JP5066007B2 - ネットワーク中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、データ転送を行うネットワーク中継装置に関し、特に消費電力を低減するネットワーク中継装置に関するものである。

インターネットサービスプロバイダや社内ネットワークの基幹ネットワークでは、複数のネットワークLSIを用いてフレームの転送を行うネットワーク中継装置が利用されるようになっている。このようなネットワーク中継装置では、従来、ネットワークトラフィックの大小によらず全てのネットワークLSIが最大性能を発揮するクロック、動作電圧で動作していた。このため、ネットワークLSIはデータ転送量が少なくても消費電力を削減できず、時間帯や時期によってネットワークトラフィックが小さな時には無駄な電力消費の
原因となっていた。

特許文献 1は、ネットワーク中継装置の消費電力低減のために、回線毎の接続状態監視やネットワークトラフィックの流量監視によりシステムクロック周波数制御を行うものである。特許文献 1では、ネットワーク装置の回線において、接続状態を検出しない場合や長時間データ通信が発生しない場合に低消費電力状態に移行する。また、ネットワークトラフィックの流量にあわせてシステムクロック周波数制御を実施する。

特開2003-87296号公報

しかし、この方式では、ネットワークトラフィックに急激な変化が発生した場合にはフレームを廃棄してしまう。現在のネットワーク中継装置は社会のインフラとして利用されている為、フレームを廃棄することは望ましくない。

本発明は、上述の課題を解決する為のものであり、複数のネットワークLSIを用いてデータ転送を行うネットワーク中継装置において、フレーム廃棄を最小限にし、消費電力を低減する技術を提供することを目的とする。

本発明は、複数の回線に接続され、複数のネットワークLSIを用いてデータ転送を行うネットワーク中継装置を提供する。このネットワーク中継装置は、 少なくとも2個以上のネットワークLSIで構成される転送エンジン部と、ネットワーク中継装置の動作状態を制御する中央制御部と、を持つネットワーク中継装置であって、前記転送エンジン部の構成要素として、ネットワークLSI内で個別に機能を実現する機能ブロック毎に異なったクロックと、動作電圧の少なくとも一方を切替え可能な複数の前記ネットワークLSIを備える。更に、前記ネットワークLSIは、内部で個別にデータ転送を行うための機能を実現する複数の機能ブロックと、前記各機能ブロックにかかる負荷や、前記回線の負荷を判定する負荷判定部と、前記負荷判定部が判定した各機能ブロックや回線の負荷から、各機能ブロックに対して供給するクロックと、動作電圧の少なくとも一方を個別に切替える周波数電圧制御部と、を備える。

本発明のネットワーク中継装置では、ネットワークLSIに対する負荷が最大性能を必要としない場合、機能ブロック単位で、クロックと、動作電圧の少なくとも一方を小さくすることでネットワークLSIの消費電力を低減する。

前記ネットワーク中継装置において、前記負荷判定部は回線における受信負荷測定結果を元に回線負荷を判定するようにしても良い。前記ネットワーク中継装置の受信負荷測定方法の一つとして、直前フレームのフレーム長とIFG長を測定する。これにより、瞬間的なネットワークトラフィックを測定することが出来るため、一定時間内に測定したネットワークトラフィックの最大値を受信負荷とするものとする。また、前記ネットワーク中継装置は、消費電力低減時の回線処理能力に合わせて、IEEE 802.3xで定められた、フローコントロールを実施しても良い。

前記ネットワーク中継装置において、前記中央制御部が他のネットワーク中継装置などから受信した制御情報用フレームを解析することで回線の動作状態を判定して前記負荷判定部に通知するようにし、通知を受けた負荷判定部は、前記回線の動作状態から回線の負荷を判定するようにしても良い。例えば、ネットワーク中継装置の運用では、ネットワークプロトコルやネットワーク運用におけるポリシーで実質的に使用しない回線や装置を指定する場合がある。具体的には、RFC 3619 で定められた、Ringプロトコルや、IEEE 802.1dで定められた、STP(Spanning Tree Protocol)、RFC 2338 で定められた、VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)、アラクサラネットワークスが提供するGSRP(Gigabit Switch Redundancy Protocol)、Foundry Networksが提供するVSRP(Virtual Switch Redundancy Protocol)、Force10 Networksが提供するFVRP(Force10 VLAN Redundancy Protocol)、では特定の回線に対して待機系回線であると指定することがある。このように、例えば待機系（という動作状態）であると指定された回線については、制御情報用フレームを送受信する程度の回線負荷であると判定することができる。

また、前記VRRP、前記GSRP、前記VSRP、前記FVRP、ではネットワーク中継装置に対して待機系装置であると指定することがある。

前記ネットワーク中継装置において、回線の受信負荷は対向装置の回線の送信負荷と等しいことに着目し、前記ネットワーク中継装置の対向装置が送信負荷の予定負荷を制御情報用フレーム内に格納して前記ネットワーク中継装置に通知し、前記制御情報用フレームを受信した前記ネットワーク中継装置が、前記制御情報用フレームを解析して回線の予定負荷を前記負荷判定部に通知するフレーム解析部を備え、前記負荷判定部は回線の予定負荷から回線の負荷を判定するようにしても良い。

この時、前記対向装置は、前記ネットワーク中継装置に送信する制御情報を生成する制御情報生成部を備え、送信負荷を元に制御情報を生成するようにしても良い。

前記ネットワーク中継装置において、さらに、他のネットワーク中継装置に対するフレーム送信を制御するフレーム送信制御部を備え、前記フレーム送信制御部は、制御情報用フレームから得た、回線の予定負荷を上限として帯域制御するようにしても良い。前記ネットワーク中継装置は前記対向装置と接続された回線において予定負荷を指定してデータ通信することが可能となるが、前記ネットワーク中継装置で一時的なネットワークトラフィックの増加により、前記対向装置が処理し得る受信負荷を上回ったネットワークトラフィックを送信する場合がある。この時、 前記ネットワーク中継装置の送信負荷に対して、予定負荷を上限とした帯域制御を実施することで前記対向装置の受信負荷を処理できる範囲に留めることが可能となる。

前記ネットワーク中継装置において、前記フレーム送信制御部は、さらに、優先制御として、遅延制御を必要とするフレームに対してフレーム送信側で遅延制御を実施するようにしても良い。前記対向装置の送信負荷に対して、予定負荷を上限とした帯域制御を実施した場合、フレームの転送処理に従来以上の遅延が発生すると考えられる。IP電話など到着時間の遅れが問題となる通信では、このデータに対して遅延制御を施して低遅延で転送する必要がある。また、前記対向装置の送信負荷に対して、予定負荷を上限とした帯域制御を実施した場合にフレーム廃棄が発生してしまう場合には、前記ネットワーク中継装置の受信処理中に優先フレームを判別して保護することは困難と考えられる。この為、フレーム廃棄が発生してしまうことが分かった場合、前記対向装置において、優先制御として、送信処理中に優先度の低いフレームを廃棄することで廃棄制御を実施するようにしても良い。

前記ネットワーク中継装置において、前記負荷判定部は、さらに、前記中央制御部から通知される回線のリンクアップ状態から回線の負荷を判定するようにしても良い。前記ネットワーク中継装置では回線毎にリンクアップしている場合とリンクアップしていない場合、またリンクアップしている場合でも回線毎にリンクアップしている速度が異なる場合がある。この為、リンクアップしている回線速度が遅い場合、回線の負荷は回線速度を上限として考えることが出来る。

前記ネットワーク中継装置において、さらに、前記複数のネットワークLSI間で負荷情報を交換する負荷情報伝達部を備え、前記負荷判定部は、複数回線の負荷を合計することで特定の機能ブロックにおける負荷を判定するようにしても良い。複数のネットワークLSIで構成される前記転送エンジン部ではフレームの転送処理を複数のネットワークLSIで実施する為、複数回線を一つのチャネルに束ねて他のネットワークLSIに伝達する。この時、前記チャネルにかかる負荷は各回線負荷の合計と見なせる。このチャネルはデータを送信するネットワークLSI、データを受信するネットワークLSIの両方に存在する。

前記ネットワーク中継装置において、前記負荷判定部は、さらに、前記負荷情報伝達部による全回線の負荷を合計することで特定の前記機能ブロックにおける負荷を判定するようにしても良い。複数のネットワークLSIで構成される前記転送エンジン部ではフレームの転送処理を複数のネットワークLSIで実施する為、前記ネットワーク中継装置のスイッチファブリックとなる部分にかかる負荷は全ての回線負荷の合計と見なせる。

前記ネットワーク中継装置において、前記負荷判定部は、さらに、前記中央制御部において前記ネットワーク中継装置の動作状態から使用しない機能を判定して前記負荷判定部に通知することで、該当する前記機能ブロックにおける負荷を判定するようにしても良い。前記ネットワーク中継装置には、多くの場合、データ転送以外に統計機能やQoS制御機能といった付加的な機能が採用されている。ネットワーク管理者はこれら機能の中から必要なものを選び動作させる。この時に選ばれなかった機能を実現する機能ブロックは負荷
が小さいものと判定できる。

本発明によれば、複数のネットワークLSIを用いてデータ転送を行うネットワーク中継装置において、フレーム廃棄を最小限にし、消費電力を低減することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は複数のネットワークLSIで構成される転送エンジン部101と、ネットワーク中継装100の動作状態を制御する中央制御部102と、を持つネットワーク中継装置 100の一例を示すものである。図１の転送エンジン部101は、8つの検索LSI 103と、4つの転送LSI 104と、4つのスイッチLSI 105と、から構成されている。各ネットワークLSIはネットワークLSI間をつなぐチャネルを持っており、チャネルを通じてデータ転送を実施している。

検索LSI 103は図１に図示しない複数の外部ネットワーク回線に接続されており、フレームデータのヘッダ情報から、ネットワーク中継装置のフレーム転送先ポートを判定して、フレームデータを転送LSI 104に転送する。転送LSI 104は検索LSI 103から転送されたフレームデータを負荷分散方式に基づき4つのスイッチLSI 105に転送する。スイッチLSI 105はフレームデータのフレーム転送先ポートを持つ検索LSI 103が接続されている転送LSI 104にフレームデータを転送する。転送LSI 104はフレームデータのフレーム転送先ポートを持つ検索LSI 103に対してフレームデータを転送する。検索LSI 103はフレームデータのフレーム転送先ポートに接続されている外部ネットワーク回線に対してフレームデータを転送する。8つの検索LSI 103は4つの転送LSI 104を介して4つのスイッチLSI 105のいずれとも接続されている。従って、外部のネットワーク回線に対して双方向に接続された8つの検索LSI 103の各々は、その各々が接続された転送LSI 104を介して任意のスイッチLSI 105に接続可能となっている。また、図１の中央制御部 102は4つのスイッチLSI 105と接続されているため任意の検索LSI 103から転送されたフレームは中央制御部 102に到達できる。

