JP5907763B2 - 集線装置および優先制御システム - Google Patents

Description

本発明は、多段接続可能な集線装置に関する。

従来、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を使用したネットワークでは、複数のユーザや装置のからのデータを集線し、トラヒックを多重する集線装置（スイッチ）が用いられている。ネットワークではフレーム遅延や遅延揺らぎが通信サービスの品質に影響を与えるため、ネットワーク経由で音声や映像等のリアルタイム性を要するアプリケーションを快適に使用するためには、集線装置においてサービス品質（ＱｏＳ：Quality of Service）を保証することは重要であり、従来から、様々なＱｏＳ制御システムが考案されている。

一般的なＱｏＳ制御方式として、出力ポート毎に優先クラス毎のキューを用いて、優先度の高いクラスのキューに格納されているフレームデータから順に出力する完全優先（Strict Priority、以下ＳＰと表す）の優先制御方式が知られている。また、ユーザ毎に帯域制御を行う方式として、ユーザ毎に設定した帯域を保証するキューのスケジューリング方法に、到着したフレーム長とユーザの保証帯域に比例した重み付けに従って可変長フレームデータの出力順を制御するＷＲＲ（Weighted Round Robin）、ＤＲＲ（Deficit Round Robin）、ＷＦＱ（Weighted Fair Queuing）等が知られている。

ここで、集線するユーザ数や集線対象とする装置（収容トラヒック）が増加した場合に、集線装置（スイッチ）を多段（カスケード）接続することができる。複数のスイッチを多段接続する構成により、仮想的に大規模なスイッチを実現することが可能である。しかしながら、多段接続をした場合、集線装置を経由する度に装置内の処理により遅延が発生し、複数の集線装置を経由する後段では遅延時間が積み重なり、経由する段数に比例して遅延時間が増大する。このため、前段に接続されるユーザのように集線装置の経由段数の少ないユーザに比べて、後段に接続されるユーザのように経由段数の多いユーザからのデータは転送する遅延時間が大きくなってサービス品質が低下し、結果として複数のユーザに対して公平なサービス品質を提供できなくなる。

中継器（集線装置）の段数によるサービス品質の劣化を防ぐため、下記特許文献１では、多段に接続された中継器において、送信器から受信器までの段数を予め計測し、段数に対して１つの中継器で遅延可能な最大遅延時間を設定（例えば、段数が３であれば最大遅延時間は１／３と設定）し、複数のクラスキューを設けて設定した最大遅延時間に従って（小さいフレームデータほど優先度の高いクラスキューに格納して）出力を制御することにより、遅延時間を一定時間内に収めるシステムに関する技術が開示されている。

特開２００４−２５３９８９号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、多段接続する中継器は、送信器から受信器までの段数に対応して最大遅延時間を計算し、トラヒック毎に異なる最大遅延時間に対して異なる優先クラスのキューを複数設けなければならない。そのため、送信器から受信器までの段数を予め取得し、取得した段数によって１つの中継器における最大遅延時間を計算してトラヒック毎に設定する必要があり、制御が複雑である、という問題があった。

また、トラヒック毎に、中継段数により異なる最大遅延時間に対して各遅延時間を保証するためには、ネットワークのトラヒックの中で中継段数の最大値に比例した数のクラスキューを設ける必要がある。そのため、中継段数の増加に従ってメモリ量（回路規模）も増加し、コストが増大する、という問題があった。さらに、トラヒックの数の増加に比例して最大遅延時間を設定するメモリ容量（回路規模）も増加し、各中継器には最大段数に比例した数のクラスキューが必要であり、中継段数が増加するとメモリ量（回路規模）も増加する、という問題も考えられる。

また、送信器から受信器までの段数を取得する必要があるため、例えば、ネットワーク内で冗長されていて経路切替が発生するなどにより中継段数が変化した場合に、経由する全ての中継器で段数を取得し直し、最大遅延時間を再計算して再設定し、格納する優先度キューを変更しなければならない。そのため、制御が複雑になる、という問題があった。さらに、異なるサービス品質が要求される複数のアプリケーションを中継する装置の場合のキュー構成について考慮されていない、という問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多段接続され複数段経由するフレームを集線する場合に、簡単な制御でフレームの遅延時間を低減して公平なサービス品質を提供可能な集線装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の集線装置を多段接続して通信ネットワークを構成する前記集線装置であって、入力ポートにおいて、他の集線装置が接続しているカスケード接続ポートおよび前記他の集線装置以外の集線対象の装置が接続しているユーザ接続ポートを認識するカスケードポート認識手段と、前記カスケード接続ポートから入力したフレームおよび前記ユーザ接続ポートから入力したフレームを、それぞれ異なるキューに格納する入力フレーム処理手段と、フレームの入力ポート情報を用いて、前記キューに格納されているフレームを出力する制御を行う優先制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、多段接続され複数段経由するフレームを集線する場合に、簡単な制御でフレームの遅延時間を低減して公平なサービス品質を提供できる、という効果を奏する。

図１は、従来の集線装置の構成例を示す図である。 図２は、集線装置を多段接続したシステムを示す図である。 図３は、実施の形態１における集線装置の構成例を示す図である。 図４は、実施の形態１における集線装置の構成例を示す図である。 図５は、実施の形態２における集線装置の構成例を示す図である。 図６は、実施の形態２における集線装置の構成例を示す図である。 図７は、実施の形態２における集線装置の構成例を示す図である。 図８は、実施の形態３における集線装置の構成例を示す図である。 図９は、実施の形態４における集線装置の構成例を示す図である。 図１０は、同一優先度のカスケード接続ポート用クラスキューおよびユーザ接続ポート用クラスキューに対するＦＱ部における出力制御を示す図である。 図１１は、遅延情報管理部における入力ポートに対する遅延時間の設定例を示す図である。 図１２は、遅延情報管理部におけるユーザに対する段数の設定例と段数に対する遅延時間の設定例を示す図である。 図１３は、遅延情報管理部におけるユーザに対する遅延時間の設定例を示す図である。 図１４は、遅延情報管理部における遅延段数に対する遅延時間の設定例を示す図である。 図１５は、実施の形態６における集線装置の構成例を示す図である。 図１６は、実施の形態６における集線装置の構成例を示す図である。 図１７は、多段接続する複数の集線装置で時刻同期を行う様子を示す図である。 図１８は、実施の形態６における集線装置の構成例を示す図である。

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

実施の形態１．
まず、従来の集線装置におけるＱｏＳ制御と集線装置を多段接続した構成について簡単に説明する。図１は、従来の集線装置の構成例を示す図である。また、図２は、集線装置を多段接続したシステムを示す図である。集線装置１０において、入力フレーム処理部１は、全ポートからのフレームを受け付けて優先度別のクラスキュー２（ここではＣｌａｓｓ１〜４）へフレームを出力し、ＳＰ部３が、優先度の高いクラスキュー２に格納されているフレームから出力を行う。また、集線装置１０は図２の様に多段接続可能であるが、集線装置１０を経由する度に装置内の処理により遅延が発生する。そのため、複数の集線装置１０を経由する集線装置１０（４段目）では遅延時間が積み重なり、Ｕｐｌｉｎｋ側の集線装置１０（１段目）に接続されるユーザに比べてサービス品質が低下し、システム内で公平なサービス品質を提供できなくなる。

