JP3836807B2 - Packet transfer device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケットを転送するパケット転送装置に関し、特に、転送態様を切り替えることによりパケット転送の効率化を図るパケット転送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、情報通信の分野では、パケットを通信することが行われており、パケットを転送するパケット転送装置が用いられている。
このようなパケット転送装置については、種々な検討が為されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８１０７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のパケット転送装置では、例えば、パケットの通信状況の変化に対応してパケットを転送するような点において、未だに不十分であり、更なる開発が要求されていた。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、例えば、パケットの通信状況が変化するような場合においても、パケット転送の効率化を図ることができるパケット転送装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るパケット転送装置では、次のようにして、パケットを転送する。
すなわち、複数の異なる転送態様によりパケットを転送する機能を有するパケット転送手段を備え、パケット転送態様切替手段がパケット転送手段によりパケットを転送する転送態様を切り替える。
【０００６】
従って、パケットを転送する転送態様が切り替えられて、パケット転送が行われるため、パケット転送の効率化を図ることができる。また、例えば、パケットの通信状況が変化するような場合においても、通信状況の変化に対応して転送態様を切り替えることにより、パケット転送の効率化を図ることができる。
【０００７】
ここで、パケットとしては、種々なものが用いられてもよい。
また、パケットの転送元となる通信装置や、パケットの転送先となる通信装置としては、それぞれ種々なものが用いられてもよい。パケット転送装置は、例えば、転送元となる通信装置から送信されるパケットを受信し、受信したパケットを転送先となる通信装置へ送信する。
【０００８】
また、複数の異なる転送態様の数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、それぞれの転送態様としては、種々なものが用いられてもよい。
また、パケット転送手段は、パケット転送態様切替手段により切り替えられるそれぞれの転送態様によりパケットを転送する機能を有する。
また、パケット転送手段としては、例えば、パケット転送の全ての処理を実行する手段として構成されてもよく、或いは、パケット転送の一部の処理を実行する手段として構成されてもよい。
【０００９】
また、パケットを転送する転送態様を切り替える仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、パケットの通信状況或いはその変化に応じて転送態様を切り替えるような仕方を用いることができる。
パケットの通信状況としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、パケットを送信する回線やパケットを受信する回線の一方又は両方に関して、通信速度や、通信量や、通信品質などを用いることが可能である。
【００１０】
以下で、更に、本発明に係る構成例を示す。
一構成例として、本発明に係るパケット転送装置では、第１の転送態様として、受信されるパケットを受信される順に送信する転送態様を用いる。
一構成例として、本発明に係るパケット転送装置では、第２の転送態様として、受信されるパケットを受信される順から所定の規則に基づいて並べ替えた順に送信する転送態様を用いる。
ここで、所定の規則としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、優先度に基づく規則を用いることができる。
【００１１】
一構成例として、第２の転送態様では、受信されるパケットに対応する優先度に基づいてパケットを転送する。
具体的には、一例として、第２の転送態様では、受信されるパケットに含まれる所定の情報により特定される優先度に基づいてパケットを転送する。
また、一例として、パケット転送装置では、所定の情報と優先度との対応を記憶する所定情報優先度対応記憶手段を備え、そして、第２の転送態様では、所定情報優先度対応記憶手段の記憶内容を参照して、受信されるパケットに含まれる所定の情報に対応する優先度に基づいてパケットを転送する。
【００１２】
ここで、所定の情報としては、種々な情報が用いられてもよい。
一例として、所定の情報として、送信元の装置或いは送信先の装置のポート番号の情報やＭＡＣアドレスの情報などを用いることができる。
また、一例として、優先度として、優先順位を用いることができる。
また、所定情報優先度対応記憶手段としては、例えば、情報を記憶するメモリを用いて構成することができる。
【００１３】
また、一例として、優先度が高いパケットとしては、動画配信やＩＰ電話などの情報を伝送するパケットのように、リアルタイム性が要求されるパケットを用いることができ、優先度が低いパケットとしては、ファイルダウンロードなどの情報を伝送するパケットのように、リアルタイム性が要求されないパケットを用いることができる。なお、情報としては、テキストや、音声や、画像などの種々な情報を用いることができる。
また、パケットの優先度としては、他の種々な仕様が用いられてもよい。
【００１４】
一構成例として、本発明に係るパケット転送装置では、第１の転送態様では下位レイヤの機能によりパケットを転送し、第２の転送態様では上位レイヤの機能によりパケットを転送する。
ここで、下位レイヤや、上位レイヤとしては、それぞれ種々なものが用いられてもよい。
【００１５】
一構成例として、本発明に係るパケット転送装置では、上位レイヤによる転送態様（例えば、第２の転送態様）から下位レイヤによる転送態様（例えば、第１の転送態様）へ切り替えられる場合には、上位レイヤで保持されているパケットを下位レイヤへ転送し、当該パケットを下位レイヤにより転送する。
【００１６】
一構成例として、本発明に係るパケット転送装置では、パケット転送態様切替手段は、パケットを送信する回線における情報伝送速度に基づいて、パケットの転送態様を切り替える。
ここで、パケットを送信する回線としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、無線の回線が用いられてもよく、或いは、有線の回線が用いられてもよい。
【００１７】
同様に、パケットを受信する回線としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、無線の回線が用いられてもよく、或いは、有線の回線が用いられてもよい。
また、パケットを受信する回線と、パケットを送信する回線としては、例えば、同一の回線が用いられてもよく、或いは、異なる回線が用いられてもよい。
また、パケットを受信する回線や、パケットを送信する回線としては、それぞれ、例えば、１つの回線が用いられてもよく、或いは、複数の回線が用いられてもよい。
【００１８】
具体的には、一例として、パケット転送態様切替手段は、パケットを送信する回線における情報伝送速度が所定の閾値を超える場合には下位レイヤによる転送態様（例えば、第１の転送態様）へ切り替える一方、パケットを送信する回線における情報伝送速度が所定の閾値未満である場合には上位レイヤによる転送態様（例えば、第２の転送態様）へ切り替える。
【００１９】
従って、情報伝送速度が高速である場合には例えば下位レイヤによる第１の転送態様によりパケットを高速に転送することができ、情報伝送速度が低速である場合には例えば上位レイヤによる第２の転送態様により高いＱｏＳ（Quality of
Service）でパケットを転送することができる。
【００２０】
ここで、パケットを送信する回線における情報伝送速度が所定の閾値と等しい場合については、例えば、所定の閾値を超える場合と同様な転送態様の切替が行われてもよく、或いは、所定の閾値未満である場合と同様な転送態様の切替が行われてもよく、或いは、他の態様が用いられてもよい。
【００２１】
一構成例として、本発明に係るパケット転送装置では、パケット転送態様切替手段は、外部の装置から入力される信号に基づいて、パケットの転送態様を切り替える。
ここで、外部の装置としては、種々な装置が用いられてもよい。
また、外部の装置から入力される信号としては、種々な信号が用いられてもよく、例えば、転送態様を切り替えるために参照される情報を含む信号や、或いは、転送態様を切り替える指示を含む信号などを用いることができる。
【００２２】
他の構成例として、本発明に係るパケット転送装置では、パケット転送態様切替手段は、当該パケット転送装置の内部から入力される信号に基づいて、パケットの転送態様を切り替える。
ここで、パケット転送態様切替手段へ信号を出力する内部の処理部としては、種々な処理部が用いられてもよい。
【００２３】
以下で、更に、本発明に係る構成例を示す。
一構成例として、本発明では、受信したパケットを送信することによりパケットを転送するパケット転送装置において、パケットを受信するパケット受信手段と、複数の異なる転送態様によりパケットを転送する機能を有して切り替えられる転送態様によりパケット受信手段により受信されるパケットを送信するパケット送信手段と、パケット送信手段により用いられる転送態様を切り替えるパケット転送態様切替手段と、を備える。
【００２４】
ここで、本構成例では、例えば、パケット転送手段は、パケット受信手段とパケット送信手段から構成されている。
また、パケット受信手段により受信するパケットを送信する通信装置や、パケット送信手段により送信するパケットを受信する通信装置としては、それぞれ種々なものが用いられてもよい。
【００２５】
一構成例として、本発明に係るパケット転送装置では、パケット転送手段は、第１のレイヤの機能部と、第２のレイヤの機能部を備える。また、第２のレイヤは第１のレイヤと比べて上位のレイヤである。
