JP4998311B2 - ポリサ装置および帯域制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ポリサ装置および帯域制御プログラムに関し、特に、フレーム通過に消費されるリソースの供給タイミングがポリサごとに独立している場合でも、公平にフレームを通過させることができるポリサ装置および帯域制御プログラムに関する。

近年、例えばレイヤ２スイッチ（以下「Ｌ２スイッチ」という）などの中継装置においては、中継されるフレームに要求される品質によってフレーム中継の優先度を制御するＱｏＳ（Quality of Service）制御が行われることがある。このような中継装置には、例えば特許文献１に記載されるように、入力側でポリシングを行うポリサと出力側でシェーピングを行うシェーパとが設けられることがある。

図９は、ポリサおよびシェーパを備えた一般的なＬ２スイッチの概略構成を示すブロック図である。同図に示すＬ２スイッチは、ｎ個（ｎは２以上の整数）のポートを備えており、それぞれのポートに対応するクラシファイ部１０−１〜１０−ｎ、ポリサ２０−１〜２０−ｎ、およびシェーパ４０−１〜４０−ｎを有している。

Ｌ２スイッチの各ポートから入力される入力フレームは、クラシファイ部１０−１〜１０−ｎによって、優先度に応じたクラスに振り分けられ、ポリサ２０−１〜２０−ｎへ出力される。そして、フレームは、ポリサ２０−１〜２０−ｎによって帯域制御されてスイッチ部３０へ出力される。このとき、ポリサ２０−１〜２０−ｎには、一般にトークンなどと呼ばれる帯域制御のためのリソースが所定周期で供給されており、各ポリサ２０−１〜２０−ｎは、このリソースを消費しながら蓄積されたリソースの範囲内でフレームを出力することにより、フレームのクラスに従った帯域制御を行っている。

ポリサ２０−１〜２０−ｎから出力されたフレームは、スイッチ部３０によって、フレームの宛先に応じたポートに対応するシェーパ４０−１〜４０−ｎへ出力され、シェーパ４０−１〜４０−ｎによって帯域制御された上で、各ポートから出力フレームとして出力される。

特開２００６−１７３７２６号公報

ところで、通常、中継装置内に設けられる複数のポリサには、それぞれ独立した周期で帯域制御のためのリソースが供給される。すなわち、例えば図９に示したＬ２スイッチにおいて、ポリサ２０−１〜２０−ｎには、それぞれ異なったタイミングでリソースが供給されることになる。加えて、いずれかのポリサからフレームが出力されると、他のポリサにおけるリソースも消費されるため、リソース供給タイミングの差によっては、常に一部のポリサのみがフレームを通過させることになるという問題がある。

具体的には、例えば図９において、ポリサ２０−１に対するリソース供給タイミングが他のポリサ２０−２〜２０−ｎに対するリソース供給タイミングより早い場合、ポリサ２０−１は、他のポリサ２０−２〜２０−ｎに対するリソース供給タイミングより前にリソースを独占することになる。そして、リソースを独占する間にポリサ２０−１が大量にリソースを消費すれば、ポリサ２０−２〜２０−ｎに対するリソース供給タイミング前に、ポリサ２０−２〜２０−ｎにおけるリソース量が０未満に低下し、リソース供給タイミングにおいてリソースが供給されてもポリサ２０−２〜２０−ｎにおけるリソース量が０以上まで回復しなければ、ポリサ２０−２〜２０−ｎがフレームを通過させることはできない。

その後、ポリサ２０−１に対する次のリソース供給タイミングが到来すると、再びポリサ２０−１がリソースを独占してフレームを通過させ、他のポリサ２０−２〜２０−ｎが消費可能なリソースが枯渇してしまう。そして、リソースの枯渇により、ポリサ２０−２〜２０−ｎは、フレームを廃棄せざるを得ない一方で、ポリサ２０−１は、リソースを独占して次々に新たなフレームを通過させることになる。

このように、各ポリサに対するリソース供給タイミングが独立しているため、フレームの通過に関して公平性が保証されておらず、たとえフレームを送信するユーザが通信サービス事業者に対して同一料金を支払っていても、中継装置において同一の帯域が確保されないことがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、フレーム通過に消費されるリソースの供給タイミングがポリサごとに独立している場合でも、公平にフレームを通過させることができるポリサ装置および帯域制御プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るポリサ装置は、自装置に固有のリソース供給タイミング間の各周期において自装置および他のポリサ装置のそれぞれがフレームを通過させたか否かを示す通過情報を記憶する記憶手段と、自装置または他のポリサ装置がフレームを通過させる際に消費されるリソースの蓄積量の変化を管理する管理手段と、前記記憶手段によって記憶された通過情報および前記管理手段によって管理されたリソース蓄積量の変化の少なくともいずれか一方に基づいて、次回のリソース供給タイミング後の次周期において自ポリサのフレーム通過を許容するか否かを決定する決定手段と、前記決定手段による決定に従って、自装置に入力されたフレームをリソース供給タイミング間の各周期において出力する出力手段とを有する構成を採る。

この構成によれば、リソース供給タイミング間の周期ごとに、リソース蓄積量の変化または通貨情報に基づいて、次周期において自ポリサのフレーム通過を許容するか否かを決定するため、今周期中にフレームを通過させてリソースを消費したポリサは、次周期で他のポリサにリソースを譲ることができる。結果として、フレーム通過に消費されるリソースの供給タイミングがポリサごとに独立している場合でも、公平にフレームを通過させることができる。

また、本発明に係るポリサ装置は、上記構成において、前記決定手段は、現時点を含む今周期中に前記出力手段によってフレームが出力された場合、次周期において自装置のフレーム通過を許容しないと決定する構成を採る。

この構成によれば、今周期中にフレームを通過させたポリサは、次周期において自ポリサのフレーム通過を許容しないと決定するため、次周期においては、たとえ消費可能なリソースがあっても、自ポリサは、他のポリサにリソースを譲ることができる。

