JP7468219B2 - パケット伝送装置及びパケット伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、パケット伝送装置及びパケット伝送方法に関する。

従来のパケット伝送装置では、入力パケットの回線識別番号に対応する宛先キュー番号を特定し、宛先キュー番号のキューに入力パケットを蓄積する。更に、パケット伝送装置は、キュー番号の送信権利値が該当キューの先頭の入力パケットのパケット長よりも大きい場合にパケット出力可と判定し、該当キューから入力パケットを出力する。

また、パケット伝送装置では、キューの入力パケットを出力した場合、宛先キュー番号の送信権利値から出力した入力パケットのパケット長を減算すると共に、宛先キュー番号毎の送信権利値が周期的に周期加算値を加算して、送信権利値を更新する。この周期加算値は、宛先キュー番号の契約速度に応じて異なる。

パケット伝送装置全体を制御するスケジューラは、例えば、宛先キュー番号毎の送信権利値に周期加算値を加算し、入力パケットの出力時に送信権利値からパケット長を減算する送信権利値の更新等の各キューを集中制御している。

特開２０１６－１６２２６６号公報 特開２００３－１８８９３６号公報

近年、５Ｇサービスでは、超低遅延・多数同時接続の実現が求められているため、多数接続先からのパケット入力に対応するキュー数が増大する傾向にある。

しかしながら、従来のパケット伝送装置では、接続先のキュー数が増大するため、キューを集中制御するスケジューラにかかる処理負担を大きくなる。その結果、接続先の増大によってパケット伝送装置のパケット伝送のスループットが低下してしまう。

一つの側面では、接続先の増大に対処できるパケット伝送装置等を提供することを目的とする。

一つの態様のパケット伝送装置は、複数のプロセッサと、各プロセッサを管理する管理部と、セットしたパケットを先読み先出しで出力する出力部とを有する。前記管理部は、前記パケットを検知した場合に、前記複数のプロセッサ内の空きプロセッサに検知したパケットを割り当てる割当管理部を有する。前記プロセッサは、割り当てられたパケットの送信権利値が出力データ量以上であるか否かを判断し、その出力判断結果を前記管理部に通知する。前記管理部は、各プロセッサの出力判断結果に基づき、出力対象のプロセッサを選択し、選択した出力対象のプロセッサに割り当てた前記パケットを前記出力部にセットする出力選択部を有する。

一つの側面によれば、接続先の増大に対処できる。

図１は、実施例１のパケット伝送装置の一例を示す説明図である。 図２は、パケット処理部の機能構成の一例を示すブロック図である。 図３は、分散制御部の機能構成の一例を示すブロック図である。 図４は、ＤＳＰの設定情報の一例を示す説明図である。 図５は、パケット管理テーブルの一例を示す説明図である。 図６は、ＤＳＰ空き管理テーブルの一例を示す説明図である。 図７は、ＤＳＰ割当管理テーブルの一例を示す説明図である。 図８は、パケット割当管理テーブルの一例を示す説明図である。 図９は、故障管理テーブルの一例を示す説明図である。 図１０は、出力ＦＩＦＯの一例を示す説明図である。 図１１は、管理部の機能構成の一例を示す説明図である。 図１２は、１パケット分のＤＳＰ及び管理部の処理の一例を示す説明図である。 図１３は、出力判断値レジスタのビットマップ構成の一例を示す説明図である。 図１４は、パケット受付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チャートである。 図１５は、入力パケット処理に関わる割当管理部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１６は、出力判断処理に関わるＤＳＰの処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１７は、第１の出力選択処理に関わる出力選択部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１８は、パケット情報更新処理に関わるＤＳＰの処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１９は、出力ＦＩＦＯセット処理に関わる出力選択部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図２０は、故障監視処理に関わる割当管理部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図２１は、ＤＳＰ故障検出時の故障管理テーブルの一例を示す説明図である。 図２２は、実施例２の出力判断値レジスタのビットマップ構成の一例を示す説明図である。 図２３は、実施例２の第２の出力選択処理に関わる出力選択部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図２４は、比較例のパケット伝送装置の一例を示す説明図である。 図２５は、トラヒック管理部の機能構成の一例を示す説明図である。 図２６は、パケット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チャートである。 図２７は、キュー振分処理に関わるスケジューラの処理動作の一例を示すフローチャートである。 図２８は、送信権利値更新処理に関わるスケジューラの処理動作の一例を示すフローチャートである。 図２９は、速度制限メモリに関わる各キューの周期加算値の加算動作の一例を示す説明図である。 図３０は、パケット出力処理に関わるスケジューラの処理動作の一例を示すフローチャートである。 図３１は、出力キュー選択処理に関わるスケジューラの処理動作の一例を示すフローチャートである。 図３２は、速度制限メモリの周期更新及びキュー蓄積メモリの検索に関わるパケット伝送装置の課題の一例を示す説明図である。

