JP2014207551A - 転送装置及び転送装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、任意のタイミングでフレーム操作機能のパラメータを変更しても意図せぬフレームに変更済パラメータが適用されることを防止できる転送装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】レイヤ２フレーム転送装置において、論理ポート単位に、二つ以上のフレーム操作機能を直列に接続したパイプライン処理回路において、各フレーム操作機能に属するパラメータを複数変更した場合に、任意のタイミング以降の入力フレームに適用するために、パイプライン処理回路を並列に配備し、かつそれらの入力部で共有する切替器を配備することで、解決する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ネットワーク通信の転送装置及びその制御に関する。

本発明に関連するレイヤ２フレーム転送装置の例として、非特許文献１および図面を用いて詳細に説明する。

非特許文献１および図１に示すように、レイヤ２フレーム転送装置は、論理ポート単位に、フレーム内データの変更、追加、削除、およびフレームのフィルタリング、並びにフレーム間のタイミング調整、などの複数のフレーム操作機能２１，２２，２３を直列に配備したパイプライン回路１１で構成されている。パイプライン回路１１は、全ての行程において高速処理を実施するため、複数のフレーム（３２、３３、３４）に対して同時に各フレーム操作機能を実行可能としている。

改訂版１０ギガビットＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）教科書、石田 修、瀬戸 康一郎（監修）、株式会社インプレス ネットビジネスカンパニー （例えば、Ｐ．７７ 図３−５ イングレス処理フロー）

パイプライン回路１１は、例えば、図２に示すように、各フレーム操作機能（２１、２２、２３）にそれぞれ少なくとも１つのパラメータ（２１１、２２１、２３１）が属するとする。ここで、ある任意の時刻に、フレーム操作機能２３のパラメータ２３１を値ｚ０から値ｚ１に変更したとする。この場合、その直後にフレーム操作機能２３に入力されるフレーム３２から、変更されたフレーム操作機能が適用されることになる。

すなわち、本発明に関連する技術（以下、関連技術と記載する。）は、パラメータ変更をフレーム操作機能２３に指示する時刻と、指示時刻直後にパイプライン処理回路１１に入力されるフレーム３４と、を明示的に同期させることが困難である。このため、パラメータ変更指示直後にパイプライン処理回路に入力されたフレーム３４より過去の時刻に入力されたフレーム（３２、３３）に適用されてしまう可能性がある。

また、関連技術において、図３に示すような、同一のタイミングで各フレーム操作機能（２１、２３）におけるパラメータ（２１１，２３１）を同時刻に変更した場合を考える。この場合、フレーム３４はフレーム操作機能（２１、２３）のパラメータ変更が適用されるが、フレーム（３２、３３）はフレーム操作機能２３のみのパラメータ変更が適用され、フレーム操作機能２１は適用されないことになる。このため、パイプライン処理回路１１は、意図しない、不整合なフレームを出力する可能性がある。

このような不整合なフレームは、Ｌ２ネットワークの動作不良を誘発する要因となりえる。また、ネットワークの管理者等が、ある時刻を以ってフレーム操作機能に起因する通信品質を変更したい場合に、通信の厳密性を低下させる要因となりえる。これらの要因はＬ２ネットワークの転送能力の向上と、上位レイヤのアプリケーションが要求する品質の向上に伴い、顕在化する可能性がある。

関連技術においてこのような不整合なフレームの生成を防止するためには、パイプライン処理回路内にフレームが一つしか存在しないよう、フレームの入力頻度を下げる必要がある。しかし、フレームの入力頻度を下げれば、回路本来の処理性能を発揮することができない。

すなわち、関連技術は、パイプライン処理回路に入力された時刻と各フレーム操作機能に到達する時刻とにずれがあり、任意のタイミングでフレーム操作機能のパラメータを変更するとパイプライン処理回路内に残る意図せぬフレームに変更済パラメータが適用されるという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するために、任意のタイミングでフレーム操作機能のパラメータを変更しても意図せぬフレームに変更済パラメータが適用されることを防止できる転送装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る転送装置及びその方法は、パイプライン処理回路を並列に配備し、かつそれらの入力部で共有する切替器を配備することとする。