また、本発明に係るポリサ装置は、上記構成において、前記決定手段は、前記記憶手段によって記憶された通過情報が、今周期以前の所定数の周期中にすべてのポリサ装置がフレームを通過させたことを示す場合、今周期中に前記出力手段によってフレームが出力されても、次周期において自装置のフレーム通過を許容すると決定する構成を採る。

この構成によれば、今周期までにすべてのポリサがフレームを通過させていれば、今周期中にフレームを通過させたか否かに関わらず、次周期において自ポリサのフレーム通過が許容される。このため、すべてのポリサが既に公平にフレームを通過させていれば、自ポリサが不要にフレームの通過を停止することがない。

また、本発明に係るポリサ装置は、上記構成において、前記決定手段は、前回のリソース供給タイミング前の前周期末において前記管理手段によって管理されるリソース蓄積量が０以上であった場合、今周期中に前記出力手段によってフレームが出力されても、次周期において自装置のフレーム通過を許容すると決定する構成を採る。

この構成によれば、前周期末にリソースが余っていれば、今周期中にフレームを通過させたか否かに関わらず、次周期において自ポリサのフレーム通過が許容される。このため、そもそも通過させるフレームが他のポリサに入力されていない場合には、自ポリサのフレーム通過を許容し、帯域割れを防止することができる。

また、本発明に係るポリサ装置は、上記構成において、前記決定手段は、前記記憶手段によって記憶された通過情報が、今周期以前の所定数の連続した周期において同一のポリサ装置のみがフレームを通過させたことを示す場合、次周期において自装置のフレーム通過を許容すると決定する構成を採る。

この構成によれば、所定数の連続した周期において同じポリサのみがフレームを通過させた場合には、次周期において自ポリサのフレーム通過を許容すると決定する。このため、各ポリサは、連続した周期においてフレームを通過させたポリサが実際に使用中のポリサであると判断して、それ以外の未使用のポリサに対して不要にリソースを譲ることを防止することができる。

また、本発明に係るポリサ装置は、上記構成において、前記決定手段は、前回のリソース供給タイミング後の今周期の初めにおいて前記管理手段によって管理されるリソース蓄積量が０以下であった場合、次周期における自装置のフレーム通過の許否を今周期と同等とする構成を採る。

この構成によれば、今周期の初めにおいてリソースが不足していれば、次周期におけるフレーム通過の許否は今周期から変更しない。このため、例えば前周期に巨大なフレームがいずれかのポリサを通過して、多くのリソースが消費された場合、リソース蓄積量が０以上に回復するまでは現状維持をすることができ、ポリサ間での公平性を確保することができる。

また、本発明に係るポリサ装置は、上記構成において、前記管理手段は、自装置または他のポリサ装置がフレームを通過させるときに、フレーム通過により消費された消費リソース量をリソース蓄積量から減算する構成を採る。

この構成によれば、自ポリサまたは他のポリサによるフレーム通過に応じたリソース量を自ポリサのリソース蓄積量から減算するため、自ポリサに供給されるリソースの範囲内でフレームを通過させることができ、消費するリソース量の上限を厳守することができる。

また、本発明に係るポリサ装置は、上記構成において、前記管理手段は、現在のリソース蓄積量とリソース供給タイミングにおいて供給される一定のリソース量との和が０以下である場合、他のポリサ装置がフレームを通過させても、消費リソース量をリソース蓄積量から減算しない構成を採る。

この構成によれば、現在のリソース蓄積量と供給されるリソース量との和が０以下であれば、消費リソース量をリソース蓄積量から減算しない。このため、クロック周波数が早く、自ポリサの周期と１周期以上の同期はずれが生じている他のポリサがフレームを通過させても、自ポリサのリソース蓄積量が減少することはなく、クロック周波数が早い他のポリサがリソースを独占することを防止することができる。

また、本発明に係るポリサ装置は、上記構成において、前記決定手段は、リソース供給タイミング前にリソース蓄積量が０以上であるか否かを示すリソース余剰フラグ、リソース供給タイミング後にリソース蓄積量が０以上であるか否かを示す供給充足フラグ、および自装置のフレーム通過を許容するか否かを示すスキップフラグを記憶するフラグ記憶手段を含み、前記記憶手段によって記憶されたフラグを更新することにより、次周期において自装置のフレーム通過を許容するか否かを決定する構成を採る。

この構成によれば、リソース余剰フラグ、供給充足フラグ、およびスキップフラグを更新することにより、自ポリサのフレーム通過の許否を決定するため、簡易な装置構成で確実にポリサ間の公平性を確保することができる。

また、本発明に係る帯域制御プログラムは、複数のポリサを備えるコンピュータによって実行される帯域制御プログラムであって、前記コンピュータに、第１のポリサに固有のリソース供給タイミング間の各周期において第１のポリサおよび第２のポリサのそれぞれがフレームを通過させたか否かを示す通過情報を取得する第１取得ステップと、第１のポリサまたは第２のポリサがフレームを通過させる際に消費されるリソースの蓄積量の変化を取得する第２取得ステップと、前記第１取得ステップにて取得された通過情報または前記第２取得ステップにて取得されたリソース蓄積量の変化に基づいて、次回のリソース供給タイミング後の次周期において第１のポリサのフレーム通過を許容するか否かを決定する決定ステップと、前記決定ステップにおける決定に従って、第１のポリサに入力されたフレームをリソース供給タイミング間の次周期において出力する出力ステップとを実行させるようにした。

また、本発明にかかる帯域制御方法は、他のポリサ装置とともに同一装置内に設けられるポリサ装置における帯域制御方法であって、自ポリサ装置に固有のリソース供給タイミング間の各周期において自ポリサ装置および他のポリサ装置のそれぞれがフレームを通過させたか否かを示す通過情報を取得する第１取得ステップと、自ポリサ装置または他のポリサ装置がフレームを通過させる際に消費されるリソースの蓄積量の変化を取得する第２取得ステップと、前記第１取得ステップにて取得された通過情報または前記第２取得ステップにて取得されたリソース蓄積量の変化に基づいて、次回のリソース供給タイミング後の次周期において自ポリサ装置のフレーム通過を許容するか否かを決定する決定ステップと、前記決定ステップにおける決定に従って、自ポリサ装置に入力されたフレームをリソース供給タイミング間の次周期において出力する出力ステップとを有するようにした。

