、ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームのフレーム長とを比較した結果に基づいて、データフレームの送信を制限（つまり停止）する。

この出力フレーム切替回路（１９ａ）は、出力バッファ（１６ａ）から入力した出力フレーム長情報（ａ１６２）と、ポーズ要求予測回路（１８ａ）から入力した出力フレーム長制限情報（ａ１８１）を基に、入力バッファ（１１ａ）にてポーズ要求が発生するまでの間に出力の完了するデータフレームを特定する。そして出力フレーム切替回路（１９ａ）は、その特定したデータフレームを、出力ＬＡＮ信号（ａ１９１）として、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）に出力する。出力フレーム切替回路（１９ａ）は、ポーズ要求が発生するまでの間に出力の完了しないデータフレームは、出力バッファ（１６ａ）からの読出しを停止し、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）への出力を停止する。従って、ポーズ要求時にデータフレームの出力中となることがないため、ＩＥＥＥ８０２．３準拠のポーズフレームを、バッファメモリの蓄積量の比較処理において所定の閾値を上回ったり、あるいは下回ったりした場合に即時に装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）に対して出力することが可能である。

次に、図２に示すブロック図を用いて信号伝送装置Ａ（１０ａ）の動作を説明する。ここで、図２における装置Ａ（１０ａ）と装置Ｂ（１０ｂ）の内部構成は同一であるため、装置Ａ（１０ａ）のみを参照して説明する。

まず、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）から入力した入力ＬＡＮ信号（ａ１０１）の処理手順について図２（ｂ）を参照して説明する。

入力バッファ（１１ａ）は、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）から入力した入力ＬＡＮ信号（ａ１０１）を、ＩＥＥＥ８０２．３準拠の伝送レート（例えば１００Ｍｂｐｓ、１０００Ｍｂｐｓ等）でバッファメモリに書き込む。また、入力バッファ（１１ａ）は、その書き込んだ入力ＬＡＮ信号を、無線伝送レートでバッファメモリから読み出すことで信号速度の速度変換を行って、多重データフレーム（ａ１１１）として、多重回路（１２ａ）に出力する。無線伝送レートは、無線フレームフォーマット（ペイロード部）に割り当てられたＬＡＮ信号の容量や、変調・送信回路（１３ａ）で使用される変調方式・無線周波数に応じて変化するが、ＬＡＮ伝送レートよりも低いことが多い。

多重回路（１２ａ）は、入力バッファ（１１ａ）から読み出した多重データフレーム（ａ１１１）を、無線フレームフォーマットに多重して、送信ベースバンド信号（ａ１２１）として、変調・送信回路（１３ａ）に出力する。変調・送信回路（１３ａ）は、多重回路（１２ａ）から入力した送信ベースバンド信号（ａ１２１）に変調を施した後で無線周波数帯の信号に変換し、送信無線信号（ａ１３１）として、無線伝送路（２０）を介して、対向の信号伝送装置Ｂ（１０ｂ）の受信・復調回路（１４ｂ）に出力する。

受信・復調回路（１４ａ）は、対向の信号伝送装置Ｂ（１０ｂ）から、無線伝送路（２０）を介して入力した受信無線信号（ａ１０２）を、ベースバンド周波数の信号に変換した後で復調を施し、受信ベースバンド信号（ａ１４１）として、抽出回路（１５ａ）に出力する。抽出回路（１５ａ）は、受信・復調回路（１４ａ）から入力した受信ベースバンド信号（ａ１４１）からデータフレームを抽出し、抽出データフレーム（ａ１５１）として、出力バッファ（１６ａ）に出力する。

出力バッファ（１６ａ）は、抽出回路（１５ａ）から入力した抽出データフレーム（ａ１５１）を、無線伝送路（２０）側の伝送レートでバッファメモリに書き込む。また、その書き込んだ抽出データフレームを、ＬＡＮ伝送レートでバッファメモリから読出すことで信号速度の速度変換を行って、出力データフレーム（ａ１６１）として、出力フレーム切替回路（１９ａ）に出力する。出力フレーム切替回路（１９ａ）は、出力バッファ（１６ａ）から入力した出力データフレーム（ａ１６１）を、出力ＬＡＮ信号（ａ１９１）として、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）に出力する。なお、上記入力バッファ書込み速度と、出力バッファ読出し速度は、必ずしも一致するとは限らない。

