JP2024033285A

JP2024033285A - パケットバッファ及び経路切替方法

Info

Publication number: JP2024033285A
Application number: JP2022136786A
Authority: JP
Inventors: 聡古沢
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2022-08-30
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2024-03-13

Abstract

【課題】パケットを蓄積するキューを切り替えるときにパケット送出順序逆転を発生させない。
【解決手段】スケジューラ部３０は、切替処理の発生の通知を受けた後、切替キュー５０－２からのパケットの読出しを行わず、スルーキュー５０－１からのパケットの読出しを行い、キュー情報管理部４０から通知されるスルーキュー及び切替キューの蓄積量と、優先出力閾値に基いて、切替キューのパケット蓄積量が、優先出力閾値より大きい場合は、スルーキューと切替キューから、公平にパケットを読み出して、外部に出力し、切替キューのパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、切替キューからパケットを読み出して、外部に出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、加入者側終端装置との接続を動的に切替可能な局側終端装置などで利用可能な、パケットバッファ、及び、経路切替方法に関する。

近年、一般個人宅へ高速・広帯域なブロードバンドサービスを提供する目的で、伝送路に光ファイバを用いたＦＴＴＨ（ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅＨｏｍｅ）と呼ばれるサービスが普及してきている。ＦＴＴＨによるブロードバンドサービスの提供には、受動型光加入者ネットワーク（ＰＯＮ：ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれる光アクセスネットワークが多く利用されている。

ＰＯＮは、１つの局側終端装置（ＯＬＴ：ＯｐｔｉｃａｌＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ）と、複数の加入者側終端装置（ＯＮＵ：ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ）を、光スプリッタ（光カプラ）と呼ばれる光受動素子を用いて１本の光ケーブルを分岐させることにより、１対多に接続して構成される。ＰＯＮでは、光ファイバやＯＬＴなどを複数の加入者で共有することにより、経済的にＦＴＴＨサービスを提供することができる。

ＰＯＮには、１０Ｇ－ＥＰＯＮ（１０ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ＰＯＮ）と呼ばれるものがある（例えば、非特許文献１参照）。この非特許文献１に記載されているＰＯＮでは、ＯＮＵからＯＬＴへ向かう通信（上り通信）には、ＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）技術が用いられ、各ＯＮＵからの信号の衝突を回避している。このＴＤＭＡ技術を用いるＰＯＮは、ＴＤＭ－ＰＯＮとも呼ばれる。

さらに、将来の光アクセスネットワークにおける通信需要の増大に応えるため、伝送レートが１０Ｇｂｐｓを超える次世代のＰＯＮとして、複数のＴＤＭ－ＰＯＮをＷＤＭ（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術で１つのＰＯＮインフラ上に構築する、ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮ（ＴＷＤＭ－ＰＯＮ）に関する研究開発が進展している（例えば、特許文献１参照）。ＴＷＤＭ－ＰＯＮを用いることにより、ＰＯＮインフラにおける伝送容量を増大させることができる。

特許文献１に示されるＴＷＤＭ－ＰＯＮでは、ＯＬＴは複数の光送受信器と、ＴＷＤＭ－ＰＯＮを制御する制御装置で構成される。各光送受信器は、複数のＯＮＵと光カプラを介して接続される。

上り通信に関しては、ＯＬＴの各光送受信器の受信波長が重ならないように、ＯＬＴの各光送受信器の受信波長を固定的に割り付けている。この場合、ＯＮＵの光送受信器の送信波長を変更することで、ＯＬＴの各光送受信器とＯＮＵの接続を動的に切り替えることができる。ＯＬＴからＯＮＵに向かう通信（下り通信）に関しても、上り通信と同様に、ＯＬＴの各光送受信器の送信波長を固定的に割り付け、ＯＮＵの光送受信器の受信波長を変更することで、ＯＬＴの各光送受信器とＯＮＵの接続を動的に切り替えることができる。このため、ＴＷＤＭ－ＰＯＮには、トラフィック変動に応じた負荷分散、障害時の経路切替による高信頼化、低負荷時に光送受信器やデバイス回路のスリープによる省電力化などの利点がある。

ここで、ＴＷＤＭ－ＰＯＮにおいて、例えば下り通信に関するＯＬＴとＯＮＵの接続を動的に切り替える際には、ＯＬＴの光送受信器の切替と、ＯＮＵの受信波長の切替が行われる。ＯＮＵの受信波長が切替前波長から切替後波長に切り替わるまでの切替時間中は、ＯＮＵでは下り通信のパケット（以下、単に下りパケットとも称する。）を受信できない。しかし、マルチメディアアプリケーションなどでは、サービス品質上、切替時間中にパケットロスが発生しないことが望ましく、無瞬断での切替処理が要求される。