これらによれば、リソース供給タイミング間の周期ごとに、リソース蓄積量の変化または通貨情報に基づいて、次周期において自ポリサのフレーム通過を許容するか否かを決定するため、今周期中に自ポリサがフレームを通過させてリソースを消費した場合には、次周期で他のポリサにリソースを譲ることができる。結果として、フレーム通過に消費されるリソースの供給タイミングがポリサごとに独立している場合でも、公平にフレームを通過させることができる。

本明細書に開示されたポリサ装置および帯域制御プログラムによれば、フレーム通過に消費されるリソースの供給タイミングがポリサごとに独立している場合でも、公平にフレームを通過させることができる。

本発明の骨子は、フレームを通過させたポリサが、次回のリソース供給タイミング後はリソースの消費を控え、他のポリサにリソースを譲ることである。以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るＬ２スイッチの概略構成を示すブロック図である。同図に示すＬ２スイッチは、クラシファイ部１００−１〜１００−ｎ、ポリサ２００−１〜２００−ｎ、スイッチ部３００、およびシェーパ４００−１〜４００−ｎを有している。

クラシファイ部１００−１〜１００−ｎは、それぞれ別のポートに接続されており、ポートから入力されるフレームを受け付ける。そして、クラシファイ部１００−１〜１００−ｎは、フレームを優先度に応じたクラスに振り分け、それぞれポリサ２００−１〜２００−ｎへ出力する。

ポリサ２００−１〜２００−ｎは、それぞれ独立したリソース供給タイミングにおいて供給されるリソースを消費しながら、帯域制御してフレームを通過させる。ポリサ２００−１〜２００−ｎは、フレームを通過させるのに必要なリソースが枯渇している場合には、クラシファイ部１００−１〜１００−ｎから出力されたフレームを廃棄する。また、ポリサ２００−１〜２００−ｎは、それぞれリソース供給タイミングが到来すると、次回のリソース供給タイミングまでの間にフレームを通過させるか否かを示すスキップフラグを更新し、更新されたスキップフラグを参照してフレームを通過させるか否かを決定する。このとき、ポリサ２００−１〜２００−ｎは、自ポリサおよび他ポリサがフレームを通過させたか否かを示す通過情報をスイッチ部３００から取得し、各ポリサが公平にフレームを通過させるようにスキップフラグを更新する。ポリサ２００−１〜２００−ｎの構成および動作については、後に詳述する。

スイッチ部３００は、フレームの宛先アドレスに対応するポートに接続されたシェーパ４００−１〜４００−ｎへフレームを出力する。そして、スイッチ部３００は、出力したフレームを通過させたポリサ２００−１〜２００−ｎを識別可能な通過情報を各ポリサ２００−１〜２００−ｎへ出力する。

シェーパ４００−１〜４００−ｎは、それぞれ別のポートに接続されており、スイッチ部３００から出力されたフレームを帯域制御しながら各ポートを介して出力する。このとき、シェーパ４００−１〜４００−ｎは、所定の帯域を超過しないように、必要に応じてフレームをキューイングして遅延させながらすべてのフレームをポートから出力する。すなわち、シェーパ４００−１〜４００−ｎは、フレームを廃棄することはない。

図２は、本実施の形態に係るポリサ２００の要部構成を示すブロック図である。同図に示すポリサ２００は、フレーム入出力部２０１、通過情報取得部２０２、リソース管理部２０３、管理情報記憶部２０４、フラグ更新部２０５、およびフラグ判定部２０６を有している。なお、図１に示したポリサ２００−１〜２００−ｎは、図２に示すポリサ２００と同様の構成を有している。

フレーム入出力部２０１は、リソース管理部２０３において管理されているリソースを消費しながら、フラグ判定部２０６の指示に従って、対応するクラシファイ部から出力されたフレームを通過させる。すなわち、フレーム入出力部２０１は、リソース管理部２０３において管理されているリソース蓄積量が０より大きく、かつ、フラグ判定部２０６によってフレームの通過が許可されればフレームを通過させる。なお、フレーム入出力部２０１がフレームを通過させるために消費するリソース量は、フレームのサイズによって異なり、フレームが大きければ消費するリソース量も大きく、フレームが小さければ消費するリソース量も小さい。

通過情報取得部２０２は、スイッチ部３００によってフレームが出力されるたびに、このフレームのサイズおよびこのフレームを通過させたポリサを示す通過情報をスイッチ部３００から取得する。そして、通過情報取得部２０２は、取得された通過情報を参照し、フレームのサイズをリソース管理部２０３へ通知し、フレームを通過させたポリサを管理情報記憶部２０４へ通知する。

リソース管理部２０３は、ポリサ２００において供給および消費されるリソース量を管理する。すなわち、リソース管理部２０３は、ポリサ２００に固有のリソース供給タイミングにおいてリソースが供給されると、ポリサ２００におけるリソース蓄積量を供給されたリソース量だけ増加させ、ポリサ２００または他のポリサがフレームを通過させると、ポリサ２００におけるリソース蓄積量を消費されたリソース量だけ減少させる。

具体的には、リソース管理部２０３は、例えば図３に示すように変動するリソース蓄積量を管理している。すなわち、ポリサ２００に対するリソース供給タイミングは、所定の周期で到来するため、リソース供給タイミング間の周期を時系列に前周期、今周期、および次周期とすれば、リソース管理部２０３が管理するリソース蓄積量は、各周期の境目のリソース供給タイミングにおいて、一定のＰＩＲ（Peak Information Rate：ピーク情報レート）だけ増加する。また、各周期の間は、ポリサ２００または他のポリサがフレームを通過させることにより、リソース管理部２０３が管理するリソース蓄積量は、徐々に減少する。

管理情報記憶部２０４は、各周期の間においてフレームを通過させたポリサを示す通過情報およびスキップフラグなどのフラグ情報を含む管理情報を記憶する。具体的には、管理情報記憶部２０４は、例えば図４に示すように、自ポリサ２００を含むすべてのポリサが今周期および前周期においてフレームを通過させたか否かの通過情報、スキップフラグ、リソース余剰フラグ、および供給充足フラグを記憶する管理情報テーブルを有している。この管理情報テーブルは、現時点での通過情報やフラグ情報のみではなく、過去の通過情報やフラグ情報も記憶している。