次に、本発明の信号伝送装置Ａ（１０ａ）におけるフロー制御の動作について図２〜図５を参照して説明する。

入力バッファ（１１ａ）は、図３に示すようにバッファメモリに蓄積するデータ量に関する停止要求閾値Ｎｔ１と再開要求閾値Ｎｔ２の２種類の閾値（ただし、停止要求閾値Ｎｔ１＞再開要求閾値Ｎｔ２）を記憶する。そして入力バッファ（１１ａ）は、バッファメモリの蓄積量Ｎｔ０を監視して、その蓄積量Ｎｔ０が停止要求閾値Ｎｔ１以上となった場合は送信停止要求を示すポーズ要求信号（ａ１１２）を、ポーズフレーム生成回路（１７ａ）に出力する。また入力バッファ（１１ａ）は、送信停止要求を示すポーズ要求信号（ａ１１２）を送信後、蓄積量Ｎｔ０が再開要求閾値Ｎｔ２以下となった場合は送信再開要求を示すポーズ要求信号（ａ１１２）を、ポーズフレーム生成回路（１７ａ）に出力する。なお、図３は、入力バッファ（１１ａ）が有するバッファメモリのデータ蓄積量を模式的に表したもので、図に向かって左側からデータが入力され、右側からデータが出力される。網掛けして示した部分が、蓄積されているデータを表し、データの出力側から順次蓄積される。出力側の端部が、蓄積量Ｎｔ０が０の場合に対応している。また、破線で示した停止要求閾値Ｎｔ１と再開要求閾値Ｎｔ２とは、バッファメモリの蓄積量Ｎｔ０に対応する値を有し、バッファメモリの容量やバッファメモリへのデータの入力速度及びバッファメモリからのデータの出力速度等に応じて設定することができる。

ポーズフレーム生成回路（１７ａ）は、入力バッファ（１１ａ）から入力したポーズ要求信号（ａ１１２）に従って、送信停止要求フレームまたは送信再開要求フレームのいずれかを、ＩＥＥＥ８０２．３に準拠した形式で、出力ポーズフレーム（ａ１７１）として、出力フレーム切替回路（１９ａ）に出力する。

出力フレーム切替回路（１９ａ）は、ポーズフレーム生成回路（１７ａ）から出力ポーズフレーム（ａ１７１）が入力された場合は、出力バッファ読出し制御信号（ａ１９２）を用いて出力バッファ（１６ａ）からの出力データフレーム（ａ１６１）の読出しを停止する。そして出力フレーム切替回路（１９ａ）は、ＩＥＥＥ８０２．３準拠の出力ポーズフレーム（ａ１７１）を出力ＬＡＮ信号（ａ１９１）として、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）へ出力する。

また、本発明の信号伝送装置Ａ（１０ａ）は、入力バッファ（１１ａ）にてポーズ要求が発生していないときでも、出力バッファ（１６ａ）からの出力データフレーム（ａ１６１）の読出し中にポーズ要求が発生すると予測した場合には、その出力データフレーム（ａ１６１）の読出しを停止する。そして信号伝送装置Ａ（１０ａ）は、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）への出力を停止する。

入力バッファ（１１ａ）は、ポーズ要求信号（ａ１１２）を出力するとともに、入力バッファ書込み速度（＝ＬＡＮ伝送レート）および入力バッファ読出し速度（＝無線伝送レート）を示す入力バッファ速度情報（ａ１１３）を、ポーズ要求予測回路（１８ａ）に出力する。さらに、バッファメモリの蓄積量Ｎｔ０を示す入力バッファ蓄積量情報（ａ１１４）を、ポーズ要求予測回路（１８ａ）に出力する。

ポーズ要求予測回路（１８ａ）は、入力バッファ（１１ａ）から入力した入力バッファ速度情報（ａ１１３）と、入力バッファ蓄積量情報（ａ１１４）（＝バッファメモリの蓄積量Ｎｔ０）と、閾値（停止要求閾値Ｎｔ１または再開要求閾値Ｎｔ２）を基に、以下に示すような関係式に基づいてポーズ要求発生時刻（停止要求発生時刻ｔ１及び再開要求発生時刻ｔ２）を算出する。なお、入力バッファ速度情報（ａ１１３）は、入力バッファ書込み速度（＝ＬＡＮ伝送レート）（＝ｆｉｗとする）、または、入力バッファ読出し速度（＝無線伝送レート）（＝ｆｉｒとする）を示す情報である。

