JP6751053B2 - Communication device - Google Patents

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Description

本発明は、通信装置に関する。 The present invention relates to a communication device.

レイヤ２スイッチは、複数のポートを備え、各ポートに接続されている装置を、ＭＡＣ(Media Access Control)アドレスによって管理する。レイヤ２スイッチは、パケットに宛先情報として含まれるＭＡＣアドレスで中継先を判断し、中継動作を行う。
レイヤ２スイッチを含むネットワークにおいて、リアルタイム性が高く遅延要求の厳しいトラヒックを転送する場合に、タイムアウェアシェーパー(TAS: Time Aware Shaper)が用いられることがある。ＴＡＳは、各ポートに対応するゲートのうち、トラヒックの転送スケジュールに合わせて、トラヒックが入力されるポートに対応するゲートを開閉することによって転送制御を行う。トラヒックには、低遅延転送の対象となるトラヒックと、低遅延転送の対象となるトラヒック以外のトラヒックとが含まれる。以下、低遅延転送の対象となるトラヒックをスケジュールドトラヒック（scheduled traffic）と呼称し、低遅延転送の対象となるトラヒック以外のトラヒックを他のトラヒック(other traffic)と呼称する。
ＴＡＳは、スケジュールドトラヒックの到着予定時刻に合わせて、そのスケジュールドトラヒックが入力されるポートに対応するゲートを予め開く設定を行う。レイヤ２スイッチは、スケジュールドトラヒックの到着予定時刻に、そのスケジュールドトラヒックが入力されるポートに対応するゲートを開く。これによって、スケジュールドトラヒックを待ち時間なく転送することができる。
時刻同期されたネットワークではＴＡＳが非常に有効である一方で、時刻同期されていないネットワークでは、遅延が増大することが知られている（例えば、特許文献１参照）。 The layer 2 switch includes a plurality of ports, and manages devices connected to the ports by using MAC (Media Access Control) addresses. The layer 2 switch determines the relay destination based on the MAC address included in the packet as the destination information, and performs the relay operation.
In a network including a layer 2 switch, a time-aware shaper (TAS) may be used when transferring traffic that has a high real-time property and a severe delay requirement. The TAS performs transfer control by opening/closing a gate corresponding to a port to which traffic is input among gates corresponding to each port in accordance with a traffic transfer schedule. The traffic includes traffic targeted for low-delay transfer and traffic other than the traffic targeted for low-delay transfer. Hereinafter, the traffic subject to the low-delay transfer will be referred to as scheduled traffic, and the traffic other than the traffic subject to the low-delay transfer will be referred to as other traffic.
The TAS sets in advance the gate corresponding to the port to which the scheduled traffic is input according to the scheduled arrival time of the scheduled traffic. At the scheduled arrival time of the scheduled traffic, the layer 2 switch opens the gate corresponding to the port to which the scheduled traffic is input. This allows scheduled traffic to be transferred without waiting.
It is known that TAS is very effective in a time-synchronized network, while delay increases in a network that is not time-synchronized (for example, see Patent Document 1).

D. Thiele, R. Ernst, and J. Diemer, "Formal Worst-Case Timing Analysis of Ethernet TSN's Time-Aware and Peristaltic Shapers", IEEE Vehicular Networking Conference (VNC), pp.251-258, 2015.D. Thiele, R. Ernst, and J. Diemer, "Formal Worst-Case Timing Analysis of Ethernet TSN's Time-Aware and Peristaltic Shapers", IEEE Vehicular Networking Conference (VNC), pp.251-258, 2015.

時刻同期されていないネットワークでは、トラヒックの到着予定時刻にしたがって、ゲートが開くタイミングと、トラヒックの到着時刻とがずれることがあるために、転送遅延が増大するおそれがある。
本発明は、ＴＡＳを利用しているレイヤ２スイッチを含むネットワークにおいて、転送遅延が増大することを防ぐことを目的としている。 In a network that is not time-synchronized, a transfer delay may increase because the timing at which a gate opens may deviate from the traffic arrival time according to the traffic arrival time.
An object of the present invention is to prevent an increase in transfer delay in a network including a layer 2 switch using TAS.

本発明の一態様は、所定のトラヒックの転送スケジュールに基づいて、複数のポートの各々に対応するゲートのうち、前記所定のトラヒックが入力されるポートに対応するゲートを開閉するタイムアウェアシェーパーを行う転送制御部と、トラヒックの到着予定時刻とトラヒックの到着時刻とに基づいて、到着予定時刻と到着時刻との非同期を検知する非同期検知部とを備え、転送制御部は、非同期検知部が非同期を検知した場合に、タイムアウェアシェーパーを解除する、通信装置である。 According to an aspect of the present invention, a time-aware shaper for opening and closing a gate corresponding to a port to which the predetermined traffic is input among gates corresponding to each of a plurality of ports is performed based on a transfer schedule of a predetermined traffic. The transfer control unit includes an asynchronous detection unit that detects asynchronization between the estimated arrival time and the arrival time based on the estimated traffic arrival time and the traffic arrival time. It is a communication device that releases the time-aware shaper when detected.

本発明の一態様は、上記の通信装置であって、転送制御部は、タイムアウェアシェーパーを解除した場合に、前記複数のポートへ、タイムアウェアシェーパーを解除したことを通知する情報を出力する。 One aspect of the present invention is the above communication device, wherein the transfer control unit outputs information notifying that the time-aware shaper has been released to the plurality of ports when the time-aware shaper has been released.

本発明の一態様は、上記の通信装置であって、転送制御部は、他の通信装置が出力したタイムアウェアシェーパーを解除したことを通知する情報を取得し、取得した前記タイムアウェアシェーパーを解除したことを通知する情報に基づいて、タイムアウェアシェーパーを解除する。 One aspect of the present invention is the above communication device, wherein the transfer control unit acquires information notifying that the time-aware shaper output by another communication device has been released, and releases the acquired time-aware shaper. The time-aware shaper is released based on the information notifying that this has been done.

