JP5094532B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＲＰＲリングネットワークに接続する通信装置に関する。

従来、非特許文献１で規定するＲＰＲ（Resilient Packet Ring）では、リングノード装置が、リングネットワークに送信するフレームに３つのサービスクラスを定義してトラフィック特性を定めている。リングノード装置は、定時性を重視するフレームを送信する場合、そのフレームを最高優先度のクラスに設定する。ＲＰＲでは、リングネットワークに接続するリングノード装置が適切にクラスを設定することで、最高優先度のクラスのトラフィックの定時性を保証している。

一方、リングネットワークに接続しているリングノード装置が、送信周期を調整し、リングノード装置内でのパケット衝突を回避して定時性を確保することで、ネットワーク通信帯域を効率的に活用する技術が特許文献１で開示されている。また、リングネットワークに接続しているリングノード装置が、相互に情報交換し、輻輳が発生した装置が他の装置へレートを分配することで、輻輳を解消する技術が特許文献２で開示されている。

IEEE Standard 802.17-2004 「Resilient packet ring (RPR) access method and physical layer specifications」 IEEE発行 ２００４年９月２４日 第８９項〜第１９０項 特開２００７−３０６５４２号公報 第４項〜７項 第１図 特開２００７−２５９３１８号公報 第８項〜１７項 第１図

しかしながら、上記従来の技術（非特許文献１）によれば、リングノード装置がリングネットワークにフレームを送信する場合、他のフレームに割り込まれることなく送信を続ける。そのため、たとえば、リングノード装置が優先的にｔｒａｎｓｉｔフレームを転送したい場合でも、ａｄｄフレームを送信中のときは、優先度に関わらずａｄｄフレームの送信の終了を待つ必要があり、定時性が損なわれる、という問題があった。

一方、特許文献２で開示されているリングノード装置では、リングノード装置内でのフレーム衝突が発生した場合、上記同様、フレーム送受信の定時性が損なわれる、という問題があった。また、特許文献１で開示されているリングノード装置についても、不定期に発生するフレームを扱う場合、上記同様、フレーム送受信の定時性が損なわれる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、特別な優先度を持つフレームを優先的に送信可能な通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ＲＰＲリングネットワークに接続する通信装置であって、ＲＰＲリングネットワークから受信したフレームが、ＲＰＲリングネットワークに転送すべき特別な優先度を持つフレームかどうかを判定する判定手段と、特別な優先度を持つフレームを通す経路上で、当該フレームを保持するカットスルーバッファ手段と、カットスルーバッファ手段内のフレームを、ｔｒａｎｓｉｔフレーム、ａｄｄフレーム、フェアネスフレームを含む特別な優先度を持たないフレームよりも優先的にＲＰＲリングネットワークに送信するリングネットワーク出力処理手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、特別な優先度を持つフレームを優先的にＲＰＲリングネットワークへ送信することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。この通信装置１は、ＲＰＲ ＭＡＣ制御部２、ＲＰＲインタフェース部３を備える。ＲＰＲ ＭＡＣ制御部２は、通信サービスを提供し、また、他のネットワークとの通信を行う。ＲＰＲインタフェース部３は、ＲＰＲリングネットワーク３０と接続している他の通信装置とフレームの送受信を行う。

また、ＲＰＲインタフェース部３は、従来からの通信装置と同様の構成として、ａｄｄパス部１０と、キュー部１１と、フェアネス制御部１２と、フレーム判定部１３と、ｔｒａｎｓｉｔパス部１４と、キュー部１５と、セレクタ部１６およびセレクタ部１７を備える。なお、本発明の動作の説明で使用する構成のみを記載し、他の一般的な構成については記載を省略する。