ここで、入力バッファ書込み速度（＝ＬＡＮ伝送レート）ｆｉｗ、入力バッファ読出し速度（＝無線伝送レート）ｆｉｒ、現在時刻ｔ０、停止要求発生時刻ｔ１、再開要求発生時刻ｔ２、時刻ｔ０における蓄積量Ｎｔ０、停止要求閾値Ｎｔ１及び再開要求閾値Ｎｔ２の関係について、図４を参照して説明する。
図４（ａ）は送信再開要求継続時の経過時間と入力バッファ（１１ａ）のバッファメモリ蓄積量との関係を示す図である。また図４（ｂ）は送信停止要求継続時の経過時間と入力バッファ（１１ａ）のバッファメモリ蓄積量との関係を示す図である。ここで、送信再開要求継続時とは、入力バッファ（１１ａ）が、送信再開要求を表すポーズ要求信号（ａ１１２）をポーズフレーム生成回路（１７ａ）に対して出力した後、送信停止要求を表すポーズ要求信号（ａ１１２）を出力していない状態が継続している時間を意味する。また、送信停止要求継続時とは、入力バッファ（１１ａ）が、送信停止要求を表すポーズ要求信号（ａ１１２）をポーズフレーム生成回路（１７ａ）に対して出力した後、送信再開要求を表すポーズ要求信号（ａ１１２）を出力していない状態が継続している時間を意味する。

バッファ書込み速度ｆｉｗと入力バッファ読出し速度ｆｉｒは、それぞれ所定の一定値を有しており、送信再開要求継続時には、バッファ書込み速度ｆｉｗの値が入力バッファ読出し速度ｆｉｒの値より大きくなる。これにより送信再開要求継続時には、一定の速度で入力バッファ（１１ａ）に蓄積するデータ量が増加する。すなわち、図４（ａ）に示すように、入力バッファ書込み速度ｆｉｗは０より大きい値となり、入力バッファ書込み速度ｆｉｗから入力バッファ読出し速度ｆｉｒを減じた値であるバッファメモリの蓄積速度は正の値となる。従って、入力バッファ（１１ａ）のバッファメモリの蓄積量は、現在時刻ｔ０における蓄積量Ｎｔ０から、入力バッファ書込み速度ｆｉｗから入力バッファ読出し速度ｆｉｒを減じた蓄積速度（ｆｉｗ−ｆｉｒ）で決まる正の傾きを有して、増加する。そして、入力バッファ（１１ａ）のバッファメモリの蓄積量は、時刻ｔ１で、停止要求閾値Ｎｔ１まで上昇する。

一方、送信停止要求継続時には、図４（ｂ）に示したように、入力データが停止されるので、バッファ書込み速度ｆｉｗが０となる。ここで入力バッファ読出し速度ｆｉｒは所定の一定値を有しているため、入力バッファ書込み速度ｆｉｗから入力バッファ読出し速度ｆｉｒを減じた値であるバッファメモリの蓄積速度は負の値となる。この場合、入力バッファ（１１ａ）のバッファメモリの蓄積量は、現在時刻ｔ０における蓄積量Ｎｔ０から、入力バッファ書込み速度ｆｉｗから入力バッファ読出し速度ｆｉｒを減じた蓄積速度（ｆｉｗ−ｆｉｒ＝０−ｆｉｒ）で決まる負の傾きを有して、減少する。そして、入力バッファ（１１ａ）のバッファメモリの蓄積量は、時刻ｔ２で、再開要求閾値Ｎｔ２に低下する。

すなわち、図４のグラフに示したように、グラフの傾きは、入力バッファ書き込み速度ｆｉｗと入力バッファ読み出し速度ｆｉｒの差を示す。また、信号伝送装置Ａ（１０ａ）が装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）へ送信停止要求を出力したときは、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）から入力ＬＡＮ信号（ａ１０１）が入力されないため、入力バッファ（１１ａ）への書き込みが行われない（入力バッファ書き込み速度ｆｉｗ＝０）。以上より、ポーズ要求発生時刻（すなわち、停止要求発生時刻ｔ１及び再開要求発生時刻ｔ２）は、現在時刻ｔ０と現在の蓄積量Ｎｔ０と入力バッファ書き込み速度ｆｉｗと入力バッファ読み出し速度ｆｉｒの差の値と停止要求閾値Ｎｔ１または再開要求閾値Ｎｔ２とに基づいて算出することができる。算出式は下記の通りでとなる。

