JP2016103700A - Switch device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Ethernet(登録商標)でフレームを転送するスイッチ装置に関する。 The present invention relates to a switch device that transfers a frame by Ethernet (registered trademark).
従来のEthernetスイッチ装置であるスイッチ装置には、カットスルー方式とストアアンドフォワード方式がある。カットスルー方式のスイッチ装置は、フレームを蓄積せずに転送するため、転送時間は短いが、エラーをチェックして廃棄できないため、エラーフレームもネットワークに転送してしまう。一方、ストアアンドフォワード方式のスイッチ装置は、1フレームを蓄積できるバッファを持つため、遅延時間がカットスルー方式に比べて大きいが、エラーをチェックして廃棄が可能なため、エラーフレームをネットワークに転送しない。従来、Ethernetは遅延の許容度が比較的高い情報系ネットワークに使用されていたため、ストアアンドフォワード方式のスイッチ装置が主流となっている。しかしながら、近年、Ethernetを制御情報、Audio Visual系情報の転送に使用するための検討が活発化してきている。 Conventional switch devices that are Ethernet switch devices include a cut-through method and a store-and-forward method. Since the cut-through switching device transfers frames without accumulating them, the transfer time is short, but errors cannot be checked and discarded, and error frames are also transferred to the network. On the other hand, the store-and-forward switching device has a buffer that can store one frame, so the delay time is longer than that of the cut-through method, but it can be discarded after checking for errors. do not do. Conventionally, since Ethernet has been used for information-related networks with a relatively high delay tolerance, store-and-forward switching devices have become mainstream. However, in recent years, studies for using Ethernet for transfer of control information and audio-visual information have been activated.
下記特許文献1では、スイッチ装置が、予約フレームを転送する予約転送区間と非予約フレームを転送する自由転送区間とをサイクリックに繰り返す機能を持ち、予約フレームが予約転送区間に到着した場合はカットスルー転送を行い、非予約フレームはストアアンドフォワード転送することで、遅延に敏感な制御フレームを低遅延で転送させる制御方式の技術が開示されている。 In the following Patent Document 1, the switching device has a function of cyclically repeating a reserved transfer section for transferring a reserved frame and a free transfer section for transferring a non-reserved frame, and cuts when the reserved frame arrives in the reserved transfer section. A technique of a control method is disclosed in which through transfer is performed and a non-reserved frame is stored and forwarded to transfer a control frame sensitive to delay with low delay.
また、下記非特許文献1では、normalフレームとnormalフレームより低遅延のexpressフレームを定義し、スイッチ装置のポートからの転送時、normalフレームを分割してexpressフレームを割り込ませて送信し、その後normalフレームの残りを送信するIET(Interspersing Express Traffic)転送方式が検討されている。 In Non-Patent Document 1 below, a normal frame and an express frame having a lower delay than the normal frame are defined, and when transferring from the port of the switching device, the normal frame is divided and the express frame is interrupted and transmitted, and then the normal frame is transmitted. An IET (Interspersing Express Traffic) transfer method for transmitting the remainder of the frame is being studied.
しかしながら、上記特許文献1の技術によれば、予約フレーム同士が衝突した場合は、予約フレームもフレームバッファにバッファリングされる。そのため、最短で予約フレームを転送できない、という問題があった。また、ネットワークにおいてスケジューリングテーブルが何らかの方法で設定されていなければならない。そのため、フレームの優先度以外にも人手によるタイミング設定、または自動でタイミング調整する機能が必要である、という問題があった。 However, according to the technique disclosed in Patent Document 1, when the reserved frames collide, the reserved frames are also buffered in the frame buffer. For this reason, there is a problem that the reserved frame cannot be transferred in the shortest time. Also, the scheduling table must be set in some way in the network. Therefore, in addition to the priority of the frame, there is a problem that a manual timing setting or a function for automatically adjusting the timing is necessary.
また、上記非特許文献1の技術によれば、normalフレームとexpressフレームが衝突した際の遅延優先制御には優れているが、複数のポートから入力された複数のexpressフレームを同じ宛先ポートに出力する場合、スイッチ装置内でexpressフレームの衝突を回避できない、という問題があった。 Further, according to the technique of Non-Patent Document 1, the delay priority control when the normal frame and the express frame collide is excellent, but a plurality of express frames input from a plurality of ports are output to the same destination port. In this case, there is a problem that the collision of the express frame cannot be avoided in the switch device.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、同一出力ポート宛の複数の低遅延フレームの衝突を回避して各低遅延フレームを転送可能なスイッチ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a switch device that can transfer a plurality of low-delay frames while avoiding collisions of a plurality of low-delay frames addressed to the same output port.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のポートを備えたスイッチ装置であって、ポート毎に、他ポートに入力されて自ポートから出力する複数の低遅延フレームについて衝突を検出した場合、前記複数の低遅延フレームの優先度を決定し、優先度に基づいて前記複数の低遅延フレームの遅延調整量を算出する出力遅延調整手段と、自ポートに入力された低遅延フレームを、他ポートの出力遅延調整手段で算出された遅延調整量で遅延させる可変遅延手段と、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 switching device having a plurality of ports, and each port has a plurality of low-delay frames that are input to other ports and output from the own ports. When a collision is detected with respect to the output delay adjustment means for determining the priority of the plurality of low delay frames and calculating the delay adjustment amount of the plurality of low delay frames based on the priority, and input to the own port Variable delay means for delaying the low delay frame by a delay adjustment amount calculated by the output delay adjustment means of another port.
