JP7040209B2 - パケット処理装置及びパケット処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、パケット処理装置及びパケット処理方法に関する。

近年、第５世代移動通信システム(５Ｇ)の実現に向け、ＢＢＵ（Baseband Unit）及びＲＲＨ（Remote Radio Head)で構成するＣ－ＲＡＮ(Centralized Radio Access Network)が検討されている。ＢＢＵとＲＲＨとの間のＭＦＨ(Mobile Front Haul)回線は、無線のアナログ信号をほぼそのまま伝送するＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）方式の採用が検討されている。

ＭＦＨ回線と接続する通信システムでは、情報がレイヤ２パケットとして扱われるため、基地局間を接続するＭＢＨ(Mobile Back Haul)回線や有線ネットワーク等との間でネットワークを共有できる。しかしながら、通信システムでは、ＭＦＨ回線からのＭＦＨパケットが、他のパケット、例えば、ＭＢＨ回線からのＭＢＨパケットとの競合で出力遅延が生じるため、出力遅延を抑制する優先制御処理が知られている。優先制御処理は、後続の高優先パケットが、キューイングされている低優先パケットを追い越して優先的に読み出されることになるため、高優先パケット、すなわちＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

しかしながら、優先制御処理では、低優先パケットの読出し中に高優先パケットが到着した場合、読出し中の低優先パケットの読出出力が完了するまでは高優先パケットの読出動作を停止する。その結果、最大で約１パケット分の待ちが生じることになる。例えば、リンク速度が１Ｇｂｐｓ、パケット長が９０００バイトの場合、約７μ秒の出力遅延となる。ＭＦＨ回線では、ＲＲＨとＢＢＵとの間で１００μ秒以下の出力遅延が求められているため、多段ノード構成の場合、この１パケット分の出力遅延が無視できなくなる。

そこで、更なる出力遅延を抑制する方法としてＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２．１ＴＳＮ(Time Sensitive Networking)が検討されている。ＴＳＮには、パケットの出力遅延を抑制するデータプレーン機能としてＩＥＥＥ８０２．１ＱｂｖというＴＡＳ(Time Aware Shaper)方式がある。

特開平１０－１０７８０３号公報 特開２００３－３１８９６４号公報 特表平９－５０４６７２号公報 特開２０１６－１１６０２６号公報

例えば、ＴＡＳ方式を採用したパケットスイッチを複数段配置した通信システムを想定する。この場合、各パケットスイッチは、高優先パケットとしてＭＦＨパケットを優先出力すべく、ＭＦＨパケットの送信端の送信タイミングや、各パケットスイッチのゲート毎の伝送遅延を考慮し、通信システム全体で各ゲートの開閉タイミングを調整する必要がある。

一つの側面では、高優先パケットの出力遅延を抑制できるパケット処理装置及びパケット処理方法を提供することを目的とする。

一つの態様のパケット処理装置は、所定時間のタイムスロット毎に受信した到着パケットの処理を行うパケット処理装置であって、複数の格納部と、ゲートと、解析部と、制御部と、第１の判定部と、第２の判定部とを有する。格納部は、到着パケットの種別毎に到着パケットを格納する。ゲートは、各格納部の出力を開閉する。解析部は、タイムスロット毎の到着パケット数に基づき、到着パケットが到着するバースト区間及びバースト区間が観測される観測周期を測定する。制御部は、バースト区間と、当該バースト区間の直前及び直後のタイムスロットとを含んだ期間であって、かつ、所定種別の到着パケットを優先的に出力する優先区間における各ゲートの開閉を制御する。第１の判定部は、優先区間直後のタイムスロットから次に到来する優先区間内の始点タイムスロット終了までの第１の期間内で到着パケット数を収集する。更に、第１の判定部は、収集した到着パケット数が正の場合に観測周期の前方ズレを判定する。第２の判定部は、第１の期間後における優先区間直後のタイムスロットから、次に到来する優先区間内のバースト区間の始点タイムスロット終了までの第２の期間内で到着パケット数を収集する。第２の判定部は、収集した到着パケット数が０の場合に観測周期の後方ズレを判定する。

一つの態様では、高優先パケットの出力遅延を抑制できる。

図１は、本実施例の通信システムの一例を示す説明図である。 図２は、パケットスイッチのハードウェア構成の一例を示す説明図である。 図３は、パケット処理部の構成の一例を示す説明図である。 図４は、リストテーブルの一例を示す説明図である。 図５は、無線信号の信号構成の一例を示す説明図である。 図６は、正常時の観測周期の一例を示す説明図である。 図７Ａは、前方ズレ時の観測周期の一例を示す説明図である。 図７Ｂは、後方ズレ時の観測周期の一例を示す説明図である。 図８は、前方ズレに対する補正後のリストテーブルの一例を示す説明図である。 図９は、周期判定処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフロー図である。 図１０は、クローズＴＳ決定処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフロー図である。 図１１は、第１の定常監視処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフロー図である。 図１２は、第１の定常監視処理に関わる観測周期内のＴＳ毎の情報収集タイミングの課題の一例を示す説明図である。 図１３は、第１の定常監視処理での課題の一例を示す説明図である。 図１４は、本実施例に関わる解析部の機能構成の一例を示す説明図である。 図１５は、本実施例に関わる観測周期内のＴＳ毎の情報収集タイミングの一例を示す説明図である。 図１６は、第１の補正部による観測周期内の区間スキップ増加後の情報収集タイミングの一例を示す説明図である。 図１７は、第２の補正部による前方ズレ補正時のリストテーブルの一例を示す説明図である。 図１８は、第２の補正部による後方ズレ補正時のリストテーブルの一例を示す説明図である。 図１９は、第３の判定部の処理動作の一例を示す説明図である。 図２０は、第４の判定部の処理動作の一例を示す説明図である。 図２１は、本実施例に関わる観測周期内のＴＳ毎の情報収集タイミングの一例を示す説明図である。 図２２は、第２の定常監視処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフロー図である。 図２３は、第２の定常監視処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフロー図である。 図２４は、第２の定常監視処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフロー図である。 図２５は、第２の定常監視処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフロー図である。 図２６は、パケット処理プログラムを実行するコンピュータの一例を示す説明図である。

以下、図面に基づいて、本願の開示するパケット処理装置及びパケット処理方法の実施例を詳細に説明する。尚、各実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

図１は、本実施例の通信システム１の一例を示す説明図である。図１に示す通信システム１は、ＭＢＨ回線２Ａと、ＭＦＨ回線２Ｂと、バックボーン回線２Ｃとを有する。ＭＢＨ回線２Ａは、複数の基地局（ｅＮＢ:evolved Node B）３間を接続する回線である。基地局３は、無線アンテナを通じて無線端末４と無線で接続する。ＭＦＨ回線２Ｂは、ＲＲＨ５とＢＢＵ６との間を接続する回線である。ＲＲＨ５は、無線端末４と無線で接続する。ＭＦＨ回線２Ｂは、ＲＲＨ５とＢＢＵ６との間で無線信号をＬ２フレームのＭＦＨパケットで伝送するＣＰＲＩ方式を採用している。バックボーン回線２Ｃは、ＭＢＨ回線２Ａ及びＭＦＨ回線２Ｂの他に、他の有線ネットワークと接続し、ＭＢＨ回線２ＡからのＭＢＨパケット、ＭＦＨ回線２ＢからのＭＦＨパケット等の各種パケットを伝送する。ＭＦＨパケットは、ＭＢＨパケットに比較して出力遅延の抑制が強く求められている。

ＢＢＵ６は、無線区間のスケジューリング機能を有する。スケジューリング機能は、１サブフレームに送信すべき、例えば、ユーザデータ、符号化率及び変調方式等の各種要素を決定する機能である。ＢＢＵ６は、ユーザデータをＬ２フレームに分割してＭＦＨパケットをＲＲＨ５宛に伝送する。つまり、ＢＢＵ６は、サブフレーム間隔、例えば、１ｍ秒毎にＭＦＨパケットをＲＲＨ５宛に伝送する。また、ＲＲＨ５は、受信した無線信号のユーザデータをＬ２フレームに分割してＭＦＨパケットをＢＢＵ６宛に伝送する。

バックボーン回線２Ｃは、複数のパケットスイッチ７を配置し、ＭＢＨ回線２ＡからのＭＢＨパケットや、ＭＦＨ回線２ＢからのＭＦＨパケットを伝送する回線である。更に、パケットスイッチ７は、ＭＢＨパケット及びＭＦＨパケットの他に、様々なパケットを伝送する。パケットスイッチ７は、ＩＥＥＥ８０２．１ＱｂｖのＴＡＳ(Time Aware Shaper)方式を適用し、ＭＦＨパケットを高優先パケットとして出力する。

