JP6867240B2 - 通信装置及びフレーム転送方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置及びフレーム転送方法に関する。

無線基地局のアンテナ部（ＲＲＨ：Remote Radio Head）と信号処理部（ＢＢＵ：Baseband Unit）が分離した無線通信システムがある。この無線通信システムでは、ＲＲＨとＢＢＵとは光装置と光ファイバを介して結ばれており、この光区間はモバイルフロントホール（Mobile Fronthaul：ＭＦＨ）と呼ばれる。図４は、ＭＦＨの構成例を示す図である。

近年、ＭＦＨの低コスト化を図るために、Point-to-Point接続であったＭＦＨをネットワーク化する検討が盛んに進められている。ネットワークの構成種別として、波長分割多重（Wavelength Division Multiplexed：ＷＤＭ）システム、ＴＤＭ−ＰＯＮ（Time Division Multiplexing- Passive Optical Network）システムや、図５のように、レイヤ２スイッチ（Layer-2 Switch：Ｌ２ＳＷ）を多段接続したネットワークシステムの検討が幅広くなされている（例えば、非特許文献１参照）。とりわけ、Ｌ２ＳＷを用いたネットワークシステム（以下、レイヤ２ネットワーク（Ｌ２ＮＷ）と記載する）は、他のシステムと比較して経済性が高く注目されている。図５では、ＲＲＨ及びＢＢＵが、Ｌ２ＮＷを構成するＬ２ＳＷに光装置を介して接続されている。

信号の遅延に関する要求条件が厳しいＭＦＨでは、Ｌ２ＮＷを構成した際の低遅延化が問題となる。Ｌ２ＮＷについては、遅延に関する要求条件が厳しいネットワークを収容することを目的としたTime Sensitive Network（ＴＳＮ）と呼ばれるネットワークの標準化が進められている。特に、ＭＦＨを対象とした標準化も進んでいる（例えば、非特許文献１参照）。

Ｌ２ＳＷでは、伝搬遅延の他に、Ｌ２ＳＷ内でフレームが転送待機状態となることにより生じるキューイング遅延が問題となる。そこで、ＴＳＮでは、優先フレームの転送遅延を最小化するために、いくつか方法が考えられている（例えば、非特許文献１参照）。その中でも、図６に示すTime Aware Shaper（ＴＡＳ）では、時間スロット毎に帯域を予め予約しておき、その予約された時間は優先フレームの転送のみを行う。ＴＡＳは、優先フレームの低遅延化に有効である。

図７は、ＴＡＳ対応のＬ２ＳＷの構成例を示すブロック図である。同図に示すＬ２ＳＷに入力されたクラス０〜クラスＮのフレームは、ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）毎にＶＬＡＮシェーパにかけられ、優先クラスと通常クラスに振り分けられる。優先クラスと通常クラスはそれぞれゲートと接続されている。ゲートの開閉はタイムスケジューラにより行う。ゲートは、開放状態のときはフレームを次段に転送し、閉塞状態のときはフレームの転送を遮断する機能を持つ。タイムスケジューラは、指定された時間にいずれのゲートを開放するかを決定する。このゲートが開放されている時間スロットを、「スケジュールウィンドウ」と定義する。スケジュールウィンドウが展開されている優先クラス又は通常クラスのフレームはキューイングされることなく転送される。一方、スケジュールウィンドウが未展開のクラスのフレームは、キューイングされて送信待ち状態となる。このタイムスケジューラには、外部データベースなどからゲート開閉のためのスケジューリング情報が通知される。ゲートを通過したフレームはポートシェーパにかけられ、Ｌ２ＳＷのポートより発出される。

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

ＭＦＨ間のフロントホール信号を転送するとき、フロントホール信号はバースト状にＬ２ＳＷに到来する。フロントホール信号のバーストサイズは、無線区間の通信状況によって可変である。従って、ＴＡＳを用いて予約された時間スロットの全てを優先フレームの送信に常に使うとは限らない。しかしながら、時間スロットの予約状態は保持される。予約状態であるときには、実際には優先フレームを送信しない時間があったとしても、他クラスのフレームの転送は行われない。そのため、帯域（時間スロット）が浪費され、帯域利用効率が低下する場合がある。