このため、切替時間中における下り通信のパケットロスを回避するために、切替時間中は、ＯＬＴで切替対象のＯＮＵ宛のパケットをバッファリングする必要がある。

入力されたパケットをバッファリングしつつ、通信経路を切り替える手段として、例えば、特許文献２に示す技術が提案されている。特許文献２に開示されている技術では、ＯＬＴが複数の終端装置（ＯＳＵ：ＯｐｔｉｃａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＵｎｉｔ）とＯＳＵ振分部を備える。第１ＯＳＵに収容されている第１ＯＮＵの収納先が第２ＯＳＵへ切り替えられる場合、第１ＯＮＵ宛のパケットがＯＳＵ振分部で第１ＯＳＵから第２ＯＳＵへ切り替えられ、第２ＯＳＵに入力された第１ＯＮＵ宛のパケットは、第１ＯＮＵの切替処理が完了するまで、第２ＯＳＵの切替キューに蓄積される。その後、第１ＯＮＵの切替処理が完了したら、第２ＯＳＵの切替キューに蓄積されたパケットの出力が開始され、振分部が、切替キューが空になったのを検出して第１ＯＮＵ宛のパケットをスルーキューに切り戻すことで、パケットロスのない経路切替を実現している。このとき、切替キューとスルーキューの出力を管理するスケジューラ部が、各キューからの読み出しタイミングを調整する。

特開２０１１－５５４０７号公報特開２０１５－５０６２３号公報

ＩＥＥＥ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）ｓｔｄ８０２．３ａｖ－２００９

ここで、ＴＤＷＭ－ＰＯＮでは、通常、切替対象となる第１ＯＮＵ以外の通信も存在する。このため、上述の特許文献２に開示されている技術では、経路切替中に、切替キュー及びスルーキューのいずれにもパケットが蓄積される状態になる。この結果、スケジューラ部は、複数キューにパケットが存在する場合、一部のキューのパケットの遅延を増大させないよう、各キューから公平にパケット出力するラウンドロビン方式をとるのが一般的である。

しかしながら、ＯＮＵ振分部に第１ＯＮＵ宛のパケットが到着したときに、例えば、最後の１パケット（パケット１）を切替キューから読み出し中であった場合、ＯＮＵ振分部は、切替キューが空でないと判定し、切替キューに向けてそのパケットを出力する。この場合、そのパケットが切替キューに書き込まれる前に切替キューから最後の１パケットの読み出しが完了し、その時タイミングよくＯＮＵ振分部に第１ＯＮＵ宛のパケット（パケット２）が到着すると、ＯＮＵ振分部は、切替キューが空と判定し、そのパケットをスルーキューに切り戻して出力する。そのため、ラウンドロビン方式で読み出しタイミングを調整しているスケジューラ部の読み出しタイミングによっては、パケット１よりパケット２が先に出力される順序逆転が発生する可能性があり、パケット再送処理などネットワーク負荷増加の原因となる。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものである。この発明の目的は、パケットを蓄積するキューを切り替えるときにパケット送出順序逆転を発生させない、局側終端装置などで利用可能なパケットバッファ及び経路切換方法を提供することにある。

上述した目的を達成するために、この発明のパケットバッファは、スルーキューと切替キューを含むバッファ部と、外部から受け取ったパケットをスルーキューと切替キューに振り分ける振分部と、スルーキューと切替キューからパケットを読み出すスケジューラ部と、スルーキュー及び切替キューのパケット蓄積量を、振分部及びスケジューラ部に通知するキュー情報管理部とを備えて構成される。

振分部は、切替処理の発生の通知を受けた後、切替対象の送信先宛のパケットを切替キューに出力し、非切替対象の送信先宛のパケットをスルーキューに出力し、及び、切替処理の完了の通知を受けた後、切替キューのパケット蓄積量が、予め定められた優先出力閾値より大きい場合は、切替対象の送信先宛のパケットを切替キューに出力し、切替キューのパケット蓄積量が、優先出力閾値以下の場合は、切替対象の送信先宛のパケットをスルーキューに出力する。

スケジューラ部は、切替処理の発生の通知を受けた後、切替キューからのパケットの読出しを行わず、スルーキューからのパケットの読出しを行い、切替処理の完了の通知を受けた後、切替キューのパケット蓄積量が、優先出力閾値より大きい場合は、スルーキューと切替キューから、公平にパケットを読み出して、外部に出力し、切替キューのパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、切替キューからパケットを読み出して、外部に出力する。

