JP6646598B2

JP6646598B2 - 信号転送装置及び信号転送方法

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Publication number: JP6646598B2
Application number: JP2017021157A
Authority: JP
Inventors: 大介久野; 悠中山; 尊広久保; 清水　達也; 達也清水
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2037-02-08
Also published as: JP2018129661A

Description

本発明は、信号転送装置及び信号転送方法に関する。

アンテナ部（RRH: Remote Radio Head）と信号処理部（BBU: Base Band Unit）とが分離している無線基地局がある。ＲＲＨとＢＢＵとは、光装置及び光ファイバを有する光区間を介して結ばれている。光装置及び光ファイバを有する光区間は、モバイルフロントホール(MFH: Mobile Fronthaul)と呼ばれている。

図７は、モバイルフロントホールを有する無線基地局の構成の例を示す図である。従来においてポイント・ツー・ポイント（Point-to-Point）接続であったモバイルフロントホールの低コスト化を図るために、近年では、モバイルフロントホールをネットワーク化することが検討されている。モバイルフロントホールのネットワークシステムは、例えば、波長分割多重(Wavelength Division Multiplexed: WDM)のネットワークシステム、時分割多重化を用いるＴＤＭ−ＰＯＮ(Time Division Multiplexing- Passive Optical Network)のネットワークシステム、レイヤ２スイッチ（Layer-2 Switch: L2SW）を多段に接続したネットワークシステムである（非特許文献１参照）。

信号転送装置であるレイヤ２スイッチを多段に接続したネットワークシステム（以下「Ｌ２ＮＷ」という）は、他のネットワークシステムと比較して経済性が高いため、注目されている。信号の遅延に関する要求条件が厳しいモバイルフロントホールでは、Ｌ２ＮＷを構成した際に、信号の低遅延化が問題となる。

信号の遅延に関する要求条件が厳しいネットワークをＬ２ＮＷに収容することを目的としたＴＳＮ(Time Sensitive Network)の標準化が進められている。ＴＳＮの標準化では、モバイルフロントホールも標準化の対象である（非特許文献１参照）。

図８は、帯域が予約された時間スロットの例を示す図である。レイヤ２スイッチでは、フレーム形式の信号の転送を待機させることによって生じる遅延（キューイング遅延）が、伝搬遅延のほかに問題となる。ＴＳＮでは、優先的に転送される信号である優先信号（優先フレーム）の転送の遅延を最小化するために、レイヤ２スイッチがＴＡＳ（Time Aware Shaper）の機能を使用することが考えられている。

レイヤ２スイッチは、ＴＡＳ機能を使用する場合、帯域が予約された時間スロットにおいて優先信号のみを転送する。帯域が予約された時間スロットにおいてレイヤ２スイッチが優先信号のみを転送するので、レイヤ２スイッチによるＴＡＳ機能の使用は、優先信号の低遅延化に有効である。

図９は、ＴＡＳ機能を使用するレイヤ２スイッチである信号転送装置の構成の例を示す図である。信号転送装置は、優先信号を転送する優先クラス部と、優先信号の転送のキューイングを制御するためのゲートとを備える。信号転送装置は、優先信号よりも転送の優先度が低い信号（以下「通常信号」という。）を転送する通常クラス部と、通常信号を転送のキューイングを制御するためのゲートとを更に備える。

ＶＬＡＮシェーパ（Virtual Local Area Network Shaper）は、ＶＬＡＮ＃０からＶＬＡＮ＃ｎまでのＶＬＡＮごとに、信号を光装置から取得する。ＶＬＡＮシェーパによって取得された信号には、信号の転送の優先度（クラス０からクラスｎまで）が、ＶＬＡＮごとに割り当てられている。ＶＬＡＮシェーパは、取得された信号に付与されている優先度のクラスを表す情報に基づいて、優先クラス部又は通常クラス部に信号を振り分ける。

タイムスケジューラは、信号転送装置の各ゲートの開放又は閉鎖が予約された時間スロットを表すスケジュールの情報を含むスケジュールリストを、外部データベース等から取得する。タイムスケジューラは、スケジュールに登録されている時間スロットに基づいて、信号転送装置の各ゲートを開放又は閉鎖する。

優先クラス部は、優先信号の転送のキューイングを制御するためのゲートが閉鎖されている場合、キュー（queue）を用いて優先信号の転送を待機させる。優先クラス部は、優先信号の転送のキューイングを制御するためのゲートが開放されている場合、優先信号の転送のキューイングを制御するためのゲートを介して、優先信号をポートシェーパに転送する。

通常クラス部は、通常信号の転送のキューイングを制御するためのゲートが閉鎖されている場合、キューを用いて通常信号の転送を待機させる。通常クラス部は、通常信号の転送のキューイングを制御するためのゲートが開放されている場合、通常信号の転送のキューイングを制御するためのゲートを介して、通常信号をクラススケジューラに転送する。

クラススケジューラは、送信タイミングのスケジューリング処理を通常信号に施す。クラススケジューラは、通常信号の送信タイミングに合わせて、通常信号をポートシェーパに転送する。ポートシェーパは、次段の信号転送装置等に優先信号を転送する。ポートシェーパは、次段の信号転送装置等に通常信号を転送する。

