JP5402484B2 - 通信装置および通信制御方法 - Google Patents
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Description
図16に示す通信ノードN1は、インタフェース(I/F)810,820,830、スイッチ(S/W)840および制御部850を有している。インタフェース810,820,830は、他の通信ノードとイーサネットを通じてデータを送受信する。図16の例では、インタフェース820は通信ノードN2と接続し、インタフェース830は通信ノードN3と接続する。また、インタフェース810は、図示しない他の通信ノードと接続するものとする。なお、図16では、通信ノード間の最大伝送速度は1Gbpsであるものとする。スイッチ840は、インタフェース810,820,830のそれぞれの間の接続を切り替える。制御部850は、主として、受信データの宛先に応じてスイッチ840の接続動作を切り替える。
図17は、出力バッファのデータ量に基づくフロー制御手順の一例を説明する図である。
図18の例では、出力バッファ811のデータ量の判別を2つのしきい値Th1,Th2(ただし、Th1>Th2)に基づいて行う。通信ノードN1は、出力バッファ811のデータ量がしきい値Th1以上になったとき、データ送信元の通信ノードに対してポーズフレームを出力する。このとき、ポーズフレームには、停止時間として、規定された最大値を格納する。また、通信ノードN1は、このようなポーズフレームを1回送信した後、停止時間の最大値の時間が経過したとき、出力バッファ811のデータ量がしきい値Th2以上であれば、再度ポーズフレームを送信する。一方、しきい値Th2未満であれば、停止時間として、規定された最小値(通常は0)を格納したポーズフレームを、データ送信元の通信ノードごとに出力する。停止時間として最小値が格納されたポーズフレームを受信した通信ノードは、通信ノードN1に対するデータの送信を開始する。
図19の例では、通信ノードN2で規定された保証速度が500Mbpsであり、通信ノードN3で規定された保証速度が250Mbpsである。ここで、通信ノードN2が、通信ノードN1に対して、保証速度を超える実伝送速度でデータを送信し、通信ノードN3も、通信ノードN1に対して、保証速度を超える実伝送速度でデータを送信したものとする。例えば、通信ノードN2から通信ノードN1への実伝送速度が800Mbpsとなり、通信ノードN3から通信ノードN1への実伝送速度が400Mbpsとなったとする。これにより、通信ノードN1に対する合計の伝送速度が、インタフェース810からの送信速度の上限である1Gbpsを超えることから、通信ノードN1で輻輳が発生する。
〔第1の実施の形態〕
図1は、第1の実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。
〔第2の実施の形態〕
図2は、第2の実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。
通信装置100において、インタフェース110は、入力バッファ111、出力バッファ112、輻輳検出部113、ポーズフレーム出力部114および多重化部115を有している。
ポーズフレームは、同期信号を含むプリアンブル、MAC(Medium Access Control)フレームの先頭を示すSFD(Start Frame Delimiter)、宛先アドレス、送信元アドレス、長さ/タイプを示す情報、操作コード、停止時間(Pause Time)、パディング、および、MACフレームチェック用のFCS(Frame Check Sequence)を有する。ポーズフレームを受信した通信ノードは、停止時間の領域に記載された時間だけ、ポーズフレームの送信元ノードに対するデータの送信を停止する。
PT=(Rgur/Rmax)×PI ・・・(1)
前述のように、停止時間/間隔計算部151は、メモリ152から、上流側ノードごとに保証速度を読み込み、上記の式(1)に従って停止時間PTおよび停止間隔PIを上流側ノードごとに計算する。そして、計算した停止時間PTおよび停止間隔PIを、ポーズフレーム出力部114に出力する。
図6は、ポーズフレームの出力処理手順を示すフローチャートである。
このポーズフレームは、スイッチ140を介して、m番目の上流側ノードに対応するインタフェース(例えば、インタフェース120)に受け渡された後、上流側ノード(例えば、通信装置200)に送信される。ポーズフレームを受信した上流側ノードは、停止時間PT_mの間、通信装置100に対するデータの送信を停止する。また、停止時間PT_mが経過した後、ポーズフレームを受信しない場合には、通信装置100へのデータの送信を再開する。