この発明のパケットバッファの他の好適実施形態によれば、スルーキューと複数の切替キューを含むバッファ部と、外部から受け取ったパケットをスルーキューと複数の切替キューに振り分ける振分部と、スルーキューと複数の切替キューからパケットを読み出すスケジューラ部と、スルーキュー及び複数の切替キューのパケット蓄積量を、振分部及びスケジューラ部に通知するキュー情報管理部とを備える。

振分部は、複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後、切替対象の送信先宛のパケットを送信先ごとに異なる切替キューに振り分けて出力し、非切替対象の送信先宛のパケットをスルーキューに出力し、及び、１の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が、予め定められた優先出力閾値より大きい場合は、当該１の送信先宛のパケットを当該１の送信先に対応する切替キューに振り分けて出力し、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が、優先出力閾値以下の場合は、当該１の送信先宛のパケットをスルーキューに出力する。

スケジューラ部は、複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後、複数の切替キューからのパケットの読出しを行わず、スルーキューからのパケットの読出しを行い、及び、１の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が、優先出力閾値より大きい場合は、スルーキューと当該１の送信先に対応する切替キューから、公平にパケットを読み出して、外部に出力し、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、当該１の送信先に対応する切替キューからパケットを読み出して、外部に出力する。

また、この発明のパケットバッファの他の好適実施形態によれば、スルーキューと複数の切替キューを含むバッファ部と、外部から受け取ったパケットをスルーキューと複数の切替キューに振り分ける振分部と、スルーキューと複数の切替キューからパケットを読み出すスケジューラ部と、スルーキュー及び複数の切替キューのパケット蓄積量を、振分部及びスケジューラ部に通知するキュー情報管理部とを備える。

振分部は、複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後、切替対象の送信先宛のパケットを、送信先ごとに異なる切替キューに振り分けて出力し、非切替対象の送信先宛のパケットをスルーキューに出力し、及び、２以上の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後、当該２以上の送信先にそれぞれ対応する切替キューのうち、パケット蓄積量が予め定められた優先出力閾値より大きい切替キューに対応する送信先宛てのパケットを、当該切替キューに振り分けて出力し、当該２以上の送信先にそれぞれ対応する切替キューのうち、パケット蓄積量が優先出力閾値以下の切替キューに対応する送信先宛てのパケットを、スルーキューに出力する。

スケジューラ部は、複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後、複数の切替キューからのパケットの読出しを行わず、スルーキューからのパケットの読出しを行い、及び、２以上の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後、切替処理の完了の通知を受けた送信先に対応する切替キューに、パケット蓄積量が優先出力閾値以下の切替キューがある場合は、当該切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、当該切替キューからパケットを読み出して、外部に出力し、切替処理の完了の通知を受けた２以上の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量がいずれも優先出力閾値より大きい場合は、スルーキュー及び切替処理の完了の通知を受けた２以上の送信先に対応する切替キューから、公平にパケットを読み出して、外部に出力する。

また、この発明の、スルーキューと切替キューを含むパケットバッファで行われる経路切換方法は、以下の過程を備える。

切替処理の発生の通知を受けた後、パケットバッファに入力された、切替対象の送信先宛のパケットを切替キューに出力し、非切替対象の送信先宛のパケットをスルーキューに出力し、及び、切替キューからのパケットの読出しを行わず、スルーキューからのパケットの読出しを行う。切替処理の完了の通知を受けた後、切替キューのパケット蓄積量が、予め定められた優先出力閾値より大きい場合は、切替対象の送信先宛のパケットを切替キューに出力し、切替キューのパケット蓄積量が、予め定められた優先出力閾値以下の場合は、切替対象の送信先宛のパケットをスルーキューに出力し、及び、切替キューのパケット蓄積量が、優先出力閾値より大きい場合は、スルーキューと切替キューから、公平にパケットを読み出して、パケットバッファの外部に出力し、切替キューのパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、切替キューからパケットを読み出して、パケットバッファの外部に出力する。

この発明の他の実施形態によれば、スルーキューと複数の切替キューを含むパケットバッファで行われる経路切換方法は、以下の過程を備える。

複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後、パケットバッファに入力された、切替対象の送信先宛のパケットを送信先ごとに異なる切替キューに振り分けて出力し、非切替対象の送信先宛のパケットをスルーキューに出力し、及び、複数の切替キューからのパケットの読出しを行わず、スルーキューからのパケットの読出しを行う。１の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が、予め定められた優先出力閾値より大きい場合は、当該１の送信先宛のパケットを当該１の送信先に対応する切替キューに振り分けて出力し、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が、優先出力閾値以下の場合は、当該１の送信先宛のパケットをスルーキューに出力し、及び、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が優先出力閾値より大きい場合は、スルーキューと当該１の送信先に対応する切替キューから、公平にパケットを読み出して、パケットバッファの外部に出力し、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、当該１の送信先に対応する切替キューからパケットを読み出し、パケットバッファの外部に出力する。

