JP5105111B2 - Packet relay apparatus and packet relay method - Google Patents
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Description
本発明は、付加情報(オーバーヘッド)を吸収する回路を有するパケット中継装置及びパケット中継方法に関する。 The present invention relates to a packet relay apparatus and a packet relay method having a circuit that absorbs additional information (overhead).
パケット中継装置としてルータがある。ルータは、一般的に図5のような構成になっている。図5のルータでは、データ伝送速度が1Gbpsのルータ構成を想定している。ルータは、下位ネットワークと上位ネットワークの中継、つまり、IP(Internet Protocol)パケットの送受信を行う装置である。 There is a router as a packet relay device. The router is generally configured as shown in FIG. The router of FIG. 5 assumes a router configuration with a data transmission rate of 1 Gbps. The router is a device that relays between the lower network and the upper network, that is, transmits and receives IP (Internet Protocol) packets.
レイヤ2処理部103とレイヤ3処理部104との間には、IEEE802.3zで標準化されているGMII(Gigabit Media Independent Interface)やRGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface)、SGMII(Serial Gigabit Media Independent Interface)などのクロック同期型インタフェースを有するMAC(Media Access Controller)101、102)で接続されているのが一般的である。特許文献1では、RGMII回路で接続されている。
Between the layer 2
従来のルータにおいて、IPパケットは、以下の経路で伝送される。下位ネットワークから上位ネットワークに伝送する場合、入出力部105で受信したIPパケットをバッファ107に貯めてから、レイヤ2処理部103からレイヤ3処理部104に伝送する。次に、IPパケットをバッファ108に貯めてから、入出力部106に伝送する。一方、IPパケットを上位ネットワークから下位ネットワークに伝送する場合、入出力部106で受信したIPパケットをバッファ108に貯めてから、レイヤ3処理部104からレイヤ2処理部103に伝送する。次に、バッファ107に貯めてから、入出力部105に伝送する。
In a conventional router, an IP packet is transmitted through the following route. When transmitting from the lower network to the upper network, the IP packets received by the input /
従来のルータでは、上位ネットワークから下位ネットワークに向けてIPパケットを1Gbpsの最大伝送速度にして伝送する場合、IPパケットはバッファ108に一度貯め込まれる。この際に、レイヤ3処理部104は、処理を行ったIPパケットに対して付加情報を追加してレイヤ2処理部103に送信する場合がある。伝送するIPパケットに付加情報が追加されると、本来、レイヤ3処理部104とレイヤ2処理部103との間のインタフェースを通るIPパケットサイズより大きいデータサイズになってしまう。ここで、レイヤ2処理部103とレイヤ3処理部104との間は1Gbpsの伝送能力しかないので、レイヤ3処理部104は増えた分のデータをバッファ108に貯めて行く。バッファ108においてIPパケットが溢れた状態になると、IPパケットを廃棄することになり、上位ネットワークと下位ネットワークとの間でスループットが低下することになる。
In the conventional router, when an IP packet is transmitted from the upper network to the lower network at a maximum transmission rate of 1 Gbps, the IP packet is once stored in the buffer 108. At this time, the layer 3 processing unit 104 may add additional information to the processed IP packet and transmit it to the layer 2
スループットが低下する問題の解決策として、レイヤ2処理部103とレイヤ3処理部104との間のインタフェースを速くすることが考えられる。ところが、バッファ107にIPパケットが貯まり、レイヤ2処理部103はバッファ107が溢れると後から来るIPパケットを廃棄せざるを得ない。
As a solution to the problem of reduced throughput, it is conceivable to speed up the interface between the layer 2
今まで、IPパケットの廃棄を無くすために、IEEE802.3xのオプション機能として規定されているフロー制御が使われてきた。フロー制御は、送信元のデバイスにポーズ(PAUSE)フレームを送信して送信(この場合上位ネットワークから入出力部106への送信)を止める制御である。フロー制御を使った場合、上位ネットワークから下位ネットワークにリアルタイム性が要求されるIPパケット(例えば、Video on demand、Voice Over Internet Protocolなど)を伝送する場合、レイヤ3処理部104が処理したIPパケットに付加情報を加えて伝送することにより、バッファ107においてIPパケットが溢れ、廃棄されて品質が悪化するか、若しくは、IPパケットの廃棄を防ぐためのフロー制御が行われて、遅延が生じ、リアルタイム性が損なわれる。 Until now, flow control defined as an optional function of IEEE802.3x has been used to eliminate discarding of IP packets. The flow control is control for transmitting a pause (PAUSE) frame to a transmission source device and stopping transmission (in this case, transmission from the higher level network to the input / output unit 106). When flow control is used, when an IP packet (for example, Video on demand, Voice Over Internet Protocol, etc.) that requires real-time performance is transmitted from the upper network to the lower network, the IP packet processed by the layer 3 processing unit 104 is transmitted. By transmitting additional information, the IP packet overflows in the buffer 107 and is discarded and the quality deteriorates, or flow control is performed to prevent the discard of the IP packet, delay occurs, and real-time performance Is damaged.
特許文献1のネットワークプロセッサでは、処理速度の向上を図るため、RGMII回路とPHY回路との間、及び、RGMII回路とスイッチ回路との間にFIFOバッファを備えた送信制御回路を付加しており、送信制御回路とRGMII回路との間での伝送速度を制御している。このネットワークプロセッサでは、送信制御回路とPHY回路(若しくは送信制御回路からスイッチまで)の間はRGMII回路(伝送速度1Gbps)で繋がっている。ところが、レイヤ処理部となるCPU又はスイッチ回路においてIPパケットに付加情報を付与すると、必要とされる最大の伝送速度は1Gbps+α(αは付加情報分を伝送するため)となる。そのため、このネットワークプロセッサでは、WANとLANとの間、若しくはPHY回路とスイッチ回路との間において最大伝送速度(1Gbps)でパケットを伝送する時、CPUとスイッチ回路との間で付加情報を吸収することができなくなる。
In the network processor of
本発明の主な課題は、付加情報が加えられた場合において下位ネットワークと上位ネットワークの間でのIPパケットのスループット低下を解決するとともに、この時のIPパケットの優先処理を実現するパケット中継装置及びパケット中継方法を提供することである。 A main problem of the present invention is to solve a decrease in the throughput of an IP packet between a lower network and an upper network when additional information is added, and a packet relay device that realizes priority processing of the IP packet at this time, and It is to provide a packet relay method.