ａｄｄパス部１０は、ＲＰＲリングネットワーク３０以外のネットワークから入力したフレームを、ＲＰＲリングネットワーク３０に出力する装置内の経路である。キュー部１１は、ａｄｄフレーム（ＲＰＲリングネットワーク以外のネットワークから入力し、ＲＰＲリングネットワークに出力するフレーム）を格納し出力の待ち合わせを行う。フェアネス制御部１２は、ＲＰＲリングネットワーク３０に接続する各通信装置が公平に帯域を使用できるように調整するためのフェアネスフレームの制御を行う。フレーム判定部１３は、転送されたフレームを、ＲＰＲ ＭＡＣ制御部２に転送するか、またはｔｒａｎｓｉｔパス部１４に転送するかを判定する。なお、本実施の形態では、一例として、フレーム判定部１３がＲＰＲ ＭＡＣ制御部２かｔｒａｎｓｉｔパス部１４のどちらかに転送する場合について記載するが、フレームによっては両方に転送する場合もある。

ｔｒａｎｓｉｔパス部１４は、ＲＰＲリングネットワーク３０から入力したフレームを、そのままＲＰＲリングネットワーク３０に出力する装置内の経路である。キュー部１５は、ｔｒａｍｓｉｔフレーム（ＲＰＲリングネットワークから入力し、そのままＲＰＲリングネットワークに出力するフレーム）を格納し出力の待ち合わせを行う。セレクタ部１６は、ａｄｄパス部１０とｔｒａｎｓｉｔパス部１４からのフレームの出力を切り替える。セレクタ部１７は、セレクタ部１６とフェアネス制御部１２からのフレームの出力を切り替える。

また、ＲＰＲインタフェース部３は、特徴的な構成として、優先フレーム判定部２０と、カットスルーパス部２１と、カットスルーバッファ部２２と、再送バッファ部２３と、セレクタ部２４と、セレクタ部２５およびリングネットワーク出力処理部２６をさらに備える。

優先フレーム判定部２０は、ＲＰＲリングネットワーク３０から受信したフレームを、カットスルーパス部２１に転送するか、またはフレーム判定部１３に転送するかを、フレームの優先度によって判定する。なお、本実施の形態では、一例として、優先フレーム判定部２０がカットスルーパス部２１かフレーム判定部１３のどちらかに転送する場合について記載するが、フレームによっては両方に転送する場合もある。カットスルーパス部２１は、特別な優先度を持つフレームを転送する装置内での経路である。また、カットスルーバッファ部２２を内部に備える。カットスルーバッファ部２２は、リングネットワーク出力処理部２６が出力を許可するまでの間、カットスルーパス部２１に転送されたフレームを格納する。また、リングネットワーク出力処理部２６に対して出力要求を送る。再送バッファ部２３は、セレクタ部１７が出力するフレームを格納する。

セレクタ部２４は、セレクタ部１７と再送バッファ部２３からのフレームの出力を切り替える。セレクタ部２５は、カットスルーパス部２１とセレクタ部２４からのフレームの出力を切り替える。リングネットワーク出力処理部２６は、セレクタ部２５が出力したフレームを、ＲＰＲリングネットワーク３０に送信する。また、カットスルーバッファ部２２からのフレームの出力要求を受けた場合に、特別な優先度を持たない他のフレームの送信を中断する処理を行う。

ここで、本発明にかかる通信装置１の動作について説明する。最初に、通信装置１が特別な優先度を持たないフレームを受信した場合の動作を簡単に説明する。

優先フレーム判定部２０は、ＲＰＲリングネットワーク３０から受信したフレームの優先度を判定し、特別な優先度を持たないフレームをフレーム判定部１３へ転送する。フレーム判定部１３は、転送されてきたフレームを、ＲＰＲ ＭＡＣ制御部２またはｔｒａｎｓｉｔパス部１４のどちらへ転送するかを判定する。ＲＰＲリングネットワークへ転送すべきフレームの場合は、ｔｒａｎｓｉｔパス部１４へ転送する。ｔｒａｎｓｉｔパス部１４は、フレーム判定部１３からフレームを受け取ると、そのフレームをセレクタ部１６へ出力する。

ＲＰＲ ＭＡＣ制御部２は、ＲＰＲリングネットワーク３０へフレームを出力する場合、ａｄｄパス部１０へフレームを出力する。ａｄｄパス部１０は、ＲＰＲ ＭＡＣ制御部２からのフレームをセレクタ部１６へ出力する。セレクタ部１６では、ｔｒａｎｓｉｔパス部１４が出力したフレームと、ａｄｄパス部１０が出力したフレームを切り替えて、セレクタ部１７に出力する。