送信再開要求継続時：ｔ１＝（Ｎｔ１−Ｎｔ０）／（ｆｉｗ−ｆｉｒ）＋ｔ０，（ｆｉｗ＞ｆｉｒ，Ｎｔ１＞Ｎｔ０）

送信停止要求継続時：ｔ２＝（Ｎｔ２−Ｎｔ０）／（ｆｉｗ−ｆｉｒ）＋ｔ０，（ｆｉｗ＝０，Ｎｔ２＜Ｎｔ０）

最後にポーズ要求予測回路（１８ａ）は、ポーズ要求発生時刻（ｔ１またはｔ２）と、出力バッファ（１６ａ）から入力した出力バッファ速度情報（ａ１６３）（＝ｆｏｒ（すなわち出力バッファ読出し速度））を基に、入力バッファ（１１ａ）から次のポーズ要求信号（送信停止要求／送信再開要求）（ａ１１２）を受信するまでの間に、出力バッファ（１６ａ）が出力可能なデータフレームのフレーム長Ｌを算出する。算出式は下記の通りである。

送信再開要求継続時：Ｌ＝ｆｏｒ×（ｔ１−ｔ０）

送信停止要求継続時：Ｌ＝ｆｏｒ×（ｔ２−ｔ０）

ポーズ要求予測回路（１８ａ）は、以上により求めた出力可能フレーム長Ｌを示す出力フレーム長制限情報（ａ１８１）を、出力フレーム切替回路（１９ａ）に出力する。

出力フレーム切替回路（１９ａ）は、出力バッファ（１６ａ）から入力した出力フレーム長情報（ａ１６２）と、ポーズ要求予測回路（１８ａ）から入力した出力フレーム長制限情報（ａ１８１）を基に、入力バッファ（１１ａ）にてポーズ要求が発生するまでの間に出力の完了するデータフレームを特定する。そして出力フレーム切替回路（１９ａ）は、特定したデータフレームまでを、出力ＬＡＮ信号（ａ１９１）として、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）に出力する。ポーズ要求が発生するまでの間に出力の完了しないデータフレームは、出力バッファ（１６ａ）からの読出しを停止し、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）への出力を停止する。従って、ポーズ要求時にデータフレームの出力中となることがないため、ＩＥＥＥ８０２．３準拠のポーズフレームを即時に装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）に出力することが可能である。

次に、ポーズ要求予測回路（１８ａ）と、出力フレーム切替回路（１９ａ）の動作について、フローチャート（図５）を参照して詳細に説明する。

（１）ステップＳ１：
ポーズ要求予測回路（１８ａ）は、入力バッファ（１１ａ）から入力されるポーズ要求信号（ａ１１２）を基に、入力バッファ（１１ａ）の状態が停止要求中（すなわち送信停止要求継続時）であるかどうかを判定する。停止要求中の場合はステップＳ２−１へ移行し、停止要求中でない場合はステップＳ２−２へ移行する。

（２−１）ステップＳ２−１（送信再開要求継続時）：
ポーズ要求予測回路（１８ａ）は、入力バッファ（１１ａ）から入力された入力バッファ蓄積量情報（ａ１１４）を基に、停止要求閾値Ｎｔ１と蓄積量Ｎｔ０の差（ただし、停止要求閾値Ｎｔ１＞蓄積量Ｎｔ０）Ｎｐ（＝Ｎｔ１−Ｎｔ０）を算出する。

（２−２）ステップＳ２−２（送信停止要求継続時）：
ポーズ要求予測回路（１８ａ）は、入力バッファ（１１ａ）から入力した入力バッファ蓄積量情報（ａ１１４）を基に、蓄積量Ｎｔ０と再開要求閾値Ｎｔ２の差（ただし、蓄積量Ｎｔ０＞再開要求閾値Ｎｔ２）Ｎｐ（＝Ｎｔ０−Ｎｔ２）を算出する。

（３）ステップ３：
ポーズ要求予測回路（１８ａ）は、入力バッファ（１１ａ）から入力した入力バッファ速度情報（入力バッファ書込み速度ｆｉｗ及び入力バッファ読出し速度ｆｉｒ）（ａ１１３）を基に、ポーズ要求が発生する時刻ｔｐ（＝Ｎｐ／（ｆｉｗ−ｆｉｒ）＋ｔ０）（ただし、ｔｐ＝停止要求発生時刻ｔ１又は再開要求発生時刻ｔ２）を算出する。