本発明の第1の視点においては、パケット中継装置において、パケットにおけるレイヤ2のデータを処理するとともに、前記パケットに付加情報を追加又は削除する機能を有するレイヤ2処理部と、パケットにおけるレイヤ3のデータを処理するとともに、前記パケットに付加情報を追加又は削除する機能を有するレイヤ3処理部と、前記レイヤ2処理部と前記レイヤ3処理部との間の伝送路に配されるとともに、前記レイヤ2処理部側から前記レイヤ3処理部側への伝送速度又はポート数を固定とし、かつ、前記レイヤ3処理部側から前記レイヤ2処理部側への伝送速度又はポート数を切り替え可能にしたインタフェースと、を備え、前記インタフェースは、前記レイヤ2処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第1メディアアクセスコントローラと、前記レイヤ3処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第2メディアアクセスコントローラと、を備え、前記第1メディアアクセスコントローラから前記第2メディアアクセスコントローラへの伝送速度が固定され、前記第2メディアアクセスコントローラから前記第1メディアアクセスコントローラへの伝送速度が可変であり、前記レイヤ2処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第1バッファと、前記レイヤ3処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第2バッファと、前記第1バッファの使用状態又は空き状態を監視することにより、前記使用状態又は空き状態に応じた制御信号を出力するバッファ監視回路と、を備え、前記第2メディアアクセスコントローラは、前記バッファ監視回路からの前記制御信号に基づいて、送信クロックの周波数を切り替えることにより、前記第2メディアアクセスコントローラから前記第1メディアアクセスコントローラへの伝送速度を切り替えることを特徴とする。 In the first aspect of the present invention, the packet relay apparatus processes the layer 2 data in the packet and adds or deletes additional information to the packet, and the layer 3 processing unit in the packet. A layer 3 processing unit that processes data and has a function of adding or deleting additional information to the packet; and a transmission path between the layer 2 processing unit and the layer 3 processing unit, and the layer An interface in which the transmission rate or the number of ports from the 2 processing unit side to the layer 3 processing unit side is fixed and the transmission rate or the number of ports from the layer 3 processing unit side to the layer 2 processing unit side can be switched When, wherein the interface, along with being communicatively connected to the layer 2 processing section, a clock synchronous type Intafu And a second media access controller that is communicably connected to the layer 3 processing unit and that has a clock synchronous interface, from the first media access controller to the first media access controller. The transmission rate to the second media access controller is fixed, the transmission rate from the second media access controller to the first media access controller is variable, and packets processed by the layer 2 processing unit are stored. A possible first buffer; a second buffer capable of storing packets to be processed by the layer 3 processing unit; and a usage state or a free state of the first buffer to monitor the usage state or A buffer monitoring circuit that outputs a control signal according to an empty state; And the second media access controller switches the transmission clock frequency based on the control signal from the buffer monitoring circuit, thereby transferring the transmission speed from the second media access controller to the first media access controller. It is characterized by switching .
本発明の前記パケット中継装置において、前記バッファ監視回路は、前記第1バッファの容量が第1設定値以上となったときに前記制御信号を有効とし、前記第1バッファの容量が前記第1設定値よりも小さい第2設定値以下となったときに前記制御信号を無効とし、前記第1バッファの容量が前記第2設定値超かつ前記第1設定値未満となったときに前記制御信号を前の状態に維持し、前記第2メディアアクセスコントローラは、前記制御信号が無効のときに前記第2メディアアクセスコントローラから前記第1メディアアクセスコントローラへの伝送速度を第1伝送速度とし、前記制御信号が有効のときに前記第2メディアアクセスコントローラから前記第1メディアアクセスコントローラへの伝送速度を前記第1伝送速度よりも低速な第2伝送速度とするように切り替えることが好ましい。 In the packet relay device of the present invention, the buffer monitoring circuit validates the control signal when the capacity of the first buffer becomes equal to or greater than a first set value, and the capacity of the first buffer is set to the first setting. The control signal is invalidated when the value becomes equal to or smaller than a second set value smaller than the value, and the control signal is set when the capacity of the first buffer exceeds the second set value and less than the first set value. Maintaining the previous state, the second media access controller sets the transmission rate from the second media access controller to the first media access controller as the first transmission rate when the control signal is invalid, and the control signal Is effective, the transmission rate from the second media access controller to the first media access controller is lower than the first transmission rate. It is preferable to switch to the second transmission rate.
本発明の第2の視点においては、パケットにおけるレイヤ2のデータを処理するとともに、前記パケットに付加情報を追加又は削除する機能を有するレイヤ2処理部と、パケットにおけるレイヤ3のデータを処理するとともに、前記パケットに付加情報を追加又は削除する機能を有するレイヤ3処理部と、前記レイヤ2処理部と前記レイヤ3処理部との間の伝送路に配されるとともに、前記レイヤ2処理部側から前記レイヤ3処理部側への伝送速度又はポート数を固定とし、かつ、前記レイヤ3処理部側から前記レイヤ2処理部側への伝送速度又はポート数を切り替え可能にしたインタフェースと、を備え、前記インタフェースは、前記レイヤ2処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第1インタフェース制御回路と、前記レイヤ3処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第2インタフェース制御回路と、を備え、前記第1インタフェース制御回路から前記第2インタフェース制御回路へのポート数が固定され、前記第2インタフェース制御回路から前記第1インタフェース制御回路へのポート数が可変であり、前記レイヤ2処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第1バッファと、前記レイヤ3処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第2バッファと、前記第1バッファの使用状態又は空き状態を監視することにより、前記使用状態又は空き状態に応じた制御信号を出力するバッファ監視回路と、を備え、前記第2インタフェース制御回路は、前記バッファ監視回路からの前記制御信号に基づいて、前記第2インタフェース制御回路から前記第1インタフェース制御回路へのポート数を切り替えることを特徴とする。 In the second aspect of the present invention, the layer 2 data in the packet is processed, the layer 2 processing unit having a function of adding or deleting additional information to the packet, and the layer 3 data in the packet are processed. And a layer 3 processing unit having a function of adding or deleting additional information to the packet, and a transmission path between the layer 2 processing unit and the layer 3 processing unit, and from the layer 2 processing unit side An interface that fixes the transmission rate or the number of ports to the layer 3 processing unit side, and that can switch the transmission rate or the number of ports from the layer 3 processing unit side to the layer 2 processing unit side, The interface is connected to the layer 2 processing unit in a communicable manner and has a first interface having a clock synchronous interface. And a second interface control circuit having a clock synchronous interface and communicably connected to the layer 3 processing unit, from the first interface control circuit to the second interface control circuit number of ports is fixed, the second number of ports from the interface control circuit to the first interface control circuit Ri variable der, the first that can keep accumulate packets processed by the layer 2 processing section A buffer, a second buffer capable of storing packets processed by the layer 3 processing unit, and a use state or a free state of the first buffer, thereby monitoring the use state or the free state. A buffer monitoring circuit for outputting a control signal, wherein the second interface control circuit includes the buffer monitoring circuit. Based on the control signals from, and also changes a number of ports to the first interface control circuit from said second interface control circuit.
本発明の前記パケット中継装置において、前記バッファ監視回路は、前記第1バッファの容量が第1設定値以上となったときに前記制御信号を有効とし、前記第1バッファの容量が前記第1設定値よりも小さい第2設定値以下となったときに前記制御信号を無効とし、前記第1バッファの容量が前記第2設定値超かつ前記第1設定値未満となったときに前記制御信号を前の状態に維持し、前記第2インタフェース制御回路は、前記制御信号が無効のときに前記第2インタフェース制御回路から前記第1インタフェース制御回路へのポート数を第1ポート数とし、前記制御信号が有効のときに前記第2インタフェース制御回路から前記第1インタフェース制御回路へのポート数を前記第1ポート数よりも少ない第2ポート数とするように切り替えることが好ましい。 In the packet relay device of the present invention, the buffer monitoring circuit validates the control signal when the capacity of the first buffer becomes equal to or greater than a first set value, and the capacity of the first buffer is set to the first setting. The control signal is invalidated when the value becomes equal to or smaller than a second set value smaller than the value, and the control signal is set when the capacity of the first buffer exceeds the second set value and less than the first set value. Maintaining the previous state, the second interface control circuit sets the number of ports from the second interface control circuit to the first interface control circuit as the first port number when the control signal is invalid; Is switched so that the number of ports from the second interface control circuit to the first interface control circuit is the second number of ports smaller than the first number of ports. Rukoto is preferable.