上記事情に鑑み、本発明は、帯域利用効率を向上させることができる通信装置及びフレーム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、優先クラスの信号をキューイングする優先クラス部と、非優先クラスの信号をキューイングする非優先クラス部と、優先クラスと非優先クラスを識別するためのクラス識別情報が付与された信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記信号を、前記クラス識別情報に基づき優先クラスと判断した場合は前記優先クラス部に出力し、非優先クラスと判断した場合は前記非優先クラス部に出力する振分部と、開放状態において前記優先クラス部にキューイングされている前記信号を通過させ、閉塞状態において信号の通過を遮断する優先ゲートと、開放状態において前記非優先クラス部にキューイングされている前記信号を通過させ、閉塞状態において信号の通過を遮断する非優先ゲートと、前記優先ゲートの状態変更のタイミングを表すスケジューリング情報に基づいて、前記優先ゲート及び前記非優先ゲートの状態を制御するゲート制御部と、前記優先クラスの信号に応じて、前記スケジューリング情報により示される状態変更のタイミングを変更するよう前記ゲート制御部へ指示するスケジューリング情報変更部と、前記優先ゲートが通過させた前記信号及び前記非優先ゲートが通過させた前記信号を送信する送信部と、を備える通信装置である。

本発明の一態様は、上述の通信装置であって、前記優先クラス部は、キューイングしていた前記信号を前記優先ゲートへ出力し終えた際に、優先クラスの信号の転送完了を示す制御信号を複製して前記スケジューリング情報変更部に転送し、前記スケジューリング情報変更部は、前記制御信号を受信し、前記優先ゲートの開放状態の終了のタイミングを変更するよう前記ゲート制御部へ指示する。

本発明の一態様は、上述の通信装置であって、前記優先クラス部は、優先クラスの前記信号をキューイングしたときに信号を格納したことを示す格納通知を出力し、前記通信装置は、予め設定された期間において時間をカウントし、カウントが満了するまでに前記優先クラス部から前記格納通知を受信しない場合は、優先クラスの信号の受信完了を前記スケジューリング情報変更部に通知するカウンタ部をさらに備え、前記スケジューリング情報変更部は、前記受信完了の通知を受信し、前記優先ゲートの開放状態の終了のタイミングを変更するよう前記ゲート制御部へ指示する。

本発明の一態様は、優先クラスと非優先クラスを識別するためのクラス識別情報が付与された信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信した前記信号を、前記クラス識別情報に基づき優先クラスと判断した場合は、優先クラスの信号をキューイングする優先クラス部に出力し、非優先クラスと判断した場合は、非優先クラスの信号をキューイングする非優先クラス部に出力する振分ステップと、開放状態において優先クラス部にキューイングされている前記信号を通過させ、閉塞状態において信号の通過を遮断する優先ゲートの状態と、開放状態において前記非優先クラス部にキューイングされている前記信号を通過させ、閉塞状態において信号の通過を遮断する非優先ゲートの状態とを、前記優先ゲートの状態変更のタイミングを表すスケジューリング情報に基づいて制御するゲート制御ステップと、前記優先クラスの信号に応じて、前記スケジューリング情報により示される状態変更のタイミングを変更するスケジューリング情報変更ステップと、前記優先ゲートが通過させた前記信号及び前記非優先ゲートが通過させた前記信号を送信する送信ステップと、を有する信号転送方法である。

本発明により、通信装置の帯域利用効率を向上させることが可能となる。

本発明の第１の実施形態によるスケジュールウィンドウの例を示す図である。 同実施形態による通信装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態による通信装置の構成を示すブロック図である。 従来技術のモバイルフロントホールの構成例を示す図である。 従来技術のレイヤ２ネットワークを用いたモバイルフロントホールの例を示す図である。 従来技術のＴＡＳを示す図である。 従来技術のレイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）の構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による通信装置及び信号転送方法を説明する。以下では、通信装置がレイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）である場合を例に説明するが、通信装置がルータやレイヤ３スイッチなどであっても動作可能である。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態の通信装置におけるスケジュールウィンドウの例を示す図である。各タイムスロットのそれぞれには、優先フレームの転送期間として予約されたウィンドウであるスケジュールウィンドウＷ１、Ｗ２、Ｗ３が設けられている。本実施形態の通信装置の前段の通信ノードは、各スロットにおいてデータ信号の優先フレームの転送を完了すると、そのタイムスロットにおいて最後に転送したデータ信号の優先フレームに続けて、ゲート縮退フレームを送信する。ゲート縮退フレームは、優先フレームの転送が完了したことを示す制御信号の優先フレームである。同図に示すフレームＦ１１〜Ｆ１２、Ｆ２１〜Ｆ２２、Ｆ３１〜Ｆ３３はデータ信号の優先フレームであり、フレームＧ１、Ｇ２、Ｇ３はゲート縮退フレームである。

