JP5349242B2

JP5349242B2 - Packet switching apparatus and packet switching method

Info

Publication number: JP5349242B2
Application number: JP2009235322A
Authority: JP
Inventors: 聡古沢; 河内　　肇
Original assignee: 株式会社オー・エフ・ネットワークス
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-10-09
Also published as: JP2011082912A

Description

この発明は、パケット交換方式を利用した通信網で用いられるノード装置としてのパケット交換装置と、そのパケット交換装置で実施されるパケット交換方法に関する。 The present invention relates to a packet switching device as a node device used in a communication network using a packet switching method, and a packet switching method implemented by the packet switching device.

ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）やインターネットなどのネットワークは、パケット交換方式と呼ばれる通信方式を利用した通信網である。これらのネットワークでは、ノード装置としてパケット交換装置が使用される。パケット交換方式は、情報をパケットと呼ばれる単位に分割して送信する。このため、パケット単位での待ち合わせが可能となり、複数のユーザで回線を共有し、効率よく並列に転送することができる。また、パケット交換装置の記憶部に一旦パケットを蓄積して転送するので、様々な通信状況に対応できるインテリジェントなネットワークを構築することができる。 A network such as a LAN (Local Area Network) or the Internet is a communication network using a communication method called a packet switching method. In these networks, a packet switching device is used as a node device. In the packet switching method, information is divided into units called packets and transmitted. This makes it possible to wait in units of packets, share a line among a plurality of users, and efficiently transfer in parallel. In addition, since packets are temporarily stored and transferred to the storage unit of the packet switching apparatus, an intelligent network that can cope with various communication situations can be constructed.

一方、近年、ネットワークを利用して提供されるサービスやアプリケーションの多様化に伴って、様々な通信品質を保証する必要性が高まってきている。通信品質には、データ廃棄率、伝搬遅延、伝搬遅延揺らぎなどがある。たとえば、リアルタイム性を必要とする音声／動画通信では、低廃棄率、低遅延及び低遅延ゆらぎの保証が要求される。一方、それほどリアルタイム性を必要としないデータ通信では、低廃棄率の保証が要求される。 On the other hand, in recent years, with the diversification of services and applications provided using a network, there is an increasing need to guarantee various communication qualities. Communication quality includes data discard rate, propagation delay, propagation delay fluctuation and the like. For example, in audio / video communication that requires real-time performance, guarantee of a low discard rate, low delay, and low delay fluctuation is required. On the other hand, in data communication that does not require real-time performance, a low discard rate guarantee is required.

サービスやアプリケーションの違いによって、それぞれの通信品質レベルを保証するために、サービスやアプリケーションごとに優先度を定め、その優先度に従って、パケットを出力する優先制御機能を有するパケット交換装置の必要性が高まってきている。 Due to differences in services and applications, there is an increasing need for packet switching devices that have a priority control function that sets priority for each service and application and outputs packets according to that priority in order to guarantee each communication quality level. It is coming.

また、通信事業者と利用者の間で、通信サービスに対応する最低帯域を保証したり、最大帯域で利用可能な帯域を制限したりする帯域制御機能も必要となってきている。 In addition, a bandwidth control function that guarantees a minimum bandwidth corresponding to a communication service or limits a bandwidth that can be used at the maximum bandwidth between communication carriers and users is required.

そこで、このような優先制御機能や帯域制御機能を有するパケット交換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されているパケット交換装置は、入力インタフェース、出力インタフェース及びパケット交換部を備えて構成されている。入力インタフェースは、受信したユーザパケットを優先度に従って、パケット交換部に転送する。パケット交換部は、入力インタフェースから受け取ったユーザパケットを、その宛先アドレスに基づいて、対応する出力インタフェースに送る。出力インタフェースは、ユーザパケットの優先度に応じたパケットキューと、それらのキューをグループ化したキューグループを有している。各キューグループには、通信サービス契約で定められた最低保証帯域が割り当てられていて、各キューグループからの読出し帯域を制御することにより、最低帯域の保証や、利用者間での余剰帯域の割り当ての公平性を実現している。また、キューグループからの読み出しの際に、キューグループ内の優先度に従って、読出し制御することにより、通信品質レベルが保証される。 Therefore, a packet switching apparatus having such a priority control function and a bandwidth control function has been proposed (for example, see Patent Document 1). The packet switching device disclosed in Patent Document 1 includes an input interface, an output interface, and a packet switching unit. The input interface transfers the received user packet to the packet switching unit according to the priority. The packet switching unit sends the user packet received from the input interface to the corresponding output interface based on the destination address. The output interface has a packet queue corresponding to the priority of user packets and a queue group in which these queues are grouped. Each queue group is allocated the minimum guaranteed bandwidth specified in the communication service contract. By controlling the read bandwidth from each queue group, the minimum bandwidth is guaranteed and the surplus bandwidth is allocated between users. Realization of fairness. Further, when reading from the queue group, the communication quality level is guaranteed by performing read control according to the priority in the queue group.

特開平１１−３４６２４６号公報JP-A-11-346246

しかしながら、上述の特許文献１に開示されているパケット交換装置では、複数の入力インタフェースから１つの出力インタフェースにパケットを送るときに、各入力インタフェースからのパケットの合計が、パケット交換部と、出力インタフェースの間の伝送帯域を超過してしまうと、出力インタフェースにパケットが到着する前に、パケット廃棄が発生することになる。このため、帯域制御が不完全になり、最低帯域の保証や、各利用者間の公平性の維持が困難になる。 However, in the packet switching device disclosed in Patent Document 1 described above, when packets are sent from a plurality of input interfaces to one output interface, the total number of packets from each input interface is determined by the packet switching unit and the output interface. If the transmission bandwidth is exceeded, packet discard occurs before the packet arrives at the output interface. For this reason, bandwidth control becomes incomplete, and it becomes difficult to guarantee a minimum bandwidth and maintain fairness among users.