つづいて、本実施の形態における集線装置の構成および動作について説明する。図３は、本実施の形態における集線装置の構成例を示す図である。複数の入出力ポートを持つ集線装置における１出力ポートに対する出力制御の機能構成およびキュー構成を示すブロック図である。集線装置は、カスケードポート認識部１０１と、入力フレーム処理部１０２、１０３と、クラスキュー１０４と、優先制御部１０５と、バッファ制御部１０６と、ＳＰ部１０７と、を備える。なお、優先制御に関連する構成要素を示しており、他のネットワーク機能等の構成要素は記載を省略する（以降で説明する集線装置も同様とする）。

カスケードポート認識部１０１は、入力ポートにおける多段接続の有無の判別または設定を行う。

入力フレーム処理部１０２は、カスケード接続ポート用であり、前段に同様の集線装置を持つカスケード接続ポートから入力されたフレームの優先度を識別し、優先度に応じてクラスキュー１０４が備える優先度毎の各キューに格納する。

入力フレーム処理部１０３は、ユーザ接続ポート用であり、前段に集線対象となる装置（ユーザでもよい）が接続されたユーザ接続ポートから入力されたフレームの優先度を識別し、優先度に応じてクラスキュー１０４が備える優先度毎の各キューに格納する。

クラスキュー１０４は、フレームを格納するメモリであり、カスケード接続ポート用およびユーザ接続ポート用に、それぞれのポートについて優先度毎のキューを備える。

優先制御部１０５は、クラスキュー１０４内の複数のキューに格納されたフレームを優先度に従って出力させる制御を行う。

バッファ制御部１０６は、優先度とカスケード入力の有無でクラス分けされた各キューにおけるフレームの入出力を管理・制御する。

ＳＰ部１０７は、クラスキュー１０４の高優先クラスキューに格納されたフレームから優先的にＳＰ方式でフレームを出力する。

つづいて、本実施の形態における集線装置のＱｏＳ制御について説明する。カスケードポート認識部１０１は、入力ポート毎にカスケード接続ポートであるかユーザ接続ポートであるかの情報を管理しており、フレームが入力されると、該当入力ポートの情報（カスケードか否かを識別可能な情報）をそのフレームに対して付与する。カスケードポート認識部１０１は、ここでは、入力フレーム処理部１０２、１０３を介して付与することとするが、付与の方法は特に限定せず、フレーム毎に識別可能であればどのような方法でもよい。

入力フレーム処理部１０２は、フレーム毎に入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかを判別し、カスケード接続ポートの場合、そのフレームを、別途フレーム内に格納されている優先度情報による該当優先度のカスケード接続用のクラスキュー１０４（図３では、Ｃｌａｓｓ ｃ１〜ｃ４）に格納する。

また、入力フレーム処理部１０３は、フレーム毎に入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかを判別し、ユーザ接続ポートの場合、そのフレームを、別途フレーム内に格納されている優先度情報による該当優先度のユーザ接続用のクラスキュー１０４（図３では、Ｃｌａｓｓ ｕ１〜ｕ４）に格納する。なお、クラスキュー１０４におけるポート毎の優先度は図３に示す４つに限定するものでなく、より多い優先クラス数を持ってもよい。

優先制御部１０５は、複数のカスケード接続ポート用とユーザ接続ポート用のクラスキュー１０４から、優先度の高い高優先クラスキュー（図３では、Ｃｌａｓｓ ｃ１、Ｃｌａｓｓ ｕ１）に格納されたフレームから優先的にＳＰ方式でフレームを出力回線速度で出力する制御を行う。ここで、カスケード接続ポート用のクラスキュー１０４とユーザ接続ポート用のクラスキュー１０４で同一優先度のキューにフレームが格納されている場合、優先制御部１０５は、カスケード接続ポート用のキューに格納されているフレームを優先的に出力する。

バッファ制御部１０６は、入力フレーム処理部１０２、１０３および優先制御部１０５からの指示によるカスケード入力の有無および優先度に基づいて、クラス分けされた各キューにおけるフレームの入出力を管理し、クラスキュー１０４が備える各キューにフレームデータをリード／ライトする制御を行う。

そして、ＳＰ部１０７は、優先制御部１０５からの指示による優先度に基づいて、高優先のフレームから順に出力を行う。

このように、対称型の集線装置（スイッチ）が多段接続された優先制御システムにおいて、複数段経由するフレームを集線する集線装置では、送信器から受信器までの段数を取得することなく、フレームの入力ポートの情報を用いて、多段の集線装置を経由するユーザからのフレームの遅延時間を低減することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、集線装置では、入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかを認識し、同じ優先度の場合、カスケード接続ポートから入力されたフレームを優先的に出力することとした。これにより、異なるサービス品質が要求される場合に、多段接続の接続数に関係なく簡単な制御で、多段の集線装置を経由するユーザからのフレームの遅延時間を低減し、ユーザに対して公平なサービス品質を提供することが可能となる。

なお、各フレームにポート情報を付与する方法として、フレーム入力時でなく、フレームを出力する際に出力ポートがカスケード接続ポートか否かのポート情報をフレームに付与して出力してもよい。

図４は、本実施の形態における集線装置の構成例を示す図である。集線装置は、カスケードポート認識部１０１ａと、入力フレーム処理部１０２ａと、入力フレーム処理部１０３ａと、クラスキュー１０４と、優先制御部１０５と、バッファ制御部１０６と、ＳＰ部１０７と、ポート情報付与部１０８と、を備える。

この場合（図４）は装置間の情報転送となるため、出力ポートがカスケード接続ポートの場合のみ通常と異なるデータとなるフレームのヘッダに情報を入れることとする。具体的に、カスケードポート認識部１０１ａは、ポート情報付与部１０８を介して必要に応じてフレームのヘッダに情報を付与する。入力フレーム処理部１０２ａ、１０３ａは、他装置においてフレームに格納されたポート情報と優先度に従ってクラスキュー１０４の各キューに振り分ける。優先制御部１０５、バッファ制御部１０６およびＳＰ部１０７における優先制御については、図３の場合と同様である。このような構成においても、前述の集線装置と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、全優先度クラスキューに対して、カスケード接続ポート用とユーザ接続ポート用のクラスキューを持ち、同一優先クラスの場合はカスケード接続ポートから入力されたフレームを優先的に出力する完全優先制御を行い、多段の集線装置を経由するデータの遅延を低減した。本実施の形態では、リアルタイム転送が必要なフレームデータを装置で共通の低遅延クラスキューに格納し、他のリアルタイム性の低いフレームデータを、ユーザ単位に帯域制御を行うキューに格納する場合の複数の入出力ポートを持つ集線装置における１出力ポートに対する出力制御および構成について説明する。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図５は、本実施の形態における集線装置の構成例を示す図である。複数の入出力ポートを持つ集線装置における１出力ポートに対する出力制御の機能構成およびキュー構成を示すブロック図である。集線装置は、カスケードポート認識部２０１と、入力フレーム処理部２０２、２０３、２０４と、ポリシング制御部２０５、２０６と、共通キュー２０７、２０８と、ユーザキュー２０９と、優先制御部２１０と、バッファ制御部２１１と、ＷＦＱ部２１２と、ＳＰ部２１３と、を備える。