また、この発明の他の実施形態によれば、スルーキューと複数の切替キューを含むパケットバッファで行われる経路切換方法は、以下の過程を備える。

複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後、パケットバッファに入力された、切替対象の送信先宛のパケットを送信先ごとに複数の切替キューに振り分けて出力し、非切替対象の送信先宛のパケットをスルーキューに出力し、及び、複数の切替キューからのパケットの読出しを行わず、スルーキューからのパケットの読出しを行う。２以上の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後、当該２以上の送信先にそれぞれ対応する切替キューのうち、パケット蓄積量が予め定められた優先出力閾値より大きい切替キューに対応する送信先宛てのパケットを、当該切替キューに振り分けて出力し、パケット蓄積量が優先出力閾値以下の切替キューに対応する送信先宛てのパケットを、スルーキューに出力し、及び、切替処理の完了の通知を受けた送信先に対応する切替キューに、パケット蓄積量が優先出力閾値以下の切替キューがある場合は、当該切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、当該切替キューからパケットを読み出して、外部に出力し、切替処理の完了の通知を受けた２以上の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量がいずれも優先出力閾値より大きい場合は、スルーキュー及び切替処理の完了の通知を受けた２以上の送信先に対応する切替キューから、公平にパケットを読み出して、外部に出力する。

この発明の、局側終端装置などで利用可能なパケットバッファ及び経路切換方法によれば、パケットを蓄積するキューを切り替えるときにパケット送出順序逆転を発生させない。

パケットバッファを説明するための模式図である。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各図は、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。

図１を参照して、この発明のパケットバッファについて説明する。図１は、この発明のパケットバッファを説明するための模式図である。

ここでは、パケットバッファ１０が、ＰＯＮシステムのＯＬＴ１００に設けられる例を説明する。ＰＯＮシステムでは、ＯＬＴ１００からＯＮＵ２００に向かう下り信号と、ＯＮＵ２００からＯＬＴ１００に向かう上り信号が送受信される。なお、ＯＬＴ１００からＯＮＵ２００に向かう下り信号を説明し、上り信号に関する説明及び図示を省略することもある。また、下り信号には、ＯＬＴ１００に接続される上位ネットワーク（図示を省略する。）と、ＯＮＵ２００に接続されるユーザ端末等（図示を省略する）の間で送受信されるデータ信号と、ＰＯＮリンクを確立させるために用いられる制御信号がある。ここでは、下り信号に含まれるデータ信号（以下、パケットと称することもある。）に関して説明し、下り制御信号に関する説明及び図示を省略することもある。

パケットバッファ１０は、振分部２０、スケジューラ部３０、キュー情報管理部４０、及び、複数のパケットキュー５０を備えて構成される。複数のパケットキュー５０は、例えば、１のスルーキューと、１以上の切替キューとも称される。ここでは、複数のパケットキューとして、第１キュー５０－１及び第２キュー５０－２の２つのパケットキューが設けられる例を説明する。この場合、第１キュー５０－１がスルーキューであり、第２キュー５０－２が切替キューである。

振分部２０は、上位ネットワークから入力されたパケットが切替対象であるか否かを識別する。振分部２０は、パケットバッファ１０に入力されたパケットを、切替対象であるか否かに応じて、第１キュー５０－１及び第２キュー５０－２のいずれに出力するかを決定し、決定したパケットキューにパケットを出力する。

キュー情報管理部４０は、複数のパケットキュー５０に蓄積されているパケット蓄積量を収集し、スケジューラ部３０及び振分部２０に通知する。

スケジューラ部３０は、キュー情報管理部４０から通知されるパケット蓄積量に基いて、複数のパケットキュー５０からパケットを読み出し、外部に出力する。スケジューラ部３０から出力されたパケットは、光送信器１１０で所定の光信号に変換された後、各ＯＮＵ２００に送られる。

振分部２０は、通常時において、入力されたすべてのパケットをスルーキューである第１キュー５０－１に出力する。第１キュー５０－１にパケットが蓄積されると、第１キュー５０－１のパケット蓄積量がキュー情報管理部４０によって収集され、スケジューラ部３０に通知される。