比較例

図２４は、比較例のパケット伝送装置１００の一例を示す説明図である。図２４に示すパケット伝送装置１００は、パケット処理部１０１と、トラヒック管理部１０２とを有する。パケット処理部１０１は、入力されたパケット内の制御情報とユーザの設定情報とに基づき、入力パケットの宛先キュー番号を決定する処理部である。トラヒック管理部１０２は、パケット処理部１０１で決定された宛先キュー番号のキューに入力パケットを蓄積すると共に、蓄積中の入力パケットを出力する出力対象のキューを識別するキュー番号を決定する処理部である。

パケット処理部１０１は、抽出部１１１と、回線設定テーブル１１２と、決定部１１３と、付与部１１４とを有する。抽出部１１１は、入力パケット内の制御情報を抽出する。制御情報は、回線識別番号（ＶＬＡＮＩＤ：Virtual Local Area Network Identifier）及び優先度を含むものである。回線識別番号は、契約回線に割り当てる回線識別番号である。優先度は、入力パケットを送信する際の優先レベルを識別する情報である。回線設定テーブル１１２は、ＶＬＡＮＩＤと宛先キュー番号との対応関係を管理するテーブルである。

決定部１１３は、回線設定テーブル１１２を参照し、抽出部１１１にて抽出した制御情報内のＶＬＡＮＩＤに対応する宛先キュー番号を決定する。付与部１１４は、決定された宛先キュー番号を入力パケットに付与し、その入力パケットをトラヒック管理部１０２に出力する。

図２５は、トラヒック管理部１０２の機能構成の一例を示す説明図である。図２５に示すトラヒック管理部１０２は、バッファ管理部１２１と、出力速度制限部１２２と、出力キュー選択部１２３と、スケジューラ１２４と、キュー管理テーブル１２５と、速度制限メモリ１２６と、キュー蓄積メモリ１２７とを有する。

バッファ管理部１２１は、入力パケットを蓄積するバッファメモリ１２１Ａを有し、バッファメモリ１２１Ａを管理する。バッファ管理部１２１は、バッファメモリ１２１Ａ内の宛先キュー番号に応じたキューを管理する。バッファ管理部１２１は、パケット処理部１０１内の付与部１１４から入力パケットを受信した場合、入力パケット内の宛先キュー番号に応じた、バッファメモリ１２１Ａ内のキューに入力パケットを蓄積する。出力速度制限部１２２は、宛先キュー番号毎にシェーパを有し、シェーパを使用して宛先キュー番号に応じた各キューから出力できる出力データ量（送信権利値）を管理する。出力キュー選択部１２３は、宛先キュー番号毎の複数のキューの内、出力対象の入力パケットを格納したキューを選択する。

スケジューラ１２４は、バッファ管理部１２１、出力速度制限部１２２及び出力キュー選択部１２３を制御する。スケジューラ１２４は、入力パケットにキューを振り分けるバッファ管理部１２１を制御する。スケジューラ１２４は、キュー毎に入力パケットの出力速度を制限する出力速度制限部１２２を制御する。スケジューラ１２４は、複数のキューの内、蓄積パケットがあり、かつ、出力速度の上限値を超えない出力対象の任意のキューを選択する出力キュー選択部１２３を制御する。そして、スケジューラ１２４は、出力対象のキュー内に蓄積の先頭の入力パケットを読み出して出力する出力キュー選択部１２３を制御する。

スケジューラ１２４は、入力パケットにキューを振り分けるキュー振分処理を実行する。キュー振分処理は、パケット処理部１０１の付与部１１４からの入力パケット内の宛先キュー番号を抽出し、抽出した宛先キュー番号に対応するキューに入力パケットを蓄積する処理である。スケジューラ１２４は、入力パケットをキューに蓄積した場合、入力パケットを蓄積したキューのアドレスをキュー管理テーブル１２５に書込む。スケジューラ１２４は、入力パケットを蓄積したキュー対応のキュー蓄積メモリ１２７内の蓄積フラグを“０”から“１”に設定する。スケジューラ１２４は、キュー蓄積メモリ１２７内の宛先キュー番号毎の蓄積フラグを参照し、宛先キュー番号毎の入力パケットの蓄積の有無を認識できる。