（４）ステップＳ４：
ポーズ要求予測回路（１８ａ）は、出力バッファ（１６ａ）から入力した出力バッファ速度情報（出力バッファ読出し速度ｆｏｒ）（ａ１６３）を基に、時刻ｔ０から時刻ｔｐ（＝ｔ１又はｔ２）の間に、出力バッファ（１６ａ）が出力できるデータフレームのフレーム長Ｌ（＝ｆｏｒ×（ｔ１−ｔ０）又は＝ｆｏｒ×（ｔ２−ｔ０））を算出し、出力フレーム長制限情報（ａ１８１）として、出力フレーム切替回路（１９ａ）に出力する。

（５）ステップＳ５：
出力フレーム切替回路（１９ａ）は、出力バッファ（１６ａ）から入力した出力フレーム長情報（ａ１６２）と、ポーズ要求予測回路（１８ａ）から入力した出力フレーム長制限情報（ａ１８１）を基に、データフレーム長が制限値以下であるかどうかを判定する。制限値以下の場合はステップ６へ移行し、制限値より大きい場合はステップ１へ移行する。

（６）ステップ６：
出力フレーム切替回路（１９ａ）は、出力バッファ（１６ａ）から出力データフレーム（ａ１６１）を読み出して、出力ＬＡＮ信号（ａ１９１）として、装置外部（例えば、有線ＬＡＮを介して接続された装置）へ出力する。

以上のように、本実施の形態によれば、フロー制御機能を有する信号伝送装置Ａ（１０ａ）において、バッファサイズの増大による装置の高価格化やフロー制御の頻発による伝送効率低下を防止しつつ、輻輳が発生したときもフロー制御のみでフレームロスを防止することができる。また、本実施の形態によれば、フロー制御機能を有する信号伝送装置Ａ（１０ａ）において、ポーズ要求発生時に、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３準拠のポーズフレームを、装置外部のＬＡＮデバイス等に向けて即時出力することができる。その理由は、信号伝送装置Ａ（１０ａ）がポーズ要求発生時期（すなわち、停止要求発生時期及び開始要求発生時期）を予測し、予測した時期にデータフレームの送信を行わないようにして、ポーズ要求発生時に遅滞なく例えばＩＥＥＥ８０２．３準拠のポーズフレームを装置外部のＬＡＮデバイス等に向けて出力することができるようにしたからである。つまり、フロー制御機能を有する信号伝送装置Ａ（１０ａ）において、ポーズ要求発生時にデータフレームの出力中となることがないため、ＩＥＥＥ８０２．３準拠のポーズフレーム等を、装置外部のＬＡＮデバイス等に向けて即時出力することが可能である。そのため、本実施の形態によれば、サイズの大きなバッファを具備したり、ポーズ要求の発動閾値を下げてフロー制御の初動を早めたりしてポーズフレームの伝播遅延に対する耐力をもたせる必要がなくなる。

以上では、図２に示すポーズ要求予測回路（１８ａ）が、入力バッファ書込み速度と入力バッファ読出し速度の２種類の速度情報を用いて、ポーズ要求発生時刻ｔｐ（すなわち時刻ｔ１又はｔ２）を算出する例を示したが、入力バッファ書込み速度と入力バッファ読出し速度の速度差を、入力バッファ（１１ａ）から取得して、ポーズ要求発生時刻ｔｐを算出することも可能である。

なお、本発明は、上記の実施の形態の構成に限定されず、例えば、ＬＡＮ信号を伝送するＰ−Ｐ（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ）無線通信システムにおいて、ＬＡＮ伝送レートと無線伝送レートの速度差を吸収するためのバッファを具備し、輻輳発生時には装置外部のＬＡＮデバイスに向けてフロー制御を行って、バッファオーバフローを防止する信号伝送装置一般に適用することができる。また、信号伝送装置に接続される信号伝送路は、有線と無線とを組み合わせたものに限られず、有線と有線または無線と無線を組み合わせたものであってもよい。また、本発明により信号伝送装置は、１又は複数のＣＰＵと１又は複数のＣＰＵで実行されるプログラムとを用いて構成することができ、そのプログラムの一部又は全部は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体又は通信回線を介して流通させることが可能である。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されるが、以下には限られない。

（付記１）
フロー制御機能を有する信号伝送装置であって、
前記フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する予測回路と、
前記ポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、前記ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームの送信を制限する制限回路と
を具備することを特徴とする信号伝送装置。

（付記２）
前記予測回路が、前記ポーズ要求の発生時期予測結果として、前記予測したポーズ要求の発生時期をフレーム長に換算したものを出力し、
前記制限回路が、前記換算によって求められたフレーム長と、前記ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームのフレーム長とを比較した結果に基づいて、前記データフレームの送信を制限する
ことを特徴とする付記１に記載の信号伝送装置。