本実施形態の通信装置は、前段の通信ノードから受信したフレームのうち、優先フレームを優先キューにキューイングし、優先フレーム以外のフレームである非優先フレームを非優先キューにキューイングする。キューイングとは、信号を次段に出力するまで一時的にバッファリング（格納）することである。通信装置は、優先フレームの転送期間として予約されたスケジュールウィンドウにおいて、優先キューにキューイングされているデータ信号の優先フレーム全てが優先クラスのゲートを通過した後にゲート縮退フレームを検出すると、ゲート縮退を行う。ゲート縮退とは、優先フレームの転送期間として予約されたスケジュールウィンドウの終了タイミングよりも早く、優先クラスのゲートを閉塞することである。通信装置は、ゲート縮退を行うことにより、優先フレームについて予約されたスケジュールウィンドウの終了タイミングよりも早く非優先クラスのゲートを開放し、非優先キューにキューイングしていた非優先フレームの転送を開始する。

例えば、スケジュールウィンドウＷ１において、優先キューにキューイングされていたフレームＦ１１、Ｆ１２が優先クラスのゲートを通過した後、通信装置は、ゲート縮退フレームＧ１を検出する。通信装置は、ゲート縮退フレームＧ１を検出すると、予約されたスケジュールウィンドウＷ１の終了タイミングｔ１よりも時間幅Ｔ１だけ早いタイミングｔ１’にスケジュールウィンドウＷ１を終了して優先クラスのゲートを閉塞し、非優先クラスのゲートを開放する。これにより、通信装置は、予約されていた終了タイミングｔ１よりも早く、非優先フレームの送信を開始する。

同様に、通信装置は、スケジュールウィンドウＷ２においてフレームＦ２１、Ｆ２２がゲートを通過した後にゲート縮退フレームＧ２を検出すると、スケジュールウィンドウＷ２を予約されていた終了タイミングｔ２よりも時間幅Ｔ２だけ早いタイミングｔ２’で終了し、非優先フレームの送信を開始する。

図２は、第１の実施形態による通信装置１０の構成を示すブロック図である。同図に示す通信装置１０は、例えば、図５に示すＬ２ＮＷにおいて、Ｌ２ＳＷに代えて用いられる。このように、通信装置１０は、下位装置（例えば、ＲＲＨ）と上位装置（例えば、ＢＢＵ）とが接続される通信網を構成するネットワーク装置として用いることができる。

通信装置１０は、受信部１１−０〜１１−Ｋ（Ｋは０以上の整数）と、クラス部１２−０−０〜１２−Ｋ−Ｎ（Ｎは１以上の整数）と、ＶＬＡＮシェーパ１３と、優先クラス部１４−０と、通常クラス部１４−１〜１４−Ｍ（Ｍは１以上の整数）と、スケジューリング情報変更部１５と、タイムスケジューラ１６と、ゲート１７−０〜１７−Ｍと、クラススケジューラ１８と、ポートシェーパ１９とを備える。

受信部１１−ｋ（ｋは０以上Ｋ以下の整数）は、ＶＬＡＮの識別番号がｋである信号のフレームを、前段の通信ノードから受信する。前段の通信ノードは、例えば、他の通信装置１０でもよく、図５に示す光装置でもよい。識別番号ｋのＶＬＡＮを、「ＶＬＡＮ＃ｋ」と記載する。ＶＬＡＮ＃ｋの各フレームには、フレームの転送の優先度を表すクラス０〜クラスＮのいずれかが割り当てられており、その割当てられたクラスを表すクラス識別情報が付与されている。受信部１１−ｋは、ＶＬＡＮ＃ｋのクラスｎ（ｎは０以上Ｎ以下の整数）のフレームをクラス部１２−ｋ−ｎに出力する。

