JP5789548B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、パケット中継ネットワークを構成するパケット中継装置におけるパケット制御技術に関する。特に、パケット中継装置内部におけるパケット処理状況を監視し、前記監視状況に基づき、パケット中継装置において動的に通信帯域を制御する技術に関する。

近年、インターネットを利用した放送や動画配信サービスが普及し、高速且つ大容量のデータ通信技術に対する需要は益々高まっている。この様な需要に応える手段の一つとして、従来の回線交換ネットワークから高速通信を安価に実現できる、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）通信ネットワークやイーサネット（登録商標で以下同様）に代表されるパケット通信ネットワークが広く普及している。

パケット通信ネットワークでは、映像データのように大容量のデータを送信する場合に、多数のパケットを送出するため間欠的な連続パケット配信（データストリーム）が発生する。これをバースト或はバーストトラフィックと称する。このようなバーストトラフィックは例えば、インターネット動画配信やテレビ会議などのアプリケーション利用時に生じることが多い。さらに、多数のユーザが映像情報を含む大容量コンテンツを通信するとパケット通信ネットワーク内で複数のバーストが重なり合う現象が生じる。この時、通信経路が交錯する位置に設置された通信装置、即ちパケットが集中する通信装置では一時的にパケット処理の負荷が大きくなる。このようにパケットが集中し、通信装置内の処理能力を超える点を輻輳点又はボトルネック点と称する。

特に通信ネットワークの中心（コア）部では、エッジ部と比較するとより多くのパケットが集約され輻輳が発生しやいため、このような輻輳時でも個人情報やミッションクリティカルな情報を転送する重要パケットの廃棄を防止することが求められる。

パケット通信ネットワークにおけるこのような重要パケットの廃棄を防止する技術として、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）技術が検討されてきた。現在の標準的なＱｏＳ技術によれば、パケット中継装置内のスイッチングデバイスは（パケット転送時に）転送対象パケットの送出順序を制御するスケジューラと、送出パケットを一時的にスイッチングデバイス内に格納するバッファ（以降キューと称す）と、キューに格納した送出パケットを当該スイッチングデバイスに設定した帯域幅に従いキューから読み出すことで、入力バーストを抑制する機能を提供するシェーパを備える。または、入力されたパケットの帯域を監視し、設定された帯域以上のパケットを廃棄することで入力バーストを抑制する機能を提供するポリサを備える。

さらに、通信サービス事業者（以降プロバイダと称す）が提供するネットワーク上で、ネットワーク利用者（以降ユーザと称す）に対し接続サービスを提供する際に、Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｅｖｅｌ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ（以降ＳＬＡと称す）が用いられる。ＳＬＡとは、プロバイダが、ユーザにサービスの品質を保証する契約である。回線の最低通信速度やネットワーク内の平均遅延時間、利用不能時間の上限など、サービス品質の保証項目や、それらを実現できなかった場合の利用料金の減額に関する規定などをサービス契約に含めることを指す。ＳＬＡは、大きく分けて専用線サービスに代表される帯域保証型サービスと、インターネットサービスに代表されるベストエフォート型サービスがある。帯域保証サービスは、契約したユーザの帯域を保証するサービスであるため、当該ユーザのパケット廃棄を防止しなければならない。このため、当該ユーザのパケットを重要パケットと呼ぶ。一方、ベストエフォートサービスは、ユーザの帯域を保証しない代わりに比較的安価なサービスであるため、ネットワークの余分な帯域（以降余剰帯域と称す）を用いて転送される。つまり、ネットワーク混雑状況の悪化に伴った廃棄が認められる。このため、当該ユーザのパケットを非重要パケットと呼ぶ。

通信装置は、重要パケットの廃棄を防止するため、受信パケットを一時的に保存するキューを持つシェーパを有する。シェーパは、受信トラフィックを重要パケットおよび非重要パケットに分類し、それぞれのパケットを対応するキューに格納する。シェーパは、重要パケットを格納したキュー（以降優先キューと称す）から優先的にパケットを送出し、余剰帯域があれば非重要パケットを格納したキュー（以降非優先キューと称す）からパケットを送出する。さらに、各キューにはパケットの読出し帯域が設定可能で、設定帯域通りにパケットを読み出すことでトラフィックのバースト性も解消する。

しかしながら、プロバイダネットワーク内の中継装置に、当該ユーザ分の貸出帯域を確保するシェーパを備えたとしても、ネットワーク内のボトルネック点では複数のパケットが重なった際、重なるタイミングによっては必ずしもパケット間隔は等間隔にはならない。つまり、パケットの合流による複数のパケットの重なりによって、瞬間的にパケットが連続し、バーストが発生することになる。

このため、ネットワーク管理システムＮＭＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）やＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｃｅｒｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）により貸出帯域を確保したとしても、バースト化により瞬間的には貸出帯域を超過することとなる。この貸出帯域超過分は、バッファに蓄積されるため、即時廃棄されることはない。しかしながら、既知の待ち行列理論でも証明されている通り、重要パケットの廃棄を１００％防止するためには無限大のバッファが必要になる。

このような事態を避けるため、装置を管理するソフトウェアなどにより、ボトルネック点で重要パケットのキュー長を監視し、重要パケットのキュー長が増加すると輻輳と判断し重要パケットの読出し帯域を増加させることが考えられる。本機能は、装置の入力側及び出力側を接続し、帯域制御（シェーピング）を行うスイッチングデバイスにて実装されることが一般的である。

このような技術は、キューに備えられたパケットの読出し帯域を変更する従来技術として特許文献１に記載されている。特許文献１では、平均キュー長さを測定して、この長さに応じてキューの帯域幅を変更する技術が示されている。

また、プロバイダは重要パケットの廃棄を防止するため、当該ユーザへの貸出帯域分の空きがある通信ルート（以降パスと称す）を検索し、各通信装置にパスを設定する。このパス設定の際、全ユーザの貸出帯域の総和が各々のシェーパの帯域以内になるように優先キューに設定する。一方、ネットワーク使用率を最大化するために、非重要パケット用には、余剰帯域の多いルートを検索し、各通信装置にパスを設定する。このパス設定の際、余剰帯域を最大限利用できる様に回線帯域をシェーパの帯域として非優先キューに設定する。

以上より、ネットワーク内に当該ユーザ分の貸出帯域が確保されるため、重要パケットの廃棄の防止が可能であることに加え、非重要パケットがネットワークの余剰帯域を効率よく使用することが可能である。

上述のパス設定や帯域設定のためには、ネットワーク管理システムＮＭＳやＲＳＶＰなどを利用できる。

上記ＱｏＳ制御の従来技術が特許文献２に記載されている。特許文献２ではパケット輻輳が発生した際に、パケットデータ量を多く転送したパケットからポリサ部での流量制限が行われ、合流する複数パケット間のパケットデータ転送量が平等となるようにする技術が示されている。

特開２００２−１３５３２９号公報 特開２００５−２６０４３０号公報

しかしながら、近年、本スイッチングデバイスの高性能化に伴い、複雑化してきたため、開発コストが高額となった。そのため、多くの装置ベンダはスイッチングデバイスの自社開発を行わずに、大量生産を行うことでより安価に提供可能な専門のデバイスベンダから購入することが主流となってきている。専門のデバイスベンダから供給されるスイッチングデバイスの詳細な仕様は、公開されず、また、一般的には装置ベンダと専門のデバイスベンダとの間で秘密保持契約を結ぶため、スイッチングデバイスを詳細に解析することは難しい。