本発明によれば、同一出力ポート宛の複数の低遅延フレームの衝突を回避して各低遅延フレームを転送できる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that each low delay frame can be transferred while avoiding collision of a plurality of low delay frames addressed to the same output port.
以下に、本発明の実施の形態にかかるスイッチ装置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。 Hereinafter, a switch device according to an embodiment of the present invention will be described 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、本発明の実施の形態1にかかるスイッチ装置の機能ブロックの構成例を示す図である。図1では説明を簡単にするため4ポートのスイッチ装置を例に挙げているが、一例であり、スイッチ装置のポート数は、システムに最適なポート数であればよく、3ポート以下または5ポート以上であっても同様の効果を得ることができる。また、ブロック構成は以降で説明する制御方法を実現するための手段の一例であり、制御方法を実現する構成を限定するものではない。図1において、スイッチ装置の入力側にポート1,2,3,4、スイッチ装置の出力側にポート1,2,3,4が別々に記載されているが、スイッチ装置の物理的な構成において、入力側および出力側のポート1、入力側および出力側のポート2、入力側および出力側のポート3、入力側および出力側のポート4は同一のポートである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of functional blocks of the switch device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a four-port switch device is taken as an example to simplify the description. However, this is only an example, and the number of ports of the switch device may be an optimum number of ports for the system, or three ports or less or five ports. Even if it is above, the same effect can be acquired. The block configuration is an example of means for realizing a control method described below, and the configuration for realizing the control method is not limited. In FIG. 1, ports 1, 2, 3, and 4 are separately described on the input side of the switch device, and ports 1, 2, 3, and 4 are separately described on the output side of the switch device. The input side and output side port 1, the input side and output side port 2, the input side and output side port 3, and the input side and output side port 4 are the same port.
スイッチ装置は、Ethernetと接続し、あるポートから入力されたフレームを他ポートから出力する制御を行う。スイッチ装置は、例えば、ポート1から入力されたフレームを、ポート2,3,4のいずれかのポートから出力することができる。また、スイッチ装置は、ポート2,3,4から入力されたフレームをポート1から出力することができる。スイッチ装置において、フレームが入力されたポートを入力ポートとし、フレームを出力するポートを出力ポートとする。以降の説明において、ポート1をP1、ポート2をP2、ポート3をP3、ポート4をP4と記載することがある。スイッチ装置が備える各構成の名称にP1,P2,P3,P4のいずれかが付与されている場合、各構成は、P1〜P4が示すポートに入力されたフレームついて、またはP1〜P4が示すポートから出力するフレームについて動作するものとする。 The switch device is connected to the Ethernet and performs control to output a frame input from a certain port from another port. For example, the switch device can output a frame input from the port 1 from any one of the ports 2, 3, and 4. Further, the switch device can output the frame input from the ports 2, 3, 4 from the port 1. In the switch device, a port to which a frame is input is an input port, and a port that outputs a frame is an output port. In the following description, port 1 may be referred to as P1, port 2 as P2, port 3 as P3, and port 4 as P4. When any of P1, P2, P3, and P4 is given to the name of each component included in the switch device, each component is the frame input to the port indicated by P1 to P4 or the port indicated by P1 to P4 It operates on the frame output from
つづいて、スイッチ装置が備える各構成について説明する。 Next, each configuration provided in the switch device will be described.
P1受信IET MAC(Media Access Control)部11、P2受信IET MAC部12、P3受信IET MAC部13、P4受信IET MAC部14は、各ポートにおいて、IEEE802.3brで標準化される予定の受信側のIET機能をサポートする受信MAC部である。各構成を区別する必要がないとき、受信IET MAC部11〜14または受信IET MAC部と記載することがある。スイッチ装置は、ポート毎に受信IET MAC部を備える。
The P1 reception IET MAC (Media Access Control)
P1フレーム識別部21、P2フレーム識別部22、P3フレーム識別部23、P4フレーム識別部24は、各ポートにおいて、対応する受信IET MAC部11〜14に入力された受信フレームの優先度識別および出力ポート識別を行う。各構成を区別する必要がないとき、フレーム識別部21〜24またはフレーム識別部と記載することがある。スイッチ装置は、ポート毎にフレーム識別部を備える。