そして、第１のレイヤの機能部は、パケット受信手段により受信されるパケットを格納する受信バッファ手段と、送信対象となるパケットを格納する送信バッファ手段とを備え、第１のレイヤの機能部は、受信バッファ手段に格納されるパケットを受信された順に読み出して送信バッファ手段に格納することにより、受信されたパケットを受信された順に送信する第１の転送態様によりパケットを転送する機能を有している。
【００２６】
また、第２のレイヤの機能部は、それぞれの優先度に対応した複数のパケットキュー手段と、第１のレイヤの機能部のパケット格納手段により格納されるパケットを読み出して読み出したパケットを当該パケットの優先度に対応するパケットキュー手段に格納するパケットクラス分け手段と、複数のパケットキュー手段に格納されたパケットを各パケットキュー手段に対応する優先度に基づく態様で読み出して第１のレイヤの機能部の送信バッファ手段に格納するパケット読出手段とを備え、第２のレイヤの機能部は、第１のレイヤの機能部の受信バッファ手段に格納されたパケットを読み出して読み出したパケットを当該パケットの優先度に基づく順に第１のレイヤの機能部の送信バッファ手段に格納することにより、受信されたパケットを優先度に基づく順序で送信する第２の転送態様によりパケットを転送する機能を有している。
また、パケット転送態様切替手段は、第１の転送態様と第２の転送態様を切り替える。
【００２７】
ここで、第１のレイヤや、第２のレイヤとしては、それぞれ種々なものが用いられてもよい。
また、第１のレイヤの機能部や、第２のレイヤの機能部としては、それぞれ種々な構成のものが用いられてもよい。
また、受信バッファ手段や、送信バッファ手段や、各パケットキュー手段としては、それぞれ、例えば、パケットを一時的に記憶するバッファメモリを用いて構成することができる。
【００２８】
また、複数のパケットキュー手段の数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、それぞれのパケットキュー手段に対応する優先度としては、種々なものが用いられてもよい。具体的には、例えば、全てのパケットキュー手段について互いに異なる優先度が設定される構成や、或いは、少なくとも２つの異なる優先度がそれぞれ異なるパケットキュー手段に設定されるような構成が用いられる。
【００２９】
一構成例として、本発明では、パケット転送装置は、内部又は外部に、無線通信手段を備える。また、パケット送信手段は送信対象となるパケットを無線通信手段へ出力し、無線通信手段はパケット送信手段から入力されるパケットを無線により送信する。また、無線通信手段は、パケットを無線通信する速度の情報をパケット転送態様切替手段へ通知する。
【００３０】
ここで、無線通信手段としては、例えば、パケット転送装置の内部の機能として構成されて備えられてもよく、或いは、パケット転送装置とは異なる外部の装置の機能として構成されて備えられてもよい。
また、パケットを無線通信する速度の情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、パケットを無線により送信する情報伝送速度を特定する情報を用いることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る一実施例を図面を参照して説明する。
まず、本発明の背景について説明する。なお、本発明の背景として記載する事項は、必ずしも全てが従来技術であるとは限らない。
近年、インターネットや低コストなＩＰ（Internet Protocol）通信網の普及に伴い、ネットワークのＩＰ化が進んでいる。ＩＰネットワークにおいては、データはＩＰプロトコルを使用して送信元から送信先（相手先）へ届けられる。
【００３２】
ＩＰはＯＳＩ（Open System Interconnection）７レイヤのネットワーク層のプロトコルであり、その上位プロトコルにはトランスポート層のプロトコルであるＴＣＰ（Transmission Control Protocol）やＵＤＰ（User Datagram Protocol）があり、ＴＣＰやＵＤＰはＩＰとアプリケーションプログラムの仲介をする役目を担っている。
【００３３】
ＩＰの下位プロトコルとしてはデータリンク層、物理層のプロトコルがあり、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されているイーサネット（登録商標）やＩＥＥＥ８０２．１１で規定されている無線ＬＡＮ（Local Area Network）がある。無線ＬＡＮ技術は加入者網を無線により実現する無線アクセスにも適用されており、ＩＰネットワークにおいては無線系と有線系に跨り例えばＷＥＢアクセス、ＩＰ電話、テレビ会議などの様々なアプリケーションが実行されている。
【００３４】
アプリケーションには、動画配信やＩＰ電話などリアルタイム性が要求されるアプリケーションと、ファイルダウンロードなどリアルタイム性が要求されないアプリケーションがある。ＩＰネットワークにおいては音声や動画などタイムクリティカルなデータを一定時間以内に相手先へ届けるため、ネットワーク内でトラフィックタイプ毎に送信データをクラス分けし、優先度の高い順に転送する優先制御技術が適用されている。従来のＩＰネットワークにおける優先制御技術としては、ネットワーク層レベルのＭＰＬＳ（Multi Protocol Label Switching）やＤｉｆｆＳｅｒｖ（Differentiated Services）、データリンク層レベルのＩＥＥＥ８０２．１Ｄが知られている。
【００３５】
ＩＥＥＥ８０２．１Ｄは有線ＬＡＮにおける優先制御技術であり、一例としては、イーサネット（登録商標）のフレームのヘッダ部分に優先度を示すラベルを付加し、ブリッジ装置で優先度を考慮したキューイングを行うことにより、優先制御を実現する。ＩＥＥＥ８０２．１Ｄでは、（１）Network Control、（２）Voice、（３）Video、（４）Controlled Load、（５）Excellent Effort、（６）Best Effort、（７）Backgroundの７つのトラフィッククラスを設け、各トラフィックに優先度を設定している。
【００３６】
（１）Network Controlは、ネットワークインフラを保持するために必要なトラフィックであり、最も大きい優先度で扱われる。（２）Voice及び（３）Videoは、遅延時間及びジッタに制限があるトラフィックであり、次に大きい優先度で扱われる。以下、（４）Controlled Load、（５）Excellent Effort、（６）Best Effort、（７）Backgroundの順に優先度の大きさが設定され、メールやＷＥＢアクセス等の通常のＬＡＮトラフィックは（６）Best Effortに対応付けられている。
【００３７】
一方、無線区間の通信においては、伝搬路状況が良い場合には高速で通信を行い、伝搬路状況が劣化した場合には低速で通信を行う適応変調方式を適用した通信システムが考えられる。無線区間通信に適応変調方式を適用したシステムでは、伝搬路状況に応じて、無線区間における情報伝送速度が変化する。従って、無線区間の情報伝送速度が変化しても必要なネットワーク環境を維持することができるような無線区間のＱｏＳ制御を行うことが必要になってくる。
【００３８】
しかしながら、従来の有線ＬＡＮにおけるＱｏＳ制御技術を無線区間に適応変調技術を適用した無線通信システムに適用すると、無線機の送信側で、送信データのヘッダや送信データに付加されたラベルを読み取り、パケットのクラス分けを行うことになり、処理時間がかかるため、伝送遅延時間の増大やスループットの低下をもたらすといった問題があった。また、無線区間の情報伝送速度が無線機の送信側に入力するデータの情報伝送速度と比べて大きい場合には、無線機において原則として送信待ち時間が生じないためＱｏＳ制御は不要であるにもかかわらず、常時クラス分け処理を行うため、高速なプロセッサが必要となり、装置価格が高くなるといった問題があった。
【００３９】
次に、本発明の一実施例に係るパケット転送装置を説明する。
図１には、本例のパケット転送装置の構成例を示してある。
本例のパケット転送装置は、転送制御部１と、受信部２と、送信部３から構成されている。
転送制御部１は、下位レイヤ（の機能部）１１と、上位レイヤ（の機能部）１２と、切替制御部１３から構成されている。
【００４０】
下位レイヤ１１には、受信部２から受信されるパケットを格納する受信バッファ２１と、送信部３へパケットを送るための送信バッファ２２が備えられている。
上位レイヤ１２には、下位レイヤ１１から受け取ったパケットをクラス分けするクラス分け処理部３１と、複数であるｎ個のクラス別のキューＱ１〜Ｑｎを有したキュー部３２と、キュー部３２のキューＱ１〜Ｑｎからパケットを読み出すパケット読出部３３が備えられている。
【００４１】
ここで、本例では、キューＱ１、キューＱ２、・・・、キューＱｎの順で高い優先度となっており、つまり、キューＱ１の優先度が最も高く、キューＱｎの優先度が最も低くなっている。
【００４２】
また、本例では、受信バッファ２１は１つのパケットを格納する領域を有しており、送信バッファ２２は複数のパケットを格納する領域を有していて入力されたパケットを入力された順に先頭から格納して出力する。つまり、送信バッファ２２では、先頭の格納位置に格納されるパケットが最も先に入力されたものとなり、最後の格納位置に格納されるパケットが最も後に入力されたものとなる。
また、本例では、それぞれのキューＱ１〜Ｑｎは、複数のパケットを格納する領域を有していて入力されたパケットを入力された順に先頭から格納して出力する。
【００４３】
また、本例のパケット転送装置は、無線通信システムに適用されており、無線通信分野におけるデータ伝送に適用されている。
図２には、本例のパケット転送装置を用いた無線通信システムの構成例を示してある。
同図の例では、パケット転送装置４１と無線機４２とが接続されており、パケット転送装置４１は外部（図示せず）から入力されるパケットを無線機４２へ出力し、無線機４２は入力されるパケットをアンテナ４３から無線により送信する。また、無線機４２は無線区間における情報伝送速度を特定する情報をパケット転送装置４１へ出力する。
【００４４】
まず、本例のパケット転送装置により行われる全体的な動作の一例の概要を示す。
本例では、下位レイヤ１１により転送を行う処理モード１と、上位レイヤ１２により転送を行う処理モード２を設け、切替制御部１３がこれら２つの処理モード１、２を切り替える動作例を示す。