（付記３）
前記発行先装置から入力されたデータを蓄積する入力バッファと、前記発行先装置へ出力するデータを蓄積する出力バッファとを備え、
前記予測回路が、前記入力バッファにおけるデータの蓄積速度情報と、前記入力バッファにおけるデータの蓄積量の情報とを基に、前記ポーズ要求信号の発生時期を予測する
ことを特徴とする付記１又は２に記載の信号伝送装置。

（付記４）
前記ポーズ要求信号が、送信再開要求と送信停止要求とを選択的に含むものである
ことを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の信号伝送装置。

（付記５）
フロー制御を行う信号伝送方法であって、
前記フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する予測過程と、
前記ポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、前記ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームの送信を制限する制限過程と
を含むことを特徴とする信号伝送方法。

（付記６）
フロー制御を行う信号伝送プログラムであって、
前記フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する予測過程と、
前記ポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、前記ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームの送信を制限する制限過程と
をコンピュータに実行させることを特徴とする信号伝送プログラム。

１０ａ，１０ｂ 信号伝送装置
１１ａ，１１ｂ 入力バッファ
１２ａ，１２ｂ 多重回路
１３ａ，１３ｂ 変調・送信回路
１４ａ，１４ｂ 受信・復調回路
１５ａ，１５ｂ 抽出回路
１６ａ，１６ｂ 出力バッファ
１７ａ，１７ｂ ポーズフレーム生成回路
１８ａ，１８ｂ ポーズ要求予測回路
１９ａ，１９ｂ 出力フレーム切替回路
ａ１０１，ｂ１０１ 入力ＬＡＮ信号
ａ１０２，ｂ１０２ 受信無線信号
ａ１１１，ｂ１１１ 多重データフレーム
ａ１１２，ｂ１１２ ポーズ要求信号
ａ１１３，ｂ１１３ 入力バッファ速度情報
ａ１１４，ｂ１１４ 入力バッファ蓄積量情報
ａ１２１，ｂ１２１ 送信ベースバンド信号
ａ１３１，ｂ１３１ 送信無線信号
ａ１４１，ｂ１４１ 受信ベースバンド信号
ａ１５１，ｂ１５１ 抽出データフレーム
ａ１６１，ｂ１６１ 出力データフレーム
ａ１６２，ｂ１６２ 出力フレーム長情報
ａ１６３，ｂ１６３ 出力バッファ速度情報
ａ１７１，ｂ１７１ 出力ポーズフレーム
ａ１８１，ｂ１８１ 出力フレーム長制限情報
ａ１９１，ｂ１９１ 出力ＬＡＮ信号
ａ１９２，ｂ１９２ 出力バッファ読出し制御信号

Claims (6)

1. フロー制御機能を有する信号伝送装置であって、
   前記フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する予測回路と、
   前記ポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、前記ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームの送信を制限する制限回路と
   を具備することを特徴とする信号伝送装置。
2. 前記予測回路が、前記ポーズ要求の発生時期予測結果として、前記予測したポーズ要求の発生時期をフレーム長に換算したものを出力し、
   前記制限回路が、前記換算によって求められたフレーム長と、前記ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームのフレーム長とを比較した結果に基づいて、前記データフレームの送信を制限する
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
3. 前記発行先装置から入力されたデータを蓄積する入力バッファと、前記発行先装置へ出力するデータを蓄積する出力バッファとを備え、
   前記予測回路が、前記入力バッファにおけるデータの蓄積速度情報と、前記入力バッファにおけるデータの蓄積量の情報とを基に、前記ポーズ要求信号の発生時期を予測する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号伝送装置。
4. 前記ポーズ要求信号が、送信再開要求と送信停止要求とを選択的に含むものである
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の信号伝送装置。
5. フロー制御を行う信号伝送方法であって、
   前記フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する予測過程と、
   前記ポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、前記ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームの送信を制限する制限過程と
   を含むことを特徴とする信号伝送方法。
6. フロー制御を行う信号伝送プログラムであって、
   前記フロー制御におけるポーズ要求の発生時期を予測する予測過程と、
   前記ポーズ要求の発生時期予測結果に基づいて、前記ポーズ要求の発行先装置へのデータフレームの送信を制限する制限過程と
   をコンピュータに実行させることを特徴とする信号伝送プログラム。

Images