スケジューラ部３０は、パケットが蓄積されているキュー、通常時は、スルーキューである第１キュー５０－１からパケットを読み出し、外部に出力する。

ある時点で、例えば、宛先が第１ＯＮＵ２００－１であるパケットの切替処理が発生したものとする。振分部２０は、切替処理の発生の通知を受けた後、宛先が第１ＯＮＵ２００－１であるパケットを、切替キューである第２キュー５０－２に出力する。

切替対象ではない、宛先が第１ＯＮＵ以外であるパケットは、引き続きスルーキューである第１キュー５０－１に出力される。切替処理の発生の、振分部２０への通知は、任意好適な従来公知の方法で行うことができる。例えば、図示しない制御部からの通知でおこなってもよいし、宛先が第１ＯＮＵ５０－１であるパケットにマーキングして通知してもよい。

スケジューラ部３０には、第１キュー５０－１及び第２キュー５０－２のパケット蓄積量が通知される。スケジューラ部３０は、切替処理が行われている間、切替キューである第２キュー５０－２からのパケットの読み出しを行わず、スルーキューである第１キュー５０－１のみからパケットの読み出しを行い、外部に出力する。この間、宛先が第１ＯＮＵ２００－１であるパケットは第２キュー５０－２に蓄積され続ける。

切替処理が完了すると、優先出力処理が行われる。優先出力処理では、振分部２０は、切替キューである第２キュー５０－２のパケット蓄積量に応じて、宛先が第１ＯＮＵ２００－１であるパケットを、第１キュー５０－１及び第２キュー５０－２のいずれかに振り分ける。振分部２０は、第２キュー５０－２のパケット蓄積量が優先出力閾値より大きい場合は、第２キュー５０－２に出力し、第２キュー５０－２のパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、第１キュー５０－１に出力する。優先出力閾値は、予め定められており、振分部２０及びスケジューラ部３０に格納されている。なお、優先出力閾値は、振分部２０及びスケジューラ部３０が読出し可能な共通の記憶部に格納されていてもよい。

振分部２０への切替完了の通知は、切替処理の発生の通知と同様に、任意好適な従来公知の方法で行うことができる。例えば、図示しない制御部からの通知でおこなってもよいし、宛先が第１ＯＮＵ２００－１であるパケットにマーキングして通知してもよい。

優先出力処理では、切替処理が完了した後、スケジューラ部３０は、キュー情報管理部４０から通知される第１キュー５０－１及び第２キュー５０－２のパケット蓄積量と、優先出力閾値に基いて、第２キュー５０－２のパケット蓄積量が、優先出力閾値より大きい場合は、第１キュー５０－１と第２キュー５０－２から、例えば、従来公知のラウンドロビン方式などを用いて、公平にパケットを読み出し、外部に出力する。一方、第２キュー５０－２のパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、第２キュー５０－２のパケット蓄積量が０になるまで、第２キュー５０－２から優先的にパケットを読み出し、外部に出力する。

第２キュー５０－２から優先的にパケットを読み出した結果、第２キュー５０－２の蓄積量が０になった時点で、優先出力処理を終了し、第２キュー５０－２の優先読み出しを解除する。その後は、通常時の、第１キュー５０－１のみを用いた処理が行われる。

なお、スケジューラ部３０への、切替処理が発生したことの通知や、切替完了の通知は、任意好適な従来公知の方法で行うことができる。例えば、図示しない制御部からの通知でおこなってもよいし、振分部からの通知で行ってもよい。

この発明のパケットバッファによれば、パケット送出の順序逆転を発生させることなく切替制御が可能なため、無駄なパケット再送処理を回避でき、ネットワーク負荷増加を抑制することができる。また、優先出力閾値をできるだけ小さくすることで、非優先キューの遅延量を小さくできる。

ここでは、パケットバッファが、複数のパケットキューとして第１キュー及び第２キューの２つのパケットキューを備える例を説明したが、これに限定されない。パケットキューは、３以上備えていてもよい。複数のパケットキューとして、第１キュー～第３キューの３つのパケットキューが設けられる場合、第１キューがスルーキューであり、第２キュー及び第３キューが切替キューである。

振分部は、通常時において、入力されたすべてのパケットを第１キューに出力する。第１キューにパケットが蓄積されると、第１キューのパケット蓄積量がキュー情報管理部によって収集され、スケジューラ部に通知される。

スケジューラ部は、パケットが蓄積されているキュー、通常時は、第１キューからパケットを読み出し、外部に出力する。

ある時点で、例えば、宛先が第１ＯＮＵであるパケットの切替処理と宛先が第２ＯＮＵであるパケットの切替処理が、同時に発生したものとする。振分部は、切替処理の発生の通知を受けた後、宛先が第１ＯＮＵであるパケットを、切替キューである第２キューに振り分けて出力する。また、振分部は、宛先が第２ＯＮＵであるパケットを、切替キューである第３キューに振り分けて出力する。