クラス０〜Ｎは、転送の優先度に応じて、優先クラスと、非優先クラスである通常クラスとに分類される。クラス０の優先度が最も高い場合、クラス０〜クラスｉ（ｉは０以上Ｎ−１以下の整数のいずれか）が優先クラスであり、クラス（ｉ＋１）〜クラスＮが通常クラスである。クラス（ｉ＋１）〜クラスＮはさらに、優先度に応じてＭ段階の通常クラスに分けられる。ＶＬＡＮ＃０〜ＶＬＡＮ＃Ｋでｉの値は同一でもよく、同一でなくてもよい。以下では、優先クラスのフレームを「優先フレーム」、通常クラスのフレームを「通常フレーム」とも記載する。優先フレーム及び通常フレームには、データ信号のフレーム及び制御信号のフレームがある。例えば、通信装置１０が、図５に示すＬ２ＮＷに用いられる場合、データ信号はフロントホール信号である。また、制御信号の優先フレームには、ゲート縮退フレームがある。

クラス部１２−ｋ−ｎは、受信部１１−ｋからＶＬＡＮ＃ｋのクラスｎのフレームを受信する。クラス部１２−ｋ−ｎは、受信したフレームを、ＶＬＡＮの識別番号「ＶＬＡＮ＃ｋ」と対応付けて、ＶＬＡＮシェーパ１３に送信する。

ＶＬＡＮシェーパ１３は、ＶＬＡＮ＃０〜ＶＬＡＮ＃ｋそれぞれのクラス０〜クラスＮのフレームをクラス部１２−０−０〜１２−Ｋ−Ｎから取得する。ＶＬＡＮシェーパ１３は、フレームごとに、そのフレームに付与されているクラス識別情報に基づいてクラスを判断し、判断したクラスに応じてフレームを優先クラス部１４−０及び通常クラス部１４−１〜１４−Ｍのいずれかに振分けて出力する。例えば、ＶＬＡＮシェーパ１３は、クラス０〜クラスｉの場合、優先フレームであるため優先クラス部１４−０に出力する。また、ＶＬＡＮシェーパ１３は、クラス（ｉ＋１）〜クラスＮの場合、フレームを優先度が異なるＭ段階の通常クラスに振分け、振分先に応じた通常クラス部１４−１〜１４−Ｍに出力する。ＶＬＡＮシェーパ１３は、フレーム出力時に、通信状況に応じて優先クラス部１４−０及び通常クラス部１４−１〜１４−Ｍのそれぞれに制限帯域を超えたフレームをキューイングさせるシェイピングを行う。

優先クラス部１４−０は、優先フレームのキュー（優先キュー）を有する。優先クラス部１４−０は、ＶＬＡＮシェーパ１３から受信した優先フレームをキューに入力する。優先クラス部１４−０は、優先フレームのキューイングを制御するゲート１７−０が閉塞されている場合、キューに入れられた優先フレームを転送せず、待機させる。優先クラス部１４−０は、ゲート１７−０が開放されている場合、キューに入れられた優先フレームを、ゲート１７−０を介してポートシェーパ１９に転送する。優先クラス部１４−０は、キューに入れていたデータ信号の優先フレーム全てについてゲート１７−０の通過が完了した後に、ゲート縮退フレームを検出した場合、そのゲート縮退フレームを複製してスケジューリング情報変更部１５に転送し、優先フレームの転送完了を通知する。

通常クラス部１４−１〜１４−Ｍは、通常フレームのキュー（非優先キュー）を有する。通常クラス部１４−１〜１４−Ｍは、ＶＬＡＮシェーパ１３から受信した通常フレームをキューに入力する。通常クラス部１４−ｍ（ｍは１以上Ｍ以下の整数）は、通常フレームのキューイングを制御するゲート１７−ｍが閉塞されている場合、キューに入れられた通常フレームを転送せず、待機させる。通常クラス部１４−ｍは、ゲート１７−ｍが開放されている場合、キューに入れられた通常フレームを、ゲート１７−ｍを介してクラススケジューラ１８に転送する。