従って、スイッチングデバイスを購入した装置ベンダが、他社製である専門のデバイスベンダのスイッチングデバイスを実装する場合、デバイス内はブラックボックスとなり、特許文献１のように装置内のソフトウェアによりキュー長を監視することは困難である。 本発明の目的は、この様なキュー長を直接監視する事が困難な場合でも重要パケットの廃棄を防止する手段を提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、パケットを転送する中継装置において、パケットを受信すると、当該パケットに含まれる装置内部の経路を設定する宛先情報に従って転送するパケット中継部と、前記パケット中継部からのパケットを受信する出力パケット制御部および遅延測定パケットを生成して前記パケット中継部へ送信し、当該遅延測定パケットを前記出力パケット制御部を介して前記パケット中継部から受信して自装置内の遅延測定をする遅延測定制御部を有する複数の回線インタフェースボードと、自装置全体を制御する装置管理部と、を備える。
前記出力パケット制御部は、前記パケット中継部からのパケットが前記遅延測定パケットである場合に当該遅延測定パケットを前記遅延測定制御部へ出力する。
前記パケット中継部は、当該パケット中継部に入力されたパケットに含まれる前記宛先情報に対応する回線インタフェースボードの出力パケット制御部へ当該パケットを転送するよう当該パケットの振り分けを行うスイッチ部と、前記スイッチ部からのパケットに含まれる優先度情報に従って、当該パケットを優先度毎に振り分けるクラシファイヤ部と、前記クラシファイヤ部によって振り分けられたパケットを前記優先度毎に一時的に保存するキュー部と、前記優先度毎に前記キュー部に保存されたパケットを読み出す割り当て帯域値を保持する帯域情報と、前記帯域情報を参照して前記キュー部に保存されたパケットを読み出すスケジューラ部と、を有する。
前記クラシファイヤ部は、前記遅延測定パケットを優先度の高いキュー部へ振り分ける。
前記遅延測定制御部は、前記遅延測定パケットを送信した時刻と前記宛先情報とを当該遅延測定パケットに付与して前記パケット中継部へ送信し、前記出力パケット制御部から前記遅延測定パケットを受信すると、当該遅延測定パケットを受信した時刻を当該遅延測定パケットに付与し、前記送信した時刻と前記受信した時刻から前記パケット中継部での遅延時間を測定し、測定した前記遅延時間と所定の遅延閾値とを比較する。
前記装置管理部は、前記遅延時間が前記所定の遅延閾値を上回ると前記帯域情報の前記優先度の高いキュー部に対応する割り当て帯域値に所定の加算帯域値を加算する。

本発明によれば、遅延などのＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）情報をリアルタイムかつ高精度にシェーパ帯域管理に反映することにより、キュー長を直接監視する事が困難な場合でも、複数のユーザパケットが経由する装置に輻輳が生じた際に、重要パケットの廃棄を防止することが出来る。

本実施例のパケット転送装置が適用される通信ネットワークの例を示す図。 本実施例において、通信パケット１１のフォーマットの例を示す図。 中継装置のブロック構成の例を示す図。 内部ヘッダ４２の例を示す図。 ヘッダ情報テ−ブル２−６の例を示す図 遅延監視テーブルの例を示す図。 遅延測定用ＯＡＭパケット１２のフォーマットの例を示す図。 パケット中継部２−２０の構成の例を示す図。 帯域テーブル３−１３の例を示す図。 シェーパ部３−Ａが実行する遅延測定結果のシェーパ部３−Ａへのフィードバック動作の例を示すシーケンス図。 遅延測定用内部ヘッダ６６の例を示す図。 遅延閾値を２つ以上設定した場合の遅延測定結果のシェーパ部３−Ａへのフィードバック動作の例を示すシーケンス図。 シェーパ部３−Ａへのフィードバック動作に期待される効果を、閾値が２つの場合のグラフの例を示す図。 遅延測定処理の例のフローチャート図。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施例のパケット転送装置が適用される通信ネットワークの例を示す。

図１において、プロバイダネットワークＮＷ（ＮｅｔＷｏｒｋ）１０は、複数のパケット転送装置（以下、中継装置と言う）１−２（１−２−１〜１−２−７）、ネットワーク管理システムであるＮＭＳ１−４、管理用のキャリア管理ネットワークＮＷ３からなる。ＮＭＳ１−４は、キャリア管理ネットワークＮＷ３を介して、各中継装置１−２と接続されている。中継装置１−２−１、１−２−６には、それぞれアクセスリンク１−３−８、１−３−９を介して、複数ユーザネットワークＮＷ１、ＮＷ２のユーザ端末１−１−１〜１−１−４が収容されている。

中継装置１−２（１−２−１〜１−２−７）は、設定帯域に従い入力パケットの読出しを行うことで、入力バーストを抑制する機能を提供するシェーパ（後述）及び、入力されたパケットの帯域監視を行い、設定された帯域以上のパケットを廃棄することで入力バーストを抑制する機能を提供するポリサ（後述）を備える。シェーパやポリサの帯域は、キャリア管理ネットワークＮＷ３を介して、ＮＭＳ１−４により設定される。

図２は、本実施例において、プロバイダネットワークＮＷ１０とユーザネットワークＮＷ１、ＮＷ２との間の通信パケット１１のフォーマットを示す。

通信パケット１１は、ヘッダである宛先ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス１１−１、送信元ＭＡＣアドレス１１−２、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）タグ１１−３、後続ヘッダの種類を示すタイプ値１１−４からなるＭＡＣヘッダと、ユーザデータ本体であるペイロード１１−５と、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ））１１−６とからなる。

宛先ＭＡＣアドレス１１−１と送信元ＭＡＣアドレス１１−２には、宛先または送信元のユーザ端末１−１のＭＡＣアドレスが設定される。ＶＬＡＮタグ１１−３は、パケット識別子となるＶＬＡＮ ＩＤ（ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の値（ＶＩＤ♯）が設定される。

図３は、中継装置１−２のブロック構成を示す。中継装置１−２は、複数の回線インタフェースボード（ＬＩＦ（Ｌｉｎｅ ＩｎｔｅｒＦａｃｅ））２−２２（２−２２−１〜２−２２−ｎ）と、これらのＬＩＦに接続されたパケット中継部２−２０および装置管理部２−４０からなる。

各回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２は、通信ポートとなる複数の入出力回線インタフェース（２−３５−１〜２−３５−４）を備え、これらの通信ポートを介して、アクセスリンク（１−３−８、１−３−９）およびプロバイダネットワークＮＷ１０上の他の中継装置１−２と接続されている。本実施例では、入出力回線インタフェース（２−３５−１〜２−３５−４）は、イーサネット用の回線インタフェースとなっている。