The P1
宛先ポート検索部31は、MACアドレス学習によりFDB(Filtering Data Base)を作成し、受信フレームの宛先を検索する。
The destination
P1出力遅延調整部41、P2出力遅延調整部42、P3出力遅延調整部43、P4出力遅延調整部44は、各ポートにおいて、他ポートから入力された低遅延フレームであるexpressフレームが出力ポートで衝突するかどうかを判別し、衝突する場合、各expressフレームの優先度により、優先度が低いexpressフレームが入力されたポートに対応するP1可変遅延部61、P2可変遅延部62、P3可変遅延部63、P4可変遅延部64のいずれかに対して、expressフレームを遅延させるように指示をする。各構成を区別する必要がないとき、出力遅延調整部41〜44または出力遅延調整部と記載することがある。スイッチ装置は、ポート毎に出力遅延調整部を備える。
The P1 output
P1出力遅延調整部41は、P1出力遅延リクエストにより、P2可変遅延部62、P3可変遅延部63、P4可変遅延部64に対して、対応するポートから入力されたexpressフレームの遅延を指示する。具体的に、P1出力遅延調整部41は、P2可変遅延部62に対してポート2から入力されたexpressフレームの遅延を指示し、P3可変遅延部63に対してポート3から入力されたexpressフレームの遅延を指示し、P4可変遅延部64に対してポート4から入力されたexpressフレームの遅延を指示する。
In response to the P1 output delay request, the P1 output
同様に、P2出力遅延調整部42は、P2出力遅延リクエストにより、P1可変遅延部61、P3可変遅延部63、P4可変遅延部64に対して、対応するポートから入力されたexpressフレームの遅延を指示する。具体的に、P2出力遅延調整部42は、P1可変遅延部61に対してポート1から入力されたexpressフレームの遅延を指示し、P3可変遅延部63に対してポート3から入力されたexpressフレームの遅延を指示し、P4可変遅延部64に対してポート4から入力されたexpressフレームの遅延を指示する。
Similarly, in response to the P2 output delay request, the P2 output
また、P3出力遅延調整部43は、P3出力遅延リクエストにより、P1可変遅延部61、P2可変遅延部62、P4可変遅延部64に対して、対応するポートから入力されたexpressフレームの遅延を指示する。具体的に、P3出力遅延調整部43は、P1可変遅延部61に対してポート1から入力されたexpressフレームの遅延を指示し、P2可変遅延部62に対してポート2から入力されたexpressフレームの遅延を指示し、P4可変遅延部64に対してポート4から入力されたexpressフレームの遅延を指示する。
Further, the P3 output
また、P4出力遅延調整部44は、P4出力遅延リクエストにより、P1可変遅延部61、P2可変遅延部62、P3可変遅延部63に対して、対応するポートから入力されたexpressフレームの遅延を指示する。具体的に、P4出力遅延調整部44は、P1可変遅延部61に対してポート1から入力されたexpressフレームの遅延を指示し、P2可変遅延部62に対してポート2から入力されたexpressフレームの遅延を指示し、P3可変遅延部63に対してポート3から入力されたexpressフレームの遅延を指示する。各リクエストを区別する必要がないとき、出力遅延リクエストと記載することがある。
The P4 output
多重部51は、フレーム識別部21〜24から出力されたnormalフレームを多重化する。normalフレームバッファ部52は、多重部51で多重化されたnormalフレームを格納する。分離部53は、normalフレームバッファ部52から多重化されたnormalフレームを読み出して分離し、分離後のnormalフレームをP1送信IET MAC部71、P2送信IET MAC部72、P3送信IET MAC部73、P4送信IET MAC部74へ出力する。
The multiplexing
P1可変遅延部61、P2可変遅延部62、P3可変遅延部63、P4可変遅延部64は、各ポートにおいて、自ポートに入力されたexpressフレームの宛先となる出力ポートに対応するP1出力遅延調整部41、P2出力遅延調整部42、P3出力遅延調整部43、P4出力遅延調整部44からの出力遅延リクエストに基づいて、自ポートに入力されたexpressフレームを遅延させる。例えば、P1可変遅延部61は、P2出力遅延調整部42、P3出力遅延調整部43、P4出力遅延調整部44からの出力遅延リクエストに基づいて、ポート1に入力されたexpressフレームを遅延させる。スイッチ装置では、expressフレームは、入力されたポートとは異なるポートから出力されるためである。各構成を区別する必要がないとき、可変遅延部61〜64または可変遅延部と記載することがある。スイッチ装置は、ポート毎に可変遅延部を備える。
The P1
P1送信IET MAC部71、P2送信IET MAC部72、P3送信IET MAC部73、P4送信IET MAC部74は、各ポートにおいて、IEEE802.3brで標準化される予定の送信側のIET機能をサポートする送信MAC部である。各構成を区別する必要がないとき、送信IET MAC部71〜74または送信IET MAC部と記載することがある。スイッチ装置は、ポート毎に送信IET MAC部を備える。
The P1 transmission
実施の形態1のスイッチ装置における構成上の特徴は、ポート毎に、出力遅延調整部、および出力遅延調整部による調整結果に基づいて遅延調整量を動的に変更できる可変遅延部を備えることである。 A structural feature of the switch device according to the first embodiment is that each port includes an output delay adjustment unit and a variable delay unit that can dynamically change the delay adjustment amount based on an adjustment result by the output delay adjustment unit. is there.
なお、図1において、expressフレームと記載されている矢印の線は、expressフレームの伝送路であるexpressフレームパスを示し、normalフレームと記載されている矢印の線は、normalフレームの伝送路であるnormalフレームパスを示す。 In FIG. 1, an arrow line described as an express frame indicates an express frame path that is a transmission path of an express frame, and an arrow line described as a normal frame is a transmission path of a normal frame. Indicates the normal frame path.
つぎに、実施の形態1のスイッチ装置が行う遅延制御について説明する。 Next, delay control performed by the switch device according to the first embodiment will be described.