本発明により、ＴＡＳを利用しているレイヤ２スイッチを含むネットワークにおいて、転送遅延が増大することを防ぐことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to prevent an increase in transfer delay in a network including a layer 2 switch using TAS.

実施形態に係るレイヤ２スイッチの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the layer 2 switch which concerns on embodiment. 実施形態に係るレイヤ２スイッチの動作の一例（その１）を示す図である。It is a figure which shows an example (the 1) of operation|movement of the layer 2 switch which concerns on embodiment. 実施形態に係るレイヤ２スイッチの動作の一例（その２）を示す図である。It is a figure which shows an example (2) of operation|movement of the layer 2 switch which concerns on embodiment. レイヤ２スイッチの動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation|movement of a layer 2 switch. 実施形態に係るレイヤ２スイッチの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the layer 2 switch which concerns on embodiment. 実施形態に係るレイヤ２スイッチの動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation|movement of the layer 2 switch which concerns on embodiment.

本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。 Modes for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are merely examples, and the embodiments to which the present invention is applied are not limited to the following embodiments.
In all the drawings for explaining the embodiments, the same reference numerals are used for those having the same functions, and repeated explanations are omitted.

［第１の実施形態］
以下、図面を参照して、実施形態に係る通信ネットワークについて説明する。
図１は、実施形態に係る通信ネットワークの一例を示す図である。実施形態に係る通信ネットワークは、レイヤ２スイッチ１００ａと、レイヤ２スイッチ１００ｂと、レイヤ２スイッチ１００ｃと、レイヤ２スイッチ１００ｄとを含む。
レイヤ２スイッチ１００ａは、レイヤ２スイッチ１００ｂ、レイヤ２スイッチ１００ｃ、及びレイヤ２スイッチ１００ｄと接続される。
以下、レイヤ２スイッチ１００ａ、レイヤ２スイッチ１００ｂ、レイヤ２スイッチ１００ｃ、及びレイヤ２スイッチ１００ｄのうち、任意のレイヤ２スイッチを、レイヤ２スイッチ１００という。 [First Embodiment]
Hereinafter, a communication network according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a communication network according to the embodiment. The communication network according to the embodiment includes a layer 2 switch 100a, a layer 2 switch 100b, a layer 2 switch 100c, and a layer 2 switch 100d.
The layer 2 switch 100a is connected to the layer 2 switch 100b, the layer 2 switch 100c, and the layer 2 switch 100d.
Hereinafter, of the layer 2 switch 100a, the layer 2 switch 100b, the layer 2 switch 100c, and the layer 2 switch 100d, any layer 2 switch is referred to as a layer 2 switch 100.

［レイヤ２スイッチ］
レイヤ２スイッチ１００は、第１通信部１０１、第２通信部１０２、第３通信部１０３、スイッチング部１０４、転送制御部１０５、非同期検知部１０６、及び時刻制御部１０７を備える装置として機能する。 [Layer 2 switch]
The layer 2 switch 100 functions as a device including a first communication unit 101, a second communication unit 102, a third communication unit 103, a switching unit 104, a transfer control unit 105, an asynchronous detection unit 106, and a time control unit 107.

第１通信部１０１、第２通信部１０２、第３通信部は、自レイヤ２スイッチと他のレイヤ２スイッチ１００とを接続するための通信インタフェースを含んで構成される。例えば、レイヤ２スイッチ１００ａは、第１通信部１０１を介してレイヤ２スイッチ１００ｂと通信し、第２通信部１０２を介してレイヤ２スイッチ１００ｃと通信し、第３通信部１０３を介してレイヤ２スイッチ１００ｄと通信する。
スイッチング部１０４は、レイヤ２のスイッチング機能を有する。レイヤ２のスイッチング機能は、受信フレームを、宛先のＭＡＣアドレスに対応づけられたポートに出力する機能である。例えば、レイヤ２スイッチ１００ａのスイッチング部１０４は、フレームを第２通信部１０２から取得し、取得したフレームの宛先を識別する。スイッチング部１０４は、自レイヤ２スイッチ１００ａから宛先までの転送経路において自レイヤ２スイッチ１００ａの次に位置するレイヤ２スイッチ１００ｄに接続された第３通信部１０３に、取得したフレームを出力する。 The first communication unit 101, the second communication unit 102, and the third communication unit are configured to include a communication interface for connecting the own layer 2 switch and another layer 2 switch 100. For example, the layer 2 switch 100 a communicates with the layer 2 switch 100 b via the first communication unit 101, the layer 2 switch 100 c via the second communication unit 102, and the layer 2 via the third communication unit 103. Communicate with the switch 100d.
The switching unit 104 has a layer 2 switching function. The layer 2 switching function is a function of outputting the received frame to the port associated with the destination MAC address. For example, the switching unit 104 of the layer 2 switch 100a acquires a frame from the second communication unit 102 and identifies the destination of the acquired frame. The switching unit 104 outputs the acquired frame to the third communication unit 103 connected to the layer 2 switch 100d located next to the own layer 2 switch 100a in the transfer path from the own layer 2 switch 100a to the destination.