具体的には、本発明に係る転送装置は、それぞれが同じ複数のフレーム操作機能を有し、入力されたフレームに対し前記フレーム操作機能で所定のフレーム操作を順に行い出力する複数のパイプライン処理回路と、
処理するフレームを入力する前記パイプライン処理回路を選択する切替器と、
前記パイプライン処理回路の前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更し、選択する前記パイプライン処理回路を前記切替器に指示する制御器と、
を備える。

また、本発明に係る転送装置の制御方法は、それぞれが同じ複数のフレーム操作機能を有し、入力されたフレームに対し前記フレーム操作機能で所定のフレーム操作を順に行い出力する複数のパイプライン処理回路と、
処理するフレームを入力する前記パイプライン処理回路を選択する切替器と、
を備える転送装置の制御方法であって、
前記パイプライン処理回路の前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更し、選択する前記パイプライン処理回路を前記切替器に指示する。

本発明におけるパイプライン回路は、複数のフレーム操作機能を直列に接続している。そして、本発明に係る転送装置は、同一のパイプライン回路を並列に配置し、切替器でフレームをいずれか一方のパイプライン回路に入力する。すなわち、本発明に係る転送装置及びその制御方法は、一方のパイプライン回路を予備として持ち、予備のパイプライン回路のフレーム操作機能に属するパラメータを予め変更しておき、任意のタイミングで切替器を切り替えてフレームを予備のパイプラインに入力するように制御する。フレーム操作機能に属するパラメータを変更する時点では予備のパイプライン回路にはフレームは存在しない。このため、任意のタイミングで切替器を切り替えることで、所望のフレームからパラメータを変更したフレーム操作機能を適用することができる。

従って、本発明は、任意のタイミングでフレーム操作機能のパラメータを変更しても意図せぬフレームに変更済パラメータが適用されることを防止できる転送装置及びその制御方法を提供することができる。

本発明に係る転送装置の前記パイプライン処理回路は、フレームのストリーム数より多く、
前記切替器は、フレームのストリーム数と同数でフレームのストリーム毎に配置されており、少なくとも１つの前記パイプライン処理回路を前記ストリームの共通の予備として選択可能である。

本発明に係る転送装置の制御方法は、前記パイプライン処理回路が、フレームのストリーム数より多く、
前記切替器が、フレームのストリーム数と同数でフレームのストリーム毎に配置されており、
少なくとも１つの前記パイプライン処理回路を前記ストリームの共通の予備として選択可能とする。

フレームのストリームが複数存在する場合に、複数のストリームに対して予備に使用するパイプライン回路を共用してもよい。フレーム操作機能に属するパラメータ変更の頻度が少ない場合、１つのストリームに対して１つの予備パイプライン回路を用意すれば、転送装置のコストが上昇する。複数のストリームに対して少なくとも１つのパイプライン回路を共通の予備とすれば、転送装置のコストを低減できる。

本発明に係る転送装置の前記制御器は、
現在非選択の前記パイプライン処理回路の少なくとも１つの前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更し、任意のタイミングに、前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更した前記パイプライン処理回路へ処理するフレームを入力するように前記切替器に指示する。

本発明に係る転送装置の制御方法は、現在非選択の前記パイプライン処理回路の少なくとも１つの前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更し、任意のタイミングに、前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更した前記パイプライン処理回路へ処理するフレームを入力するように前記切替器に指示する。

本発明に係る転送装置及びその制御方法は、予備のパイプライン回路のフレーム操作機能に属するパラメータを予め変更しておき、任意のタイミングで切替器を切り替えてフレームを予備のパイプラインに入力するように制御する。フレーム操作機能に属するパラメータを変更する時点では予備のパイプライン回路にはフレームは存在しない。このため、任意のタイミングで切替器を切り替えることで、所望のフレームからパラメータを変更したフレーム操作機能を適用することができる。