本発明によれば、レイヤ3処理部とレイヤ2処理部の間で、入出力部の伝送速度より早い伝送速度でパケットの送受信を行っているので、レイヤ2処理部又はレイヤ3処理部側が付加情報をパケットに付けても、下位ネットワークと上位ネットワークの間では入出力部の最大伝送速度でパケットを送受信できる。また、レイヤ2処理部の第1バッファの使用状態又は空き状態を監視するバッファ監視回路による第1バッファの空き状態に応じて、レイヤ3処理部からレイヤ2処理部へのインタフェースの伝送速度又はポート数を切り替えることで、レイヤ2処理部でのパケットの廃棄を防止すると共に、レイヤ3処理部からレイヤ2処理部への送信を止めないことにより、上位ネットワークから下位ネットワークにパケットを伝送する場合もレイヤ3処理部で優先制御ができ、リアルタイム性が要求されるパケットの品質を保証することができる。 According to the present invention, packets are transmitted and received between the layer 3 processing unit and the layer 2 processing unit at a transmission rate faster than the transmission rate of the input / output unit, so the layer 2 processing unit or the layer 3 processing unit side adds Even if information is attached to a packet, the packet can be transmitted and received between the lower network and the upper network at the maximum transmission rate of the input / output unit. Also, the transmission rate or port of the interface from the layer 3 processing unit to the layer 2 processing unit according to the free state of the first buffer by the buffer monitoring circuit that monitors the use state or free state of the first buffer of the layer 2 processing unit By switching the number, it is possible to prevent packets from being discarded in the layer 2 processing unit and to transmit packets from the upper network to the lower network by not stopping transmission from the layer 3 processing unit to the layer 2 processing unit. The layer 3 processing unit can perform priority control, and can guarantee the quality of a packet that requires real-time performance.
本発明の実施形態1に係るパケット中継装置では、パケットにおけるレイヤ2のデータを処理するとともに、前記パケットに付加情報を追加又は削除する機能を有するレイヤ2処理部(図1の13、図3の23)と、パケットにおけるレイヤ3のデータを処理するとともに、前記パケットに付加情報を追加又は削除する機能を有するレイヤ3処理部(図1の14、図3の24)と、前記レイヤ2処理部と前記レイヤ3処理部との間の伝送路に配されるとともに、前記レイヤ2処理部側から前記レイヤ3処理部側への伝送速度又はポート数を固定とし、かつ、前記レイヤ3処理部側から前記レイヤ2処理部側への伝送速度又はポート数を切り替え可能にしたインタフェース(図1の11、12、図3の21、22)と、を備え、前記インタフェースは、前記レイヤ2処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第1メディアアクセスコントローラと、前記レイヤ3処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第2メディアアクセスコントローラと、を備え、前記第1メディアアクセスコントローラから前記第2メディアアクセスコントローラへの伝送速度が固定され、前記第2メディアアクセスコントローラから前記第1メディアアクセスコントローラへの伝送速度が可変であり、前記レイヤ2処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第1バッファと、前記レイヤ3処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第2バッファと、前記第1バッファの使用状態又は空き状態を監視することにより、前記使用状態又は空き状態に応じた制御信号を出力するバッファ監視回路と、を備え、前記第2メディアアクセスコントローラは、前記バッファ監視回路からの前記制御信号に基づいて、送信クロックの周波数を切り替えることにより、前記第2メディアアクセスコントローラから前記第1メディアアクセスコントローラへの伝送速度を切り替える。 In the packet relay apparatus according to the first embodiment of the present invention, a layer 2 processing unit (13 in FIG. 1 and 3 in FIG. 3) has a function of processing layer 2 data in a packet and adding or deleting additional information to the packet. 23), a layer 3 processing unit (14 in FIG. 1, 24 in FIG. 3) having a function of processing layer 3 data in the packet and adding or deleting additional information to the packet, and the layer 2 processing unit And the layer 3 processing unit, the transmission rate or the number of ports from the layer 2 processing unit side to the layer 3 processing unit side is fixed, and the layer 3 processing unit side interface that enables switching the transmission rate or the number of ports to the layer 2 processing section side from (11, 12 in FIG. 1, 21 and 22 in FIG. 3) provided with the said Intafe Is connected to the layer 2 processing unit in a communicable manner and has a clock synchronous interface, and is connected to the layer 3 processing unit in a communicable manner and has a clock synchronous interface. A second media access controller, wherein a transmission rate from the first media access controller to the second media access controller is fixed, and a transmission rate from the second media access controller to the first media access controller is variable. A first buffer capable of storing packets processed by the layer 2 processing unit, a second buffer capable of storing packets processed by the layer 3 processing unit, and Monitors the usage status or free status of the first buffer And a buffer monitoring circuit that outputs a control signal according to the use state or the empty state, and the second media access controller uses a frequency of a transmission clock based on the control signal from the buffer monitoring circuit. Is switched to switch the transmission rate from the second media access controller to the first media access controller.
本発明の実施形態2に係るパケット中継装置では、パケットにおけるレイヤ2のデータを処理するとともに、前記パケットに付加情報を追加又は削除する機能を有するレイヤ2処理部(図1の13、図3の23)と、パケットにおけるレイヤ3のデータを処理するとともに、前記パケットに付加情報を追加又は削除する機能を有するレイヤ3処理部(図1の14、図3の24)と、前記レイヤ2処理部と前記レイヤ3処理部との間の伝送路に配されるとともに、前記レイヤ2処理部側から前記レイヤ3処理部側への伝送速度又はポート数を固定とし、かつ、前記レイヤ3処理部側から前記レイヤ2処理部側への伝送速度又はポート数を切り替え可能にしたインタフェース(図1の11、12、図3の21、22)と、を備え、前記インタフェースは、前記レイヤ2処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第1インタフェース制御回路と、前記レイヤ3処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第2インタフェース制御回路と、を備え、前記第1インタフェース制御回路から前記第2インタフェース制御回路へのポート数が固定され、前記第2インタフェース制御回路から前記第1インタフェース制御回路へのポート数が可変であり、前記レイヤ2処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第1バッファと、前記レイヤ3処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第2バッファと、前記第1バッファの使用状態又は空き状態を監視することにより、前記使用状態又は空き状態に応じた制御信号を出力するバッファ監視回路と、を備え、前記第2インタフェース制御回路は、前記バッファ監視回路からの前記制御信号に基づいて、前記第2インタフェース制御回路から前記第1インタフェース制御回路へのポート数を切り替える。In the packet relay apparatus according to the second embodiment of the present invention, the layer 2 processing unit (13 in FIG. 1 and FIG. 3) has a function of processing layer 2 data in the packet and adding or deleting additional information to the packet. 23), a layer 3 processing unit (14 in FIG. 1, 24 in FIG. 3) having a function of processing layer 3 data in the packet and adding or deleting additional information to the packet, and the layer 2 processing unit And the layer 3 processing unit, the transmission rate or the number of ports from the layer 2 processing unit side to the layer 3 processing unit side is fixed, and the layer 3 processing unit side An interface (11, 12 in FIG. 1, 21 and 22 in FIG. 3) capable of switching the transmission rate or the number of ports from the layer 2 to the layer 2 processing unit. Is connected to the layer 2 processing unit so as to be communicable, and has a first interface control circuit having a clock synchronous interface, and is communicably connected to the layer 3 processing unit, and has a clock synchronous interface. A second interface control circuit, the number of ports from the first interface control circuit to the second interface control circuit is fixed, and the number of ports from the second interface control circuit to the first interface control circuit is variable A first buffer capable of storing packets processed by the layer 2 processing unit, a second buffer capable of storing packets processed by the layer 3 processing unit, and By monitoring the use state or free state of the first buffer, the use state or free state A buffer monitoring circuit that outputs a control signal in accordance with the control signal from the second interface control circuit to the first interface control circuit based on the control signal from the buffer monitoring circuit. Switch the number of ports.