スケジューラ部には、第１～第３キューのパケット蓄積量が通知される。スケジューラ部は、切替処理が行われている間、第２及び第３キューからのパケットの読み出しを行わず、第１キューのみからパケットの読み出しを行い、外部に出力する。宛先が第１ＯＮＵであるパケットは第２キューに振り分けられて蓄積され続ける。また、宛先が第２ＯＮＵであるパケットは第３キューに振り分けられて蓄積され続ける。

その後、宛先が第１ＯＮＵであるパケットの切替処理が完了すると、振分部は、キュー情報管理部から通知される第２キューの蓄積量が優先出力閾値より大きい場合は、宛先が第１ＯＮＵであるパケットを、第２キューに振り分けて出力し、第２キューのパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、第１キューに振り分けて出力する。

スケジューラ部は、キュー情報管理部から通知される第２キューの蓄積量が優先出力閾値より大きい場合は、第１及び第２キューから、例えば、ラウンドロビン方式などを用いて、公平にパケットを読み出し、外部に出力する。一方、第２キューのパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、第２キューのパケット蓄積量が０になるまで、第２キューから優先的にパケットを読み出し、外部に出力する。

第２キューから優先的にパケットを読み出し、第２キューの蓄積量が０になったら、第２キューの優先読み出しを解除する。

その後、宛先が第２ＯＮＵであるパケットの切替処理が完了すると、振分部は、キュー情報管理部から通知される第３キューの蓄積量が優先出力閾値より大きい場合は、宛先が第２ＯＮＵであるパケットを、第３キューに振り分けて出力し、第３キューのパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、第１キューに振り分けて出力する。

スケジューラ部は、キュー情報管理部から通知される第３キューの蓄積量が優先出力閾値より大きい場合は、第１及び第３キューから、例えば、ラウンドロビン方式などを用いて、公平にパケットを読み出し、外部に出力する。一方、第３キューのパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、第３キューのパケット蓄積量が０になるまで、第３キューから優先的にパケットを読み出し、外部に出力する。

第３キューから優先的にパケットを読み出し、第３キューの蓄積量が０になったら、第３キューの優先読み出しを解除する。

また、宛先が第１ＯＮＵであるパケットの切替処理と宛先が第２ＯＮＵであるパケットの切替処理の完了タイミングが近い場合、両方の切替処理が完了した後、振分部は、キュー情報管理部から通知される第２キューの蓄積量及び第３キューの蓄積量がともに優先出力閾値より大きい場合は、宛先が第１ＯＮＵであるパケットを、第２キューに振り分けて出力し、宛先が第２ＯＮＵであるパケットを、第３キューに振り分けて出力する。

スケジューラ部は、キュー情報管理部から通知される第２キュー及び第３キューの蓄積量がともに優先出力閾値より大きい場合は、第１～第３キューから、例えば、ラウンドロビン方式などを用いて、公平にパケットを読み出し、外部に出力する。

そして、キュー情報管理部から通知される第２キューの蓄積量が優先出力閾値以下で、第３キューの蓄積量が優先出力閾値より大きい状況が発生すると、振分部は、宛先が第１ＯＮＵであるパケットを、第１キューに振り分けて出力し、宛先が第２ＯＮＵであるパケットを、第３キューに振り分けて出力する。

スケジューラ部は、第２キューのパケット蓄積量が０になるまで、第２キューから優先的にパケットを読み出し、外部に出力する。

その後、振分部は、キュー情報管理部から通知される第３キューの蓄積量が優先出力閾値より大きい場合は、宛先が第２ＯＮＵであるパケットを、第３キューに振り分けて出力し、キュー情報管理部から通知される第３キューの蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、第１キューに振り分けて出力する。

スケジューラ部は、キュー情報管理部から通知される第３キューの蓄積量が優先出力閾値より大きい場合は、第１、第３キューから、例えば、ラウンドロビン方式などを用いて、公平にパケットを読み出し、外部に出力する。一方、第３キューのパケット蓄積量が優先出力閾値以下の場合は、第３キューのパケット蓄積量が０になるまで、第３キューから優先的にパケットを読み出し、外部に出力する。

第２キュー及び第３キューからの優先読み出しが解除された後は、通常時の、第１キューのみを用いた処理が行われる。

なお、パケットキューが４以上、すなわち、切替キューが３以上であっても、パケットキューが３のときと同様の思想で構成できる。

ここでは、ＰＯＮを例に説明したが、この発明のパケットバッファ及び経路切換方法は、一般的なネットワークにおいて、負荷分散のための経路切替や、障害発生時の冗長経路への無瞬断切替にも適用できる。