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、出力インタフェースで帯域を管理することにより、最低帯域の保証や、各利用者間の公平性の維持を実現するパケット交換装置及びパケット交換方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a minimum bandwidth guarantee and maintain fairness among users by managing the bandwidth with an output interface. It is an object to provide a packet switching apparatus and a packet switching method.

上述した目的を達成するために、この発明のパケット交換装置は、それぞれ入力インタフェース及び出力インタフェースを備える、複数の入出力インタフェースと、入力インタフェースから受け取るパケットを、そのパケットの宛先に該当する出力インタフェースに送るパケット交換部とを備えて構成される。 In order to achieve the above-described object, a packet switching apparatus of the present invention includes a plurality of input / output interfaces each having an input interface and an output interface, and a packet received from the input interface as an output interface corresponding to the destination of the packet. And a packet switching unit to be sent.

入力インタフェースは、複数のキューグループ、パケット受信部、キューグループ読出制御部、読出制御部、送信制御部及びスレーブ側帯域制御部を備えている。 The input interface includes a plurality of queue groups, a packet receiving unit, a queue group read control unit, a read control unit, a transmission control unit, and a slave side band control unit.

各キューグループは、それぞれ優先度の異なる複数のパケットキューを有している。パケット受信部は、外部から受信するユーザパケットを識別し、パケットキューに振り分ける。キューグループ読出制御部は、キューグループに対応して設けられ、各キューグループが備えるパケットキューからの読出順を制御する。 Each queue group has a plurality of packet queues having different priorities. The packet receiving unit identifies user packets received from outside and distributes them to the packet queue. The queue group read control unit is provided corresponding to the queue group, and controls the order of reading from the packet queues included in each queue group.

出力インタフェースは、マスター側帯域制御部、送信パケット処理部及び受信制御部を備えて構成される。 The output interface includes a master side bandwidth control unit, a transmission packet processing unit, and a reception control unit.

受信制御部は、パケット交換部から受け取るパケットをユーザパケットと、送信許可量の情報を含むマスターリソースマネジメントパケットと、送信要求量の情報を含むスレーブリソースマネジメントパケットとに分離し、それぞれ、送信パケット処理部、マスター側帯域制御部及びスレーブ側帯域制御部に送る。マスター側帯域制御部は、スレーブリソースマネジメントパケットに含まれる送信要求量に基づいて、マスターリソースマネジメントパケットを生成する。 The reception control unit separates the packet received from the packet switching unit into a user packet, a master resource management packet including information on a transmission permission amount, and a slave resource management packet including information on a transmission request amount. To the master side band control unit and the slave side band control unit. The master side bandwidth control unit generates a master resource management packet based on the transmission request amount included in the slave resource management packet.

スレーブ側帯域制御部は、マスターリソースマネジメントパケットに含まれる送信許可量、及び、読出制御部から受け取る送信量に基づいて、送信可能量を算出する。また、スレーブ側帯域制御部は、送信可能量に基づいて、各キューグループ読出制御部からの読出許可を読出制御部に送る。また、スレーブ側帯域制御部は、送信量と各パケットキューに蓄積されるパケット量に基づいて送信要求量を算出し、送信要求量を含むスレーブリソースマネジメントパケットを生成する。 The slave side bandwidth control unit calculates a transmittable amount based on the transmission permission amount included in the master resource management packet and the transmission amount received from the read control unit. Further, the slave side bandwidth control unit sends the read permission from each queue group read control unit to the read control unit based on the transmittable amount. The slave-side bandwidth control unit calculates a transmission request amount based on the transmission amount and the packet amount accumulated in each packet queue, and generates a slave resource management packet including the transmission request amount.

読出制御部は、読出許可に従って、キューグループ読出制御部からユーザパケットを読み出して送信制御部に送るとともに、送信制御部に送るパケットの送信量をスレーブ側帯域制御部に送る。送信制御部は、読出制御部から受け取るユーザパケット、スレーブ側帯域制御部が生成するスレーブリソースマネジメントパケット、及びマスター側帯域制御部が生成するマスターリソースマネジメントパケットを多重してパケット交換部に送る。 The read control unit reads the user packet from the queue group read control unit according to the read permission and sends the user packet to the transmission control unit, and sends the transmission amount of the packet to be sent to the transmission control unit to the slave side band control unit. The transmission control unit multiplexes the user packet received from the read control unit, the slave resource management packet generated by the slave side bandwidth control unit, and the master resource management packet generated by the master side bandwidth control unit, and sends the multiplexed packet.

また、この発明のパケット交換方法は、例えば、上述のパケット交換装置で実施され、以下の過程を備えている。 The packet switching method of the present invention is implemented, for example, by the above-described packet switching apparatus and includes the following steps.

入力インタフェースでは、以下の過程が行われる。 In the input interface, the following process is performed.

先ず、ユーザパケットのパケットキューへの蓄積に応答して、送信要求量にパケット受信量を加算する。次に、出力インタフェースからの送信許可量の受け取りに応答して、送信可能量に送信許可量を加算する。次に、送信可能量とパケット蓄積量を比較する。次に、送信可能量以下で、送信できるパケット数分だけ、パケットキューに蓄積されているパケットを出力インタフェースに送るとともに、送信可能量及びパケット蓄積量から送信量を減算する。次に、送信要求量から送信可能量を減算する。次に、送信要求量を出力インタフェースに送る。 First, in response to the accumulation of user packets in the packet queue, the packet reception amount is added to the transmission request amount. Next, in response to receiving the transmission permission amount from the output interface, the transmission permission amount is added to the transmittable amount. Next, the transmittable amount and the packet accumulation amount are compared. Next, the packets stored in the packet queue are sent to the output interface by the number of packets that can be transmitted below the transmittable amount, and the transmit amount is subtracted from the transmittable amount and the packet store amount. Next, the transmittable amount is subtracted from the transmission request amount. Next, the transmission request amount is sent to the output interface.

出力インタフェースでは、入力インタフェースから受け取る送信要求量から算出した送信許可量を、各入力インタフェースに送る過程が行われる。 In the output interface, a process of sending the transmission permission amount calculated from the transmission request amount received from the input interface to each input interface is performed.