スケジューラ１２４は、各キューが出力できる出力データ量（送信権利値）を管理する速度制限メモリ１２６の内容を更新する送信権利値更新処理を実行する。送信権利値は、キュー毎に周期加算値を周期的に加算する。周期加算値は、回線設定、すなわち契約速度に応じて周期的に加算する出力データ量である。また、スケジューラ１２４は、キューから蓄積パケットが出力されると、そのキューの送信権利値から、出力した蓄積パケットの出力データ量を減算して送信権利値を更新する。従って、キュー数が増えると、全キューの更新に要する時間が増えることになる。

スケジューラ１２４は、キュー蓄積メモリ１２７及び速度制限メモリ１２６を参照し、複数のキューの内、出力対象のキューを選択する出力キー選択処理を実行する。出力キー選択処理は、キュー蓄積メモリ１２７内の蓄積フラグが“１”、かつ、速度制限メモリ１２６内の送信権利値がパケット長よりも大きいキューを選択する処理である。

スケジューラ１２４は、選択された出力対象のキューからパケットを出力するパケット出力処理である。スケジューラ１２４は、出力対象のキューからパケットが出力され、キュー内の蓄積パケットが無くなった場合、キュー蓄積メモリ１２７内の該当キューに対応する蓄積フラグを“１”から“０”に設定する。更に、スケジューラ１２４は、出力対象のキューからパケットが出力された場合、速度制限メモリ１２６内の該当キューに対応する送信権利値から出力データ量を減算して送信権利値を更新する。

次に比較例のパケット伝送装置１００の動作について説明する。図２６は、パケット処理に関わるパケット処理部１０１の処理動作の一例を示すフローチャートである。図２６においてパケット処理部１０１内の抽出部１１１は、入力パケットを検知したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。抽出部１１１は、入力パケットを検知した場合（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、入力パケットから制御情報を抽出する（ステップＳ１１２）。

パケット処理部１０１内の決定部１１３は、回線設定テーブル１１２を参照し、抽出した制御情報内のＶＬＡＮＩＤに対応する宛先キュー番号を決定する（ステップＳ１１３）。パケット処理部１０１内の付与部１１４は、決定した宛先キュー番号を入力パケットに付与する（ステップＳ１１４）。付与部１１４は、宛先キュー番号が付与された入力パケットをトラヒック管理部１０２に出力し（ステップＳ１１５）、図２６に示す処理動作を終了する。抽出部１１１は、入力パケットを検知しなかった場合（ステップＳ１１１：Ｎｏ）、図２６に示す処理動作を終了する。

図２７は、キュー振分処理に関わるスケジューラ１２４の処理動作の一例を示すフローチャートである。図２７においてスケジューラ１２４は、パケット処理部１０１からの入力パケットをバッファメモリ１２１Ａに書込む（ステップＳ１２１）。スケジューラ１２４は、入力パケットの宛先キュー番号に対応する、バッファメモリ１２１Ａ内の先頭ポインタである格納アドレスをキュー管理テーブル１２５に書込む（ステップＳ１２２）。尚、キュー管理テーブル１２５は、宛先キュー番号毎にバッファメモリ１２１Ａ内に格納する入力パケットの格納アドレスを管理する。

スケジューラ１２４は、キュー管理テーブル１２５内の該当キュー番号の末尾ポインタを次のアドレスに更新する（ステップＳ１２３）。スケジューラ１２４は、該当キューに対応するキュー蓄積メモリ１２７の蓄積フラグが“０”であるか否かを判定する（ステップＳ１２４）。スケジューラ１２４は、該当キューに対応するキュー蓄積メモリ１２７の蓄積フラグが“０”の場合（ステップＳ１２４：Ｙｅｓ）、該当キューのキュー蓄積メモリ１２７の蓄積フラグを“１”に設定し（ステップＳ１２５）、図２７に示す処理動作を終了する。スケジューラ１２４は、該当キューに対応するキュー蓄積メモリ１２７の蓄積フラグが“０”でない場合（ステップＳ１２４：Ｎｏ）、図２７に示す処理動作を終了する。

図２８は、送信権利値更新処理に関わるスケジューラ１２４の処理動作の一例を示すフローチャートである。図２８においてスケジューラ１２４は、キュー番号Ｘを“１”に設定する（ステップＳ１３１）。スケジューラ１２４は、設定する該当キュー番号Ｘのキューに対応する送信権利値が上限値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３２）。尚、上限値は契約速度に応じて異なる。