各回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２は、これらの入出力回線インタフェース（２−３５−１〜２−３５−４）に接続されたパケットＭＵＸ（ＭＵｌｔｉｐｌｅＸｅｒ）・ＤＥＭＵＸ（ＤＥ−ＭＵｌｔｉｐｌｅＸｅｒ）部２−７０、ＮＩＦ（Ｎｅｔｗｏｒｋ ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）管理部２−３７、パケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−７０に接続された入力パケットヘッダ処理部２−３、入力パケットヘッダ処理部２−３に接続された帯域監視部２−７、帯域監視部２−７に接続された入力パケット制御部２−５０を有する。入力パケット制御部２−５０は、入力パケットバッファ２−１２および入力パケット処理部２−１７を有する。また、各回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２は、パケット中継部２−２０に接続された複数のＳＷ-ＩＦ（ＳＷｉｔｃｈ−ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）２−２３（２−２３−１〜２−２３−４）と、これらのスイッチインタフェースに接続されたパケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−９０と、このパケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−９０に接続された出力パケット制御部２−５１を有する。
出力パケット制御部２−５１は、出力パケットバッファ２−３０および出力パケット処理部２−２６を有する。

ここで、ＳＷ-ＩＦ２−２３−ｉは、入出力回線インタフェース２−３５−ｉと対応しており、入出力回線インタフェース２−３５−ｉで受信した通信パケット１１は入力パケットとして、ＳＷ-ＩＦ２−２３−ｉを介してパケット中継部２−２０に転送される。また、パケット中継部２−２０からＳＷ-ＩＦ２−２３−ｉに振り分けられた出力パケットは、入出力回線インタフェース２−３５−ｉを介して、出力回線に送出される。

入出力回線インタフェース２−３５−ｉは、入力回線から通信パケット１１を受信すると、受信パケットに、図４に示す内部ヘッダ４２を付加する。内部ヘッダ４２は、入力ポートＩＤ４２−１と、帯域監視ＩＤ４２−２と、出力側の回線インタフェースボード識別子（ＮＩＦ ＩＤ）４２−３と、出力側ポートＩＤ４２−４と、パケット長４２−５とを示す複数のフィールドとからなっている。入力ポートＩＤ４２−１はパケットが入力した入出力回線インタフェース（ポート）を示す。帯域監視ＩＤ４２−２は入力したパケットが帯域監視（遅延測定）の対象パケットか否かを表す。出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３は、中継装置内部の宛先ＮＩＦを示す。出力側ポートＩＤ４２−４はパケットを出力する入出力回線インタフェース（ポート）を示す。バースト長４２−５は、バーストを監視するための値を示す。

このうち、出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３と出力側ポートＩＤ４２−４は、内部ルーティング情報となっており、パケット中継部２−２０は、この内部ルーティング情報に従って、入力パケットを特定の回線インタフェースボードの特定のＳＷ-ＩＦに転送する。

入出力回線インタフェース２−３５−ｉが、受信パケットに内部ヘッダ４２を付加した時点では、帯域監視ＩＤ４２−２、出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３、出力側ポートＩＤ４２−４用のフィールドは空欄となっている。これらのフィールドには、後述の入力パケットヘッダ処理部２−３によって有効値が設定される。

パケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−７０は、入出力回線インタフェース２−３５−１〜２−３５−４から、内部ヘッダ４２が付加された入力パケットを次々と取り込み、入力パケットヘッダ処理部２−３に供給する。入力パケットヘッダ処理部２−３は、後述のヘッダ情報テ−ブル２−６を参照して、各入力パケットの内部ヘッダ４２に帯域監視ＩＤ４２−２、出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３、出力側ポートＩＤ４２−４の値を追加する。

図５に示すヘッダ情報テ−ブル２−６は、ＶＬＡＮ ＩＤ１４−１をキーとして、帯域監視ＩＤ１４−２と、出力側ＮＩＦ ＩＤ１４−３と、出力側ポートＩＤ１４−４と、送信元ＭＡＣアドレス１４−５と、宛先ＭＡＣアドレス１４−６を検索するためのものである。ここで、送信元ＭＡＣアドレス１４−５は、出力側ポートＩＤ１４−４をもつ入出力回線インタフェース２−３５−ｉがもつＭＡＣアドレスであり、宛先ＭＡＣアドレス１４−６は、上記入出力回線インタフェース２−３５−ｉを介して接続された中継装置のＭＡＣアドレスを示している。ヘッダ情報テ−ブル２−６は、ネットワークの運用前にオペレータによって、ＮＭＳ１−４からキャリア管理ネットワークＮＷ３を介して設定される。 入出力回線インタフェース２−３５−ｉで入力したパケットが、図２に示したパケットフォーマットをもつユーザ端末１−１−１、１−１−２からの通信パケット１１の場合、入出力回線インタフェース２−３５−ｉで図４に示す内部ヘッダ４２を付加し、入力パケットヘッダ処理部２−３は、ヘッダ情報テーブル２−６から、内部ヘッダを付与された入力パケットのＶＬＡＮタグ１１−３が示すＶＩＤの値（ＶＩＤ♯）と対応するテーブルエントリを検索し、このテーブルエントリが示す、送信元ＭＡＣアドレス１４−５、宛先ＭＡＣアドレス１４−６を適用して、内部ヘッダを付与された入力パケットのヘッダを書換える。

この時、入力パケットヘッダ処理部２−３は、上記テーブルエントリが示す帯域監視ＩＤ１４−２、出力側ＮＩＦ ＩＤ１４−３、出力側ポートＩＤ１４−４の値を空欄であった内部ヘッダに追記して、内部ヘッダを付与された入力パケットを帯域監視部２−７に転送する。

本実施例では、重要パケットに対して帯域監視（遅延測定）を行うため、帯域監視をしない非重要パケットは、ヘッダ情報テーブル２−６の各テーブルエントリの中で、帯域監視ＩＤ：１４−２の値を帯域監視不要を意味する「０」とする。

遅延測定の対象である重要パケットの場合は、ネットワーク運用前にオペレータがＮＭＳ１−４により、重要パケットのＶＩＤ＃をヘッダ情報テーブル２−６のＶＬＡＮ ＩＤ１４−１に設定し、同エントリの帯域監視ＩＤ１４−２を「０」以外に設定する。

帯域監視部２−７は、入力パケットヘッダ処理部２−３から内部ヘッダを付与された入力パケットを受信すると、内部ヘッダ４２が示す帯域監視ＩＤ４２−２を判定し、帯域監視ＩＤ４２−２の値が「０」の内部ヘッダを付与された入力パケットは、帯域監視を省略して、入力バッファ２−１２に出力する。

帯域監視ＩＤ４２−２の値が「０」でなければ、帯域監視部２−７は、帯域監視テーブル５５を参照して、フロー毎の帯域監視を行う。

帯域監視テーブル５５は、図６に示すように、帯域監視ＩＤ５５−１、パケットの重要可否に応じ、ＮＭＳ１−４により割り当てられた帯域を示す割り当て帯域５５−２、バースト長５５−３のテーブルエントリからなる。各テーブルエントリは、帯域監視ＩＤ５５−１と対応して、割り当て帯域５５−２、バースト長５５−３の値を示している。帯域監視テーブル５５は、ネットワーク構築の際にＮＭＳ１−４により各エントリを設定する。 帯域監視部２−７は、帯域監視ＩＤ４２−２が「０」以外の内部ヘッダを付与された入力パケットを受信すると、帯域監視テーブル５５から、内部ヘッダを付与された入力パケットの帯域監視ＩＤ４２−２と対応するテーブルエントリを検索し、内部ヘッダを付与された入力パケットが割り当て帯域５５−２およびバースト長５５−３に違反していないかを監視し、違反した場合は即時廃棄する。一方、違反していなければ、内部ヘッダを付与された入力パケットを入力パケットバッファ２−１２に出力する。