なお、ここでは、検索LSI 103、転送LSI 104、スイッチLSI 105のことを単に「ネットワークLSI」ともいう。また、本実施例では、送受信が可能な転送LSI 104を使用しているが、受信用の転送LSI(図示せず)と、送信用の転送LSI(図示せず)と、を分けて構成しても良い。また、本実施例では、さらに、検索LSI 103においても送信用や受信用の他に機能によって分けて構成しても良い。このように分けて構成する場合には、これらを一つのLSIで構成してもよいし、別々のLSIで構成してもよい。

また、本実施例では、検索LSI 103とスイッチLSI 105の間に転送LSI 104を配置した構成でフレーム転送を実施しているが、検索LSI 103とスイッチLSI 105を直接接続した構成でフレーム転送を実施しても良い。

図２は検索LSI 103の内部を機能ブロック毎に分割した図である。
検索LSI 103は、外部ネットワーク回線とのインターフェイスであるダウンリンクインターフェイスブロック 201と、
ダウンリンクインターフェイスブロック 201の内側に接続されるイングレス側ダウンリンクブロック 202と、
ダウンリンクインターフェイスブロック 201の内側に接続されるイーグレス側ダウンリンクブロック 203と、
イングレス側ダウンリンクブロック 202を集約するイングレス側回線集約ブロック 204と、
イーグレス側ダウンリンクブロック 203を集約するイーグレス側回線集約ブロック 205と、
図２に図示しない検索テーブル用外部メモリとのインターフェイスである検索メモリインターフェイスブロック 206と、
検索メモリインターフェイスブロック 206の内側に接続される検索メモリアクセスブロック 207と、
図２に図示しないバッファ用外部メモリとのインターフェイスであるバッファメモリインターフェイスブロック 211と、
バッファメモリインターフェイスブロック 211の内側に接続されるバッファメモリアクセスブロック212と、
転送LSI 104とのインターフェイスであるアップリンクインターフェイスブロック 216と、
アップリンクインターフェイスブロック 216の内側に接続されるイングレス側アップリンクブロック 217と、
アップリンクインターフェイスブロック 216の内側に接続されるイーグレス側アップリンクブロック 218と、
イングレス側回線集約ブロック 204とイーグレス側回線集約ブロック 205と検索メモリアクセスブロック 207とバッファメモリアクセスブロック 212とイングレス側アップリンクブロック 217とイーグレス側アップリンクブロック 218との間でデータを転送するデータ処理ブロック 219と、
QoS制御機能を実現するQoS制御機能ブロック 220と、
統計機能を実現する統計機能ブロック221と、
イングレス側ダウンリンクブロック 202内でイングレス側の回線負荷を測定するイングレス側回線負荷測定ブロック 222と、
イングレス側ダウンリンクブロック 202内でイングレス側のフレームを解析するフレーム解析ブロック 223と、
データ処理ブロック 219内でイングレス側のフレーム転送先ポート毎の回線負荷を測定するイングレス側負荷測定ブロック 224と、
データ処理ブロック 219内でイーグレス側の回線（チャネル）負荷を測定するイーグレス側負荷測定ブロック 225と、
データ処理ブロック 219内でイーグレス側の負荷判定結果から制御情報を生成する制御情報生成ブロック 226と、
データ処理ブロック 219内でイーグレス側の優先制御を実施するフレーム送信制御ブロック 227と、
負荷判定結果に基づいて各機能ブロックに対してクロックと動作電圧を供給する周波数電圧制御ブロック 228と、
他のネットワークLSIと負荷情報を交換する負荷情報伝達ブロック 229と、
回線の負荷や機能ブロックの負荷を判定することで、該当機能ブロック毎の負荷を判定する負荷判定制御ブロック 230と、
から構成される。

本実施例の検索LSI 103では、受信したフレームのフレームヘッダの情報からネットワーク中継装置のフレーム転送先ポートを判定してフレームデータを転送する機能と、転送LSI 104から転送されたフレームデータ拡張情報のフレーム転送先ポートに従いフレームデータを転送する機能と、ネットワーク中継装置間で交換される制御情報用フレームを判定して中央制御部 102に転送する機能と、を備える。

また、検索LSI 103では、さらに、フレームの転送量をカウントするなどの統計機能を備える。

また、検索LSI 103では、さらに、パケットのヘッダ条件の組合せを検索キーにして、装置管理者が設定したQoS条件テーブルを検索し、パケットの装置内での転送処理の優先度を決定し、決定した優先度に基づいて、優先度が高いと判断されたパケットを優先的に処理するQoS制御機能を備える。

また、検索LSI 103では、さらに、「フレームにフレーム転送先ポートなどの拡張情報をつけたフレームフォーマットに変換して転送LSI 104に送信する機能」と、「フレームと拡張情報をセルフォーマットに分割して転送LSI 104に送信する機能と転送LSI 104から受信したセルフォーマットのデータをフレームに復元して外部ネットワーク回線に送信する機能」と、の少なくとも一方を備える。

本実施例において、検索LSI 103ではフレームデータのイングレス処理は以下となる。
ダウンリンクインターフェイスブロック 201においてフレームデータを受信し、イングレス側ダウンリンクブロック 202に転送する。さらに、各回線のフレームデータはイングレス側ダウンリンクブロック 202からイングレス側回線集約ブロック 204に転送される。

このとき、イングレス側回線集約ブロック 204は時分割制御により各回線のフレームデータを集約しても良いものとする。

イングレス側回線集約ブロック 204のフレームデータは、データ処理ブロック 219により、前記バッファ用外部メモリに転送される。前記バッファ用外部メモリへの転送においては、データ処理ブロック 219から、バッファメモリアクセスブロック 212、バッファメモリインターフェイスブロック 211、を経て前記バッファ用外部メモリに転送される。さらに、データ処理ブロック 219がフレームデータのフレーム転送先ポートを検索する、このとき、前記検索テーブル用外部メモリへのアクセスは、検索メモリアクセスブロック 207、検索メモリインターフェイスブロック 206、を通じて行う。検索処理が終了したフレームデータは、前記バッファ用外部メモリから、バッファメモリインターフェイスブロック 211、バッファメモリアクセスブロック 212、を経てデータ処理ブロック 219、に転送される。データ処理ブロック 219において、フレームデータは検索したフレーム転送先ポート情報を含むフレームデータ拡張情報をつけてイングレス側アップリンクブロック 217に転送される。

このとき、データ処理ブロック 219は各ブロック間の調停制御によりフレームデータ転送処理をしても良いものとする。

イングレス側アップリンクブロック 217のフレームデータは、アップリンクインターフェイスブロック216を経て転送LSI 104に転送される。

また、検索LSI 103ではフレームデータのイーグレス処理は以下となる。
アップリンクインターフェイスブロック216においてフレームデータを受信し、イーグレス側アップリンクブロック218に転送する。イーグレス側アップリンクブロック 218のフレームデータは、データ処理ブロック 219により、前記バッファ用外部メモリに転送される。前記バッファ用外部メモリへの転送においては、データ処理ブロック 219から、バッファメモリアクセスブロック 212、バッファメモリインターフェイスブロック 211、を経て前記バッファ用外部メモリに転送される。前記バッファ用外部メモリのフレームデータ
はバッファメモリインターフェイスブロック 211、バッファメモリアクセスブロック 212、データ処理ブロック 219、を経てイーグレス側回線集約ブロック 205に転送される。イーグレス側回線集約ブロック 205のフレームデータはフレームデータ拡張情報に含まれるフレーム転送先ポート情報に従い、フレーム転送先ポートに接続されているイーグレス側ダウンリンクブロック 203に転送される。

このとき、イーグレス側回線集約ブロック 205は時分割制御により各回線のフレームデータを集約しても良いものとする。

イーグレス側ダウンリンクブロック 203のフレームデータはダウンリンクインターフェイスブロック 201を経て外部ネットワーク回線に転送される。

本発明では、検索LSI 103は、さらに、フレーム解析ブロック 223のフレーム解析機能として、対向装置が送信トラフィックの予定負荷を格納して送信する制御情報用フレームをダウンリンクインタフェースブロック201を介して受信し、受信した制御情報用フレームを解析することで受信側回線の予定負荷を知り、負荷判定制御ブロック230に通知する（１）「フレーム解析機能」を備える。

なお、検索LSI 103内のフレーム解析ブロック 223のことを単に「フレーム解析部」ともいう。

また、検索LSI 103内のフレーム解析ブロック 223のフレーム解析機能は中央制御部 102において実現してもよい。検索LSI 103は、さらに、負荷判定制御ブロック 230の負荷判定機能として、下記機能（２）〜（８）のうち一つ以上を備える。
（２）イングレス側処理としてイングレス側回線負荷測定ブロック222が測定した受信処理（イングレス処理）の回線負荷測定結果から回線負荷を判定する「受信負荷判定機能」
（３）イーグレス側処理としてイーグレス側負荷測定ブロック225が測定した送信処理（イーグレス処理）の回線負荷測定結果から回線負荷を判定する「送信負荷判定機能」
（４）ネットワーク中継装置間で交換される制御情報用フレームの解析結果から待機系回線と判定されると上限となる回線負荷を判定する「回線状態判定機能」
（５）フレーム解析ブロック 223が対向装置から送信された制御情報用フレームを解析することで知った受信側回線の予定負荷を通知されることにより回線の予定負荷を知る「予定負荷判定機能」
（６）中央制御部102から通知される回線のリンクアップ状態から回線負荷の上限を判定する「回線負荷上限判定機能」
（７）他のネットワークLSIの負荷判定制御ブロックや各機能ブロックが判定・測定した負荷情報を負荷情報伝達ブロック 229を介して通知してもらうことによって負荷情報を予測し判定する「負荷予測判定機能」
（８）ネットワーク中継装置の動作状態により中央制御装置 102から通知される不要機能の情報から機能ブロックの負荷を判定する「機能制御負荷判定機能」
負荷判定制御ブロック 230は上記（２）〜（８）のうち一つ以上の負荷判定機能の組合せから機能ブロック毎の負荷判定結果を決定する。ここで決定された機能ブロック毎の負荷判定結果に基づいて、周波数電源制御ブロック228が各機能ブロックに対してクロックと動作電圧を供給する。