この発明のパケット交換装置及びパケット交換方法によれば、出力インタフェースにおいて、各入力インタフェースから受け取る送信要求量に応じて送信許可量を算出し、入力インタフェースでは、送信許可量に応じて、送信を行う。このように、出力インタフェースで帯域を管理されるので、入力インタフェースと出力インタフェースの間でのパケットの廃棄が無くなり、各契約の最低帯域の保証や、利用者間の公平性の維持が実現される。 According to the packet switching apparatus and the packet switching method of the present invention, the output interface calculates the transmission permission amount according to the transmission request amount received from each input interface, and the input interface performs transmission according to the transmission permission amount. . As described above, since the bandwidth is managed by the output interface, the packet discard between the input interface and the output interface is eliminated, and the guarantee of the minimum bandwidth of each contract and the maintenance of the fairness among the users are realized. .

パケット交換装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a packet switching apparatus. パケット交換方法の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of a packet switching method. パケット交換装置におけるパケット交換の模式図である。It is a schematic diagram of the packet exchange in a packet switching apparatus.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各図は、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the drawings are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. In the following, a preferred configuration example of the present invention will be described. However, numerical conditions and the like are merely preferred examples. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention.

（パケット交換装置）
図１を参照して、この発明のパケット交換装置の実施形態について説明する。図１は、パケット交換装置の概略構成図である。 (Packet switching equipment)
With reference to FIG. 1, an embodiment of the packet switching apparatus of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a packet switching apparatus.

パケット交換装置１０は、複数の入出力インタフェース２０及び１つのパケット交換部３０を備えて構成される。入出力インタフェース２０は、外部あるいはパケット交換部３０との間でディジタル信号としてのパケットの送受信を行う。これら、入出力インタフェース２０及びパケット交換部３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭで構成される。ＣＰＵがＲＯＭに格納されているプログラムを実行することで所定の機能が実現される。また、入出力インタフェース２０での処理結果は、一時的にＲＡＭに読出し及び書換え自在に格納されている。 The packet switching apparatus 10 includes a plurality of input / output interfaces 20 and one packet switching unit 30. The input / output interface 20 transmits / receives a packet as a digital signal to / from the outside or the packet switching unit 30. The input / output interface 20 and the packet switching unit 30 are composed of, for example, a CPU, a RAM, and a ROM. A predetermined function is realized by the CPU executing a program stored in the ROM. Further, the processing result in the input / output interface 20 is temporarily stored in the RAM so as to be read and rewritten.

入出力インタフェース２０は、それぞれ入力インタフェース１００と出力インタフェース２００を有している。入力インタフェース１００は、受信パケット処理部１１０、スレーブ側帯域処理部１７０及び送信制御部１９０を備えて構成される。また、出力インタフェース２００は、送信パケット処理部２１０、マスター側帯域処理部２７０及び受信制御部２９０を備えて構成される。 The input / output interface 20 includes an input interface 100 and an output interface 200, respectively. The input interface 100 includes a received packet processing unit 110, a slave side band processing unit 170, and a transmission control unit 190. The output interface 200 includes a transmission packet processing unit 210, a master side band processing unit 270, and a reception control unit 290.

受信パケット処理部１１０は、複数のキューグループ（ＱＧ）１３０、パケット受信部１２０、複数のキューグループ（ＱＧ）読出制御部１４０及び読出制御部１５０を備えて構成される。受信パケット処理部１１０は、外部から入力ポートを経て受信したユーザパケットを、スレーブ側帯域制御部１７０からの指示に従って、送信制御部１９０に送る。 The reception packet processing unit 110 includes a plurality of queue groups (QG) 130, a packet reception unit 120, a plurality of queue group (QG) read control units 140, and a read control unit 150. The reception packet processing unit 110 sends a user packet received from the outside via the input port to the transmission control unit 190 in accordance with an instruction from the slave side bandwidth control unit 170.

複数のキューグループ（ＱＧ）１３０は、例えば、ＱＧ０が、契約ユーザＡに割り当てられ、ＱＧｎが契約ユーザＢに割り当てられるなど、それぞれ、契約ユーザに割り当てられる。また、各キューグループ１３０は、それぞれ優先度の異なる複数のパケットキュー（Ｑ）１３２を有している。例えば、ＱＧ０では、Ｑ０１が高優先パケット（ＨＰ）に割り当てられ、Ｑ０ｍが低優先パケット（ＬＰ）に割り当てられる。 The plurality of queue groups (QG) 130 are assigned to contract users, for example, QG0 is assigned to contract user A and QGn is assigned to contract user B. Each queue group 130 has a plurality of packet queues (Q) 132 having different priorities. For example, in QG0, Q01 is assigned to the high priority packet (HP), and Q0m is assigned to the low priority packet (LP).

パケット受信部１２０は、入力ポートから受信するユーザパケットに含まれるＩＰアドレスやポート番号などのパケット情報を利用して、ユーザパケットを対応するキューグループ１３０に振り分ける。すなわち、パケット受信部１２０は、パケット情報からユーザパケットがどの契約ユーザが送信したものであるかを判定する。このパケット情報は、例えば、各ユーザパケットのヘッダ部分に格納されている。 The packet receiving unit 120 uses the packet information such as the IP address and port number included in the user packet received from the input port to distribute the user packet to the corresponding queue group 130. That is, the packet receiving unit 120 determines which contract user has transmitted the user packet from the packet information. This packet information is stored in the header part of each user packet, for example.

また、パケット受信部１２０は、パケット情報に含まれる優先識別子などの情報から、ユーザパケットの優先度の高低を判定し、優先度の高低に応じて対応するキューグループ１３０のパケットキュー１３２に振り分ける。パケット受信部１２０は、ユーザパケットを、振り分けられたパケットキュー１３２に送る。パケットキュー１３２に送られたユーザパケットは、パケットキュー１３２に一時蓄積される。 Further, the packet receiving unit 120 determines whether the priority of the user packet is high or low from information such as a priority identifier included in the packet information, and distributes it to the packet queue 132 of the corresponding queue group 130 according to the high or low priority. The packet receiving unit 120 sends the user packet to the distributed packet queue 132. User packets sent to the packet queue 132 are temporarily stored in the packet queue 132.