図２は、パケットスイッチ７のハードウェア構成の一例を示す説明図である。図２に示すパケットスイッチ７は、入出力ＩＦ(Interface)１１と、複数のパケット処理部１２と、ＳＷ(Switch)１３と、メモリ１４と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５とを有する。入出力ＩＦ１１は、バックボーン回線２Ｃ等の各種回線と接続し、パケットを入出力するＩＦである。入出力ＩＦ１１は、例えば、バックボーン回線２Ｃに接続するＲＲＨ５、ＢＢＵ６や、他のパケットスイッチ７と接続する。パケット処理部１２は、ＴＡＳ方式を適用したパケット処理を実行する。ＳＷ１３は、パケット処理部１２の入出力を切替えるスイッチである。メモリ１４は、各種情報を記憶する領域である。ＣＰＵ１５は、パケットスイッチ７全体を制御する。

図３は、パケット処理部１２の一例を示す説明図である。図３に示すパケット処理部１２は、第１のキュー２１Ａと、第２のキュー２１Ｂと、第１のゲート２２Ａと、第２のゲート２２Ｂと、セレクタ２３と、収集部２４と、解析部２５と、リストテーブル２６と、制御部２７とを有する。第１のキュー２１Ａは、到来する受信パケットの内、ＭＦＨパケットをキューイングする格納部である。第１のキュー２１Ａは、受信パケット内のＶＬＡＮタグのＰビットを識別し、その識別結果に基づき、受信パケットがＭＦＨパケットの場合、ＭＦＨパケットをキューイングする。第２のキュー２１Ｂは、到来する受信パケットの内、例えば、ＭＢＨパケット等の非ＭＦＨパケットをキューイングする格納部である。第２のキュー２１Ｂは、受信パケット内のＶＬＡＮタグのＰビットを識別し、その識別結果に基づき、受信パケットが非ＭＦＨパケットの場合、非ＭＦＨパケットをキューイングする。尚、ＭＦＨパケットは高優先パケットであるのに対し、非ＭＦＨパケットは低優先パケットである。その結果、ＭＦＨパケットを優先的に出力することで、非ＭＦＨパケットとの間の競合を回避してＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。第１のゲート２２Ａは、第１のキュー２１Ａ内のＭＦＨパケットの出力を開閉する。第２のゲート２２Ｂは、第２のキュー２１Ｂ内の非ＭＦＨパケットの出力を開閉する。セレクタ２３は、第１のゲート２２Ａ又は第２のゲート２２Ｂの出力を選択出力する。

収集部２４は、到着パケットの統計情報を収集する。統計情報は、時間帯毎の到着パケット数である。尚、到着パケット数は、例えば、パケット数に限定されるものではなく、当該パケットのバイト数であっても良い。解析部２５は、到着パケット数の統計情報を解析し、到着パケットの周期性及びパターン等の周期性パターンを特定する。解析部２５は、到着パケットの到着間隔（周期性）及びパターン（平均到着量、バーストの揺らぎ度合）を学習する。制御部２７は、解析部２５の解析結果に基づき、リストテーブル２６のテーブル内容を更新する。制御部２７は、到着パケットの周期性パターンに基づき、リストテーブル２６内のＴＳ（Time Slot）番号及びＴＳ番号毎の滞留時間を更新する。尚、ＴＳは、ゲートの開状態又は閉状態が継続する単位時間に相当し、例えば、時間を一定時間（周期性パターン）に区分し、その一定時間を、ゲート開閉を切替える時間単位に分割した各時間間隔のことである。また、各ＴＳの時間間隔は、後述する図４に示すリストテーブル２６の滞留時間で規定され、各時間間隔は異なる値に設定可能である。更に、制御部２７は、周期性パターンに基づき、リストテーブル２６内の第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２ＢのＴＳ番号毎の設定状態を更新する。制御部２７は、受信パケット内のＭＦＨパケットの到着パケット数に基づき、高優先パケットであるＭＦＨパケットの到着タイミングを予測する。尚、設定状態は、第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂの開閉情報、例えば、オープン及びクローズである。尚、制御部２７は、ＭＦＨパケットが高優先パケット、非ＭＦＨパケットが低優先パケットであるため、第１のゲート２２Ａを常時オープンとし、第２のゲート２２ＢをＴＳ単位でオープン又はクローズとする。第１のゲート２２Ａは、オープンの場合、第１のキュー２１Ａに保持中のＭＦＨパケットを出力することになる。第２のゲート２２Ｂは、オープンの場合、第２のキュー２１Ｂに保持中の非ＭＦＨパケットを出力すると共に、クローズの場合、第２のキュー２１Ｂに保持中の非ＭＦＨパケットの出力停止しながら、第１のキュー２１Ａに保持中のＭＦＨパケットを出力する。

図４は、リストテーブル２６の一例を示す説明図である。図４に示すリストテーブル２６は、ＴＳ番号２６Ａと、第１のゲート２２Ａの設定状態２６Ｂと、第２のゲート２２Ｂの設定状態２６Ｃと、滞留時間２６Ｄとを対応付けて管理する。ＴＳ番号２６Ａは、受信パケットのＴＳ(Time Slot)を識別する番号である。第１のゲート２２Ａの設定状態２６Ｂは、第１のゲート２２Ａのオープン（Ｏ）／クローズ（Ｃ）状態を示すゲート開閉情報である。第２のゲート２２Ｂの設定状態２６Ｃは、第２のゲート２２Ｂのオープン／クローズ状態を示すゲート開閉情報である。滞留時間２６Ｄは、ＴＳ番号２６Ａの割当時間である。ＴＳ番号２６Ａは、０～Ｎまでの範囲で適宜変更可能である。尚、図４に示す例では、Ｎ＝１４とする。第１のゲート２２Ａの設定状態２６Ｂ及び第２のゲート２２Ｂの設定状態２６Ｃも、ＴＳ番号２６Ａ毎に適宜変更可能である。滞留時間２６Ｄも、ＴＳ番号２６Ａ毎に適宜変更可能である。制御部２７は、リストテーブル２６を参照し、ＴＳ番号“０”のタイミングでＴＳ番号“０”に対応する設定状態を第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂに設定する。次に、制御部２７は、ＴＳ番号“１”のタイミングでＴＳ番号“１”に対応する設定状態を第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂに設定する。更に、制御部２７は、ＴＳ番号“２”からＴＳ番号“Ｎ”までの各タイミングで各設定状態を第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂに順次設定する。そして、制御部２７は、ＴＳ番号“Ｎ”に対応する設定状態を設定後、再度、ＴＳ番号“０”に戻り、ＴＳ番号“０”に対応する設定状態を設定し、ＴＳ番号“１”からＴＳ番号“Ｎ”までの各タイミングで設定状態を順次設定することになる。つまり、制御部２７は、リストテーブル２６を参照し、ＴＳ番号“０”からＴＳ番号“Ｎ”までの各タイミングで各設定状態を第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂに周期的に繰り返し順次設定することになる。

図５は、無線信号の信号構成の一例を示す説明図である。図５に示す無線信号は、例えば、１ｍ秒のサブフレームで構成し、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）と、ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）とを有する。ＰＤＣＣＨは、制御情報を格納する領域である。制御情報は、例えば、帯域予約量を有する。ＰＤＳＣＨは、ユーザデータを格納する領域である。帯域予約量は、例えば、ＰＤＳＣＨ内のＲＢ（Resource Block）にユーザデータを割当てた量を示す情報である。

図６は、正常時の観測周期の一例を示す説明図である。縦軸は、到着パケットのパケット数、横軸は、時間軸とする。解析部２５は、観測周期内のＴＳ毎のパケット数からバースト区間が“５”、“６”及び“７”の周期性パターンを特定する。尚、バースト区間は、データあり、すなわち到着パケット数が正の区間である。解析部２５は、到着パケットから周期性パターンを特定し、周期性パターンを所定回数連続して特定した場合にＭＦＨパケットの周期性パターンと判断する。解析部２５は、ＭＦＨパケットの周期性パターンと判断した場合、周期性パターンのバースト区間を特定する。バースト区間は、データあり、すなわち到着パケット数が正のＴＳ区間である。そして、解析部２５は、特定された周期性パターンのバースト区間及び、バースト区間の前後１ＴＳ分のマージン区間を特定する。制御部２７は、バースト区間及びマージン区間の各ＴＳ番号の第２のゲート２２Ｂをクローズに設定する。解析部２５は、図６に示す周期性パターンの場合、例えば、“５”、“６”及び“７”のバースト区間を特定する。解析部２５は、例えば、“５”、“６”及び“７”がバースト区間の周期性パターンを特定した場合、バースト区間をＴＳ番号“５”、“６”及び“７”に特定する。更に、解析部２５は、バースト区間直前のＴＳ番号“５”の１ＴＳ分前のＴＳ番号“４”及び、バースト区間直後のＴＳ番号“７”の１ＴＳ分後のＴＳ番号“８”をマージン区間と特定する。そして、制御部２７は、バースト区間及びマージン区間、すなわち、ＴＳ番号“４”～“８”の区間の第２のゲート２２Ｂをクローズに設定すべく、リストテーブル２６の内容を更新する。尚、パケットスイッチ７は、自走クロックであるため、他のパケットスイッチ７、ＢＢＵ６やＲＲＨ５との間でクロック偏差によるズレが生じる場合がある。