転送制御部１０５は、ＴＡＳにしたがって、複数のポートの各々に対応して設けられたゲートのうち、スケジュールドトラヒックや、他のトラヒックが入力されるポートに対応するゲートを、スケジュールドトラヒックの転送スケジュールに基づいて、開閉する。具体的には、転送制御部１０５は、スケジュールドトラヒックフレームが入力されるポートに対応するゲートを、そのスケジューリングトラヒックフレームの到着予定時刻に開く。転送制御部１０５は、時刻制御部１０７が出力する時刻情報にしたがって、スケジュールドトラヒックフレームの到着予定時刻に合わせて、そのスケジュールドトラヒックフレームが入力されるポートに対応するゲートを開き、スケジュールドトラヒックフレームの到着予定時刻以外の時刻では他のトラヒックフレームが入力されるポートに対応するゲートを開く設定を行い、設定にしたがって動作する。また、転送制御部１０５は、スケジュールドトラヒックフレーム又は他のトラヒックフレームの到着時刻を示す情報を、非同期検知部１０６へ出力する。
転送制御部１０５は、非同期検知部１０６が出力した非同期検知信号を取得した場合、スケジュールドトラヒックや、他のトラヒックが入力されるポートに対応するゲートを開閉するＴＡＳを解除する。転送制御部１０５は、複数のポートの各々に対応して設けられたゲートの全てを開く。 According to the TAS, the transfer control unit 105 transfers the scheduled traffic to the gate corresponding to the port to which the scheduled traffic or other traffic is input among the gates provided corresponding to each of the plurality of ports. Open and close according to the schedule. Specifically, the transfer control unit 105 opens the gate corresponding to the port to which the scheduled traffic frame is input at the scheduled arrival time of the scheduling traffic frame. The transfer control unit 105 opens the gate corresponding to the port to which the scheduled traffic frame is input, according to the time information output from the time control unit 107, in accordance with the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame, and schedules the traffic. At a time other than the scheduled arrival time of the frame, the gate corresponding to the port to which another traffic frame is input is set to open, and the operation is performed according to the setting. Further, the transfer control unit 105 outputs information indicating the arrival time of the scheduled traffic frame or another traffic frame to the asynchronous detection unit 106.
When acquiring the asynchronous detection signal output from the asynchronous detection unit 106, the transfer control unit 105 releases the TAS that opens and closes the gate corresponding to the port to which the scheduled traffic or other traffic is input. The transfer control unit 105 opens all the gates provided corresponding to each of the plurality of ports.

非同期検知部１０６は、時刻同期外れ等によって、フレームの到着予定時刻とフレームの到着時刻とが非同期となるか否かを判定する。非同期検知部１０６は、非同期となると判定した場合には、非同期を検知したことを通知する信号である非同期検知信号を作成し、作成した非同期検知信号を、転送制御部１０５へ出力する。具体的には、非同期検知部１０６は、時刻制御部１０７が出力する時刻情報に基づくフレームの到着予定時刻と、転送制御部１０５が出力するフレームの到着時刻情報とに基づいて、フレームの到着予定時刻と、フレームの到着時刻とを比較し、両時刻の差が所定の閾値以上である場合に、非同期であると判定する。
時刻制御部１０７は、時刻を表す時計を備える。時刻制御部１０７は、時計が表す時刻情報を、転送制御部１０５、及び非同期検知部１０６へ出力する。 The asynchronous detection unit 106 determines whether the scheduled arrival time of the frame and the arrival time of the frame are asynchronous due to the time synchronization loss or the like. When it is determined that the asynchronism is detected, the asynchronous detection unit 106 creates an asynchronous detection signal that is a signal notifying that the asynchronous is detected, and outputs the created asynchronous detection signal to the transfer control unit 105. Specifically, the asynchronous detection unit 106 schedules the arrival of the frame based on the estimated arrival time of the frame based on the time information output by the time control unit 107 and the arrival time information of the frame output by the transfer control unit 105. The time and the arrival time of the frame are compared with each other, and when the difference between the two times is equal to or more than a predetermined threshold value, it is determined to be asynchronous.
The time control unit 107 includes a clock that indicates the time. The time control unit 107 outputs the time information represented by the clock to the transfer control unit 105 and the asynchronous detection unit 106.

（レイヤ２スイッチの動作（その１））
図２は、実施形態に係るレイヤ２スイッチの動作（その１）を示す図である。図２において、（１）は送信データを示し、（２）スケジュールドトラヒックが入力されるポートに対応するゲートＡの動作を示し、（３）は他のトラヒックが入力されるポートに対応するゲートＢの動作を示す。図２の（１）−（３）において、横軸は時間である。また、フレーム＃１−フレーム＃３は、フレームを識別する情報である。
図２に示される例は、レイヤ２スイッチ１００の転送制御部１０５は、スケジュールドトラヒックフレームの到着予定時刻に合わせてゲートを開く。つまり、転送制御部１０５は、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着予定時刻に合わせてスケジュールドトラヒックフレーム＃１が入力されるポートに対応するゲートＡを開き、スケジュールドトラヒックフレーム＃３の到着予定時刻に合わせてスケジュールドトラヒックフレーム＃３が入力されるポートに対応するゲートＡを開く。 (Operation of Layer 2 switch (1))
FIG. 2 is a diagram showing an operation (No. 1) of the layer 2 switch according to the embodiment. In FIG. 2, (1) shows transmission data, (2) shows the operation of the gate A corresponding to the port to which scheduled traffic is input, and (3) shows the gate corresponding to the port to which other traffic is input. The operation of B is shown. In (1)-(3) of FIG. 2, the horizontal axis represents time. Frame #1 to frame #3 are information for identifying the frame.
In the example shown in FIG. 2, the transfer control unit 105 of the layer 2 switch 100 opens the gate in accordance with the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame. That is, the transfer control unit 105 opens the gate A corresponding to the port to which the scheduled traffic frame #1 is input in accordance with the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #1, and the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #3. A gate A corresponding to the port to which the scheduled traffic frame #3 is input is opened in accordance with the above.