スケジューリング情報変更部１５は、優先クラスのスケジュールウィンドウにおいて、優先クラス部１４−０から複製されたゲート縮退フレームを受信することにより、優先フレームの転送完了の通知を受ける。スケジューリング情報変更部１５は、この通知を受けると、優先クラスのスケジュールウィンドウを終了するスケジュール変更をタイムスケジューラ１６に指示する。

タイムスケジューラ１６は、スケジューリング情報に基づいて、ゲート１７−０〜１７−Ｍの開放（フレーム通過）及び閉塞（フレーム遮断）の状況を管理する。例えば、スケジューリング情報は、優先クラス及び通常クラスのそれぞれのフレームを通過又は遮断する期間、すなわち、スケジュールウィンドウの開始及び終了のタイミングの情報を表す。Ｍ＝１の場合、スケジューリング情報に優先クラスについてのみフレームを通過又は遮断する期間のみを設定しておき、ゲート１７−１はゲート１７−０が開放のときに閉塞、ゲート１７−０が閉塞のときに開放としてもよい。タイムスケジューラ１６は、スケジューリング情報を、例えば、外部データベース等から取得する。タイムスケジューラ１６は、優先クラスのスケジュールウィンドウにおいてゲート１７−０を開放しているときに、スケジューリング情報変更部１５からのスケジュール変更の指示を受けた場合に、スケジューリング情報から得られる優先クラスのスケジュールウィンドウの終了タイミングよりも早くゲート１７−０を閉塞し、通常クラスのゲート１７−１〜１７−Ｍのうち一以上を通常クラス内の優先度に応じて開放する。

ゲート１７−０は、優先フレームのキューイングを制御する。ゲート１７−０は、開放状態のときに、優先クラス部１４−０においてキューイングされている優先フレームを通過させてポートシェーパ１９に出力し、閉塞状態のときは優先フレームの通過を遮断する。ゲート１７−１〜１７−Ｍは、通常フレームのキューイングを制御する。ゲート１７−ｍ（ｍは１以上Ｍ以下の整数）は、開放状態のときに、通常クラス部１４−ｍにおいてキューイングされている通常フレームを通過させてクラススケジューラ１８に出力し、閉塞状態のときは通常フレームの通過を遮断する。

クラススケジューラ１８は、通常クラスのフレームに対して送信タイミングのスケジューリング処理を行う。クラススケジューラ１８は、ゲート１７−１〜１７−Ｍから受信した通常フレームを、通常フレームの優先度に応じたタイミングでポートシェーパ１９に転送する。ポートシェーパ１９は、制限帯域を超えないように、次段の通信ノードにゲート１７−０が出力した優先フレームと、クラススケジューラ１８が出力した通常フレームとを転送する。次段の通信ノードは、例えば、他の通信装置１０でもよく、図５に示す光装置でもよい。

上記のような構成により、通信装置１０の受信部１１−０〜１１−Ｋはそれぞれ、ＶＬＡＮ＃０〜ＶＬＡＮ＃Ｋのフレームを受信し、フレームに付加されているクラス識別情報に基づいて識別したクラスに応じてクラス部１２−０−０〜１２−Ｋ−Ｎに出力する。クラス部１２−０−０〜１２−Ｋ−Ｎは、受信したフレームをＶＬＡＮの識別番号と対応付けてＶＬＡＮシェーパ１３に出力する。ＶＬＡＮシェーパ１３は、フレームのクラスに応じて優先フレームであるか通常フレームであるかを判断し、優先フレームを優先クラス部１４−０に、通常フレームを通常クラス部１４−１〜１４−Ｍに出力する。

優先クラス部１４−０は、例えば、図１のフレームＦ１１、Ｆ１２及びゲート縮退フレームＧ１をキューイングする。タイムスケジューラ１６は、スケジューリング情報により示されるスケジュールウィンドウＷ１の開始タイミングにゲート１７−０を開放し、ゲート１７−１〜１７−Ｍを閉塞する。ゲート１７−０は、優先クラス部１４−０がキューイングしていたフレームＦ１１、Ｆ１２を通過させ、ポートシェーパ１９に出力する。優先クラス部１４−０は、次にキューから取り出すフレームがゲート縮退フレームＧ１であることを検出する。優先クラス部１４−０は、検出したゲート縮退フレームＧ１を複製し、スケジューリング情報変更部１５に転送して優先フレームの転送完了を通知する。ゲート１７−０は、優先クラス部１４−０がキューイングしていたゲート縮退フレームＧ１を通過させ、ポートシェーパ１９に出力する。ポートシェーパ１９は、フレームＦ１１、Ｆ１２、ゲート縮退フレームＧ１を次段の通信ノードに出力する。