スケジューラ１２４は、設定のキュー番号Ｘのキューに対応する送信権利値が上限値未満の場合（ステップＳ１３２：Ｙｅｓ）、設定のキュー番号Ｘのキューに対応する送信権利値に契約速度分の周期加算値を加算する（ステップＳ１３３）。尚、周期加算値とは、送信権利値の更新周期毎に加算する出力データ量である。契約速度は、宛先キュー番号毎の契約内容に応じて異なる。スケジューラ１２４は、設定のキュー番号Ｘがキュー数Ｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３４）。尚、キュー数Ｎは、全キューの数である。

スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘがキュー数Ｎ以上でない場合（ステップＳ１３４：Ｎｏ）、設定キュー番号Ｘを＋１インクリメントして設定する（ステップＳ１３５）。スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘのキューに対応する送信権利値が上限値未満であるか否かを判定すべく、ステップＳ１３２に移行する。

スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘのキューに対応する送信権利値が上限値未満でない場合（ステップＳ１３２：Ｎｏ）、送信権利値が上限値以上と判断し、設定キュー番号Ｘがキュー数Ｎ以上であるか否かを判定すべく、ステップＳ１３４に移行する。スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘがキュー数Ｎ以上の場合（ステップＳ１３４：Ｙｅｓ）、送信権利値の更新周期が１周期完了したものと判断し、設定キュー番号Ｘを“１”に再設定すべく、ステップＳ１３１に移行する。

図２９は、速度制限メモリ１２６に関わる各キューの周期加算値の加算動作の一例を示す説明図である。例えば、キュー番号＃Ｘに着目し、キュー番号＃Ｘの回線の契約速度を８００Ｍｂｐｓ、速度制限メモリ１２６内の更新周期を１μ秒、キュー番号＃Ｘのキュー状態が１０００バイトのパケット送信待ちと仮定する。周期加算値は、送信権利値の更新周期毎に加算する送信権利値の加算値であって、契約速度及び更新周期に基づき算出する。つまり、キュー番号＃Ｘの周期加算値は、８００Ｍｂｐｓ×１μ秒＝８００ビット＝１００バイトである。従って、キュー番号＃Ｘは、周期加算値が１００バイトであるため、送信権利値が１０００バイトになるまでに１０μ秒の１０回の更新周期を要することになる。

スケジューラ１２４は、キュー番号＃Ｘの送信権利値と該当キューの先頭パケットのパケット長とを比較し、送信権利値が該当キューの先頭パケットのパケット長未満の場合、パケット送信不可と判定する。これに対して、スケジューラ１２４は、送信権利値が該当キューの先頭パケットのパケット長よりも大きい場合、パケット送信可と判定する。

スケジューラ１２４は、該当キューからパケットを出力した場合、該当キューの送信権利値から出力パケット長を減算して送信権利値を更新することになる。例えば、キュー番号＃Ｘの場合、１０００バイトのパケットを１００バイト単位のパケットで１μ秒間隔で１０回送信する。つまり、１０００バイト÷１０μ秒＝１００Ｍバイト／秒＝８００Ｍｂｐｓとなる。

図３０は、パケット出力処理に関わるスケジューラ１２４の処理動作の一例を示すフローチャートである。図３０においてスケジューラ１２４は、該当キューの先頭パケットを出力した場合（ステップＳ１４１）、キュー管理テーブル１２５から出力パケットの格納アドレスを削除する（ステップＳ１４２）。

スケジューラ１２４は、該当キュー内に蓄積パケットがあるか否かを判定する（ステップＳ１４３）。スケジューラ１２４は、該当キュー内に蓄積パケットがない場合（ステップＳ１４３：Ｎｏ）、該当キュー番号のキュー蓄積メモリ１２７の蓄積フラグを“０”に設定する（ステップＳ１４４）。スケジューラ１２４は、速度制限メモリ１２６内の該当キューの送信権利値から出力データ量を減算して送信権利値を更新し（ステップＳ１４５）、該当キューの先頭からパケットを出力すべく、ステップＳ１４１に移行する。

スケジューラ１２４は、該当キュー内にパケットがある場合（ステップＳ１４３：Ｙｅｓ）、速度制限メモリ１２６内の該当キューの送信権利値から出力データ量を減算して送信権利を更新すべく、ステップＳ１４５に移行する。