本発明は、任意のタイミングでフレーム操作機能のパラメータを変更しても意図せぬフレームに変更済パラメータが適用されることを防止できる転送装置及びその制御方法を提供することができる。

関連技術の構成例を説明するための図である。 関連技術の動作例を説明するための図である。 関連技術の動作例を説明するための図である。 本発明に係る転送装置の構成を説明するための図である。 本発明に係る転送装置の動作を説明するための図である。 本発明に係る転送装置の動作を説明するための図である。 本発明に係る転送装置の構成を説明するための図である。 本発明に係る転送装置の動作を説明するための図である。 発本発明に係る転送装置をレイヤ２ネットワークに適用した実施例を説明するための図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図４は、本実施形態の転送装置３０１の構成を説明する図である。転送装置３０１は、
それぞれが同じ複数のフレーム操作機能（２１〜２６）を有し、入力されたフレームに対しフレーム操作機能（２１〜２６）で所定のフレーム操作を順に行い出力する複数のパイプライン処理回路（１１、１２）と、
処理するフレームを入力するパイプライン処理回路（１１、１２）を選択する切替器（５１）と、
を備える。

転送装置３０１は、複数のフレーム操作機能（２１〜２６）で構成された２本のパイプライン処理回路（１１、１２）の入力部に対して共有する切替器５１を接続可能としている。パイプライン処理回路１２に属するフレーム操作機能２４，２５，２６のそれぞれは、パイプライン処理回路１１に属するフレーム操作機能２１，２２，２３と同一の機能を有している。図４では、切替器５１はパイプライン処理回路１１と接続されており、レイヤ２フレーム（３１〜３４）は全てパイプライン処理回路１１側に入力される状態を示している。

図５は、転送装置３０１の動作を説明する図である。転送装置３０１は、パイプライン処理回路（１１、１２）のフレーム操作機能（２１〜２６）に属するパラメータを変更し、選択するパイプライン処理回路（１１、１２）を切替器５１に指示する制御器５５をさらに備える。制御器５５は、現在非選択のパイプライン処理回路の少なくとも１つのフレーム操作機能に属するパラメータを変更し、任意のタイミングに、フレーム操作機能に属するパラメータを変更したパイプライン処理回路へ処理するフレームを入力するように切替器５１に指示する。

時刻ｔ０以前にはフレームはパイプライン処理回路１１に入力され、フレーム操作機能２１、２２、２３の順でフレーム操作が適用されているとする。その際、切替器５１に接続されていないパイプライン処理回路１２に属する、フレーム操作機能（２４，２５，２６）のパラメータ（２４１，２５１，２６１）は自由に変更可能な状態とする。すなわち、制御器５５が、時刻ｔ０以前においてフレーム操作機能（２４，２５，２６）のパラメータ（２４１，２５１，２６１）を変更しても、パイプライン処理回路１２に入力されるフレームがないため、パイプライン処理回路１２からは何も出力されない。図５では、フレーム操作機能２１とフレーム操作機能２４のパラメータ、及びフレーム操作機能２２とフレーム操作機能２５のパラメータは同じであるが、フレーム操作機能２３とフレーム操作機能２６のパラメータは異なる。すなわち、図５は、パイプライン処理回路の３番目のフレーム操作機能のパラメータを２３１から２６１へ変更する場面である。

次に、時刻ｔ０にパイプライン処理回路３０１に入力されるフレーム３５以降に対してのみ、変更後のパラメータに基づくフレーム操作を適用するとする。制御器５５は、時刻ｔ０に切替部５１をパイプライン処理回路１１からパイプライン処理回路１２へ切り替える。時刻ｔ０以降の時刻ｔ１では、ｎ＋１番目のフレーム３５以降にパイプライン処理回路１２のフレーム操作機能（２４，２５，２６）が適用されることを示している。すなわちｎ＋１番目のフレーム３５以降は、パラメータ２６１となった３番目のフレーム操作機能が適用されることになる。