受信部２では、転送元となる装置（図示せず）から送信されるパケットが受信される。受信部２により受信したパケットは、転送制御部１の下位レイヤ１１の受信バッファ２１に格納される。
【００４５】
下位レイヤ１１では、切替制御部１３からの処理モードの指示により処理を切り替える。
具体的には、下位レイヤ１１では、処理モード１が指示された場合には、受信バッファ２１に格納された受信パケットを送信バッファ２２の最後の格納位置に格納する。また、下位レイヤ１１では、処理モード２が指示された場合には、受信バッファ２１に格納された受信パケットを上位レイヤ１２へ送る。
【００４６】
上位レイヤ１２では、クラス分け処理部３１により、下位レイヤ１１から受け取ったパケットのヘッダ情報等を読み取るなどして、当該パケットをクラス別のキューＱ１〜Ｑｎの中でパケット毎の優先度に対応するいずれかに格納する。また、パケット読出部３３は、優先度等のＱｏＳを考慮した規則に従ってクラス別のキューＱ１〜Ｑｎからパケットを読み出し、読み出したパケットを下位レイヤ１１の送信バッファ２２の最後の格納位置に格納する。
【００４７】
下位レイヤ１１では、送信バッファ２２の先頭の格納位置から順にパケットのデータを読み出して送信部３へ送り、送信部３へ送られたパケットは当該送信部３から転送先となる装置（本例では、無線機４２）へ送信される。
本例のパケット転送装置では、上記のように動作することにより、パケットの転送を行う。
【００４８】
次に、本例のパケット転送装置の特徴的な部分である転送制御部１により行われる動作の一例を示す。
図３には、転送制御部１により行われる受信処理の手順の一例を示してある。転送制御部１では、受信部２にパケットが到着すると、パケット受信完了を通知する制御信号を受信部２から受け取る（ステップＳ１）。すると、転送制御部１では、受信部２から受信されたパケットを読み出して受信バッファ２１に格納する。
【００４９】
次に、下位レイヤ１１は、処理モードを判定し（ステップＳ２）、処理モード１が設定されている場合には、受信バッファ２１に格納されたパケットを送信バッファ２２の最後の格納位置に格納する（ステップＳ３）。
一方、下位レイヤ１１は、処理モード１が設定されていない場合には、つまり処理モード２が設定されている場合には、受信バッファ２１に格納されたパケットを上位レイヤ１２へ送る（ステップＳ４）。
上位レイヤ１２では、クラス分け処理部３１は、下位レイヤ１１から受け取ったパケットのヘッダ情報等を読み取り、当該読み取り結果に基づいて、クラス別のキューＱ１〜Ｑｎのキューイングを行う（ステップＳ５）。
【００５０】
ここで、処理モード１、２は、切替制御部１３により指示される。
切替制御部１３は、外部からの信号により処理モードを決定し、処理モード１を設定するか或いは処理モード２を設定するかの指示を下位レイヤ１１と上位レイヤ１２に対して行う。
【００５１】
本例では、上記図２に示したように、パケット転送装置４１を無線機４２に接続して無線通信システムが構成されており、一例として、切替制御部１３は、外部からの信号として、無線機４２から無線区間における情報伝送速度の情報を含む信号を入力する。そして、切替制御部１３は、入力される無線区間情報伝送速度の情報から無線区間情報伝送速度を特定し、特定した無線区間情報伝送速度が予め定められた閾値と比べて小さい場合（遅い場合）には、処理モード２を指定する信号を下位レイヤ１１と上位レイヤ１２に通知する一方、特定した無線区間情報伝送速度が予め定められた閾値と比べて大きい場合（速い場合）には、処理モード１を指定する信号を下位レイヤ１１と上位レイヤ１２に通知する。
【００５２】
なお、本例では、無線区間情報伝送速度の情報を切替制御部１３に入力して無線区間情報伝送速度に基づいて処理モードを切り替える構成例を示したが、他の情報を切替制御部１３に入力して当該他の情報に基づいて処理モードを切り替えるような構成が用いられてもよく、他の情報としては、例えば、伝送路のエラーレートの情報や、伝送路のＣ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）の情報などを用いることができる。
【００５３】
図４には、転送制御部１により行われる送信処理の手順の一例を示してある。
転送制御部１３に送信部３から送信可能な状態であること（送信可）が制御信号により通知されると（ステップＳ１１）、上位レイヤ１２では、処理モードを判定して（ステップＳ１２）、処理モード２が設定されている場合には、パケット読出部３３は、上位レイヤ１２のクラス別のキューＱ１〜Ｑｎから優先度等のＱｏＳを考慮して送信すべきパケットの読み出しを行い、読み出したパケットを下位レイヤ１１の送信バッファ２２の最後の格納位置に格納する（ステップＳ１３）。
【００５４】
一方、処理モード１が設定されている場合には、上位レイヤ１２では、特に処理を行わない。
そして、いずれの処理モード１、２が設定されている場合においても、下位レイヤ１１の送信バッファ２２の先頭から順番にパケットが読み出されて、送信部３へ送られる（ステップＳ１４）。
送信部３は、転送制御部１から受け取ったパケットの送信を行い、１パケットの送信が完了すると、転送制御部１に送信可であることを制御信号により通知する。
上記のようにして、本例のパケット転送装置では、パケットの転送が行われる。
【００５５】
ここで、クラス別のキューＱ１〜Ｑｎは、クラス分け処理部３１によりクラス分けされるクラスの数に対応したキューである。クラス分け処理部３１は、いずれかのキューＱ１〜Ｑｎのキュー長が予め決められた長さと比べて大きくなった場合には、そのキューＱ１〜Ｑｎに格納されたパケットを廃棄するなどの処理を行う。
【００５６】
また、パケット読出部３３は、上位レイヤ１２によりパケットの読み出しを指示されると、クラス別のキューＱ１〜Ｑｎから優先度等のＱｏＳを考慮したパケットの読み出しを行う。
優先度等のＱｏＳを考慮したパケットの読み出し方式としては、種々な方式が用いられてもよく、例えば、一般的に知られている方式として、優先度の大きさの順にキューＱ１〜Ｑｎから読み出しを行うプライオリティキューイング方式や、キューＱ１〜Ｑｎ毎にラウンドロビン方式で読み出しを行うＷＦＱ（Weighted Fair Queuing）方式や、キューＱ１〜Ｑｎ毎に送信可能量を規定しておいて規定量以内であれば読み出しを行うＣＢＱ（Class-Based Queuing）方式などを用いることができる。
【００５７】
図５には、無線区間情報伝送速度が変化して処理モードが切り替えられた場合において、転送制御部１により行われる処理の手順の一例を示してある。
本例では、処理モード２から処理モード１へ切り替わった場合には、以降のパケット送信は下位レイヤ１１のみから行われるため、上位レイヤ１２のキューＱ１〜Ｑｎに残っているパケットが取り残されることなく送信されるための処理を行う。
【００５８】
具体的には、転送制御部１では、処理モード２から処理モード１へ切り替わった場合に（ステップＳ２１）、上位レイヤ１２のクラス別のキューＱ１〜Ｑｎから優先度等のＱｏＳを考慮したパケットの読み出しを行い、読み出したパケットを下位レイヤ１１の送信バッファ２２の最後の格納位置に格納する。転送制御部１では、この処理を上位レイヤ１２のクラス別のキューＱ１〜Ｑｎが空になるまで実行する。
【００５９】
なお、処理モード１から処理モード２へ切り替えられる場合には、下位レイヤ１１の送信バッファ２２からは先頭から順にパケットが送信されるため、下位レイヤ１１から上位レイヤ１２へのパケットの転送は行われなくともよい。
【００６０】
次に、クラス分け処理部３１により行われる処理の例を示す。
一例として、クラス分け処理部３１では、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄにより規定される方法を用いて処理を行うことが可能であり、具体的には、送信データに含まれる優先度を示すラベルを読み取り、読み取ったラベルに基づいてクラス別のキューＱ１〜Ｑｎにキューイングする。この方法は、例えば、入力データ（送信データ）に優先度を示すラベルが付加されている場合には有効であるが、このようなラベルが付加されていない場合には優先制御を実行することができない。また、クラス分け処理部３１では、ＤｉｆｆＳｅｒｖのようにＩＰヘッダのＴＯＳ（Type Of Service）フィールドを参照してクラス分けを実行することも可能である。
【００６１】
他の例として、クラス分け処理部３１では、入力された送信データのヘッダ情報に含まれる情報を解析して優先度を決めるような処理を行うことも可能である。
ここで、具体例として、ヘッダ情報に含まれるポート番号の情報を解析して優先度を決める方法を説明する。
【００６２】
図６（ａ）には、コンピュータ間での通信のイメージを示してあり、サーバ５１と、クライアント５２と、これらを接続する伝送路５３を示してある。
サーバ５１は、ｈｔｔｐ、ｔｅｌｎｅｔ、ｓｎｍｐと、ＴＣＰ、ＵＤＰと、ＩＰと、下位プロトコルを有している。
クライアント５２は、Ｗｅｂブラウザ、ｔｅｌｎｅｔ、ｓｎｍｐと、ＴＣＰ、ＵＤＰと、ＩＰと、下位プロトコルを有している。
【００６３】
図６（ｂ）には、ＩＰパケットの一例を示してある。
同図（ｂ）に示したＩＰパケットは、送信元ＩＰアドレスと宛先（送信先）ＩＰアドレスとプロトコル番号（同図（ｂ）の例ではＴＣＰの番号）の情報を含むＩＰヘッダと、送信元ポート番号と宛先ポート番号の情報を含むＴＣＰヘッダと、データから構成されている。
【００６４】
例えば、クライアント５２がＷｅｂブラウザでサーバ５１上のページを見ようとする場合には、図６（ｂ）に示されるようなＩＰパケットがクライアント５２からサーバ５１へ送信される。
この場合、ＩＰパケットのＴＣＰヘッダに含まれるポート番号に基づいて当該ＩＰパケットを送信或いは受信するアプリケーションを識別することが可能であり、ＩＰパケットのＩＰヘッダに含まれるプロトコル番号に基づいて適用されているプロトコルを識別することが可能である。
【００６５】
例えば、ポート番号はｈｔｔｐでは８０でありｔｅｌｎｅｔでは２３でありｆｔｐでは２１であり、また、プロトコル番号はＴＣＰでは６でありＵＤＰでは１７である。
図７（ａ）には、ＴＣＰヘッダのフォーマットの詳細な一例を示してあり、図７（ｂ）には、ＵＤＰヘッダのフォーマットの詳細な一例を示してあり、図７（ｃ）には、ＩＰヘッダのフォーマットの詳細な一例を示してある。
【００６６】