本発明の実施例1に係るパケット中継装置ついて図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施例1に係るパケット中継装置の回路構成を模式的に示したブロック図である。
A packet relay apparatus according to
図1は、パケット中継装置として、ブロードバンド通信機器に使用されるルータの回路構成を例示したものである。パケット中継装置は、下位ネットワークと上位ネットワークとの間の経路に配される。パケット中継装置は、従来のルータの回路構成(図5参照)と共通の部分として、MAC(Media Access Control;MAC11、MAC12)と、レイヤ2処理部13と、レイヤ3処理部14と、入出力部15と、入出力部16と、バッファ17、18と、を有する。また、パケット中継装置は、従来のルータの回路構成と異なる部分として、MAC11からMAC12への伝送速度を1Gbps超の伝送速度に固定にする点と、MAC12からMAC11へは伝送速度可変のインタフェースで接続している点と、さらにバッファ監視回路19を加えている点である。
FIG. 1 illustrates a circuit configuration of a router used in a broadband communication device as a packet relay device. The packet relay device is arranged on a path between the lower network and the upper network. The packet relay apparatus has a common part with the circuit configuration of the conventional router (see FIG. 5), MAC (Media Access Control; MAC11, MAC12), layer 2
MAC11、12は、クロック同期型インタフェースを有するメディアアクセスコントローラ(Media Access Controller)である。MAC11とMAC12は、図1において、RGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface)に基づいた接続を行う。MAC12からMAC11への伝送速度のみ1Gbps超/1Gbps以下に切り替え可能であり、MAC11からMAC12への伝送速度は1Gbps超の固定伝送速度で接続する。MAC11とMAC12との間の信号線は、具体的には、送信信号線4本、送信クロック信号線1本、受信信号線4本、及び、受信クロック信号線1本で構成される。伝送速度について、本実施例では、1Gbps以下を0.8Gbpsとし、1Gbps超を1.2Gbpsとする。MAC12からMAC11への伝送速度の切り替えは、バッファ監視回路19からの制御信号をMAC12が受けて、MAC12において送信回路のクロック信号周波数を切り替えることで、0.8Gbps(送信クロック100MHz)と1.2Gbps(送信クロック150MHz)との間で切り替えが行われる。MAC11は、レイヤ2処理部13通信可能に接続されている。MAC12は、レイヤ3処理部14と通信可能に接続されている。
The
レイヤ2処理部13は、IPパケットにおけるレイヤ2のデータの処理をする機能部である。レイヤ2処理部13は、OSI(Open Systems Interconnection)参照モデルにおけるデータリンク層(レイヤ2)のデータの転送処理を行う、つまり、直接的(隣接的)に接続されている通信機器間のデータの受け渡しを行う。レイヤ2処理部13は、転送する際、IPパケットに付加情報を追加又は削除する機能を有する。レイヤ2処理部13は、入出力部15と通信可能に接続されるとともに、バッファ17と通信可能に接続され、かつ、MAC11と通信可能に接続されている。
The layer 2
レイヤ3処理部14は、IPパケットにおけるレイヤ3のデータの処理をする機能部である。レイヤ3処理部14は、OSI参照モデルにおけるネットワーク層(レイヤ3)のデータの転送処理を行う、つまり、ネットワークにおける通信経路を選択(ルーティング)してデータを中継する。レイヤ3処理部14は、転送する際、IPパケットに付加情報を追加又は削除する機能を有する。レイヤ3処理部14は、バッファ18にIPパケットが貯まり溢れる場合に廃棄処理を行うが、IPパケットの高度な解析を行う機能を有し、リアルタイム性が要求されるIPパケットを廃棄しないようにする優先制御機能を有する。レイヤ3処理部14は、入出力部16と通信可能に接続されるとともに、バッファ18と通信可能に接続され、かつ、MAC12と通信可能に接続されている。
The layer 3 processing unit 14 is a functional unit that processes layer 3 data in an IP packet. The layer 3 processing unit 14 performs data transfer processing of the network layer (layer 3) in the OSI reference model, that is, selects (routes) a communication path in the network and relays data. The layer 3 processing unit 14 has a function of adding or deleting additional information to the IP packet when transferring. The layer 3 processing unit 14 performs a discarding process when an IP packet accumulates in the buffer 18 and overflows, but has a function of performing an advanced analysis of the IP packet so as not to discard an IP packet that requires real-time performance. Has priority control function. The layer 3 processing unit 14 is communicably connected to the input /
入出力部15、16は、IPパケットの入出力が行われる機能部である。入出力部15、16は、IEEE802.3−1000BASE−Tに準拠したインタフェースで接続されている。入出力部15は、4ポートでレイヤ2処理部13と通信可能に接続されるとともに、下位ネットワークに通信可能に接続されている。入出力部16は、1ポートでレイヤ3処理部14と通信可能に接続されるとともに、上位ネットワークに通信可能に接続されている。
The input /
バッファ17は、レイヤ2処理部13で処理されるパケットを貯めておくことが可能な機能部である。バッファ17は、入出力部15で受信したIPパケット、又は、レイヤ3処理部14からレイヤ2処理部13に伝送されたIPパケットを貯めておく。なお、バッファ17は、レイヤ2処理部13に内蔵されていてもよい。
The
バッファ18は、レイヤ3処理部14で処理されるパケットを貯めておくことが可能な機能部である。バッファ18は、入出力部16で受信したIPパケット、又は、レイヤ2処理部13からレイヤ3処理部14に伝送されたIPパケットを貯めておく機能部である。なお、バッファ18は、レイヤ3処理部14に内蔵されていてもよい。
The buffer 18 is a functional unit capable of storing packets processed by the layer 3 processing unit 14. The buffer 18 is a functional unit that stores IP packets received by the input /
バッファ監視回路19は、バッファ17の空き状態を監視して、MAC12の送信クロックを制御する。つまり、バッファ監視回路19は、MAC12に対して制御信号を送ることで、MAC12において送信クロックを切り替えさせて、送信速度を制御する。なお、バッファ監視回路19は、レイヤ2処理部13に内蔵されていてもよい。
The
次に、本発明の実施例1に係るパケット中継装置の動作について図面を用いて説明する。図2は、本発明の実施例1に係るパケット中継装置の動作を模式的に示したフローチャートである。なお、パケット中継装置における構成部については、図1を参照されたい。 Next, the operation of the packet relay apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart schematically showing the operation of the packet relay apparatus according to the first embodiment of the present invention. Refer to FIG. 1 for the components in the packet relay apparatus.