入力パケットバッファ２−１２に入力された内部ヘッダを付与された入力パケットは、入力パケット処理部２−１７によって読み出され、パケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−９０に転送される。パケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−９０は、各パケットをその内部ヘッダが示す入力ポートＩＤ４２−１と対応するＳＷ-ＩＦ２−２３に振り分ける。

パケット中継部２−２０は、各回線インタフェースボード（ＬＩＦ）のＳＷ-ＩＦ２−２３−１〜２−２３−４から内部ヘッダを付与された入力パケットを受け取り、その内部ヘッダが示す出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３と出力側ポートＩＤ４２−４で特定される回線インタフェースボード（ＬＩＦ）のＳＷ-ＩＦ２−２３−ｉに、内部ヘッダを付与された出力パケットとして転送する。さらに、この際、後述するシェーパ部による帯域制御（シェーピング）を行う。

各ＳＷ-ＩＦ２−２３が受信した内部ヘッダを付与された出力パケットは、パケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−９０によって、次々と出力パケット処理部２−２６に供給される。

出力パケット処理部２−２６は、パケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−９０から受信した内部ヘッダを付与された出力パケットをそのまま出力パケットバッファ２−３０に出力する。

また、出力パケット処理部２−２６は、後述するように、受信したパケットに含まれるタイプ値及びＯｐＣｏｄｅから遅延測定用のＯＡＭパケットを識別し、遅延測定をする制御部であるＯＡＭ制御部２−１４に転送する。

出力パケットバッファ２−３０に入力された内部ヘッダを付与された出力パケットは、出力パケット読出し部２−３２によって読み出され、パケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−７０に供給される。パケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−７０は、出力パケット読出し部２−３２から受け取った内部ヘッダを付与された出力パケットを、内部ヘッダ４２が示す出力側ポートＩＤ４２−４と対応する入出力回線インタフェース２−３５に振り分ける。入出力回線インタフェース２−３５は、受信した内部ヘッダを付与された出力パケットから内部ヘッダ４２を除去し、図２に示したフォーマットで出力パケットを出力回線に送出する。

ＯＡＭ制御部２−１４は、装置内の遅延測定のため、図７で示すフォーマットの遅延測定用ＯＡＭパケット１２を生成する。生成した遅延測定用ＯＡＭパケット１２を入力バッファ２−１２へ送信し、送信した遅延測定用ＯＡＭパケット１２を出力パケット処理部２−２６から受信することで、装置内の遅延測定を行う。

図７は、ＯＡＭ制御部２−１４が装置内の遅延測定のため生成する遅延測定用ＯＡＭパケット１２のフォーマットを示す。本フォーマットは、ＩＴＵ標準ＩＴＵ−ＴＹ．１７３１に準拠したフォーマットとなっており、各値はＩＴＵ標準ＩＴＵ−ＴＹ．１７３１に準拠している。

遅延測定用ＯＡＭパケット１２は、宛先ＭＡＣアドレス１２−１、送信元ＭＡＣアドレス１２−２、後続ヘッダの種類を示すタイプ値１２−４からなるＭＡＣヘッダ、ＭＥＧ（Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｅｎｔｉｔｙ Ｇｒｏｕｐ） Ｌｅｖｅｌ１２−５、Ｖｅｒｓｉｏｎ１２−６、ＯｐＣｏｄｅ（ＯｐｅｒａｔｉｏｎＣｏｄｅ）１２−７、Ｆｌａｇｓ１２−８、ＴＬＶ（Ｔｙｐｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｖａｌｕｅ） Ｏｆｆｓｅｔ１２−９、ＴｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ１２−１０（Ｔｘ：Ｔｒａｎｓｍｉｔ）、ＲｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ１２−１１（Ｒｘ：Ｒｅｃｉｖｅ）、Ｅｎｄ ＴＬＶ１２−１２、パケットチェックシーケンス（ＦＣＳ）１２−１３とからなる。ＯＡＭ制御部２−１４は、本パケットに内部ヘッダ４２を付与し入力パケットバッファ２−１２に送出する。

遅延測定用ＯＡＭパケット１２に付与する内部ヘッダ４２の情報としては、入力ポートＩＤ４２−１には、遅延測定対象回線の対応する入力ポートＩＤが設定される。帯域監視ＩＤ４２−２には、本実施例で重要パケットを転送する帯域監視対象フローのみ遅延測定を行うため、重要パケットを表す「０」以外の帯域監視ＩＤが設定される。出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３と、出力側ポートＩＤ４２−４には、測定対象となる各経路宛先となる各ＩＤが設定される。パケット長４２−５は、遅延測定用ＯＡＭパケット１２の長さが設定される。

一方、宛先ＭＡＣアドレス１２−１には宛先回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２のＭＡＣアドレスを、送信元ＭＡＣアドレス１２−２には送信元回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２のＭＡＣアドレスが設定される。タイプ値１２−４には、当該パケットが遅延測定用ＯＡＭパケット１２であることを示すタイプ値が設定される。ＭＥＧ Ｌｅｖｅｌ１２−５には、遅延測定用ＯＡＭパケット１２の管理領域の識別子が設定される。Ｖｅｒｓｉｏｎ１２−６には、ＯＡＭプロトコルバージョン識別子が設定される。ＯｐＣｏｄｅ１２−７には、片方向の遅延測定を示すＯＡＭ ＰＤＵ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）タイプ識別子「４５」が設定される。Ｆｌａｇｓ１２−８には、「０」が設定される。ＴＬＶ Ｏｆｆｓｅｔ１２−９には、Ｏｆｆｓｅｔ値「１６」が設定される。ＴｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ１２−１０には、ＯＡＭ制御部２−１４から入力パケットバッファ２−１２へ本パケットを送信した時刻が設定される。ＲｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ１２−１１には本パケットを出力パケット処理部２−２６から受信した受信時刻が設定されるが、送信時は「０」を設定する。ＥｎｄＴＬＶ１２−１２には、ＴＬＶの終了を示す「０」が設定される。

図１４は、遅延測定用ＯＡＭパケット１２による遅延測定手順を示す。

ＯＡＭ制御部２−１４では、ＯＡＭ遅延測定パケット１２を生成し（１４１−１）、生成した遅延測定用ＯＡＭパケット１２のＴｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ１２−１０に送信時刻を入力し、入力パケットバッファ２−１２へ格納する（１４１−２）。入力パケットバッファ２−１２へ格納１４１−２した遅延測定用ＯＡＭパケット１２がパケット中継部２−２０でスイッチングされ、ＯＡＭ制御部２−１４へ送信される。ＯＡＭ制御部２−１４は、遅延測定用ＯＡＭパケット１２を受信する際、遅延測定用ＯＡＭパケット１２のＲｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ１２−１１に受信時刻を入力し（１４１−３）、ＲｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ１２−１１とＴｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ１２−１０の引き算を行うことで遅延値を算出する（１４１−４）。