受信IET MAC部11〜14は、各ポートに接続された図示しない端末がIET機能をサポートしていない場合、IET機能をサポートしていない端末からの受信フレームを、全てexpressフレームパスで、ポート毎に対応するフレーム識別部21〜24へ出力する。一方、各ポートに接続された図示しない端末がIET機能をサポートしている場合、受信IET MAC部11〜14は、受信フレームのプリアンブルに格納された情報により、受信フレームがexpressフレームかnormalフレームかを判別し、判別結果に基づいて、受信フレームをexpressフレームパスまたはnormalフレームパスに振り分けて、ポート毎に対応するフレーム識別部21〜24へ出力する。
When the terminals (not shown) connected to each port do not support the IET function, the reception
なお、IET機能をサポートしている端末から送信されたnormalフレームは、expressフレームが割り込むことによって、分断される可能性がある。受信IET MAC部11〜14は、分断されたnormalフレームが入力された場合、分断されて断片化されたnormalフレームを組み立ててから、ポート毎に対応するフレーム識別部21〜24へ出力する。
Note that a normal frame transmitted from a terminal that supports the IET function may be divided when the express frame interrupts. When the divided normal frames are input, the reception
フレーム識別部21〜24は、対応する受信IET MAC部11〜14から出力されてきた、IET機能をサポートしていない端末からの受信フレームについて、受信フレームの任意の領域の情報(例えば、EthernetフレームのType/Lengthフィールド値やVLANタグのプライオリティ値)、またはポート毎に設定された設定値に基づいて、受信フレームをexpressフレームパスまたはnormalフレームパスに振り分ける。一方、接続端末がIET機能をサポートしており、受信IET MAC部11〜14によって受信フレームが既にexpressフレームまたはnormalフレームに振り分けられている場合、フレーム識別部21〜24では、expressフレームまたはnormalフレームの振り分けをしなくてもよい。
The
また、フレーム識別部21〜24は、expressフレームおよびnormalフレームについて宛先情報を抽出し、宛先ポート検索部31に宛先情報を含む検索リクエストを発行し、宛先ポート検索部31からの応答に基づいて、フレームの宛先となる出力ポートの情報である出力ポート情報を各フレームに付与する。フレーム識別部21〜24は、出力ポート情報を付与したexpressフレームをexpressフレームパスにより、対応する可変遅延部61〜64へ出力し、出力ポート情報を付与したnormalフレームをnormalフレームパスにより、多重部51へ出力する。
The
宛先ポート検索部31は、従来のスイッチ装置と同様、フレーム識別部21〜24からの検索リクエストに対して各フレームの宛先情報をキーにFDBを検索して宛先となる出力ポートを決定し、フレーム識別部21〜24へ、検索リクエストの応答である出力ポート情報を通知する。
Similarly to the conventional switch device, the destination
出力遅延調整部41〜44は、対応する出力ポート以外の他のポートに対応するフレーム識別部21〜24から出力され、可変遅延部61〜64までのexpressフレームパス上を伝送されるexpressフレームを監視する。例えば、ポート1のP1出力遅延調整部41に着目すると、P1出力遅延調整部41は、P2フレーム識別部22、P3フレーム識別部23およびP4フレーム識別部24から出力され、P2可変遅延部62、P3可変遅延部63、P4可変遅延部64までのexpressフレームパス上を伝送されるexpressフレームを監視する。具体的に、P1出力遅延調整部41は、ポート2,3,4から入力されたexpressフレームがポート1から出力されるexpressフレームかどうかを監視し、ポート1から出力される場合に複数のexpressフレームで衝突が発生しないかどうかを監視する。
The output
図2は、実施の形態1における2つのポートから入力されたexpressフレームの衝突を回避する遅延制御を示す図である。ポート2,3上の四角はexpressフレームを示す。ここでは、図2(a)に示すように、ポート2,3から入力された各expressフレームが共にポート1から出力すべきフレームで、遅延調整前において出力タイミングが衝突、すなわち、フレーム送信期間が重複している場合を想定する。 FIG. 2 is a diagram illustrating delay control for avoiding collision of express frames input from two ports in the first embodiment. Squares on ports 2 and 3 indicate express frames. Here, as shown in FIG. 2A, the express frames input from ports 2 and 3 are both frames to be output from port 1, and the output timing collides before delay adjustment, that is, the frame transmission period is Assume that there are duplicates.
P1出力遅延調整部41は、例えば、フレームデータ有効範囲を示すexpressフレームの時間的な重なりなどから出力タイミングの衝突を検知すると、各入力ポートから取得した各expressフレームのフレーム情報より、衝突する2つのexpressフレームの任意の領域(例えば、スイッチ回路内部で使用する内部ヘッダ情報、EthernetフレームのType/Lengthフィールド値、VLANプライオリティ値)をチェックして、あらかじめ決められた任意の規則(例えば、スイッチ回路内部で使用する内部ヘッダ情報、EthernetフレームのType/Lengthフィールド値、VLANプライオリティ値に関連付けられた優先度情報)で各expressフレームの優先度を決定する。または、P1出力遅延調整部41は、expressフレームが入力されるポート毎にあらかじめ優先度が決められる場合は、各expressフレームが入力されたポートの情報に基づいて、各expressフレームの優先度を決定してもよい。ここでは、ポート2から入力されたexpressフレームの優先度を「高」、ポート3から入力されたexpressフレームの優先度を「低」とする。
For example, when the P1 output
P1出力遅延調整部41は、各expressフレームの優先度を決定すると、出力ポートであるポート1での出力時の衝突を回避するため、優先度の低いexpressフレームを遅延させるようにP2可変遅延部62、P3可変遅延部63、P4可変遅延部64に指示を出す。具体的に図2の場合において、P1出力遅延調整部41は、ポート2から入力されたexpressフレームの優先度よりもポート3から入力されたexpressフレームの優先度が低いため、ポート3のP3可変遅延部63に対して、P1出力遅延リクエストにより、ポート2から入力されたexpressフレームとの衝突を回避できる分だけの遅延調整量を設定し、ポート3から入力されたexpressフレームの遅延調整を行う。
When the priority of each express frame is determined, the P1 output
図2(b)は、ポート3から入力されたexpressフレームを遅延調整した遅延調整後の各expressフレームの状態を示す。P1出力遅延調整部41がP3可変遅延部63に設定する遅延調整量の最小値は、「expressフレームの重なり時間+Ethernetの最小IFG(Inter Frame Gap)」となるが、必要により遅延のオーバヘッドを加算してもよい。Ethernetの最小IFGとは、12byte分の時間である。
FIG. 2B shows the state of each express frame after delay adjustment in which the express frame input from the port 3 is subjected to delay adjustment. The minimum delay adjustment amount set by the P1 output
これにより、スイッチ装置では、同一出力ポート宛に2つのexpressフレームの出力タイミングが衝突した場合でも、一方のexpressフレームを遅延させることで、各expressフレームの遅延についての優先度を考慮しつつ、衝突を回避してexpressフレームを転送することができる。 As a result, even if the output timings of two express frames collide with the same output port, the switching device delays one of the express frames, thereby taking into account the priority for the delay of each express frame. The express frame can be transferred while avoiding the above.