図６に示す観測周期では、説明の便宜上、第２のゲート２２Ｂをクローズに設定したバースト区間及び前後のマージン区間をクローズ区間とし、第２のゲート２２Ｂをオープンに設定した区間をオープン区間とする。クローズ区間の内、クローズ区間内の始点ＴＳをクローズ始点ＴＳａ、クローズ区間内のバースト区間の始点ＴＳをバースト始点ＴＳｂ、クローズ区間内の終点ＴＳをクローズ終点ＴＳｃとする。正常時では、クローズ始点ＴＳａの期待値は“０”、バースト始点ＴＳｂの期待値は“正”、クローズ終点ＴＳｃの期待値は“正”となる。

図７Ａは、前方ズレ時の観測周期の一例を示す説明図である。解析部２５は、観測周期内のＴＳ毎のパケット数に基づき、観測周期内のクローズ始点ＴＳａの到着パケット数が“０”から“正”に変化した場合に、観測周期の前方ズレと判定する。

図７Ｂは、後方ズレ時の観測周期の一例を示す説明図である。解析部２５は、観測周期内のＴＳ毎のパケット数に基づき、観測周期内のバースト始点ＴＳｂのパケット数が“正”から“０”に変化した場合に、観測周期の後方ズレと判定する。

解析部２５は、図７Ａに示すバースト区間が“４”、“５”及び“６”の周期性パターンを所定回数連続して特定し、観測周期の前方ズレと判定したとする。図８は、前方ズレに対する補正後のリストテーブル２６の一例を示す説明図である。解析部２５は、図７Ａに示す周期性パターンの場合、例えば、“４”、“５”及び“６”のバースト区間を特定する。解析部２５は、例えば、“４”、“５”及び“６”がバースト区間の周期性パターンと特定した場合、バースト区間“４”、“５”及び“６”を特定する。解析部２５は、バースト区間直前のＴＳ番号“４”の１ＴＳ分前のＴＳ番号“３”及び、バースト区間直後のＴＳ番号“６”の１ＴＳ分後のＴＳ番号“７”をマージン区間として特定する。そして、制御部２７は、バースト区間及びマージン区間、すなわち、ＴＳ番号“３”～“７”の区間の第２のゲート２２Ｂの設定状態をクローズに設定すべく、リストテーブル２６の内容を更新する。尚、制御部２７は、図４に示すリストテーブル２６から図８に示すリストテーブル２６に更新する場合、ＴＳ番号“４”～“８”からＴＳ番号“３”～“７”に対応する第２のゲート２２Ｂの設定状態２６Ｃの更新を最小限に抑制する。そして、制御部２７は、ＴＳ番号“４”～“７”に対応する第２のゲート２２Ｂのクローズを維持しながら、ＴＳ番号“３”をクローズ、ＴＳ番号“８”をオープンに設定する。

図９は、周期判定処理に関わるパケット処理部１２の処理動作の一例を示すフロー図である。図９においてパケット処理部１２内の収集部２４は、現在ＴＳの到着パケット数を取得したか否かを判定する（ステップＳ１１）。パケット処理部１２内の解析部２５は、現在ＴＳの到着パケット数を取得した場合（ステップＳ１１肯定）、直前ＴＳの到着パケット数に基づき、現在の到着パケット数が０から正に変化したか否かを判定する（ステップＳ１２）。

解析部２５は、現在ＴＳの到着パケット数が０から正に変化した場合（ステップＳ１２肯定）、到着パケットのバースト区間の始点と判断し、（現在時刻－直前の変化時刻）に基づき、観測周期を算出する（ステップＳ１３）。尚、観測周期は、ＭＦＨパケット発生の周期性パターンである。

解析部２５は、現在時刻を直前の変化時刻に設定し（ステップＳ１４）、周期観測回数を＋１インクリメントする（ステップＳ１５）。解析部２５は、（観測周期＊α）＋（直前の平均周期＊（１－α））に基づき、平均周期を算出する（ステップＳ１６）。尚、係数αは０＜α＜１とする。

解析部２５は、ステップＳ１１にて取得した現在ＴＳの到着パケット数を直前ＴＳの到着パケット数として設定し（ステップＳ１７）、周期観測回数がＭ回であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。尚、Ｍ回は、周期観測回数の閾値である。パケット処理部１２内の制御部２７は、周期観測回数がＭ回の場合（ステップＳ１８肯定）、平均周期に基づき、リストテーブル２６内のリスト長を設定する（ステップＳ１９）。制御部２７は、平均周期に基づき、リストテーブル２６内のＴＳ数（ＴＳ番号）及び滞留時間を調整し（ステップＳ２０）、図９に示す処理動作を終了する。

制御部２７は、現在ＴＳの到着パケット数が取得できない場合（ステップＳ１１否定）、又は、周期観測回数がＭ回でない場合（ステップＳ１８否定）、現在ＴＳの到着パケット数を取得したか否かを判定すべく、ステップＳ１１に移行する。解析部２５は、現在ＴＳの到着パケット数が０から正に変化したのでない場合（ステップＳ１２否定）、現在時刻を直前の変化時間に設定すべく、ステップＳ１４に移行する。

周期判定処理を実行する解析部２５は、直前ＴＳの到着パケット数に基づき、現在ＴＳの到着パケット数が０から正に変化した場合に、（現在時刻－直前の変化時刻）で観測周期を算出し、周期観測回数を＋１インクリメントする。解析部２５は、（観測周期＊α＋直前の平均周期＊（１－α））に基づき平均周期を算出する。制御部２７は、周期観測回数がＭ回の場合に、平均周期に基づき、リストテーブル２６のリスト長、ＴＳ数及び滞留時間を調整する。その結果、制御部２７は、到着パケットに応じたリストテーブル２６内のリスト長、ＴＳ数（ＴＳ番号）及び滞留時間を取得できる。

図１０は、クローズＴＳ決定処理に関わるパケット処理部１２の処理動作の一例を示すフロー図である。図１０において収集部２４は、ＴＳ単位の高優先パケットの到着パケット数を取得したか否かを判定する（ステップＳ３１）。尚、高優先パケットは、ＭＦＨパケットである。解析部２５は、高優先パケットの到着パケット数を取得した場合（ステップＳ３１肯定）、直前ＴＳの到着パケット数に基づき、現在ＴＳの到着パケット数が０から正に変化したか否かを判定する（ステップＳ３２）。

制御部２７は、現在ＴＳの到着パケット数が０から正に変化した場合（ステップＳ３２肯定）、バースト区間の開始と判断し、バースト数ｎを１に設定する（ステップＳ３３）。制御部２７は、現在ＴＳが設定中のバースト始点ＴＳｂよりも大であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。尚、現在ＴＳは、現在ＴＳの到着パケット数が０から正に変化した時点のＴＳである。

制御部２７は、現在ＴＳが設定中のバースト始点よりも大の場合（ステップＳ３４肯定）、現在ＴＳをバースト始点ＴＳｂに設定し（ステップＳ３５）、ＴＳ観測数がＸ回であるか否かを判定する（ステップＳ３６）。尚、Ｘ回は、ＴＳ観測数の閾値である。

解析部２５は、現在ＴＳの到着パケット数が０から正に変化しなかった場合（ステップＳ３２否定）、直前ＴＳの到着パケット数に基づき、現在ＴＳの到着パケット数が正から０に変化したか否かを判定する（ステップＳ３７）。制御部２７は、現在ＴＳの到着パケット数が正から０に変化しなかった場合（ステップＳ３７否定）、バースト区間が継続と判断し、現在のバースト数ｎを＋１インクリメントする（ステップＳ３８）。更に、制御部２７は、現在ＴＳの到着パケット数を直前ＴＳのパケット数に設定し（ステップＳ３９）、ＴＳ観測数がＸ回であるか否かを判定すべく、ステップＳ３６に移行する。

制御部２７は、現在ＴＳの到着パケット数が正から０に変化した場合（ステップＳ３７肯定）、バースト区間の終点と判断し、ＴＳ観測数を＋１インクリメントする（ステップＳ４０）。制御部２７は、バースト数ｎが設定中の最大バースト数ｎ ｍａｘを超えたか否かを判定する（ステップＳ４１）。制御部２７は、バースト数ｎが最大バースト数ｎ ｍａｘを超えた場合（ステップＳ４１肯定）、現在バースト数ｎを最大バースト数に設定し（ステップＳ４２）、ＴＳ観測数がＸ回であるか否かを判定すべく、ステップＳ３６に移行する。