ＴＣＰヘッダには、送信元ポート番号と、宛先ポート番号と、シーケンス番号と、確認応答番号と、オフセットと、予約と、コードビットと、ウインドウサイズと、チェックサムと、緊急ポインタと、オプションと、パディングの情報が含まれている。
ＵＤＰヘッダには、送信元ポート番号と、宛先ポート番号と、パケット長と、チェックサムの情報が含まれている。
ＩＰヘッダには、バージョンと、ヘッダ長と、サービスタイプと、パケット長と、識別子と、フラグと、フラグメントオフセットと、生存時間と、プロトコル番号と、ヘッダチェックサムと、送信元ＩＰアドレスと、宛先ＩＰアドレスと、オプションと、パディングの情報が含まれている。
【００６７】
クラス分け処理部３１では、ポート番号と優先度との対応関係を記憶するポート番号−優先度対応テーブルをメモリなどに格納して備えている。
図８には、このようなポート番号−優先度対応テーブルの内容の一例を示してあり、複数のポート番号（“６０００”等）とそれぞれに対応する優先度（“７”等）とが対応付けられて記憶されている。
【００６８】
また、クラス分け処理部３１では、入力される送信データ（送信フレーム）のＩＰヘッダに含まれるプロトコル番号を判定して、適用されているプロトコルを判定する。そして、クラス分け処理部３１では、適用されているプロトコルのヘッダ情報から、送信元ポート番号を読み出して、読み出した送信元ポート番号がポート番号−優先度対応テーブルに登録されている場合には、当該送信データを登録されているポート番号に対応する優先度の送信キュー（キューＱ１〜Ｑｎのいずれか）にキューイングする。一方、クラス分け処理部３１では、読み出した送信元ポート番号がポート番号−優先度対応テーブルに登録されていない場合には、当該送信データをデフォルトの優先度の送信キュー（キューＱ１〜Ｑｎのいずれか）にキューイングする。
【００６９】
このように、上位レイヤ１２では、下位レイヤ１１から入力される送信データに含まれるポート番号に対応する優先度を当該送信データの優先度として決定する動作を行うことにより、送信元アプリケーションを示すポート番号に対応して送信データの優先制御を行うことができる。
【００７０】
また、例えば、送信データのフレームがイーサネット（登録商標）のフレームである場合には、上記したＩＰヘッダの前にイーサネット（登録商標）のＭＡＣヘッダが付加され、ＭＡＣヘッダには宛先（送信先）端末のアドレス情報と送信元端末のアドレス情報が含まれる。
このような場合、クラス分け処理部３１では、ＭＡＣアドレスを利用して送信データの優先制御を行うことも可能である。
【００７１】
すなわち、クラス分け処理部３１では、ＭＡＣアドレスと優先度との対応関係を記憶するＭＡＣアドレス−優先度対応テーブルをメモリなどに格納して備えている。
図９には、このようなＭＡＣアドレス−優先度対応テーブルの内容の一例を示してあり、複数のＭＡＣアドレス（“１１−２２−３３−００−００−０１”等）とそれぞれに対応する優先度（“７”等）とが対応付けられて記憶されている。
【００７２】
また、クラス分け処理部３１では、送信データに含まれるＭＡＣヘッダを解析して、ＭＡＣアドレス−優先度対応テーブルを参照し、送信データの宛先ＭＡＣアドレス或いは送信元ＭＡＣアドレスがＭＡＣアドレス−優先度対応テーブルに登録されている場合には、当該送信データを登録されている優先度の送信キュー（キューＱ１〜Ｑｎのいずれか）にキューイングする。一方、クラス分け処理部３１では、ＭＡＣアドレスがＭＡＣアドレス−優先度対応テーブルに登録されていない場合には、送信データをデフォルトの送信キュー（キューＱ１〜Ｑｎのいずれか）にキューイングする。
【００７３】
なお、ヘッダ情報を解析して優先度を決定する方法としては、種々な情報を解析する方法が用いられてもよく、例えば、送信元のポート番号を解析する方法や、宛先（送信先）のポート番号を解析する方法や、ＵＤＰやＴＣＰなどのプロトコル種別を解析する方法などにより、優先度を決定することが可能である。
また、端末のアドレスとしては、ＭＡＣアドレスに限定されず、例えば、ＩＰアドレスや、他のアドレスを用いることも可能である。
【００７４】
以上のように、本例のパケット転送装置では、転送制御部１と受信部２と送信部３を備え、転送制御部１が受信部２から受信したパケットを送信部３から送信する構成において、転送制御部１は、２以上の異なる処理形態を有して、これらの処理形態を切替制御することが行われる。
【００７５】
また、本例では、処理形態としては、受信部２から受信したパケットを受信した順に送信部３から送信する第１の処理形態（処理モード１の処理形態）が含まれ、受信部２から受信したパケットを受信した順から所定の規則に従って並べ替えを行った順で送信部３から送信する第２の処理形態（処理モード２の処理形態）が含まれる。
【００７６】
また、本例では、切替制御部１３は、外部からの信号を入力して、当該信号に基づいて第１の処理形態及び第２の処理形態を切替制御する。
また、本例では、第１の処理形態ではパケットを下位レイヤ１１における処理で転送制御することが行われ、第２の処理形態ではパケットを上位レイヤ１２における処理で転送制御することが行われる。
また、本例では、第２の処理形態から第１の処理形態へ切り替わった場合に、上位レイヤ１２で保持しているパケットを下位レイヤ１１へ転送することが行われる。
【００７７】
そして、本例のパケット転送装置では、無線区間の情報伝送速度に対応して、適応的にパケットの転送処理の形態を切替制御することが行われる。
具体的には、本例のパケット転送装置では、送信側の無線区間における情報伝送速度が予め定められた閾値より大きい場合には、パケット転送を低位のレイヤ（下位レイヤ）１１で実行する第１の処理形態で動作し、一方、送信側の無線区間における情報伝送速度が予め定められた閾値より小さい場合には、パケット転送を高位のレイヤ（上位レイヤ）１２で実行する第２の処理形態で動作する。
また、上位レイヤ１２では、パケットのヘッダ情報等を読み出し、パケットの優先度等のＱｏＳを考慮したキューイングを実行する。下位レイヤ１１では、受信部２又は上位レイヤ１２から受け取ったパケットを順番に送信部２２へ送る。
【００７８】
これにより、送信側の情報伝送速度が予め定められた閾値より小さい場合には、送信部３から優先度の高いパケットが優先的に送信されることとなり、送信側の情報伝送速度が低下した場合においても必要なネットワーク環境を維持することができる。一方、送信側の情報伝送速度が予め定められた閾値より大きい場合には、下位レイヤ１１のみで転送処理を実行するため、高速の転送処理が可能となり、パケットの伝送遅延時間の増大やスループットの低下を回避することができる。
【００７９】
更に、無線区間における情報伝送速度が小さい場合には、転送制御の処理時間に余裕ができ、この余った処理時間を利用して上位レイヤ１２により送信データのＱｏＳ制御処理を実行することが可能であり、これにより、例えば、高速なプロセッサを備えることが不要となり、安価なハードウエアで高品質なサービスを提供することが可能となる。
【００８０】
従って、本例のパケット転送装置では、送信側の情報伝送速度に応じて適応的に転送するパケットのＱｏＳ制御が行われるため、サービス品質の向上に有効である。また、送信側の情報伝送速度が予め定められた閾値より大きくて伝送レートが高いような場合には、下位レイヤ１１のみで転送処理が行われるため、高速な転送処理を実現することができる。また、送信側の情報伝送速度が予め定められた閾値より小さくて伝送レートが低いような場合には、無線区間の情報伝送速度が小さくなる（遅くなる）ことで余った転送処理時間をＱｏＳ制御処理に割り当てることにより、例えば、高速なプロセッサが不要となり、省電力、小発熱量、小型、安価なシステムを実現することができる。
【００８１】
なお、本例のパケット転送装置では、受信部２や送信部３や下位レイヤ１１や上位レイヤ１２の機能によりパケット転送手段が構成されており、切替制御部１３の機能によりパケット転送態様切替手段が構成されている。
また、本例のパケット転送装置では、受信部２の機能や転送制御部１の受信機能によりパケット受信手段が構成されており、送信部３の機能や転送制御部１の送信機能によりパケット送信手段が構成されている。
【００８２】
また、本例のパケット転送装置では、第１のレイヤ１１の機能として、受信バッファ２１の機能により受信バッファ手段が構成されており、送信バッファ２２の機能により送信バッファ手段が構成されており、また、第２のレイヤ１２の機能として、クラス分け処理部３１の機能によりパケットクラス分け手段が構成されており、複数のキューＱ１〜Ｑｎの機能により複数のパケットキュー手段が構成されており、パケット読出部３３の機能によりパケット読出手段が構成されている。
【００８３】
また、本例のパケット転送装置では、アンテナ４３を備えた無線機４２の機能により無線通信手段が構成されている。
また、本例のパケット転送装置では、複数の異なる転送態様として、処理モード１に対応する第１の処理形態での転送態様と、処理モード２に対応する第２の処理形態での転送態様が用いられている。
また、本例のパケット転送装置では、受信バッファ２１として１つのパケットを格納する領域のものを用いたが、例えば、複数のパケットを格納して受信した順番に処理を行うようなものが用いられてもよい。
【００８４】
ここで、本発明に係るパケット転送装置や無線通信システムなどの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。なお、本発明は、例えば本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムなどとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
【００８５】
また、本発明に係るパケット転送装置や無線通信システムなどにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Read Only Memory）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るパケット転送装置によると、複数の異なる転送態様によりパケットを転送する機能を備え、例えば、パケットの通信状況が変化するような場合においても、当該変化に対応して、パケットを転送する転送態様を切り替えるようにしたため、パケット転送の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係るパケット転送装置の構成例を示す図である。