図３１は、出力キュー選択処理に関わるスケジューラ１２４の処理動作の一例を示すフローチャートである。図３１においてスケジューラ１２４は、キュー番号Ｘを“１”に設定し（ステップＳ１５１）、設定キュー番号Ｘのキューに対応するキュー蓄積メモリ１２７の蓄積フラグが“１”であるか否かを判定する（ステップＳ１５２）。

スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘのキュー蓄積メモリ１２７の蓄積フラグが“１”の場合（ステップＳ１５２：Ｙｅｓ）、設定キュー番号Ｘの速度制限メモリ１２６内の送信権利値がパケット長よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５３）。スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘの送信権利値がパケット長よりも大きい場合（ステップＳ１５３：Ｙｅｓ）、設定キュー番号Ｘのキューに対して出力を指示する（ステップＳ１５４）。更に、スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘが最大キュー数Ｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５５）。

スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘが最大キュー数Ｎ以上でない場合（ステップＳ１５５：Ｎｏ）、設定キュー番号Ｘを＋１加算する（ステップＳ１５６）。そして、スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘのキュー蓄積メモリ１２７の蓄積フラグが“１”であるか否かを判定すべく、ステップＳ１５２に移行する。

スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘのキュー蓄積メモリ１２７の蓄積フラグが“１”でない場合（ステップＳ１５２：Ｎｏ）、設定キュー番号Ｘが最大キュー数Ｎ以上であるか否かを判定すべく、ステップＳ１５５に移行する。また、スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘの送信権利値がパケット長よりも大きくない場合（ステップＳ１５３：Ｎｏ）、設定キュー番号Ｘが最大キュー数Ｎ以上であるか否かを判定すべく、ステップＳ１５５に移行する。スケジューラ１２４は、設定キュー番号Ｘが最大キュー数Ｎ以上の場合（ステップＳ１５５：Ｙｅｓ）、キュー番号Ｘに“１”を設定すべく、ステップＳ１５１に移行する。

近年、５Ｇサービスでは、超低遅延・多数同時接続の実現が求められているため、多数接続先からのパケット入力に対応すべくキュー数が増大する傾向にある。比較例のパケット伝送装置１００が、５Ｇサービスに適用させる場合、キュー数が増えることになる。図３２は、速度制限メモリ１２６の周期更新及びキュー蓄積メモリ１２７の検索に関わるパケット伝送装置１００の課題の一例を示す説明図である。

速度制限メモリ１２６では、キュー数が増加した場合、更新周期が長くなるため、契約速度以上のバースト出力が生じるおそれがある。また、キュー蓄積メモリ１２７でも、キュー数が増加した場合、キュー番号毎のキュー蓄積メモリ１２７の蓄積フラグの蓄積有無を検索する検索時間が長くなるため、パケット出力間隔が延びてパケット伝送のスループットが低下する。つまり、比較例のパケット伝送装置１００では、キュー数の増加に応じて周期加算値の更新や蓄積フラグの検索に要するスケジューラ１２４の処理負担が大きくなる。その結果、接続先の増大によってパケット伝送のスループットが低下してしまう。そこで、このような事態に対処すべく、本実施例のパケット伝送装置１を提案する。

以下、図面に基づいて、本願の開示するパケット伝送装置１等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、実施例１のパケット伝送装置１の一例を示す説明図である。図１に示すパケット伝送装置１は、パケット処理部２と、分散制御部３とを有する。パケット処理部２は、入力されたパケット内の制御情報とユーザの設定情報とに基づき、入力パケットの宛先キュー番号を決定する処理部である。

分散制御部３は、バッファメモリ１１と、管理部１２と、複数のＤＳＰ（Digital Signal Processor）１３と、出力ＦＩＦＯ(First-In First-Out)１４と、パケット管理メモリ１５とを有する。更に、分散制御部３は、リソース管理メモリ１６と、出力判断値レジスタ１７と、故障管理メモリ１８とを有する。バッファメモリ１１は、入力パケットを蓄積する領域である。管理部１２は、分散制御部３全体を管理制御する。ＤＳＰ１３は、入力パケット毎に割当てられ、入力パケットの出力を判断する処理部である。尚、複数のＤＳＰ１３は、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)内に内蔵されるものである。出力ＦＩＦＯ１４は、出力対象のパケットを格納して、先入れ先出しで出力する。

つまり、本実施例のパケット伝送装置１では、入力パケット毎に割り当てられた各ＤＳＰ１３が入力パケットの出力判断を分散して実行するため、比較例のパケット伝送装置１００で全てのキューを集中制御するスケジューラ１２４のような処理負担が無くなる。