検索LSI 103は、さらに、制御情報生成ブロック 226の制御情報生成機能として、（３）「送信負荷判定機能」によるイーグレス側回線の負荷判定結果から、対向装置に対して送信する予定負荷情報を生成する（９）「制御情報生成機能」を備える。

なお、検索LSI 103内の制御情報生成ブロック 226のことを単に「制御情報生成部」ともいう。

また、検索LSI 103内の制御情報生成ブロック 226の機能は中央制御部 102において実現してもよい。

検索LSI 103は、さらに、フレーム送信制御ブロック 227のフレーム送信制御機能として、対向装置への送信帯域として予定負荷情報にあわせた帯域で送信する（１０）「帯域制御機能」と、帯域制御実施中に低レイテンシで送信しなければいけないフレームを優先して送信することでレイテンシを低減する（１１）「遅延制御機能」と、帯域制御実施中にフレーム廃棄が発生する場合に低優先フレームの廃棄を実施する（１２）「廃棄制御機能」と、のうち少なくとも一つ以上を備える。

なお、検索LSI 103内のフレーム送信制御ブロック 227のことを単に「フレーム送信制御部」ともいう。

図３は転送LSI 104の内部を機能ブロック毎に分割した図である。
転送LSI 104は、検索LSI 103とのインターフェイスであるダウンリンクインターフェイスブロック 301と、
ダウンリンクインターフェイスブロック 301の内側に接続されるイングレス側ダウンリンクブロック 302と、
ダウンリンクインターフェイスブロック 301の内側に接続されるイーグレス側ダウンリンクブロック 303と、
イングレス側ダウンリンクブロック 302を集約するイングレス側ダウンリンク集約ブロック 304と、
イーグレス側ダウンリンクブロック 303を集約するイーグレス側ダウンリンク集約ブロック 305と、
スイッチLSI 105とのインターフェイスであるアップリンクインターフェイスブロック 306と、
アップリンクインターフェイスブロック 306の内側に接続されるイングレス側アップリンクブロック 307と、
アップリンクインターフェイスブロック 306の内側に接続されるイーグレス側アップリンクブロック 308と、
イングレス側アップリンクブロック 307を集約するイングレス側アップリンク集約ブロック 309と、
イーグレス側アップリンクブロック 308を集約するイーグレス側アップリンク集約ブロック 310と、
イングレス側ダウンリンク集約ブロック 304とイーグレス側ダウンリンク集約ブロック 305とイングレス側アップリンク集約ブロック 309とイーグレス側アップリンク集約ブロック 310との間でデータを転送するデータ処理ブロック 311と、
統計機能を実現する統計機能ブロック312と、
イングレス側ダウンリンクブロック 302内でイングレス側の回線（チャネル）負荷を測定するイングレス側負荷測定ブロック 313と、
イーグレス側アップリンクブロック 308内でイーグレス側の回線（チャネル）負荷を測定するイーグレス側負荷測定ブロック 314と、
負荷判定結果に基づいて各機能ブロックに対してクロックと動作電圧を供給する周波数電圧制御ブロック 315と、
他のネットワークLSIと負荷情報を交換する負荷情報伝達ブロック 316と、
回線（チャネル）の負荷や機能ブロックの負荷を判定することで、該当機能ブロック毎の負荷を判定する負荷判定制御ブロック 317と、
から構成される。

転送LSI 104では、検索LSI 103から受信したフレームデータをスイッチLSI 105へ転送する機能と、スイッチLSI 105から受信したフレームデータを転送先ポート情報を含む拡張情報に基づき該当検索LSI 103へ転送する機能と、を備える。

また、転送LSI 104は、検索LSI 103と転送LSI 104間のデータフォーマットがフレームフォーマットの場合、「フレームとフレーム転送先ポートなどの拡張情報をセルフォーマットに分割してスイッチLSI 105に転送してスイッチLSI 105から受信したセルフォーマットのデータをフレームに復元して外部ネットワーク回線に送信する機能」と、「フレームと拡張情報を複数ビット毎に区切ったビットスライスフォーマットに分割してスイッチLSI 105に転送してスイッチLSI 105から受信したビットスライスフォーマットのデータをフレームに復元して外部ネットワーク回線に送信する機能」と、の少なくとも一方を備えても良い。

転送LSI 104では、さらに、フレームデータの転送量をカウントするなどの統計機能を備える。

本実施例において、転送LSI 104ではフレームデータのイングレス処理は以下となる。
ダウンリンクインターフェイスブロック 301においてフレームデータを受信し、イングレス側ダウンリンクブロック 302に転送する。さらに、各チャネルのフレームデータはイングレス側ダウンリンクブロック 302からイングレス側ダウンリンク集約ブロック 304に転送される。

このとき、イングレス側ダウンリンク集約ブロック 304は時分割制御により各チャネルのフレームデータを集約しても良いものとする。

イングレス側ダウンリンク集約ブロック 304のフレームデータは、データ処理ブロック 311により、イングレス側アップリンク集約ブロック 309に転送される。

このとき、データ処理ブロック 311は各ブロック間の調停制御によりフレームデータ転送処理をしても良いものとする。

イングレス側アップリンク集約ブロック 309のフレームデータは、負荷分散方式に基づいて指定されたスイッチLSI 105が接続されるイングレス側アップリンクブロック 307に転送される。

このとき、イングレス側アップリンク集約ブロック 309は時分割制御により各チャネルのフレームデータを集約しても良いものとする。

イングレス側アップリンクブロック 307のフレームデータは、アップリンクインターフェイスブロック 306を経てスイッチLSI 105に転送される。

また、転送LSI 104ではフレームデータのイーグレス処理は以下となる。
アップリンクインターフェイスブロック 306においてフレームデータを受信し、イーグレス側アップリンクブロック 308に転送する。さらに、各チャネルのフレームデータはイーグレス側アップリンクブロック 308からイーグレス側アップリンク集約ブロック 310に転送される。

このとき、イーグレス側アップリンク集約ブロック 310は時分割制御により各チャネルのフレームデータを集約しても良いものとする。

イーグレス側アップリンク集約ブロック 310のフレームデータは、データ処理ブロック 311により、イーグレス側ダウンリンク集約ブロック 305に転送される。イーグレス側ダウンリンク集約ブロック 305のフレームデータはフレームデータ拡張情報に含まれるフレーム転送先ポート情報に従い、フレーム転送先ポートを持つ検索LSI 103が接続されているイーグレス側ダウンリンクブロック 303に転送される。

このとき、イーグレス側ダウンリンク集約ブロック 303は時分割制御により各チャネルのフレームデータを集約しても良いものとする。イーグレス側ダウンリンクブロック 303のフレームデータは、ダウンリンクインターフェイスブロック 301を経て検索LSI 103に転送される。

本発明では、転送LSI 104は、さらに、負荷判定制御ブロック 317の負荷判定機能として、下記機能（１３）〜（１６）のうち一つ以上を備える。
（１３）イングレス側処理としてイングレス側負荷測定ブロック 313が測定した受信処理（イングレス処理）のチャネル負荷測定結果からチャネル負荷を判定する「受信負荷判定機能」
（１４）イーグレス側処理としてイーグレス側負荷測定ブロック 314が測定した送信処理（イーグレス処理）のチャネル負荷測定結果からチャネル負荷を判定する「送信負荷判定機能」
（１５）他のネットワークLSIの負荷判定制御ブロックや各機能ブロックが判定・測定した負荷情報を負荷情報伝達ブロック 316を介して通知してもらうことによって負荷情報を予測し判定する「負荷予測判定機能」
（１６）ネットワーク中継装置の動作状態により中央制御装置 102から通知される不要機能の情報から機能ブロックの負荷を判定する「機能制御負荷判定機能」
負荷判定制御ブロック 317は上記（１３）〜（１６）のうち一つ以上の負荷判定機能の組合せから機能ブロック毎の負荷判定結果を決定する。ここで決定された機能ブロック毎の負荷判定結果に基づいて、周波数電圧制御ブロック 315が各機能ブロックに対してクロックと動作電圧を供給する。

図４はスイッチLSI 105の内部を機能ブロック毎に分割した図である。
スイッチLSI 105は、
転送LSI 104とのイングレス側インターフェイスであるイングレス側インターフェイスブロック 401と、
イングレス側インターフェイスブロック 401の内側に接続されるイングレス側データチャネルブロック 402と、
転送LSI 104とのイーグレス側インターフェイスであるイーグレス側インターフェイスブロック 403と、
イーグレス側インターフェイスブロック 403の内側に接続されるイーグレス側データチャネルブロック 404と、
中央制御部 102に対する受信側インターフェイスである受信側制御インターフェイスブロック 405と、
受信側制御インターフェイスブロック 405の内側に接続される受信側制御チャネルブロック 406と、
中央制御部 102に対する送信側インターフェイスである送信側制御インターフェイスブロック 407と、
送信側制御インターフェイスブロック 407の内側に接続される送信側制御チャネルブロック 408と、
イングレス側チャネルブロック 402と受信側制御チャネルブロック 406を集約するイングレス側チャネル集約ブロック 409と、
イーグレス側チャネルブロック 404と送信側制御チャネルブロック 408を集約するイーグレス側チャネル集約ブロック 410と、
イングレス側チャネル集約ブロック 409とイーグレス側チャネル集約ブロック 410との間でデータを転送するデータ処理ブロック 411と、
統計機能を実現する統計機能ブロック412と、
イングレス側チャネルブロック 402内でイングレス側チャネルの回線（チャネル）負荷を測定するデータ負荷測定ブロック 413と、
受信側制御チャネルブロック 406内で受信側制御チャネルの回線（チャネル）負荷を測定する制御負荷測定ブロック 414と、
負荷判定結果に基づいて各機能ブロックに対してクロックと動作電圧を供給する周波数電圧制御ブロック 415と、
他のネットワークLSIと負荷情報を交換する負荷情報伝達ブロック 416と、
回線（チャネル）の負荷や機能ブロックの負荷を判定することで、該当機能ブロック毎の負荷を判定する負荷判定制御ブロック 417と、
から構成される。

なお、検索LSI 103内の周波数電圧制御ブロック 228と、転送LSI 104内の周波数電圧制御ブロック 315と、スイッチLSI 105内の周波数電圧制御ブロックと415、の一つ以上の組合せを単に「周波数電圧制御部」ともいう。

なお、検索LSI 103内の負荷情報伝達ブロック 229と、転送LSI 104内の負荷情報伝達ブロック 316と、スイッチLSI 105内の負荷情報伝達ブロック 416と、の一つ以上の組合せを単に「負荷情報伝達部」ともいう。