バッファ監視回路19による伝送速度の制御動作について説明する。
The transmission speed control operation by the
まず、バッファ監視回路19は、初期状態(ステップA1)において、制御信号が無効である。なお、バッファ監視回路19は、バッファ17の空き状態(又は使用状態)を常に監視している。この時、MAC12とMAC11の間では初期値(1.2Gbps)の伝送速度でIPパケットの送受信を行う。
First, in the
次に、バッファ監視回路19は、バッファ17の使用状態を判定する(ステップA2)。バッファ17の使用状態の判定では、バッファ容量に係る検出値が、閾値1(例えば、バッファ容量の80%)以上であるか、閾値0(例えば、バッファ容量の50%)以下であるか、閾値1(例えば、バッファ容量の80%)未満かつ閾値0(例えば、バッファ容量の50%)超であるか、を判定する。閾値1以上である場合(ステップA2の80%以上)、ステップA3に進む。閾値0以下である場合(ステップA2の50%以下)、ステップA5に進む。閾値1未満かつ閾値0超である場合(ステップA2の50%超80%未満)、ステップA7に進む。
Next, the
バッファ17の使用状態が閾値1以上の場合(ステップA2の80%以上)、バッファ監視回路19は、MAC12への制御信号を有効にする(ステップA3)。ステップA3の後、MAC12は、有効の状態の制御信号を受けることにより、送信クロックを100MHzにし、伝送速度を1Gbps以下(0.8Gbps)に固定して、IPパケットをMAC13に向けて送信する(ステップA4)。ステップA4の後、ステップA2に戻る。
When the usage state of the
バッファ17の使用状態が閾値0以下の場合(ステップA2の50%以下)、バッファ監視回路19は、MAC12への制御信号を無効にする(ステップA5)。ステップA5の後、MAC12は、無効の状態の制御信号を受けることにより、送信クロックの周波数を150MHzにし、伝送速度を1Gbps超(1.2Gbps)に固定して、IPパケットをMAC13に向けて送信する(ステップA6)。ステップA6の後、ステップA2に戻る。
When the use state of the
バッファ17の使用状態が閾値1未満かつ閾値0超の場合(ステップA2の50%超80%未満)、バッファ監視回路19は、制御信号を前の状態に維持する(ステップA7)。ステップA7の後、ステップA2に戻る。なお、MAC12は、ステップA7の後、前の状態と同じの制御信号を受けることにより、送信クロックを前の状態に維持し、伝送速度を前の状態に維持して、IPパケットをMAC13に向けて送信することになる。
When the usage state of the
次に、図1の上位ネットワーク側から下位ネットワーク側にIPパケットを伝送する時のパケット中継装置の動作の詳細について説明する。 Next, details of the operation of the packet relay apparatus when transmitting an IP packet from the upper network side to the lower network side in FIG. 1 will be described.
初期状態(図2のステップA1)では、バッファ監視回路19が制御信号を無効にしている状態である。この時、MAC12とMAC11の間では初期値1.2Gbpsの伝送速度でIPパケットの送受信を行う。IPパケットは、上位ネットワークから1Gbpsで入って、バッファ18に貯め込まれる。そして、レイヤ3処理部14は、場合によって付加情報をIPパケットに追加することがある。MAC12からMAC11への1.2Gbpsの伝送速度は、オーバーヘッドを吸収するのに十分であるので、レイヤ3処理部14の付加情報によるオーバーヘッドを吸収できる。
In the initial state (step A1 in FIG. 2), the
続いて、レイヤ2処理部13は、MAC12から1.2Gbpsで送ってきたIPパケットをバッファ17に貯めて、レイヤ3処理部14の処理後に付く付加情報を取り、上位ネットワーク側から受信した時のデータサイズと同じサイズにして、1Gbpsの伝送速度で入出力部15にIPパケットを伝送する。1.2Gbpsは、オーバーヘッドを吸収するのに十分な能力である反面、IEEE802.3−1000BASE−Tの伝送速度を超えるので、バッファ17にIPパケットが貯まって行く。バッファ17にIPパケットが貯まり、バッファ17でパケットが溢れる時、後からくるIPパケットを廃棄させないために、バッファ17の使用状態をバッファ監視回路19で検出し、MAC12の送信速度を切り替える。
Subsequently, the layer 2
具体的には、MAC12が1.2GbpsでIPパケットを送信し続けると、バッファ17にはIPパケットが貯まって行き、図2のステップA2で示すように、バッファ17の使用状態が閾値0(例えばバッファ容量の50%)超かつ閾値1(例えばバッファ容量の80%)未満になり、図2のステップA7で示すように、バッファ監視回路19は制御信号を無効のまま変化させない。
Specifically, when the MAC 12 continues to transmit IP packets at 1.2 Gbps, the IP packets are accumulated in the
また、バッファ17の使用状態が閾値1(例えばバッファ容量の80%)以上のIPパケットが貯まった時、図2のステップA3で示すように、バッファ監視回路19は制御信号を有効にする。その後、図2のステップA4で示すように、MAC12は送信速度を1.2Gbpsから0.8Gbpsに下げる。MAC12が0.8GbpsでIPパケットを伝送すると、バッファ17に貯まっていたIPパケットは減少して、バッファ17の使用状態が閾値1(例えばバッファ容量の80%)未満かつ閾値0(バッファ容量の50%)超になり、図2のステップA7が示すように、バッファ監視回路19は制御信号を有効のまま変化させない。
Further, when IP packets whose usage state of the
また、バッファ17の使用状態が閾値0(バッファ容量の50%)以下になると、図2のステップA5で示すように、バッファ監視回路19は制御信号を無効にする。その後、図2のステップA6で示すように、MAC12は伝送速度を0.8Gbpsから1.2Gbpsに上げて、IPパケットを送信する。上記の一連の動作はバッファ17でIPパケットが溢れることをなくし、レイヤ3処理部14でIPパケットの優先制御を実現する。
When the use state of the
なお、上記の動作は、ポーズ(PAUSE)フレームを使ったフロー制御を行わないことが前提条件である。 The above operation is premised on not performing flow control using a PAUSE frame.
次に、上記の伝送方向と反対方向、つまり、図1の下位ネットワーク側から上位ネットワーク側にIPパケットが伝送する時のパケット中継装置の動作の詳細について説明する。 Next, details of the operation of the packet relay apparatus when an IP packet is transmitted in the direction opposite to the above transmission direction, that is, when the IP packet is transmitted from the lower network side to the upper network side in FIG.
下位ネットワークから入ってきたIPパケットはバッファ17に一時的保存される。レイヤ2処理部13がIPパケットに付加情報を付ける場合、MAC11は1.2Gbpsの伝送速度でMAC12にIPパケットを伝送するので、オーバーヘッドは吸収される。MAC11から送信速度1.2Gbpsで伝送されて来たIPパケットをレイヤ3処理部14はバッファ18に貯めてから、レイヤ2処理部13が処理後に付けた付加情報を取り、入出力部16側に1Gbpsの伝送速度で伝送する。この時、バッファ18にはIPパケットが貯まって行く。
An IP packet entering from the lower network is temporarily stored in the
バッファ18にIPパケットが貯まって溢れる場合、レイヤ3処理部14にてIPパケットの廃棄を行うが、レイヤ3処理部14では、IPパケットの高度な解析を行う機能を持っている。従って、リアルタイム性が要求されるIPパケットについて優先的に送出することにより、リアルタイム性の高いIPパケットについて、廃棄が発生しないよう保護をすることが可能となる。 When the IP packet accumulates in the buffer 18 and overflows, the layer 3 processing unit 14 discards the IP packet. The layer 3 processing unit 14 has a function of performing an advanced analysis of the IP packet. Therefore, it is possible to protect IP packets having high real-time characteristics from being discarded by preferentially transmitting IP packets that require real-time characteristics.