カスケードポート認識部２０１は、入力ポートにおける多段接続の有無の判別または設定を行う。

入力フレーム処理部２０２は、カスケード接続ポート用であり、前段に同様の集線装置を持つカスケード接続ポートから入力されたフレームの優先度を識別し、優先度が高く低遅延を要するフレームを、ポリシング制御部２０５経由で低遅延用の共通キュー２０７に格納する。

入力フレーム処理部２０３は、ユーザ接続ポート用であり、前段に集線対象となる装置（ユーザでもよい）が接続されたユーザ接続ポートから入力されたフレームの優先度を識別し、優先度が高く低遅延を要するフレームを、ポリシング制御部２０６経由で低遅延用の共通キュー２０８に格納する。

入力フレーム処理部２０４は、集線装置に入力されたフレームの優先度を識別し、低遅延を要しないフレームのユーザ情報を識別し、ユーザ単位のユーザキュー２０９に格納する。

ポリシング制御部２０５、２０６は、ユーザ単位に予め入力帯域を設定し、入力帯域を制限する制御を行う。

共通キュー２０７は、カスケード接続ポート用であり、低遅延用のフレームを格納するメモリである。

共通キュー２０８は、ユーザ接続ポート用であり、低遅延用のフレームを格納するメモリである。

ユーザキュー２０９は、低遅延を要しないフレームをユーザ単位で格納するメモリである。

優先制御部２１０は、複数のキューに格納されたフレームを優先制御方式に従って出力させる制御を行う。

バッファ制御部２１１は、優先度、カスケード入力の有無およびユーザ情報で分けられた各キューにおけるフレームの入出力を管理・制御する。

ＷＦＱ部２１２は、ユーザキュー２０９からＷＦＱ方式でフレームを出力する。なお、一例としてＷＦＱ方式を用いるが、これに限定するものではない。ＷＲＲやＤＲＲ等を用いることも可能である。

ＳＰ部２１３は、共通キュー２０７、２０８に格納されたフレームおよびＷＦＱ部２１２から出力されたフレームから優先的にＳＰ方式でフレームを出力する。

つづいて、本実施の形態における集線装置のＱｏＳ制御について説明する。カスケードポート認識部２０１は、入力ポート毎にカスケード接続ポートであるかユーザ接続ポートであるかの情報を管理しており、フレームが入力されると、該当入力ポートの情報（カスケードか否かを識別可能な情報）をそのフレームに対して付与する。カスケードポート認識部２０１は、ここでは、入力フレーム処理部２０２、２０３、２０４を介して付与することとするが、付与の方法は特に限定せず、フレーム毎に識別可能であればどのような方法でもよい。

入力フレーム処理部２０２は、フレーム毎に入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかの判別と別途フレーム内に格納されている優先度情報により低遅延を要する優先クラスかを判別し、低遅延を要するクラスで、かつ、入力ポートがカスケード接続ポートの場合、そのフレームを、低遅延用のカスケード接続ポート用の共通キュー２０７（図５では低遅延用ｃ）に格納する。

入力フレーム処理部２０３は、フレーム毎に入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかの判別と別途フレーム内に格納されている優先度情報により低遅延を要する優先クラスかを判別し、低遅延を要するクラスで、かつ、入力ポートがユーザ接続ポートの場合、そのフレームを、低遅延用のユーザ接続ポート用の共通キュー２０８（図５では低遅延用ｕ）に格納する。

入力フレーム処理部２０４は、低遅延を要しないクラスのフレームを別途フレーム内に格納されているユーザ情報を識別し、ユーザ単位のユーザキュー２０９（図５ではユーザ１〜ｎ）に格納する。

ポリシング制御部２０５、２０６は、ユーザ単位に予め入力帯域を設定し、設定した帯域を超えて入力されるユーザのフレームを廃棄するような入力帯域を制限する制御を行う。なお、カスケード接続ポートから入力された低遅延クラス用のフレームに対しては、１つ目の集線装置で予めポリシング制御等による入力帯域制限を行っていれば同様の制御を必要としない場合がある。この場合、ポリシング制御部２０５を削除してもよい。

優先制御部２１０は、低遅延を要する共通キュー２０７、２０８に格納されたフレームのうち、カスケード接続ポートから入力された低遅延用キュー（共通キュー２０７）を最高優先キュー、ユーザ接続ポートから入力された低遅延用キュー（共通キュー２０８）を２番目に優先度の高いキュー、低遅延を要しないキュー（ユーザキュー２０９）を低優先キューとして、各キューに格納されたフレームをＳＰ方式により出力回線速度で出力する制御を行う。また、優先制御部２１０は、低遅延を要しないユーザ単位のユーザキュー２０９については、ユーザ毎に予め設定した重み付けに比例する帯域比によりＷＦＱ方式で出力制御を行う。なお、前述のように、ユーザキュー２０９に対してはＷＲＲ方式やＤＲＲ方式としてもよい。

バッファ制御部２１１は、入力フレーム処理部２０２〜２０４および優先制御部２１０からの指示によるカスケード入力の有無、ユーザ情報および優先度で分けられる各キューにおけるフレームの入出力を管理し、共通キュー２０７、２０８、ユーザキュー２０９が備える各キューにフレームデータをリード／ライトする制御を行う。

そして、ＷＦＱ部２１２は、優先制御部２１０からの指示による優先度に基づいて、ユーザキュー２０９からＷＦＱ方式でフレームを出力し、ＳＰ部２１３は、共通キュー２０７、２０８およびＷＦＱ部２１２から出力されたフレームについて、優先制御部２１０からの指示による優先度に基づいて、高優先のフレームから順に出力を行う。

以上説明したように、本実施の形態によれば、集線装置では、低遅延を要するアプリケーション用のフレームに対し、入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかを認識し、同じ優先度であればカスケード接続ポートから入力されたフレームを優先的に出力することとした。これにより、高度なサービス品質が要求される場合に、多段接続の接続数に関係なく簡単な制御で、高いサービス品質を要求するアプリケーションに対しては多段の集線装置を経由するユーザからのフレームの遅延時間を低減し、ユーザに対して公平なサービス品質を提供することが可能となる。また、低遅延を要しないアプリケーションに対しては、ユーザ毎に公平な帯域割り当てを行うことが可能となる。

なお、低遅延を要する共通キューは、複数の優先クラス数を持ち、低遅延用の共通キューに対して実施の形態１と同様のＳＰ処理を行ってもよい。また、ユーザ単位のキューは、ユーザ単位に帯域を制御できれば、複数の優先クラス数を持ち、同一ユーザ内で優先度の高いクラスキューから出力する優先制御を行ってもよい。

図６は、本実施の形態における集線装置の構成例を示す図である。集線装置は、カスケードポート認識部２０１と、入力フレーム処理部２０２ａ、２０３ａ、２０４ａと、ポリシング制御部２０５、２０６と、共通キュー２０７−１、２０７−２、２０８−１、２０８−２と、ユーザキュー２０９ａと、優先制御部２１０と、バッファ制御部２１１と、ＷＦＱ部２１２と、ＳＰ部２１３ａと、ＳＰ部２１４と、を備える。共通キュー２０７−１、２０７−２、２０８−１、２０８−２およびユーザキュー２０９ａにおける優先クラスが２クラスの例を示す。