【図２】 本発明の一実施例に係る無線通信システムの構成例を示す図である。
【図３】 転送制御部により行われる受信処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
【図４】 転送制御部により行われる送信処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
【図５】 転送制御部により行われる処理モード切替時における処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
【図６】 送信データのヘッダ情報に基づいて優先度を決定する処理の例を説明するための図である。
【図７】 ヘッダのフォーマットの一例を示す図である。
【図８】 ポート番号と優先度との対応の一例を示す図である。
【図９】 ＭＡＣアドレスと優先度との対応の一例を示す図である。
【符号の説明】
１・・転送制御部、 ２・・受信部、 ３・・送信部、 １１・・下位レイヤ、
１２・・上位レイヤ、 １３・・切替制御部、 ２１・・受信バッファ、
２２・・送信バッファ、 ３１・・クラス分け処理部、 ３２・・キュー部、
３３・・パケット読出部、 Ｑ１〜Ｑｎ・・キュー、
４１・・パケット転送装置、 ４２・・無線機、 ４３・・アンテナ、
５１・・サーバ、 ５２・・クライアント、 ５３・・伝送路、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a packet transfer apparatus that transfers packets, and more particularly to a packet transfer apparatus that improves packet transfer efficiency by switching transfer modes.
[0002]
[Prior art]
For example, in the field of information communication, packets are communicated, and packet transfer devices that transfer packets are used.
Various studies have been made on such a packet transfer apparatus (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-28175 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional packet transfer apparatus is still insufficient, for example, in that the packet is transferred in response to a change in the communication state of the packet, and further development is required.
The present invention has been made in view of such conventional circumstances. For example, the present invention provides a packet transfer apparatus capable of improving the efficiency of packet transfer even when the packet communication status changes. With the goal.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the packet transfer apparatus according to the present invention transfers a packet as follows.
That is, a packet transfer unit having a function of transferring a packet by a plurality of different transfer modes is provided, and the packet transfer mode switching unit switches the transfer mode of transferring the packet by the packet transfer unit.
[0006]
Accordingly, the transfer mode for transferring the packet is switched and the packet transfer is performed, so that the efficiency of the packet transfer can be improved. Further, for example, even when the packet communication status changes, the efficiency of packet transfer can be improved by switching the transfer mode in response to the change in the communication status.
[0007]
Here, various packets may be used.
Various communication devices may be used as the communication device serving as a packet transfer source and the communication device serving as a packet transfer destination. For example, the packet transfer device receives a packet transmitted from a communication device serving as a transfer source, and transmits the received packet to a communication device serving as a transfer destination.
[0008]
Various numbers may be used as the number of different transfer modes.
Various transfer modes may be used.
Further, the packet transfer unit has a function of transferring a packet in accordance with each transfer mode switched by the packet transfer mode switching unit.
Further, the packet transfer unit may be configured as a unit that executes all the processes of packet transfer, or may be configured as a unit that executes a part of the process of packet transfer.
[0009]
Various methods may be used as a method of switching the transfer mode for transferring a packet. For example, a method of switching the transfer mode according to the communication state of the packet or a change thereof may be used.
Various packet communication conditions may be used. For example, the communication speed, communication volume, communication quality, etc. are used for one or both of the line for transmitting packets and the line for receiving packets. Is possible.
[0010]
Below, the structural example which concerns on this invention is shown further.
As an example of the configuration, the packet transfer apparatus according to the present invention uses a transfer mode in which received packets are transmitted in the order received, as the first transfer mode.
As one configuration example, the packet transfer apparatus according to the present invention uses, as the second transfer mode, a transfer mode in which received packets are transmitted in the order rearranged based on a predetermined rule from the order received.
Here, various rules may be used as the predetermined rule. For example, a rule based on priority may be used.