図６は、転送装置３０１の他の動作を説明する図である。図６は、パイプライン処理回路の２番目及び３番目のフレーム操作機能のパラメータをそれぞれ２２１から２５１へ、２３１から２６１へ変更する場面である。図５で説明したように、パイプライン回路１２のフレーム操作機能のパラメータの変更時にはパイプライン回路１２には、フレームは存在しない。そして、時刻ｔ１において切替器５１でフレームの入力先をパイプライン回路１１からパイプライン回路１２へ切り替える。これにより、ｎ＋１番目のフレーム３５以降は、パラメータ２５１及びパラメータ２６１となった２番目及び３番目のフレーム操作機能が適用されることになる。

このような切替を行うことにより、図３で説明した、関連技術の場合に発生する、変更後のパラメータに基づくフレーム操作機能２６のみが適用され、かつフレーム操作２５が適用されない、不整合なフレームの発生を回避することが可能となる。

（実施形態２）
図７は、本実施形態の転送装置３０２の構成を説明する図である。図４の転送装置３０１は、１つのフレームのストリームに対して２つのパイプライン回路を持つ構成であったが、転送装置３０２は、複数のフレームのストリームそれぞれに対するパイプライン回路と複数のフレームのストリーム共通の予備のパイプライン回路を持つ構成である。具体的には、転送装置３０２は、転送装置３０１に対してパイプライン処理回路（１１〜１３）が、フレームのストリーム数より多く、切替器（５１、５２）が、フレームのストリーム数と同数でフレームのストリーム毎に配置されており、少なくとも１つのパイプライン処理回路１２をストリームの共通の予備として選択可能であることを特徴とする。

転送装置３０２は、３つのパイプライン処理回路（１１、１２、１３）の中で一つのパイプライン処理装置１２を２つの異なるストリームのフレーム（３１〜３５）およびフレーム（４１〜４５）に対して適用可能とするように、２つの切替器（５１，５２）からパイプライン処理回路１２へ接続できるように設計する。これにより、パイプライン処理回路全体の資源を削減することが可能である。

図８は、転送装置３０２の動作を説明する図である。転送装置３０２は、切替器５２に入力されたフレーム４５以降がパイプライン処理回路１２に切替えられたとする。この後、切替器５１がパイプライン処理回路１２を利用するように切替を実施すると、異なるストリームのフレームがパイプライン処理回路１２で混信する。このため、保護機能６１を切替器５１とパイプライン処理回路１２との間に設置する。保護機能６１は、切替器５２とパイプライン処理回路１２の接続が完了する（切替器５２が再度パイプライン処理回路１３と接続する）まで、切替器５１と接続されることを防止する機能を提供する。

切替器５２をパイプライン処理回路１２に切り替えた後、パイプライン処理回路１３に属するフレーム操作機能（２７，２８）のパラメータ（２７１、２８１）を、例えばｘ２からｘ０へ、ｙ２からｙ１へと変更する。そして、切替器５２の接続をパイプライン処理回路１２からパイプライン処理回路１３へ戻すことで、再度、パイプライン処理回路１２が開放される。その際に保護機能６１を解除することで、パイプライン処理回路１２を切替器５１および切替器５２のどちらからも利用できる状態に戻すことが可能である。

（実施形態３）
図９は、図４の転送装置３０１を備えるレイヤ２ネットワーク７１を説明する図である。

マルチポイント間通信を行うレイヤ２ネットワークにおいては、通信に用いるネットワークの一部を工事する場合に、通信経路の切替を行うため、通常瞬間的な通信途絶が伴う。よって当該ネットワークの管理者はネットワークの利用状況を把握し、影響が最小となるタイミングを見て工事を実施するか、あらかじめ利用者に了承を得て、予定したタイミングに工事を実施することになる。