制御部２７は、ＴＳ観測数がＸ回の場合（ステップＳ３６肯定）、（バースト始点－前マージン分）のＴＳ番号から（バースト始点＋最大バースト値＋後マージン分）のＴＳ番号までのＴＳ区間をクローズ区間とする。そして、制御部２７は、クローズ区間の第２のゲート２２Ｂの設定状態をクローズに変更する（ステップＳ４３）。尚、（バースト始点－前マージン分）のＴＳ番号がクローズ区間の始点であるクローズ始点ＴＳａ、（バースト始点＋最大バースト値＋後マージン分）のＴＳ番号がクローズ区間の終点であるクローズ終点ＴＳｃである。そして、制御部２７は、図１０に示す処理動作を終了する。尚、前マージン分はＴＳ１個分、後マージン分もＴＳ１個分とする。

収集部２４は、高優先パケットの到着パケット数を取得しなかった場合（ステップＳ３１否定）、図１０に示す処理動作を終了する。制御部２７は、現在ＴＳがバースト始点ＴＳｂよりも大でない場合（ステップＳ３４否定）、ＴＳ観測数がＸ回であるか否かを判定すべく、ステップＳ３６に移行する。制御部２７は、バースト数ｎが設定中の最大バースト数を超えたのでない場合（ステップＳ４１否定）、ＴＳ観測数がＸ回であるか否かを判定すべく、ステップＳ３６に移行する。制御部２７は、ＴＳ観測数がＸ回でない場合（ステップＳ３６否定）、高優先パケットの到着パケット数を取得したか否かを判定すべく、ステップＳ３１に移行する。

クローズＴＳ決定処理を実行する制御部２７は、高優先パケットの到着パケット数を取得し、直前ＴＳの到着パケット数に基づき、現在ＴＳのパケット数が０から正に変化した場合にバースト数ｎを１に設定し、現在ＴＳをバースト始点のＴＳ番号とする。更に、制御部２７は、直前ＴＳの到着パケット数に基づき、現在ＴＳのパケット数が正から０に変化しなかった場合にバースト数ｎを＋１インクリメントする。更に、制御部２７は、直前ＴＳの到着パケット数に基づき、現在ＴＳの到着パケット数が正から０に変化した場合、ＴＳ観測数を＋１インクリメントし、現在バースト数を最大バースト数に設定する。

制御部２７は、ＴＳ観測数がＸ回の場合、（バースト始点－前マージン分）のＴＳ番号から（バースト始点＋最大バースト数＋後マージン分）のＴＳ番号までを第２のゲート２２Ｂのクローズ区間となる。すなわち、第１のゲート２２Ａは常時オープンであるため、第２のゲート２２Ｂのクローズ区間はＭＦＨパケットの優先出力区間となる。

図１１は、第１の定常監視処理に関わるパケット処理部１２の処理動作の一例を示すフロー図である。図１１において収集部２４は、ＴＳ単位の高優先パケット（ＭＦＨパケット）の到着パケット数を取得したか否かを判定する（ステップＳ５１）。解析部２５は、高優先パケットの到着パケット数を取得した場合（ステップＳ５１肯定）、クローズ始点ＴＳａ（バースト始点－前マージン分）の到着パケット数が正であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。

解析部２５は、クローズ始点ＴＳａの到着パケット数が正の場合（ステップＳ５２肯定）、正常時はクローズ始点ＴＳａの到着パケット数が０であるため、前方ズレと判断し、前方ズレ回数を＋１インクリメントする（ステップＳ５３）。そして、解析部２５は、前方ズレ回数がズレ閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ５４）。

解析部２５は、前方ズレ回数がズレ閾値を超えた場合（ステップＳ５４肯定）、クローズ始点ＴＳａ、バースト始点ＴＳｂ及びクローズ終点ＴＳｃのＴＳ番号を＋１デクリメントする（ステップＳ５５）。更に、解析部２５は、第２のゲート２２Ｂの設定状態としてデクリメント後のクローズ始点ＴＳａのＴＳ番号をクローズ、デクリメント前のクローズ終点ＴＳｃのＴＳ番号をオープンに設定すべく、リストテーブル２６を更新する（ステップＳ５６）。そして、解析部２５は、図１１に示す処理動作を終了する。

解析部２５は、クローズ始点ＴＳａの到着パケット数が正でない場合（ステップＳ５２否定）、バースト始点ＴＳｂの到着パケット数が０であるか否かを判定する（ステップＳ５７）。解析部２５は、バースト始点ＴＳｂの到着パケット数が０の場合（ステップＳ５７肯定）、正常時のＴＳの到着パケット数が正であるため、後方ズレと判断し、後方ズレ回数を＋１インクリメントする（ステップＳ５８）。そして、解析部２５は、後方ズレ回数がズレ閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ５９）。

解析部２５は、後方ズレ回数がズレ閾値を超えた場合に（ステップＳ５９肯定）、クローズ始点ＴＳａ、バースト始点ＴＳｂ及びクローズ終点ＴＳｃのＴＳ番号を＋１インクリメントする（ステップＳ６０）。制御部２７は、第２のゲート２２Ｂの設定状態として、インクリメント前のクローズ始点ＴＳａのＴＳ番号をオープン、インクリメント後のクローズ終点ＴＳｃのＴＳ番号をクローズに設定すべく、リストテーブル２６を更新する（ステップＳ６１）。そして、制御部２７は、図１１に示す処理動作を終了する。

解析部２５は、バースト始点ＴＳｂの到着パケット数が０でない場合（ステップＳ５７否定）、前方ズレ回数及び後方ズレ回数をリセットし（ステップＳ６２）、図１１に示す処理動作を終了する。収集部２４は、ＴＳ単位の高優先パケット（ＭＦＨパケット）の到着パケット数を取得しなかった場合（ステップＳ５１否定）、図１１に示す処理動作を終了する。解析部２５は、後方ズレ回数がズレ閾値を超えなかった場合（ステップＳ５９否定）、又は、前方ズレ回数がズレ閾値を超えなかった場合（ステップＳ５４否定）、図１１に示す処理動作を終了する。

解析部２５は、ＭＦＨパケットの到着パケット数を取得し、（バースト始点－前マージン分）、すなわちクローズ始点ＴＳａの到着パケット数が正である場合、正常時のパケット数が０であるため、前方ズレ回数を＋１インクリメントする。解析部２５は、前方ズレ回数がズレ閾値を超えた場合、クローズ始点ＴＳａ、バースト始点ＴＳｂ及びクローズ終点ＴＳｃのＴＳ番号を＋１デクリメントする。更に、制御部２７は、第２のゲート２２Ｂの設定状態として、デクリメント後のクローズ始点ＴＳａのＴＳ番号をクローズ、デクリメント前のクローズ終点ＴＳｃのＴＳ番号をオープンに設定する。その結果、ＭＦＨパケットが前方１ＴＳ分移動した場合でも、第２のゲート２２Ｂのクローズ区間を１ＴＳ分前方に移動する。

解析部２５は、ＭＦＨパケットの到着パケット数を取得し、バースト始点ＴＳｂの到着パケット数が０の場合、正常時の到着パケット数が正であるため、後方ズレ回数を＋１インクリメントする。解析部２５は、後方ズレ回数がズレ閾値を超えた場合、クローズ始点ＴＳａ、バースト始点ＴＳｂ及びクローズ終点ＴＳｃのＴＳ番号を＋１インクリメントする。制御部２７は、第２のゲート２２Ｂの設定状態として、インクリメント前のクローズ始点ＴＳａのＴＳ番号をオープン、インクリメント後のクローズ終点ＴＳｃのＴＳ番号をクローズに設定する。その結果、ＭＦＨパケットが後方１ＴＳ分移動した場合でも、第２のゲート２２Ｂのクローズ区間を１ＴＳ分後方に移動する。

パケット処理部１２は、周期判定処理にて到着するＭＦＨパケットの到着パケット数から観測周期のＴＳ数及び滞留時間を取得する。更に、パケット処理部１２は、クローズＴＳ決定処理にて観測周期内のＴＳ毎のＭＦＨパケットの到着パケット数から観測周期内のＭＦＨパケットの周期性パターン（バースト区間）を特定して第２のゲート２２Ｂのクローズ区間（優先区間）を決定する。パケット処理部１２は、システム運用開始前に周期判定処理及びクローズＴＳ決定処理を実行し、これらの処理で得た観測周期及びクローズ区間を設定した後、運用を開始し、運用中に観測周期内の微小な周期誤差を補正する第１の定常監視処理を実行する。