[ステップS21]ポーズフレーム出力部114は、輻輳検出部113の検出結果に基づき、出力バッファ112のデータ量がしきい値Th1以上であるか否かを判定する。ポーズフレーム出力部114は、例えば、この判定処理を一定時間ごとに繰り返し、データ量がしきい値Th1以上であると判定すると、ステップS22の処理を実行する。
〔第3の実施の形態〕
上記の第2の実施の形態では、通信装置100は、通信装置200,300からのデータ出力速度が、通信装置200,300のそれぞれに規定された保証速度を維持するように、フロー制御を行う。しかし、このようなフロー制御が行われている状態では、通信装置200,300からの合計のデータ出力速度が、通信ノード間の伝送路の最大伝送速度Rmaxより低くなることがある。すなわち、通信装置100のインタフェース110の出力側伝送路には、さらに多くのデータを伝送する容量が残っている状態となる。これに対して、以下の第3の実施の形態では、通信装置200,300からのデータ送信速度の合計が、通信ノード間の伝送路の最大伝送速度Rmaxとなるように、フロー制御が行われる。
本実施の形態において、通信装置100〜300の基本的な内部構成は、第2の実施の形態と同様であるので、ここでは図示を省略する。ただし、通信装置100の制御部150が有する停止時間/間隔計算部151において、停止時間PTおよび停止間隔PIを計算する手順が、第2の実施の形態とは異なる。
Rout_m=Rgur_m+Radd ・・・(2)
ここで、Raddは、保証速度Rgur_mに対して加算される速度加算値であり、次の式(3)に従い、すべての上流側ノードに対して共通に求められる。なお、式(3)において、Rtotは、各上流側ノードに規定された保証速度Rgurをすべて合計した保証速度合計値を示し、nは、上流側ノードの数を示す(ただし、n≧2)。
Radd=(Rmax−Rtot)/n ・・・(3)
停止時間/間隔計算部151は、上記の式(2),式(3)に従って、m番目の上流側ノードからのデータ送信速度Rout_mを計算する。m番目の上流側ノードに対応する停止時間PTおよび停止間隔PIをそれぞれPT_m,RI_mとすると、Rout_m/Rmax=PT_m/PI_mの関係が成立する。このことから、停止時間/間隔計算部151は、次の式(4)が成立するように停止時間PT_mおよび停止間隔PI_mを算出する。
PT_m=(Rout_m/Rmax)×PI_m ・・・(4)
通信装置100のポーズフレーム出力部114は、停止時間/間隔計算部151からの停止時間PT_mおよび停止間隔PI_mに基づいて、前述の図6または図7の処理手順に従ってポーズフレームを送信する。
図9は、第4の実施の形態において実行されるフロー制御を説明する図である。
本実施の形態において、通信装置100〜300の基本的な内部構成は、第2,第3の実施の形態と同様であるので、ここでは図示を省略する。また、本実施の形態では、第3の実施の形態と同様に、通信装置200,300からのデータ送信速度の合計が、通信ノード間の伝送路の最大伝送速度Rmaxとなるように、通信装置100によるフロー制御が行われる。ただし、第3の実施の形態とは異なり、通信装置100の制御部150が有する停止時間/間隔計算部151は、式(3)中で(Rmax−Rtot)と表される速度差分値を、上流側ノードに規定された保証速度Rgurの大きさに応じて割り当てる。
Rout_m=Rgur_m+Radd_m ・・・(5)
ここで、Radd_mは、m番目の上流側ノードに対して割り当てられる速度加算値であり、次の式(6)に従い、上流側ノードごとに個別に求められる。
Radd_m=(Rmax−Rtot)×(Rgur_m/Rtot) ・・・(6)
停止時間/間隔計算部151は、上記の式(5),式(6)に従って、m番目の上流側ノードからのデータ送信速度Rout_mを計算する。Rout_m/Rmax=PT_m/PI_mの関係が成立することから、停止時間/間隔計算部151は、前述の式(4)が成立するように停止時間PT_mおよび停止間隔PI_mを算出する。通信装置100のポーズフレーム出力部114は、停止時間/間隔計算部151からの停止時間PT_mおよび停止間隔PI_mに基づいて、前述の図6または図7の処理手順に従ってポーズフレームを送信する。
図10は、第5の実施の形態に係る通信装置の内部構成を示す図である。なお、図10では、図3と同じ構成要素には同じ符号を付して示している。
[ステップS33]停止時間/間隔計算部151aは、m番目の上流側ノードからの流量Rin_mが、その上流側ノードに規定された保証速度Rgur_mより大きいか否かを判定する。流量Rin_mが保証速度Rgur_mより大きい場合には、ステップS34の処理が実行され、流量Rin_mが保証速度Rgur_m以下である場合には、ステップS35の処理が実行される。