パケット管理メモリ１５は、バッファメモリ１１を管理するメモリである。リソース管理メモリ１６は、ＤＳＰ１３等のリソースを管理するメモリである。出力判断値レジスタ１７は、ＤＳＰ１３毎の割当パケットの出力判断有無を識別する出力判断値を管理するレジスタである。故障管理メモリ１８は、ＤＳＰ１３毎の故障を管理するメモリである。

図２は、パケット処理部２の機能構成の一例を示すブロック図である。図２に示すパケット処理部２は、抽出部２１と、回線設定テーブル２２と、決定部２３と、付与部２４とを有する。抽出部２１は、入力パケット内の制御情報を抽出する。制御情報は、入力パケットの回線識別番号（ＶＬＡＮＩＤ：Virtual Local Area Network Identifier）及び優先度を含むものである。回線識別番号は、契約回線に割り当てる回線識別番号である。優先度は、入力パケットを送信する際の優先レベルを識別する情報である。回線設定テーブル２２は、ＶＬＡＮＩＤと宛先キュー番号との対応関係を管理するテーブルである。

決定部２３は、回線設定テーブル２２を参照し、抽出部２１にて抽出した制御情報内のＶＬＡＮＩＤに対応する宛先キュー番号を決定する。付与部２４は、決定された宛先キュー番号を入力パケットに付与し、その入力パケットを分散制御部３に出力する。

図３は、分散制御部３の機能構成の一例を示すブロック図である。図３に示す分散制御部３内の管理部１２は、抽出部３１と、割当管理部３２と、出力選択部３３とを有する。抽出部３１は、入力パケットから宛先キュー番号及び優先度等を抽出する。割当管理部３２は、管理部１２全体を制御する。出力選択部３３は、各ＤＳＰ１３の出力判断値を収集する。

パケット管理メモリ１５は、パケット管理テーブル４１を有する。パケット管理テーブル４１は、パケットを識別するパケット番号毎に、当該パケットを蓄積するバッファメモリ１１内の格納アドレスを管理するテーブルである。尚、パケット番号は、パケットを蓄積するバッファメモリのアドレス番号である。リソース管理メモリ１６は、パケット割当管理テーブル４２と、ＤＳＰ空き管理テーブル４３と、ＤＳＰ割当管理テーブル４４とを有する。パケット割当管理テーブル４２は、パケット番号毎にＤＳＰ番号を管理するテーブルである。ＤＳＰ空き管理テーブル４３は、空きのＤＳＰ１３を識別するＤＳＰ番号１３を管理するテーブルである。ＤＳＰ割当管理テーブル４４は、ＤＳＰ番号毎にパケット番号を管理するテーブルである。故障管理メモリ１８は、故障管理テーブル４５を有する。故障管理テーブル４５は、ＤＳＰ番号毎の故障を管理するテーブルである。

図４は、ＤＳＰ１３の設定情報の一例を示す説明図である。各ＤＳＰ１３は、設定情報を設定する。設定情報は、出力判断値５１と、送信権利値５２と、速度制限値５３と、管理情報５４と、パケット番号５５と、入力順番号５６とを有する。出力判断値５１は、ＤＳＰ１３に割り当てられたパケットの出力判断を識別する情報である。出力判断値５１は、出力可の場合は“１”、出力不可の場合は“０”である。送信権利値５２は、ＤＳＰ１３の出力判断に用いる値である。速度制限値５３は、周期更新毎に加算される、回線設定（契約内容）に応じた周期加算値である。パケット番号５５は、割当パケットを識別する情報である。入力順番号５６は、割当パケットをバッファメモリ１１に蓄積した入力順序を識別する情報である。

管理情報５４は、ＤＳＰ１３に割り当てられた割当パケットの情報である。管理情報５４は、出力データ量５４Ａと、キュー番号５４Ｂと、パケット長５４Ｃと、優先度５４Ｄとを有する。出力データ量５４Ａは、割当パケットの出力データ量である。キュー番号５４Ｂは、割当パケットに付与された宛先キュー番号である。パケット長５４Ｃは、割当パケットのパケット長である。優先度５４Ｄは、割当パケットの優先度である。

図５は、パケット管理テーブル４１の一例を示す説明図である。図５に示すパケット管理テーブル４１は、パケットを識別するパケット番号毎に、当該パケットを蓄積するバッファメモリ１１内の格納アドレスを管理するテーブルである。