たとえば、セレクタ部１６がａｄｄパス部１０からのフレームを出力中の場合、ｔｒａｎｓｉｔパス部１４は、フレームをセレクタ部１６へ出力することができない。そのため、ｔｒａｎｓｉｔパス部１４は、ａｄｄパス部１０からのフレーム出力が終了するまで、内部に備えるキュー部１５にフレームを一時的に格納する。逆に、セレクタ部１６がｔｒａｎｓｉｔパス部１４からのフレームを出力中の場合、ａｄｄパス部１０は、フレームをセレクタ部１６へ出力することができない。そのため、ａｄｄパス部１０は、ｔｒａｎｓｉｔ部１４からのフレーム出力が終了するまで、内部に備えるキュー部１１にフレームを一時的に格納する。

上記のように、たとえば、ｔｒａｎｓｉｔパス部１４からのフレームの優先度が高くても、セレクタ部１６がａｄｄパス部１０からのフレームを出力中の場合は、ｔｒａｎｓｉｔパス部１４は、リアルタイムにフレームを出力することができないことになる。

つぎに、セレクタ部１７では、セレクタ部１６からの出力と、フェアネス制御部１２からのフレームを切り替えて、リングネットワーク出力処理部２６へ向けて出力する。このとき、セレクタ部１７は、リングネットワーク出力処理部２６へ出力要求を送る。リングネットワーク出力処理部２６がフレームの出力を許可した場合、セレクタ部１７は、フレームをリングネットワーク出力処理部２６に向けて出力する。

また、セレクタ部１７は、リングネットワーク出力処理部２６に向けてフレームを出力するのと並行して、再送バッファ部２３へもフレームを出力し、再送バッファ部２３はフレームを格納する。その後、リングネットワーク出力処理部２６からＲＰＲリングネットワーク３０へのフレームの送信が中断されずに終了すると、リングネットワーク出力処理部２６は、再送バッファ部２３に対して、格納していたバッファの解放を指示する。再送バッファ部２３は、解放指示を受けて格納していたフレームを廃棄する。

なお、リングネットワーク出力処理部２６は、再送バッファ部２３がフレームを格納していない場合、セレクタ部１７からのフレームの出力要求を許可する。一方、再送バッファ部２３がフレームを格納している場合は、再送バッファ部２３が格納しているフレームを処理するため、カットスルーバッファ部２２からのフレームの出力要求以外は許可をしない。

つづいて、通信装置１が特別な優先度を持つフレームを受信した場合の動作について説明する。通信装置１がＲＰＲリングネットワーク３０からフレームを受信すると、優先フレーム判定部２０は、フレーム判定部１３またはカットスルーパス部２１のどちらへ転送するか判定する。

受信フレームが特別な優先度を持ちＲＰＲリングネットワーク３０に転送するものである場合、優先フレーム判定部２０は、受信フレームをカットスルーパス部２１に転送する。カットスルーパス部２１は、受け取ったフレームをカットスルーバッファ部２２に格納する。カットスルーバッファ部２２は、フレームの格納を始めると直ぐに、リングネットワーク出力処理部２６にフレームの出力要求を送る。

カットスルーバッファ部２２から出力要求を受けると、リングネットワーク出力処理部２６は、送信中のフレームがなければ、カットスルーバッファ部２２にフレームの出力を許可する。フレームの出力が許可されると、カットスルーバッファ部２２は、直ちにフレームをリングネットワーク出力処理部２６に向けて出力する。リングネットワーク出力処理部２６は、カットスルーバッファ部２２が出力するフレームを、ＲＰＲリングネットワーク３０に送信する。

このように、リングネットワーク出力処理部２６が他のフレームを送信中でない場合、カットスルーバッファ部２２は、フレームを滞留することなく、リングネットワーク出力処理部２６に出力することができる。