[ステップS36]停止時間/間隔計算部151aは、変数mがnであるか否かを判定する。変数mがn未満である場合には、ステップS37の処理が実行され、変数mがnである場合には、ステップS38の処理が実行される。
[ステップS38]停止時間/間隔計算部151aは、n個の上流側ノードのそれぞれに対応するデータ送信速度Rout’_1〜Rout’_nを計算する。m番目の上流側ノードに対応するデータ送信速度Rout’_mは、次の式(7)によって求められる。
Rout’_m=Rgur_m+Radd’_m ・・・(7)
ここで、式(7)のRadd’_mは、m番目の上流側ノードに対して割り当てられる速度加算値であり、次の式(8)によって求められる。また、式(8)のRextotは、ステップS34またはS35においてn個の上流側ノードについて求められた速度超過値をすべて加算した加算値であり、式(9)によって求められる。
Radd’_m=(Rmax−Rtot)×Rext_m/Rextot ・・・(8)
Rtot=Rext_1+Rext_2+・・・+Rext_n ・・・(9)
[ステップS39]停止時間/間隔計算部151aは、n個の上流側ノードのそれぞれに対応する停止時間PT_1〜PT_nおよび停止間隔PI_1〜PI_nを計算する。Rout’_m/Rmax=PT_m/PI_mの関係が成立することから、停止時間/間隔計算部151aは、次の式(10)が成立するように停止時間PT_mおよび停止間隔PI_mを算出する。
PT_m=(Rout’_m/Rmax)×PI_m ・・・(10)
以上のステップS31〜S39の処理は、例えば一定時間ごとに、繰り返し実行される。通信装置100aのポーズフレーム出力部114は、停止時間/間隔計算部151aからの停止時間PT_mおよび停止間隔PI_mに基づいて、前述の図6または図7の処理手順に従ってポーズフレームを送信する。ただし、ポーズフレーム出力部114は、図6のステップS12または図7のステップS22において、その時点で停止時間/間隔計算部151aで算出された最新の停止時間PT_mおよび停止間隔PI_mを取得する。
図12の例では、通信装置200に対して保証速度500Mbpsが規定され、通信装置300に対して保証速度250Mbpsが規定されている。また、通信装置100aのインタフェース110で輻輳が検出されたとき、通信装置200から通信装置100aへの流量が800Mbpsであり、通信装置300から通信装置100aへの流量が250Mbpsであったとする。
上記の第2〜第5の実施の形態では、上流側ノードのそれぞれに対応する保証速度Rgurは、例えば、ユーザの操作入力などにより通信装置100,100aに記憶されていた。これに対して、本実施の形態では、フロー制御を行う通信装置が、上流側ノードからイーサネットを介して保証速度Rgurを取得できるようにする。本実施の形態では、このような動作を実現するために、IEEE802.1ABにおいて標準化されたLLDP(Link Layer Discovery Protocol)を利用して、保証速度Rgurを自動的に受け渡す。
LLDPは、ネットワーク機器や端末の種類、設定情報などを近隣の通信ノードに通知する、レイヤ2レベルのプロトコルである。LLDPでは、これらの情報がLLDPフレームと呼ばれるMACフレームに格納され、他の通信ノードに送信される。
図14において、通信装置100bは、通信装置200b,300bとイーサネットを介して接続されている。通信装置100bは、インタフェース110,120b,130b、スイッチ140および制御部150bを有している。インタフェース120bは、図3のインタフェース120に対応する構成であり、通信装置200bとの間でデータを送受信する。インタフェース130bは、図3のインタフェース130に対応する構成であり、通信装置300bとの間でデータを送受信する。
図15は、第6の実施の形態に係る通信装置の内部構成を示す図である。なお、図15では、図3と同じ構成要素には同じ符号を付して示している。
(付記1) 信号を送受信する通信装置において、
前記通信装置にデータを送信する複数の対向装置に対して、前記通信装置に対するデータの送信を一時的に停止するように要求する送信停止信号を送信する送信停止信号送信部と、
前記対向装置ごとに規定された保証速度に基づいて、前記通信装置に対する前記各対向装置からのデータ送信速度が前記各対向装置に対応する前記保証速度以上の速度となるように、前記送信停止信号の送信動作を送信先の前記対向装置ごとに制御する送信制御部と、
を有することを特徴とする通信装置。
前記バッファに保持されたデータのデータ量が所定のしきい値に達したか否かを検出するデータ量検出部と、
をさらに有し、