入力フレーム処理部２０２ａ、２０３ａ、２０４ａは、それぞれフレームを出力する際、いずれかの優先度のキューにフレームを格納する。共通キュー２０７−１は、カスケード接続ポート用であり、低遅延用のフレームのうち高優先のフレームを格納するメモリである。共通キュー２０７−２は、カスケード接続ポート用であり、低遅延用のフレームのうち低優先のフレームを格納するメモリである。共通キュー２０８−１は、ユーザ接続ポート用であり、低遅延用のフレームのうち高優先のフレームを格納するメモリである。共通キュー２０８−２は、ユーザ接続ポート用であり、低遅延用のフレームのうち低優先のフレームを格納するメモリである。ユーザキュー２０９ａは、低遅延を要しないフレームを、ユーザ単位で各優先度に応じて格納するメモリである。ＳＰ部２１４は、ユーザ単位で各キューから出力されたフレームから優先的にＳＰ方式でフレームを出力する。ＳＰ部２１３ａは、共通キュー２０７−１、２０７−２、２０８−１、２０８−２に格納されたフレームおよびＷＦＱ部２１２から出力されたフレームから優先的にＳＰ方式でフレームを出力する。

このように、各キューにおいて複数の優先クラス数を持ち、優先度の高いクラスキューから出力する優先制御を行うことも可能である。なお、優先クラスが２つの場合について説明したが、これに限定するものではなく、３つ以上にすることも可能である。

また、実施の形態１と同様、各フレームにポート情報を付与する方法として、フレーム入力時でなく、フレームを出力する際に出力ポートがカスケード接続ポートか否かのポート情報をフレームに付与して出力してもよい。

図７は、本実施の形態における集線装置の構成例を示す図である。集線装置は、カスケードポート認識部２０１ｂと、入力フレーム処理部２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂと、ポリシング制御部２０５、２０６と、共通キュー２０７、２０８と、ユーザキュー２０９と、優先制御部２１０と、バッファ制御部２１１と、ＷＦＱ部２１２と、ＳＰ部２１３と、ポート情報付与部２１５と、を備える。

この場合（図７）は装置間の情報転送となるため、出力ポートがカスケード接続ポートの場合のみ通常と異なるデータとなるフレームのヘッダに情報を入れることとする。具体的に、カスケードポート認識部２０１ｂは、ポート情報付与部２１５を介して必要に応じてフレームのヘッダに情報を付与する。入力フレーム処理部２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂは、他装置においてフレームに格納されたポート情報、優先度およびユーザ情報に従って各キューに振り分ける。優先制御部２１０、バッファ制御部２１１、ＷＦＱ部２１２およびＳＰ部２１３における優先制御については、図５の場合と同様である。このような構成においても、前述の集線装置と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態１、２では、多段接続された集線装置におけるカスケード接続ポートとユーザ接続ポートからのフレームをそれぞれ異なるキューに格納し、カスケード接続ポートから入力されたフレームをＳＰ方式により出力制御を行う優先制御方式について説明した。ここで、ユーザ接続ポート用のキューに多数のフレームが溜まっている場合、カスケード接続ポート用のキューから出力されるフレームよりユーザ接続ポート用のキューから接続されるフレーム遅延時間の方が大きくなる場合があると考えられる。そのため、本実施の形態では、さらに、厳密に公平なサービス品質を提供するため、遅延情報をフレームに付与し、遅延情報も加味して出力制御を行う複数の入出力ポートを持つ集線装置における１出力ポートに対する出力制御および構成について説明する。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図８は、本実施の形態における集線装置の構成例を示す図である。複数の入出力ポートを持つ集線装置における１出力ポートに対する出力制御の機能構成およびキュー構成を示すブロック図である。集線装置は、カスケードポート認識部１０１と、入力フレーム処理部１０２、１０３と、クラスキュー１０４と、バッファ制御部１０６と、時刻情報管理部３０１と、入力時刻情報付与部３０２、３０３と、遅延情報管理部３０４と、優先制御部３０５と、ＦＱ（Fair Queuing）部３０６と、ＳＰ部３０７と、を備える。

時刻情報管理部３０１は、時刻情報を管理する。入力時刻情報付与部３０２は、カスケード接続ポートからの各フレームの入力時に、入力時刻情報をフレームに付与する。入力時刻情報付与部３０３は、ユーザ接続ポートからの各フレームの入力時に、入力時刻情報をフレームに付与する。遅延情報管理部３０４は、各フレームの遅延情報を管理する。優先制御部３０５は、遅延情報管理部３０４から各フレームの遅延情報を取得し、複数のクラスキューに格納されたフレームを優先度に従って出力させる制御を行う。ＦＱ部３０６は、クラスキュー１０４の高優先クラスキューに格納されたフレームから優先的にＦＱ方式でフレームを出力する。ＳＰ部３０７は、ＦＱ部３０６から出力されたフレームから優先的にＳＰ方式でフレームを出力する。

つづいて、本実施の形態における集線装置のＱｏＳ制御について説明する。カスケードポート認識部１０１は、入力ポート毎にカスケード接続ポートであるかユーザ接続ポートであるかの情報を管理しており、フレームが入力されると、該当入力ポートの情報（カスケードか否かを識別可能な情報）をそのフレームに対して付与する。付与の方法は特に限定せず、フレーム毎に識別可能であればどのような方法でもよい。

入力フレーム処理部１０２は、フレーム毎に入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかを判別し、カスケード接続ポートの場合、そのフレームを、入力時刻情報付与部３０２経由で、別途フレーム内に格納されている優先度情報による該当優先度のカスケード接続用のクラスキュー１０４（図８では、Ｃｌａｓｓ ｃ１〜ｃ４）に格納する。

また、入力フレーム処理部１０３は、フレーム毎に入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかを判別し、ユーザ接続ポートの場合、そのフレームを、入力時刻情報付与部３０３経由で、別途フレーム内に格納されている優先度情報による該当優先度のユーザ接続用のクラスキュー１０４（図８では、Ｃｌａｓｓ ｕ１〜ｕ４）に格納する。なお、クラスキュー１０４におけるポート毎の優先度は図８に示す４つに限定するものでなく、より多い優先クラス数を持ってもよい。

時刻情報管理部３０１は、装置内または集線装置を複数台接続したシステム内における時刻情報を管理し、入力時刻情報付与部３０２、３０３等の必要な構成に時刻情報を通知する。

入力時刻情報付与部３０２は、カスケード接続ポートからの各フレームの入力時に、時刻情報管理部３０１からの入力時の時刻情報をフレームに付与する。付与の方法は特に限定せず、フレーム毎に識別可能であればどのような方法でもよい。

入力時刻情報付与部３０３は、ユーザ接続ポートからの各フレームの入力時に、時刻情報管理部３０１からの入力時の時刻情報をフレームに付与する。付与の方法は特に限定せず、フレーム毎に識別可能であればどのような方法でもよい。

遅延情報管理部３０４は、後述する実施の形態で説明する方法で取得した各フレームの遅延情報を管理し、優先制御部３０５に通知する。

優先制御部３０５は、複数のカスケード接続ポート用とユーザ接続ポート用のクラスキュー１０４から、優先度の高い高優先クラスキューに格納されたフレームから優先的にＳＰ方式でフレームを出力回線速度で出力する制御を行う。