スイッチLSI 105では、転送LSI 104から受信したフレームデータを拡張情報に基づき該当転送LSI 104へ転送する機能を備える。

スイッチLSI 105では、さらに、フレームデータの転送量をカウントするなどの統計機能を備える。

本実施例において、スイッチLSI 105ではフレームデータの転送処理は以下となる。
イングレス側インターフェイスブロック 401においてフレームデータを受信し、イングレス側データチャネルブロック 402に転送する。さらに、各チャネルのフレームデータはイングレス側データチャネルブロック 402からイングレス側チャネル集約ブロック 409に転送される。

このとき、イングレス側チャネル集約ブロック 409は時分割制御により各チャネルのフレームデータを集約しても良いものとする。

イングレス側チャネル集約ブロック 409のフレームデータは、データ処理ブロック 411により、イーグレス側チャネル集約ブロック 410に転送される。

このとき、データ処理ブロック 411は各ブロック間の調停制御によりフレームデータ転送処理をしても良いものとする。

イーグレス側チャネル集約ブロック 410のフレームデータはフレームデータ拡張情報に含まれるフレーム転送先ポート情報に従い、フレーム転送先ポートに転送可能な転送LSI 104が接続されているイーグレス側データチャネルブロック 404に転送される。このとき、フレームデータが、制御情報用フレームであるとき、中央制御部 102が接続されている送信側制御チャネルブロック 408に転送される。

このとき、イーグレス側チャネル集約ブロック 410は時分割制御により各チャネルのフレームデータを集約しても良いものとする。

イーグレス側チャネルブロック 404のフレームデータは、イーグレス側インターフェイスブロック 403を経て転送LSI 104に転送される。このとき、フレームデータが、制御情報用フレームであるとき、送信側制御チャネルブロック 408のフレームデータは、送信側制御インターフェイスブロック 407を経て中央制御部 102に転送される。

また、スイッチLSI 105では、中央制御部 102で生成された、制御情報用フレームのフレームデータ転送処理は以下となる。受信側制御インターフェイスブロック 405においてフレームデータを受信し、受信側制御チャネルブロック 406に転送する。さらに、受信側制御チャネルブロック 406のフレームデータはイングレス側チャネル集約ブロック 409に転送される。イングレス側チャネル集約ブロック 409のフレームデータは、データ処理ブロック 411により、イーグレス側チャネル集約ブロック 410に転送される。イーグレス側チャネル集約ブロック 410のフレームデータはフレームデータ拡張情報に含まれるフレーム転送先ポート情報に従い、フレーム転送先ポートに転送可能な転送LSI 104が接続されているイーグレス側データチャネルブロック 404に転送される。イーグレス側チャネルブロック 404のフレームデータは、イーグレス側インターフェイスブロック 403を経て転送LSI 104に転送される。

本発明では、スイッチLSI 105は、さらに、負荷判定制御ブロック 417の負荷判定機能として、下記（１７）〜（１９）のうち一つ以上を備える。
（１７）イングレス側処理としてデータ負荷測定ブロック 413が測定した受信処理（イングレス処理）のチャネル負荷測定結果からチャネル負荷を判定する「受信負荷判定機能」
（１８）他のネットワークLSIの負荷判定制御ブロックや各機能ブロックが判定・測定した負荷情報を負荷情報伝達ブロック 416を介して通知してもらうことによって負荷情報を予測し判定する「負荷予測判定機能」
（１９）ネットワーク中継装置の動作状態により中央制御装置 102から通知される不要機能の情報から機能ブロックの負荷を判定する「機能制御負荷判定機能」
負荷判定制御ブロック 417は上記（１７）〜（１９）のうち一つ以上の負荷判定機能の組合せから機能ブロック毎の負荷判定結果を決定する。ここで決定された機能ブロック毎の負荷判定結果に基づいて、周波数電圧制御ブロック 415が各機能ブロックに対してクロックと動作電圧を供給する。

また、中央制御部 102は、負荷判定機能として、下記（２０）を備える。
（２０）ネットワーク中継装置 100の装置内もしくは装置外にある管理サーバからネットワーク中継装置 100が備える各回線の予定負荷を示す予定負荷情報の通知を受け、各回線の予定負荷や各機能ブロックの負荷を判定する「予定負荷調整機能」
なお、検索LSI 103内の負荷判定制御ブロック 230と、転送LSI 104内の負荷判定制御ブロック 317と、スイッチLSI 105内の負荷判定制御ブロック 417と、中央制御部 102と、の一つ以上の組合せを単に「負荷判定部」ともいう。

本発明では、負荷判定部の負荷判定結果に基づいて、周波数電圧制御部がネットワークLSIの各機能ブロックに対して供給するクロックと動作電圧の少なくとも一方を切替えることで消費電力低減を実現する。

本発明において、負荷判定部の負荷判定方法が消費電力低減の実現において重要な要素となっている。以下、負荷判定部の負荷判定方法について説明する。
A． 負荷測定に基づく負荷判定方法：
B． 回線の動作状態判定に基づく負荷判定方法：
C． ネットワーク中継装置間での、予定負荷の交換に基づく負荷判定方法：
D． 回線のリンクアップ状態判定に基づく負荷判定方法：
E． ネットワークLSI間の負荷情報交換に基づく負荷判定方法：
F． 特定機能動作状態の判定に基づく負荷判定方法：
G． 管理サーバの予定負荷情報通知に基づく負荷判定方法：
A． 負荷測定に基づく負荷判定方法：
本負荷判定方法は、チャネル（もしくは回線）での実負荷に基づいて負荷を判定し、負荷判定結果に基づいて対応する機能ブロックに対する負荷を判定するものである。 本実施例では、負荷判定機能として、検索LSI 103の（２）「受信負荷判定機能」と、（３）「送信負荷判定機能」と、転送LSI 104の（１３）「受信負荷判定機能」と、（１４）「送信負荷判定機能」と、スイッチLSI 105の（１７）「受信負荷判定機能」と、の一つ以上の組合せを指す。 後述する表１は、ネットワークLSI内の各機能ブロックを負荷判定方法によって分類したものであるが、例えば項番１の検索LSI 103の場合、チャネル（回線）のイングレス側負荷によって、イングレス側ダウンリンクブロック202の負荷を判定できることが示されている。したがって、例えば図２におけるイングレス側ダウンリンクブロック202aの負荷を判定するには、負荷判定機能として検索LSI 103の（２）「受信負荷判定機能」を用い、イングレス側回線負荷測定ブロック222aの測定結果から負荷を判定すればよい。

また、例えば表１の項番３の検索LSI 103の場合は、LSI内の全チャネルの負荷合計によって、検索メモリアクセスブロック207の負荷を判定できることが示されているため、負荷判定機能として、検索LSI 103の（２）「受信負荷判定機能」と（３）「送信負荷判定機能」の双方をもちいて検索メモリアクセスブロック207の負荷を判定すればよい。

上記判定された各機能ブロックの負荷判定結果に基づいて、周波数電圧制御部が各機能ブロックに対して供給するクロックと動作電圧の少なくとも一方を切替えることで消費電力低減を実現する。

本負荷判定方法では、さらに、IEEE 802.3xで定められたフローコントロールを用いることでフレーム廃棄の発生を抑止しても良い。

B． 回線の動作状態判定に基づく負荷判定方法：
本負荷判定方法は、回線の動作状態に基づいて負荷を判定し、負荷判定結果に基づいて対応する機能ブロックに対する負荷を判定するものである。本実施例では、負荷判定機能として、検索LSI 103の（４）「回線状態判定機能」を指す。（４）「回線状態判定機能」は、ネットワーク中継装置間で交換される制御情報用フレームを中央制御部 102で解析することで、前記Ringプロトコル、前記STP、前記VRRP、前記GSRP、前記VSRP、前記FVRPなどのプロトコルにしたがって回線の状態を判定し、待機系回線として判定された回線の負荷を判定する。

また、前記VRRP、前記GSRP、前記VSRP、前記FVRPといったプロトコルでは装置全体が待機系装置として使用されることもある。
回線の状態判定はフレーム受信毎に実施しても良い。図５は、フレーム受信毎の回線状態判定処理(ステップS50)のルーチンを示す。また、ここでは例として、STPにおける動作で説明する。

ステップS500では、回線でのフレーム受信を認識し、処理がステップS510に進められる。ステップS510では、受信したフレームが制御情報用フレームか否かを判定する。制御情報用フレームの判定は、たとえば検索LSI 103においてフレームヘッダを解析して行う。制御情報用フレーム以外を受信した場合、処理がステップS511に進められる。ステップS511では、回線状態を維持する。STPにおいては、処理として何もしない。

ステップ S510において、受信したフレームが制御情報用フレームの場合、処理がステップS520に進められる。ステップS520では、受信した制御情報用フレームを中央制御部 102に転送し、処理がステップS530に進められる。ステップS530では、受信した制御情報用フレームを解析し回線が待機系回線か否かを判定する。制御情報用フレームの解析は、中央制御部 102でプロトコル処理に則り行われる。回線が待機系回線と判定された場合、処理がステップS540に進められる。STPにおいては、回線がブロッキング状態と判定された場合、この回線は待機系回線と判定される。ステップS540では、回線を待機系回線として処理する。回線が待機系回線であると該当回線を持つ検索LSI 103の負荷判定制御ブロック 230に通知する。

ステップ S530において、回線が待機系回線と判定されなかった場合、処理がステップS531に進められる。ステップS531では、受信した制御情報用フレームを解析し回線が運用系回線か否かを判定する。制御情報用フレームの解析は、中央制御部 102でプロトコル処理に則り行われる。回線が運用系回線と判定された場合、処理がステップS541に進められる。STPにおいては、回線が、リスニング状態、ラーニング状態、フォワーディング状態、のいずれかとして判定された場合、この回線は運用系回線と判定される。ステップS541では、回線を運用系回線として処理する。回線が運用系回線であると該当回線を持つ検索LSI 103の負荷判定制御ブロック 230に通知する。

回線が運用系回線と判定されなかった場合、処理がステップS532に進められる。ステップS532では、回線状態を維持する。STPにおいては、処理として何もしない。例えば表１の項番１の検索LSI 103の場合、チャネル（回線）のイングレス側負荷によって、イングレス側ダウンリンクブロック202の負荷を判定できることが示されているため、例えば図２におけるイングレス側ダウンリンクブロック202aの負荷を判定するには、負荷判定機能として検索LSI 103の（４）「回線状態判定機能」を用い、ダウンリンクインターフェイスブロック 201aに接続される回線が待機系回線であると判定された場合には、回線にかかる負荷は制御情報用フレームの送受信を行う程度であると考えられるため、これによりイングレス側ダウンリンクブロック202aの負荷を判定することができる。