図１２は、第１の定常監視処理に関わる観測周期内のＴＳ毎の情報収集タイミングの課題の一例を示す説明図である。連続する観測周期は、前方ズレの判定に使用する情報を収集する第１１の期間Ｔ１１と、後方ズレの判定に使用する情報を収集する第１２の期間Ｔ１２と、オープン状態を監視する第１３の期間Ｔ１３とを有する。第１１の期間Ｔ１１は、クローズ区間内のクローズ始点ＴＳａの開始から終了までの１ＴＳ区間である。第１２の期間Ｔ１２は、クローズ区間内のバースト始点ＴＳｂの開始から終了までの１ＴＳ区間である。第１３の期間Ｔ１３は、バースト始点ＴＳｂ直後からクローズ始点ＴＳａ直前までの区間である。

第１の定常監視処理では、図１２に示すように観測周期内のクローズ区間内の第１１の期間Ｔ１１、第１２の期間Ｔ１２及び第１３の期間の開始タイミングが密になるため、パケット処理部１２及びＣＰＵ１５の処理負担が大である。特に情報収集間隔がＴＳ単位になるため、ソフトウェアにかかる平均負荷及び瞬時負荷が高くなる。しかも、第１の定常監視処理は、システム運用中に実行するため、システム運用開始前に実行する周期判定処理及びクローズＴＳ決定処理に比較して処理負担が大である。

図１３は、第１の定常監視処理での課題の一例を示す説明図である。図１３に示す観測周期では、第１の定常監視処理に設定したバースト区間の他に、新たなバーストの発生や、バースト区間の変動が生じる場合がある。しかしながら、第１の定常監視処理を実行するパケット処理部１２では、観測周期内のバースト区間の変動や、新たなバーストの発生等の周期性パターンの変動を検出することができない。

そこで、パケット処理部１２は、システム運用中の処理負荷を軽減しながら、観測周期内の周期ズレを補正するすると共に、周期性パターンの変動を検出できる方法が求められている。そこで、図１４に示すように解析部２５内に新たな機能構成を追加した。

図１４は、本実施例に関わる解析部２５の機能構成の一例を示す説明図である。図１４に示す解析部２５は、第１の判定部２５Ａと、第２の判定部２５Ｂと、切替部２５Ｃと、第１の補正部２５Ｄと、第２の補正部２５Ｅと、第３の判定部２５Ｆと、第４の判定部２５Ｇとを有する。第１の判定部２５Ａは、観測周期内の後述する第１の期間Ｔ１内の到着パケット数を収集し、収集した到着パケット数に基づき、観測周期の前方ズレを判定する。第２の判定部２５Ｂは、観測周期内の後述する第２の期間Ｔ２内の到着パケット数を収集し、収集した到着パケット数に基づき、観測周期の後方ズレを判定する。切替部２５Ｃは、第１の期間Ｔ１→第３の期間Ｔ３→第２の期間Ｔ２→第３の期間Ｔ３→第１の期間Ｔ１→…の順に順次切り替える。

第１の補正部２５Ｄは、正常な状態が継続した場合に第１の期間Ｔ１と第２の期間Ｔ２との間の間隔が長くなるように、第１の期間Ｔ１と第２の期間Ｔ２との間のスキップ区間を補正する。第２の補正部２５Ｅは、前方ズレを検出した場合に観測周期を短くし、後方ズレを検出した場合に観測周期を長くすべく、観測周期内の複数のＴＳの内、任意のＴＳの間隔である滞留時間を補正する。第３の判定部２５Ｆは、第１の期間Ｔ１内の到着パケット数の変動量に基づき、システム運用中の観測周期内のバースト区間内のトラヒック量の変動発生有無を判定する。第４の判定部２５Ｇは、第３の期間Ｔ３内の到着パケット数の変動量に基づき、システム運用中の観測周期内の新たなバースト発生有無を判定する。

図１５は、本実施例に関わる第２の定常監視処理に関わる観測周期内のＴＳ毎の情報収集タイミングの一例を示す説明図である。連続する観測周期は、前方ズレの判定に使用する情報を収集する第１の期間Ｔ１と、後方ズレの判定に使用する情報を収集する第２の期間Ｔ２と、オープン状態を監視する第３の期間Ｔ３とを有する。第１の期間Ｔ１は、観測周期内のクローズ区間直後のＴＳｃ－１から次に到来するクローズ区間内のクローズ始点ＴＳａ終了までの区間である。第２の期間Ｔ２は、第１の期間Ｔ１直後のクローズ区間直後のＴＳｃ－１から次に到来するクローズ区間内のバースト区間のバースト始点ＴＳｂまでの区間である。第３の期間Ｔ３は、スキップ区間に相当し、第１の期間Ｔ１と第２の期間Ｔ２との間の区間である。

第１の期間Ｔ１及び第２の期間Ｔ２は、スキップ区間毎に交互に切り替わるため、第１の定常監視処理に比較して第１の期間Ｔ１及び第２の期間Ｔ２の情報収集回数を少なくできる。その結果、パケット処理部１２及びＣＰＵ１５の処理負担を大幅に軽減できる。

第１の判定部２５Ａは、第１の期間Ｔ１内で到着パケット数を収集し、第１の期間Ｔ１内で収集した到着パケット数に基づき、観測周期の前方ズレを判定する。第２の判定部２５Ｂは、第２の期間Ｔ２内で到着パケット数を収集し、第２の期間Ｔ２内で収集した到着パケット数に基づき、観測周期の後方ズレを判定する。切替部２５Ｃは、第１の期間Ｔ１→第３の期間Ｔ３→第２の期間Ｔ２→第３の期間Ｔ３→第１の期間Ｔ１→…の順に繰り返し期間を切替える。

図１６は、第１の補正部２５Ｄによる観測周期内の区間スキップ増加後の情報収集タイミングの一例を示す説明図である。第１の補正部２５Ｄは、第１の判定部２５Ａにて前方ズレなしの判定結果及び、第２の判定部２５Ｂにて後方ズレなしの判定結果を継続して検出した場合に正常回数をカウントする。第１の補正部２５Ｄは、正常回数が正常閾値を超えた場合に、区間スキップ数を増加する方向に補正する。例えば、正常な状態が一定期間（Ｎ周期）の間に後方ズレ又は前方ズレ等が発生しない場合、区間スキップ数（ＳＣ数）を増加する。尚、スキップ区間はＴＳ単位であって、区間スキップ数はＴＳ単位で換算するものである。つまり、図１６に示すように、第３の期間Ｔ３の区間が増加するものの、第１の期間Ｔ１及び第２の期間Ｔ２の情報収集回数を減らすことで処理負担を軽減できる。例えば、１００周期連続でズレが発生しなかった場合、検出精度に支障のない範囲内で、例えば、観測周期の２倍相当の区間スキップ数を最大限まで拡張する。その結果、検出精度を維持しながら、第１の期間Ｔ１及び第２の期間Ｔ２の情報収集回数を削減することで処理負担を軽減できる。

第１の判定部２５Ａは、前方ズレ回数がズレ閾値を超えた場合、観測周期の前方ズレと判定する。第２の補正部２５Ｅは、第１の判定部２５Ａから前方ズレを検出した場合、観測周期を短く、例えば、観測周期内の最終ＴＳの滞留時間を短くする。図１７は、第２の補正部２５Ｅによる前方ズレ補正時のリストテーブル２６の一例を示す説明図である。第２の補正部２５Ｅは、観測周期を１２１６μｓから１２１５μｓに変更する場合、図１７に示すように最終ＴＳのＴＳ番号“Ｎ”の滞留時間を２１６μｓから２１５μｓに補正する。その結果、観測周期を微調整して誤差を最小化することで、観測周期内の補正回数を少なくできる。

第２の判定部２５Ｂは、後方ズレ回数がズレ閾値を超えた場合、観測周期の後方ズレと判定する。第２の補正部２５Ｅは、第２の判定部２５Ｂから後方ズレを検出した場合、観測周期を長く、例えば、観測周期内の最終ＴＳの滞留時間を長くする。図１８は、第２の補正部２５Ｅによる後方ズレ補正時のリストテーブル２６の一例を示す説明図である。第２の補正部２５Ｅは、観測周期を１２１６μｓから１２１７μｓに変更する場合、図１８に示すように最終ＴＳのＴＳ番号“Ｎ”の滞留時間を２１６μｓから２１７μｓに補正する。その結果、観測周期を微調整して誤差を最小化することで、観測周期内の補正回数を少なくできる。

図１９は、第３の判定部２５Ｆの処理動作の一例を示す説明図である。尚、観測周期内の第１の期間Ｔ１内のオープン区間に新たなバーストが発生したものとする。第３の判定部２５Ｆは、第１の期間Ｔ１内の到着パケット数が第１の閾値を超えたか否かを判定する。第３の判定部２５Ｆは、第１の期間Ｔ１内の到着パケット数が第１の閾値を超えた場合、図１０に示すクローズＴＳ決定処理に移行する。その結果、観測周期の内、オープン区間から新たなバーストの発生を検出できる。第３の判定部２５Ｆは、図１９に示すように到着パケット数が急激に増えて第１の閾値を超えた場合、オープン区間に新たなバーストが発生した可能性が大と判断し、クローズＴＳ決定処理を実行する。これに対して、第３の判定部２５Ｆは、図１９に示すように到着パケット数が徐々に増えるだけで第１の閾値を超えない場合、観測周期のズレと判断する。