[0011]
As one configuration example, in the second transfer mode, the packet is transferred based on the priority corresponding to the received packet.
Specifically, as an example, in the second transfer mode, the packet is transferred based on the priority specified by the predetermined information included in the received packet.
Further, as an example, the packet transfer apparatus includes a predetermined information priority correspondence storage unit that stores a correspondence between predetermined information and priority. In the second transfer mode, the packet transfer device stores the predetermined information priority correspondence storage unit. With reference to the content, the packet is transferred based on the priority corresponding to the predetermined information included in the received packet.
[0012]
Here, various information may be used as the predetermined information.
As an example, port number information or MAC address information of a transmission source device or a transmission destination device can be used as the predetermined information.
As an example, priority can be used as the priority.
The predetermined information priority correspondence storage means can be configured using, for example, a memory for storing information.
[0013]
In addition, as an example, as a packet having a high priority, a packet that requires real-time performance can be used, such as a packet for transmitting information such as moving image distribution or IP phone. As a packet having a low priority, Packets that do not require real-time properties, such as packets that transmit information such as file downloads, can be used. In addition, as information, various information, such as a text, an audio | voice, and an image, can be used.
Various other specifications may be used as packet priorities.
[0014]
As one configuration example, in the packet transfer apparatus according to the present invention, the packet is transferred by the lower layer function in the first transfer mode, and the packet is transferred by the upper layer function in the second transfer mode.
Here, various layers may be used as the lower layer and the upper layer.
[0015]
As one configuration example, in the packet transfer apparatus according to the present invention, when switching from a transfer mode by an upper layer (for example, the second transfer mode) to a transfer mode by a lower layer (for example, a first transfer mode), The packet held in the upper layer is transferred to the lower layer, and the packet is transferred by the lower layer.
[0016]
As one configuration example, in the packet transfer apparatus according to the present invention, the packet transfer mode switching means switches the packet transfer mode based on the information transmission rate on the line for transmitting the packet.
Here, various lines may be used as a line for transmitting a packet. For example, a wireless line may be used, or a wired line may be used.
[0017]
Similarly, various lines may be used as a line for receiving a packet. For example, a wireless line may be used, or a wired line may be used.
Further, as a line for receiving a packet and a line for transmitting a packet, for example, the same line may be used, or different lines may be used.
In addition, as a line for receiving a packet and a line for transmitting a packet, for example, one line may be used, or a plurality of lines may be used.
[0018]
Specifically, as an example, the packet transfer mode switching means switches to the transfer mode (for example, the first transfer mode) by the lower layer when the information transmission rate in the line that transmits the packet exceeds a predetermined threshold. When the information transmission speed on the line for transmitting the packet is less than the predetermined threshold, the mode is switched to the transfer mode (for example, the second transfer mode) by the higher layer.
[0019]
Therefore, when the information transmission rate is high, for example, the packet can be transferred at high speed by the first transfer mode by the lower layer, and when the information transmission rate is low, for example, the second transfer by the upper layer is performed. High QoS (Quality of Quality)
Packets can be transferred with (Service).
[0020]
Here, when the information transmission speed on the line that transmits the packet is equal to the predetermined threshold, for example, the transfer mode may be switched in the same way as when the predetermined threshold is exceeded, or less than the predetermined threshold. The transfer mode may be switched in the same manner as in the above case, or another mode may be used.
[0021]
As one configuration example, in the packet transfer device according to the present invention, the packet transfer mode switching means switches the packet transfer mode based on a signal input from an external device.
Here, various devices may be used as the external device.
Various signals may be used as signals input from an external device. For example, a signal including information referred to for switching the transfer mode, or a signal including an instruction for switching the transfer mode. Etc. can be used.
[0022]
As another configuration example, in the packet transfer device according to the present invention, the packet transfer mode switching means switches the packet transfer mode based on a signal input from the inside of the packet transfer device.
Here, various processing units may be used as an internal processing unit that outputs a signal to the packet transfer mode switching unit.
[0023]
Below, the structural example which concerns on this invention is shown further.
As an example of the configuration, in the present invention, in a packet transfer device that transfers a packet by transmitting the received packet, the packet receiving unit that receives the packet and a function of transferring the packet by a plurality of different transfer modes are provided. Packet transmission means for transmitting a packet received by the packet receiving means according to the switched transfer aspect, and packet transfer aspect switching means for switching the transfer aspect used by the packet transmission means.
[0024]
Here, in this configuration example, for example, the packet transfer means is composed of a packet reception means and a packet transmission means.
Various devices may be used as a communication device that transmits a packet received by the packet receiving unit and a communication device that receives a packet transmitted by the packet transmitting unit.
[0025]
As an example of the configuration, in the packet transfer apparatus according to the present invention, the packet transfer means includes a first layer functional unit and a second layer functional unit. The second layer is a higher layer than the first layer.
The first layer functional unit includes a reception buffer unit that stores a packet received by the packet receiving unit, and a transmission buffer unit that stores a packet to be transmitted. The first layer functional unit includes: A function of transferring packets according to the first transfer mode in which the packets stored in the reception buffer means are read in the order received and stored in the transmission buffer means to transmit the received packets in the order received. ing.
[0026]
Further, the second layer functional unit reads out the packet stored by the plurality of packet queue units corresponding to the respective priorities and the packet storage unit of the functional unit of the first layer, and reads the read packet. Packet classification means for storing in the packet queue means corresponding to the priority of the packet, and the first layer function by reading out the packets stored in the plurality of packet queue means in a manner based on the priority corresponding to each packet queue means Packet reading means for storing in the transmission buffer means of the first layer, and the second layer functional section reads out the packet stored in the reception buffer means of the first layer functional section and reads the read packet of the packet. Packets received by storing them in the transmission buffer means of the functional part of the first layer in order based on the priority And has a function of transferring the packet by the second transfer mode in which transmission in an order based on the priority.
The packet transfer mode switching means switches between the first transfer mode and the second transfer mode.
[0027]
Here, various layers may be used as the first layer and the second layer, respectively.
In addition, as the functional unit of the first layer and the functional unit of the second layer, those having various configurations may be used.
In addition, each of the reception buffer means, the transmission buffer means, and each packet queue means can be configured using, for example, a buffer memory that temporarily stores packets.
[0028]
Various numbers of packet queue means may be used.
Various priority levels may be used for the respective packet queue means. Specifically, for example, a configuration in which different priority levels are set for all packet queue units, or a configuration in which at least two different priority levels are set in different packet queue units is used.
[0029]
As an example of the configuration, in the present invention, the packet transfer apparatus includes a wireless communication unit inside or outside. The packet transmission means outputs a packet to be transmitted to the wireless communication means, and the wireless communication means wirelessly transmits the packet input from the packet transmission means. The wireless communication means notifies the packet transfer mode switching means of information on the speed at which packets are wirelessly communicated.
[0030]
Here, the wireless communication unit may be configured and provided as an internal function of the packet transfer device, or may be configured and provided as a function of an external device different from the packet transfer device. .
Various information may be used as information on the speed at which packets are wirelessly communicated. For example, information for specifying an information transmission speed at which packets are transmitted wirelessly can be used.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the background of the present invention will be described. Note that the matters described as the background of the present invention are not necessarily all related to the prior art.
In recent years, with the spread of the Internet and low-cost IP (Internet Protocol) communication networks, the use of IP in networks has been advanced. In an IP network, data is delivered from a transmission source to a transmission destination (destination) using an IP protocol.
[0032]
IP is a network layer protocol of 7 layers of OSI (Open System Interconnection), and the upper layer protocol includes TCP (Transmission Control Protocol) and UDP (User Datagram Protocol) which are transport layer protocols. TCP and UDP are It plays a role of mediation between IP and application programs.
[0033]
As lower IP protocols, there are data link layer and physical layer protocols, such as Ethernet (registered trademark) defined by IEEE802.3 and wireless LAN (Local Area Network) defined by IEEE802.11. . The wireless LAN technology is also applied to wireless access that realizes a subscriber network wirelessly. In an IP network, various applications such as WEB access, IP telephone, and video conference are executed across a wireless system and a wired system. Yes.
[0034]
There are applications that require real-time performance such as video distribution and IP phone, and applications that do not require real-time performance such as file download. In IP networks, in order to deliver time-critical data such as voice and video to the other party within a certain period of time, priority control technology is applied that classifies transmission data for each traffic type in the network and transfers them in order of priority. ing. As a prioritized control technique in a conventional IP network, MPLS (Multi Protocol Label Switching) and DiffServ (Differentiated Services) at the network layer level and IEEE 802.1D at the data link layer level are known.