図６は、ＤＳＰ空き管理テーブル４３の一例を示す説明図である。図６に示すＤＳＰ空き管理テーブル４３は、パケット未割当のＤＳＰ１３である空きＤＳＰ１３を識別するＤＳＰ番号を管理するテーブルである。

図７は、ＤＳＰ割当管理テーブル４４の一例を示す説明図である。図７に示すＤＳＰ割当管理テーブル４４は、ＤＳＰ１３を識別するＤＳＰ番号毎に、当該ＤＳＰ１３に割当てるパケットを識別するパケット番号を管理するテーブルである。

図８は、パケット割当管理テーブル４２の一例を示す説明図である。図８に示すパケット割当管理テーブル４２は、割当パケットを識別するパケット番号毎に、当該割当ＤＳＰ１３を識別するＤＳＰ番号を管理するテーブルである。

図９は、故障管理テーブル４５の一例を示す説明図である。図９に示す故障管理テーブル４６は、ＤＳＰ１３を識別するＤＳＰ番号毎に当該ＤＳＰ１３がパケットを保持する期間、すなわち更新周期の回数を示すカウント値を管理するテーブルである。カウント値は、ＤＳＰ１３の故障を判定する情報である。

図１０は、出力ＦＩＦＯ１４の一例を示す説明図である。図１０に示す出力ＦＩＦＯ１４は、出力選択のパケットを順次格納し、読出し指示に応じて先頭のパケットを読出出力する。

図１１は、割当管理部３２の機能構成の一例を示す説明図である。図１１に示す割当管理部３２は、検索部６１と、設定部６２と、第１の更新部６３と、第２の更新部６４とを有する。検索部６１は、ＤＳＰ空き管理テーブル４３を参照し、空きＤＳＰ１３を検索する。設定部６２は、検索部６１にて検索された空きＤＳＰ１３に対して割当パケットの設定情報を設定する。設定部６２は、割当パケットを割り当てた空きＤＳＰ１３に対して出力判断プログラムをロードする。出力判断プログラムは、割当パケットの出力判断の処理を実行するプログラムである。第１の更新部６３は、パケット管理テーブル４１の割当パケットの情報を更新する。第２の更新部６４は、ＤＳＰ空き管理テーブル４３、ＤＳＰ割当管理テーブル４４及びパケット割当管理テーブル４２の情報を更新する。

図１２は、１パケット分のＤＳＰ１３及び管理部１２の処理の一例を示す説明図である。ＤＳＰ１３及び管理部１２では、１個の割当パケットを処理する上で３サイクルを要する。先ず１サイクル目は、各ＤＳＰ１３が自分の割当パケットの出力判断処理を実行する。２サイクル目は、管理部１２が出力対象ＤＳＰ１３の選択処理を実行する。更に、３サイクル目は、ＤＳＰ１３が出力対象ＤＳＰ１３の出力パケットの情報を反映し、管理部１２が出力対象ＤＳＰ１３から出力パケットを出力ＦＩＦＯ１４へ読出し指示する処理を実行する。その結果、出力ＦＩＦＯ１４では、管理部１２からの読出し指示に応じて出力対象ＤＳＰ１３からの出力パケットを出力する。

図１３は、出力判断値レジスタ１７のビットマップ構成の一例を示す説明図である。尚、説明の便宜上、パケットの優先度は、“１”が最上位、その後、“２”→“３”→…の順に優先度が低くなる。図１３に示す例では、入力パケットの入力先着順序は、＃４のＤＳＰ１３の割当パケット→＃５のＤＳＰ１３の割当パケット→＃１のＤＳＰ１３の割当パケット→＃２のＤＳＰ１３の割当パケット→＃３のＤＳＰ１３の割当パケット→…の順序とする。管理部１２では、入力パケットの優先度に応じて各入力パケットを優先度毎にマスク化する。出力判断値レジスタ１７は、＃４及び＃５のＤＳＰ１３の割当パケットの出力判断値を優先度“３”でマスク化し、＃１及び＃２のＤＳＰ１３の割当パケットの出力判断値を優先度“２”でマスク化している状態である。出力判断値レジスタ１７は、＃３のＤＳＰ１３の割当パケットの出力判断値を優先度“１”でマスク化している状態である。更に、出力判断値レジスタ１７は、＃４及び＃５のＤＳＰ１３の割当パケットの出力判断値“１”、＃１のＤＳＰ１３の割当パケットの出力判断値“０”を管理している。更に出力判断値レジスタ１７は、＃２のＤＳＰ１３の割当パケットの出力判断値“１”、＃３のＤＳＰ１３の割当パケットの出力判断値“０”を管理している。つまり、出力判断値レジスタ１７は、各ＤＳＰ１３の出力判断値を入力先着順に１次元のビット列で保持することになる。