上記判定された各機能ブロックの負荷判定結果に基づいて、周波数電圧制御部が各機能ブロックに対して供給するクロックと動作電圧の少なくとも一方を切替えることで消費電力低減を実現する。

C． ネットワーク中継装置間での、予定負荷の交換に基づく負荷判定方法：
本負荷判定方法は、ネットワーク中継装置間で回線毎の、送信予定負荷を交換することで負荷を判定し、負荷判定結果に基づいて対応する機能ブロックに対して負荷を判定するものである。本実施例では、負荷判定機能として、検索LSI 103の（５）「予定負荷判定機能」を指す。

また、本負荷判定方法は、検索LSI 103の（１）「フレーム解析機能」と、検索LSI 103の（９）「制御情報生成機能」と、を組合せて機能させても良い。

検索LSI 103の（１）「フレーム解析機能」と（９）「制御情報生成機能」を組合せない場合の本負荷判定方法は、回線で受信した制御情報用フレームを中央制御部 102に転送し、中央制御部 102の解析結果に基づき他のネットワーク装置からの送信を受ける受信回線の予定負荷を判定し、また、回線毎の（３）「送信負荷判定機能」などによって判定した送信負荷判定結果から中央制御部 102において他のネットワーク中継装置に対する送信予定負荷を示す制御情報用フレームを生成し転送する。

検索LSI 103の（１）「フレーム解析機能」と組合せて機能させる場合、検索LSI 103の（１）「フレーム解析機能」により、回線で受信した制御情報用フレームを、中央制御部 102を介さず、検索LSI 103のフレーム解析ブロック 223において解析し、他のネットワーク装置からの送信を受ける受信回線の予定負荷を判定する。

検索LSI 103の（９）「制御情報生成機能」と組合せて機能させる場合、検索LSI 103の（９）「制御情報生成機能」により、検索LSI 103内の各回線の送信負荷判定結果（（３）「送信負荷判定機能」などによって判定）に基づいて、中央制御部 102を介さず、他のネットワーク中継装置に対する送信予定負荷を示す制御情報用フレームを生成し転送する。

本負荷判定方法は、これらの機能と組合せることで予定負荷の交換において、制御情報用フレームの解析処理や制御情報用フレームの生成処理を中央制御部 102を介さずに実施できる。

また、本負荷判定方法は、検索LSI 103のフレーム送信制御機能と組合せて機能させても良い。検索LSI 103のフレーム送信制御機能は、対向装置への送信帯域として予定負荷にあわせた帯域で送信する（１０）帯域制御機能と、帯域制御実施中に低レイテンシで送信しなければいけないフレームに対する（１１）遅延制御機能と、帯域制御実施中にフレーム廃棄が発生する場合に低優先フレームの廃棄を実施する（１２）廃棄制御機能と、のうち少なくとも一つ以上を備える。

以下では、本負荷判定方法は、検索LSI 103の（１）「フレーム解析機能」と検索LSI 103の（９）「制御情報生成機能」を組合せて機能させているものとする。

しかし、以下の説明において、検索LSI 103の（１）「フレーム解析機能」と検索LSI 103の（９）制御情報生成機能が行う処理は中央制御部 102が行ってもよい。

前記（１０）「帯域制御機能」は、ネットワーク中継装置から対向装置へ送信されるネットワークトラフィックに対して帯域制御処理ができる。

図６は帯域制御処理がない場合のネットワークトラフィックの変動を時系列で表示するグラフの一例を示している。図６のグラフは、帯域制御処理がない場合のネットワークトラフィックの変動と、リンクアップ速度と、予定負荷と、を時系列で表している。図６のグラフにおいて、リンクアップ速度は10Gbpsであり、 予定負荷は4Gbpsである。

しかし、図６では、瞬間的にネットワークトラフィックのバースト転送が発生し、時間t1において予定負荷を上回っている。この場合、前記対向装置は制御情報用フレームにより通知された予定負荷にあわせて回線の処理性能を下げている為、ネットワークトラフィックのバースト転送が発生した場合、フレームの廃棄が発生すると考えられる。

図７は帯域制御処理がある場合のネットワークトラフィックの変動を時系列で表示するグラフの一例を示している。図７のグラフは、帯域制御がある場合のネットワークトラフィックの変動と、リンクアップ速度と、予定負荷と、を時系列で表している。図７のグラフにおいて、リンクアップ速度は10Gbpsであり、 予定負荷は4Gbpsである。

図７のグラフの場合は、ネットワーク中継装置において、対向装置へ送信するネットワークトラフィックに対して予定負荷を上限として帯域制御処理を実施しているため、対向装置でフレームの廃棄は発生していないと考えられる。

また、予定負荷を上限とした帯域制御を実施してもフレームの廃棄が発生する場合が考えられる。図８は、図６と同様に、帯域制御処理がない場合のネットワークトラフィックの変動を時系列で表示するグラフの一例を示している。図８のグラフは、帯域制御がない場合のネットワークトラフィックの変動と、リンクアップ速度と、を時系列で表している。図８のグラフにおいて、リンクアップ速度は10Gbpsである。

図８のグラフでは、図６のグラフと同様に、ネットワークトラフィックのバースト転送が発生している。

例えば、図８のグラフにおいて、回線の予定負荷が4Gbpsの場合、帯域制御がなければ対向装置においてフレームの破棄が発生すると考えられる。

一方、図８において、図７と同様に、 対向装置へ送信するネットワークトラフィックに対して予定負荷4Gbpsを上限として帯域制御処理を実施した場合でも、予定負荷に対してネットワークトラフィックの負荷が大きすぎる為、ネットワーク中継装置内でフレームの廃棄が発生すると考えられる。

そこで、本負荷判定方法では、検索LSI 103の（９）「制御情報生成機能」で、回線送信予定負荷の変動を判定する予定負荷変動判定処理を行い、予定負荷をネットワークトラフィックに応じて変動させることで、フレームの廃棄を抑止するようにしても良いものとする。

図９は、予定負荷を4Gbps、6Gbps、8Gbps、10Gbpsの4通りとし、回線負荷と比較して予定負荷変動する予定負荷変動閾値を、予定負荷と同値にした場合の、予定負荷変動判定処理(ステップS90)ルーチンの一例を示す。

ステップ S900では、検索LSI 103の負荷判定制御ブロック 230は、（３）「送信負荷判定機能」などによって回線の送信負荷を判定し、処理がステップ S910に進められる。ステップ S910では、検索LSI 103の（９）「制御情報生成機能」が、回線の送信負荷判定結果が8Gbps未満であるか否かを判定する。回線の送信負荷判定結果が8Gbps以上の場合、処理がステップ S911に進められる。ステップ S911では、回線の予定負荷を10Gbpsとして対向装置に通知する。

ステップ S910において、回線送信負荷判定結果が8Gbps未満であった場合、処理がステップ S920に進められる。ステップ S920では、回線の予定負荷が8Gbps未満であるか否かを判定する。回線の予定負荷が8Gbps以上の場合、処理がステップ S921に進められる。ステップ S921では、回線送信負荷判定結果が一定時間連続で8Gbps未満になったか否かを判定する。回線送信負荷判定結果が一定時間連続で8Gbps未満にならなかった場合、ステップ S922に進められる。ステップ S922では、回線の予定負荷を維持する。

ステップ S921において、回線送信負荷判定結果が一定時間連続で8Gbps未満になった場合、ステップ S931に進められる。ステップ S931では、回線の予定負荷を8Gbpsとして対向装置に通知する。

ステップ S920において、回線の予定負荷が8Gbps未満の場合、処理がステップ S930に進められる。ステップ S930では、回線の送信負荷判定結果が6Gbps未満であるか否かを判定する。回線の送信負荷判定結果が6Gbps以上の場合、処理がステップ S931に進められる。ステップ S931では、回線の予定負荷を8Gbpsとして対向装置に通知する。

ステップ S930において、回線送信負荷判定結果が6Gbps未満であった場合、処理がステップ S940に進められる。ステップ S940では、回線の予定負荷が6Gbps未満であるか否かを判定する。回線の予定負荷が6Gbps以上の場合、処理がステップ S941に進められる。ステップ S941では、回線送信負荷判定結果が一定時間連続で6Gbps未満になったか否かを判定する。回線送信負荷判定結果が一定時間連続で6Gbps未満にならなかった場合、ステップ S942に進められる。ステップ S942では、回線の予定負荷を維持する。

ステップ S941において、回線送信負荷判定結果が一定時間連続で6Gbps未満になった場合、ステップ S951に進められる。ステップ S951では、回線の予定負荷を6Gbpsとして対向装置に通知する。

ステップ S940において、回線の予定負荷が4Gbps未満の場合、処理がステップ S950に進められる。ステップ S950では、回線の送信負荷判定結果が4Gbps未満であるか否かを判定する。回線の送信負荷判定結果が4Gbps以上の場合、処理がステップ S951に進められる。ステップ S951では、回線の予定負荷を6Gbpsとして対向装置に通知する。

ステップ S950において、回線送信負荷判定結果が4Gbps未満であった場合、処理がステップ S960に進められる。ステップ S960では、回線の予定負荷を4Gbpsとして対向装置に通知する。

ここで、図８のグラフは、帯域制御処理がない場合のネットワークトラフィックの変動である為、回線送信負荷判定結果と見なすものとする。

図１０のグラフは、図８のネットワークトラフィックに対する、予定負荷変動判定処理に基づく帯域制御処理実施後のグラフの一例を示している。図１０のグラフは、予定負荷変動判定処理に基づく帯域制御処理がある場合のネットワークトラフィックの変動と、予定負荷の変動と、処理能力の変動と、リンクアップ速度と、を時系列で表している。

以下は図８、図１０を用いて説明する。なお、図８、図１０の時間t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8はそれぞれ同じ時間を示している。

図８において、時間t1で回線送信負荷判定結果が4Gbps以上6Gbps未満になっており、かつ回線の予定負荷が4Gbpsであるため、前記対向装置に対して回線の予定負荷を6Gbpsで通知し、時間t2で図１０の予定負荷を6Gbpsに変更する。ただし、処理能力は予定負荷の通知に連動して変動するため、予定負荷を増加させる場合、対向装置に対して予定負荷の変動を通知する為に制御情報用フレームを送信し、処理能力が増加するまでの時間(t2-t1)待ち、予定負荷を増加させる。ネットワーク中継装置の予定負荷を6Gbpsに増加させることで、ネットワーク中継装置から対向装置へのネットワークトラフィックの上限が6Gbpsとなるように帯域制御処理がなされる。

また、本負荷判定方法では、制御情報用フレームの送信後に対向装置から処理能力増加を通知する制御情報用フレームなどの応答フレームの受信を待ってからネットワーク中継装置の予定負荷を増加させるようにしても良い。