ここで、カスケード接続ポート用のクラスキュー１０４とユーザ接続ポート用のクラスキュー１０４で同一優先度のキューにフレームが格納されている場合、優先制御部３０５は、入力したフレームの入力時刻情報とフレーム長から出力時刻のタイムスタンプ値を計算し、ＦＱ方式により各キューの先頭フレームの出力時刻の早い方を先に出力する制御を行う。優先制御部３０５は、ユーザ接続ポート用のキューに格納される先頭フレームに対しての出力時刻を、入力時刻情報とフレーム長で計算した出力時刻のタイムスタンプ値に、遅延情報管理部３０４からの情報または自身で読み取ったフレームに格納されている情報等から得たカスケード接続ポートのキューに格納されている先頭フレームにおける前段までの遅延時間を加算した時刻として計算し、カスケード接続ポート用のキューに格納されているフレームを遅延時間分だけ優先的に出力することにする。

バッファ制御部１０６は、入力フレーム処理部１０２、１０３および優先制御部３０５からの指示によるカスケード入力の有無、優先度、入力時刻情報およびフレーム長等の情報に基づいて、クラス分けされた各キューにおけるフレームの入出力を管理し、クラスキュー１０４が備える各キューにフレームデータをリード／ライトする制御を行う。

そして、ＦＱ部３０６は、優先制御部３０５からの指示による優先度または遅延時間に基づいて、ユーザキュー１０４からＦＱ方式でフレームを出力し、ＳＰ部３０７は、優先制御部３０５からの指示による優先度に基づいて、高優先のフレームから順に出力を行う。

以上説明したように、本実施の形態によれば、集線装置では、入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかの情報とフレームの優先度情報に従ってフレームをクラスキューに格納し、優先度の異なるキューにおいては、優先度の高いキューに格納されているフレームから優先的に出力し、優先度の同一である２つのキュー間では、各フレームに入力時刻を付与し、フレーム長と出力回線速度により各キューの先頭フレームの出力時刻を計算し、カスケード接続ポートにおける前段までの遅延時間をユーザ接続ポート用のキューに格納されたフレームに加算することとした。これにより、異なるサービス品質が要求される場合に、多段接続の接続数に関係なくキュー管理が可能であって、簡単な制御で、多段の集線装置を経由するユーザからのフレームとユーザから直接入力されるフレームの遅延時間を公平する制御を行い、ユーザに対して公平なサービス品質を提供することが可能となる。

なお、実施の形態１における図４と同様に、フレーム入力時でなく、フレームを出力する際に出力ポートがカスケード接続ポートか否かのポート情報をフレームに付与してもよい。この場合は装置間の情報転送となるため、出力ポートがカスケード接続ポートの場合のみ通常と異なるデータとなるフレームのヘッダに情報を入れることとする。入力フレーム処理部１０２、１０３は、他装置においてフレームに格納されたポート情報と優先度に従ってクラスキュー１０４の各キューに振り分ける。

実施の形態４．
実施の形態３では、実施の形態１の構成において、さらに厳密に公平なサービス品質を提供する方法について説明した。本実施の形態では、実施の形態２の構成において、さらに厳密に公平なサービス品質を提供する方法について説明する。実施の形態２と異なる部分について説明する。

図９は、本実施の形態における集線装置の構成例を示す図である。複数の入出力ポートを持つ集線装置における１出力ポートに対する出力制御の機能構成およびキュー構成を示すブロック図である。集線装置は、カスケードポート認識部２０１と、入力フレーム処理部２０２、２０３、２０４と、ポリシング制御部２０５、２０６と、共通キュー２０７、２０８と、ユーザキュー２０９と、バッファ制御部２１１と、ＷＦＱ部２１２と、時刻情報管理部４０１と、入力時刻情報付与部４０２と、遅延情報管理部４０３と、優先制御部４０４と、ＦＱ部４０５と、ＳＰ部４０６と、を備える。

時刻情報管理部４０１は、時刻情報を管理する。入力時刻情報付与部４０２は、低遅延を要する各フレームの入力時に入力時刻情報をフレームに付与する。遅延情報管理部４０３は、各フレームの遅延情報を管理する。優先制御部４０４は、遅延情報管理部４０３から各フレームの遅延情報を取得し、複数のキューに格納されたフレームを優先制御方式に従って出力させる制御を行う。ＦＱ部４０５は、共通キュー２０７、２０８に格納されたフレームから優先的にＦＱ方式でフレームを出力する。ＳＰ部４０６は、ＦＱ部４０５およびＷＦＱ部２１２から出力されたフレームから優先的にＳＰ方式でフレームを出力する。

つづいて、本実施の形態における集線装置のＱｏＳ制御について説明する。カスケードポート認識部２０１は、入力ポート毎にカスケード接続ポートであるかユーザ接続ポートであるかの情報を管理しており、フレームが入力されると、該当入力ポートの情報（カスケードか否かを識別可能な情報）をそのフレームに対して付与する。カスケードポート認識部２０１は、ここでは、入力フレーム処理部２０２、２０３、２０４を介して付与することとするが、付与の方法は特に限定せず、フレーム毎に識別可能であればどのような方法でもよい。

入力フレーム処理部２０２は、フレーム毎に入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかの判別と別途フレーム内に格納されている優先度情報により低遅延を要する優先クラスかを判別し、低遅延を要するクラスで、かつ、入力ポートがカスケード接続ポートの場合、そのフレームを、低遅延用のカスケード接続ポート用の共通キュー２０７（図９では低遅延用ｃ）に格納する。

入力フレーム処理部２０３は、フレーム毎に入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかの判別と別途フレーム内に格納されている優先度情報により低遅延を要する優先クラスかを判別し、低遅延を要するクラスで、かつ、入力ポートがユーザ接続ポートの場合、そのフレームを、低遅延用のユーザ接続ポート用の共通キュー２０８（図９では低遅延用ｕ）に格納する。

入力フレーム処理部２０４は、低遅延を要しないクラスのフレームを別途フレーム内に格納されているユーザ情報を識別し、ユーザ単位のユーザキュー２０９（図９ではユーザ１〜ｎ）に格納する。

ポリシング制御部２０５、２０６は、ユーザ単位に予め入力帯域を設定し、設定した帯域を超えて入力されるユーザのフレームを廃棄するような入力帯域を制限する制御を行う。なお、カスケード接続ポートから入力された低遅延クラス用のフレームに対しては、１つ目の集線装置で予めポリシング制御等による入力帯域制限を行っていれば同様の制御を必要としない場合がある。この場合、ポリシング制御部２０５を削除してもよい。

時刻情報管理部４０１は、装置内または集線装置を複数台接続したシステム内における時刻情報を管理し、入力時刻情報付与部４０２等の必要な構成に時刻情報を通知する。

入力時刻情報付与部４０２は、低遅延を要する各フレームの入力時に、時刻情報管理部４０１からの入力時の時刻情報をフレームに付与する。付与の方法は特に限定せず、フレーム毎に識別可能であればどのような方法でもよい。