図４において、今周期通過情報および前周期通過情報は、今周期および前周期においてフレームを通過させたポリサを「１」で示し、フレームを通過させていないポリサを「０」で示している。これらの通過情報は、フレームを通過させたポリサが通過情報取得部２０２から管理情報記憶部２０４へ通知されることにより、登録可能となっている。また、スキップフラグは、自ポリサ２００が次周期においてリソースの消費をスキップするか否かを示している。すなわち、自ポリサ２００が次周期においてフレームを通過させるためのリソースの消費をスキップする場合にはスキップフラグが「１」とされ、自ポリサ２００が次周期においてフレームを通過させるためのリソースの消費を許容する場合にはスキップフラグが「０」とされる。

さらに、リソース余剰フラグは、自ポリサ２００が消費可能なリソースが今周期末において余ったか否かを示している。すなわち、リソース管理部２０３によって管理されるリソース蓄積量が今周期末において０より大きい場合にはリソース余剰フラグが「１」とされ、リソース管理部２０３によって管理されるリソース蓄積量が今周期末において０以下である場合にはリソース余剰フラグが「０」とされる。また、供給充足フラグは、今周期と次周期の境目のリソース供給タイミングにおいてリソースが供給されることにより、次周期で自ポリサ２００が消費可能なリソースがあるか否かを示している。すなわち、リソース管理部２０３によって管理されるリソース蓄積量がリソース供給後に０より大きくなった場合には供給充足フラグが「１」とされ、リソース管理部２０３によって管理されるリソース蓄積量がリソース供給後も０以下である場合には供給充足フラグが「０」とされる。

フラグ更新部２０５は、リソース管理部２０３によって管理されるリソース蓄積量、および管理情報記憶部２０４によって記憶される通過情報やフラグ情報に基づいて、管理情報記憶部２０４に記憶されたスキップフラグ、リソース余剰フラグ、および供給充足フラグを更新する。具体的には、フラグ更新部２０５は、各周期末においてリソース蓄積量が０より大きいか否かを判断し、判断結果に基づいて周期末におけるリソース余剰フラグを新たに登録する。また、フラグ更新部２０５は、各周期末においてリソースが供給された後にリソース蓄積量が０より大きくなったか否かを判断し、判断結果に基づいて周期末における供給充足フラグを新たに登録する。

さらに、フラグ更新部２０５は、前周期末のリソース余剰フラグおよび供給充足フラグと、前周期および今周期の通過情報とに基づいて、次周期に自ポリサ２００がリソース消費をスキップするか否かを示すスキップフラグを新たに登録する。このとき、フラグ更新部２０５は、今周期において自ポリサ２００がフレームを通過させているとともに今周期までにフレームを通過させていないポリサが存在し、かつ、前周期末においてリソースが余っていなかったことをリソース余剰フラグが示す場合にスキップフラグを「１」とする。

これは、今周期において自ポリサ２００がフレームを通過させている場合には、自ポリサ２００によるリソース消費により、今周期において他のポリサがフレームを通過させることができなかった可能性があるため、次周期においては自ポリサ２００が他のポリサにリソースを譲ることを意味している。ただし、今周期までにすべてのポリサがフレームを通過させていれば、各ポリサが公平にフレームを通過させていると考えられるため、自ポリサ２００は、次周期においてリソースを譲る必要がない。また、前周期末においてリソースが余っている場合には、たとえ今周期において他のポリサがフレームを通過させていなくても、そもそも他のポリサには通過させるフレームがないものと考えられるため、自ポリサ２００は、次周期においてリソースを譲る必要がない。

このように、フラグ更新部２０５は、各ポリサが公平にフレームを通過させるように、自ポリサ２００が次周期において他のポリサにリソースを譲るか否かを決定し、リソースを譲る場合には、今周期末にスキップフラグ「１」を新たに登録する。なお、フラグ更新部２０５によるフラグの更新処理については、後に詳述する。

フラグ判定部２０６は、管理情報記憶部２０４に記憶された最新のスキップフラグを参照し、スキップフラグが「０」であれば、フレーム入出力部２０１がフレームを通過させることを許可し、スキップフラグが「１」であれば、フレーム入出力部２０１がフレームを通過させることを禁止する。

次いで、上記のように構成されたポリサ２００のリソース供給タイミングにおける動作について、図５に示すフロー図を参照しながら説明する。なお、以下においては、今周期と次周期の境目のリソース供給タイミングにおけるフラグの更新により、次周期での帯域を制御する帯域制御方法ついて説明する。

自ポリサ２００または他のポリサがフレームを通過させている間、通過情報取得部２０２によって、通過情報が取得され、リソース管理部２０３におけるリソース蓄積量および管理情報記憶部２０４における今周期通過情報が登録される。そして、自ポリサ２００のリソース供給タイミングが到来して今周期が完了すると（ステップＳ１０１）、フラグ更新部２０５によって、スキップフラグ更新処理が実行される（ステップＳ１０２）。

スキップフラグ更新処理は、前周期および今周期の通過情報と、前周期末のリソース余剰フラグと、前周期末（すなわち今周期の初め）の供給充足フラグとに基づいて行われる。このスキップフラグ更新処理については、後に詳述する。

そして、フラグ更新部２０５によって、リソース管理部２０３におけるリソース蓄積量が今周期末において余っているか否かに応じたリソース余剰フラグ更新処理が実行される（ステップＳ１０３）。このリソース余剰フラグ更新処理についても、後に詳述する。