ＱＧ読出制御部１４０は、複数のキューグループ１３０のそれぞれに対応して設けられていて、パケットキュー１３２からの読出順を制御する。ＱＧ読出制御部１４０は、対応するキューグループ１３０に含まれるパケットキュー１３２から、優先度の高いユーザパケットを優先的に読み出す。なお、ＱＧ読出制御部１４０は、高優先パケットを低優先パケットより先に読み出す完全優先型でなく、従来周知の重み付けラウンドロビン（ＷＲＲ）などを用いた方法で読み出しても良い。各ＱＧ読出制御部１４０は、読出制御部１５０からの読出指示に応じて、パケットキュー１３２からユーザパケットを読み出す。 The QG read control unit 140 is provided corresponding to each of the plurality of queue groups 130 and controls the order of reading from the packet queue 132. The QG read control unit 140 reads out user packets with high priority from the packet queues 132 included in the corresponding queue group 130 with priority. Note that the QG read control unit 140 may read the high priority packet by a method using a conventionally known weighted round robin (WRR) or the like instead of the complete priority type that reads the high priority packet before the low priority packet. Each QG read control unit 140 reads a user packet from the packet queue 132 in response to a read instruction from the read control unit 150.

読出制御部１５０は、スレーブ側帯域制御部１７０からの読出許可に応答して、各ＱＧ読出制御部１４０に読出指示を送り、各ＱＧ読出制御部１４０が読み出したユーザパケットを送信制御部１９０に送る。また、読出制御部１５０は、送信制御部１９０に送ったユーザパケットの量（送信量）をスレーブ側帯域制御部１７０に通知する。 In response to the read permission from the slave-side band control unit 170, the read control unit 150 sends a read instruction to each QG read control unit 140, and sends the user packet read by each QG read control unit 140 to the transmission control unit 190. send. Further, the read control unit 150 notifies the slave-side band control unit 170 of the amount of user packets (transmission amount) sent to the transmission control unit 190.

スレーブ側帯域制御部１７０は、マスターリソースマネジメントパケット（ＲＭｍパケット）受信部１７２、送信可能量管理部１７４、送信要求量管理部１７６及びスレーブリソースマネジメントパケット（ＲＭｓパケット）送信部１７８を備えている。スレーブ側帯域制御部１７０は、出力インタフェース２００が備えるマスター側帯域処理部２７０が生成するマスターリソースマネジメントパケット（ＲＭｍパケット）に基づいて、スレーブリソースマネジメントパケット（ＲＭｓパケット）を生成する。 The slave-side bandwidth control unit 170 includes a master resource management packet (RMm packet) reception unit 172, a transmittable amount management unit 174, a transmission request amount management unit 176, and a slave resource management packet (RMs packet) transmission unit 178. The slave side bandwidth control unit 170 generates a slave resource management packet (RMs packet) based on the master resource management packet (RMm packet) generated by the master side bandwidth processing unit 270 included in the output interface 200.

ＲＭｍパケット受信部１７２は、ＲＭｍパケットに含まれる送信許可量を抽出する。ＲＭｍパケットは、後述するように、各入出力インタフェース２０が備えるマスター側帯域制御部２７０が生成している。 The RMm packet receiving unit 172 extracts the transmission permission amount included in the RMm packet. The RMm packet is generated by the master side bandwidth control unit 270 provided in each input / output interface 20 as described later.

送信可能量管理部１７４は、キューグループ１３０ごとに送信可能量を管理している。送信可能量は、送信可能量管理部１７４の指示に応じて、ＲＡＭ等に読み出し及び書き換え自在に格納されている。送信可能量管理部１７４は、送信可能量に基づいて読出許可を読出制御部１５０に送る。送信可能量管理部１７４は、送信可能量以下で送信できるパケット数分だけ、各パケットキュー１３２から読み出す、読出許可を読出制御部１５０に送る。 The transmittable amount management unit 174 manages the transmittable amount for each queue group 130. The transmittable amount is stored in a RAM or the like so as to be readable and rewritable in accordance with an instruction from the transmittable amount management unit 174. The transmittable amount management unit 174 sends a read permission to the read control unit 150 based on the transmittable amount. The transmittable amount management unit 174 sends a read permission to the read control unit 150 for reading from each packet queue 132 by the number of packets that can be transmitted below the transmittable amount.

例えば、ＱＧ０の高優先パケットキューに５パケット、低優先パケットキューに８パケット蓄積されていて、送信可能量が８パケット分の場合は、ＱＧ０の高優先パケットに蓄積されている５パケットの読出許可と、低優先パケットキューに蓄積されている８パケットのうち３パケットの読出許可とを読出制御部１５０に送る。また、送信可能量が、３パケット分の場合は、ＱＧ０の高優先パケットキューに蓄積されてい３パケット分の読出許可を読出制御部１５０に送る。 For example, when 5 packets are stored in the high priority packet queue of QG0 and 8 packets are stored in the low priority packet queue, and the transmittable amount is 8 packets, the read permission of 5 packets stored in the high priority packet of QG0 is permitted. Then, the read permission of 3 packets out of 8 packets stored in the low priority packet queue is sent to the read control unit 150. If the transmittable amount is 3 packets, a read permission for 3 packets stored in the high priority packet queue of QG0 is sent to the read control unit 150.

送信可能量管理部１７４は、ＲＭｍパケット受信部１７２における送信許可量の抽出に応答して、抽出された送信許可量を送信可能量に加算する。また、読出制御部１５０が、ユーザパケットを送信制御部１９０に送った場合は、そのパケットの送信量を、送信可能量から減算する。 In response to the extraction of the transmission permission amount by the RMm packet reception unit 172, the transmittable amount management unit 174 adds the extracted transmission permission amount to the transmittable amount. When the read control unit 150 sends a user packet to the transmission control unit 190, the transmission amount of the packet is subtracted from the transmittable amount.