１０パケットバッファ
２０振分部
３０スケジューラ部
４０キュー情報管理部
５０キュー
１００ＯＬＴ
１１０光送信機
２００ＯＮＵ

Claims

スルーキューと切替キューを含むバッファ部と、
外部から受け取ったパケットを前記スルーキューと前記切替キューに振り分ける振分部と、
前記スルーキューと前記切替キューからパケットを読み出すスケジューラ部と、
前記スルーキュー及び前記切替キューのパケット蓄積量を、前記振分部及び前記スケジューラ部に通知するキュー情報管理部と
を備え、
前記振分部は、
切替処理の発生の通知を受けた後、切替対象の送信先宛のパケットを前記切替キューに出力し、非切替対象の送信先宛のパケットを前記スルーキューに出力し、及び、
切替処理の完了の通知を受けた後、前記切替キューのパケット蓄積量が、予め定められた優先出力閾値より大きい場合は、切替対象の送信先宛のパケットを前記切替キューに出力し、前記切替キューのパケット蓄積量が、前記優先出力閾値以下の場合は、切替対象の送信先宛のパケットを前記スルーキューに出力し、
前記スケジューラ部は、
切替処理の発生の通知を受けた後、前記切替キューからのパケットの読出しを行わず、前記スルーキューからのパケットの読出しを行い、及び、
切替処理の完了の通知を受けた後、前記切替キューのパケット蓄積量が、前記優先出力閾値より大きい場合は、前記スルーキューと前記切替キューから、公平にパケットを読み出して、外部に出力し、前記切替キューのパケット蓄積量が前記優先出力閾値以下の場合は、前記切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、前記切替キューからパケットを読み出して、外部に出力する
ことを特徴とするパケットバッファ。
スルーキューと複数の切替キューを含むバッファ部と、
外部から受け取ったパケットを前記スルーキューと複数の前記切替キューに振り分ける振分部と、
前記スルーキューと複数の前記切替キューからパケットを読み出すスケジューラ部と、
前記スルーキュー及び複数の前記切替キューのパケット蓄積量を、前記振分部及び前記スケジューラ部に通知するキュー情報管理部と
を備え、
前記振分部は、
複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後、切替対象の送信先宛のパケットを、送信先ごとに異なる切替キューに振り分けて出力し、非切替対象の送信先宛のパケットを前記スルーキューに出力し、及び、
１の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が、予め定められた優先出力閾値より大きい場合は、当該１の送信先宛のパケットを当該１の送信先に対応する切替キューに振り分けて出力し、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が、前記優先出力閾値以下の場合は、当該１の送信先宛のパケットを前記スルーキューに出力し、
前記スケジューラ部は、
複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後、複数の前記切替キューからのパケットの読出しを行わず、前記スルーキューからのパケットの読出しを行い、及び、
１の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が、前記優先出力閾値より大きい場合は、前記スルーキューと当該１の送信先に対応する切替キューから、公平にパケットを読み出して、外部に出力し、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が前記優先出力閾値以下の場合は、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、当該１の送信先に対応する切替キューからパケットを読み出して、外部に出力する
ことを特徴とするパケットバッファ。
スルーキューと複数の切替キューを含むバッファ部と、
外部から受け取ったパケットを前記スルーキューと複数の前記切替キューに振り分ける振分部と、
前記スルーキューと複数の前記切替キューからパケットを読み出すスケジューラ部と、
前記スルーキュー及び複数の前記切替キューのパケット蓄積量を、前記振分部及び前記スケジューラ部に通知するキュー情報管理部と
を備え、
前記振分部は、
複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後、切替対象の送信先宛のパケットを、送信先ごとに異なる切替キューに振り分けて出力し、非切替対象の送信先宛のパケットを前記スルーキューに出力し、及び、
２以上の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後、当該２以上の送信先にそれぞれ対応する前記切替キューのうち、パケット蓄積量が予め定められた優先出力閾値より大きい切替キューに対応する送信先宛てのパケットを、当該切替キューに振り分けて出力し、当該２以上の送信先にそれぞれ対応する前記切替キューのうち、パケット蓄積量が前記優先出力閾値以下の切替キューに対応する送信先宛てのパケットを、前記スルーキューに出力し、
前記スケジューラ部は、
複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後、複数の前記切替キューからのパケットの読出しを行わず、前記スルーキューからのパケットの読出しを行い、及び、