図２０は、第４の判定部２５Ｇの処理動作の一例を示す説明図である。尚、観測周期内のクローズ区間のバースト区間の到着パケット数が徐々に増加した場合を想定する。第４の判定部２５Ｇは、第３の期間Ｔ３内の到着パケット数を取得し、取得した到着パケット数が初回の場合、この初回の到着パケット数を初期パケット数として記憶する。第４の判定部２５Ｇは、（（現在の到着パケット数／区間スキップ数（ＳＣ数））－初期パケット数）の絶対値を変動量として算出する。第４の判定部２５Ｇは、変動量が変動閾値を超えた場合、変動回数を+１インクリメントする。そして、第４の判定部２５Ｇは、変動回数が変動検出閾値を超えた場合に、観測周期内のバースト区間のトラヒック量が変動した可能性が大と判断し、クローズＴＳ決定処理を実行する。つまり、変動量が変動閾値を超えた場合とは、第２の定常監視処理の第３の期間Ｔ３で初回に収集した到着パケット数、すなわち、初回パケット数に比較して第３の期間Ｔ３内の到着パケット数が大きく上下に変動している状態である。その結果、パケット処理部１２は、システム運用中に、観測周期内のバースト区間の到着パケット数の変動を検出できる。

図２１は、本実施例に関わる観測周期内のＴＳ毎の情報収集タイミングの一例を示す説明図である。図２１に示す監視周期は、第１の期間Ｔ１→第３の期間Ｔ３→第２の期間Ｔ２→第３の期間Ｔ３→第１の期間Ｔ１→…の順に順次切替える。第１の判定部２５Ａは、第１の期間Ｔ１内の全ＴＳの到着パケット数ＰＫＴｒを取得する。第４の判定部２５Ｇは、第３の期間Ｔ３内の全ＴＳの到着パケット数ＰＫＴｂを取得する。第２の判定部２５Ｂは、第２の期間Ｔ２内の全ＴＳの到着パケット数ＰＫＴｇを取得する。

図２２乃至図２５は、第２の定常監視処理に関わるパケット処理部１２の処理動作の一例を示すフロー図である。図２２において解析部２５は、観測周期、クローズ始点ＴＳａ、バースト始点ＴＳｂ及びクローズ終点ＴＳｃを設定する（ステップＳ７１）。解析部２５は、スキップ周期数、前方ズレ回数、後方ズレ回数、正常回数、新規検出回数及び変動回数をリセットする（ステップＳ７２）。解析部２５内の第１の判定部２５Ａは、第１の期間Ｔ１を開始したか否かを判定する（ステップＳ７３）。尚、第１の期間Ｔ１は、直前の観測周期のＴＳｃ－１から次に到来するクローズ区間のクローズ始点ＴＳａ完了までの区間である。

第１の判定部２５Ａは、第１の期間Ｔ１を開始した場合（ステップＳ７３肯定）、第１の期間Ｔ１内のＴＳｃ－１からＴＳ毎の到着パケット数を順次収集し、第１の期間Ｔ１内の全ＴＳの到着パケット数ＰＫＴｒを取得する（ステップＳ７４）。第１の判定部２５Ａは、取得した到着パケット数ＰＫＴｒが“０”であるか否かを判定する（ステップＳ７５）。尚、到着パケット数ＰＫＴｒの期待値は、ＴＳｃ－１からクローズ始点ＴＳａまでの到着パケット数が“０”である。第１の判定部２５Ａは、到着パケット数ＰＫＴｒが“０”の場合（ステップＳ７５肯定）、観測周期の前方ズレなしと判断する。解析部２５内の第４の判定部２５Ｇは、観測周期の前方ズレなしと判断し、第３の期間Ｔ３を開始したか否かを判定する（ステップＳ７６）。尚、第３の期間Ｔ３は、第１の期間Ｔ１直後のＴＳから第２の期間Ｔ２の直前のＴＳまでの所定観測周期数分のスキップ区間、又は、第２の期間Ｔ２直後のＴＳから第１の期間Ｔ１のＴＳまでの所定観測周期数分のスキップ区間である。

第４の判定部２５Ｇは、第３の期間Ｔ３を開始した場合（ステップＳ７６肯定）、第３の期間Ｔ３内の始点ＴＳからＴＳ毎の到着パケット数を順次収集し、第３の期間Ｔ３内の全ＴＳの到着パケット数ＰＫＴｂを取得する（ステップＳ７７）。第４の判定部２５Ｇは、取得した到着パケット数ＰＫＴｂが初回であるか否かを判定する（ステップＳ７８）。

第４の判定部２５Ｇは、取得した到着パケット数ＰＫＴｂが初回である場合（ステップＳ７８肯定）、現在の到着パケット数ＰＫＴｂを初期パケット数として記憶する（ステップＳ７９）。そして、第４の判定部２５Ｇは、（現在の到着ＰＫＴｂ／ＳＣ数－初期パケット数）の絶対値でＰＫＴｂ変動量を算出する（ステップＳ８０）。第４の判定部２５Ｇは、ＰＫＴｂ変動量が変動閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ８１）。

第４の判定部２５Ｇは、ＰＫＴｂ変動量が変動閾値を超えなかった場合（ステップＳ８１否定）、変動回数をリセットする（ステップＳ８２）。そして、解析部２５内の第２の判定部２５Ｂは、第２の期間Ｔ２を開始したか否かを判定する（ステップＳ８３）。尚、第２の期間Ｔ２は、直前の観測周期のＴＳｃ－１から次に到来するバースト区間のバースト始点ＴＳｂ完了までの区間である。

第２の判定部２５Ｂは、第２の期間Ｔ２を開始した場合（ステップＳ８３肯定）、第２の期間Ｔ２内の始点ＴＳからＴＳ毎の到着パケット数を順次収集し、第２の期間Ｔ２内の全ＴＳの到着パケット数ＰＫＴｇを取得すべく、図２３に示すＭ１に移行する。

第１の判定部２５Ａは、第１の期間Ｔ１を開始したのでない場合（ステップＳ７３否定）、第１の期間Ｔ１を開始したか否かを判定すべく、ステップＳ７３に移行する。第４の判定部２５Ｇは、第３の期間Ｔ３を開始したのでない場合（ステップＳ７６否定）、第３の期間Ｔ３を開始したか否かを判定すべく、ステップＳ７６に移行する。第４の判定部２５Ｇは、到着パケット数ＰＫＴｂが初回でない場合（ステップＳ７８否定）、ＰＫＴｂ変動量を算出すべく、ステップＳ８０に移行する。

第４の判定部２５Ｇは、ＰＫＴｂ変動量が変動閾値を超えた場合（ステップＳ８１否定）、変動回数を＋１インクリメントし（ステップＳ８４）、変動回数が変動検出閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ８５）。第４の判定部２５Ｇは、変動回数が変動検出閾値を超えた場合（ステップＳ８５肯定）、図１０に示すクローズＴＳ決定処理を移行する（ステップＳ８６）。第２の判定部２５Ｂは、第２の期間Ｔ２を開始したのでない場合（ステップＳ８３否定）、第２の期間Ｔ２を開始したか否かを判定すべく、ステップＳ８３に移行する。

図２３に示すＭ１において第２の判定部２５Ｂは、第２の期間Ｔ２内の全ＴＳの到着パケット数ＰＫＴｇを取得し（ステップＳ９１）、到着パケット数ＰＫＴｇが“０”であるか否かを判定する（ステップＳ９２）。尚、到着パケット数ＰＫＴｇの期待値は、ＴＳｃ－１からバースト始点ＴＳｂまでの到着パケット数が“正”である。第２の判定部２５Ｂは、到着パケット数ＰＫＴｇが“０”でない場合（ステップＳ９２否定）、すなわち到着パケット数ＰＫＴｇが“正”であると判断し、前方ズレ回数及び後方ズレ回数をリセットする（ステップＳ９３）。更に、解析部２５内の第１の補正部２５Ｄは、正常回数を＋１インクリメントし（ステップＳ９４）、正常回数が正常閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ９５）。

第１の補正部２５Ｄは、正常回数が正常閾値を超えた場合（ステップＳ９５肯定）、スキップ区間数ＳＣをｋ回増加し（ステップＳ９６）、正常回数をリセットする（ステップＳ９７）。そして、第１の判定部２５Ａは、第１の期間Ｔ１を開始したか否かを判定すべく、図２２に示すＭ２に移行する。

第２の判定部２５Ｂは、到着パケット数ＰＫＴｇが“０”である場合（ステップＳ９２肯定）、観測周期の後方ズレと判断し、図２５に示すＭ５に移行する。第１の補正部２５Ｄは、正常回数が正常閾値を超えたのでない場合（ステップＳ９５否定）、第１の期間Ｔ１を開始したか否かを判定すべく、図２２に示すＭ２に移行する。