スケジューリング情報変更部１５は、優先クラス部１４−０から複製されたゲート縮退フレームＧ１を受信すると、スケジュール変更をタイムスケジューラ１６に指示する。タイムスケジューラ１６は、タイミングｔ１’にスケジューリング情報変更部１５からスケジュール変更を受信すると、スケジューリング情報に記述されているスケジュールウィンドウＷ１の終了タイミングｔ１を待たずにゲート１７−０を閉塞し、通常クラスのゲート１７−１〜１７−Ｍのうち少なくとも一部を開放する。開放状態のゲート１７−ｍ（ｍは１以上Ｍ以下の整数）は、通常クラス部１４−ｍにキューイングされた通常フレームをクラススケジューラ１８に出力し、ポートシェーパ１９は、クラススケジューラ１８から出力された通常フレームを次段の通信ノードに転送する。

［第２の実施形態］
第１の実施形態においては、タイムスケジューラは、前段の通信ノードから受信したゲート縮退フレームに基づいてゲート開閉命令を出している。本実施形態では、ゲート縮退フレームに代えて、優先クラスのスケジュールウィンドウにおいて時間を計測するタイムカウンタを利用する。

図３は、本実施形態による通信装置１０ａの構成を示すブロック図である。同図において、図２に示す第１の実施形態による通信装置１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。通信装置１０ａは、受信部１１−０〜１１−Ｋ（Ｋは０以上の整数）と、クラス部１２−０−０〜１２−Ｋ−Ｎ（Ｎは１以上の整数）と、ＶＬＡＮシェーパ１３と、優先クラス部１４−０ａと、通常クラス部１４−１〜１４−Ｍ（Ｍは１以上の整数）と、タイムカウンタ２１と、スケジューリング情報変更部２２と、タイムスケジューラ１６と、ゲート１７−０〜１７−Ｍと、クラススケジューラ１８と、ポートシェーパ１９とを備える。

優先クラス部１４−０ａは、フロントホール信号などの優先フレームが優先クラス部１４−０ａに到来し、キューへの格納が完了したときにタイムカウンタ２１に格納完了を通知する。タイムカウンタ２１は、この通知を受けてから時間のカウントを開始する。通信装置１０ａに予め定めた期間内にフロントホール信号が再度到来せず、優先クラス部１４−０ａからの格納完了を受信しない場合、タイムカウンタ２１は、タイムスケジューラ１６にフロントホール信号（優先フレーム）が完全に到来したことをスケジューリング情報変更部２２に通知する。スケジューリング情報変更部２２は、この通知を受信すると、スケジュール変更をタイムスケジューラ１６に指示する。タイムスケジューラ１６がスケジュール変更の指示を受信してからの通信装置１０ａの処理は、第１の実施形態の通信装置１０の処理と同様である。

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ために、例えば、従来技術のＴＡＳを利用し、各トラヒックの転送スケジュールに合わせて、優先度に応じた信号のゲートの開放及び閉塞の状態を制御した場合、スケジュールされたタイミングまでゲートが開放される。そのため、実際には受信するフレームが少ない場合には、無駄に帯域を占有し、帯域利用効率が低下してしまう。上述した実施形態の通信装置によれば、スケジューリング情報により予め決められたタイミングに従って、フレームの優先度に応じた各ゲートを開放又は閉塞することにより各優先度のフレームの転送を制御しながら、高優先度のフレームの通信状況に応じて、スケジューリング情報により決められたゲートの状態切替のタイミングを変更する。これにより、優先度の高いフレームの遅延を低減しながら、帯域利用効率を向上させることが可能となる。