送信要求量管理部１７６は、パケットキュー１３２にユーザパケットが蓄積されると、その蓄積に応答して、キューグループ１３０ごとに、蓄積されたユーザパケットの総和としてのパケット蓄積量を算出する。送信要求量管理部１７６は、パケット蓄積量から送信量を減算して、送信要求量を算出する。送信要求量は、送信要求量管理部１７６の指示に応じて、ＲＡＭ等に読み出し及び書き換え自在に格納されている。 When a user packet is accumulated in the packet queue 132, the transmission request amount management unit 176 calculates a packet accumulation amount as the sum of the accumulated user packets for each queue group 130 in response to the accumulation. The transmission request amount management unit 176 calculates the transmission request amount by subtracting the transmission amount from the packet accumulation amount. The transmission request amount is stored in a RAM or the like so as to be readable and rewritable in accordance with an instruction from the transmission request amount management unit 176.

ＲＭｓパケット送信部１７８は、送信要求量を含むＲＭｓパケットを生成して、送信制御部１９０に送る。 The RMs packet transmission unit 178 generates an RMs packet including the transmission request amount and sends it to the transmission control unit 190.

送信制御部１９０は、受信パケット処理部１１０から受け取るユーザパケット、スレーブ側帯域制御部１７０が生成するＲＭｓパケット、及び、マスター側帯域制御部２７０が生成するＲＭｍパケットを多重して、パケット交換部３０に送る。 The transmission control unit 190 multiplexes the user packet received from the received packet processing unit 110, the RMs packet generated by the slave side bandwidth control unit 170, and the RMm packet generated by the master side bandwidth control unit 270, and the packet switching unit 30 Send to.

パケット交換部３０は、入力インタフェース１００から受け取るパケットを、このパケットの宛先に対応する出力インタフェース２００に送る。 The packet switching unit 30 sends a packet received from the input interface 100 to the output interface 200 corresponding to the destination of this packet.

受信制御部２９０は、パケット交換部３０から受け取るパケットを、ユーザパケット、ＲＭｓパケット及びＲＭｍパケットに分離して、それぞれ、送信パケット処理部２１０、マスター側帯域制御部２７０及びスレーブ側帯域制御部１７０に送る。 The reception control unit 290 separates the packet received from the packet switching unit 30 into a user packet, an RMs packet, and an RMm packet, and sends them to the transmission packet processing unit 210, the master side bandwidth control unit 270, and the slave side bandwidth control unit 170, respectively. send.

送信パケット処理部２１０は、例えば、受信バッファ２３０及びパケット送信部２２０を備えて構成される。送信パケット処理部２１０は、パケット交換部３０から受信したユーザパケットを、出力ポートを経て外部に送信する。 The transmission packet processing unit 210 includes, for example, a reception buffer 230 and a packet transmission unit 220. The transmission packet processing unit 210 transmits the user packet received from the packet switching unit 30 to the outside through the output port.

送信パケット処理部２１０に送られたユーザパケットは、受信バッファ２３０に一時蓄積される。パケット送信部２２０は、受信バッファ２３０に蓄積されたユーザパケットを、出力ポートから外部に出力する。 The user packet sent to the transmission packet processing unit 210 is temporarily stored in the reception buffer 230. The packet transmission unit 220 outputs the user packets stored in the reception buffer 230 to the outside from the output port.

マスター側帯域制御部２７０は、スレーブリソースマネジメントパケット（ＲＭｓパケット）受信部２７２、送信許可量演算部２７６及びマスターリソースマネジメントパケット（ＲＭｍ）送信部２７８を備えて構成される。マスター側帯域制御部２７０は、他の入出力インタフェース２０が備えるスレーブ側帯域処理部１７０から出力されるＲＭｓパケットに基づいて、ＲＭｍパケットを生成する。 The master side bandwidth control unit 270 includes a slave resource management packet (RMs packet) reception unit 272, a transmission permission amount calculation unit 276, and a master resource management packet (RMm) transmission unit 278. The master side bandwidth control unit 270 generates an RMm packet based on the RMs packet output from the slave side bandwidth processing unit 170 included in the other input / output interface 20.

ＲＭｓパケット受信部２７２は、ＲＭｓパケットから、各入力インタフェースが要求する送信要求量を抽出する。送信許可量演算部２７６は、送信要求量に基づいて、各入力インタフェースに対する送信許可量を算出する。送信許可量は、各キューグループ１３０に対して公平であり、かつ最低保証量を満足するように定められる。 The RMs packet receiving unit 272 extracts the transmission request amount requested by each input interface from the RMs packet. The transmission permission amount calculation unit 276 calculates the transmission permission amount for each input interface based on the transmission request amount. The transmission permission amount is determined to be fair to each queue group 130 and satisfy the minimum guaranteed amount.

ＲＭｍパケット送信部２７８は、送信許可量を含むＲＭｍパケットを生成して、送信制御部１９０に送る。 The RMm packet transmission unit 278 generates an RMm packet including the transmission permission amount and sends it to the transmission control unit 190.

（パケット交換方法）
図２及び図３を参照して、この発明のパケット交換方法の実施形態について説明する。図２は、パケット交換方法の処理フローを示す図である。図３は、パケット交換装置におけるパケット交換を説明するための模式図である。 (Packet switching method)
With reference to FIG.2 and FIG.3, embodiment of the packet switching method of this invention is described. FIG. 2 is a diagram showing a processing flow of the packet switching method. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining packet switching in the packet switching apparatus.

ここでは、入出力インタフェース０（ＩＦ０）と、入出力インタフェース１（ＩＦ１）に入力されるユーザパケットを、入出力インタフェース（ＩＦ２）から出力する場合について説明する。また、ＩＦ０、ＩＦ１及びＩＦ２は、互いに同じ構成であるものとして説明する。 Here, a case where user packets input to the input / output interface 0 (IF0) and the input / output interface 1 (IF1) are output from the input / output interface (IF2) will be described. Also, IF0, IF1, and IF2 will be described as having the same configuration.