図８は、パケット中継部２−２０の構成を示す。

パケット中継部２−２０は、入力パケットを一時的に保存するキュー（３−８〜３−１１）と、帯域テーブル（３−１３−１、３−１３−２）及びキューの読み出しアルゴリズムを制御するスケジューラ（３−５０、３−５１）とからなるシェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）と入力パケットの振り分けを行うクラシファイヤ（３−５−１、３−５−２）と、パケット転送先を特定するスイッチ部２−５０、とからなる。シェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）は出力先の回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２のＳＷ−ＩＦ２−２３毎に設けているので２つ（３−Ａ、３−Ｂ）に限定されない。

スイッチ部２−５０は、ＳＷ-ＩＦ（２−２３−１〜２−２３−４）から入力されたパケットを内部ヘッダ４２の出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３および出力側ポートＩＤ４２−４のヘッダ情報に基づき、出力するクラシファイヤ３−５を特定し、該当するクラシファイヤ３−５へ転送する。クラシファイヤ３−５は、パケットの帯域監視ＩＤ１４−２の値に基づき、キューを特定し当該パケットを所定のキュー（３−８〜３−１１）に蓄積する。つまり、帯域監視ＩＤ １４−２の値が「０」の場合、非優先パケットキュー（３−９、３−１１）へ蓄積し、一方、監視ＩＤ１４−２が「０」でなければ、優先キュー（３−８、３−１０）へ蓄積する。

スケジューラ（３−５０、３−５１）は、設定されたアルゴリズム及び帯域テーブルに設定された各キュー割り当て帯域情報に従いキューの読み出しを行う。スケジューラのアルゴリズムは、一般的に複数定義されており、採用するものは通信装置のＱｏＳ仕様に依存する。本実施例でのスケジューラのアルゴリズムは、完全優先制御方式であるＳｔｒｉｃｔ Ｐｒｉｏｒｉｔｙアルゴリズムあり、優先キュー（３−８、３−１０）から非優先キュー（３−９、３−１１）の順番でキューの読み出しを行う。

本実施例では、パケットがスイッチ部２−５０の制御を終えてから、シェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）へ転送されることを説明したが、シェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）の制御を終えてからスイッチ部２−５０の制御を行うよう構成することも可能である。

帯域テーブル（３−１３−１、３−１３−２）は、図９に示すように、キューを識別するためのクラスキュー３−１３−１１を検索キーとして、各キューがスケジューラにより読みだされる帯域の制限である割り当て帯域値３−１３−１２と、規定フレーム長を超過したか否かを確認するためのバースト長３−１３−１３とを示すテーブルエントリを検索するためのものである。本実施例では、優先キューのクラスキュー３−１３−１１を「０」、非優先キューのクラスキュー３−１３−１１を「１」とし、入力パケット長が、バースト長を超過した際に、当該フレームが廃棄対処となる。

シェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）における、優先キュー（３−８、３−１０）および非優先キュー（３−９、３−１１）の割り当て帯域は、ネットワーク構築の際にＮＭＳ１−４により帯域テーブル（３−１３−１、３−１３−２）に帯域を書き込むことで設定される。

優先キュー（３−８、３−１０）の帯域は、本優先キューを通過する全重要パケットが廃棄なく転送される様に、本優先キューを通過する全フローの帯域の総和が設定される必要がある。

具体的には、本優先キューを通過する全フローに対して、帯域監視部２−７で設定した割り当て帯域５５−２の総和を設定する。一方、非優先キュー（３−９、３−１１）は、重要パケットが帯域を消費していなければ、その余剰帯域を使用可能とするため、非優先キューの帯域を回線帯域に設定する。

この様に、非優先キューの帯域を回線帯域にした場合でも、シェーパ部３−Ａは優先キュー（３−８、３−１０）にパケットがあれば、必ず優先キュー（３−８、３−１０）からパケットを読み出すため、非重要パケットにより重要パケットが廃棄されることはない。

さらに、バースト長３−１３−１３に関しては、重要パケットのバーストはシェーパ部３−Ａで制御したいため「０Ｂｙｔｅｓ」、非重要パケットのバーストは制御する必要がないため任意の値（ここでは４Ｍｂｙｔｅｓとした）を設定する。

重要パケットの装置内遅延を測定し、遅延が増加した場合に重要パケット廃棄を防止するフィードバック動作について説明する。

ＮＭＳ１−４は、オペレータにより入力された遅延閾値に基づき、遅延閾値通知５−１を中継装置に設定する。中継装置は、設定された遅延閾値に基づいて遅延監視処理を行い、中継装置内の遅延値が遅延閾値を越えた場合に遅延閾値を超過した優先キューの帯域増加処理を行い、ＮＭＳ１−４へ超過した出力ＮＩＦ ＩＤおよび出力ポートＩＤを含む警報を送信する。

図１０は、重要パケットの装置内遅延を測定し、遅延が増加した場合に重要パケット廃棄を防止するため、中継装置内の装置管理部２−４０、ＯＡＭ制御部２−１４、パケット中継部２−２０のシェーパ３−Ａが実行する遅延測定結果のシェーパ部３−Ａへのフィードバック動作のシーケンス図を示す。

装置管理部２−４０は、遅延閾値通知５−１を受信すると、その内容に基づいた遅延閾値を装置内の全てのＯＡＭ制御部（２−１４〜２−１４−ｎ）に設定する（５−２〜５−２−ｎ）。

ＯＡＭ制御部２−１４は、遅延閾値設定後、重要パケットの遅延測定を開始する。遅延測定のため、内部ヘッダ４２を付与したフォーマットの遅延測定用ＯＡＭパケット１２を生成する（７−２）。生成した遅延測定用ＯＡＭパケット１２のＴｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ１２−１０に送信時刻を記入した上、遅延測定の対象である経路（以降、遅延測定対象フローと称す）の回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２の入出力回線インタフェース（２−３５）宛に送出する（５−３−１）が、図１０ではその内の一つの経路の例として、回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２−１のＯＡＭ制御部２−１４から回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２−２の入出力回線インタフェース２−３５−１への経路を示す。

遅延測定対象フローに挿入された遅延測定用ＯＡＭパケット１２は、図８で示したパケット中継部２−２０により、遅延測定用ＯＡＭパケット１２の内部ヘッダ４２部が示す出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３と出力側ポートＩＤ４２−４を元に回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２−２のＳＷ-ＩＦ２−２３−１が特定され、スイッチングされ、シェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）により、設定されている割り当て帯域に沿って読出し処理（以降、シェーピングと称す）される（７−６）。

この際、遅延測定用ＯＡＭパケット１２は重要パケットと同じシェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）の優先キューに格納されるため、重要パケットと同程度の遅延が発生する。その後、遅延測定用ＯＡＭパケット１２は、当該インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２−２のＳＷ-ＩＦ２−２３−１へ転送され、パケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−９０によって、出力パケット処理部２−２６へ転送される。

出力パケット処理部２−２６は、遅延測定用ＯＡＭパケット１２の内部ヘッダ情報を確認することにより遅延測定用ＯＡＭパケット１２であることを識別し、ＯＡＭ制御部２−１４−２へ転送する。ＯＡＭ制御部２−１４−２が遅延測定用ＯＡＭパケット１２を受信する際、受信時刻をＲｘＴｉｍeＳｔａｍｐ１２−１１に記入し、ＯＡＭ制御部２−１４−２において、ＲｘＴｉｍeＳｔａｍｐ１２−１１からＴｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ１２−１０を減算することで遅延値を算出する（７−３）。