図3は、実施の形態1における3つのポートから入力されたexpressフレームの衝突を回避する遅延制御を示す図である。ポート2,3,4上の四角はexpressフレームを示す。ここでは、図3(a)に示すように、ポート2,3,4から入力された各expressフレームがいずれもポート1から出力すべきフレームで、遅延調整前において出力タイミングが衝突、すなわち、フレーム送信期間が重複している場合を想定する。 FIG. 3 is a diagram illustrating delay control for avoiding collision of express frames input from three ports in the first embodiment. The squares on ports 2, 3, and 4 indicate express frames. Here, as shown in FIG. 3A, each express frame input from ports 2, 3, and 4 is a frame to be output from port 1, and the output timing collides before delay adjustment, that is, the frame Assume that the transmission periods overlap.
P1出力遅延調整部41は、図2の場合と同様、衝突する3つのexpressフレームの優先度を決定する。ここでは、ポート2から入力されたexpressフレームの優先度を「高」、ポート3から入力されたexpressフレームの優先度を「低」、ポート4から入力されたexpressフレームの優先度を「中」とする。
The P1 output
P1出力遅延調整部41は、ポート2から入力されたexpressフレームの優先度が一番高く、つぎに、ポート4から入力されたexpressフレームの優先度が高く、ポート3から入力されたexpressフレームの優先度が一番低いため、ポート4のP4可変遅延部64に対して、P1出力遅延リクエストにより、ポート2から入力されたexpressフレームとの衝突を回避できる分だけの遅延調整量を設定し、ポート4から入力されたexpressフレームの遅延調整を行う。また、P1出力遅延調整部41は、ポート3のP3可変遅延部63に対して、P1出力遅延リクエストにより、ポート2から入力されたexpressフレーム、およびポート4から入力されてP4可変遅延部64で遅延調整されたexpressフレームとの衝突を回避できる分だけの遅延調整量を設定し、ポート3から入力されたexpressフレームの遅延調整を行う。
The P1 output
図3(b)は、ポート4から入力されたexpressフレームを遅延調整し、さらにポート3から入力されたexpressフレームを遅延調整した遅延調整後の各expressフレームの状態を示す。P1出力遅延調整部41がP4可変遅延部64に設定する遅延調整量の最小値は、「遅延調整前のポート4からの優先度が中のexpressフレームの転送開始時刻とポート2からの優先度が高のexpressフレームの転送完了時刻との差分の時間+Ethernetの最小IFG」となるが、必要により遅延のオーバヘッドを加算してもよい。また、P1出力遅延調整部41がP3可変遅延部63に設定する遅延調整量の最小値は、「遅延調整前のポート3からの優先度が低のexpressフレームの転送開始時刻とポート2からの優先度が高のexpressフレームの転送完了時刻との差分の時間+Ethernetの最小IFG+遅延調整後のポート4からの優先度が中のexpressフレームの転送時間+Ethernetの最小IFG」となるが、必要により遅延のオーバヘッドを加算してもよい。
FIG. 3B shows the state of each express frame after delay adjustment of the express frame input from the port 4 and delay adjustment of the express frame input from the port 3. The minimum value of the delay adjustment amount set by the P1 output
なお、上記の説明において、ポート2からの優先度が高のexpressフレームの転送完了時刻は図3に示すAであり、遅延調整前のポート4からの優先度が中のexpressフレームの転送開始時刻は図3に示すBであり、遅延調整前のポート3からの優先度が低のexpressフレームの転送開始時刻は図3に示すCであり、遅延調整後のポート4からの優先度が中のexpressフレームの転送時間は図3に示すDである。 In the above description, the transfer completion time of the express frame with high priority from port 2 is A shown in FIG. 3, and the transfer start time of the express frame with medium priority from port 4 before delay adjustment Is B shown in FIG. 3, the transfer start time of the express frame with low priority from the port 3 before delay adjustment is C shown in FIG. 3, and the priority from the port 4 after delay adjustment is medium The transfer time of the express frame is D shown in FIG.
これにより、スイッチ装置では、同一出力ポート宛に3つのexpressフレームの出力タイミングが衝突した場合でも、2つのexpressフレームを遅延させることで、各expressフレームの遅延についての優先度を考慮しつつ、衝突を回避してexpressフレームを転送することができる。 Thereby, in the switch device, even when the output timings of the three express frames addressed to the same output port collide, by delaying the two express frames, the priority is given to the delay of each express frame, and the collision is considered. The express frame can be transferred while avoiding the above.