[0035]
IEEE802.1D is a priority control technology in a wired LAN. For example, a label indicating priority is added to the header portion of an Ethernet (registered trademark) frame, and the queuing in consideration of the priority is performed by the bridge device. Thus, priority control is realized. IEEE802.1D provides seven traffic classes: (1) Network Control, (2) Voice, (3) Video, (4) Controlled Load, (5) Excellent Effort, (6) Best Effort, and (7) Background. , Set priority for each traffic.
[0036]
(1) Network Control is traffic necessary for maintaining the network infrastructure, and is handled with the highest priority. (2) Voice and (3) Video are traffic with limited delay time and jitter, and are handled with the next highest priority. In the following, (4) Controlled Load, (5) Excellent Effort, (6) Best Effort, and (7) Background are set in order of priority. Normal LAN traffic such as e-mail and WEB access is (6) Best It is associated with Effort.
[0037]
On the other hand, in communication in a wireless zone, a communication system using an adaptive modulation scheme that performs communication at high speed when the channel condition is good and performs communication at low speed when the channel condition deteriorates is conceivable. In a system in which an adaptive modulation scheme is applied to wireless section communication, the information transmission rate in the wireless section changes according to the propagation path condition. Therefore, it is necessary to perform QoS control in the wireless section so that the necessary network environment can be maintained even if the information transmission rate in the wireless section changes.
[0038]
However, when a conventional QoS control technique in a wired LAN is applied to a wireless communication system in which an adaptive modulation technique is applied to a wireless section, the transmission side of the wireless device reads the header of the transmission data and the label added to the transmission data, and the packet Classifying the data and taking a long processing time, there is a problem in that the transmission delay time increases and the throughput decreases. In addition, when the information transmission rate of the wireless section is larger than the information transmission rate of data input to the transmission side of the wireless device, there is no transmission waiting time in principle in the wireless device, so QoS control is unnecessary. Regardless, there is a problem that a high-speed processor is required because the classification process is always performed, and the device price is increased.
[0039]
Next, a packet transfer apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a configuration example of the packet transfer apparatus of this example.
The packet transfer apparatus of this example includes a transfer control unit 1, a reception unit 2, and a
The transfer control unit 1 includes a lower layer (function unit) 11, an upper layer (function unit) 12, and a
[0040]
The lower layer 11 is provided with a
The upper layer 12 includes a
[0041]
Here, in this example, the queue Q1, queue Q2,..., Queue Qn are in the order of priority, that is, the queue Q1 has the highest priority and the queue Qn has the lowest priority. ing.
[0042]
In this example, the
In this example, each of the queues Q1 to Qn has an area for storing a plurality of packets, and the input packets are stored and output from the top in the input order.
[0043]
The packet transfer apparatus of this example is applied to a wireless communication system, and is applied to data transmission in the wireless communication field.
FIG. 2 shows a configuration example of a wireless communication system using the packet transfer apparatus of this example.
In the example of the figure, a
[0044]
First, an outline of an example of the overall operation performed by the packet transfer apparatus of this example is shown.
In this example, a processing mode 1 in which transfer is performed by the lower layer 11 and a processing mode 2 in which transfer is performed by the upper layer 12 are provided, and an operation example in which the
The receiver 2 receives a packet transmitted from a transfer source device (not shown). The packet received by the reception unit 2 is stored in the
[0045]
In the lower layer 11, the process is switched by an instruction of the processing mode from the switching
Specifically, in the lower layer 11, when processing mode 1 is instructed, the received packet stored in the
[0046]
In the upper layer 12, the
[0047]
In the lower layer 11, packet data is read in order from the first storage position of the transmission buffer 22 and sent to the
The packet transfer apparatus of this example transfers a packet by operating as described above.
[0048]
Next, an example of the operation performed by the transfer control unit 1 which is a characteristic part of the packet transfer apparatus of this example will be described.
FIG. 3 shows an example of the procedure of the reception process performed by the transfer control unit 1. When the packet arrives at the receiving unit 2, the transfer control unit 1 receives a control signal for notifying completion of packet reception from the receiving unit 2 (step S1). Then, the transfer control unit 1 reads the packet received from the reception unit 2 and stores it in the
[0049]
Next, the lower layer 11 determines the processing mode (step S2). If the processing mode 1 is set, the packet stored in the
On the other hand, when the processing mode 1 is not set, that is, when the processing mode 2 is set, the lower layer 11 sends the packet stored in the
In the upper layer 12, the
[0050]
Here, the processing modes 1 and 2 are instructed by the switching
The switching
[0051]
In this example, as shown in FIG. 2 above, the
[0052]
In this example, the configuration example in which the information on the wireless section information transmission rate is input to the switching
[0053]
FIG. 4 shows an example of the procedure of the transmission process performed by the transfer control unit 1.
When the
[0054]
On the other hand, when the processing mode 1 is set, the upper layer 12 does not perform any particular processing.
Then, regardless of which processing mode 1 or 2 is set, packets are sequentially read from the top of the transmission buffer 22 of the lower layer 11 and sent to the transmission unit 3 (step S14).
The
As described above, packet transfer is performed in the packet transfer apparatus of this example.
[0055]
Here, the queues Q1 to Qn for each class are queues corresponding to the number of classes classified by the
[0056]
Further, when the upper layer 12 instructs the
Various methods may be used as a packet reading method in consideration of QoS such as priority. For example, as a generally known method, reading is performed from queues Q1 to Qn in order of priority. Priority queuing method for performing queues, WFQ (Weighted Fair Queuing) method for performing read-out in a round robin manner for each of queues Q1 to Qn, and the transmittable amount for each of queues Q1 to Qn. For example, a CBQ (Class-Based Queuing) method for performing reading can be used.
[0057]
FIG. 5 shows an example of a processing procedure performed by the transfer control unit 1 when the wireless zone information transmission rate is changed and the processing mode is switched.
In this example, when the processing mode 2 is switched to the processing mode 1, the subsequent packet transmission is performed only from the lower layer 11, so that the packets remaining in the queues Q1 to Qn of the upper layer 12 are not left behind. Process to be sent.
[0058]
Specifically, when the transfer control unit 1 switches from the processing mode 2 to the processing mode 1 (step S21), the packet of the packet considering the QoS such as the priority from the class-specific queues Q1 to Qn of the higher layer 12 Reading is performed, and the read packet is stored in the last storage position of the transmission buffer 22 of the lower layer 11. The transfer control unit 1 executes this process until the queues Q1 to Qn for each class of the upper layer 12 become empty.
[0059]
When switching from processing mode 1 to processing mode 2, packets are transmitted from the transmission buffer 22 of the lower layer 11 in order from the top, so that packets are transferred from the lower layer 11 to the upper layer 12. Not necessary.
[0060]
Next, an example of processing performed by the
As an example, the
[0061]
As another example, the
Here, as a specific example, a method for determining the priority by analyzing the information of the port number included in the header information will be described.
[0062]
FIG. 6A shows an image of communication between computers, and shows a
The
The
[0063]
FIG. 6B shows an example of an IP packet.
The IP packet shown in FIG. 6B includes an IP header including information on a source IP address, a destination (destination) IP address, and a protocol number (a TCP number in the example of FIG. 5B), a source It is composed of a TCP header including information of a port number and a destination port number, and data.
[0064]
For example, when the
In this case, it is possible to identify the application that transmits or receives the IP packet based on the port number included in the TCP header of the IP packet, and is applied based on the protocol number included in the IP header of the IP packet. Can be identified.
[0065]
For example, the port number is 80 for http, 23 for telnet and 21 for ftp, and the protocol number is 6 for TCP and 17 for UDP.
FIG. 7A shows a detailed example of the format of the TCP header, FIG. 7B shows a detailed example of the format of the UDP header, and FIG. A detailed example of the format of the IP header is shown.
[0066]
The TCP header includes a source port number, a destination port number, a sequence number, an acknowledgment number, an offset, a reservation, a code bit, a window size, a checksum, an urgent pointer, an option, Contains padding information.
The UDP header includes source port number, destination port number, packet length, and checksum information.
The IP header includes a version, a header length, a service type, a packet length, an identifier, a flag, a fragment offset, a lifetime, a protocol number, a header checksum, a source IP address, and a destination. IP address, option, and padding information are included.
[0067]
The
FIG. 8 shows an example of the contents of such a port number-priority correspondence table, in which a plurality of port numbers (such as “6000”) correspond to respective priorities (such as “7”). Attached and memorized.