時刻Ｔ１では、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着予定時刻が到来していないため、転送制御部１０５は、ゲートＡを閉じ、ゲートＢを開いている。
時刻Ｔ２では、スケジュールドトラヒックフレーム＃１のフレームの到着予定時刻が近づいたため、転送制御部１０５は、ゲートＢを閉じる。ここで、ゲートＢが閉じられてから、ゲートＡが開くまでの間に、他のトラヒックフレームが送信中にならないように、「（１）送信データ」に示されるように、他のトラヒックフレームとスケジュールドトラヒックフレーム＃１との間に、ガードバンド１が設けられている。
時刻Ｔ３では、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着予定時刻が到来するため、転送制御部１０５は、ゲートＡを開く。その後、スケジュールドトラヒックフレーム＃１が到来する。
時刻Ｔ４では、スケジュールドトラヒックフレーム＃１に引き続きスケジュールドトラヒックフレーム＃２が到来する。
時刻Ｔ５では、転送制御部１０５は、ゲートＡを閉じ、ゲートＢを開く。
時刻Ｔ６では、スケジュールドトラヒックフレーム＃３の到着予定時刻が近づいたため、転送制御部１０５は、ゲートＢを閉じる。ここで、ゲートＢが閉じられてから、ゲートＡが開くまでの間に、他のトラヒックフレームが送信中にならないように、「（１）送信データ」に示されるように、他のトラヒックフレームとスケジュールドトラヒックフレーム＃３との間に、ガードバンド２が設けられている。
時刻Ｔ７では、スケジュールドトラヒックフレーム＃３の到着予定時刻が到来するため、転送制御部１０５は、ゲートＡを開く。その後、スケジュールドトラヒックフレーム＃３が到来する。
時刻Ｔ８では、転送制御部１０５は、ゲートＡを閉じ、ゲートＢを開く。 At time T1, the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #1 has not arrived, so the transfer control unit 105 closes the gate A and opens the gate B.
At time T2, the scheduled arrival time of the frame of the scheduled traffic frame #1 approaches, so the transfer control unit 105 closes the gate B. Here, as shown in “(1) Transmission data”, as shown in “(1) Transmission data”, other traffic frames are not transmitted during the period from the gate B being closed to the gate A being opened. A guard band 1 is provided between the scheduled traffic frame #1 and the scheduled traffic frame #1.
At time T3, the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #1 arrives, so the transfer control unit 105 opens the gate A. Then, the scheduled traffic frame #1 arrives.
At time T4, the scheduled traffic frame #2 follows the scheduled traffic frame #1.
At time T5, the transfer control unit 105 closes the gate A and opens the gate B.
At time T6, the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #3 approaches, so the transfer control unit 105 closes the gate B. Here, as shown in “(1) Transmission data”, as shown in “(1) Transmission data”, other traffic frames are not transmitted during the period from the gate B being closed to the gate A being opened. A guard band 2 is provided between the scheduled traffic frame #3 and the scheduled traffic frame #3.
At time T7, the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #3 arrives, so the transfer control unit 105 opens the gate A. After that, the scheduled traffic frame #3 arrives.
At time T8, the transfer control unit 105 closes the gate A and opens the gate B.

（レイヤ２スイッチの動作（その２））
図３は、実施形態に係るレイヤ２スイッチの動作（その２）を示す図である。図３において、（１）は送信データを示し、（２）スケジュールドトラヒックが入力されるポートに対応するゲートＡの動作を示し、（３）は他のトラヒックが入力されるポートに対応するゲートＢの動作を示す。図３の（１）−（３）において、横軸は時間である。また、フレーム＃１−フレーム＃３は、フレームを識別する情報である。 (Operation of Layer 2 switch (2))
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation (No. 2) of the layer 2 switch according to the embodiment. In FIG. 3, (1) shows the transmission data, (2) shows the operation of the gate A corresponding to the port to which the scheduled traffic is input, and (3) shows the gate corresponding to the port to which other traffic is input. The operation of B is shown. In (1)-(3) of FIG. 3, the horizontal axis represents time. Frame #1 to frame #3 are information for identifying the frame.

図３に示される例は、スケジュールドトラヒックフレームにおいて、到着予定時刻と到着時刻とが非同期になった場合の動作を示す。
レイヤ２スイッチ１００の転送制御部１０５は、スケジュールドトラヒックフレームの到着予定時刻に合わせてゲートを開く。つまり、転送制御部１０５は、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着予定時刻に合わせてスケジュールドトラヒックフレーム＃１が入力されるポートに対応するゲートＡを開く。しかし、スケジュールドトラヒックフレーム＃１において、到着予定時刻にゲートＡが開いてから、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着時刻までに時間的なずれＤが生じているため、到着予定時刻と到着時刻とが非同期になっている。非同期検知部１０６は、スケジュールドトラヒックフレーム＃１について、到着時刻と到着予定時刻との差が閾値以上である場合には、非同期検知信号を作成し、作成した非同期検知信号を、転送制御部１０５へ出力する。ここでは、到着予定時刻と到着時刻との差が閾値以上である場合について示される。転送制御部１０５は、非同期検知部１０６が出力した非同期検知信号を取得した場合、ＴＡＳを解除するとともに、ゲートＡ、及びゲートＢを開状態にする。 The example shown in FIG. 3 shows the operation when the scheduled arrival time and the arrival time are asynchronous in the scheduled traffic frame.
The transfer control unit 105 of the layer 2 switch 100 opens the gate according to the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame. That is, the transfer control unit 105 opens the gate A corresponding to the port to which the scheduled traffic frame #1 is input according to the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #1. However, in the scheduled traffic frame #1, there is a time lag D from the opening of the gate A at the scheduled arrival time to the arrival time of the scheduled traffic frame #1. Is asynchronous. For the scheduled traffic frame #1, the asynchronous detection unit 106 creates an asynchronous detection signal when the difference between the arrival time and the scheduled arrival time is a threshold value or more, and the created asynchronous detection signal is transferred to the transfer control unit 105. Output to. Here, the case where the difference between the estimated arrival time and the arrival time is equal to or more than the threshold value is shown. When the transfer control unit 105 acquires the asynchronous detection signal output from the asynchronous detection unit 106, the transfer control unit 105 releases the TAS and opens the gate A and the gate B.