なお、本実施例では、遅延測定を行う際、遅延測定用ＯＡＭパケット１２を一回遅延測定対象フローに挿入することを説明したが、予め設定された一定の周期で遅延測定を同一の遅延測定対象フローで複数回行い、平均遅延値を算出することも可能である。

ＯＡＭ制御部２−１４−２は、上記で算出した遅延値と装置管理部２−４０から設定された遅延閾値とを比較する（７−４）。比較の結果、算出した遅延値が設定された遅延閾値を上回ると判定された場合（７−４）、設定された遅延閾値を超過した出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３および出力側ポートＩＤ４２−４を含んだ遅延閾値超過警報を装置管理部２−４０へ通知する（５−４）。

装置管理部２−４０は、遅延閾値超過警報（５−４）を受信すると、通知された出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３および出力側ポートＩＤ４２−４を元に帯域増加の必要があるシェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）を特定し（７−５）、シェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）の帯域テーブル３−１３の重要パケットキュー（クラスキュー０）のエントリ内の割り当て帯域値３―１３―１２を回線全体の帯域（１０００ＭＢＰＳ）に書き換えることで帯域増加設定（５−５）を行う。

なお、ＮＭＳ１−４へ遅延閾値を超過したシェーパ部３−Ａを特定するための情報として出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３および出力側ポートＩＤ４２−４を含んだ警報を通知してもよい。

本実施例では、重要パケットの遅延増加に伴い帯域増加を行う際、回線全体の帯域をもって帯域増加設定を行うことを説明したが、帯域増加幅はＱｏＳ用途により変更幅の設定は可能である。つまり、回線全体の帯域の一部である、例えば、回線全体の帯域の１０％を重要パケットキューのエントリ内の割り当て帯域値３―１３―１２に加算してもよい。また、本実施例では、遅延測定の対象である経路に遅延測定用パケットを送出したが、中継装置の全ての経路、すなわち、全ての回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２の全ての入出力回線インタフェース（２−３５）宛に遅延測定用パケットを送出して、全経路の遅延測定を定期的に行うことも可能である。

また、本実施例で説明する通信装置は、上記のように複数の回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２のＯＡＭ制御部２−１４に跨って遅延測定を行うため、少なくとも自装置内のＯＡＭ制御部２−１４において、時刻情報が同期されていることを前提とする。 本実施例では、遅延増加の際、回線全体の帯域をもって重要パケットの帯域を増加するため、重要パケットの輻輳からの回復時間が短く、重要パケットの廃棄率を最小限に抑えることが可能である。

以上のように、遅延測定用パケットを用いて中継装置内の遅延測定を行うことで、重要パケットキューの割り当て帯域値を増加するので、キュー長を直接監視する事が困難な場合でも重要パケットの廃棄を防止することが可能となる。

本実施例は、装置内の遅延測定のため、遅延測定用ＯＡＭパケット１２ではなく、図１１で示す遅延測定用内部ヘッダ６６を生成し、遅延測定対象となる重要パケットであるユーザパケットに付与する。

図１１で示す遅延測定用内部ヘッダ６６は、入力ポートＩＤ４２−１と、帯域監視ＩＤ４２−２と、出力側の回線インタフェースボード識別子（ＮＩＦ ＩＤ）４２−３と、出力側ポートＩＤ４２−４と、パケット長４２−５、ＴｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ６６−1と、ＲｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ６６−２とからなっている。入力ポートＩＤ４２−１と、帯域監視ＩＤ４２−２、出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３と、出力側ポートＩＤ４２−４と、パケット長４２−５は、内部ヘッダ４２と同様である。ＴｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ６６−1は、ＯＡＭ制御部２−１４により遅延測定用内部ヘッダ６６の送信時刻であり、ＲｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ６６−２は遅延測定用内部ヘッダ６６がＯＡＭ制御部２−１４に到着した時刻である。

ＯＡＭ制御部２−１４は、装置内の遅延測定のため、ＴｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ６６−1に時刻情報を入力した遅延測定用内部ヘッダ６６を入力パケット処理部２−１７に出力する。

さらに、帯域監視ＩＤ４２−２、出力側ＮＩＦＩＤ４２−３、出力側ポートＩＤ４２−４を含んだ遅延測定用内部ヘッダ６６の削除指示を出力パケット処理部２−２６へ出力する。

入力パケット処理部２−１７は、上記遅延測定用内部ヘッダ６６の付与指示を受信すると、入力パケットバッファ２−１２に蓄積されているパケットの読出しを行う際、パケットの帯域監視ＩＤ４２−２が「０」以外のパケットの内部ヘッダ４２を遅延測定用内部ヘッダ６６に変換し、パケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−９０へ転送する。

パケットＭＵＸ・ＤＥＭＵＸ部２−９０へ転送された遅延測定用内部ヘッダ６６が付与されたパケットは、上述図３説明の手順に従って、スイッチングされ、出力パケット処理部２−２６へ転送される。

出力パケット処理部２−２６は、上記遅延測定用内部ヘッダ６６の削除指示を受信すると、遅延測定用内部ヘッダ６６の削除指示の帯域監視ＩＤ４２−２、出力側ＮＩＦＩＤ４２−３、出力側ポートＩＤ４２−４を到着パケットと比較することにより、当該遅延測定用内部ヘッダ６６付与パケットを特定した上、遅延測定用内部ヘッダ６６部分のみをコピーし、コピーした遅延測定用内部ヘッダ６６をＯＡＭ制御部２−１４に送信した上、上記遅延測定用内部ヘッダ６６からＴｘＴｉｍｅＳｔｍｐｆ６６−１及びＲｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ６６−２を削除し、内部ヘッダ４２のフォーマットに変換し、当該パケットを出力パケットバッファ２−３０へ転送する。以降のパケット転送処理は、実施例１と同様である。

ＯＡＭ制御部２−１４は、受信した遅延測定用内部ヘッダ６６部分のＲｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ６６−２に受信時刻を格納する。

ＯＡＭ制御部２−１４は、出力パケット処理部２−２６から受信した上記遅延測定用内部ヘッダ６６のＲｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ６６−２からＴｘＴｉｍeＳｔａｍｐｆ６６−１を減算することで遅延値を算出する。以降の遅延測定結果のＮＭＳ１−４へ通知処理やシェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）への帯域の変更は、実施例１の図１０と同様である。

遅延測定用内部ヘッダ６６を用いた装置内遅延測定の場合、遅延測定のために専用のＯＡＭパケットを生成する必要がないため、優先キューに余分な帯域の増加を招くことなく、装置内部遅延を測定することが出来る。

以上のように、中継装置内の遅延測定をユーザパケットに付与する遅延測定用内部ヘッダにより行うことで、重要パケットキューの割り当て帯域値を増加するので、キュー長を直接監視する事が困難な場合でも重要パケットの廃棄を防止することが可能となる。