なお、図1において、出力遅延調整部41〜44からの出力遅延リクエストの信号線は、1本の信号線を3本に分岐しているように記載しているが、可変遅延部毎に1本ずつ専用の信号線を備える構成でもよい。
In FIG. 1, the signal line of the output delay request from the output
可変遅延部61〜64は、接続された他ポートに対応する出力遅延調整部41〜44からの出力遅延リクエストに基づいて、expressフレームパス経由で自ポートに対応するフレーム識別部21〜24から入力されたexpressフレームを、出力ポート毎に指示された分だけ遅延させる。可変遅延部61〜64は、遅延させたexpressフレームまたは遅延させていないexpressフレームを、各送信IET MAC部71〜74へ出力する。
The
一方で、フレーム識別部21〜24でnormalフレームと識別されたフレームは、多重部51、normalフレームバッファ部52、分離部53を経由して、各送信IET MAC部71〜74へ入力される。
On the other hand, a frame identified as a normal frame by the
送信IET MAC部71〜74には、対応する出力ポート以外の他のポートに入力されたフレームの伝送路であるexpressフレームパスおよび分離部53からのnormalフレームパスが接続されている。例えば、ポート1を出力ポートとするP1送信IET MAC部71には、入力ポート2に対応するP2可変遅延部62からのexpressフレームパス、入力ポート3に対応するP3可変遅延部63からのexpressフレームパス、入力ポート4に対応するP4可変遅延部64からのexpressフレームパス、および分離部53からのnormalフレームパスが接続されている。
The transmission
送信IET MAC部71〜74は、expressフレームパスから入力されるexpressフレームについて、フレーム識別部21〜24によって付与された出力ポート情報で示される出力ポートの番号が自ポート宛のexpressフレームを取り込んで自ポートから転送を行う。送信IET MAC部71〜74において、expressフレームパスから入力されるexpressフレームは、事前に出力遅延調整部41〜44および可変遅延部61〜64によって遅延調整されているので衝突することはない。
The transmission
また、送信IET MAC部71〜74は、normalフレームパスから入力されるnormalフレームについて、フレーム識別部21〜24によって付与された出力ポート情報で示される出力ポートの番号が自ポート宛のnormalフレームを取り込んで自ポートから転送を行う。ここで、送信IET MAC部71〜74において、normalフレームパスから入力されるnormalフレームとexpressフレームパスから入力されるフレームが衝突する可能性があるが、この場合、IEEE802.3brタスクフォースで検討されている制御方法により、expressフレームをnormalフレームに割り込み送信することで、expressフレームを低遅延で転送できる。
Further, the transmission
以上説明したように、実施の形態1によれば、スイッチ装置は、受信フレームをexpressフレームとnormalフレームに分離し、expressフレームが出力ポートで衝突することを検知した場合、各expressフレームの遅延についての優先度を決定し、優先度の低いexpressフレームを優先度の高いexpressフレームに対して遅延させて転送することとした。これにより、IEEE802.3brで標準化しているEthernetフレーム転送方式と連携しつつ、優先度に基づいてexpressフレームの低遅延転送が実現できるという効果を得ることができる。特に、制御信号のようなサイクリックかつ離散的に低遅延が要求されるフレームが複数のポートから入力される場合、スイッチ装置では、適切な遅延調整量で各フレームを転送するように自律的に遅延優先制御できるという効果がある。 As described above, according to the first embodiment, when the switching device separates the received frame into an express frame and a normal frame and detects that the express frame collides at the output port, the delay of each express frame is determined. , The express frame with a low priority is transferred with a delay from the express frame with a high priority. As a result, it is possible to obtain an effect that low-delay transfer of an express frame can be realized based on the priority while cooperating with the Ethernet frame transfer method standardized by IEEE 802.3br. In particular, when a cyclically and discretely required low delay frame such as a control signal is input from a plurality of ports, the switch device autonomously transfers each frame with an appropriate delay adjustment amount. There is an effect that delay priority control can be performed.
実施の形態1において、P1出力遅延調整部41は、優先度の低いexpressフレームの遅延調整量を算出し、優先度の高いexpressフレームの遅延調整量は算出していなかったが、これに限定するものではない。P1出力遅延調整部41は、全てのexpressフレームについて、優先度の高い順に出力しつつ衝突を回避する遅延調整量を算出して遅延制御をおこなってもよい。この場合、P1出力遅延調整部41は、最も優先度の高いexpressフレームについては、遅延調整量をゼロにしてもよいし、遅延調整量をゼロ以外にしてもよい。最も優先度の高いexpressフレームの遅延調整量がゼロの場合とは、最も優先度の高いexpressフレームを遅延させないことと同じである。
In the first embodiment, the P1 output
また、実施の形態1において、expressフレームの優先度を「高」、「中」、「低」の場合について説明したが、これに限定するものではない。expressフレームの優先度を数値で表し、各expressフレームの優先度の数値を比較することで、expressフレーム間の優先度の高低を決定してもよい。 In the first embodiment, the case where the priority of the express frame is “high”, “medium”, and “low” has been described. However, the present invention is not limited to this. The priority of the express frame may be expressed by a numerical value, and the priority level between the express frames may be determined by comparing the numerical values of the priority of the express frames.
また、実施の形態1では、具体的にP1出力遅延調整部41を用いて説明したが、一例であり、P2出力遅延調整部42、P3出力遅延調整部43、P4出力遅延調整部44についても、P1出力遅延調整部41と同様の遅延制御を行う。
In the first embodiment, the P1 output
実施の形態2.