時刻Ｔ１では、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着予定時刻が到来していないため、転送制御部１０５は、ゲートＡを閉じ、ゲートＢを開いている。
時刻Ｔ２では、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着予定時刻が近づいたため、転送制御部１０５は、ゲートＢを閉じる。ここで、ゲートＢが閉じられてから、ゲートＡが開くまでの間に、他のトラヒックフレームが送信中にならないように、「（１）送信データ」に示されるように、他のトラヒックフレームとスケジュールドトラヒックフレーム＃１との間に、ガードバンド１が設けられている。
時刻Ｔ３では、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着予定時刻が到来するため、転送制御部１０５は、ゲートＡを開く。
時刻Ｔ４では、スケジュールドトラヒックフレーム＃１が到来する。非同期検知部１０６は、ゲートＡを開いた到着予定時刻とスケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着時刻との差が閾値以上であるか否かを判定する。ここでは、到着予定時刻と到着時刻との差が閾値以上である場合について説明を続ける。この場合、非同期検知部１０６は、非同期検知情報を作成し、作成した非同期検知情報を、転送制御部１０５へ出力する。転送制御部１０５は、非同期検知部１０６が出力した非同期検知信号を取得し、ＴＡＳを中止するとともに、ゲートＡ、及びゲートＢを開く。その結果、スケジュールドトラヒックフレーム＃１が転送される。
時刻Ｔ５では、スケジュールドトラヒックフレーム＃１に引き続いて、スケジュールドトラヒックフレーム＃２が到来する。
時刻Ｔ６では、スケジュールドトラヒックフレーム＃２に引き続いて、他のトラヒックフレームが到来する。
時刻Ｔ７では、他のトラヒックフレームに引き続いて、スケジュールドトラヒックフレーム＃３のフレームが到来する。 At time T1, the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #1 has not arrived, so the transfer control unit 105 closes the gate A and opens the gate B.
At time T2, the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #1 approaches, so the transfer control unit 105 closes the gate B. Here, as shown in “(1) Transmission data”, as shown in “(1) Transmission data”, other traffic frames are not transmitted during the period from the gate B being closed to the gate A being opened. A guard band 1 is provided between the scheduled traffic frame #1 and the scheduled traffic frame #1.
At time T3, the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #1 arrives, so the transfer control unit 105 opens the gate A.
At time T4, the scheduled traffic frame #1 arrives. The asynchronous detection unit 106 determines whether the difference between the estimated arrival time when the gate A is opened and the arrival time of the scheduled traffic frame #1 is equal to or more than a threshold value. Here, the description will be continued regarding the case where the difference between the estimated arrival time and the arrival time is equal to or more than the threshold value. In this case, the asynchronous detection unit 106 creates the asynchronous detection information and outputs the created asynchronous detection information to the transfer control unit 105. The transfer control unit 105 acquires the asynchronous detection signal output from the asynchronous detection unit 106, suspends TAS, and opens the gate A and the gate B. As a result, the scheduled traffic frame #1 is transferred.
At time T5, the scheduled traffic frame #1 is followed by the scheduled traffic frame #2.
At time T6, another traffic frame arrives following the scheduled traffic frame #2.
At time T7, the scheduled traffic frame #3 comes after the other traffic frames.

（第１の実施形態の効果）
第１の実施形態の効果を説明するために、スケジュールドトラヒックにおいて、到着予定時刻と到着時刻とが非同期になった場合に、ＴＡＳを解除しない例について説明する。
図４は、レイヤ２スイッチの動作を示す図である。図４において、（１）は送信データを示し、（２）スケジュールドトラヒックが入力されるポートに対応するゲートＡの動作を示し、（３）は他のトラヒックが入力されるポートに対応するゲートＢの動作を示す。図３の（１）−（３）において、横軸は時間である。また、フレーム＃１、フレーム＃２は、フレームを識別する情報である。
図４に示される例は、レイヤ２スイッチは、スケジュールドトラヒックフレームの到着予定時刻に合わせてゲートを開く。つまり、レイヤ２スイッチは、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着予定時刻に合わせてスケジュールドトラヒックが入力されるポートに対応するゲートＡを開く。しかし、スケジュールドトラヒックフレーム＃１において、到着予定時刻と、到着時刻との間に、時間的なずれＤが生じているため、到着予定時刻と到着時刻とが非同期になっている。このため、スケジュールドトラヒックフレーム＃１に続いて到着するスケジュールドトラヒックフレーム＃２を転送することができず、転送が遅れる。スケジュールドトラヒックフレーム＃２の転送が遅れることによって、スケジュールドトラヒックフレーム＃２以降の転送も順次が遅れる。このようにして生じるスケジュールドトラヒックフレーム＃２の転送遅延は、ブロッキングと呼ばれる。 (Effect of the first embodiment)
In order to explain the effect of the first embodiment, an example in which the TAS is not canceled when the scheduled arrival time and the arrival time are asynchronous in scheduled traffic will be described.
FIG. 4 is a diagram showing the operation of the layer 2 switch. In FIG. 4, (1) shows the transmission data, (2) shows the operation of the gate A corresponding to the port to which the scheduled traffic is input, and (3) shows the gate corresponding to the port to which other traffic is input. The operation of B is shown. In (1)-(3) of FIG. 3, the horizontal axis represents time. Further, the frame #1 and the frame #2 are information for identifying the frame.
In the example shown in FIG. 4, the layer 2 switch opens the gate at the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame. That is, the layer 2 switch opens the gate A corresponding to the port to which the scheduled traffic is input according to the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #1. However, in the scheduled traffic frame #1, there is a time lag D between the scheduled arrival times and the arrival times, so the scheduled arrival times and the arrival times are asynchronous. Therefore, the scheduled traffic frame #2 arriving subsequent to the scheduled traffic frame #1 cannot be transferred, and the transfer is delayed. Since the transfer of the scheduled traffic frame #2 is delayed, the transfer of the scheduled traffic frame #2 and later is also sequentially delayed. The transfer delay of the scheduled traffic frame #2 thus generated is called blocking.