遅延情報管理部４０３は、後述する実施の形態で説明する方法で取得した各フレームの遅延情報を管理し、優先制御部４０４に通知する。

優先制御部４０４は、カスケード接続ポートから入力された低遅延用キュー（共通キュー２０７）およびユーザ接続ポートから入力された低遅延用キュー（共通キュー２０８）を高優先キューとし、低遅延を要しないキュー（ユーザキュー２０９）を低優先キューとして、各キューに格納されたフレームをＳＰ方式により出力回線速度で出力する制御を行う。また、優先制御部４０４は、低遅延を要しないユーザ単位のユーザキュー２０９については、ユーザ毎に予め設定した重み付けに比例する帯域比によりＷＦＱ等の方式で出力制御を行う。

さらに、優先制御部４０４は、低遅延を要する同一優先度のカスケード接続ポート用とユーザ接続ポート用の両方の共通キュー２０７、２０８にフレームが格納されている場合は、入力したフレームの入力時刻情報とフレーム長から出力時刻のタイムスタンプ値を計算し、ＦＱ方式により各キューの先頭フレームの出力時刻の早い方を先に出力する制御を行う。優先制御部４０４は、ユーザ接続ポート用の低遅延用の共通キュー２０８に格納される先頭フレームに対しての出力時刻を、入力時刻情報とフレーム長で計算した出力時刻のタイムスタンプ値に、遅延情報管理部４０３からの情報または自身で読み取ったフレームに格納されている情報等から得たカスケード接続ポートの共通キュー２０７に格納されている先頭フレームにおける前段までの遅延時間を加算した時刻として計算し、カスケード接続ポート用の共通キュー２０７に格納されているフレームを遅延時間分だけ優先的に出力することにする。

バッファ制御部２１１は、入力フレーム処理部２０２〜２０４および優先制御部４０４からの指示によるカスケード入力の有無、ユーザ情報、優先度、入力時刻情報およびフレーム長等の情報に基づいて、各キューにおけるフレームの入出力を管理し、共通キュー２０７、２０８、ユーザキュー２０９が備える各キューにフレームデータをリード／ライトする制御を行う。

そして、ＦＱ部４０５は、優先制御部４０４からの指示による優先度に基づいて、共通キュー２０７、２０８からＦＱ方式でフレームを出力し、ＷＦＱ部２１２は、優先制御部４０４からの指示による優先度に基づいて、ユーザキュー２０９からＷＦＱ方式でフレームを出力し、ＳＰ部４０６は、ＦＱ部４０５およびＷＦＱ部２１２から出力されたフレームについて、優先制御部４０４からの指示による優先度に基づいて、高優先のフレームから順に出力を行う。

以上説明したように、本実施の形態によれば、集線装置では、低遅延を要するアプリケーション用のフレームに対し、入力ポートがカスケード接続ポートかユーザ接続ポートかを認識し、優先度の同一である２つのキュー間では、各フレームに入力時刻を付与し、フレーム長と出力回線速度により各キューの先頭フレームの出力時刻を計算し、カスケード接続ポートにおける前段までの遅延時間をユーザ接続ポート用のキューに格納されたフレームに加算することとした。これにより、高度なサービス品質が要求される場合に、多段接続の接続数に関係なくキュー管理が可能で、簡単な制御で、高いサービス品質を要求するアプリケーションに対しては多段の集線装置を経由するユーザからのフレームとユーザから直接入力されるフレームの遅延時間を公平にする制御を行い、ユーザに対して公平なサービス品質を提供することが可能となる。また、低遅延を要しないアプリケーションに対しては、ユーザ毎に公平な帯域割り当てを行うことが可能となり、ユーザに対して公平なサービス品質の提供を行うことができる。

なお、実施の形態２における図７と同様に、フレーム入力時でなく、フレームを出力する際に出力ポートがカスケード接続ポートか否かのポート情報をフレームに付与してもよい。この場合は装置間の情報転送となるため、出力ポートがカスケード接続ポートの場合のみ通常と異なるデータとなるフレームのヘッダに情報を入れることとする。入力フレーム処理部２０２〜２０４は、他装置においてフレームに格納されたポート情報、優先度、およびユーザ情報に従ってキューに振り分ける。

実施の形態５．
本実施の形態では、実施の形態３、４における同一優先度のカスケード接続ポート用クラスキューおよびユーザ接続ポート用クラスキューからのフレームに対して、遅延情報を用いて多段接続による遅延を考慮したＦＱ部における出力制御について説明する。

図１０は、同一優先度のカスケード接続ポート用クラスキューおよびユーザ接続ポート用クラスキューに対するＦＱ部における出力制御を示す図である。

カスケード接続ポート用のキューの先頭フレームｃ（１）の入力時刻をＴｉｃ（１）［ｓ］、フレーム長をＬｃ（１）［ｂｉｔ］、出力回線速度をＡ［ｂｐｓ］とすると、先頭フレームｃ（１）の出力時刻Ｔｏｃ（１）［ｓ］は、下記の式１のように表すことができる。

カスケード接続ポート用のキューの先頭フレームｃ（１）の前段の集線装置までの遅延時間をＤｃ（１）［ｓ］とすると、ＦＱ部では、この遅延時間分をユーザ接続ポート用のフレーム出力時刻にペナルティとして加算するため、ユーザ接続ポート用のキューの先頭フレームｕ（１）の出力時刻Ｔｏｕ（１）［ｓ］は以下の式２のようになる。

ＦＱ部は、この同一優先度の２つのクラスキューのうち、式１と式２で表される出力時刻が早い方のキューからフレームを出力する。

例えば、同一時刻Ｔｉに同一フレーム長Ｌでカスケード接続ポートとユーザ接続ポートから入力されたフレームの出力時刻は、カスケード接続ポートから入力されたフレームの前段までの遅延時間をＤとすると、ユーザ接続ポート用のキューに格納されるフレームはＤだけ遅いことになり、カスケード接続ポート用のキューに格納されるフレームの方が先に出力されることになる。この際、フレーム長については、プリアンブル、ＩＦＧ（Inter Frame Gap）等も考慮すると、遅延公平性においてより精度の高い制御が可能となる。

実施の形態６．
本実施の形態では、実施の形態３、４の遅延情報管理部における遅延情報の取得方法について説明する。

集線装置における遅延情報の取得方法は、大きく分けると以下の３通りあり、（１）→（２）→（３）の順に、精度の高い遅延情報が得られることになるため、より遅延時間の公平性を保てるという効果がある。

（１）集線装置の遅延情報管理部に入力ポート単位に固有の遅延時間を設定
（２）集線装置の遅延情報管理部にユーザ単位に固有の遅延時間を設定
（３）フレーム単位に遅延情報を格納

上記（１）の場合、入力ポートがカスケード接続ポートであれば、固有の遅延時間を設定する。設定値は、予め遅延時間を測定するなどして求めた平均遅延時間、または動的に変更する平均遅延時間、または任意の値を設定する。

図１１は、（１）の場合の遅延情報管理部における入力ポート（ポート数がｐの場合）に対する遅延時間の設定例を示す図である。図１１では、入力ポート２はユーザ接続ポートであるため、設定していない。

つぎに、上記（２）の場合、ユーザ毎に遅延段数が異なるため、ユーザ単位に遅延時間を設定する。遅延情報管理部に対して、以下の内容を設定する方法が考えられる。
（２）＃１．ユーザ単位にカスケード段数情報、段数に対する遅延時間を予め設定
（２）＃２．ユーザ単位にカスケード遅延時間を予め設定