実施の形態1では、P1出力遅延調整部41は、ポート1以外のポートから入力された複数のexpressフレームをポート1から出力する際に衝突を検知した場合、expressフレームの遅延についての優先度により、ポート1以外のポートから入力されたexpressフレームの遅延調整量を決定していた。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, when the P1 output
実施の形態2では、スイッチ装置において、遅延についての優先度に加え、優先度毎の遅延許容量を設定する。スイッチ装置では、優先度の高いexpressフレームと優先度の低いexpressフレームが衝突した場合でも、優先度の高いexpressフレームの遅延調整量が高い優先度に対してあらかじめ設定された遅延許容量以下であれば、優先度の高いexpressフレームを遅らせて転送することで、衝突した優先度の低いexpressフレームのスイッチ内における遅延を緩和させる。 In the second embodiment, in the switching device, in addition to the priority for delay, a delay allowable amount for each priority is set. In the switching device, even when an express frame with a high priority collides with an express frame with a low priority, the delay adjustment amount of the express frame with a high priority should be less than a delay tolerance set in advance for the high priority. For example, by delaying and transferring an express frame having a high priority, the delay in the switch of an express frame having a low priority collided is mitigated.
実施の形態2を実現するためのスイッチ装置の機能ブロック構成は、図1に示す実施の形態1と同様の構成でよい。実施の形態1と実施の形態2との違いは、出力遅延調整部41〜44での出力遅延リクエスト生成時の遅延制御の方法である。出力遅延調整部41〜44は、前述のように、expressフレームの任意の領域の値と関連付けられた複数の優先度に加えて、優先度毎の遅延許容量のパラメータを持つことを特徴とする。
The functional block configuration of the switch device for realizing the second embodiment may be the same as that of the first embodiment shown in FIG. The difference between the first embodiment and the second embodiment is a method of delay control at the time of output delay request generation in the output
つづいて、実施の形態2のスイッチ装置が行う遅延制御について説明する。 Next, delay control performed by the switch device according to the second embodiment will be described.
図4は、実施の形態2におけるexpressフレームの衝突を回避する遅延制御であって、優先度の高いexpressフレームを遅延させる制御を示す図である。また、図5は、実施の形態2におけるexpressフレームの衝突を回避する遅延制御であって、優先度の低いexpressフレームを遅延させる制御を示す図である。ここでは、図4(a)および図5(a)に示すように、ポート2から先行して入力された優先度の低いexpressフレームとポート3から遅れて入力された優先度の高いexpressフレームが共にポート1から出力すべきフレームで、遅延調整前において出力タイミングが衝突、すなわち、フレーム送信期間が重複している場合を想定する。 FIG. 4 is a diagram illustrating delay control for avoiding collision of express frames in the second embodiment, and control for delaying express frames with high priority. FIG. 5 is a diagram illustrating the delay control for avoiding the collision of the express frame in the second embodiment, and the control for delaying the express frame having a low priority. Here, as shown in FIG. 4A and FIG. 5A, an express frame with a low priority inputted in advance from port 2 and an express frame with a high priority inputted late from port 3 are included. Assume that both frames are to be output from port 1 and output timing collides before delay adjustment, that is, the frame transmission periods overlap.
P1出力遅延調整部41は、実施の形態1であれば、無条件に優先度の高いexpressフレームを優先し、優先度の低いexpressフレームを遅延させる遅延調整を行うが、この場合、先行して入力された優先度の低いexpressフレームに与えられる遅延調整量、すなわち遅延ペナルティが大きくなることが懸念される。そのため、P1出力遅延調整部41は、実施の形態2では、図4(a)および図5(a)に示すexpressフレームの衝突を検出した場合、遅れて入力された優先度の高いexpressフレームを遅延させる場合の遅延調整量である高優先遅延調整量を算出し、算出された高優先遅延調整量と、優先度の高いexpressフレームについてあらかじめ設定された遅延許容量である高優先遅延許容量とを比較する。
In the first embodiment, the P1 output
高優先遅延調整量≦高優先遅延許容量の場合、P1出力遅延調整部41は、算出した高優先遅延調整量で優先度の高いexpressフレームを遅延させる遅延制御を行う。図4(b)は、ポート3から入力された優先度の高いexpressフレームを遅延調整した遅延調整後の各expressフレームの状態を示す。P1出力遅延調整部41がP3可変遅延部63に設定する遅延調整量の最小値は、「expressフレームの重なり時間+Ethernetの最小IFG」となるが、必要により遅延のオーバヘッドを加算してもよい。
When high priority delay adjustment amount ≦ high priority delay allowable amount, the P1 output
一方、高優先遅延調整量>高優先遅延許容量の場合、P1出力遅延調整部41は、実施の形態1と同様、優先度の低いexpressフレームを遅延させる遅延制御を行う。図5(b)は、ポート2から入力された優先度の低いexpressフレームを遅延調整した遅延調整後の各expressフレームの状態を示す。P1出力遅延調整部41がP2可変遅延部62に設定する遅延調整量の最小値は、「遅延調整前のポート2からのexpressフレームの転送開始時刻とポート3からのexpressフレームの転送完了時刻との差分の時間+Ethernetの最小IFG」となるが、必要により遅延のオーバヘッドを加算してもよい。
On the other hand, when the high priority delay adjustment amount> the high priority delay allowable amount, the P1 output
なお、上記の説明において、ポート3からの優先度が高のexpressフレームの転送完了時刻は図5に示すEであり、遅延調整前のポート2からの優先度が低のexpressフレームの転送開始時刻は図5に示すFである。 In the above description, the transfer completion time of the express frame with high priority from the port 3 is E shown in FIG. 5, and the transfer start time of the express frame with low priority from the port 2 before delay adjustment is shown. Is F shown in FIG.