"Time-Sensitive Networks for Fronthaul", IEEE P802.1CM/D0.5, October 15, 2016

しかしながら、従来の信号転送装置は、モバイルフロントホールにおける他の信号転送装置との間で時刻を同期させなければＴＡＳ機能を使用することができない、という問題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、モバイルフロントホールにおける他の信号転送装置との間で時刻を同期させなくてもＴＡＳ機能を使用することが可能である信号転送装置及び信号転送方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、ゲートの開放又は閉鎖の制御に用いられる信号である鍵信号を前段の信号転送装置から取得するゲートクラス部と、次段の信号転送装置に送信される他の鍵信号を生成する鍵信号生成部と、生成された前記他の鍵信号を次段の信号転送装置に送信する鍵信号送信部と、優先的に転送される信号である優先信号を前段の信号転送装置から取得する取得部と、取得された前記鍵信号に基づく時間スロットの開始時刻において前記ゲートを開放し、前記時間スロットの終了時刻において前記ゲートを閉鎖するタイムスケジューラと、開放中の前記ゲートを介して、前記優先信号を次段の信号転送装置に転送する優先クラス部とを備える信号転送装置である。

本発明の一態様は、上記の信号転送装置であって、前記鍵信号送信部は、前記優先信号が次段の信号転送装置に転送される前に、生成された前記他の鍵信号を次段の信号転送装置に送信する。

本発明の一態様は、上記の信号転送装置であって、前記取得部は、前記優先信号よりも転送の優先度が低い信号である通常信号を取得し、前記タイムスケジューラは、送信タイミングが判定される対象の前記優先信号又は前記通常信号の転送の優先度である判定対象優先度と、開放中の前記ゲートを介して転送される前記優先信号又は前記通常信号の転送の優先度である開放中優先度とを比較し、比較結果に基づいて前記優先信号を次段の信号転送装置に転送する。

本発明の一態様は、上記の信号転送装置であって、前記タイムスケジューラは、前記判定対象優先度と前記開放中優先度とが等しい場合、開放中である前記ゲートの開放時間を延長する。

本発明の一態様は、上記の信号転送装置であって、前記タイムスケジューラは、前記判定対象優先度が前記開放中優先度よりも高い場合、前記開放中優先度に対応付けられたゲートを閉鎖し、前記判定対象優先度に対応付けられたゲートを閉鎖した後に、前記開放中優先度に対応付けられたゲートを再度開放する。

本発明の一態様は、上記の信号転送装置であって、前記タイムスケジューラは、前記判定対象優先度が前記開放中優先度よりも低い場合、所定の待機時間の経過後に、前記判定対象優先度に対応付けられたゲートを所定の開放時間だけ開放する。

本発明の一態様は、信号転送装置が実行する信号転送方法であって、信号を転送する信号転送装置が実行する信号転送方法であって、ゲートの開放又は閉鎖の制御に用いられる信号である鍵信号を前段の信号転送装置から取得するステップと、次段の信号転送装置に送信される他の鍵信号を生成するステップと、生成された前記他の鍵信号を次段の信号転送装置に送信するステップと、優先的に転送される信号である優先信号を前段の信号転送装置から取得するステップと、取得された前記鍵信号に基づく時間スロットの開始時刻において前記ゲートを開放し、前記時間スロットの終了時刻において前記ゲートを閉鎖するステップと、開放中の前記ゲートを介して、前記優先信号を次段の信号転送装置に転送するステップとを含む信号転送方法である。

本発明により、モバイルフロントホールにおける他の信号転送装置との間で時刻を同期させなくてもＴＡＳ機能を使用することが可能である。

第１実施形態における、無線基地局の構成の例を示す図である。第１実施形態における、信号転送装置の構成の例を示す図である。第１実施形態における、スケジュール・ウィンドウの例を示す図である。第１実施形態における、信号転送装置の動作の第１手順の例を示すフローチャートである。第１実施形態における、信号転送装置の動作の第２手順の例を示すフローチャートである。第１実施形態における、信号転送装置の動作の第３手順の例を示すフローチャートである。モバイルフロントホールを有する無線基地局の構成の例を示す図である。帯域が予約された時間スロットの例を示す図である。ＴＡＳ機能を使用する信号転送装置の構成の例を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、無線基地局１の構成の例を示す図である。無線基地局１は、無線通信を実行する基地局である。無線基地局１は、ＢＢＵ２及び光装置３と、１台以上の信号転送装置４と、１台以上の光装置５及びＲＲＨ６とを、ネットワークシステムとして備える。

ＢＢＵ２は、信号処理部である。ＢＢＵ２は、信号の転送の優先度（クラス）を、ＶＬＡＮごとに下り信号に割り当てる。光装置３は、信号の転送の優先度が割り当てられた下り信号に基づく光信号を、信号転送装置４−０に送信する。光装置３は、信号の転送の優先度が割り当てられた上り信号に基づく光信号を、光ファイバを介して信号転送装置４−０から取得する。