以上説明した実施形態によれば、通信装置は、優先クラス部と、非優先クラス部と、受信部と、振分部と、優先ゲートと、非優先ゲートと、ゲート制御部と、スケジューリング情報変更部と、送信部とを備える。例えば、優先クラス部は優先クラス部１４−０、１４−０ａに対応し、非優先クラス部は通常クラス部１４−１〜１４−Ｍに対応し、受信部は受信部１１−０〜１１−Ｋに対応し、振分部はＶＬＡＮシェーパ１３に対応し、優先ゲートはゲート１７−０に対応し、非優先ゲートはゲート１７−１〜１７−Ｍに対応し、ゲート制御部はタイムスケジューラ１６に対応し、スケジューリング情報変更部はスケジューリング情報変更部１５、２２に対応し、送信部はポートシェーパ１９に対応する。

優先クラス部は、優先クラスの信号をキューイングし、非優先クラス部は、非優先クラスの信号をキューイングする。例えば、優先クラスの信号は優先フレームであり、非優先クラスの信号は通常フレームである。受信部は、優先クラスと非優先クラスを識別するためのクラス識別情報が付与された信号を受信する。振分部は、受信部が受信した信号を、クラス識別情報に基づき優先クラスと判断した場合は優先クラス部に出力し、非優先クラスと判断した場合は非優先クラス部に出力する。優先ゲートは、開放状態において優先クラス部にキューイングされている信号を通過させ、閉塞状態において信号の通過を遮断する。非優先ゲートは、開放状態において非優先クラス部にキューイングされている信号を通過させ、閉塞状態において信号の通過を遮断する。ゲート制御部は、優先ゲートの状態変更のタイミングを表すスケジューリング情報に基づいて、優先ゲート及び非優先ゲートの状態を制御する。スケジューリング情報変更部は、優先クラスの信号に応じて、スケジューリング情報により示される状態変更のタイミングを変更するようゲート制御部へ指示する。送信部は、優先ゲートが通過させた信号及び非優先ゲートが通過させた信号を送信する。このように、通信装置は、優先クラスのデータ信号の受信状況に応じて、優先クラスの信号の転送のためのタイムスケジュールの変更を行って、優先クラス部と接続されたゲートを縮退させる。よって、優先クラスの信号のトラヒックが少ないときには、優先クラスについて予約されたウィンドウの終了時刻よりも早くに非優先クラスの信号が転送可能となり、帯域利用効率が向上する。

優先クラス部は、キューイングしていた信号を優先ゲートへ出力し終えた際に、優先クラスの信号の転送完了を示す制御信号を複製してスケジューリング情報変更部に転送してもよい。この制御信号は、例えば、ゲート縮退フレームである。スケジューリング情報変更部は、優先クラス部からこの制御信号を受信し、優先ゲートの開放状態の終了のタイミングを変更するようゲート制御部へ指示する。これにより、通信装置は、例えば、Ｌ２ＮＷにおける優先クラスの信号の受信完了時にさらに受信する制御信号を利用して、優先クラスのスケジュールウィンドウを短縮化することができる。

あるいは、通信装置は、カウンタ部をさらに備え、優先クラス部は、優先クラスの信号をキューイングしたときに信号を格納したことを示す格納通知をカウンタ部に出力してもよい。カウンタ部は、予め設定された期間において時間をカウントし、カウントが満了するまでに優先クラス部から格納通知を受信しない場合は、優先クラスの信号の受信完了をスケジューリング情報変更部に通知する。スケジューリング情報変更部は、受信完了の通知を受信した場合に、優先ゲートの開放状態の終了のタイミングを変更するようゲート制御部へ指示する。これにより、通信装置は、他の通信ノードから優先クラスの信号の転送完了を示す制御信号を受信することなく、優先クラスの信号の受信状態に応じて、優先クラスのスケジュールウィンドウを短縮化することができる。

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。

優先度が異なる信号を転送する通信装置に利用可能である。

１０…通信装置， １０ａ…通信装置， １１−０〜１１−Ｋ…受信部， １２−０−０〜１２−Ｋ−Ｎ…クラス部（Ｎは１以上の整数）， １３…ＶＬＡＮシェーパ， １４−０、１４−０ａ…優先クラス部， １４−１〜１４−Ｍ…通常クラス部， １５…スケジューリング情報変更部， １６…タイムスケジューラ， １７−０〜１７−Ｍ…ゲート， １８…クラススケジューラ， １９…ポートシェーパ， ２１…タイムカウンタ， ２２…スケジューリング情報変更部