[0068]
Further, the
[0069]
As described above, the higher layer 12 performs the operation of determining the priority corresponding to the port number included in the transmission data input from the lower layer 11 as the priority of the transmission data, thereby indicating the port indicating the transmission source application. Priority control of transmission data can be performed corresponding to the number.
[0070]
For example, when the frame of transmission data is an Ethernet (registered trademark) frame, an Ethernet (registered trademark) MAC header is added in front of the above-described IP header, and a destination (transmission destination) is included in the MAC header. Terminal address information and source terminal address information are included.
In such a case, the
[0071]
That is, the
FIG. 9 shows an example of the contents of such a MAC address-priority correspondence table, and a plurality of MAC addresses (such as “11-22-33-00-00-01”) and the priority corresponding to each. The degree (“7” or the like) is stored in association with each other.
[0072]
Further, the
[0073]
As a method for determining the priority by analyzing header information, a method for analyzing various information may be used. For example, a method for analyzing a port number of a transmission source, a destination (transmission destination), or the like. The priority can be determined by a method of analyzing a port number or a method of analyzing a protocol type such as UDP or TCP.
Further, the address of the terminal is not limited to the MAC address, and for example, an IP address or another address can be used.
[0074]
As described above, the packet transfer apparatus of this example includes the transfer control unit 1, the reception unit 2, and the
[0075]
Further, in this example, the processing form includes a first processing form (processing form of processing mode 1) that is transmitted from the
[0076]
In this example, the switching
Further, in this example, in the first processing mode, transfer control of the packet is performed by processing in the lower layer 11, and in the second processing mode, transfer control of the packet is performed by processing in the upper layer 12.
Further, in this example, when the second processing mode is switched to the first processing mode, the packet held in the upper layer 12 is transferred to the lower layer 11.
[0077]
In the packet transfer apparatus of this example, the packet transfer processing form is adaptively controlled to be switched in accordance with the information transmission rate in the wireless section.
Specifically, in the packet transfer apparatus of this example, when the information transmission rate in the radio section on the transmission side is larger than a predetermined threshold, the first packet transfer is performed in the lower layer (lower layer) 11. On the other hand, when the information transmission rate in the radio section on the transmission side is smaller than a predetermined threshold, packet transfer is performed in the higher layer (upper layer) 12 in the second processing mode. Operate.
Further, the upper layer 12 reads packet header information and performs queuing in consideration of QoS such as packet priority. In the lower layer 11, the packets received from the receiving unit 2 or the upper layer 12 are sent to the transmitting unit 22 in order.
[0078]
As a result, when the information transmission rate on the transmission side is smaller than a predetermined threshold, a packet having a high priority is preferentially transmitted from the
[0079]
Furthermore, when the information transmission rate in the wireless section is low, there is a surplus in the processing time for transfer control, and the upper layer 12 can execute the QoS control processing for transmission data using this surplus processing time. Thus, for example, it is not necessary to provide a high-speed processor, and it is possible to provide a high-quality service with inexpensive hardware.
[0080]
Therefore, the packet transfer apparatus of this example is effective in improving the service quality because QoS control of the packet to be transferred is adaptively performed according to the information transmission rate on the transmission side. Further, when the information transmission speed on the transmission side is larger than a predetermined threshold and the transmission rate is high, the transfer process is performed only in the lower layer 11, so that a high-speed transfer process can be realized. Also, when the information transmission rate on the transmission side is smaller than a predetermined threshold and the transmission rate is low, the remaining transmission processing time is reduced by the QoS control because the information transmission rate in the wireless section is reduced (slowed). By allocating to processing, for example, a high-speed processor is not required, and a power saving, small heat generation, small size, and inexpensive system can be realized.
[0081]
In the packet transfer apparatus of this example, the packet transfer means is configured by the functions of the reception unit 2, the
Further, in the packet transfer apparatus of this example, the packet receiving unit is configured by the function of the receiving unit 2 and the reception function of the transfer control unit 1, and the packet transmission unit is configured by the function of the transmitting
[0082]
Further, in the packet transfer apparatus of this example, as the function of the first layer 11, the reception buffer means is configured by the function of the
[0083]
In the packet transfer apparatus of this example, a wireless communication unit is configured by the function of the
In the packet transfer apparatus of this example, as a plurality of different transfer modes, a transfer mode in the first processing mode corresponding to the processing mode 1 and a transfer mode in the second processing mode corresponding to the processing mode 2 are provided. It is used.
Further, in the packet transfer apparatus of this example, the
[0084]
Here, the configurations of the packet transfer apparatus and the wireless communication system according to the present invention are not necessarily limited to those described above, and various configurations may be used. The present invention can also be provided as, for example, a method or method for executing the processing according to the present invention or a program for realizing such a method or method.
The application field of the present invention is not necessarily limited to the above-described fields, and the present invention can be applied to various fields.
[0085]
In addition, as various processes performed in the packet transfer apparatus or the wireless communication system according to the present invention, for example, a control program stored in a ROM (Read Only Memory) in a hardware resource including a processor, a memory, etc. A configuration controlled by execution may be used, and for example, each functional unit for executing the processing may be configured as an independent hardware circuit.
Further, the present invention can be grasped as a computer-readable recording medium such as a floppy (registered trademark) disk or a CD (Compact Disc) -ROM storing the control program, or the program (itself). The processing according to the present invention can be performed by inputting a program from a recording medium to a computer and causing the processor to execute the program.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, the packet transfer apparatus according to the present invention has a function of transferring a packet by a plurality of different transfer modes. For example, even when the communication status of a packet changes, the change can be handled. Thus, since the transfer mode for transferring packets is switched, the efficiency of packet transfer can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a packet transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a procedure of reception processing performed by a transfer control unit.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a procedure of transmission processing performed by a transfer control unit.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a processing procedure at the time of processing mode switching performed by a transfer control unit.
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of processing for determining priority based on header information of transmission data;
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a header format.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of correspondence between port numbers and priorities.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of correspondence between MAC addresses and priorities.
[Explanation of symbols]
1 .... Transfer control unit, 2 .... Reception unit, 3 .... Transmission unit, 11 .... Lower layer,
12 .... Upper layer, 13 .... Switch control unit, 21..Reception buffer,
22 ....
33 ··· Packet reading unit, Q1 to Qn · · queue,
41 .. Packet transfer device, 42 .. Radio equipment, 43 .. Antenna
51 .. Server, 52 .. Client, 53 .. Transmission path,
Claims (1)
受信パケットを一時的に記憶する受信バッファ及び送信パケットを一時的に記憶する送信バッファを有する下位レイヤと、
前記下位レイヤの受信バッファに格納された受信パケットが送られた場合に優先度の高いパケットを優先的に送信するように当該受信パケットを前記下位レイヤの送信バッファに格納する上位レイヤと、
前記下位レイヤの受信バッファに格納された受信パケットを前記下位レイヤの送信バッファに格納する第１の転送態様によりパケットを転送する機能と、前記下位レイヤの受信バッファに格納された受信パケットを前記上位レイヤへ送って前記上位レイヤから前記下位レイヤの送信バッファに格納する第２の転送態様によりパケットを転送する機能を有するパケット転送手段と、
情報伝送速度が閾値より小さい場合には前記パケット転送手段によりパケットを転送する転送態様を前記第２の転送態様へ切り替え、情報伝送速度が閾値より大きい場合には前記パケット転送手段によりパケットを転送する転送態様を前記第１の転送態様へ切り替えるパケット転送態様切替手段と、
を備えたことを特徴とするパケット転送装置。In a packet transfer device that transfers packets,
A lower layer having a reception buffer for temporarily storing received packets and a transmission buffer for temporarily storing transmission packets;
An upper layer that stores the received packet in the lower layer transmission buffer so as to preferentially transmit a high priority packet when the received packet stored in the lower layer reception buffer is sent;
A function of transferring a packet by a first transfer mode in which the received packet stored in the lower layer reception buffer is stored in the lower layer transmission buffer; and a received packet stored in the lower layer reception buffer A packet transfer means having a function of transferring a packet according to a second transfer mode to be sent to a layer and stored in the transmission buffer of the lower layer from the upper layer;
When the information transmission rate is lower than the threshold, the packet transfer unit transfers the packet transfer mode to the second transfer mode, and when the information transmission rate is higher than the threshold, the packet transfer unit transfers the packet. Packet transfer mode switching means for switching the transfer mode to the first transfer mode ;
A packet transfer apparatus comprising:
Priority Applications (1)
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