実施例1によれば、以下のような効果を奏する。 According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
第1の効果は,レイヤ3処理部14とレイヤ2処理部13の間で、入出力部15、16の伝送速度より早い伝送速度でIPパケットの送受信を行っているので、レイヤ2処理部13又はレイヤ3処理部14側が付加情報をIPパケットに付けても、下位ネットワークと上位ネットワークの間では入出力部15、16の最大伝送速度でIPパケットを送受信できるので、オーバーヘッドを吸収でき、IPパケットがスループット低下することがなく、従来技術と比べて、処理能力を向上させることができることである。
The first effect is that the IP packet transmission / reception is performed between the layer 3 processing unit 14 and the layer 2
第2の効果は、レイヤ2処理部13に接続(内蔵でも可)されたバッファ17を監視するバッファ監視回路を追加して、バッファ17の空き状態に応じて、レイヤ3処理部14からレイヤ2処理部13へのインタフェースの伝送速度を切り替えることで、レイヤ2処理部13でのIPパケットの廃棄を防止すると共に、レイヤ3処理部14からレイヤ2処理部13への送信を止めないことにより、上位ネットワークから下位ネットワークにIPパケットを伝送する場合もレイヤ3処理部14で優先制御ができ、リアルタイム性が要求されるIPパケットの品質を保証することである。
The second effect is that a buffer monitoring circuit for monitoring the
第3の効果は、第1、第2の効果を得るのに、追加される回路はバッファ監視回路だけなので、従来技術と比べて、追加回路規模を必要最小限にすることができることである。 The third effect is that since only the buffer monitoring circuit is added to obtain the first and second effects, the additional circuit scale can be minimized as compared with the prior art.
本発明の実施例2に係るパケット中継装置ついて図面を用いて説明する。図3は、本発明の実施例2に係るパケット中継装置の回路構成を模式的に示したブロック図である。 A packet relay apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating a circuit configuration of the packet relay apparatus according to the second embodiment of the present invention.
実施例2は、実施例1の変形例であり、レイヤ2処理部23とレイヤ3処理部24との間のインタフェースについてさらに工夫している。
The second embodiment is a modification of the first embodiment, and further devise the interface between the layer 2
レイヤ2処理部23とレイヤ3処理部24との間のインタフェースとして、MAC(図1の11、12)を用いる代わりに、SGMII制御回路21、22を用いている。SGMII制御回路21とSGMII制御回路22とは、独立した2つのSGMIIポートで繋がっている。つまり、ここでは、2対の送信信号線、2対の送信クロック信号線、2対の受信信号線、及び、2対の受信クロック信号線(全ての信号が差動信号である)をもって、伝送速度2Gbps(1Gbps×2)で送受信する。
Instead of using the MAC (11, 12 in FIG. 1) as an interface between the layer 2
SGMII制御回路21は、レイヤ2処理部23と内部バスで通信可能に接続されている。SGMII制御回路22は、レイヤ3処理部24と内部バスで通信可能に接続されている。
The
SGMII制御回路21、SGMII制御回路22は、2つの独立したSGMIIポートに連続したIPパケットを割り当てる機能と、2つのSGMIIポートからIPパケットを受信できる機能と、を有するものとする。また、SGMII制御回路22は、バッファ監視回路29の制御信号を受けて、1ポートモードでIPパケットを伝送するか、2ポートモードでIPパケットを伝送するかを制御可能な構成となっている。
The
その他の構成は、実施例1の構成と同様である。 Other configurations are the same as those of the first embodiment.
次に、本発明の実施例2に係るパケット中継装置の動作について図面を用いて説明する。図4は、本発明の実施例2に係るパケット中継装置の動作を模式的に示したフローチャートである。なお、パケット中継装置における構成部については、図3を参照されたい。 Next, the operation of the packet relay apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart schematically showing the operation of the packet relay apparatus according to the second embodiment of the present invention. Refer to FIG. 3 for the components in the packet relay apparatus.
バッファ監視回路29による伝送速度の制御動作について説明する。
The transmission speed control operation by the
まず、バッファ監視回路29は、初期状態(ステップB1)において、制御信号が無効である。なお、バッファ監視回路29は、バッファ27の空き状態(又は使用状態)を常に監視している。この時、SGMII制御回路21とSGMII制御回路22の間では、2つのSGMIIポートを使ってIPパケットの送受信を行う。
First, in the
次に、バッファ監視回路29は、バッファ27の使用状態を判定する(ステップB2)。バッファ27の使用状態の判定では、バッファ容量に係る検出値が、閾値1(例えば、バッファ容量の80%)以上であるか、閾値0(例えば、バッファ容量の50%)以下であるか、閾値1(例えば、バッファ容量の80%)未満かつ閾値0(例えば、バッファ容量の50%)超であるか、を判定する。閾値1以上である場合(ステップB2の80%以上)、ステップB3に進む。閾値0以下である場合(ステップB2の50%以下)、ステップB5に進む。閾値1未満かつ閾値0超である場合(ステップB2の50%超80%未満)、ステップB7に進む。
Next, the
バッファ27の使用状態が閾値1以上の場合(ステップB2の80%以上)、バッファ監視回路29は、SGMII制御回路22への制御信号を有効にする(ステップB3)。ステップA3の後、SGMII制御回路22は、有効の状態の制御信号を受けることにより、1つのSGMIIポートを使ってIPパケットをSGMII制御回路22に向けて送信する(ステップB4)。ステップB4の後、ステップB2に戻る。
When the usage state of the buffer 27 is equal to or greater than the threshold value 1 (80% or more of step B2), the
バッファ27の使用状態が閾値0以下の場合(ステップB2の50%以下)、バッファ監視回路29は、SGMII制御回路22への制御信号を無効にする(ステップB5)。ステップB5の後、SGMII制御回路22は、無効の状態の制御信号を受けることにより、2つのSGMIIポートを使ってIPパケットをSGMII制御回路22に向けて送信する(ステップB6)。ステップB6の後、ステップB2に戻る。
When the usage state of the buffer 27 is equal to or less than the threshold value 0 (50% or less of step B2), the
バッファ27の使用状態が閾値1未満かつ閾値0超の場合(ステップB2の50%超80%未満)、バッファ監視回路29は、制御信号を前の状態に維持する(ステップB7)。ステップB7の後、ステップB2に戻る。なお、SGMII制御回路22は、ステップB7の後、前の状態と同じの制御信号を受けることにより、SGMIIポート数を前の状態に維持して、IPパケットをSGMII制御回路22に向けて送信することになる。
When the usage state of the buffer 27 is less than the
次に、図3の上位ネットワーク側から下位ネットワーク側にIPパケットを伝送する時のパケット中継装置の動作の詳細について説明する。 Next, details of the operation of the packet relay apparatus when transmitting IP packets from the upper network side to the lower network side in FIG. 3 will be described.