前記送信停止信号送信部は、前記バッファのデータ量が前記しきい値以上となった場合に、前記送信停止信号を送信することを特徴とする付記1記載の通信装置。
前記速度加算値は、すべての前記対向装置に対応する前記保証速度を加算した加算値を所定の上限速度から減算した減算値を、前記対向装置の数で除算した値であることを特徴とする付記1または2記載の通信装置。
前記所定の上限速度は、前記通信装置から前記送信側対向装置への最大データ伝送速度であることを特徴とする付記4記載の通信装置。
一の前記対向装置に対応する前記速度加算値は、前記各対向装置の前記保証速度をすべて加算した加算値を所定の上限速度から減算した減算値と、当該対向装置に対応する前記保証速度の前記加算値に対する割合とを乗算した値であることを特徴とする付記1または2記載の通信装置。
前記所定の上限速度は、前記通信装置から前記送信側対向装置への最大データ伝送速度であることを特徴とする付記6記載の通信装置。
前記送信制御部は、前記対向装置のうち、前記データ入力速度の測定値が前記保証速度より大きい速度超過対向装置を認識し、前記通信装置に対する前記各速度超過対向装置からのデータ送信速度が、前記各速度超過対向装置に対応する前記保証速度に対して前記速度超過対向装置ごとに決められた速度加算値を加算した速度となるように、前記速度超過対応装置に対する前記送信停止信号の送信動作を制御し、
一の前記速度超過対向装置に対応する前記速度加算値は、当該速度超過対向装置に対応する前記保証速度から当該速度超過対向装置からの前記データ入力速度の測定値を減算した第1の減算値を、すべての前記速度超過対向装置に対応する前記第1の減算値を加算した第1の加算値で除算した除算値を算出するとともに、前記除算値と、前記各対向装置の前記保証速度をすべて加算した第2の加算値を所定の上限速度から減算した第2の減算値とを乗算することで求められることを特徴とする付記1または2記載の通信装置。
前記所定の上限速度は、前記通信装置から前記送信側対向装置への最大データ伝送速度であることを特徴とする付記8記載の通信装置。
前記送信停止信号送信部は、前記対向装置ごとに指定された前記停止期間情報および前記停止間隔情報に基づいて、前記送信停止信号を送信することを特徴とする付記1〜9のいずれか1つに記載の通信装置。
前記送信停止信号送信部は、前記期間情報領域に前記停止期間情報を挿入した前記送信停止信号を、前記停止間隔情報が示す間隔で送信することを特徴とする付記10記載の通信装置。
前記送信停止信号送信部は、前記期間情報領域に前記停止時間情報が示す期間より十分長い期間を挿入した第1の送信停止信号を送信し、前記停止期間情報が示す期間が経過した後、前記期間情報領域に0を挿入した第2の送信停止信号を送信し、前記第1の送信停止信号および前記第2の送信停止信号を、前記停止間隔情報が示す間隔でそれぞれ送信することを特徴とする付記10記載の通信装置。
前記各対向装置から送信されて、前記転送制御部により前記送信側対向装置に転送されるデータを一時的に保持する送信バッファと、
前記送信バッファに保持されたデータのデータ量が所定のしきい値に達したか否かを検出するデータ量検出部と、
をさらに有し、
前記送信停止信号送信部は、前記送信バッファのデータ量が前記しきい値以上となった場合に、前記送信停止信号を送信することを特徴とする付記1記載の通信装置。
前記通信装置にデータを送信する複数の対向装置ごとに規定された保証速度に基づいて、前記通信装置に対する前記各対向装置からのデータ送信速度が前記各対向装置に対応する前記保証速度以上の速度となるように、前記各対向装置に対応する制御情報を出力し、
前記制御情報に基づいて、前記各対向装置に対して、前記通信装置に対するデータの送信を一時的に停止するように要求する送信停止信号を送信する、
ことを特徴とする通信制御方法。
2,3 対向装置
11 送信停止信号送信部
12 送信制御部
13 バッファ
14 データ量検出部
Claims (9)
- 信号を送受信する通信装置において、
前記通信装置にデータを送信する複数の対向装置に対して、前記通信装置に対するデータの送信を一時的に停止するように要求する送信停止信号を送信する送信停止信号送信部と、
前記対向装置ごとに規定された保証速度に基づいて、前記通信装置に対する前記各対向装置からのデータ送信速度が前記各対向装置に対応する前記保証速度以上の速度となるように、前記送信停止信号の送信動作を送信先の前記対向装置ごとに制御する送信制御部と、
を有し、
前記送信制御部は、前記各対向装置が前記通信装置へのデータの送信を停止させる期間を示す停止期間情報と、前記各対向装置が前記通信装置へのデータ送信の停止動作を開始する間隔を示す停止間隔情報とを、前記各対向装置に対応する前記保証速度と所定の上限速度とに基づいて前記対向装置ごとに計算して、前記送信停止信号送信部に指定し、