時刻Ｔ１では、レイヤ２スイッチは、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着予定時刻が到来していないため、ゲートＡを閉じ、ゲートＢを開いている。
時刻Ｔ２では、レイヤ２スイッチは、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着予定時刻が近づいたため、ゲートＢを閉じる。ここで、ゲートＢが閉じられてから、ゲートＡが開くまでの間に、他のトラヒックフレームが送信中にならないように、「（１）送信データ」に示されるように、他のトラヒックフレームとスケジュールドトラヒックフレーム＃１との間に、ガードバンド１が設けられている。
時刻Ｔ３では、レイヤ２スイッチは、スケジュールドトラヒックフレーム＃１の到着予定時刻が到来するため、ゲートＡを開く。
時刻Ｔ４では、スケジュールドトラヒックフレーム＃１が、レイヤ２スイッチへ到来する。
時刻Ｔ５では、レイヤ２スイッチは、ゲートＡを閉じ、ゲートＢを開く。
時刻Ｔ６では、他のトラヒックフレームが、レイヤ２スイッチへ到来する。
時刻Ｔ７では、レイヤ２スイッチは、スケジュールドトラヒックフレーム＃２の到着予定時刻が近づいたため、ゲートＢを閉じる。ここで、ゲートＢが閉じられてから、ゲートＡが開くまでの間に、他のトラヒックフレームが送信中にならないように、「（１）送信データ」に示されるように、他のトラヒックフレームとスケジュールドトラヒックフレーム＃２との間に、ガードバンド２が設けられている。
時刻Ｔ８では、レイヤ２スイッチは、スケジュールドトラヒックフレーム＃２の到着予定時刻が到来するため、ゲートＡを開く。スケジュールドトラヒック＃２が、レイヤ２スイッチへ到来する。
時刻Ｔ９では、レイヤ２スイッチは、ゲートＡを閉じ、ゲートＢを開く。 At time T1, the layer 2 switch closes gate A and opens gate B because the scheduled arrival time of scheduled traffic frame #1 has not arrived.
At time T2, the layer 2 switch closes gate B because the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #1 is approaching. Here, as shown in “(1) Transmission data”, as shown in “(1) Transmission data”, other traffic frames are not transmitted during the period from the gate B being closed to the gate A being opened. A guard band 1 is provided between the scheduled traffic frame #1 and the scheduled traffic frame #1.
At time T3, the layer 2 switch opens the gate A because the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #1 arrives.
At time T4, the scheduled traffic frame #1 arrives at the layer 2 switch.
At time T5, the layer 2 switch closes gate A and opens gate B.
At time T6, another traffic frame arrives at the layer 2 switch.
At time T7, the layer 2 switch closes the gate B because the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #2 approaches. Here, as shown in “(1) Transmission data”, as shown in “(1) Transmission data”, other traffic frames are not transmitted during the period from the gate B being closed to the gate A being opened. The guard band 2 is provided between the scheduled traffic frame #2 and the scheduled traffic frame #2.
At time T8, the layer 2 switch opens the gate A because the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame #2 arrives. Scheduled traffic #2 arrives at the layer 2 switch.
At time T9, the layer 2 switch closes gate A and opens gate B.

図４に示される例では、時刻Ｔ３でゲートＡを開いてから、スケジュールドトラヒックフレーム＃１が到来するまでに時間ずれＤが生じるため、レイヤ２スイッチは、時刻Ｔ３でゲートＡを開いてから時刻Ｔ５でゲートＡを閉じるまでの間に、スケジュールドトラヒックフレーム＃２を転送することができず、時刻Ｔ８でゲートＡを開いてから時刻Ｔ９でゲートＡを閉じるまでの間に、スケジュールドトラヒックフレーム＃２を転送する。このため、転送の遅延が生じる。
これに対し、図３に示される実施形態に係るレイヤ２スイッチ１００によれば、スケジュールドトラヒックフレームの到着予定時刻と、スケジュールドトラヒックフレームの到着時刻とが非同期になった場合には、ＴＡＳを解除するため、図４に示されるブロッキングによって増大する転送遅延を最小化できる。 In the example shown in FIG. 4, since the time lag D occurs after the gate A is opened at the time T3 until the scheduled traffic frame #1 arrives, the layer 2 switch opens the gate A at the time T3. The scheduled traffic frame #2 cannot be transferred before the gate A is closed at time T5, and the scheduled traffic frame #2 is opened after the gate A is opened at time T8 until the gate A is closed at time T9. Transfer frame #2. Therefore, transfer delay occurs.
On the other hand, according to the layer 2 switch 100 according to the embodiment shown in FIG. 3, when the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame and the arrival time of the scheduled traffic frame are not synchronized, the TAS is set. Therefore, the transfer delay increased by the blocking shown in FIG. 4 can be minimized.

前述した実施形態では、通信ネットワークに、四台のレイヤ２スイッチが含まれる場合について説明したが、この例に限られない。例えば、通信ネットワークに、二台−三台のレイヤ２スイッチが含まれてもよいし、五台以上のレイヤ２スイッチが含まれてもよい。
前述した実施形態において、通信ネットワークのトポロジは、リング型、バス型、スター型、メッシュ型等のどのようなトポロジであってもよい。
実施形態に係る通信ネットワークによれば、スケジュールドトラヒックフレームの到着予定時刻に合わせて、スケジュールドトラヒックフレームが入力されるポートに対応するゲートを開くことによって、スケジュールドトラヒックフレームがキューイングされることによって生じる転送遅延を短くできるため、待ち時間を短縮できる。
また、スケジュールドトラヒックフレームの到着予定時刻と、スケジュールドトラヒックフレームの到着時刻とが非同期になった場合には、ＴＡＳを解除するため、ブロッキングによって増大する転送遅延を最小化できる。このため、低遅延が重要な基地局等をレイヤ２の通信装置で実現できる。 In the above-described embodiment, the case where the communication network includes four layer 2 switches has been described, but the present invention is not limited to this example. For example, the communication network may include two to three layer 2 switches, or may include five or more layer 2 switches.
In the above-described embodiment, the topology of the communication network may be any topology such as ring type, bus type, star type, mesh type and the like.
According to the communication network of the embodiment, the scheduled traffic frame is queued by opening the gate corresponding to the port to which the scheduled traffic frame is input, in accordance with the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame. Since the transfer delay caused by this can be shortened, the waiting time can be shortened.
Further, when the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame and the arrival time of the scheduled traffic frame are not synchronized, the TAS is released, so that the transfer delay increased by blocking can be minimized. Therefore, a base station or the like in which low delay is important can be realized by a layer 2 communication device.