図２４に示すＭ３において第３の判定部２５Ｆは、図２２に示す第１の期間Ｔ１の到着パケット数ＰＫＴｒが“０”でない場合（ステップＳ７５否定）、観測周期のズレと判断し、到着パケット数ＰＫＴｒが所定閾値を超えたか否を判定する（ステップＳ１０１）。第１の判定部２５Ａは、到着パケット数ＰＫＴｒが所定閾値を超えのでない場合（ステップＳ１０１否定）、観測周期の前方ズレの虞ありと判断し、前方ズレ回数を＋１インクリメントし（ステップＳ１０２）、正常回数をリセットする（ステップＳ１０３）。

第１の判定部２５Ａは、前方ズレ回数がズレ閾値を超えた場合（ステップＳ１０４肯定）、観測周期の前方ズレと判断する（ステップＳ１０５）。そして、第２の補正部２５Ｅは、クローズ始点ＴＳａのＴＳ番号、バースト始点ＴＳｂのＴＳ番号及びクローズ終点ＴＳｃのＴＳ番号を＋１デクリメントする（ステップＳ１０６）。更に、第２の補正部２５Ｅは、第２のゲート２２ｂの設定状態として、デクリメント後のクローズ始点ＴＳａをクローズ、デクリメント前のクローズ終点ＴＳｃをオープンに設定すべく、リストテーブル２６を更新する（ステップＳ１０７）。そして、第２の補正部２５Ｅは、観測周期をｍ秒短くすべく、観測周期内の最終ＴＳの滞留時間を短く設定し（ステップＳ１０８）、第３の期間Ｔ３を開始したか否かを判定すべく、図２２に示すＭ４に移行する。

解析部２５内の第３の判定部２５Ｆは、到着パケット数ＰＫＴｒが所定閾値を超えた場合（ステップＳ１０１肯定）、新規検出回数を＋１インクリメントし（ステップＳ１０９肯定）、正常回数をリセットする（ステップＳ１１０）。更に、第３の判定部２５Ｆは、新規検出回数が新規検出閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１１１）。第３の判定部２５Ｆは、新規検出回数が新規検出閾値を超えた場合（ステップＳ１１１肯定）、図１０に示すクローズＴＳ決定処理に移行する（ステップＳ１１２）。

第４の判定部２５Ｇは、新規検出回数が新規検出閾値を超えていない場合（ステップＳ１１１否定）、第３の期間Ｔ３を開始したか否かを判定すべく、図２２に示すＭ４に移行する。また、第１の判定部２５Ａは、前方ズレ回数がズレ閾値を超えていない場合（ステップＳ１０４否定）、図２２に示すＭ４に移行する。

図２５に示すＭ５において第２の判定部２５Ｂは、到着パケット数ＰＫＴｇが“０”の場合（ステップＳ９２肯定）、後方ズレの虞ありと判断し、後方ズレ回数を＋１インクリメントし（ステップＳ１２１）、正常回数をリセットする（ステップＳ１２２）。第２の判定部２５Ｂは、後方ズレ回数がズレ閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１２３）。第２の補正部２５Ｅは、後方ズレ回数がズレ閾値を超えた場合（ステップＳ１２３肯定）、後方ズレと判断し（ステップＳ１２４）、クローズ始点ＴＳａ、バースト始点ＴＳｂ及びクローズ終点ＴＳｃのＴＳ番号を＋１インクリメントする（ステップＳ１２５）。第２の補正部２５Ｅは、第２のゲート２２Ｂの設定状態として、インクリメント前のクローズ始点ＴＳａのＴＳ番号をオープン、インクリメント後のクローズ終点ＴＳｃのＴＳ番号をクローズに設定すべく、リストテーブル２６を更新する（ステップＳ１２６）。第２の補正部２５Ｅは、観測周期をｎ秒長くすべく、観測周期内の最終ＴＳの滞留時間を長く設定し（ステップＳ１２７）、第１の期間Ｔ１を開始したか否かを判定すべく、図２２に示すＭ２に移行する。

本実施例のパケット処理部１２内の第１の判定部２５Ａは、観測周期内のクローズ区間直後のＴＳｃ－１から次に到来するクローズ始点ＴＳａ終了までの第１の期間Ｔ１内で到着パケット数を収集する。第１の判定部２５Ａは、収集した到着パケット数が正の場合に観測周期の前方ズレを判定する。第２の判定部２５Ｂは、第１の期間Ｔ１後のＴＳｃ－１から、次に到来するバースト始点ＴＳｂ終了までの第２の期間Ｔ２内で到着パケット数を収集する。第２の判定部２５Ｂは、収集した到着パケット数が０の場合に観測周期の後方ズレを判定する。第１の期間Ｔ１及び第２の期間Ｔ２の情報収集の開始間隔を広く空けることでパケット処理部１２の処理負担を軽減できる。しかも、情報収集負荷削減のため、収集結果から現在のズレ幅を学習し、ズレ検出が行えるギリギリまで収集間隔を延ばし、ズレ方向や検出間隔に基づいて観測周期を調整し、ズレ幅自体を削減できる。しかも、処理負荷が下がることで、電力、低性能ＣＰＵの採用、低価格スイッチ製品の採用の幅が広がる。

パケット処理部１２内の第１の補正部２５Ｄは、前方ズレなしの判定結果及び、後方ズレなしの判定結果を継続して検出した場合にカウントする正常回数が正常閾値を超えた場合に、第１の期間Ｔ１と第２の期間Ｔ２との間のスキップ区間数を増加する。その結果、正常な状態が継続している場合に第１の期間Ｔ１及び第２の期間Ｔ２の情報収集の開始間隔を更に広く空けることでパケット処理部１２の処理負担を軽減できる。

パケット処理部１２内の第２の補正部２５Ｅは、前方ズレありの判定結果を検出した場合にカウントする前方ズレ回数がズレ閾値を超えた場合に観測周期を短くすべく、観測周期内の複数のＴＳの内、最終ＴＳの滞留時間を短く補正する。第２の補正部２５Ｅは、後方ズレありの判定結果を検出した場合にカウントする後方ズレ回数がズレ閾値を超えた場合に観測周期を長くすべく、観測周期内の複数のＴＳの内、最終ＴＳの滞留時間を長く補正する。その結果、システム運用中に観測周期内にズレが発生した場合でも周期ズレを補正できる。

パケット処理部１２内の第３の判定部２５Ｆは、第１の期間Ｔ１内の到着パケット数が所定閾値を超えた場合にカウントする新規検出回数が新規検出閾値を超えた場合に、観測周期及びバースト区間を再解析すべく、クローズＴＳ決定処理に移行する。その結果、システム運用中に観測周期内で新たなトラヒックが発生した場合でも、その発生を検出しながら、観測周期及びバースト区間を再解析できる。

パケット処理部１２内の第４の判定部２５Ｇは、第１の期間直後のタイムスロットＴＳｃ－１から第２の期間Ｔ２直前のＴＳまでの第３の期間Ｔ３内の到着パケット数を収集し、収集した到着パケット数のＰＫＴｂ変動量が閾値を超えたか否かを判定する。第４の判定部２５Ｇは、第３の期間Ｔ３内の到着パケットのＰＫＴｂ変動量が閾値を超えた場合にカウントする変動回数が変動検出閾値を超えた場合に、観測周期及びバースト区間を再解析すべく、クローズＴＳ決定処理に移行する。その結果、システム運用中に観測周期内のバースト区間が変動した場合でも、その変動を検出しながら、観測周期及びバースト区間を再解析できる。

パケットスイッチ７は、リストテーブル２６を参照し、ＭＦＨパケットを優先出力するバースト間の第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂを制御する。その結果、パケットスイッチ７は、リストテーブル２６を参照し、ＭＦＨパケットの優先出力を実現できる。パケットスイッチ７は、周期性パターンに基づき、受信パケットのＴＳ数、ＴＳ間隔及び、当該ＴＳ毎の種別毎の第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂの設定状態を特定し、特定された内容にリストテーブル２６の内容を更新する。その結果、パケットスイッチ７は、リストテーブル２６の内容を自律的に更新できるので、高優先パケットの出力遅延を抑制できる。

上記実施例では、第２の補正部２５Ｅが観測周期を調整する場合に観測周期内の最終ＴＳの滞留時間を補正する場合を例示したが、最終ＴＳに限定されるものではなく、観測周期内のＴＳの内、バースト区間以外のＴＳの滞留時間を補正するようにしても良い。

上記実施例では、ＭＦＨパケットを高優先パケット及び非ＭＦＨパケットの低優先パケットの２種類としたが、２種類に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、優先度を３種類のパケットとした場合、３個のゲートを配置し、リストテーブル２６内の各ゲートの設定状態を格納するものとする。