レイヤ２ネットワーク７１は、このような工事実施に伴うネットワーク管理者の作業を軽減することができる。具体的には、レイヤ２ネットワーク７１は、転送装置（７２〜７４）に図４の転送装置３０１を適用する。レイヤ２ネットワーク７１は、冗長構成が組まれており、転送装置（７２〜７４）において、転送装置（７５、７６）の方向に対して図４の切替器５１、およびフレーム操作機能（２１、２２、２４、２５）を付与する。

まず、転送装置（７２〜７４）は、転送装置７５を経由して通信をしている状態を想定する。図４のフレーム操作機能（２１、２４）はフレーム蓄積機能とし、フレーム操作機能（２２、２５）は送信先の経路をそれぞれ転送装置（７５、７６）に振分ける機能とする。なお、フレーム操作機能（２３、２６）は任意とする。

その後、転送装置７５の工事が必要となった場合、転送装置７６を経由するように通信経路の切替を実施する必要がある。事前に、転送装置（７２〜７４）において、フレーム操作機能２４に対して一定量のフレーム蓄積するよう設定し、さらにフレーム操作機能２５に対して転送装置７６へ振分けるよう設定する。

そして、任意のタイミングで転送装置（７２〜７４）の切替器５１に対して切替を指示する。切替時刻にパイプライン回路１１内に残存していたフレームは転送装置７５を経由する。切替時刻後にパイプライン回路１２に入力されたフレームは転送装置７６を経由する。転送装置７５を経由するルート（転送装置７５ルート）と転送装置７６を経由するルート（転送装置７６ルート）でフレームの伝搬時間が同一とは限らない。ここで、転送装置７６ルートの伝搬時間の方が転送装置７５ルートの伝搬時間より短い場合を想定する。ここで、転送装置（７２〜７４）のパイプライン回路にフレーム蓄積機能が無ければ、切替器５１の切り替えとともにフレームが装置７６のルートで伝送され始め、転送装置７５ルートのフレームより先に転送先装置に到着してフレーム順序の入替わりが発生する可能性がある。このため、転送装置（７２〜７４）のパイプライン回路がフレーム蓄積機能を持つことで、転送装置７６ルートのフレーム送信タイミングを調整でき、フレームの到着順序の入替わりを防止できる。

すなわち、レイヤ２ネットワーク７１は、転送装置７５ルートのフレームと転送装置７６ルートのフレームとの到着順序が入替わることを防止することができ、結果、切替に伴う通信途絶の防止が可能となる。また逆に転送装置７６ルートから転送装置７５ルートに切替を実施する場合にも、フレーム操作機能（２１、２２）に対して同等の設定を事前に実施することで通信途絶の防止が可能となる。

以下は、本実施形態の転送装置を説明したものである。

＜課題＞
本発明の課題は、レイヤ２フレーム転送装置における複数のフレーム操作機能で構成されたパイプライン処理回路において、少なくとも１つのフレーム操作機能に属するパラメータ（例えば、フレームの一部を書き換える値の変更、フレーム間のタイミング調整量の変更など）を任意のタイミングで同時に変更した場合、パイプライン処理回路に対してその任意のタイミング以降の入力フレームに対してのみ当該のフレーム操作機能を適用することを実現することである。

＜解決手段＞
レイヤ２フレーム転送装置において、論理ポート単位に、２つ以上のフレーム操作機能を直列に接続したパイプライン処理回路において、各フレーム操作機能に属するパラメータを複数変更した場合に、任意のタイミング以降の入力フレームに適用するために、パイプライン処理回路を並列に配備し、かつそれらの入力部で共有する切替器を配備することで、解決する。