図１２は、（２）＃１の場合の遅延情報管理部におけるユーザ（ユーザ数がｍの場合）に対する段数の設定例と段数（最大段数がｎの場合）に対する遅延時間の設定例を示す図である。この場合、２つの表を用いて各ユーザの遅延時間を管理する。

図１３は、（２）＃２の場合の遅延情報管理部におけるユーザ（ユーザ数がｍの場合）に対する遅延時間の設定例を示す図である。この場合、１つの表で各ユーザの遅延時間を管理することができる。

つぎに、上記（３）の場合、フレーム単位に遅延情報を格納する方法として、以下の３つの方法がある。なお、フレームに情報を格納する際は、フレームのヘッダ領域等を使用する。

（３）＃１．前段までに経由した集線装置の段数情報をフレームに格納
（３）＃２．一段目からの遅延時間情報をフレームに格納
（３）＃３．集線装置間の時刻同期により、一段目の入力時刻情報をフレームに格納

図１４は、（３）＃１の場合の遅延情報管理部における遅延段数（最大遅延段数がｎの場合）に対する遅延時間の設定例を示す図である。遅延時間は段数に比例するため、１段における遅延時間のみ設定してもよい。

図１５は、（３）＃１の場合の本実施の形態における集線装置の構成例を示す図である。集線装置は、カスケードポート認識部２０１と、入力フレーム処理部２０２、２０３と、ポリシング制御部２０５、２０６と、時刻情報管理部４０１と、入力時刻情報付与部４０２と、ＦＱ部４０５と、遅延情報管理部６０１と、優先制御部６０２と、バッファ制御部６０３と、カスケード用キュー６０４と、ユーザ用キュー６０５と、段数情報処理部６０６と、を備える。一部の同一優先クラス内の優先制御機能を含む出力制御機能ブロック図である。

入力フレーム処理部２０２は、入力フレームがカスケード接続ポートである場合、フレーム内に格納されている段数情報を取得する。優先制御部６０２は、遅延情報管理部６０１における段数に対する遅延時間のテーブルから該当フレームの遅延時間を取得し、ユーザ接続ポートから入力されたフレームに対して、前述のような遅延時間ペナルティ付のＦＱ優先制御を行う。

バッファ制御部６０３は、入力フレーム処理部２０２、２０３および優先制御部６０２からの指示によるカスケード入力の有無、ユーザ情報、優先度、入力時刻情報、フレーム長および段数情報等の情報に基づいて、各キューにおけるフレームの入出力を管理し、カスケード用キュー６０４およびユーザ用キュー６０５の各キューにフレームデータをリード／ライトする制御を行う。

段数情報処理部６０６では、入力ポートがユーザ接続ポートのフレームに対しては、フレーム出力時にフレーム内（ヘッダ）に「段数＝１」の段数情報を付与し、入力ポートがカスケード接続ポートのフレームに対しては、フレーム出力時にフレーム内に格納されている段数情報を「前段数情報値＋１」に変更する。また、段数情報処理部６０６は、複数の集線装置が接続されたシステムにおいて、自装置が最終段かどうかを認識する機能を持ち、最終段の集線装置である場合には、段数情報を削除または付与しないこととする。

図１６は、（３）＃２の場合の本実施の形態における集線装置の構成例を示す図である。集線装置は、カスケードポート認識部２０１と、入力フレーム処理部２０２、２０３と、ポリシング制御部２０５、２０６と、入力時刻情報付与部４０２と、ＦＱ部４０５と、カスケード用キュー６０４と、ユーザ用キュー６０５と、時刻情報管理部６０７と、優先制御部６０８と、バッファ制御部６０９と、遅延情報処理部６１０と、を備える。一部の同一優先クラス内の優先制御機能を含む出力制御機能ブロック図である。

優先制御部６０８は、入力フレームがカスケード接続ポートである場合に、フレーム内に格納されている遅延情報により該当フレームの遅延時間を取得し、ユーザ接続ポートから入力されたフレームに対して、前述のような遅延時間ペナルティ付のＦＱ優先制御を行う。

バッファ制御部６０９は、入力フレーム処理部２０２、２０３および優先制御部６０８からの指示によるカスケード入力の有無、ユーザ情報、優先度、入力時刻情報、フレーム長および遅延情報等の情報に基づいて、各キューにおけるフレームの入出力を管理し、カスケード用キュー６０４およびユーザ用キュー６０５の各キューにフレームデータをリード／ライトする制御を行う。

遅延情報処理部６１０では、入力ポートがユーザ接続ポートのフレームに対しては、フレーム出力時に時刻情報管理部６０７からの出力時刻とフレームに付与されている入力時刻情報の差により求めた装置内の遅延時間をフレーム内（ヘッダ）に付与し、入力ポートがカスケード接続ポートのフレームに対しては、フレーム出力時にフレーム内に格納されている遅延情報を「前遅延情報値＋装置内の遅延時間」に変更する。ここで、装置内の遅延時間とは、ユーザ接続ポートに対して計算した値と同様で、時刻情報管理部６０７からの出力時刻とフレームに付与されている入力時刻情報の差により求めた装置内の遅延時間とする。また、遅延情報処理部６１０は、自装置が最終段かどうかを認識する機能を持ち、最終段の集線装置である場合には、遅延情報を削除または付与しないこととする。

上記（３）＃３の場合、多段接続し、システムを構成する複数の集線装置は時刻同期を行う。図１７は、多段接続する複数の集線装置で時刻同期を行う様子を示す図である。時刻同期方式に関しては、特に言及しないが、ＩＥＥＥ１５８８のＥｔｈｅｒｎｅｔを基本とした時刻同期プロトコルや、他の独自プロトコルを使用するものとする。

図１８は、（３）＃３の場合の本実施の形態における集線装置の構成例を示す図である。集線装置は、カスケードポート認識部２０１と、入力フレーム処理部２０２、２０３と、ポリシング制御部２０５、２０６と、入力時刻情報付与部４０２と、ＦＱ部４０５と、カスケード用キュー６０４と、ユーザ用キュー６０５と、時刻情報管理部６１１と、優先制御部６１２と、バッファ制御部６１３と、一段目入力時刻情報処理部６１４と、を備える。一部の同一優先クラス内の優先制御機能を含む出力制御機能ブロック図である。

優先制御部６１２は、入力フレームがカスケード接続ポートである場合に、フレーム内に格納されている一段目入力時刻情報と装置内の入力時刻情報との差分から該当フレームについて前段までの遅延時間を取得し、ユーザ接続ポートから入力されたフレームに対して、前述のような遅延時間ペナルティ付のＦＱ優先制御を行う。

バッファ制御部６１３は、入力フレーム処理部２０２、２０３および優先制御部６１２からの指示によるカスケード入力の有無、ユーザ情報、優先度、入力時刻情報、フレーム長および一段目入力時刻情報等の情報に基づいて、各キューにおけるフレームの入出力を管理し、カスケード用キュー６０４およびユーザ用キュー６０５の各キューにフレームデータをリード／ライトする制御を行う。

一段目入力時刻情報処理部６１４では、入力ポートがユーザ接続ポートのフレームに対しては、フレーム出力時に入力時刻情報を一段目入力時刻情報としてフレーム内（ヘッダ）に付与し、入力ポートがカスケード接続ポートのフレームに対しては、フレーム出力時にフレーム内に格納されている一段目入力時刻情報をそのまま変更しない。また、一段目入力時刻情報処理部６１４は、自装置が最終段かどうかを認識する機能を持ち、最終段の集線装置である場合には、一段目入力時刻情報を削除または付与しないこととする。