つづいて、優先フレーム判定部２０が受信フレームをカットスルーパス部２１に転送したが、リングネットワーク出力処理部２６が特別な優先度を持たない他のフレームを送信中の場合について説明する。なお、優先フレーム判定部２０が判定を行ってから、カットスルーバッファ部２２がフレームの出力要求を出力するところまでの動作は上記と同一であるため説明を省略する。

リングネットワーク出力処理部２６は、カットスルーバッファ部２２からの出力要求を受けると、まず出力要求に対する応答を保留し、送信中の特別な優先度を持たない他のフレームの送信を中断する処理を行う。なお、この処理を受けた再送バッファ部２３等の動作については後述する。リングネットワーク出力処理部２６は、送信中の特別な優先度を持たない他のフレームの送信を中断する処理が完了すると、カットスルーバッファ部２２にフレーム出力を許可する。フレームの出力が許可されると、カットスルーバッファ部２２は、直ちにフレームをリングネットワーク出力処理部２６に出力する。

カットスルーバッファ部２２からのフレームの出力が終了し、さらに、カットスルーバッファ部２２から新たなフレームの出力要求があった場合、リングネットワーク出力処理部２６は、さらに、カットスルーバッファ部２２にフレームの出力を許可する。

このように、通信装置１は、特別な優先度を持たない他のフレームの送信を中断することにより、特別な優先度を持つフレームの送信を可能とし、リアルタイム性を確保している。

ここで、上記でリングネットワーク出力処理部２６が、カットスルーバッファ部２２からの出力要求を受けて、送信中の特別な優先度を持たない他のフレームの送信を中断した場合の、再送バッファ部２３等の動作について説明する。

リングネットワーク出力処理部２６は、カットスルーバッファ部２２から出力要求を受けると、カットスルーバッファ部２２からのフレームの出力を優先するため、特別な優先度を持たない他のフレームを送信中の場合はそのフレームの送信を中断する。このとき、リングネットワーク出力処理部２６は、セレクタ部２５の切り替えにより、セレクタ部２４がリングネットワーク出力処理部２６へ出力中のフレームの受け取りを停止する。

このとき、セレクタ部１７がフレームを出力中の場合、セレクタ部１７は、出力を継続して再送バッファ部２３にフレームを格納する。または、再送バッファ部２３がフレームを出力中の場合は、再送バッファ部２３は、出力を中断する。

中断要因となったカットスルーバッファ部２２からのフレームの出力が終了し、カットスルーバッファ部２２から新たなフレームの出力要求がない場合、リングネットワーク出力処理部２６は、再送バッファ部２３に対して、格納しているフレームを出力するように指示する。リングネットワーク出力処理部２６は、再送バッファ部２３からフレームを受け取ると、ＲＰＲリングネットワーク３０への送信を再開する。

このように、通信装置１は、特別な優先度を持たない他のフレームの送信を中断した場合についても、必ず送信を再開し、フレームを破棄することはない。

なお、上記特別な優先度を持つフレームとして、通信装置１は、フレーム内の様々なフィールドを使用して優先度を設定することができる。たとえば、フレーム種別、アドレス、ヘッダの一部、上位プロトコルなどがあり、これらはシステムの運用で定めることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、通信装置が、ＲＰＲリングネットワークから特別な優先度を持つフレームを受信すると、特別な優先度を持たない他のフレームを送信中の場合はその送信を中断し、特別な優先度を持つフレームをＲＰＲリングネットワークへ優先的に送信することとした。これにより、本実施の形態の通信装置は、定時性が厳しく要求されるフレームに対して、通信装置内での中継遅延を従来よりも減らすことができ、より効率的にネットワークを運用することができる。

また、フレーム送信の中断処理が可能な通信装置の構成は、ネットワークの物理レイヤインタフェースに適している。これにより、たとえば、ＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical NET work）や、ＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）においても適用することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、優先フレーム判定部２０が、カットスルーパス部２１に転送するフレームの判定を行っていた。そして、カットスルーパス部２１に転送しないフレームについては、一般的なＲＰＲで用いられているフレーム判定部１３が判定を行い、ｔｒａｎｓｉｔパス部１４またはＲＰＲ ＭＡＣ制御部２に転送していた。しかしながら、カットスルーパス部２１とｔｒａｎｓｉｔパス部１４に転送するフレームの違いは優先度のみであるため、本実施の形態では、判定部を一つにした通信装置について説明する。