Claims (5)

1. 優先クラスのフレームをキューイングする優先クラス部と、
   非優先クラスのフレームをキューイングする非優先クラス部と、
   優先クラスと非優先クラスを識別するためのクラス識別情報が付与されたフレームを受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記フレームを、前記クラス識別情報に基づき優先クラスと判断した場合は前記優先クラス部に出力し、非優先クラスと判断した場合は前記非優先クラス部に出力する振分部と、
   開放状態において前記優先クラス部にキューイングされている前記フレームを通過させ、閉塞状態においてフレームの通過を遮断する優先ゲートと、
   開放状態において前記非優先クラス部にキューイングされている前記フレームを通過させ、閉塞状態においてフレームの通過を遮断する非優先ゲートと、
   前記優先ゲートの状態変更のタイミングを表すスケジューリング情報に基づいて、前記優先ゲート及び前記非優先ゲートの状態を制御するゲート制御部と、
   前記優先クラスのフレームの通信状況に応じて、前記スケジューリング情報により示される前記優先ゲートの開放状態の終了タイミングよりも早く前記優先ゲートを閉塞して前記非優先ゲートを開放するよう前記ゲート制御部へ指示するスケジューリング情報変更部と、
   前記優先ゲートが通過させた前記フレーム及び前記非優先ゲートが通過させた前記フレームを送信する送信部と、
   を備える通信装置。
2. 前記受信部は、前段の通信ノードから優先クラスのフレームの転送完了を示す制御信号を受信し、
   前記優先クラス部は、前記制御信号を複製して前記スケジューリング情報変更部に転送し、
   前記スケジューリング情報変更部は、前記制御信号を受信し、前記スケジューリング情報により示される前記優先ゲートの開放状態の終了タイミングよりも早く前記優先ゲートを閉塞して前記非優先ゲートを開放するよう前記ゲート制御部へ指示する、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記優先クラス部は、優先クラスの前記フレームをキューイングしたときにフレームを格納したことを示す格納通知を出力し、
   前記通信装置は、予め設定された期間において時間をカウントし、カウントが満了するまでに前記優先クラス部から前記格納通知を受信しない場合は、優先クラスのフレームの受信完了を前記スケジューリング情報変更部に通知するカウンタ部をさらに備え、
   前記スケジューリング情報変更部は、前記受信完了の通知を受信し、前記スケジューリング情報により示される前記優先ゲートの開放状態の終了タイミングよりも早く前記優先ゲートを閉塞して前記非優先ゲートを開放するよう前記ゲート制御部へ指示する、
   請求項１に記載の通信装置。
4. 前記スケジューリング情報が示す前記優先ゲートの状態変更のタイミングは、ＴＡＳ（Time Aware Shaper）によるスケジューリングに基づく、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の通信装置。
5. 優先クラスと非優先クラスを識別するためのクラス識別情報が付与されたフレームを受信する受信ステップと、
   前記受信ステップにおいて受信した前記フレームを、前記クラス識別情報に基づき優先クラスと判断した場合は、優先クラスのフレームをキューイングする優先クラス部に出力し、非優先クラスと判断した場合は、非優先クラスのフレームをキューイングする非優先クラス部に出力する振分ステップと、
   開放状態において優先クラス部にキューイングされている前記フレームを通過させ、閉塞状態においてフレームの通過を遮断する優先ゲートの状態と、開放状態において前記非優先クラス部にキューイングされている前記フレームを通過させ、閉塞状態においてフレームの通過を遮断する非優先ゲートの状態とを、前記優先ゲートの状態変更のタイミングを表すスケジューリング情報に基づいて制御するゲート制御ステップと、
   前記優先クラスのフレームの通信状況に応じて、前記スケジューリング情報により示される前記優先ゲートの開放状態の終了タイミングよりも早く前記優先ゲートを閉塞して前記非優先ゲートを開放するスケジューリング情報変更ステップと、
   前記優先ゲートが通過させた前記フレーム及び前記非優先ゲートが通過させた前記フレームを送信する送信ステップと、
   を有するフレーム転送方法。

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