図８において、時間t2で回線送信負荷判定結果が8Gbps以上になっているため、前記対向装置に対して回線の予定負荷を10Gbpsで通知し、その後、ネットワーク中継装置では、時間t3で図１０の予定負荷を8Gbpsに変更し、時間t4で図１０の予定負荷を10Gbpsに変更するというように段階的に予定負荷を増加させていく。

ただし、時間t4で図８の回線送信負荷判定結果が6Gbps以上8Gbps未満になっていた場合、予定負荷を維持するものとする。

これにより、図１０のグラフでは、ネットワーク中継装置でも対向装置でもフレームの廃棄は発生しないと考える。

ここで、図９内の一定時間をΔtとし、以下の説明において、時間t6と時間t5の差分と、時間t7と時間t6の差分と、時間t8と時間t7の差分と、はΔt以上であるものとする。

図８では、時間t5から時間t6の間連続で回線送信負荷判定結果が8Gbps未満であり、かつ回線の予定負荷が10Gbpsであるため、時間t6で予定負荷を8Gbpsに変更する。また、図８では、時間t6から時間t7の間連続で回線送信負荷判定結果が6Gbps未満であり、かつ回線の予定負荷が8Gbpsであるため、時間t7で予定負荷を6Gbpsに変更する。また、図８では、時間t7から時間t8の間連続で回線送信負荷判定結果が8Gbps未満であり、かつ回線の予定負荷が6Gbpsであるため、時間t8で予定負荷を4Gbpsに変更する。

ただし、予定負荷を減少させる際には、対向装置に対して予定負荷の変動を通知する為に制御情報用フレームを送信する。このときは、対向装置が処理能力を低下させるのを待つ必要はないため、予定負荷の減少は予定負荷の変動通知と同時に行ってもよい。

図１０のグラフにおいて、処理性能は常に予定負荷以上であるものとする。

図９のフローチャートでは、予定負荷は4Gbps、6Gbps、8Gbps、10Gbpsの4通りを考えたが、予定負荷は任意の値を任意の数だけ指定してもよい。

また、図９のフローチャートでは予定負荷変動閾値を予定負荷と同値にしたが、予定負荷変動閾値は予定負荷と異なる値をとってもよい。

また、図９のフローチャートでは予定負荷変動閾値は増加閾値と減少閾値を同じ値にしたが、異なる値をとってもよい。

また、図１０では処理性能の変化を時間に比例して行ったが、これは処理性能の制御方法により、異なるものとする。

なお、LSIの動作では動作電圧が急激に変化した時、LSIの動作が不安定になり、最悪の場合LSIの故障を招く恐れがある。これは、クロックを急激に変化させた場合にも、前記動作電圧の急激な変化は発生する。この為、クロックや動作電圧の切替えは急激に行うことは出来ない。

このことから、回線の予定負荷は回線の処理性能に対して小さな値を設定し、回線の予定負荷を増加させるときは、処理性能を向上させながら、回線の予定負荷を段階的に増加させるものとする。これにより、本負荷判定方法では、クロックや動作電圧の急激な変化を抑えることが可能となる。

前記（１１）「遅延制御機能」は、IP電話など、帯域制御によって到着時間の遅れが問題となる通信において、到着時間の遅れを発生させることなく送信する、遅延制御処理が出来る。

前記（１２）「廃棄制御機能」は、前記（１０）「帯域制御機能」を備えないネットワーク中継装置において、ネットワークトラフィックのバースト転送が発生した時に高優先フレームを保護するために、低優先フレームを廃棄する、廃棄制御処理が出来る。

また、前記（１２）「廃棄制御機能」は、前記（１０）「帯域制御機能」を備えた、ネットワーク中継装置に備えても良い。これは、前記（１０）「帯域制御機能」を備えた、ネットワーク中継装置においてもDDoS(Distributed Denial of Service)攻撃などの極めて特殊なネットワークトラフィックのバースト転送が発生するとフレームの廃棄が発生する恐れがある為である。

以上説明した負荷判定方法により、対向装置では受信回線の負荷を通知される予定負荷から判定することが可能となる。例えば表１の項番１の検索LSI 103の場合、回線のイングレス側負荷によって、イングレス側ダウンリンクブロック202の負荷を判定できることが示されているため、対向装置において例えば図２におけるイングレス側ダウンリンクブロック202aの負荷を判定するためには、負荷判定機能として検索LSI 103の（５）「予定負荷判定機能」を用い、ダウンリンクインターフェイスブロック 201aに接続される回線にかかる予定負荷を判定し、この予定負荷に基づいてイングレス側ダウンリンクブロック202aの負荷を判定することができる。

上記判定された各機能ブロックの負荷判定結果に基づいて、周波数電圧制御部が各機能ブロックに対して供給するクロックと動作電圧の少なくとも一方を切替えることで消費電力低減を実現する。

D． 回線のリンクアップ状態判定に基づく負荷判定方法：
本負荷判定方法は、ネットワーク中継装置間で回線毎のリンクアップ状態から回線負荷を判定し、負荷判定結果に基づいて対応する機能ブロックにおける負荷を判定するものである。本実施例では、負荷判定機能として、検索LSI 103の（６）「回線負荷上限判定機能」を指す。

なお、リンクアップ状態としては、リンクアップとリンクダウンがあり、リンクアップには、さらに、回線速度毎のリンクアップ状態がある。つまり、IEEE 802.3abで定められた1000BASE-Tのように、リンクアップ時の回線速度が10Mbps、100Mbps、1000Mbps、と切替わるものは各々の回線速度が回線負荷の上限となる。

（６）「回線負荷上限判定機能」では、中央制御部102から通知される回線のリンクアップ状態から回線負荷の上限を判定するが、通知されるリンクアップ状態には各回線がリンクアップしているか否かの情報に加え、リンクアップしている場合の回線速度も通知される。したがって、（６）「回線負荷上限判定機能」では、複数の回線のうちリンクアップしている回線の回線速度に応じて回線負荷を判定することができる。これにより、例えば表１の項番１の検索LSI 103の場合、チャネル（回線）のイングレス側負荷によって、イングレス側ダウンリンクブロック202の負荷を判定できることが示されているため、例えば図２におけるイングレス側ダウンリンクブロック202aの負荷を判定するには、負荷判定機能として検索LSI 103の（６）「回線負荷上限判定機能」を用い、ダウンリンクインタフェイスブロック201aに接続される回線のリンクアップ状態から回線速度に応じた回線負荷を判定し、この判定結果に基づいてイングレス側ダウンリンクブロック202の負荷を判定することができる。

また、例えば表１の項番３の検索LSI 103の場合は、LSI内の全チャネル（回線）の負荷合計によって、検索メモリアクセスブロック207の負荷を判定できることが示されているため、例えば図２における検索メモリアクセスブロック207の負荷を判定するには、負荷判定機能として、検索LSI 103の（６）「回線負荷上限判定機能」を用い、ダウンリンクインタフェイスブロック201a〜201dに接続される複数の回線のうち、リンクアップしている回線の回線速度に応じた回線負荷の合計値を判定し、その判定結果に基づいて検索メモリアクセスブロック207の負荷を判定することができる。

上記判定された各機能ブロックの負荷判定結果に基づいて、周波数電圧制御部が各機能ブロックに対して供給するクロックと動作電圧の少なくとも一方を切替えることで消費電力低減を実現する。

E． ネットワークLSI間の負荷情報交換に基づく負荷判定方法：
本負荷判定方法は、ネットワークLSI間で負荷情報交換することにより、前段のネットワークLSIの負荷情報に基づいて対応するネットワークLSIに対する負荷を判定するものである。本実施例では、負荷判定機能として、スイッチLSI 105の（１８）「負荷予測判定機能」と、転送LSI 104の（１５）「負荷予測判定機能」と、検索LSI 103の（７）「負荷予測判定機能」と、の一つ以上の組合せを指す。

なお、表１における項番１の転送LSI 104のイングレス側ダウンリンクブロック302の負荷に着目すると、チャネルのイングレス側負荷で判定することが示されているため、負荷判定機能ととして転送LSI 104の（１５）「負荷予測判定機能」を用い、検索LSI 103の前記イングレス側回線負荷測定ブロック 222a〜222dが測定した全回線の負荷を通知してもらうことによって、その合計から、検索LSI 103がつながる転送LSI 104のイングレス側ダウンリンクブロック302の負荷を判定できる。また、全ての転送LSI104a〜104dのイングレス側ダウンリンクブロック302の負荷の合計から、4つのスイッチLSI 105の負荷合計を判定することも可能である。

また、全検索LSI 103において、検索LSI 103の前記イングレス側負荷測定ブロック 224により、フレーム転送先ポート毎の回線負荷を測定し、ネットワーク中継装置内の全検索LSI 103におけるフレーム転送先ポート毎の負荷測定結果の合計を、各検索LSI 103の（７）「負荷予測判定機能」や各転送LSI 104の（１５）「負荷予測判定機能」によって通知してもらうことによって、各検索LSI 103のイーグレス側ダウンリンクブロック203（表１における項番２の検索LSI 103欄）、各検索LSI 103毎のイーグレス側アップリンクブロック218（表１における項番５の検索LSI 103欄）、各転送LSI 104のイーグレス側ダウンリンクブロック303（表１における項番２の転送LSI 104欄）、の負荷を判定することができる。

上記判定された各機能ブロックの負荷判定結果に基づいて、周波数電圧制御部が各機能ブロックに対して供給するクロックと動作電圧の少なくとも一方を切替えることで消費電力低減を実現する。

F． 特定機能動作状態の判定に基づく負荷判定方法：
本負荷判定方法は、ネットワーク中継装置の動作状態により、ネットワークLSI内の機能から使用されない機能を中央制御部 102で判定し、該当機能ブロックの負荷を判定するものである。本実施例では、負荷判定機能として、スイッチLSI 105の（１９）「機能制御負荷判定機能」と、転送LSI 104の（１６）「機能制御負荷判定機能」と、検索LSI 103の（８）「機能制御負荷判定機能」と、の一つ以上の組合せを指す。

つまり、統計機能、QoS制御機能、各種消費電力低減機能、のうち使用しない機能を中央制御部 102で判定し、各機能ブロックの負荷を判定する。これらは、表１の項番１１に例示されるものである。

上記判定された各機能ブロックの負荷判定結果に基づいて、周波数電圧制御部が各機能ブロックに対して供給するクロックと動作電圧の少なくとも一方を切替えることで消費電力低減を実現する。