図２は、本発明にかかる通信装置の実施の形態２の構成例を示す図である。この通信装置１ａは、ＲＰＲ ＭＡＣ制御部２とＲＰＲインタフェース部３ａを備え、ＲＰＲインタフェース部３ａが、フレーム判定部１３と優先フレーム判定部２０の二つの構成の機能を一つにまとめたフレーム判定部１３ａを備える点が、実施の形態１と異なる。その他の構成については、実施の形態１と同様のため同一の符号を付してその説明を省略する。

ここで、本実施の形態の動作について説明する。フレーム判定部１３ａがＲＰＲリングネットワーク３０からフレームを受信した場合、ＲＰＲリングネットワーク３０に中継すべきフレームであれば、そのフレームの優先度に基づいて、特別な優先度を持つフレームはカットスルーパス部２１に転送し、その他のフレームについてはｔｒａｎｓｉｔパス部１４に転送する。カットスルーパス部２１に転送した場合のその後の動作については、実施の形態１と同様である。また、ｔｒａｎｓｉｔパス部１４に転送した場合のその後の動作については、従来からの動作と同様である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、フレーム判定部に優先フレームを判定する機能を持たせることとした。これにより、簡易な構成で、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる通信装置は、ＲＰＲリングネットワークに接続するリングノード装置に有用であり、特に、定時性を要求されるフレームを受信するリングノード装置に適している。

本発明にかかる通信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。 本発明にかかる通信装置の実施の形態２の構成例を示す図である。

符号の説明

１，１ａ 通信装置
２ ＲＰＲ ＭＡＣ制御部
３，３ａ ＲＰＲインタフェース部
１０ ａｄｄパス部
１１ キュー部
１２ フェアネス制御部
１３，１３ａ フレーム判定部
１４ ｔｒａｎｓｉｔパス部
１５ キュー部
１６，１７ セレクタ部
２０ 優先フレーム判定部
２１ カットスルーパス部
２２ カットスルーバッファ部
２３ 再送バッファ部
２４，２５ セレクタ部
２６ リングネットワーク出力処理部
３０ ＲＰＲリングネットワーク

Claims (3)

1. ＲＰＲリングネットワークに接続する通信装置であって、
   ＲＰＲリングネットワークから受信したフレームが、ＲＰＲリングネットワークに転送すべき特別な優先度を持つフレームかどうかを判定する判定手段と、
   前記特別な優先度を持つフレームを通す経路上で、当該フレームを保持するカットスルーバッファ手段と、
   前記カットスルーバッファ手段内のフレームを、ｔｒａｎｓｉｔフレーム、ａｄｄフレーム、フェアネスフレームを含む特別な優先度を持たないフレームよりも優先的にＲＰＲリングネットワークに送信するリングネットワーク出力処理手段と、
   前記特別な優先度を持たないフレームを格納する再送バッファ手段と、
   を備え、
   前記リングネットワーク出力処理手段は、
   前記カットスルーバッファ手段に保持されたフレームの送信にあたって、前記特別な優先度を持たないフレームを送信中の場合、前記特別な優先度を持たないフレームの前記再送バッファ手段への格納は継続しつつ、当該送信中フレームの取得を止めて送信を中断し、前記カットスルーバッファ手段に保持されたフレームを優先的にＲＰＲリングネットワークに送信する、
   ことを特徴とする通信装置。
2. 前記リングネットワーク出力処理手段は、
   前記カットスルーバッファ手段に保持されたすべてのフレームを送信完了後、送信を中断され、前記再送バッファ手段に格納された前記特別な優先度を持たないフレームについて、フレームの先頭から送信を再開することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記リングネットワーク出力処理手段は、
   前記再送バッファ手段へ格納した前記特別な優先度を持たないフレームの送信完了後、当該再送バッファ手段へ格納したフレームの解放を指示することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。

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