ＩＦ０の入力インタフェース１００には、ＱＧ０とＱＧ１の２つのキューグループ１３０が設けられている。ＱＧ０は、契約ユーザＡに割り当てられ、ＱＧ１は、契約ユーザＢに割り当てられている。ＩＦ０には、契約ユーザＡと契約ユーザＢのユーザパケットが入力される。ＱＧ０には、契約ユーザＡのパケットが振り分けられ、ＱＧ１には、契約ユーザＢのパケットが振り分けられる。 The IF0 input interface 100 is provided with two queue groups 130, QG0 and QG1. QG0 is assigned to contract user A, and QG1 is assigned to contract user B. User packets of contract user A and contract user B are input to IF0. The packet of contract user A is distributed to QG0, and the packet of contract user B is distributed to QG1.

ＱＧ０及びＱＧ１は、それぞれ優先度の異なるＱ０１とＱ０２の２つのパケットキュー１３２を有している。ＱＧ０に振り分けられた契約ユーザＡのユーザパケットのうち高優先パケットは、ＱＧ０が有するＱ０１に振り分けられる。一方、契約ユーザＡのユーザパケットのうち低優先パケットは、ＱＧ０が有するＱ０２に振り分けられる。同様に、契約ユーザＢの高優先パケットは、ＱＧ１のＱ０１に振り分けられ、契約ユーザＢの低優先パケットは、ＱＧ１のＱ０２に振り分けられる。 QG0 and QG1 have two packet queues 132 of Q01 and Q02 having different priorities. Of the user packets of contract user A assigned to QG0, the high priority packet is assigned to Q01 of QG0. On the other hand, among the user packets of contract user A, the low priority packet is distributed to Q02 of QG0. Similarly, the high priority packet of contract user B is distributed to Q01 of QG1, and the low priority packet of contract user B is distributed to Q02 of QG1.

また、ＩＦ１の入力インタフェース１００に設けられている、ＱＧ０とＱＧ１の２つのキューグループは、それぞれ契約ユーザＣ及び契約ユーザＤに割り当てられている。ＩＦ１には、契約ユーザＣと契約ユーザＤのユーザパケットが入力され、ＱＧ０には、契約ユーザＣのパケットが振り分けられ、ＱＧ１には、契約ユーザＤのパケットが振り分けられる。 The two queue groups QG0 and QG1 provided in the input interface 100 of IF1 are assigned to the contract user C and the contract user D, respectively. User packets for contract user C and contract user D are input to IF1, packets for contract user C are distributed to QG0, and packets for contract user D are distributed to QG1.

ＩＦ２のマスター側帯域制御回路２７０からは、周期的にＩＦ０及びＩＦ１宛にＲＭｍパケットが送信されている。各ＲＭｍパケットには、ＩＦ０及びＩＦ１がそれぞれ備えるキューグループごとの送信許可量が含まれている。ここでは、ＩＦ０に入力された契約ユーザＢのユーザパケット、ＩＦ１に入力された契約ユーザＣ及びＤのユーザパケットが、ＩＦ２の出力ポートから出力されている状態で、新たに、契約ユーザＡのユーザパケットをＩＦ２の出力ポートから出力する通信が開始される場合について、説明する。以下の説明では、契約ユーザＡのユーザパケットに関する処理を説明するが、他の契約ユーザによるユーザパケットの処理も同様に行うことができる。 From the master side bandwidth control circuit 270 of IF2, RMm packets are periodically transmitted to IF0 and IF1. Each RMm packet includes a transmission permission amount for each queue group provided in IF0 and IF1. Here, the user packet of the contract user A input to IF0 and the user packets of the contract users C and D input to IF1 are output from the output port of IF2, and the user of the contract user A is newly added. A case where communication for outputting a packet from the output port of IF2 is started will be described. In the following description, processing related to the user packet of contracted user A will be described, but processing of user packets by other contracted users can be performed in the same manner.

このパケット交換装置１０で、契約ユーザＡによる通信が開始されると、先ず、Ｓ１０の過程で、ＱＧ０の送信可能量を０とする。送信可能量には送信許可量が加算され、及び、送信可能量からは送信量が減算されるが、初期状態では、ＲＭｍパケットにより通知される契約ユーザＡの送信許可量は０である。また、契約ユーザＡのユーザパケットは、送信されていないので、送信量も０である。従って、送信可能量は０である。 When communication by the contract user A is started in the packet switching apparatus 10, first, the transmission possible amount of QG0 is set to 0 in the process of S10. The transmission permission amount is added to the transmittable amount, and the transmission amount is subtracted from the transmittable amount. However, in the initial state, the transmission permission amount of the contract user A notified by the RMm packet is zero. Further, since the user packet of the contract user A is not transmitted, the transmission amount is also zero. Therefore, the transmittable amount is zero.

また、この時点では、契約ユーザＡのユーザパケットがＩＦ０に入力されていないので、各パケットキュー１３２に蓄積されているパケット量の総和であるパケット蓄積量も０である。送信要求量は、パケット蓄積量から送信可能量を減算して得られるが、パケット蓄積量及び送信可能量がいずれも０であるので、送信要求量も０となる。このように、ＩＦ０に契約ユーザＡのユーザパケットが入力されるまで、送信要求量及び送信許可量はいずれも０となる。 At this time, since the user packet of the contract user A is not input to IF0, the packet accumulation amount that is the sum of the packet amounts accumulated in each packet queue 132 is also zero. The transmission request amount is obtained by subtracting the transmittable amount from the packet accumulation amount. However, since the packet accumulation amount and the transmittable amount are both 0, the transmission request amount is also 0. Thus, the transmission request amount and the transmission permission amount are both zero until the user packet of the contract user A is input to IF0.

Ｓ２０の過程で、契約ユーザＡのユーザパケットがＩＦ０に入力されると、送信要求量管理部１７６は、契約ユーザＡに割り当てられているＱＧ０のパケットキュー（Ｑ０１及びＱ０２）に蓄積されているパケット量を集計する。 When the user packet of the contract user A is input to IF0 in the process of S20, the transmission request amount management unit 176 stores the packets stored in the packet queue (Q01 and Q02) of QG0 assigned to the contract user A. Add up the amount.