図１２は、遅延閾値を２つ以上設定した場合のシーケンス図である。

本実施例において装置内遅延が増加した場合に発生する重要パケットの廃棄を防止するため、装置管理部２−４０、ＯＡＭ制御部２−１４、シェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）が実行する遅延測定結果のシェーパ部（３−Ａ、３−Ｂ）へのフィードバック動作のシーケンス図を示す。

ＮＭＳ１−４は、オペレータにより入力されたＮ個の遅延閾値に基づき、遅延閾値の通知を装置管理部２−４０に送信する。

装置管理部２−４０は、遅延閾値通知を受信すると、その内容に基づいた遅延閾値１〜Ｎを装置内の全てのＯＡＭ制御部（２−１４、２−１４−２）に設定する（２０−２、２０−２−２）。

ＯＡＭ制御部２−１４は、遅延閾値１〜Ｎの設定（２０−２、２０−２−２）後、重要パケットの遅延測定を開始する。遅延測定のため、内部ヘッダ４２を付与したフォーマットの遅延測定用ＯＡＭパケット１２を全ての回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２の全ての入出力回線インタフェース（２−３５−１〜２−３５−４）宛に送信する（２０−３−１）。

図１２では図１０同様に、その内の一つの経路の例として、回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２−１のＯＡＭ制御部２−１４から回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２−２の入出力回線インタフェース２−３５−１への経路を示す。

以降の遅延測定用ＯＡＭパケット１２の挿入手順は、実施例１と同様手順で行う。

ＯＡＭ制御部２−１４−２は、算出した遅延値と設定された遅延閾値１とを比較する（１７−４）。比較の結果、算出した遅延値が遅延閾値１を上回ると判定した場合、装置管理部２−４０に遅延閾値１を超過したシェーパ部３−Ａを特定するための情報として出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３および出力側ポートＩＤ４２−４を含んだ遅延閾値１超過警報を通知する（２０−４）。

装置管理部２−４０は、遅延閾値１超過警報を受信すると、通知された出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３および出力側ポートＩＤ４２−４を元に帯域増加の必要があるシェーパ部３−Ａを特定し（１７−５）、シェーパ部３−Ａの帯域テーブル３−１３の重要パケットのエントリ内の割り当て帯域値３−１３−１２（回線帯域−現状割り当て帯域）/Ｎ分を加算する（１７−１２）。

つまり、回線帯域１０００Ｍｂｐｓから現状の優先キューの割り当て帯域値１００Ｍｂｐｓ３−１３−１２の設定値を減算した値は９００Ｍｂｐｓとなる。仮にＮが３の場合、加算帯域値は３００Ｍｂｐｓ（９００Ｍｂｐｓ/３）となり、現状の優先キューの割り当て帯域値１００Ｍｂｐｓ３−１３−１２に加算帯域値（３００Ｍｂｐｓ）を加算して４００Ｍｂｐｓ（１００Ｍｂｐｓ＋３００Ｍｂｐｓ）を新たな割り当て帯域値３−１３−１２に設定する（１７−１２）。

加算帯域値の加算後、ＯＡＭ制御部２−１４−２は、算出した遅延値と次の遅延閾値２との比較を行う。ここでは、算出した遅延値と遅延閾値との比較を順次行った後、算出した遅延値と遅延閾値Ｎとの比較について説明する。

ＯＡＭ制御部２−１４−２は、算出した遅延値と設定された遅延閾値Ｎとの比較を行う（１７−７）。比較の結果、算出した遅延値が遅延閾値Ｎを上回ると判定された場合、装置管理部２−４０に遅延閾値Ｎを超過したシェーパ部３−Ａを示す出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３および出力側ポートＩＤ４２−４を含んだ遅延閾値Ｎ超過警報を通知する（２０−７）。

装置管理部２−４０は、遅延閾値Ｎ超過警報を受信すると、シェーパ部３−Ａの帯域テーブル３−１３の重要パケットのエントリ内の割り当て帯域値３−１３−１２に（回線帯域−現状割り当て帯域）/Ｎ分を加算する（２０−８）。

なお、遅延閾値を超過するたびに、または、任意の遅延閾値を超過すると、ＮＭＳ１−４へ遅延閾値を超過したシェーパ部３−Ａを特定するための情報として出力側ＮＩＦ ＩＤ４２−３および出力側ポートＩＤ４２−４を含んだ警報を通知してもよい。

本実施例では説明する通信装置は、上記のように複数の回線インタフェースボード（ＬＩＦ）２−２２のＯＡＭ制御部２−１４に跨って遅延測定を行うため、少なくとも自装置内のＯＡＭ制御部２−１４において、時刻情報が同期されていることを前提とする。

また、重要パケットの遅延増加に伴い帯域増加を行う際、余剰帯域の１／Ｎを持って複数回にわたって帯域増加を行うことを説明したが、帯域増加幅はＱｏＳ用途により変更幅の設定は可能である。

図１３は、装置内遅延が増加した場合に発生する重要パケット廃棄を防止するため、装置管理部２−４０、ＯＡＭ制御部２−１４、シェーパ部が実行する遅延測定結果のシェーパ部（３−Ａ）へのフィードバック動作に期待される効果を、遅延閾値が２つの場合のグラフ２１−１を示す。グラフ２１−１の縦軸は遅延値で、横軸は時間を表す。

本グラフは、遅延値が遅延閾値１を下回る２１−４と、遅延値が遅延閾値１を上回り、かつ遅延閾値２を下回る２１−５と、遅延値が遅延閾値２を上回る２１−６とからなっている。

グラフ２１−１は、遅延値が遅延閾値１を上回る（２１−５）と、装置管理部２−４０が上述制御２０−５を実行することにより遅延値の上昇率が減少する。

さらに、遅延値が遅延閾値２を上回る（２１−６）と、装置管理部２−４０が上述制御２０−８を実行することにより上昇傾向であった遅延値が減少傾向に改善することを示している。

遅延閾値を２つ以上設定するのは、重要パケットのバーストを可能な限り抑制するためである。シェーパ部３−Ａの後段でバーストとなった重要パケットの廃棄を回避するため、帯域増加の必要があるシェーパ部３−Ａの現状の優先キューの割り当て帯域値３−１３−１２に徐々に加算帯域値１７−１２を加算していき、シェーパ部３−Ａの割り当て帯域値３−１３−１２の増加を行う。

なお、上記では遅延測定用ＯＡＭパケット１２を用いて、複数の遅延閾値で遅延測定を行う場合を説明したが、遅延測定対象となる重要パケットであるユーザパケットに遅延測定用内部ヘッダ６６を付与して、複数の遅延閾値で遅延測定を行う場合も同様である。

本実施例では、遅延増加の際、出来るだけ重要パケットの廃棄防止のために必要帯域増加幅を把握し、その分だけ重要パケットの帯域を増加するため、余剰帯域を使用し非重要パケットを転送することで、回線使用の効率化を図ることが可能である。

１−１ ユーザ端末
１−２ 中継装置
１−４ ＮＭＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）
２−３ 入力パケットヘッダ処理部
２−３５ 入出力回線インタフェース
２−６ ヘッダ情報テーブル
２−１４ ＯＡＭ制御部
２−２０ パケット中継部
２−２２ 回線インタフェースボードＬＩＦ（Ｌｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
２−２６ 出力パケット処理部
２−２７ ヘッダ変更テーブル
３−５ クラシファイヤ
３−８ 優先キュー
３−９ 非優先キュー
３−Ａ シェーパ部
３−１３ 帯域テーブル
１１ 通信パケット
１２ 遅延測定用ＯＡＭパケット
４２ 内部ヘッダ
５５ 帯域監視テーブル