このように、集線装置における遅延情報の取得方法は、１つに限定されるものではなく、必要とする精度に応じて選択することが可能である。

以上のように、本発明にかかる集線装置は、中継装置に有用であり、特に、多段接続する構成に適している。

１０１、１０１ａ、２０１、２０１ｂ カスケードポート認識部
１０２、１０２ａ、１０３、１０３ａ、２０２、２０２ａ、２０２ｂ、２０３、２０３ａ、２０３ｂ、２０４、２０４ａ、２０４ｂ 入力フレーム処理部
１０４ クラスキュー
１０５、２１０、３０５、４０４、６０２、６０８、６１２ 優先制御部
１０６、２１１、６０３、６０９、６１３ バッファ制御部
１０７、２１３、３０７、４０６ ＳＰ部
１０８、２１５ ポート情報付与部
２０５、２０６ ポリシング制御部
２０７、２０７−１、２０７−２、２０８、２０８−１、２０８−２ 共通キュー
２０９、２０９ａ ユーザキュー
２１２ ＷＦＱ部
３０１、４０１、６０７、６１１ 時刻情報管理部
３０２、３０３、４０２ 入力時刻情報付与部
３０４、４０３、６０１ 遅延情報管理部
３０６、４０５ ＦＱ部
６０４ カスケード用キュー
６０５ ユーザ用キュー
６０６ 段数情報処理部
６１０ 遅延情報処理部
６１４ 一段目入力時刻情報処理部

Claims (15)

1. 複数の集線装置を多段接続して通信ネットワークを構成する前記集線装置であって、
   入力ポートにおいて、他の集線装置が接続しているカスケード接続ポートおよび前記他の集線装置以外の集線対象の装置が接続しているユーザ接続ポートを認識するカスケードポート認識手段と、
   前記カスケード接続ポートから入力したフレームおよび前記ユーザ接続ポートから入力したフレームを、それぞれ異なるキューに格納する入力フレーム処理手段と、
   フレームの入力ポート情報を用いて、前記キューに格納されているフレームを出力する制御を行う優先制御手段と、
   自装置内で時刻を管理する時刻情報管理手段と、
   入力したフレームに入力時刻情報を付与する入力時刻情報付与手段と、
   前記カスケード接続ポートに接続されている他の集線装置までの遅延時間を示す前記他の集線装置からの遅延情報を管理する遅延情報管理手段と、
   を備え、
   前記優先制御手段は、前記カスケード接続ポートから入力したフレームが格納されているキューの先頭出力フレームの出力時刻を当該フレームの入力時刻情報を用いて算出し、前記ユーザ接続ポートから入力したフレームが格納されているキューの先頭出力フレームの出力時刻を当該フレームの入力時刻情報および前記遅延情報を用いて算出し、出力時刻の早い先頭出力フレームを優先的に出力する、
   ことを特徴とする集線装置。
2. 前記優先制御手段は、前記カスケード接続ポートから入力したフレームが格納されているキューから優先的にフレームを出力する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の集線装置。
3. 前記フレームが入力ポート情報別および優先度別に異なるキューに格納されている場合、
   前記優先制御手段は、同一優先度のフレームについて、前記カスケード接続ポートから入力したフレームが格納されているキューから優先的にフレームを出力する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の集線装置。
4. 入力したフレームのうち、低遅延を要するフレームについては入力ポート情報別に、低遅延を要しないフレームについてはユーザ別に異なるキューに格納されている場合、
   前記優先制御手段は、前記低遅延を要するフレームが格納されているキューから優先的にフレームを出力する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の集線装置。
5. さらに、
   フレーム出力時に集線装置が接続しているポートを示すポート情報をフレームに格納するポート情報付与手段、
   を備え、
   前記入力フレーム処理手段は、入力したフレームに格納されているポート情報に基づいて、当該フレームの入力ポートが前記カスケード接続ポートまたは前記ユーザ接続ポートであるかを認識する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の集線装置。
6. 前記遅延情報管理手段は、入力ポート毎に固有の遅延情報を設定し、入力したフレームの遅延情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の集線装置。
7. 前記遅延情報管理手段は、ユーザ毎に固有の遅延情報を設定し、入力したフレームの遅延情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の集線装置。
8. 前記遅延情報管理手段は、ユーザ毎に前段までの集線装置の接続段数に対応した固有の遅延情報を設定し、入力したフレームの遅延情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の集線装置。
9. さらに、
   自装置までの多段接続の段数情報をフレームに格納して出力する段数情報処理手段、
   を備え、
   前記入力フレーム処理手段は、前段の他の集線装置より入力したフレームから段数情報を取得し、
   前記優先制御手段は、前記前段の他の集線装置の段数情報に基づいて、入力したフレームの遅延情報を取得し、
   前記段数情報処理手段は、前記前段の他の集線装置の段数情報に対して、加算処理を行った値を自装置までの多段接続の段数情報とする、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の集線装置。
10. 前記段数情報処理手段は、自装置が最終段の集線装置の場合、出力するフレームに対して前記段数情報を削除し、または付与しない、
    ことを特徴とする請求項９に記載の集線装置。
11. さらに、
    自装置までの遅延時間を示す遅延情報をフレームに格納して出力する遅延情報処理手段、
    を備え、
    前記入力フレーム処理手段は、前段の他の集線装置より入力したフレームから遅延情報を取得し、
    前記優先制御手段は、前記前段の他の集線装置の遅延情報に基づいて、入力したフレームの遅延情報を取得し、
    前記遅延情報処理手段は、前記前段の他の集線装置の遅延情報に対して、出力時刻と入力時刻との差分から算出した自装置内の遅延時間を加算した値を自装置までの遅延情報とする、
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の集線装置。
12. 前記遅延情報処理手段は、自装置が最終段の集線装置の場合、出力するフレームに対して前記遅延情報を削除し、または付与しない、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の集線装置。
13. さらに、
    前記通信ネットワークを構成する一段目の集線装置におけるフレームの入力時刻情報を示す一段目入力時刻情報をフレームに格納して出力する一段目入力時刻情報処理手段、
    を備え、
    前記時刻情報管理手段は、前記通信ネットワーク内の他の集線装置との間で時刻同期を行い、
    前記入力フレーム処理手段は、前段の他の集線装置より入力したフレームから一段目入力時刻情報を取得し、
    前記優先制御手段は、前記フレームの入力時刻情報と当該フレームに格納されている一段目入力時刻情報との差分からフレームの遅延情報を取得し、
    前記一段目入力時刻情報処理手段は、前記ユーザ接続ポートからフレームを入力した場合は入力時刻情報を一段目入力時刻情報とし、前記カスケード接続ポートからフレームを入力した場合は当該フレームの一段目入力時刻情報を一段目入力時刻情報とする、
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の集線装置。
14. 前記一段目入力時刻情報処理手段は、自装置が最終段の集線装置の場合、出力するフレームに対して前記一段目入力時刻情報を削除し、または付与しない、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の集線装置。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載の集線装置を多段接続して通信ネットワークを構成する優先制御システム。

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