［第２の実施形態］
以下、図面を参照して、実施形態に係る通信ネットワークについて説明する。
図５は、実施形態に係る通信ネットワークの一例を示す図である。実施形態に係る通信ネットワークは、レイヤ２スイッチ１００ａと、レイヤ２スイッチ１００ｂと、レイヤ２スイッチ１００ｃと、レイヤ２スイッチ１００ｄとを含む。
レイヤ２スイッチ１００ａは、レイヤ２スイッチ１００ｂ、レイヤ２スイッチ１００ｃ、及びレイヤ２スイッチ１００ｄと接続される。
本実施形態に係る通信ネットワークでは、スケジュールドトラヒックフレームの到着予定時刻と、スケジュールドトラヒックフレームの到着時刻とが非同期になったため、ＴＡＳを解除したレイヤ２スイッチは、ＴＡＳを解除したことを通知する情報であるＴＡＳ解除通知情報を作成し、作成したＴＡＳ解除通知情報を、他のレイヤ２スイッチへ送信する。ＴＡＳ解除通知情報を受信した他のレイヤ２スイッチは、ＴＡＳを解除する。 [Second Embodiment]
Hereinafter, a communication network according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a communication network according to the embodiment. The communication network according to the embodiment includes a layer 2 switch 100a, a layer 2 switch 100b, a layer 2 switch 100c, and a layer 2 switch 100d.
The layer 2 switch 100a is connected to the layer 2 switch 100b, the layer 2 switch 100c, and the layer 2 switch 100d.
In the communication network according to the present embodiment, since the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame and the arrival time of the scheduled traffic frame are not synchronized, the layer 2 switch that has released the TAS notifies that the TAS has been released. The TAS release notification information, which is information, is created, and the created TAS release notification information is transmitted to another layer 2 switch. The other layer 2 switch that has received the TAS cancellation notification information cancels the TAS.

［レイヤ２スイッチ］
レイヤ２スイッチ１００は、前述したレイヤ２スイッチと、転送制御部１０５の代わりに、転送制御部１０８を備える点で異なる。
転送制御部１０８は、ＴＡＳにしたがって、複数のポートの各々に対応して設けられたゲートのうち、スケジュールドトラヒックフレームや、他のトラヒックフレームが入力されるポートに対応するゲートを、開閉する。具体的には、転送制御部１０８は、スケジュールドトラヒックフレームが入力されるポートに対応するゲートを、そのスケジューリングトラヒックフレームの到着予定時刻に開く。転送制御部１０８は、時刻制御部１０７が出力する時刻情報にしたがって、スケジュールドトラヒックフレームの到着予定時刻に合わせて、そのスケジュールドトラヒックフレームが入力されるポートに対応するゲートを開き、スケジュールドトラヒックフレームの到着予定時刻以外の時刻では他のトラヒックフレームが入力されるポートに対応するゲートを開く設定を行い、設定にしたがって動作する。また、転送制御部１０８は、スケジュールドトラヒックフレーム又は他のトラヒックフレームの到着時刻情報を、非同期検知部１０６へ出力する。
転送制御部１０８は、非同期検知部１０６が出力した非同期検知信号を取得した場合、スケジュールドトラヒックや、他のトラヒックが入力されるポートに対応するゲートを開閉するＴＡＳを解除する。この場合、転送制御部１０８は、複数のポートの各々に対応して設けられたゲートの全てを開く。
さらに、転送制御部１０８は、ＴＡＳを解除した場合に、ＴＡＳ解除通知情報を作成し、作成したＴＡＳ解除通知情報を、第１通信部１０１、第２通信部１０２、及び第３通信部１０３のうち、転送先のレイヤ２スイッチが接続される通信部へ出力する。 [Layer 2 switch]
The layer 2 switch 100 is different from the layer 2 switch described above in that a transfer control unit 108 is provided instead of the transfer control unit 105.
The transfer control unit 108 opens and closes a gate corresponding to a port to which a scheduled traffic frame or another traffic frame is input among the gates provided corresponding to each of the plurality of ports according to the TAS. Specifically, the transfer control unit 108 opens the gate corresponding to the port to which the scheduled traffic frame is input, at the scheduled arrival time of the scheduling traffic frame. The transfer control unit 108 opens the gate corresponding to the port to which the scheduled traffic frame is input according to the time information output from the time control unit 107, in accordance with the scheduled arrival time of the scheduled traffic frame, and schedules the traffic. At a time other than the scheduled arrival time of the frame, the gate corresponding to the port to which another traffic frame is input is set to open, and the operation is performed according to the setting. The transfer control unit 108 also outputs the arrival time information of the scheduled traffic frame or another traffic frame to the asynchronous detection unit 106.
When the transfer control unit 108 acquires the asynchronous detection signal output from the asynchronous detection unit 106, it cancels the TAS that opens and closes the gate corresponding to the port to which scheduled traffic or other traffic is input. In this case, the transfer control unit 108 opens all the gates provided corresponding to each of the plurality of ports.
Further, when the TAS is released, the transfer control unit 108 creates TAS release notification information, and uses the created TAS release notification information in the first communication unit 101, the second communication unit 102, and the third communication unit 103. Of these, the data is output to the communication unit to which the transfer destination layer 2 switch is connected.