上位ネットワーク(入出力部26)から下位ネットワーク(入出力部25)にIPパケットを1Gbpsの最大伝送速度にして伝送する場合、IPパケットを受信したレイヤ3処理部24は、バッファ28にIPパケットを格納する。このとき、初期状態(図4のステップB1)では、制御信号が無効の状態で、SGMII制御回路22は2つのSGMIIポートを使って送信する。
When transmitting an IP packet at a maximum transmission rate of 1 Gbps from an upper network (input / output unit 26) to a lower network (input / output unit 25), the layer 3
SGMII制御回路22が2つのSGMIIポートで送信すると、バッファ27にはIPパケットが貯まって行き、図4のステップB2で示すようにバッファ27の使用状態が閾値0(例えばバッファ容量の50%)を超え、かつ、閾値1(例えば1バッファ容量の80%)未満になった時、図4のステップB7が示すようにバッファ監視回路29は制御信号を無効のまま変化させない。
When the SGMII control circuit 22 transmits through two SGMII ports, IP packets are accumulated in the buffer 27, and the use state of the buffer 27 is set to a threshold value 0 (for example, 50% of the buffer capacity) as shown in step B2 of FIG. When the threshold value is exceeded and less than the threshold value 1 (for example, 80% of one buffer capacity), the
また、バッファ27の使用状態が閾値1(例えばバッファ容量の80%)以上になるとバッファ監視回路29は、図4のステップB3で示すように、制御信号を有効にする。その後、図4のステップB4で示すように、SGMII制御回路22は、送信する時に2つのSGMIIポートのうち1つのポート(伝送速度1Gbps)だけにIPパケットを送信するように切り替わる。
Further, when the usage state of the buffer 27 becomes equal to or more than the threshold value 1 (for example, 80% of the buffer capacity), the
SGMII制御回路22が1つのSGMIIポートだけで送信する場合、レイヤ3処理部24がIPパケットにつける付加情報により、本来の上位ネットワークからレイヤ3処理部24へ入ったIPパケットサイズより大きいデータサイズになる。しかし、1つのSGMIIは1Gbpsしかないので、データサイズが増えた分は伝送できなくなり、上位ネットワークから入ったIPパケットは1Gbps未満でバッファ27に届く。
When the SGMII control circuit 22 transmits only with one SGMII port, the data size larger than the IP packet size entered from the original upper network to the layer 3
さらに、レイヤ2処理部23はレイヤ3処理部24で付けられた付加情報を取り、入出力部25にIPパケット(上位ネットワークから入ってきたIPパケットその物)を1Gbpsの伝送速度で伝送するため、バッファ27のIPパケットは減少する。
Further, the layer 2
バッファ27の使用状態が閾値1(例えば、バッファ容量の80%)未満かつ閾値0(例えば、バッファ容量の50%)超の時、図4のステップB7で示すように、バッファ監視回路29は制御信号を有効のまま変化させない。
When the use state of the buffer 27 is less than the threshold value 1 (for example, 80% of the buffer capacity) and exceeds the threshold value 0 (for example, 50% of the buffer capacity), the
また、バッファ27の使用状態が閾値0(例えば、バッファ容量の50%)以下になると、図4のステップB5で示すように、バッファ監視回路29は制御信号を無効にする。その後、図4のステップB6で示すように、SGMII制御回路22は2つのSGMIIポートを使ってSGMII制御回路21に送信するように切り替わる。
When the use state of the buffer 27 becomes a threshold value 0 (for example, 50% of the buffer capacity) or less, the
なお、上記の動作は、ポーズ(PAUSE)フレームを使ったフロー制御を行わないことが前提条件である。 The above operation is premised on not performing flow control using a PAUSE frame.
次に、上記の伝送方向と反対方向、つまり、図3の下位ネットワーク側から上位ネットワーク側にIPパケットが伝送する時のパケット中継装置の動作の詳細について説明する。 Next, details of the operation of the packet relay apparatus when an IP packet is transmitted in the direction opposite to the above transmission direction, that is, when the IP packet is transmitted from the lower network side to the upper network side in FIG.
IPパケットが下位ネットワーク側から上位ネットワークに伝送される場合、2つのSGMIIポート(2Gbps)に固定して送信する。具体的に、レイヤ2処理部23は、入出力部25で受信したIPパケットをバッファ27に貯めてから、SGMII制御回路21に伝送する。SGMII制御回路21は、連続したIPパケットを2つのSGMIIポートに割り振って送信する。
When an IP packet is transmitted from the lower network side to the upper network, the IP packet is fixedly transmitted to two SGMII ports (2 Gbps). Specifically, the layer 2
SGMII制御回路22は、2つのSGMIIポートから受信したIPパケットをレイヤ3処理部24に伝送する。レイヤ3処理部24は、IPパケットをバッファ28に貯めてから、入出力部46に伝送する。
The SGMII control circuit 22 transmits the IP packet received from the two SGMII ports to the layer 3
レイヤ2処理部23が連続して2Gbpsの伝送速度でIPパケットを送信してきた場合、バッファ28にIPパケットが貯まって行く。バッファ28にIPパケットが貯まり、溢れる場合は、レイヤ3処理部24にて廃棄処理を行うが、レイヤ3処理部24では優先制御機能を持っているので、リアルタイム性が要求されるIPパケットを廃棄しないよう保護することが可能となる。
When the layer 2
実施例2によれば、レイヤ3処理部24とレイヤ2処理部23との間で、2つのSGMIIポートを使用しているので、レイヤ3処理部24とレイヤ2処理部23との間の伝送速度は2倍になる。これにより、下位ネットワークと上位ネットワークとの間ではオーバーヘッドが吸収され、スループットが維持される。また、上位ネットワークから下位ネットワークへの伝送方向でも優先制御ができる。
According to the second embodiment, since two SGMII ports are used between the layer 3
なお、実施例2の構成において、レイヤ2処理部23とレイヤ3処理部24との間は2ポート以上(例えば3ポート若しくはそれ以上)のインタフェースで構成してもよい。また、レイヤ2処理部23とレイヤ3処理部24との間を接続するインタフェースもSGMIIに限らずに、他のインタフェース(例えばRGMII、GMII)も使用できる。
In the configuration of the second embodiment, the layer 2
11、12、101、102 MAC(第1、第2メディアアクセスコントローラ)
13、23、103 レイヤ2処理部
14、24、104 レイヤ3処理部
15、25、105 入出力部
16、26、106 入出力部
17、27、107 バッファ(第1バッファ)
18、28、108 バッファ(第2バッファ)
19、29 バッファ監視回路
21、22 SGMII制御回路(第1、第2インタフェース制御回路)
11, 12, 101, 102 MAC (first and second media access controllers)
13, 23, 103 Layer 2
18, 28, 108 buffer (second buffer)
19, 29
Claims (4)
パケットにおけるレイヤ3のデータを処理するとともに、前記パケットに付加情報を追加又は削除する機能を有するレイヤ3処理部と、
前記レイヤ2処理部と前記レイヤ3処理部との間の伝送路に配されるとともに、前記レイヤ2処理部側から前記レイヤ3処理部側への伝送速度又はポート数を固定とし、かつ、前記レイヤ3処理部側から前記レイヤ2処理部側への伝送速度又はポート数を切り替え可能にしたインタフェースと、
を備え、
前記インタフェースは、
前記レイヤ2処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第1メディアアクセスコントローラと、
前記レイヤ3処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第2メディアアクセスコントローラと、
を備え、
前記第1メディアアクセスコントローラから前記第2メディアアクセスコントローラへの伝送速度が固定され、
前記第2メディアアクセスコントローラから前記第1メディアアクセスコントローラへの伝送速度が可変であり、
前記レイヤ2処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第1バッファと、
前記レイヤ3処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第2バッファと、
前記第1バッファの使用状態又は空き状態を監視することにより、前記使用状態又は空き状態に応じた制御信号を出力するバッファ監視回路と、
を備え、
前記第2メディアアクセスコントローラは、前記バッファ監視回路からの前記制御信号に基づいて、送信クロックの周波数を切り替えることにより、前記第2メディアアクセスコントローラから前記第1メディアアクセスコントローラへの伝送速度を切り替えることを特徴とするパケット中継装置。 A layer 2 processing unit that processes layer 2 data in the packet and has a function of adding or deleting additional information to the packet;
A layer 3 processing unit having a function of processing layer 3 data in a packet and adding or deleting additional information to the packet;
The transmission line or the number of ports from the layer 2 processing unit side to the layer 3 processing unit side is fixed while being arranged in a transmission path between the layer 2 processing unit and the layer 3 processing unit, and An interface capable of switching the transmission rate or the number of ports from the layer 3 processing unit side to the layer 2 processing unit side;
Equipped with a,
The interface is
A first media access controller that is communicably connected to the layer 2 processing unit and has a clock synchronous interface;