管理情報記憶部２０４に記憶されたスキップフラグおよびリソース余剰フラグが更新されると、自ポリサ２００に一定のＰＩＲだけリソースが供給され（ステップＳ１０４）、リソース管理部２０３に記憶されたリソース蓄積量がＰＩＲだけ増加する。そして、フラグ更新部２０５によって、リソース供給後のリソース蓄積量が０より大きいか否かが判断され（ステップＳ１０５）、リソース蓄積量が０より大きくなっていれば（ステップＳ１０５Ｙｅｓ）、管理情報記憶部２０４に供給充足フラグ「１」が新たに登録され（ステップＳ１０６）、リソース蓄積量が０以下であれば（ステップＳ１０５Ｎｏ）、管理情報記憶部２０４に供給充足フラグ「０」が新たに登録される（ステップＳ１０７）。

このようにして、今周期末におけるリソース供給およびフラグ更新が完了すると、次周期が開始され（ステップＳ１０８）、次周期の間は、フラグ判定部２０６によって最新のスキップフラグが参照され、スキップフラグが「０」であれば、リソース管理部２０３のリソース蓄積量を消費しながらフレーム入出力部２０１によってフレームが通過させられる。一方、スキップフラグが「１」であれば、リソースが他のポリサへ譲られ、自ポリサ２００はフレームを通過させない。

次に、本実施の形態に係るスキップフラグ更新処理について、図６に示すフロー図を参照しながら説明する。同図に示すスキップフラグ更新処理は、リソース供給タイミングが到来するとフラグ更新部２０５によって実行される。

まず、フラグ更新部２０５によって、管理情報記憶部２０４に記憶された最新の今周期通過情報が参照され、今周期中に自ポリサ２００がフレームを通過させたか否かが判断される（ステップＳ２０１）。この結果、今周期中に自ポリサ２００がフレームを通過させている場合（ステップＳ２０１Ｙｅｓ）、次周期においては自ポリサ２００が他のポリサにリソースを譲った方が公平となる可能性がある。

そこで、フラグ更新部２０５によって、今周期通過情報および前周期通過情報が参照され、すべての他のポリサが今周期までにフレームを通過させたか否かが判断される（ステップＳ２０２）。この結果、今周期までにすべての他のポリサがフレームを通過させていれば（ステップＳ２０２Ｙｅｓ）、すべてのポリサが公平にフレームを通過させていると考えられるため、自ポリサ２００が次周期において他のポリサにリソースを譲る必要はなく、管理情報記憶部２０４にスキップフラグ「０」が新たに登録される（ステップＳ２０６）。また、今周期までにフレームを通過させていない他のポリサがあれば（ステップＳ２０２Ｎｏ）、リソースの枯渇により今周期までにフレームを通過させることができなかったポリサがある可能性がある。

そこで、フラグ更新部２０５によって、前周期末の時点のリソース余剰フラグが参照され、前周期末においてリソースが余っていたか否か（すなわち、リソース余剰フラグが「１」であるか否か）が判断される（ステップＳ２０３）。この結果、前周期末においてリソースが余っていれば（ステップＳ２０３Ｙｅｓ）、今周期までにフレームを通過させていないポリサには、そもそもフレームが入力されていないと考えられるため、自ポリサ２００が次周期において他のポリサにリソースを譲る必要はなく、管理情報記憶部２０４にスキップフラグ「０」が新たに登録される（ステップＳ２０６）。また、前周期末においてリソースが余っていなければ（ステップＳ２０３Ｎｏ）、リソースの枯渇により今周期までにフレームを通過させることができなかったポリサがあるものと考えられるため、管理情報記憶部２０４にスキップフラグ「１」が新たに登録される（ステップＳ２０４）。

一方、今周期中に自ポリサ２００がフレームを通過させていない場合（ステップＳ２０１Ｎｏ）、フラグ更新部２０５によって、今周期通過情報および前周期通過情報が参照され、自ポリサ２００を含むすべてのポリサが今周期までにフレームを通過させたか否かが判断される（ステップＳ２０５）。この結果、今周期までにすべてのポリサがフレームを通過させていれば（ステップＳ２０５Ｙｅｓ）、すべてのポリサが公平にフレームを通過させていると考えられるため、自ポリサ２００が次周期において他のポリサにリソースを譲る必要はなく、管理情報記憶部２０４にスキップフラグ「０」が新たに登録される（ステップＳ２０６）。また、今周期までにすべてのポリサがフレームを通過させていなければ（ステップＳ２０５Ｎｏ）、リソースの枯渇により今周期までにフレームを通過させることができなかったポリサがある可能性がある。

ここでは、フレームを通過させることができなかったポリサが自ポリサ２００である可能性もあるため、管理情報記憶部２０４にスキップフラグ「１」が新たに登録されることはない。ただし、フラグ更新部２０５によって、前周期末（すなわち、今周期の初め）における供給充足フラグが「１」であるか否かが判断され（ステップＳ２０７）、供給充足フラグが「０」である場合には（ステップＳ２０７Ｎｏ）、管理情報記憶部２０４に前回と同じスキップフラグが登録される（ステップＳ２１０）。

ここで、前周期末（今周期の初め）における供給充足フラグが「０」であるということは、前周期に多くのリソースを消費する巨大なフレームがいずれかのポリサを通過したことを意味しており、リソース供給タイミングでリソースが供給されても、リソース蓄積量が０より大きい値にまで回復しなかったことを示している。そこで、このような場合には、いずれのポリサもスキップフラグを変更せず、現状を維持するようにしている。そして、リソース蓄積量が０より大きい値に回復した際に、改めてスキップフラグが適正に更新される。

また、前周期末（今周期の初め）における供給充足フラグが「１」である場合には（ステップＳ２０７Ｙｅｓ）、フラグ更新部２０５によって、最新の今周期通過情報および前周期通過情報が参照され、今周期と前周期にフレームを通過させたポリサが一致しているか否かが判断される（ステップＳ２０８）。この結果、今周期と前周期でまったく同じポリサがフレームを通過させていれば（ステップＳ２０８Ｙｅｓ）、リソースの供給は充足していることから、今周期および前周期においてフレームを通過させたポリサのみが使用中のポリサであり、残りのポリサは使用されていないポリサであると考えられる。ここでは、今周期において自ポリサ２００がフレームを通過させていないため、自ポリサ２００は、今周期および前周期においてフレームを通過させておらず、使用されていないポリサである。使用されていないポリサに対しては、リソース消費の公平性を考慮する必要がないため、管理情報記憶部２０４にスキップフラグ「０」が新たに登録される（ステップＳ２０６）。