信号転送装置４は、光信号を転送する装置である。信号転送装置４は、例えば、レイヤ２スイッチ、レイヤ３スイッチ又はルータである。以下では、信号転送装置４は、一例として、レイヤ２スイッチである。信号転送装置４は、信号の転送の優先度が割り当てられた下り信号に基づく光信号を、次段の信号転送装置４又は光装置５に転送する。

光装置５は、光信号を信号転送装置４から取得する。ＲＲＨ６は、アンテナ部である。ＲＲＨ６は、無線通信のスモールセル７を形成する。ＲＲＨ６は、光装置５によって取得された光信号に基づいて、スモールセル７内の無線端末と無線通信する。

図２は、信号転送装置４の構成の例を示す図である。信号転送装置４は、取得部４０−０〜４０−Ｎ１（Ｎ１は、１以上の整数）と、ゲートクラス部４１−０〜４１−Ｎ１と、クラス部４２−０−０〜４２−Ｎ１−Ｎ２（Ｎ２は、１以上の整数）と、鍵信号生成部４３と、鍵信号送信部４４と、ＶＬＡＮシェーパ４５と、優先クラス部４６と、通常クラス部４７−０〜４７−Ｎ３（Ｎ３は、１以上の整数）と、タイムスケジューラ４８と、ゲート４９と、ゲート５０−０〜５０−Ｎ３と、クラススケジューラ５１と、ポートシェーパ５２とを備える。

以下では、単数のゲートクラス部と複数のクラス部とをまとめて「クラス部群」という。例えば、クラス部群６０−０は、１個のゲートクラス部４１−０と、（Ｎ２＋１）個のクラス部４２−０−０〜４２−０−Ｎ２とから構成される。例えば、クラス部群６０−Ｎ１は、１個のゲートクラス部４１−Ｎ１と、（Ｎ２＋１）個のクラス部４２−Ｎ１−０〜４２−Ｎ１−Ｎ２とから構成される。

なお、優先信号には、優先信号の転送の優先度を表す複数のクラスが割り当てられてもよい。信号転送装置４は、優先信号の転送の優先度の数に応じて、優先クラス部４６及びゲート４９の組み合わせを並列に備えてもよい。

信号転送装置４の各機能部のうち一部又は全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてもよいし、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。

信号転送装置４は、記憶部を更に備えてもよい。記憶部は、例えば、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）を有する記憶装置である。各記憶部は、信号転送装置４の各機能部に組み込まれていてもよい。

取得部４０−ｎ１（ｎ１は、０〜Ｎ１のいずれか）は、ＶＬＡＮの識別番号「ＶＬＡＮ＃ｎ１」が割り当てられた信号を、前段の信号転送装置４又は光装置３から取得する。ＶＬＡＮの識別番号「ＶＬＡＮ＃ｎ１」が割り当てられた優先信号又は通常信号には、信号の転送の優先度（クラス０〜Ｎ２）が割り当てられている。以下では、符号ｉは、優先信号又は通常信号に割り当てられる識別番号である。符号ｉは、優先信号又は通常信号を転送するゲートに割り当てられる識別番号でもよい。

通常信号には、通常信号の転送の優先度が割り当てられている。通常信号には、優先信号の転送のキューイングを制御するためのゲート４９の開放又は閉鎖の制御に用いられる信号である鍵信号が付与されていない。

優先信号には、優先信号の転送の優先度が割り当てられている。優先信号には、鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）が付与されている場合がある。例えば、取得部４０が、前段の信号転送装置４から優先信号を取得した場合、優先信号には鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）が付与されている。例えば、取得部４０が、光装置３から優先信号を取得した場合、優先信号には鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）が付与されていなくてもよい。

取得部４０−ｎ１は、信号の転送の優先度が割り当てられた優先信号及び通常信号を、クラス部群６０−ｎ１に転送する。取得部４０は、取得された優先信号に鍵信号が付与されているか否かを判定する。取得部４０は、取得された優先信号に鍵信号が付与されているか否かを表す情報を、優先信号を転送するクラス部４２とＶＬＡＮシェーパ４５とを介して、優先クラス部４６に送信する。

取得部４０−ｎ１は、転送の優先度「ｎ２」（ｎ２は、０〜Ｎ２のいずれか）が割り当てられている優先信号又は通常信号を、クラス部４２−ｎ１−ｎ２に転送する。取得部４０−ｎ１は、取得された優先信号に鍵信号が付与されている場合、優先信号に付与されている鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）を、ゲートクラス部４１−ｎ１に転送する。

以下、送信タイミングが判定される対象の優先信号又は通常信号の転送の優先度を「判定対象優先度」という。つまり、判定対象優先度は、送信タイミングが判定される対象の優先信号又は通常信号を転送するゲート（開放予定のゲート）に対応付けられた優先度である。以下、優先信号又は通常信号を取得部４０が取得した時刻からゲートを開放する時刻までの待機時間を「指定待機時間」という。以下、優先信号又は通常信号の転送のキューイングを制御するためのゲートを開放してから閉鎖するまでの時間長を「指定開放時間」という。つまり、指定開放時間は、ゲートの開放が予約された時間スロット（以下「スケジュール・ウィンドウ」という。）の時間長である。