以上説明したように、実施の形態2によれば、スイッチ装置は、遅延についての優先度に加え、優先度毎の遅延許容量を設定し、expressフレームの遅延調整を行うこととした。これにより、優先度の高いexpressフレームと優先度の低いexpressフレームが出力ポートで衝突した場合でも、優先度の高いexpressフレームの遅延調整量があらかじめ設定された遅延許容量以下のときは、優先度の高いexpressフレームを遅延させて転送することで、衝突した優先度の低いexpressフレームのスイッチ装置内における遅延を緩和させる効果を得ることができる。 As described above, according to the second embodiment, the switching device sets the delay tolerance for each priority in addition to the priority for delay, and adjusts the delay of the express frame. As a result, even when a high-priority express frame and a low-priority express frame collide at the output port, if the delay adjustment amount of the high-priority express frame is less than or equal to the preset delay tolerance, the priority By transferring a high express frame with a delay, it is possible to obtain an effect of mitigating the delay in the switch device of the express frame having a low priority.
実施の形態2において、expressフレームの優先度を「高」、「低」とし、各優先度に遅延許容量を設定する場合について説明したが、これに限定するものではない。expressフレームの優先度を数値で表し、数値毎または一定の数値の範囲毎に遅延許容量を設定してもよい。 In the second embodiment, the case where the priority of the express frame is set to “high” and “low” and the allowable delay amount is set for each priority has been described. However, the present invention is not limited to this. The priority of the express frame may be expressed by a numerical value, and a delay allowable amount may be set for each numerical value or for each fixed numerical value range.
また、実施の形態2では、具体的にP1出力遅延調整部41を用いて説明したが、一例であり、P2出力遅延調整部42、P3出力遅延調整部43、P4出力遅延調整部44についても、P1出力遅延調整部41と同様の遅延制御を行う。
In the second embodiment, the P1 output
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
1,2,3,4 ポート、11 P1受信IET MAC部、12 P2受信IET MAC部、13 P3受信IET MAC部、14 P4受信IET MAC部、21 P1フレーム識別部、22 P2フレーム識別部、23 P3フレーム識別部、24 P4フレーム識別部、31 宛先ポート検索部、41 P1出力遅延調整部、42 P2出力遅延調整部、43 P3出力遅延調整部、44 P4出力遅延調整部、51 多重部、52 normalフレームバッファ部、53 分離部、61 P1可変遅延部、62 P2可変遅延部、63 P3可変遅延部、64 P4可変遅延部、71 P1送信IET MAC部、72 P2送信IET MAC部、73 P3送信IET MAC部、74 P4送信IET MAC部。 1, 2, 3, 4 ports, 11 P1 reception IET MAC section, 12 P2 reception IET MAC section, 13 P3 reception IET MAC section, 14 P4 reception IET MAC section, 21 P1 frame identification section, 22 P2 frame identification section, 23 P3 frame identification unit, 24 P4 frame identification unit, 31 destination port search unit, 41 P1 output delay adjustment unit, 42 P2 output delay adjustment unit, 43 P3 output delay adjustment unit, 44 P4 output delay adjustment unit, 51 multiplexing unit, 52 normal frame buffer unit, 53 separation unit, 61 P1 variable delay unit, 62 P2 variable delay unit, 63 P3 variable delay unit, 64 P4 variable delay unit, 71 P1 transmission IET MAC unit, 72 P2 transmission IET MAC unit, 73 P3 transmission IET MAC section, 74 P4 transmission IET MAC section.
Claims (5)
他ポートに入力されて自ポートから出力する複数の低遅延フレームについて衝突を検出した場合、前記複数の低遅延フレームの優先度を決定し、優先度に基づいて前記複数の低遅延フレームの遅延調整量を算出する出力遅延調整手段と、
自ポートに入力された低遅延フレームを、他ポートの出力遅延調整手段で算出された遅延調整量で遅延させる可変遅延手段と、
を備えることを特徴とするスイッチ装置。 A switch device having a plurality of ports, and for each port,
When a collision is detected for a plurality of low delay frames that are input to another port and output from the own port, the priority of the plurality of low delay frames is determined, and the delay adjustment of the plurality of low delay frames is performed based on the priority Output delay adjusting means for calculating the amount;
Variable delay means for delaying a low delay frame input to the own port by a delay adjustment amount calculated by an output delay adjustment means of another port;
A switch device comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチ装置。 The output delay adjusting means calculates a delay adjustment amount for avoiding a collision while outputting the plurality of low delay frames in descending order of priority.
The switch device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のスイッチ装置。 The output delay adjustment means makes the delay adjustment amount of the low-delay frame with the highest priority zero.
The switch device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチ装置。 The output delay adjustment means sets a delay tolerance for each priority, a low-delay frame with low priority is input first, and a low-delay with high priority that is higher in priority than the low-delay frame with low priority When a frame is input with a delay, if the delay adjustment amount calculated for the high-priority low-delay frame is less than or equal to the allowable delay amount at a high priority, the calculated low-priority value with the calculated delay adjustment amount. Control to delay the delay frame,
The switch device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載のスイッチ装置。 The output delay adjustment means determines the priority of the low delay frame based on the priority set for the port to which the low delay frame is input.
The switch device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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