前記送信停止信号送信部は、前記対向装置ごとに指定された前記停止期間情報および前記停止間隔情報に基づいて、前記送信停止信号を送信する、
ことを特徴とする通信装置。 - 複数の前記対向装置から送信されたデータを一時的に保持するバッファと、
前記バッファに保持されたデータのデータ量が所定のしきい値に達したか否かを検出するデータ量検出部と、
をさらに有し、
前記送信停止信号送信部は、前記バッファのデータ量が前記しきい値以上となった場合に、前記送信停止信号を送信することを特徴とする請求項1記載の通信装置。 - 前記送信制御部は、前記通信装置に対する前記各対向装置からのデータ送信速度が前記各対向装置に対応する前記保証速度となるように、前記送信停止信号の送信動作を制御することを特徴とする請求項1または2記載の通信装置。
- 前記送信制御部は、前記通信装置に対する前記各対向装置からのデータ送信速度が、前記各対向装置に対応する前記保証速度に対して速度加算値を加算した速度となるように、前記送信停止信号の送信動作を制御し、
前記速度加算値は、すべての前記対向装置に対応する前記保証速度を加算した加算値を前記所定の上限速度から減算した減算値を、前記対向装置の数で除算した値であることを特徴とする請求項1または2記載の通信装置。 - 前記送信制御部は、前記通信装置に対する前記各対向装置からのデータ送信速度が、前記各対向装置に対応する前記保証速度に対して前記対向装置ごとに決められた速度加算値を加算した速度となるように、前記送信停止信号の送信動作を制御し、
一の前記対向装置に対応する前記速度加算値は、前記各対向装置の前記保証速度をすべて加算した加算値を前記所定の上限速度から減算した減算値と、当該対向装置に対応する前記保証速度の前記加算値に対する割合とを乗算した値であることを特徴とする請求項1または2記載の通信装置。 - 前記各対向装置から前記通信装置に対するデータ入力速度を測定する速度測定部をさらに有し、
前記送信制御部は、前記対向装置のうち、前記データ入力速度の測定値が前記保証速度より大きい速度超過対向装置を認識し、前記通信装置に対する前記各速度超過対向装置からのデータ送信速度が、前記各速度超過対向装置に対応する前記保証速度に対して前記速度超過対向装置ごとに決められた速度加算値を加算した速度となるように、前記速度超過対応装置に対する前記送信停止信号の送信動作を制御し、
一の前記速度超過対向装置に対応する前記速度加算値は、当該速度超過対向装置に対応する前記保証速度から当該速度超過対向装置からの前記データ入力速度の測定値を減算した第1の減算値を、すべての前記速度超過対向装置に対応する前記第1の減算値を加算した第1の加算値で除算した除算値を算出するとともに、前記除算値と、前記各対向装置の前記保証速度をすべて加算した第2の加算値を前記所定の上限速度から減算した第2の減算値とを乗算することで求められることを特徴とする請求項1または2記載の通信装置。 - 前記送信停止信号は、送信先の前記対向装置にデータ送信を停止させる期間を示す情報が挿入される期間情報領域を含み、
前記送信停止信号送信部は、前記期間情報領域に前記停止期間情報を挿入した前記送信停止信号を、前記停止間隔情報が示す間隔で送信することを特徴とする請求項1記載の通信装置。 - 前記対向装置から送信されたデータから、当該対向装置に規定された前記保証速度を抽出する保証速度抽出部をさらに有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の通信装置。
- 信号を送受信する通信装置における通信制御方法であって、
前記通信装置にデータを送信する複数の対向装置ごとに規定された保証速度に基づいて、前記通信装置に対する前記各対向装置からのデータ送信速度が前記各対向装置に対応する前記保証速度以上の速度となるように、前記各対向装置に対応する制御情報を出力し、
前記制御情報に基づいて、前記各対向装置に対して、前記通信装置に対するデータの送信を一時的に停止するように要求する送信停止信号を送信する、
処理を含み、
前記制御情報の出力では、前記各対向装置が前記通信装置へのデータの送信を停止させる期間を示す停止期間情報と、前記各対向装置が前記通信装置へのデータ送信の停止動作を開始する間隔を示す停止間隔情報とを、前記各対向装置に対応する前記保証速度と所定の上限速度とに基づいて前記対向装置ごとに計算し、前記制御情報として前記送信停止信号送信部に指定し、
前記送信停止信号の送信では、前記対向装置ごとに指定された前記停止期間情報および前記停止間隔情報に基づいて、前記送信停止信号を送信する、
ことを特徴とする通信制御方法。
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