ゲートクラス部４１は、取得部４０が鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）を取得した場合、鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）を取得部４０から取得する。鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）は、判定対象優先度Ｐ_ｉを表す情報と、指定待機時間Ｌ_ｉを表す情報と、指定開放時間Ｔ_ｉを表す情報とを含む。ゲートクラス部４１−ｎ１は、鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）をタイムスケジューラ４８に転送する。ゲートクラス部４１−ｎ１は、鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）を取得部４０又はゲートクラス部４１が取得した時刻ｔ_ｉを表す情報を、タイムスケジューラ４８に通知する。

クラス部４２−ｎ１−ｎ２は、転送の優先度「ｎ２」が割り当てられている優先信号又は通常信号を、取得部４０−ｎ２から取得する。クラス部４２−ｎ１−ｎ２は、転送の優先度「ｎ２」が割り当てられている優先信号又は通常信号を、ＶＬＡＮの識別番号「ＶＬＡＮ＃ｎ１」に対応付けて、ＶＬＡＮシェーパ４５に送信する。

鍵信号生成部４３は、次段の信号転送装置４にポートシェーパ５２が送信する鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）を生成する。鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）は、判定対象優先度Ｐ_ｉを表す情報と、指定待機時間Ｌ_ｉを表す情報と、指定開放時間Ｔ_ｉを表す情報とを含む。鍵信号生成部４３は、生成された鍵信号Ｓｋｅｙを鍵信号送信部４４に送信する。

鍵信号送信部４４は、優先信号の送信タイミングに同期したタイミングであって、優先信号の送信タイミングよりも前のタイミングに合わせて、ポートシェーパ５２を介して、鍵信号を次段の信号転送装置４に送信する。つまり、鍵信号送信部４４は、時間軸上で優先信号の先頭に鍵信号が配置されるように、次段の信号転送装置４に鍵信号を送信する。

ＶＬＡＮシェーパ４５は、取得された優先信号を、優先クラス部４６に送信する。ＶＬＡＮシェーパ４５は、ＶＬＡＮシェーパ４５によって取得された通常信号を、通常信号の転送の優先度に応じて、通常クラス部４７−０〜４７−Ｎ３に振り分ける。

優先クラス部４６は、優先信号のキューを有する。優先クラス部４６は、取得された優先信号に鍵信号が付与されているか否かを表す情報を、取得部４０から取得する。優先クラス部４６は、取得された優先信号に鍵信号が付与されていない場合、鍵信号生成部４３によって生成された鍵信号をポートシェーパ５２が次段の信号転送装置４に送信するまで、優先信号のキューを用いて優先信号の転送を待機させる。

優先クラス部４６は、優先信号の転送のキューイングを制御するためのゲート４９が閉鎖されている場合、優先信号のキューを用いて優先信号の転送を待機させる。優先クラス部４６は、ゲート４９が開放されている場合、優先信号の転送を待機させることなく、優先信号の送信タイミングに合わせて優先信号を送信する。

通常クラス部４７は、通常信号のキューを有する。通常クラス部４７−ｎ３（ｎ３は、０〜Ｎ３のいずれか）は、通常信号の転送のキューイングを制御するためのゲート５０−ｎ３が閉鎖されている場合、通常信号のキューを用いて通常信号の転送を待機させる。通常クラス部４７−ｎ３は、ゲート５０−ｎ３が開放されている場合、ゲート５０−ｎ３を介して、通常信号をクラススケジューラ５１に転送する。

タイムスケジューラ４８は、鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）をゲートクラス部４１が取得した時刻ｔ_ｉを表す情報を、ゲートクラス部４１から取得する。タイムスケジューラ４８は、スケジュ―リングリストを保持している。スケジュ―リングリストには、判定対象優先度Ｐ_ｉを表す情報と、指定待機時間Ｌ_ｉを表す情報と、指定開放時間Ｔ_ｉを表す情報とが、ゲート４９及びゲート５０について、ゲートごとに登録されている。タイムスケジューラ４８は、指定待機時間Ｌ_ｉを表す情報と、指定開放時間Ｔ_ｉを表す情報とを、対応付けられている判定対象優先度Ｐ_ｉが高い順に更新する。

タイムスケジューラ４８は、いずれのゲートについても開放又は閉鎖のスケジュールがスケジューリングリストに登録されていない場合、タイムスケジューラ４８の所定の時刻情報に応じて、全てのゲートを開放する。また、タイムスケジューラ４８は、いずれのゲートについても開放又は閉鎖のスケジュールがスケジューリングリストに登録されていない場合、ゲートクラス部４１から取得された鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）に基づいて、判定対象優先度Ｐ_ｉを表す情報と、指定待機時間Ｌ_ｉを表す情報と、指定開放時間Ｔ_ｉを表す情報とを、スケジューリングリストに登録する。

以下、開放中のゲート４９又はゲート５０である「ゲート＃ｊ」（ｊは、ゲートの識別番号）を介して転送される優先信号又は通常信号の転送の優先度を「開放中優先度」という。つまり、開放中優先度は、開放中のゲート＃ｊに対応付けられた優先度である。タイムスケジューラ４８は、いずれかのゲートについて開放又は閉鎖のスケジュールがスケジューリングリストに登録されている場合、開放中優先度Ｐ_ｊを照会する。すなわち、タイムスケジューラ４８は、ゲートの開放又は閉鎖の制御が実行中である場合、開放中優先度Ｐ_ｊを照会する。

タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度Ｐ_ｉと開放中優先度Ｐ_ｊとを比較する。タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度Ｐ_ｉと開放中優先度Ｐ_ｊとが等しい場合、開放中であるゲート＃ｊの開放時間を、判定対象優先度Ｐ_ｉの優先信号又は通常信号を転送するために延長する。すなわち、タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度Ｐ_ｉと開放中優先度Ｐ_ｊとが等しい場合、開放中であるゲート＃ｊの開放時間を延長するスケジュールを、保持しているスケジューリングリストに登録する。ここで、タイムスケジューラ４８は、スケジューリングリストに登録されている指定待機時間の合計「ΣＬ」に、指定待機時間Ｌ_ｉを加算する。

タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度Ｐ_ｉと開放中優先度Ｐ_ｊとが異なる場合、判定対象優先度Ｐ_ｉが開放中優先度Ｐ_ｊよりも高いか否かを判定する。判定対象優先度Ｐ_ｉが開放中優先度Ｐ_ｊよりも高い場合、タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度Ｐ_ｉに対応付けられたゲート＃ｉを優先的に開放する必要があるので、開放中優先度Ｐ_ｊに対応付けられたゲート＃ｊを閉鎖する。タイムスケジューラ４８は、指定開放時間の途中で閉鎖されたゲート＃ｊの開放時間の残時間を、スケジューリングリストに登録する。

これによって、タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度Ｐ_ｉに対応付けられたゲート＃ｉを閉鎖した後にゲート＃ｊを残時間以上の時間だけ再度開放するので、判定対象優先度Ｐ_ｉよりも転送の優先度の低い信号の転送を再開することが可能となる。

タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度Ｐ_ｉが開放中優先度Ｐ_ｊよりも低い場合、転送の優先度がより高いゲート＃ｊが開放中であるため、指定待機時間の経過後にゲート＃ｉを指定開放時間だけ開放するスケジュールを、スケジューリングリストに登録する。

なお、タイムスケジューラ４８は、スケジューリングリストに登録されている開放待ちゲートのうち、判定対象優先度Ｐ_ｉよりも高い優先度が割り当てられているゲートが存在する場合には、判定対象優先度Ｐ_ｉより高い優先度が割り当てられているゲートを優先して開放する。

タイムスケジューラ４８は、取得された鍵信号に基づくスケジュール・ウィンドウの開始時刻においてゲートを開放する。タイムスケジューラ４８は、スケジュール・ウィンドウの終了時刻においてゲートを閉鎖する。タイムスケジューラ４８は、更新されたスケジューリングリストに登録されている指定待機時間Ｌ_ｉを表す情報と指定開放時間Ｔ_ｉと、時刻ｔ_ｉとに基づいて、ゲート４９及びゲート５０の開放又は閉鎖を制御する。指定開放時間Ｔ_ｉは、例えば、式（１）によって表される。

Ｔ_ｉ＝ΣＦ＋ΔＴ＋Ｔ_ｊ …（１）

ここで、ΣＦは、転送される優先信号又は通常信号のフレーム長の合計を表す。ΔＴは、モバイルフロントホールにおける信号転送装置４の間の相対時間のカウント誤差を表す。Ｔ_ｊは、転送処理の遅延の揺らぎを表す。式（１）における（ΔＴ＋Ｔ_ｊ）の値は、ランダムなジッタを吸収するように予め定められた時間長だけ余計に長く定められてもよい。

ゲート４９は、優先信号の転送のキューイングを制御するためのゲートである。ゲート４９は、タイムスケジューラ４８による制御に応じて開放又は閉鎖する。ゲート５０は、通常信号の転送のキューイングを制御するためのゲートである。ゲート５０は、タイムスケジューラ４８による制御に応じて開放又は閉鎖する。

図３は、スケジュール・ウィンドウの例を示す図である。図３では、ゲートクラス部４１は、送信タイミングが判定される対象の優先信号７１−ｉの鍵信号７０−ｉを、時刻ｔ_ｉに取得した。鍵信号７０−ｉは、判定対象優先度Ｐ_ｉを表す情報と、指定待機時間Ｌ_ｉを表す情報と、スケジュール・ウィンドウ８０−ｉの時間長である指定開放時間Ｔ_ｉを表す情報とを含む。

ゲートクラス部４１−ｎ１は、鍵信号７０−ｉをタイムスケジューラ４８に転送する。ゲートクラス部４１−ｎ１は、時刻ｔ_ｉを表す情報を、タイムスケジューラ４８に通知する。優先クラス部４６は、ゲート４９が閉鎖されている場合、指定待機時間Ｌ_ｉ以上の時間だけ、優先信号のキューを用いて優先信号の転送を待機させる。