一方、今周期と前周期でフレームを通過させるポリサが異なっていれば（ステップＳ２０８Ｎｏ）、フラグ更新部２０５によって、前周期末の時点のリソース余剰フラグが参照され、前周期末においてリソースが余っていたか否か（すなわち、リソース余剰フラグが「１」であるか否か）が判断される（ステップＳ２０９）。この結果、前周期末においてリソースが余っていれば（ステップＳ２０９Ｙｅｓ）、今周期までにフレームを通過させていないポリサには、そもそもフレームが入力されていないと考えられるため、自ポリサ２００が次周期において他のポリサにリソースを譲る必要はなく、管理情報記憶部２０４にスキップフラグ「０」が新たに登録される（ステップＳ２０６）。

また、前周期末においてリソースが余っていなければ（ステップＳ２０９Ｎｏ）、全体的にリソース消費量が多く、リソースの供給は充足しているもののすべてのポリサが十分にフレームを通過させていないと考えられるため、管理情報記憶部２０４に前回と同じスキップフラグが登録される（ステップＳ２１０）。すなわち、この場合は、過去に自ポリサ２００におけるスキップフラグを変更したにも関わらず、まだフレーム通過の公平性が十分に確保されていない状態と考えられるため、自ポリサ２００は現状を維持するようにしている。

このように、今周期において自ポリサ２００がリソースを消費し、今周期において他のポリサがリソースを消費できなかった可能性がある場合には、スキップフラグが「１」に変更されるため、次周期においては、自ポリサ２００がリソースの消費を控え、代わりに他のポリサがリソースを消費することができる。結果として、複数のポリサによるリソース消費の公平性を確保することができる。

次に、本実施の形態に係るリソース余剰フラグ更新処理について、図７に示すフロー図を参照しながら説明する。同図に示すリソース余剰フラグ更新処理は、リソース供給タイミングが到来するとフラグ更新部２０５によって実行される。

まず、フラグ更新部２０５によって、管理情報記憶部２０４に記憶された最新の今周期通過情報が参照され、今周期中に自ポリサ２００がフレームを通過させたか否かが判断される（ステップＳ３０１）。この結果、今周期中に自ポリサ２００がフレームを通過させていない場合（ステップＳ３０１Ｎｏ）、リソースの枯渇により自ポリサ２００がフレームを通過させることができなかったと考えられるため、リソースは余っておらず、管理情報記憶部２０４にリソース余剰フラグ「０」が新たに登録される（ステップＳ３０２）。

一方、今周期中に自ポリサ２００がフレームを通過させている場合（ステップＳ３０１Ｙｅｓ）、フラグ更新部２０５によって、最新の今周期通過情報が参照され、すべての他のポリサが今周期中にフレームを通過させたか否かが判断される（ステップＳ３０３）。この結果、今周期中にすべての他のポリサがフレームを通過させていれば（ステップＳ３０３Ｙｅｓ）、自ポリサ２００を含むすべてのポリサが今周期中にフレームを通過させたことになり、リソース量が十分であると考えられるため、次周期においていずれかのポリサが他のポリサにリソースを譲る必要がないと考えられる。したがって、管理情報記憶部２０４にリソース余剰フラグ「０」が新たに登録され（ステップＳ３０２）、次周期末のスキップフラグの更新に影響が及ばないようにされる。

また、今周期中にフレームを通過させていない他のポリサがあれば（ステップＳ３０３Ｎｏ）、リソース管理部２０３において管理されているリソース蓄積量が０より大きいか否かが判断される（ステップＳ３０４）。この結果、リソース蓄積量が０以下であれば（ステップＳ３０４Ｎｏ）、今周期末においてリソースが余っていないことになるため、管理情報記憶部２０４にリソース余剰フラグ「０」が新たに登録される（ステップＳ３０２）。また、リソース蓄積量が０より大きければ（ステップＳ３０４Ｙｅｓ）、今周期末においてリソースが余っていることになるため、管理情報記憶部２０４にリソース余剰フラグ「１」が新たに登録される（ステップＳ３０５）。

このように、今周期に自ポリサ２００がフレームを通過させるとともに、他のポリサの一部がフレームを通過させ、かつ、今周期末においてリソース蓄積量が０より大きい場合には、リソース余剰フラグが「１」に変更されるため、自ポリサ２００が次周期末においてスキップフラグを更新する際に、他のポリサにリソースを譲るべきか否かを正確に判断することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、今周期に自ポリサがフレームを通過させた一方、他のポリサがフレームを通過させておらず、さらに、前周期末においてリソースが余っていなかった場合には、自ポリサは、今周期末のリソース供給タイミングにおいてスキップフラグを「１」に更新し、次周期では他のポリサにリソースを譲る。このため、たとえリソース供給タイミングにおいて自ポリサが次周期に消費可能なリソースが供給されても、自ポリサは、次周期においてリソースを独占することがない。そして、同様の処理を他のポリサも実行することにより、フレーム通過に消費されるリソースの供給タイミングがポリサごとに独立している場合でも、公平にフレームを通過させることができる。

ところで、各周期において、自ポリサまたは他のポリサがフレームを通過させると、自ポリサは、リソース管理部２０３において管理されるリソース蓄積量から消費された分のリソース量を減算する。このとき、各ポリサにおける周期を決定するクロック周波数がずれていると、長期的にはクロック周波数のずれが累積して１周期以上の同期はずれが生じ、クロック周波数が早いポリサが有利にフレームを通過させることになってしまう。そこで、リソース管理部２０３は、クロック周波数が早く、自ポリサの周期と１周期以上ずれたポリサによるフレーム通過を無視してリソース消費がなかったものとみなす必要がある。

このためリソース管理部２０３は、図８に示すフロー図に従って、周期中のリソース消費を自ポリサ２００のリソース蓄積量に反映させる。すなわち、リソース管理部２０３によって、フレームを通過させたのが自ポリサ２００であるか否かが判断される（ステップＳ４０１）。この結果、自ポリサ２００がフレームを通過させていれば（ステップＳ４０１Ｙｅｓ）、このフレーム通過に消費されたリソース量がリソース蓄積量から減算される（ステップＳ４０２）。