A second media access controller that is communicably connected to the layer 3 processing unit and has a clock synchronous interface;
With
A transmission rate from the first media access controller to the second media access controller is fixed;
A transmission rate from the second media access controller to the first media access controller is variable;
A first buffer capable of storing packets processed by the layer 2 processing unit;
A second buffer capable of storing packets processed by the layer 3 processing unit;
A buffer monitoring circuit that outputs a control signal according to the use state or the free state by monitoring the use state or the free state of the first buffer;
With
The second media access controller switches a transmission rate from the second media access controller to the first media access controller by switching a frequency of a transmission clock based on the control signal from the buffer monitoring circuit. A packet relay device.
前記第2メディアアクセスコントローラは、前記制御信号が無効のときに前記第2メディアアクセスコントローラから前記第1メディアアクセスコントローラへの伝送速度を第1伝送速度とし、前記制御信号が有効のときに前記第2メディアアクセスコントローラから前記第1メディアアクセスコントローラへの伝送速度を前記第1伝送速度よりも低速な第2伝送速度とするように切り替えることを特徴とする請求項1記載のパケット中継装置。 The buffer monitoring circuit validates the control signal when the capacity of the first buffer becomes equal to or greater than a first set value, and the capacity of the first buffer is equal to or less than a second set value that is smaller than the first set value. The control signal is invalidated when the first buffer capacity is exceeded, and the control signal is maintained in the previous state when the capacity of the first buffer exceeds the second set value and less than the first set value,
The second media access controller sets the transmission rate from the second media access controller to the first media access controller as the first transmission rate when the control signal is invalid, and the second media access controller when the control signal is valid. 2 medium access packet relay apparatus according to claim 1, wherein the switch to the slower second transmission speed than the transmission speed of the first transmission rate from the controller to the first media access controller.
パケットにおけるレイヤ3のデータを処理するとともに、前記パケットに付加情報を追加又は削除する機能を有するレイヤ3処理部と、
前記レイヤ2処理部と前記レイヤ3処理部との間の伝送路に配されるとともに、前記レイヤ2処理部側から前記レイヤ3処理部側への伝送速度又はポート数を固定とし、かつ、前記レイヤ3処理部側から前記レイヤ2処理部側への伝送速度又はポート数を切り替え可能にしたインタフェースと、
を備え、
前記インタフェースは、
前記レイヤ2処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第1インタフェース制御回路と、
前記レイヤ3処理部と通信可能に接続されるとともに、クロック同期型インタフェースを有する第2インタフェース制御回路と、
を備え、
前記第1インタフェース制御回路から前記第2インタフェース制御回路へのポート数が固定され、
前記第2インタフェース制御回路から前記第1インタフェース制御回路へのポート数が可変であり、
前記レイヤ2処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第1バッファと、
前記レイヤ3処理部で処理されるパケットを貯めておくことが可能な第2バッファと、
前記第1バッファの使用状態又は空き状態を監視することにより、前記使用状態又は空き状態に応じた制御信号を出力するバッファ監視回路と、
を備え、
前記第2インタフェース制御回路は、前記バッファ監視回路からの前記制御信号に基づいて、前記第2インタフェース制御回路から前記第1インタフェース制御回路へのポート数を切り替えることを特徴とするパケット中継装置。 A layer 2 processing unit that processes layer 2 data in the packet and has a function of adding or deleting additional information to the packet;
A layer 3 processing unit having a function of processing layer 3 data in a packet and adding or deleting additional information to the packet;
The transmission line or the number of ports from the layer 2 processing unit side to the layer 3 processing unit side is fixed while being arranged in a transmission path between the layer 2 processing unit and the layer 3 processing unit, and An interface capable of switching the transmission rate or the number of ports from the layer 3 processing unit side to the layer 2 processing unit side;
With
The interface is
A first interface control circuit that is communicably connected to the layer 2 processing unit and has a clock synchronous interface;
A second interface control circuit that is communicably connected to the layer 3 processing unit and has a clock synchronous interface;
With
The number of ports from the first interface control circuit to the second interface control circuit is fixed,
Ri ports variable der from the second interface control circuit to the first interface control circuit,
A first buffer capable of storing packets processed by the layer 2 processing unit;
A second buffer capable of storing packets processed by the layer 3 processing unit;
A buffer monitoring circuit that outputs a control signal according to the use state or the free state by monitoring the use state or the free state of the first buffer;
With
Said second interface control circuit, said buffer based on the control signal from the monitoring circuit, the second interface control features and to Rupa packet relay apparatus that switches the number of ports from the circuit to the first interface control circuit .
前記第2インタフェース制御回路は、前記制御信号が無効のときに前記第2インタフェース制御回路から前記第1インタフェース制御回路へのポート数を第1ポート数とし、前記制御信号が有効のときに前記第2インタフェース制御回路から前記第1インタフェース制御回路へのポート数を前記第1ポート数よりも少ない第2ポート数とするように切り替えることを特徴とする請求項3記載のパケット中継装置。 The buffer monitoring circuit validates the control signal when the capacity of the first buffer becomes equal to or greater than a first set value, and the capacity of the first buffer is equal to or less than a second set value that is smaller than the first set value. The control signal is invalidated when the first buffer capacity is exceeded, and the control signal is maintained in the previous state when the capacity of the first buffer exceeds the second set value and less than the first set value,
The second interface control circuit sets the number of ports from the second interface control circuit to the first interface control circuit as the first port number when the control signal is invalid, and the second interface control circuit when the control signal is valid. 4. The packet relay apparatus according to claim 3 , wherein the number of ports from the two-interface control circuit to the first interface control circuit is switched so as to be a second port number smaller than the first port number.
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