タイムスケジューラ４８は、時刻ｔ_ｉを表す情報を、ゲートクラス部４１−ｎ１から取得する。タイムスケジューラ４８は、時刻ｔ_ｉから指定待機時間Ｌ_ｉが経過した後、指定開放時間Ｔ_ｉだけゲート４９を開放する。優先クラス部４６は、ゲート４９が開放されている場合、優先信号の転送を待機させることなく、優先信号の送信タイミングに合わせて優先信号７１−ｉ−０〜７１−ｉ−２を送信する。優先クラス部４６は、優先信号７１−（ｉ＋１）及び優先信号７１−（ｉ＋２）についても、優先信号７１−ｉの送信処理と同様に動作する。

図２に戻り、信号転送装置４の構成の例の説明を続ける。クラススケジューラ５１は、送信タイミングのスケジューリング処理を通常信号に施す。クラススケジューラは、通常信号の送信タイミングに合わせて、通常信号をポートシェーパ５２に転送する。

ポートシェーパ５２は、優先信号に付与された鍵信号Ｓｋｅｙ^（ｉ）を、優先信号の送信タイミングよりも前に、次段の信号転送装置４に送信する。ポートシェーパ５２は、優先信号の送信タイミングに合わせて、優先信号を次段の信号転送装置４に送信する。ポートシェーパ５２は、通常信号の送信タイミングに合わせて、通常信号を次段の信号転送装置４に送信する。

次に、信号転送装置４の動作の例を説明する。
図４は、信号転送装置４の動作の第１手順の例を示すフローチャートである。ＶＬＡＮシェーパ４５は、取得された優先信号を優先クラス部４６に送信する（ステップＳ１０１）。取得部４０は、取得された優先信号に鍵信号が付与されているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。取得された優先信号に鍵信号が付与されていない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、優先クラス部４６は、鍵信号生成部４３によって鍵信号が生成されるまで、優先信号の転送をキューイングする（ステップＳ１０３）。

図５は、信号転送装置４の動作の第２手順の例を示すフローチャートである。取得された優先信号に鍵信号が付与されている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、取得部４０は、取得された鍵信号を、ゲートクラス部４１にＶＬＡＮごとに転送する（ステップＳ１０４）。ゲートクラス部４１、鍵信号をタイムスケジューラ４８に転送する（ステップＳ１０５）。タイムスケジューラ４８は、外部データベース等から取得されたスケジューリングリストを参照する（ステップＳ１０６）。

タイムスケジューラ４８は、スケジューリングリストにスケジュールが登録されているか否かを判定する（ステップＳ１０７）。スケジューリングリストにスケジュールが登録されていない場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、タイムスケジューラ４８は、取得された鍵信号の指定待機時間及び指定開放時間に基づいて、指定待機時間の経過後にゲート４９を指定開放時間だけゲート４９を開放するスケジュールを、スケジューリングリストに登録する（ステップＳ１０８）。

鍵信号生成部４３は、次段の信号転送装置４に送信される鍵信号を生成する（ステップＳ１０９）。鍵信号送信部４４は、優先信号の送信タイミングに同期したタイミングであって、優先信号の送信タイミングよりも前のタイミングに合わせて、ポートシェーパ５２を介して、鍵信号を次段の信号転送装置４に送信する（ステップＳ１１０）。優先クラス部４６は、開放されているゲート４９及びポートシェーパ５２を介して、優先信号の送信タイミングに合わせて、優先信号を次段の信号転送装置４に送信する（ステップＳ１１１）。

図６は、信号転送装置４の動作の第３手順の例を示すフローチャートである。タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度Ｐ_ｉと開放中優先度Ｐ_ｊとを比較する（ステップＳ１１２）。判定対象優先度Ｐ_ｉと開放中優先度Ｐ_ｊとが等しい場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、タイムスケジューラ４８は、開放中のゲート４９の開放時間を延長するスケジュールを、外部データベース等から取得されたスケジューリングリストに登録する（ステップＳ１１３）。

判定対象優先度Ｐ_ｉと開放中優先度Ｐ_ｊとが異なる場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）、タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度Ｐ_ｉが開放中優先度Ｐ_ｊよりも高いか否かを判定する（ステップＳ１１４）。判定対象優先度Ｐ_ｉが開放中優先度Ｐ_ｊよりも高い場合（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、タイムスケジューラ４８は、開放中のゲート５０を閉鎖する。タイムスケジューラ４８は、取得された鍵信号の指定待機時間の経過後に、判定対象優先度Ｐ_ｉに対応するゲート４９を指定開放時間だけ開放する（ステップＳ１１５）。

タイムスケジューラ４８は、指定開放時間の途中で閉鎖されたゲート５０の開放時間の残時間を、スケジューリングリストに登録する（ステップＳ１１６）。判定対象優先度Ｐ_ｉが開放中優先度Ｐ_ｊよりも低い場合（ステップＳ１１４：ＮＯ）、タイムスケジューラ４８は、取得された鍵信号の指定待機時間の経過後にゲート４９を指定開放時間だけ開放するスケジュールを、スケジューリングリストに登録する（ステップＳ１１７）。