一方、自ポリサ２００以外の他のポリサがフレームを通過させていれば（ステップＳ４０１Ｎｏ）、現在のリソース蓄積量に次回のリソース供給タイミングにおいて供給されるＰＩＲを加算した値が０以下であるか否かが判断される（ステップＳ４０３）。換言すれば、次回のリソース供給タイミングにおいて、自ポリサ２００のリソース蓄積量が０より大きい値にまで回復する予定であるか否かが判断される。

この結果、ＰＩＲを加算してもリソース蓄積量が０以下である場合は（ステップＳ４０３Ｙｅｓ）、フレームを通過させた他のポリサのクロック周波数が早く、自ポリサ２００の周期と１周期以上の同期はずれが生じていると考えられるため、このフレーム通過に消費されたリソース量がリソース蓄積量から減算されることはない（ステップＳ４０４）。また、ＰＩＲを加算すればリソース蓄積量が０より大きくなる場合は（ステップＳ４０３Ｎｏ）、１周期以上の同期はずれは生じていないと考えられるため、このフレーム通過に消費されたリソース量がリソース蓄積量から減算される（ステップＳ４０２）。

これにより、クロック周波数が早い他のポリサの周期が自ポリサ２００の周期と１周期以上ずれた場合には、他のポリサによるフレーム通過が自ポリサ２００のリソース蓄積量に影響を及ぼすことがない。結果として、各ポリサのクロック周波数のずれにより、ポリサ間の同期はずれが生じても、特定のポリサが有利にフレームを通過させることはなく、確実に公平性を確保することができる。

なお、上記一実施の形態においては、Ｌ２スイッチにポリサ２００−１〜２００−ｎが設けられる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、複数のポリサによって帯域制限を行う場合には、上記一実施の形態と同様に本発明を適用することができる。

また、上記一実施の形態においては、ポリサ２００−１〜２００−ｎにおける帯域制御方法について説明したが、この帯域制御方法をコンピュータが読み取り可能な帯域制御プログラムとして記述し、帯域制御プログラムをコンピュータに実行させることにより、上記一実施の形態と同様の作用効果を得ることも可能である。

以上の実施の形態に関して、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）自装置に固有のリソース供給タイミング間の各周期において自装置および他のポリサ装置のそれぞれがフレームを通過させたか否かを示す通過情報を記憶する記憶手段と、
自装置または他のポリサ装置がフレームを通過させる際に消費されるリソースの蓄積量の変化を管理する管理手段と、
前記記憶手段によって記憶された通過情報および前記管理手段によって管理されたリソース蓄積量の変化の少なくともいずれか一方に基づいて、次回のリソース供給タイミング後の次周期において自ポリサのフレーム通過を許容するか否かを決定する決定手段と、
前記決定手段による決定に従って、自装置に入力されたフレームをリソース供給タイミング間の各周期において出力する出力手段と
を有することを特徴とするポリサ装置。

（付記２）前記決定手段は、
現時点を含む今周期中に前記出力手段によってフレームが出力された場合、次周期において自装置のフレーム通過を許容しないと決定することを特徴とする付記１記載のポリサ装置。

（付記３）前記決定手段は、
前記記憶手段によって記憶された通過情報が、今周期以前の所定数の周期中にすべてのポリサ装置がフレームを通過させたことを示す場合、今周期中に前記出力手段によってフレームが出力されても、次周期において自装置のフレーム通過を許容すると決定することを特徴とする付記２記載のポリサ装置。

（付記４）前記決定手段は、
前回のリソース供給タイミング前の前周期末において前記管理手段によって管理されるリソース蓄積量が０以上であった場合、今周期中に前記出力手段によってフレームが出力されても、次周期において自装置のフレーム通過を許容すると決定することを特徴とする付記２記載のポリサ装置。

（付記５）前記決定手段は、
前記記憶手段によって記憶された通過情報が、今周期以前の所定数の連続した周期において同一のポリサ装置のみがフレームを通過させたことを示す場合、次周期において自装置のフレーム通過を許容すると決定することを特徴とする付記１記載のポリサ装置。

（付記６）前記決定手段は、
前回のリソース供給タイミング後の今周期の初めにおいて前記管理手段によって管理されるリソース蓄積量が０以下であった場合、次周期における自装置のフレーム通過の許否を今周期と同等とすることを特徴とする付記１記載のポリサ装置。

（付記７）前記管理手段は、
自装置または他のポリサ装置がフレームを通過させるときに、フレーム通過により消費された消費リソース量をリソース蓄積量から減算することを特徴とする付記１記載のポリサ装置。

（付記８）前記管理手段は、
現在のリソース蓄積量とリソース供給タイミングにおいて供給される一定のリソース量との和が０以下である場合、他のポリサ装置がフレームを通過させても、消費リソース量をリソース蓄積量から減算しないことを特徴とする付記７記載のポリサ装置。

（付記９）前記決定手段は、
リソース供給タイミング前にリソース蓄積量が０以上であるか否かを示すリソース余剰フラグ、リソース供給タイミング後にリソース蓄積量が０以上であるか否かを示す供給充足フラグ、および自装置のフレーム通過を許容するか否かを示すスキップフラグを記憶するフラグ記憶手段を含み、
前記記憶手段によって記憶されたフラグを更新することにより、次周期において自装置のフレーム通過を許容するか否かを決定することを特徴とする付記１記載のポリサ装置。

（付記１０）複数のポリサを備えるコンピュータによって実行される帯域制御プログラムであって、前記コンピュータに、
第１のポリサに固有のリソース供給タイミング間の各周期において第１のポリサおよび第２のポリサのそれぞれがフレームを通過させたか否かを示す通過情報を取得する第１取得ステップと、
第１のポリサまたは第２のポリサがフレームを通過させる際に消費されるリソースの蓄積量の変化を取得する第２取得ステップと、
前記第１取得ステップにて取得された通過情報または前記第２取得ステップにて取得されたリソース蓄積量の変化に基づいて、次回のリソース供給タイミング後の次周期において第１のポリサのフレーム通過を許容するか否かを決定する決定ステップと、
前記決定ステップにおける決定に従って、第１のポリサに入力されたフレームをリソース供給タイミング間の次周期において出力する出力ステップと
を実行させることを特徴とする帯域制御プログラム。