続いて、Ｓ３０の過程で、送信要求量管理部１７６は、送信要求量を算出する。送信要求量は、宛先の入出力インタフェース２０ごとに、パケットキュー１３２に蓄積されたパケット量のキューグループごとの総和であるパケット蓄積量から送信可能量を減算することにより算出される。ここでは、送信可能量が０であるので、パケット蓄積量が送信要求量になる。 Subsequently, in the process of S30, the transmission request amount management unit 176 calculates the transmission request amount. The transmission request amount is calculated for each destination input / output interface 20 by subtracting the transmittable amount from the packet accumulation amount that is the sum of the packet amounts accumulated in the packet queue 132 for each queue group. Here, since the transmittable amount is 0, the packet accumulation amount becomes the transmission request amount.

Ｓ４０において、送信要求量を含むＲＭｓパケットが生成される。ＲＭｓパケットは、他のユーザ、ここでは、契約ユーザＢのユーザパケットや、出力インタフェース２００で生成されたＲＭｍパケットと多重され、パケット交換部３０に送られる。パケット交換部３０は、各パケットを、出力先であるＩＦ２の出力インタフェースに送る。 In S40, an RMs packet including a transmission request amount is generated. The RMs packet is multiplexed with the user packet of another user, here, the contract user B, and the RMm packet generated by the output interface 200, and sent to the packet switching unit 30. The packet switching unit 30 sends each packet to the output interface of IF2, which is the output destination.

ＩＦ２の送信許可量演算部２７６は、各契約ユーザの最低保証帯域、最大帯域、送信要求量、出力ポートの伝送帯域などの情報を用いて、契約ユーザごとの送信許可量を計算し、送信許可量を含むＲＭｍパケットをＩＦ０に送る。ＲＭｍパケットは、ＩＦ０の受信制御部２９０で振り分けられ、スレーブ側帯域制御部１７０に送られる。 The IF2 transmission permission amount calculation unit 276 calculates the transmission permission amount for each contract user using information such as the minimum guaranteed bandwidth, the maximum bandwidth, the transmission request amount, and the transmission bandwidth of the output port of each contract user, and transmits permission. Send an RMm packet containing the amount to IF0. The RMm packet is distributed by the reception control unit 290 of IF0 and sent to the slave-side band control unit 170.

Ｓ５０において、スレーブ側帯域制御部１７０のＲＭｍパケット受信部１７２が、ＲＭｍパケットを受け取り、送信許可量を抽出する。 In S50, the RMm packet receiving unit 172 of the slave side bandwidth control unit 170 receives the RMm packet and extracts the transmission permission amount.

Ｓ６０の過程では、送信可能量管理部１７４は、送信許可量を送信可能量に加算する。初期状態では、送信可能量は０であるので、送信許可量が送信可能量となる。 In the process of S60, the transmittable amount management unit 174 adds the transmission permission amount to the transmittable amount. In the initial state, since the transmittable amount is 0, the transmission permission amount is the transmittable amount.

Ｓ７０の過程では、送信可能量管理部１７４は、送信可能量を読み出すべきユーザパケットのパケット量と比較する。比較の結果、送信可能量以下で、送信できるパケット数分だけパケットキューから読み出す読出許可を読出制御部１５０に送る。読出制御部１５０は、受け取った読出許可に応答して、ＱＧ読出制御部１４０に読出指示を送り、ＱＧ０のキューグループに含まれるパケットキュー１３２からユーザパケットを受け取る。受け取ったユーザパケットは、送信制御部１９０に送られる。 In the process of S70, the transmittable amount management unit 174 compares the transmittable amount with the packet amount of the user packet to be read. As a result of the comparison, a read permission for reading from the packet queue is sent to the read control unit 150 by the number of packets that can be transmitted below the transmittable amount. In response to the received read permission, the read control unit 150 sends a read instruction to the QG read control unit 140 and receives a user packet from the packet queue 132 included in the queue group of QG0. The received user packet is sent to the transmission control unit 190.

Ｓ８０の過程では、送信可能量管理部１７４は、管理している送信可能量から送信量を減算する。その後、引き続いてＳ２０の過程を行う。 In the process of S80, the transmittable amount management unit 174 subtracts the transmit amount from the manageable transmittable amount. Then, the process of S20 is performed subsequently.

なお、上述したパケット交換装置の構成は一例であり、これに限定されない。入出力インタフェースの個数は、３つに限定されず、４以上であってもよい。また、各入出力インタフェースが備える、キューグループの個数も２つに限定されず、３つ以上備えていていても良い。また、各キューグループが備えるパケットキューの個数も２つに限定されず、３つ以上備えていても良い。この場合、パケットキューの個数が多い場合は、優先度による分類を、さらに細かく行うことが可能になる。 The configuration of the packet switching device described above is an example, and the present invention is not limited to this. The number of input / output interfaces is not limited to three and may be four or more. Further, the number of queue groups provided in each input / output interface is not limited to two, and three or more queue groups may be provided. Further, the number of packet queues included in each queue group is not limited to two, and may be three or more. In this case, when the number of packet queues is large, classification based on priority can be performed more finely.

上述したパケット交換装置及びパケット交換方法によれば、出力インタフェースにおいて、各入力インタフェースから受け取る送信要求量に応じて送信許可量を算出し、入力インタフェースでは、送信許可量に応じて、送信を行う。このように、出力インタフェースで帯域を管理されるので、入力インタフェースと出力インタフェースの間など、出力インタフェースが受け取るまでのパケットの廃棄がなくなり、各契約の最低帯域の保証や、各利用者間の公平性の維持が実現される。 According to the packet switching apparatus and the packet switching method described above, the transmission permission amount is calculated according to the transmission request amount received from each input interface at the output interface, and the input interface performs transmission according to the transmission permission amount. In this way, because the bandwidth is managed by the output interface, packets are not discarded until the output interface receives between the input interface and the output interface, guaranteeing the minimum bandwidth of each contract, and fairness among the users. Maintenance of sex is realized.