以上のように、第１実施形態の信号転送装置４は、ゲートクラス部４１と、鍵信号生成部４３と、鍵信号送信部４４と、取得部４０と、タイムスケジューラ４８と、優先クラス部４６とを備える。ゲートクラス部４１は、ゲート４９の開放又は閉鎖の制御に用いられる信号である鍵信号を前段の信号転送装置４から取得する。鍵信号生成部４３は、次段の信号転送装置４に送信される他の鍵信号を生成する。鍵信号送信部４４は、生成された他の鍵信号を次段の信号転送装置４に送信する。取得部４０は、優先的に転送される信号である優先信号を前段の信号転送装置４から取得する。タイムスケジューラ４８は、取得された鍵信号に基づくスケジュール・ウィンドウの開始時刻においてゲートを開放する。タイムスケジューラ４８は、スケジュール・ウィンドウの終了時刻においてゲートを閉鎖する。優先クラス部４６は、開放中のゲート４９を介して、優先信号を次段の信号転送装置４に転送する。つまり、第１実施形態の信号転送装置４は、鍵信号に基づいてゲート４９を開放又は閉鎖する。これによって、第１実施形態の信号転送装置４は、モバイルフロントホールにおける他の信号転送装置４との間で時刻を同期させなくてもＴＡＳ機能を使用することが可能となる。

従来では、信号転送装置がＴＡＳ機能を使用する場合、信号転送装置のタイムスケジューラが指定する時刻は、モバイルフロントホールの信号転送装置の間で同期している必要があった。モバイルフロントホールの信号転送装置の間で時刻が同期していない場合には、信号転送装置４は、従来のスケジュール・ウィンドウでは通常信号を信号転送装置４が転送できないので、付加的な遅延を通常信号に与えてしまう場合があった。

無線基地局１のモバイルフロントホールに配置された信号転送装置４の時刻情報は、無線基地局１のモバイルフロントホールの他の信号転送装置の時刻情報と同期していなくてもよい。無線基地局１は、汎用性の高いレイヤ２スイッチ等である信号転送装置４を用いて、信号の低遅延化を実現することができる。無線基地局１は、モバイルフロントホールの利用効率を高くすることができる。

タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度と開放中優先度とを比較し、比較結果に基づいて優先信号を次段の信号転送装置４に転送する。例えば、タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度と開放中優先度とが等しい場合、開放中であるゲートの開放時間を延長する。例えば、タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度が開放中優先度よりも高い場合、開放中優先度に対応付けられたゲートを閉鎖し、判定対象優先度に対応付けられたゲート＃ｉを閉鎖した後に、開放中優先度に対応付けられたゲート＃ｊを再度開放する。例えば、タイムスケジューラ４８は、判定対象優先度が開放中優先度よりも低い場合、指定待機時間の経過後に、判定対象優先度に対応付けられたゲート＃ｉを指定開放時間だけ開放する。

（第２実施形態）
第２実施形態では、優先クラス部４６が優先信号の転送をキューイングした場合に優先信号を所定時間内にゲート４９に転送する点が、第１実施形態と相違する。第２実施形態では、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。

ゲートを開放する予定の時刻からゲートを開放する実際の時刻までの時間長が所定の時間長でない場合には、スケジュール・ウィンドウにおいて転送されるべき優先信号が転送されない場合がある。通常信号と優先信号とが混在している場合には、第１実施形態の信号転送装置４は、優先信号にキューイング遅延を与えてしまう場合がある。

第２実施形態では、優先クラス部４６は、優先信号の転送をキューイングした場合、優先信号の転送をキューイングしたことを表す情報を、タイムスケジューラ４８に送信する。タイムスケジューラ４８は、優先クラスのゲート４９が閉鎖されている状態で優先信号のキューイング遅延が発生している場合、優先クラスのゲート４９を開放する。優先クラス部４６は、転送がキューイングされている優先信号を、所定時間内にゲート４９に転送する。

タイムスケジューラ４８は、取得部４０によって次に取得された優先信号に付与されている鍵信号の指定開放期間を、予め定められた時間だけ延長する。つまり、タイムスケジューラ４８は、取得部４０によって次に取得された優先信号の送信タイミングを、予め定められた時間だけ遅らせる。

以上のように、第２実施形態のタイムスケジューラ４８は、優先クラスのゲート４９が閉鎖されている状態で優先信号のキューイング遅延が発生している場合、優先クラスのゲート４９を開放する。優先クラス部４６は、転送がキューイングされている優先信号を、所定時間内にゲート４９に転送する。これによって、第２実施形態の信号転送装置４は、ゲートを開放する予定の時刻からゲートを開放する実際の時刻までの時間スロットの長さが所定の時間長でない場合、モバイルフロントホールにおける他の信号転送装置４との間で時刻を同期させなくてもＴＡＳ機能を使用することが可能となる。

上述した実施形態におけるレイヤ２スイッチ等である信号転送装置の少なくとも一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、モバイルフロントホールにおけるレイヤ２スイッチ等である信号転送装置に適用可能である。

１…無線基地局、２…ＢＢＵ、３…光装置、４…信号転送装置、５…光装置、６…ＲＲＨ、７…スモールセル、４０…取得部、４１…ゲートクラス部、４２…クラス部、４３…鍵信号生成部、４４…鍵信号送信部、４５…ＶＬＡＮシェーパ、４６…優先クラス部、４７…通常クラス部、４８…タイムスケジューラ、４９…ゲート、５０…ゲート、５１…クラススケジューラ、５２…ポートシェーパ、６０…クラス部群、７０…鍵信号、７１…優先信号、８０…スケジュール・ウィンドウ