上記実施例では、第４世代移動通信システムの無線信号のサブフレームの時間幅として１ｍ秒としたが、１ｍ秒に限定されるものではなく、例えば、第５世代移動通信システムの無線信号に対応すべく、サブフレームの時間幅は適宜変更可能である。

上記実施例では、解析部２５、制御部２７及びリストテーブル２６をパケット処理部１２に配置したが、例えば、解析部２５、制御部２７、リストテーブル２６をＣＰＵ１５内部に配置しても良く、適宜変更可能である。

上記実施例では、サブフレームの１周期をＮ個のＴＳとしたが、周期性を保持できれば良く、サブフレームの１周期をＮの倍数に設定しても良く、適宜変更可能である。

また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

更に、各装置で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良いことは言うまでもない。

ところで、本実施例で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムを情報処理装置内のＣＰＵ等のプロセッサで実行させることによって実現できる。そこで、以下では、上記実施例と同様の機能を有するプログラムを実行する情報処理装置の一例を説明する。図２６は、パケット処理プログラムを実行するコンピュータの一例を示す説明図である。

図２６に示すパケット処理プログラムを実行するコンピュータ１００は、通信ＩＦ１１０と、ＲＯＭ(read Only Memory)１２０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３０と、ＣＰＵ１４０とを有する。更に、通信ＩＦ１１０、ＲＯＭ１２０、ＲＡＭ１３０及びＣＰＵ１４０は、バス１５０を介して接続される。通信ＩＦ１１０は、パケットを受信する。コンピュータ１００は、所定時間のタイムスロット毎に受信した到着パケットの処理を実行する。通信ＩＦ１１０は、到着パケットの種別毎に到着パケットを格納する複数の格納部１１０Ａと、各格納部１１０Ａの出力を開閉するゲート１１０Ｂとを有する。

そして、ＲＯＭ１２０には、上記実施例と同様の機能を発揮するパケット処理プログラムが予め記憶されている。ＲＯＭ１２０は、パケット処理プログラムとして解析プログラム１２０Ａ、制御プログラム１２０Ｂ、第１の判定プログラム１２０Ｃ及び第２の判定プログラム１２０Ｄが記憶されている。尚、ＲＯＭ１２０ではなく、図示せぬドライブでコンピュータ読取可能な記録媒体にパケット処理プログラムが記録されていても良い。また、記録媒体としては、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、ＵＳＢメモリ等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリ等でも良い。

そして、ＣＰＵ１４０は、解析プログラム１２０ＡをＲＯＭ１２０から読み出し、ＲＡＭ１３０上に解析プロセス１３０Ａを機能として展開する。更に、ＣＰＵ１４０は、制御プログラム１２０ＢをＲＯＭ１２０から読み出し、ＲＡＭ１３０上に制御プロセス１３０Ｂを機能として展開する。更に、ＣＰＵ１４０は、第１の判定プログラム１２０ＣをＲＯＭ１２０から読み出し、ＲＡＭ１３０上に第１の判定プロセス１３０Ｃを機能として展開する。更に、ＣＰＵ１４０は、第２の判定プログラム１２０ＤをＲＯＭ１２０から読み出し、ＲＡＭ１３０上に第２の判定プロセス１３０Ｄを機能として展開する。

ＣＰＵ１４０は、タイムスロット毎の到着パケット数に基づき、到着パケットが到着するバースト区間及びバースト区間が観測される観測周期を測定する。ＣＰＵ１４０は、バースト区間と、当該バースト区間の直前及び直後のタイムスロットとを含んだ期間であって、かつ、所定種別の到着パケットを優先的に出力する優先区間における各ゲートの開閉を制御する。ＣＰＵ１４０は、優先区間直後のタイムスロットから次に到来する優先区間内の始点タイムスロット終了までの第１の期間内で到着パケット数を収集し、収集した到着パケット数が正の場合に観測周期の前方ズレを判定する。ＣＰＵ１４０は、第１の期間後における優先区間直後のタイムスロットから、次に到来する優先区間内のバースト区間の始点タイムスロット終了までの第２の期間内で到着パケット数を収集し、収集した到着パケット数が０の場合に観測周期の後方ズレを判定する。その結果、高優先パケットの出力遅延を抑制しながら、第１の期間及び第２の期間の情報収集間隔に間を空けることで処理負担を軽減できる。

７ パケットスイッチ
１２ パケット処理部
２１Ａ 第１のキュー
２１Ｂ 第２のキュー
２２Ａ 第１のゲート
２２Ｂ 第２のゲート
２５ 解析部
２５Ａ 第１の判定部
２５Ｂ 第２の判定部
２５Ｃ 切替部
２５Ｄ 第１の補正部
２５Ｅ 第２の補正部
２５Ｆ 第３の判定部
２５Ｇ 第４の判定部
２６ リストテーブル
２７ 制御部

Claims (6)

1. 所定時間のタイムスロット毎に受信した到着パケットの処理を行うパケット処理装置において、
   到着パケットの種別毎に到着パケットを格納する複数の格納部と、
   前記各格納部の出力を開閉するゲートと、
   前記タイムスロット毎の所定種別の到着パケット数に基づき、前記到着パケットが到着するバースト区間及び前記バースト区間が観測される観測周期を測定する解析部と、
   前記バースト区間と、当該バースト区間の直前及び直後のタイムスロットとを含んだ期間であって、かつ、前記所定種別の到着パケットを優先的に出力する優先区間における各ゲートの開閉を制御する制御部と、
   前記優先区間直後のタイムスロットから次に到来する前記優先区間内の始点タイムスロット終了までの第１の期間内で前記所定種別の到着パケット数を収集し、収集した到着パケット数が正の場合に前記観測周期の前方ズレを判定する第１の判定部と、
   前記第１の期間後における前記優先区間直後のタイムスロットから、次に到来する前記優先区間内の前記バースト区間の始点タイムスロット終了までの第２の期間内で前記所定種別の到着パケット数を収集し、収集した到着パケット数が０の場合に前記観測周期の後方ズレを判定する第２の判定部と、
   を有することを特徴とするパケット処理装置。
2. 前記第１の判定部にて前方ズレなしの判定結果及び、前記第２の判定部にて後方ズレなしの判定結果を継続して検出した場合にカウントする正常回数が所定閾値を超えた場合に、前記第１の期間と前記第２の期間との間のスキップ区間を増加する方向に補正する第１の補正部を有することを特徴とする請求項１に記載のパケット処理装置。
3. 前記第１の判定部にて前方ズレありの判定結果を検出した場合に前記観測周期を短くし、前記第２の判定部にて後方ズレありの判定結果を検出した場合に前記観測周期を長くすべく、前記観測周期内の複数のタイムスロットの内、任意のタイムスロットの間隔を補正する第２の補正部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のパケット処理装置。
4. 前記第１の期間内の前記所定種別の到着パケット数が第１の閾値を超えたか否かを判定する第３の判定部を有し、
   前記解析部は、
   前記第３の判定部にて前記第１の期間内の前記所定種別の到着パケット数が前記第１の閾値を超えた場合に、前記観測周期及び前記バースト区間を再度測定することを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載のパケット処理装置。
5. 前記第１の期間直後のタイムスロットから前記第２の期間直前のタイムスロットまでの第３の期間内の前記所定種別の到着パケット数を収集し、収集した到着パケット数の変動量が第２の閾値を超えたか否かを判定する第４の判定部を有し、
   前記解析部は、
   前記第４の判定部にて前記第３の期間内の前記所定種別の到着パケットの変動量が前記第２の閾値を超えた場合に、前記観測周期及び前記バースト区間を再度測定することを特徴とする請求項１～４の何れか一つに記載のパケット処理装置。
6. 到着パケットの種別毎に到着パケットを格納する複数の格納部と、各格納部の出力を開閉するゲートとを有し、所定時間のタイムスロット毎に受信した到着パケットの処理を行うパケット処理装置が、
   前記タイムスロット毎の所定種別の到着パケット数に基づき、前記到着パケットが到着するバースト区間及び前記バースト区間が観測される観測周期を測定し、
   前記バースト区間と、当該バースト区間の直前及び直後のタイムスロットとを含んだ期間であって、かつ、前記所定種別の到着パケットを優先的に出力する優先区間における各ゲートの開閉を制御し、
   前記優先区間直後のタイムスロットから次に到来する前記優先区間内の始点タイムスロット終了までの第１の期間内で前記所定種別の到着パケット数を収集し、収集した到着パケット数が正の場合に前記観測周期の前方ズレを判定し、
   前記第１の期間後における前記優先区間直後のタイムスロットから、次に到来する前記優先区間内の前記バースト区間の始点タイムスロット終了までの第２の期間内で前記所定種別の到着パケット数を収集し、収集した到着パケット数が０の場合に前記観測周期の後方ズレを判定する、
   処理を実行することを特徴とするパケット処理方法。

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