２以上の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後、切替処理の完了の通知を受けた送信先に対応する前記切替キューに、パケット蓄積量が前記優先出力閾値以下の切替キューがある場合は、当該切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、当該切替キューからパケットを読み出して、外部に出力し、切替処理の完了の通知を受けた２以上の送信先に対応する前記切替キューのパケット蓄積量がいずれも前記優先出力閾値より大きい場合は、スルーキュー及び切替処理の完了の通知を受けた２以上の送信先に対応する前記切替キューから、公平にパケットを読み出して、外部に出力する
ことを特徴とするパケットバッファ。
スルーキューと切替キューを含むパケットバッファで行われる経路切換方法であって、
切替処理の発生の通知を受けた後行われる、
前記パケットバッファに入力された、切替対象の送信先宛のパケットを前記切替キューに出力し、非切替対象の送信先宛のパケットを前記スルーキューに出力する過程、及び、
前記切替キューからのパケットの読出しを行わず、前記スルーキューからのパケットの読出しを行う過程と、
切替処理の完了の通知を受けた後行われる、
前記切替キューのパケット蓄積量が、予め定められた優先出力閾値より大きい場合は、切替対象の送信先宛のパケットを前記切替キューに出力し、前記切替キューのパケット蓄積量が、前記優先出力閾値以下の場合は、切替対象の送信先宛のパケットを前記スルーキューに出力する過程、及び、
前記切替キューのパケット蓄積量が、前記優先出力閾値より大きい場合は、前記スルーキューと前記切替キューから、公平にパケットを読み出して、前記パケットバッファの外部に出力し、前記切替キューのパケット蓄積量が前記優先出力閾値以下の場合は、前記切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、前記切替キューからパケットを読み出し、前記パケットバッファの外部に出力する過程と
を備えることを特徴とする経路切換方法。
スルーキューと複数の切替キューを含むパケットバッファで行われる経路切換方法であって、
複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後行われる、
前記パケットバッファに入力された、切替対象の送信先宛のパケットを送信先ごとに異なる前記切替キューに振り分けて出力し、非切替対象の送信先宛のパケットを前記スルーキューに出力する過程、及び、
複数の前記切替キューからのパケットの読出しを行わず、前記スルーキューからのパケットの読出しを行う過程と、
１の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後行われる、
当該１の送信先に対応する前記切替キューのパケット蓄積量が、予め定められた優先出力閾値より大きい場合は、当該１の送信先宛のパケットを当該１の送信先に対応する前記切替キューに振り分けて出力し、当該１の送信先に対応する前記切替キューのパケット蓄積量が、前記優先出力閾値以下の場合は、当該１の送信先宛のパケットを前記スルーキューに出力する過程、及び、
当該１の送信先に対応する前記切替キューのパケット蓄積量が前記優先出力閾値より大きい場合は、前記スルーキューと当該１の送信先に対応する前記切替キューから、公平にパケットを読み出して、前記パケットバッファの外部に出力し、当該１の送信先に対応する切替キューのパケット蓄積量が前記優先出力閾値以下の場合は、当該切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、当該１の送信先に対応する切替キューからパケットを読み出し、前記パケットバッファの外部に出力する過程と
を備えることを特徴とする経路切換方法。
スルーキューと複数の切替キューを含むパケットバッファで行われる経路切換方法であって、
複数の送信先について切替処理の発生の通知を受けた後行われる、
前記パケットバッファに入力された、切替対象の送信先宛のパケットを送信先ごとに複数の前記切替キューに振り分けて出力し、非切替対象の送信先宛のパケットを前記スルーキューに出力する過程、及び、
複数の前記切替キューからのパケットの読出しを行わず、前記スルーキューからのパケットの読出しを行う過程と、
２以上の送信先について切替処理の完了の通知を受けた後行われる、
当該２以上の送信先にそれぞれ対応する切替キューのうち、パケット蓄積量が予め定められた優先出力閾値より大きい切替キューに対応する送信先宛てのパケットを、当該切替キューに振り分けて出力し、パケット蓄積量が前記優先出力閾値以下の切替キューに対応する送信先宛てのパケットを、前記スルーキューに出力する過程、及び、
切替処理の完了の通知を受けた送信先に対応する前記切替キューに、パケット蓄積量が前記優先出力閾値以下の切替キューがある場合は、当該切替キューのパケット蓄積量が０になるまで、当該切替キューからパケットを読み出して、外部に出力し、切替処理の完了の通知を受けた２以上の送信先に対応する前記切替キューのパケット蓄積量がいずれも前記優先出力閾値より大きい場合は、スルーキュー及び切替処理の完了の通知を受けた２以上の送信先に対応する前記切替キューから、公平にパケットを読み出して、外部に出力する過程と
を備えることを特徴とする経路切換方法。