G． 管理サーバの予定負荷情報通知に基づく負荷判定方法：
本負荷判定方法は、中央制御部 102がネットワーク中継装置の装置内もしくは装置外にある管理サーバからネットワーク中継装置が備える一つ以上の各回線に対する予定負荷を示す予定負荷情報の通知を受け、予定負荷情報に基づいて各回線の予定負荷や各機能ブロックの負荷を判定するものである。本実施例では、負荷判定機能として、検索LSI 103の（７）「負荷予測判定機能」と、検索LSI 103の（１）「フレーム解析」と、転送LSI 104の（１５）「負荷予測判定機能」と、スイッチLSI 105の（１８）「負荷予測判定機能」と、中央制御部 102の（２０）「予定負荷調整機能」と、の一つ以上の組合せを指す。なお、本負荷判定方法における予定負荷情報は物理的に距離の離れたネットワーク中継装置に対しても他のネットワーク中継装置を経由して通知できるようにパケットの形式で転送するのが望ましい。

図１１はネットワーク中継装置A〜Hと管理サーバA、Bから構成されるサブネットワークを示す図である。ネットワーク中継装置A〜Hは図示しない他のネットワーク中継装置やサーバとも接続されているものとする。本実施例では管理サーバAからネットワーク中継装置A〜Eへ予定負荷情報が通知され、ネットワーク中継装置F〜Hに対してはネットワーク中継装置E内にある管理サーバBから前記予定負荷情報が通知される。予定負荷情報には送信予定負荷および受信予定負荷が含まれるが、どちらか一方のみを通知しても良い。また、受信予定負荷については、送信予定負荷のみを通知することで、「C. ネットワーク中継装置間での、予定負荷の交換に基づく負荷判定方法」と同様にネットワーク中継装置間で予定負荷を交換することにより判定しても良い。

ネットワーク中継装置A-Hは、管理サーバA、Bから各回線の予定負荷情報を格納した制御情報用パケットを受信すると中央制御部 102に転送する。中央制御部 102は制御情報用パケットを解析して予定負荷情報を抽出し、各回線の予定負荷を判定する。更に各回線の予定負荷に基づいて各ネットワークLSI内の各機能ブロックの負荷を判定し、検索LSI 103の負荷情報伝達ブロック 229と、転送LSI 104の負荷情報伝達ブロック 316と、スイッチLSI 105の負荷情報伝達ブロック 416と、の一つ以上に通知する。

機能ブロックの負荷の判定の例としては、例えば、表１における項番１の検索LSI 103の場合、チャネル（回線）のイングレス側負荷によって、イングレス側ダウンリンクブロック 202の負荷を判定できるため、予定負荷情報から抽出した受信予定負荷に基づいてイングレス側ダウンリンクブロック 202の負荷を判定することができる。

なお、中央制御部 102は回線毎の予定負荷を各ネットワークLSIに伝達し、機能ブロック毎の負荷は各ネットワークLSI内の負荷判定制御ブロックが判定しても良い。また、検索LSI 103のフレーム解析ブロック 223において管理サーバから送信される制御情報用パケットを解析して予定負荷情報を抽出し他のネットワークLSIに通知することで、中央制御部 102における処理を一部ないし全部を代行することも可能である。

本実施例において管理サーバA、Bは、ネットワーク中継装置が動作すべき最適性能（例えば、動作保証すべき受信回線負荷や送信回線負荷）を判定し、各回線の予定負荷を示す予定負荷情報として各ネットワーク中継装置A〜Hに通知する。最適性能の判定方法としては、ネットワーク中継装置内部の負荷計測結果を基にした判定方法や、統計データや周波数解析に基づく予測による判定方法や、ネットワーク管理上既知となっているトラフィックが減少あるいは増加する時間帯を設定することにより最適性能を判定する判定方法、あるいはサッカーのワールドカップやオリンピックなどといったネットワークトラフィックに変動を与えると考えられる事象のうち予め予測できる事象のスケジュールをイベントカレンダに記載して管理サーバ内にスケジュールとして設定した内容に基づく判定方法、のうち一つ以上を備える。管理サーバは判定した最適性能に基づいて各ネットワーク中継装置に対して予定負荷情報を通知さえすればよく、管理サーバの最適性能の判定方法については特に問わない。また、災害や事件、事故といった突発的に発生しネットワークトラフィックに変動を与えると考えられる事象のうち、予め予測できない事象に関しては、管理サーバのプログラムもしくは管理者のオペレーションにより各ネットワーク中継装置に予定負荷情報を通知しても良い。

図１２は、管理サーバから通知される予定負荷情報に基づいて予定負荷を判定し、処理性能を変化させた場合のグラフである。帯域制御がない場合のネットワークトラフィックの変動と、リンクアップ速度と、処理性能と、予定負荷と、予定負荷情報と、を時系列で表している。回線のリンクアップ速度は10Gbpsである。本実施例では、時刻t1から時刻t2において管理サーバから10Gbpsの予定負荷情報が通知され、その他の時刻においては6Gbpsの予定負荷情報が通知されている。これは、トラフィックの減少が期待できる特定時間の電力消費量の削減を目的として、管理サーバにおいて、特定時間（時刻t1から時刻t2以外の時間）における予定負荷情報が低減されるように最適性能が設定されているようなケースである。本実施例においては、管理サーバから通知される予定負荷情報をそのまま回線の予定負荷として判定している。これにより当該回線においては特定時間の電力消費量削減が実現できる。

しかし、図１２のグラフでは時刻t3において、予定負荷以上の負荷が発生している。このようなケースに対応するため、図１２で示すネットワークトラフィックを送信するネットワーク中継装置において、さらに、（１０）帯域制御機能と、（１１）遅延制御機能と、（１２）廃棄制御機能と、のうち少なくとも一つ以上と組合せることで予定負荷の範囲内のネットワークトラフィックを送信することが可能となる。

なお、図１２の特定時間（時刻t1から時刻t2以外の時間）においては、予定負荷に応じた処理性能を確保すればよいため、予定負荷に基づいて各ネットワークLSI内の機能ブロックの負荷を判定することで電力消費量を削減することができる。 以上、7つの負荷判定方法A〜Gについて説明したが、各負荷判定機能を単体で使用するだけではなく、各負荷判定機能を組合せて使用することでより大きな効果を得ることも可能である。

特に「C． ネットワーク中継装置間での、予定負荷の交換に基づく負荷判定方法」に対して、「B．回線の動作状態判定に基づく負荷判定方法」と、「D． 回線のリンクアップ状態判定に基づく負荷判定方法」と、「E． ネットワークLSI間の負荷情報交換に基づく負荷判定方法」と、「G． 管理サーバの予定負荷情報通知に基づく負荷判定方法」と、のうち一つ以上を組合せると検索LSI 103内の制御情報生成ブロック 226で使用する負荷判定結果の精度を向上できると考える。

図１３は、図１２のネットワークトラフィックに対して（１０）〜（１２）の機能と、「C. ネットワーク中継装置間での、予定負荷交換に基づく負荷判定方法」と、「G． 管理サーバの予定負荷情報通知に基づく負荷判定方法」と、を組合せて動作させた場合のグラフである。図１３のグラフは、予定負荷変動判定処理に基づく帯域制御処理がある場合のネットワークトラフィックの変動と、予定負荷の変動と、処理能力の変動と、リンクアップ速度と、予定負荷情報（上限）の変動と、予定負荷情報（下限）の変動と、を時系列で表している。本実施例では予定負荷情報は二つ示しているが、予定負荷情報の数に制限はない。なお、予定負荷変動判定処理については、図９および図１０の例では、予定負荷および予定負荷変動閾値を2Gbps単位で変動させたが、本実施例ではより小さな単位で変動させている。

以下、図１３について説明する。本実施例では、時刻t1から時刻t4において管理サーバから10Gbpsの予定負荷情報（上限）を通知し、その他の時刻においては6Gbpsの予定負荷情報（上限）を通知している。また同様に時刻t2から時刻t3において管理サーバから4Gbpsの予定負荷情報（下限）を通知し。その他の時刻においては1Gbpsの予定負荷情報（下限）を通知している。本実施例では複数の予定負荷情報から予定負荷変動時の上限値と下限値を決定している。この為、時刻t2ではネットワークトラフィックの負荷に関係なく予定負荷は上昇し、時刻t5では予定負荷はネットワークトラフィックの増加に連動せずに予定負荷情報（上限）と等しい値の予定負荷を示し、時刻t6ではネットワークトラフィックの減少に連動せずに予定負荷情報（下限）と等しい値の予定負荷を示す。このような制御を行うためには、例えば図９の予定負荷を通知するステップ（S911、S931、S951、S960）において、通知しようとする予定負荷が上限値と下限値の範囲内か否かを判定し、上限値を超えるようであれば上限値を、下限値を下回るようであれば下限値を予定負荷として通知すればよい。予定負荷の上限値を設けることで、ネットワークトラフィックの少ない時間帯における消費電力の低減が可能となり、更に、予定負荷の下限値を設けることで最低限度のネットワークトラフィックを保証することが可能となる。なお、ネットワーク中継装置では、予定負荷に応じた処理性能を確保すればよいため、予定負荷に基づいて各ネットワークLSI内の機能ブロックの負荷を判定することになる。

また、時刻t5ではネットワークトラフィックを送信するネットワーク中継装置において、（１０）帯域制御機能と、前記（１１）遅延制御機能と、前記（１２）廃棄制御機能と、のうち少なくとも一つ以上を組合せて機能させることで、予定負荷の範囲内でネットワークトラフィックを送信することなどが可能になり、低消費電力状態のネットワーク中継装置において信頼性の減少を最小にすることができる。

本発明では、これら負荷判定方法による負荷判定結果から、各ネットワークLSIのチャネル（回線）毎の負荷、特定機能を実現する機能ブロックの負荷、を判定できる。また、各ネットワークLSIの機能ブロックの負荷は、チャネル（回線）毎の負荷、特定機能を実現する機能ブロックの負荷、特定機能ブロックの最大性能動作時の負荷、から判定できる。

このため、各機能ブロックの負荷を、チャネルのイングレス側負荷で判定するものと、チャネルのイーグレス側負荷で判定するものと、LSI内の全チャネルの負荷合計で判定するものと、LSI内の全チャネルのイングレス側負荷合計で判定するものと、LSI内の全チャネルのイーグレス側負荷合計で判定するものと、LSI内の全チャネルのイングレス側負荷最大値で判定するものと、LSI内の全チャネルのイーグレス側負荷最大値で判定するものと、負荷を常に最大として判定するものと、イングレス側負荷を常に最大として判定するものと、イーグレス側負荷を常に最大として判定するものと、機能の使用状態によって判定するものと、に分類する。表１は、各ネットワークLSIにおける機能ブロック毎の分類を表している。
（表１）