Claims (7)

1. パケットを転送する中継装置において、
   パケットを受信すると、当該パケットに含まれる装置内部の経路を設定する宛先情報に従って転送するパケット中継部と、
   前記パケット中継部からのパケットを受信する出力パケット制御部と、遅延測定パケットを生成して前記パケット中継部へ送信し、当該遅延測定パケットを前記出力パケット制御部を介して前記パケット中継部から受信して自装置内の遅延測定をする遅延測定制御部と、を有する複数の回線インタフェースボードと、
   自装置全体を制御する装置管理部と、
   を備え、
   前記出力パケット制御部は、前記パケット中継部からのパケットが前記遅延測定パケットである場合に当該遅延測定パケットを前記遅延測定制御部へ出力し、
   前記パケット中継部は、
   当該パケット中継部に入力されたパケットに含まれる前記宛先情報に対応する回線インタフェースボードの出力パケット制御部へ当該パケットを転送するよう当該パケットの振り分けを行うスイッチ部と、前記スイッチ部からのパケットに含まれる優先度情報に従って、当該パケットを優先度毎に振り分けるクラシファイヤ部と、前記クラシファイヤ部によって振り分けられたパケットを前記優先度毎に一時的に保存するキュー部と、前記優先度毎に前記キュー部に保存されたパケットを読み出す割り当て帯域値を保持する帯域情報と、前記帯域情報を参照して前記キュー部に保存されたパケットを読み出すスケジューラ部と、を有し、
   前記クラシファイヤ部は、
   前記遅延測定パケットを優先度の高いキュー部へ振り分け、
   前記遅延測定制御部は、
   前記遅延測定パケットを送信した時刻と前記宛先情報とを当該遅延測定パケットに付与して前記パケット中継部へ送信し、前記出力パケット制御部から前記遅延測定パケットを受信すると、当該遅延測定パケットを受信した時刻を当該遅延測定パケットに付与し、前記送信した時刻と前記受信した時刻から前記パケット中継部での遅延時間を測定し、測定した前記遅延時間と所定の遅延閾値とを比較し、
   前記装置管理部は、
   前記遅延時間が前記所定の遅延閾値を上回ると前記帯域情報の前記優先度の高いキュー部に対応する割り当て帯域値に所定の加算帯域値を加算する
   ことを特徴とする中継装置。
2. 請求項１に記載の中継装置において、
   前記遅延測定制御部は、
   前記所定の遅延閾値を複数保持し、前記遅延時間と前記複数の所定の遅延閾値とを順に比較し、
   前記装置管理部は、
   前記スケジューラ部が読み出す回線帯域値から前記優先度の高いキュー部に対応する割り当て帯域値を減算して余剰帯域値を算出し、算出した前記余剰帯域値を前記所定の遅延閾値の個数で除した値を前記加算帯域値として保持し、前記遅延時間が前記所定の遅延閾値を上回る毎に、前記帯域情報の前記優先度の高いキュー部に対応する割り当て帯域値に前記加算帯域値を加算する
   ことを特徴とする中継装置。
3. 請求項２に記載の中継装置において、
   前記遅延測定制御部は、前記遅延時間が前記所定の遅延閾値を上回る毎に、遅延閾値超過警報を前記装置管理部へ通知し、
   前記装置管理部は、
   前記遅延閾値超過警報を受信すると、前記加算帯域値を加算する
   ことを特徴とする中継装置。
4. 請求項１に記載の中継装置において、
   前記遅延測定制御部は、
   前記宛先情報を内部ヘッダとして前記遅延測定パケットに付与する
   ことを特徴とする中継装置。
5. パケットを転送する中継装置において、
   パケットを受信すると、当該パケットに含まれる装置内部の経路を設定する宛先情報に従って転送するパケット中継部と、
   装置外部から入力されたパケットに遅延測定内部ヘッダを付与する付与指示を出力する遅延測定制御部と、前記付与指示を受けて前記遅延測定内部ヘッダを前記パケットに付与して前記パケット中継部に送信する入力パケット制御部と、前記パケット中継部から受信したパケットに前記遅延測定内部ヘッダが付与されている場合に当該遅延測定内部ヘッダを前記遅延測定制御部へ出力する出力パケット制御部と、を有する複数の回線インタフェースボードと、
   自装置全体を制御する装置管理部と、
   を備え、
   前記パケット中継部は、
   当該パケット中継部に入力されたパケットに含まれる前記宛先情報に対応する回線インタフェースボードの出力パケット制御部へ当該パケットを転送するよう当該パケットの振り分けを行うスイッチ部と、前記スイッチ部からのパケットに含まれる優先度情報に従って、当該パケットを優先度毎に振り分けるクラシファイヤ部と、前記クラシファイヤ部によって振り分けられたパケットを前記優先度毎に一時的に保存するキュー部と、前記優先度毎に前記キュー部に保存されたパケットを読み出す割り当て帯域値を保持する帯域情報と、前記帯域情報を参照して前記キュー部に保存されたパケットを読み出すスケジューラ部と、を有し、
   前記クラシファイヤ部は、
   前記遅延測定内部ヘッダを付与したパケットを優先度の高いキュー部へ振り分け、
   前記遅延測定制御部は、
   前記遅延測定内部ヘッダを付与した時刻と前記宛先情報とを当該遅延測定内部ヘッダに付与する付与指示を前記入力パケット制御部に出力し、前記出力パケット制御部から前記遅延測定内部ヘッダを受信すると、当該遅延測定内部ヘッダを受信した時刻を当該遅延測定内部ヘッダに付与し、前記送信した時刻と前記受信した時刻から前記パケット中継部での遅延時間を測定し、測定した前記遅延時間と所定の遅延閾値とを比較し、
   前記装置管理部は、
   前記遅延時間が前記所定の遅延閾値を上回ると前記帯域情報の前記優先度の高いキュー部に対応する割り当て帯域値に所定の加算帯域値を加算する
   ことを特徴とする中継装置。
6. 請求項５に記載の中継装置において、
   前記遅延測定制御部は、
   前記所定の遅延閾値を複数保持し、前記遅延時間と前記複数の所定の遅延閾値とを順に比較し、
   前記装置管理部は、
   前記スケジューラ部が読み出す回線帯域値から前記優先度の高いキュー部に対応する割り当て帯域値を減算して余剰帯域値を算出し、算出した前記余剰帯域値を前記所定の遅延閾値の個数で除した値を前記加算帯域値として保持し、前記遅延時間が前記所定の遅延閾値を上回る毎に、前記帯域情報の前記優先度の高いキュー部に対応する割り当て帯域値に前記加算帯域値を加算する
   ことを特徴とする中継装置。
7. 請求項６に記載の中継装置において、
   前記遅延測定制御部は、前記遅延時間が前記所定の遅延閾値を上回る毎に、遅延閾値超過警報を前記装置管理部へ通知し、
   前記装置管理部は、
   前記遅延閾値超過警報を受信すると、前記加算帯域値を加算する
   ことを特徴とする中継装置。

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