（付記１１）他のポリサ装置とともに同一装置内に設けられるポリサ装置における帯域制御方法であって、
自ポリサ装置に固有のリソース供給タイミング間の各周期において自ポリサ装置および他のポリサ装置のそれぞれがフレームを通過させたか否かを示す通過情報を取得する第１取得ステップと、
自ポリサ装置または他のポリサ装置がフレームを通過させる際に消費されるリソースの蓄積量の変化を取得する第２取得ステップと、
前記第１取得ステップにて取得された通過情報または前記第２取得ステップにて取得されたリソース蓄積量の変化に基づいて、次回のリソース供給タイミング後の次周期において自ポリサ装置のフレーム通過を許容するか否かを決定する決定ステップと、
前記決定ステップにおける決定に従って、自ポリサ装置に入力されたフレームをリソース供給タイミング間の次周期において出力する出力ステップと
を有することを特徴とする帯域制御方法。

本発明は、フレーム通過に消費されるリソースの供給タイミングがポリサごとに独立している場合でも、公平にフレームを通過させる場合に適用することができる。

一実施の形態に係るＬ２スイッチの概略構成を示すブロック図である。 一実施の形態に係るポリサの要部構成を示すブロック図である。 一実施の形態に係るリソース蓄積量の変動の一例を示す図である。 一実施の形態に係る管理情報テーブルの一例を示す図である。 一実施の形態に係るポリサのリソース供給タイミングにおける動作を示すフロー図である。 一実施の形態に係るスキップフラグ更新処理を示すフロー図である。 一実施の形態に係るリソース余剰フラグ更新処理を示すフロー図である。 一実施の形態に係るポリサのリソース減算タイミングにおける動作を示すフロー図である。 Ｌ２スイッチの概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

２００−１〜２００−ｎ、２００ ポリサ
２０１ フレーム入出力部
２０２ 通過情報取得部
２０３ リソース管理部
２０４ 管理情報記憶部
２０５ フラグ更新部
２０６ フラグ判定部

Claims (7)

1. 自装置に固有のリソース供給タイミング間の各周期において自装置および他のポリサ装置のそれぞれがフレームを通過させたか否かを示す通過情報を記憶する記憶手段と、
   自装置または他のポリサ装置がフレームを通過させる際に消費されるリソースの蓄積量の変化を管理する管理手段と、
   前記記憶手段によって記憶された通過情報および前記管理手段によって管理されたリソース蓄積量の変化の少なくともいずれか一方に基づいて、次回のリソース供給タイミング後の次周期において自ポリサのフレーム通過を許容するか否かを決定する決定手段と、
   前記決定手段による決定に従って、自装置に入力されたフレームをリソース供給タイミング間の次周期において出力する出力手段と
   を有することを特徴とするポリサ装置。
2. 前記決定手段は、
   現時点を含む今周期中に前記出力手段によってフレームが出力された場合、次周期において自装置のフレーム通過を許容しないと決定することを特徴とする請求項１記載のポリサ装置。
3. 前記決定手段は、
   前記記憶手段によって記憶された通過情報が、今周期以前の所定数の周期中にすべてのポリサ装置がフレームを通過させたことを示す場合、今周期中に前記出力手段によってフレームが出力されても、次周期において自装置のフレーム通過を許容すると決定することを特徴とする請求項２記載のポリサ装置。
4. 前記決定手段は、
   前回のリソース供給タイミング前の前周期末において前記管理手段によって管理されるリソース蓄積量が０以上であった場合、今周期中に前記出力手段によってフレームが出力されても、次周期において自装置のフレーム通過を許容すると決定することを特徴とする請求項２記載のポリサ装置。
5. 前記決定手段は、
   前記記憶手段によって記憶された通過情報が、今周期以前の所定数の連続した周期において同一のポリサ装置のみがフレームを通過させたことを示す場合、次周期において自装置のフレーム通過を許容すると決定することを特徴とする請求項１記載のポリサ装置。
6. 複数のポリサを備えるコンピュータによって実行される帯域制御プログラムであって、前記コンピュータに、
   第１のポリサに固有のリソース供給タイミング間の各周期において第１のポリサおよび第２のポリサのそれぞれがフレームを通過させたか否かを示す通過情報を取得する第１取得ステップと、
   第１のポリサまたは第２のポリサがフレームを通過させる際に消費されるリソースの蓄積量の変化を取得する第２取得ステップと、
   前記第１取得ステップにて取得された通過情報または前記第２取得ステップにて取得されたリソース蓄積量の変化に基づいて、次回のリソース供給タイミング後の次周期において第１のポリサのフレーム通過を許容するか否かを決定する決定ステップと、
   前記決定ステップにおける決定に従って、第１のポリサに入力されたフレームをリソース供給タイミング間の次周期において出力する出力ステップと
   を実行させることを特徴とする帯域制御プログラム。
7. 他のポリサ装置とともに同一装置内に設けられるポリサ装置における帯域制御方法であって、
   自ポリサ装置に固有のリソース供給タイミング間の各周期において自ポリサ装置および他のポリサ装置のそれぞれがフレームを通過させたか否かを示す通過情報を取得する第１取得ステップと、
   自ポリサ装置または他のポリサ装置がフレームを通過させる際に消費されるリソースの蓄積量の変化を取得する第２取得ステップと、
   前記第１取得ステップにて取得された通過情報または前記第２取得ステップにて取得されたリソース蓄積量の変化に基づいて、次回のリソース供給タイミング後の次周期において自ポリサ装置のフレーム通過を許容するか否かを決定する決定ステップと、
   前記決定ステップにおける決定に従って、自ポリサ装置に入力されたフレームをリソース供給タイミング間の次周期において出力する出力ステップと
   を有することを特徴とする帯域制御方法。

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