＜解決手段＞
具体的に本発明は、
（１）：
同一機能を有するレイヤ２フレームのパイプライン処理回路を少なくとも１つ並列に配備し、入力部で共有する切替器を配備することでフレーム操作機能を任意のタイミング以降の入力フレームに適用することを特徴とする方式、および転送装置である。
（２）：
上記（１）に記した機能によってフレーム操作機能に属するパラメータを変更した場合に、任意のタイミング以降の入力フレームに対してのみ、変更されたフレーム操作機能を適用することを特徴とする方式、および転送装置である。
（３）：
上記（１）に記した機能によって各フレーム操作機能に属するパラメータを複数変更した場合に、任意のタイミング以降の入力フレームに対してのみ、変更された複数のフレーム操作機能を同時に適用することを特徴とする方式、および転送装置である。

＜効果＞
同一フレーム操作機能で構成されたパイプライン処理回路を複数、並列に配備し、入力部に対して共有する切替器を接続可能とすることで、任意のタイミングより前の時刻で切替器に接続されていないパイプライン処理回路の各フレーム操作機能に属するパラメータを変更しておき、任意のタイミングで切替器によりフレームが入力されるパイプライン処理回路の振分けを変更することで、任意のタイミング以降の入力フレームから変更後のパラメータによる各フレーム操作機能が同時に適用される。

そして、複数のフレーム操作機能に属するパラメータの任意のタイミング以降の入力フレームに適用した場合に、パイプライン処理回路内に残存するフレームへの意図しない適用を防止することができる。

１１、１２、１３：パイプライン処理回路
２１〜２９：パイプライン処理回路内のフレーム操作機能
２１１〜２９１：フレーム操作機能に属するパラメータ
３１〜３６：フレームおよびフレームの属する第一のストリーム
４１〜４６：フレームおよびフレームの属する第二のストリーム
５１、５２：切替器
５５：制御器
６１：保護回路
７１：本発明の実施例を示すためのネットワーク
７２〜７６：ネットワーク７１に属するレイヤ２転送装置

Claims (6)

1. それぞれが同じ複数のフレーム操作機能を有し、入力されたフレームに対し前記フレーム操作機能で所定のフレーム操作を順に行い出力する複数のパイプライン処理回路と、
   処理するフレームを入力する前記パイプライン処理回路を選択する切替器と、
   前記パイプライン処理回路の前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更し、選択する前記パイプライン処理回路を前記切替器に指示する制御器と、
   を備える転送装置。
2. 前記パイプライン処理回路は、フレームのストリーム数より多く、
   前記切替器は、フレームのストリーム数と同数でフレームのストリーム毎に配置されており、少なくとも１つの前記パイプライン処理回路を前記ストリームの共通の予備として選択可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の転送装置。
3. 前記制御器は、
   現在非選択の前記パイプライン処理回路の少なくとも１つの前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更し、任意のタイミングに、前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更した前記パイプライン処理回路へ処理するフレームを入力するように前記切替器に指示することを特徴とする請求項１又は２に記載の転送装置。
4. それぞれが同じ複数のフレーム操作機能を有し、入力されたフレームに対し前記フレーム操作機能で所定のフレーム操作を順に行い出力する複数のパイプライン処理回路と、
   処理するフレームを入力する前記パイプライン処理回路を選択する切替器と、
   を備える転送装置の制御方法であって、
   前記パイプライン処理回路の前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更し、選択する前記パイプライン処理回路を前記切替器に指示する
   ことを特徴とする転送装置の制御方法。
5. 前記パイプライン処理回路が、フレームのストリーム数より多く、
   前記切替器が、フレームのストリーム数と同数でフレームのストリーム毎に配置されており、
   少なくとも１つの前記パイプライン処理回路を前記ストリームの共通の予備として選択可能とすることを特徴とする請求項４に記載の転送装置の制御方法。
6. 現在非選択の前記パイプライン処理回路の少なくとも１つの前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更し、任意のタイミングに、前記フレーム操作機能に属するパラメータを変更した前記パイプライン処理回路へ処理するフレームを入力するように前記切替器に指示することを特徴とする請求項４又は５に記載の転送装置の制御方法。

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