Claims

優先的に転送される信号である優先信号の転送のキューイングを制御する第１のゲートと、
前記優先信号よりも転送の優先度が低い信号である通常信号の転送のキューイングを制御する、前記通常信号の優先度ごとに設けられた１以上の第２のゲートと、
前記第１のゲートの開放又は閉鎖の制御に用いられる信号である鍵信号を前段の信号転送装置から取得するゲートクラス部と、
次段の信号転送装置に送信される他の鍵信号を生成する鍵信号生成部と、
生成された前記他の鍵信号を次段の信号転送装置に送信する鍵信号送信部と、
前記優先信号及び前記通常信号を前段の信号転送装置から取得する取得部と、
前記第１及び第２のゲートごとに、判定対象優先度を表す情報と指定待機時間を表す情報と指定開放時間を表す情報とが登録されているスケジューリングリストを保持し、前記スケジューリングリストに登録された情報に従って、前記第１及び第２のゲートの開放又は閉鎖を行うタイムスケジューラと、
開放中の前記第１のゲートを介して、前記優先信号を次段の信号転送装置に転送する優先クラス部と、
開放中の前記第２のゲートを介して、前記通常信号を次段の信号転送装置に転送する、前記通常信号の優先度ごとに設けられた１以上の通常クラス部と
を備え、
前記タイムスケジューラは、
取得された前記鍵信号に基づく時間スロットの開始時刻において前記第１のゲートを開放し、前記時間スロットの終了時刻において前記第１のゲートを閉鎖し、
前記スケジューリングリストに登録されている開放待ちの前記第１又は第２のゲートに割り当てられている優先度が、送信タイミングが判定される対象の信号の転送の優先度である判定対象優先度より高い場合には、当該高い優先度が割り当てられているゲートを優先して開放するスケジュールを前記スケジューリングリストに登録する、信号転送装置。
前記鍵信号送信部は、前記優先信号が次段の信号転送装置に転送される前に、生成された前記他の鍵信号を次段の信号転送装置に送信する、請求項１に記載の信号転送装置。
前記タイムスケジューラは、前記判定対象優先度と、開放中の前記第１又は第２のゲートを介して転送される前記優先信号又は前記通常信号の転送の優先度である開放中優先度とを比較し、比較結果に基づいて前記第１及び第２のゲートの開放又は閉鎖を行う、請求項１又は請求項２に記載の信号転送装置。
前記タイムスケジューラは、前記判定対象優先度と前記開放中優先度とが等しい場合、前記開放中優先度に対応付けられたゲートの開放時間を延長する、請求項３に記載の信号転送装置。
前記タイムスケジューラは、前記判定対象優先度が前記開放中優先度よりも高い場合、前記開放中優先度に対応付けられたゲートを閉鎖し、前記判定対象優先度に対応付けられたゲートを開放及び閉鎖した後に、前記開放中優先度に対応付けられたゲートを再度開放する、請求項３に記載の信号転送装置。
前記タイムスケジューラは、前記判定対象優先度が前記開放中優先度よりも低い場合、前記開放中優先度に対応付けられたゲートを閉鎖した後に、前記判定対象優先度に対応付けられたゲートを開放する、請求項３に記載の信号転送装置。
優先的に転送される信号である優先信号の転送のキューイングを制御する第１のゲートと、前記優先信号よりも転送の優先度が低い信号である通常信号の転送のキューイングを制御する、前記通常信号の優先度ごとに設けられた１以上の第２のゲートとを備え、前記優先信号及び前記通常信号を転送する信号転送装置が実行する信号転送方法であって、
前記第１のゲートの開放又は閉鎖の制御に用いられる信号である鍵信号を前段の信号転送装置から取得する第１のステップと、
次段の信号転送装置に送信される他の鍵信号を生成する第２のステップと、
生成された前記他の鍵信号を次段の信号転送装置に送信する第３のステップと、
前記優先信号及び前記通常信号を前段の信号転送装置から取得する第４のステップと、
スケジューリングリストに登録された、前記第１及び第２のゲートごとの、判定対象優先度を表す情報と指定待機時間を表す情報と指定開放時間を表す情報とに従って、前記第１及び第２のゲートの開放又は閉鎖を行う第５のステップと、
開放中の前記第１のゲートを介して、前記優先信号を次段の信号転送装置に転送する第６のステップと、
開放中の前記第２のゲートを介して、前記通常信号を次段の信号転送装置に転送する第７のステップと
を含み、
前記第５のステップでは、
取得された前記鍵信号に基づく時間スロットの開始時刻において前記第１のゲートを開放し、前記時間スロットの終了時刻において前記第１のゲートを閉鎖し、
前記スケジューリングリストに登録されている開放待ちの前記第１又は第２のゲートに割り当てられている優先度が、送信タイミングが判定される対象の信号の転送の優先度である判定対象優先度より高い場合には、当該高い優先度が割り当てられているゲートを優先して開放するスケジュールを前記スケジューリングリストに登録する、信号転送方法。