このように分類することで、各ネットワークLSIの負荷判定制御ブロックにおいて、全機能ブロックの負荷が判定できることがわかる。この負荷判定結果に基づいて、検索LSI 103の周波数電圧制御ブロック 228、転送LSI 104の周波数電圧制御ブロック 315、スイッチLSI 105の周波数電圧制御ブロック 415、が各LSIの機能ブロック毎にクロックと動作電圧の少なくとも一方を制御することで、消費電力の低減化を実現する。

本発明の実施例におけるネットワーク中継装置100の概要を示すブロック図である。 検索LSI 103の内部を機能ブロック毎に分割した図である。 転送LSI 104の内部を機能ブロック毎に分割した図である。 スイッチLSI 105の内部を機能ブロック毎に分割した図である。 フレーム受信毎の回線状態判定処理フローチャートである。 帯域制御処理を実施しないネットワークトラフィック変動グラフ(1)である。 帯域制御処理を実施するネットワークトラフィック変動グラフ(1)である。 帯域制御処理を実施しないネットワークトラフィック変動グラフ(2)である。 予定負荷変動判定処理フローチャートである。 帯域制御処理を実施するネットワークトラフィック変動グラフ(2)である。 ネットワーク中継装置と管理サーバから構成されるサブネットワークを示す図である。 管理サーバから通知される予定負荷情報に基づいて予定負荷を判定し、処理性能を変化させた場合のグラフ(1)である。 管理サーバから通知される予定負荷情報に基づいて予定負荷を判定し、処理性能を変化させた場合のグラフ(2)である。

符号の説明

100・・・ネットワーク中継装置
101・・・転送エンジン部
102・・・中央制御部
103・・・検索LSI
104・・・転送LSI
105・・・スイッチLSI
201・・・ダウンリンクインターフェイスブロック
202・・・イングレス側ダウンリンクブロック
203・・・イーグレス側ダウンリンクブロック
204・・・イングレス側回線集約ブロック
205・・・イーグレス側回線集約ブロック
206・・・検索メモリインターフェイスブロック
207・・・検索メモリアクセスブロック
211・・・バッファメモリインターフェイスブロック
212・・・バッファメモリアクセスブロック
216・・・アップリンクインターフェイスブロック
217・・・イングレス側アップリンクブロック
218・・・イーグレス側アップリンクブロック
219・・・データ処理ブロック
220・・・QoS制御機能ブロック
221・・・統計機能ブロック
222・・・イングレス側回線負荷測定ブロック
223・・・フレーム解析ブロック
224・・・イングレス側負荷測定ブロック
225・・・イーグレス側負荷測定ブロック
226・・・制御情報生成ブロック
227・・・フレーム送信制御ブロック
228・・・周波数電圧制御ブロック
229・・・負荷情報伝達ブロック
230・・・負荷判定制御ブロック
301・・・ダウンリンクインターフェイスブロック
302・・・イングレス側ダウンリンクブロック
303・・・イーグレス側ダウンリンクブロック
304・・・イングレス側ダウンリンク集約ブロック
305・・・イーグレス側ダウンリンク集約ブロック
306・・・アップリンクインターフェイスブロック
307・・・イングレス側アップリンクブロック
308・・・イーグレス側アップリンクブロック
309・・・イングレス側アップリンク集約ブロック
310・・・イーグレス側アップリンク集約ブロック
311・・・データ処理ブロック
312・・・統計機能ブロック
313・・・イングレス側負荷測定ブロック
314・・・イーグレス側負荷測定ブロック
315・・・周波数電圧制御ブロック
316・・・負荷情報伝達ブロック
317・・・負荷判定制御ブロック
401・・・イングレス側インターフェイスブロック
402・・・イングレス側データチャネルブロック
403・・・イーグレス側インターフェイスブロック
404・・・イーグレス側データチャネルブロック
405・・・受信側制御インターフェイスブロック
406・・・受信側制御チャネルブロック
407・・・送信側制御インターフェイスブロック
408・・・送信側制御チャネルブロック
409・・・イングレス側チャネル集約ブロック
410・・・イーグレス側チャネル集約ブロック
411・・・データ処理ブロック
412・・・統計機能ブロック
413・・・データ負荷測定ブロック
414・・・制御負荷測定ブロック
415・・・周波数電圧制御ブロック
416・・・負荷情報伝達ブロック
417・・・負荷判定制御ブロック

Claims (17)

1. 複数の回線と接続され、前記複数の回線を介してデータ転送を行うネットワーク中継装置であって、
   前記ネットワーク中継装置の動作状態を制御する中央制御部と、
   チャネルを介して相互に接続される複数のネットワークＬＳＩを備え、前記回線から受信したデータの転送処理を行う転送エンジン部とを有し、
   前記ネットワークＬＳＩは、前記データ転送を実現するための複数の機能ブロックと、
   前記機能ブロックにかかる負荷を判定する負荷判定部と、
   前記判定された負荷に応じて、前記機能ブロックに対してクロックと動作電圧を供給する周波数電圧制御部とを備えることを特徴とするネットワーク中継装置。
2. 請求項１記載のネットワーク中継装置であって、
   前記中央制御部は、前記回線から受信する第１の制御情報用フレームを解析することで前記回線の動作状態を判定し、
   前記負荷判定部は、前記判定された回線の動作状態に応じて対応する機能ブロックの負荷を判定することを特徴とするネットワーク中継装置。
3. 請求項１乃至２記載のネットワーク中継装置であって、
   前記ネットワークＬＳＩは、更に、前記回線に接続される他のネットワーク中継装置が送信する送信トラフィックの予定負荷を示す情報を格納した第２の制御情報用フレームを解析し、前記回線の予定負荷を判定するフレーム解析部を備え、
   前記負荷判定部は、前記回線の予定負荷に応じて対応する機能ブロックの負荷を判定することを特徴とするネットワーク中継装置。
4. 請求項３記載のネットワーク中継装置であって、
   前記ネットワークＬＳＩは、更に、前記回線に接続される他のネットワーク中継装置に送信するための送信トラフィックの予定負荷を示す情報を格納した第３の制御情報用フレームを生成し、前記他のネットワーク中継装置に送信する制御情報生成部を備えることを特徴とするネットワーク中継装置。
5. 請求項４記載のネットワーク中継装置であって、
   前記ネットワークＬＳＩは、更に、前記回線に接続される他のネットワーク中継装置に対するフレーム送信を制御するフレーム送信制御部を備え、
   前記フレーム送信制御部は、前記第３の制御情報用フレームに格納した送信トラフィックの予定負荷に応じた送信負荷に制御して帯域制御することを特徴とするネットワーク中継装置。
6. 請求項５記載のネットワーク中継装置であって、
   前記フレーム送信制御部は、前記制御情報生成部が前記第３の制御情報用フレームを前記他のネットワーク中継装置に送信した後、一定時間経過後に、前記帯域制御を行うことを特徴とするネットワーク中継装置。
7. 請求項５記載のネットワーク中継装置であって、
   前記フレーム送信制御部は、前記制御情報生成部が前記第３の制御情報用フレームを前記他のネットワーク中継装置に送信した後、前記他のネットワーク中継装置からの応答フレームを受信した後に、前記帯域制御を行うことを特徴とするネットワーク中継装置。
8. 請求項６乃至７記載のネットワーク中継装置であって、
   前記フレーム送信制御部は、前記第３の制御情報用フレームに格納した送信トラフィックの予定負荷に応じた送信負荷に制御して帯域制御する際に、段階的に送信負荷を増加させることを特徴とするネットワーク中継装置。
9. 請求項５乃至８記載のネットワーク中継装置であって、
   前記フレーム送信制御部は、フレームの優先度に応じた遅延制御や廃棄制御などの優先制御を行うことを特徴とするネットワーク中継装置。
10. 請求項１乃至９記載のネットワーク中継装置であって、
    前記中央制御部は、前記回線がリンクアップしているか否かの情報を含むリンクアップ状態を監視し、
    前記負荷判定部は、前記監視されたリンクアップ状態に応じて対応する機能ブロックの負荷を判定することを特徴とするネットワーク中継装置。
11. 請求項１０記載のネットワーク中継装置であって、
    前記リンクアップ状態には、更に、リンクアップしている前記回線の回線速度の情報を含むことを特徴とするネットワーク中継装置。
12. 請求項１０乃至１１記載のネットワーク中継装置であって、
    前記負荷判定部は、複数もしくは全ての前記回線のリンクアップ状態から対応する機能ブロックの負荷を判定することを特徴とするネットワーク中継装置。
13. 請求項１０乃至１１記載のネットワーク中継装置であって、
    前記ネットワークＬＳＩは、更に、他のネットワークＬＳＩと前記リンクアップ状態もしくは前記リンクアップ状態から判定した機能ブロックの負荷情報を交換する負荷情報伝達部を備え、
    前記負荷判定部は、前記負荷情報伝達部が交換した複数もしくは全ての前記回線についての前記リンクアップ状態もしくは前記負荷情報から、特定のネットワークＬＳＩの機能ブロックの負荷を判定することを特徴とするネットワーク中継装置。
14. 請求項１乃至１３記載のネットワーク中継装置であって、
    前記中央制御部は、前記ネットワーク中継装置の動作状態から使用されていない機能を判定し、
    前記負荷判定部は、前記判定された使用されていない機能に応じて対応する機能ブロックの負荷を判定することを特徴とするネットワーク中継装置。
15. 請求項１乃至１４記載のネットワーク中継装置であって、
    前記中央制御部は、装置内もしくは装置外にある管理サーバから通知される予定負荷情報に基づいて前記回線の予定負荷および対応する機能ブロックの負荷を判定することを特徴とするネットワーク中継装置。
16. 請求項４乃至９記載のネットワーク中継装置であって、
    前記中央制御部は、装置内もしくは装置外にある管理サーバから予定負荷情報の上限値および下限値の通知を受け、
    前記制御情報生成部は、前記上限値および下限値の範囲内の予定負荷を前記第３の制御情報用フレームに格納し、前記他のネットワーク中継装置に送信することを特徴とするネットワーク中継装置。
17. 請求項１乃至１６記載のネットワーク中継装置であって、
    前記転送エンジン部は、さらに、イングレス側負荷測定部とイーグレス側負荷測定部を有し、
    前記負荷判定部は、前記イングレス側負荷測定部と前記イーグレス側負荷測定部の少なくとも一方が測定した負荷に基づいて対応する機能ブロックの負荷を判定することを特徴とするネットワーク中継装置。

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