１０パケット交換装置
２０入出力インタフェース
３０パケット交換部
１００入力インタフェース
１１０受信パケット処理部
１２０パケット受信部
１３０キューグループ（ＱＧ）
１３２パケットキュー（Ｑ）
１４０キューグループ（ＱＧ）読出制御部
１５０読出制御部
１７０スレーブ側帯域処理部
１７２マスターリソースマネジメントパケット（ＲＭｍパケット）受信部
１７４送信可能量管理部
１７６送信要求量管理部
１７８スレーブリソースマネジメントパケット（ＲＭｓパケット）送信部
１９０送信制御部
２００出力インタフェース
２１０送信パケット処理部
２２０パケット送信部
２３０受信バッファ
２７０マスター側帯域処理部
２７２スレーブリソースマネジメントパケット（ＲＭｓパケット）受信部
２７６送信許可量演算部
２７８マスターリソースマネジメントパケット（ＲＭｍ）送信部
２９０受信制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Packet switching device 20 Input / output interface 30 Packet switching part 100 Input interface 110 Received packet processing part 120 Packet receiving part 130 Queue group (QG)
132 Packet queue (Q)
140 Queue Group (QG) Read Control Unit 150 Read Control Unit 170 Slave Side Band Processing Unit 172 Master Resource Management Packet (RMm Packet) Receiving Unit 174 Transmittable Amount Management Unit
176 Transmission request amount management unit 178 Slave resource management packet (RMs packet) transmission unit 190 Transmission control unit 200 Output interface 210 Transmission packet processing unit 220 Packet transmission unit 230 Reception buffer 270 Master side bandwidth processing unit 272 Slave resource management packet (RMs packet) ) Reception unit 276 Transmission permission amount calculation unit 278 Master resource management packet (RMm) transmission unit 290 Reception control unit

Claims

A plurality of input / output interfaces each having an input interface and an output interface;
A packet switching unit that sends a packet received from the input interface to the output interface corresponding to the destination of the packet;
The input interface is
A plurality of queue groups each having a plurality of packet queues with different priorities, a packet receiving unit for identifying user packets received from the outside and distributing them to the packet queues, and corresponding to the queue groups, A plurality of queue group read control units, a read control unit, a transmission control unit, and a slave side bandwidth control unit that control the reading order from the packet queues provided in the group,
The output interface includes a master side bandwidth control unit, a transmission packet processing unit, and a reception control unit,
The reception control unit separates a packet received from the packet switching unit into a user packet, a master resource management packet including information on a transmission permission amount, and a slave resource management packet including information on a transmission request amount. Send to the transmission packet processing unit, the master side bandwidth control unit and the slave side bandwidth control unit,
The master side bandwidth control unit generates a master resource management packet based on a transmission request amount included in the slave resource management packet,
The slave side bandwidth control unit
Based on the transmission permission amount included in the master resource management packet and the transmission amount received from the read control unit, the transmittable amount is calculated,
Based on the transmittable amount, a read permission from each queue group read control unit is sent to the read control unit,
Calculate a transmission request amount based on the transmission amount and the packet amount accumulated in each packet queue,
Generating a slave resource management packet including the transmission request amount;
The read control unit reads the user packet from the queue group read control unit and sends it to the transmission control unit according to the read permission, and sends the transmission amount of the packet to be sent to the transmission control unit to the slave side band control unit,
The transmission control unit multiplexes a user packet received from the read control unit, a slave resource management packet generated by the slave-side band control unit, and a master resource management packet generated by the master-side band control unit, thereby exchanging the packets. A packet switching device, wherein

The slave side bandwidth control unit
A master resource management packet receiving unit that extracts a transmission permission amount included in the master resource management packet;
The transmission permission amount is added to the transmittable amount, and the transmission amount received from the read control unit is subtracted from the transmittable amount, and from each queue group read control unit based on the transmittable amount A transmittable amount management unit that sends a read permission to the read control unit;
A transmission request amount management unit that calculates a transmission request amount by subtracting the transmission amount from a packet accumulation amount that is a sum of packet amounts accumulated in each of the packet queues;
The packet switching apparatus according to claim 1, further comprising: a slave resource management packet transmission unit that generates a slave resource management packet including the transmission request amount.

The master side bandwidth control unit
A slave resource management packet receiver that extracts a transmission request amount from the slave resource management packet;
A transmission permission amount calculation unit that calculates a transmission permission amount based on a transmission request amount included in the slave resource management packet;
The packet switching apparatus according to claim 1, further comprising: a master resource management packet transmission unit that generates a master resource management packet including the transmission permission amount.

A plurality of input / output interfaces each having an input interface and an output interface;
A packet switching method performed by a packet switching device including a packet switching unit that sends a packet received from the input interface to the output interface corresponding to a destination of the packet,
The input interface is
In response to the accumulation of user packets in the packet queue, the process of aggregating the accumulated amount of packets;
A process of calculating a transmission request amount;
Generating a slave resource management packet including the transmission request amount and sending it to a destination input / output interface;
In response to receiving a master resource management packet including a transmission permission amount from the output interface, extracting the transmission permission amount from the master resource management packet;
Adding the transmission permission amount to the transmittable amount;
Comparing the transmittable amount with the packet amount accumulated in the packet queue to be transmitted;
A process of reading out the packets accumulated in the packet queue and sending them to the output interface of the destination by the number of packets that can be transmitted below the transmittable amount
Performing a process of subtracting the packet transmission amount from the transmittable amount;
The output interface is
Calculating a transmission permission amount from a transmission request amount included in a slave resource management packet received from the input interface;
A master resource management packet including the transmission permission amount is generated and sent to the input interface of the transmission source,
The packet exchange method, wherein the transmission request amount is calculated by subtracting the transmission amount from a packet accumulation amount that is a sum of the packet amounts accumulated in the packet queue.