（通信ネットワークの動作）
図６は、第２の実施形態に係る通信ネットワークの動作の一例を示す。図６には、レイヤ２スイッチ１００ｅ、レイヤ２スイッチ１００ｆ、レイヤ２スイッチ１００ｇ、及びレイヤ２スイッチ１００ｈが示されている。レイヤ２スイッチ１００ｅ、レイヤ２スイッチ１００ｆ、レイヤ２スイッチ１００ｇ、及びレイヤ２スイッチ１００ｈは、前述したレイヤ２スイッチ１００を適用できる。
図６の上側に示されるように、レイヤ２スイッチ１００ｆは、ＴＡＳを解除する。レイヤ２スイッチ１００ｆは、ＴＡＳ解除通知情報を作成し、作成したＴＡＳ解除通知情報を、レイヤ２スイッチ１００ｇへ送信する。
図６の下側に示されるように、レイヤ２スイッチ１００ｇは、レイヤ２スイッチ１００ｆが送信したＴＡＳ解除通知情報を取得し、取得したＴＡＳ解除通知情報に基づいて、ＴＡＳを解除する。レイヤ２スイッチ１００ｇは、ＴＡＳ解除通知情報を作成し、作成したＴＡＳ解除通知情報を、レイヤ２スイッチ１００ｈへ送信する。
本実施形態に係る通信ネットワークによれば、レイヤ２スイッチ１００は、ＴＡＳを解除した場合に、ＴＡＳ解除通知情報を作成し、作成したＴＡＳ解除通知情報を、他のレイヤ２スイッチへ送信する。他のレイヤ２スイッチは、ＴＡＳ解除通知情報を取得すると、取得したＴＡＳ解除通知情報に基づいて、ＴＡＳを解除する。このように構成することによって、ＴＡＳを解除したレイヤ２スイッチから送信されるスケジュールドトラヒックや、他のトラヒックフレームが、他のレイヤ２スイッチによってブロッキングされることを防止できる。また、通信ネットワークに含まれるレイヤ２スイッチの全てが、独自に非同期検知を行い、ＴＡＳを解除するよりも、迅速に、ＴＡＳを解除することができる。 (Operation of communication network)
FIG. 6 shows an example of the operation of the communication network according to the second embodiment. FIG. 6 shows the layer 2 switch 100e, the layer 2 switch 100f, the layer 2 switch 100g, and the layer 2 switch 100h. The layer 2 switch 100 described above can be applied to the layer 2 switch 100e, the layer 2 switch 100f, the layer 2 switch 100g, and the layer 2 switch 100h.
As shown on the upper side of FIG. 6, the layer 2 switch 100f releases the TAS. The layer 2 switch 100f creates TAS release notification information and transmits the created TAS release notification information to the layer 2 switch 100g.
As illustrated in the lower side of FIG. 6, the layer 2 switch 100g acquires the TAS cancellation notification information transmitted by the layer 2 switch 100f, and cancels the TAS based on the acquired TAS cancellation notification information. The layer 2 switch 100g creates TAS release notification information and transmits the created TAS release notification information to the layer 2 switch 100h.
According to the communication network of this embodiment, the layer 2 switch 100 creates TAS cancellation notification information when the TAS is canceled, and transmits the created TAS cancellation notification information to another layer 2 switch. When the other layer 2 switch acquires the TAS cancellation notification information, it cancels the TAS based on the acquired TAS cancellation notification information. With this configuration, it is possible to prevent the scheduled traffic transmitted from the layer 2 switch from which the TAS is released and other traffic frames from being blocked by the other layer 2 switch. Further, all the layer 2 switches included in the communication network can cancel the TAS more quickly than the case where the asynchronous detection is independently performed and the TAS is canceled.

前述した実施形態において、レイヤ２スイッチ１００ａ−レイヤ２スイッチ１００ｈは通信装置の一例であり、転送制御部１０５、及び転送制御部１０８は転送制御部の一例であり、非同期検知部１０６は非同期検知部の一例である。
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。 In the above-described embodiment, the layer 2 switch 100a-layer 2 switch 100h is an example of a communication device, the transfer control unit 105 and the transfer control unit 108 are examples of a transfer control unit, and the asynchronous detection unit 106 is an asynchronous detection unit. Is an example.
The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes a design and the like within a range not departing from the gist of the present invention.

１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ、１００ｈ…レイヤ２スイッチ， １０１…第１通信部， １０２…第２通信部， １０３…第３通信部， １０４…スイッチング部， １０５、１０８…転送制御部， １０６…非同期検知部， １０７…時刻制御部 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h... Layer 2 switch, 101... First communication section, 102... Second communication section, 103... Third communication section, 104... Switching section, 105, 108... Transfer control unit, 106... Asynchronous detection unit, 107... Time control unit

Claims (3)

所定のトラヒックの転送スケジュールに基づいて、複数のポートの各々に対応するゲートのうち、前記所定のトラヒックが入力されるポートに対応するゲートを開閉するタイムアウェアシェーパーを行う転送制御部と、
トラヒックの到着予定時刻と前記トラヒックの到着時刻とに基づいて、前記到着予定時刻と前記到着時刻との非同期を検知する非同期検知部と
を備え、
前記転送制御部は、前記非同期検知部が前記非同期を検知した場合に、前記タイムアウェアシェーパーを解除する、通信装置。 Based on the transfer schedule of the predetermined traffic, among the gates corresponding to each of the plurality of ports, a transfer control unit performing a time-aware shaper for opening and closing the gate corresponding to the port to which the predetermined traffic is input,
An asynchronous detection unit for detecting asynchronism between the estimated arrival time and the arrival time based on the estimated arrival time of traffic and the arrival time of the traffic,
The communication device, wherein the transfer control unit releases the time-aware shaper when the asynchronous detection unit detects the asynchronous. 前記転送制御部は、前記タイムアウェアシェーパーを解除した場合に、前記複数のポートへ、前記タイムアウェアシェーパーを解除したことを通知する情報を出力する、請求項１に記載の通信装置。 The communication device according to claim 1, wherein the transfer control unit outputs information notifying that the time-aware shaper has been released to the plurality of ports when the time-aware shaper has been released. 前記転送制御部は、他の通信装置が出力した前記タイムアウェアシェーパーを解除したことを通知する情報を取得し、取得した前記タイムアウェアシェーパーを解除したことを通知する情報に基づいて、前記タイムアウェアシェーパーを解除する、請求項１に記載の通信装置。 The transfer control unit acquires information notifying that the time-aware shaper released by another communication device has been released, and based on the information notifying that the acquired time-aware shaper has been released, the time-aware The communication device according to claim 1, wherein the shaper is released.
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