図１４は、パケット受付処理に関わるパケット処理部２の処理動作の一例を示すフローチャートである。図１４においてパケット処理部２内の抽出部２１は、入力パケットを検知したか否かを判定する（ステップＳ１１）。抽出部２１は、入力パケットを検知した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、入力パケットから制御情報を抽出する（ステップＳ１２）。パケット処理部２内の決定部２３は、回線設定テーブル２２を参照し、制御情報内のＶＬＡＮＩＤに対応する宛先キュー番号を決定する（ステップＳ１３）。更に、パケット処理部２内の付与部２４は、決定された宛先キュー番号を入力パケットに付与する（ステップＳ１４）。更に、付与部２４は、宛先キュー番号が付与された入力パケットを分散制御部３に出力し（ステップＳ１５）、新たな入力パケットを検知したか否かを判定すべく、ステップＳ１１に移行する。

パケット処理部２は、入力パケットを検知すると、入力パケットからＶＬＡＮＩＤを抽出し、抽出したＶＬＡＮＩＤに対応する宛先キュー番号を決定し、決定した宛先番号を入力パケットに付与して分散制御部３に出力する。その結果、パケット処理部２は、入力パケットに宛先キュー番号を付与して分散制御部３に出力できる。

図１５は、入力パケット処理に関わる割当管理部３２の処理動作の一例を示すフローチャートである。図１５において割当管理部３２は、パケット処理部２から入力パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ２１）。割当管理部３２は、入力パケットを受信した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、バッファメモリ１１内に空きがあるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

割当管理部３２は、バッファメモリ１１内に空きがある場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、入力パケットをバッファメモリ１１に書込む（ステップＳ２３）。割当管理部３２は、入力パケットをバッファメモリ１１に書込んだ後、入力パケットの格納アドレスを入力パケットのパケット番号に対応付けてパケット管理テーブル４１内に書き込むべく、当該パケット管理テーブル４１の内容を更新する（ステップＳ２４）。

割当管理部３２内の検索部６１は、パケット管理テーブル４１の更新後、ＤＳＰ空き管理テーブル４３を参照し、入力パケットが未割当の空きＤＳＰ１３があるか否かを判定する（ステップＳ２５）。割当管理部３２内の設定部６２は、空きＤＳＰ１３がある場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、空きＤＳＰ１３に対して出力判断プログラム及び設定情報をロードする（ステップＳ２６）。つまり、割当管理部３２は、空きＤＳＰ１３に入力パケットを割り当てることになる。そして、割当管理部３２内の第２の更新部６４は、空きＤＳＰ１３に対して入力パケットの割当を完了した場合、ＤＳＰ空き管理テーブル４３、ＤＳＰ割当管理テーブル４４及びパケット割当管理テーブル４２の内容を更新する（ステップＳ２７）。そして、図１５に示す処理動作を終了する。

割当管理部３２は、パケット処理部２から入力パケットを受信しなかった場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、図１５に示す処理動作を終了する。割当管理部３２は、バッファメモリ１１に空きがない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、入力パケットを廃棄し（ステップＳ２８）、図１５に示す処理動作を終了する。

また、割当管理部３２は、空きＤＳＰ１３がない場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、入力パケットを廃棄し（ステップＳ２９）、バッファメモリ１１から該当パケットを削除する（ステップＳ３０）。更に、割当管理部３２内の第１の更新部６３は、該当パケットの削除に応じて、パケット管理テーブル４１の内容を更新し（ステップＳ３１）、図１５に示す処理動作を終了する。

割当管理部３２は、入力パケットをバッファメモリ１１に書込み後、空きＤＳＰ１３に出力判断プログラム及び、入力パケットの情報を含む設定情報をロードする。その結果、ＤＳＰ１３は、割当パケットに対する出力判断処理を実行する。

割当管理部３２は、空きＤＳＰ１３がない場合、入力パケットを廃棄し、バッファメモリ１１から入力パケットを削除する。また、割当管理部３２は、バッファメモリ１１に空きがない場合、入力パケットを廃棄する。その結果、処理しきれない入力パケットを廃棄できる。

図１６は、出力判断処理に関わるＤＳＰ１３の処理動作の一例を示すフローチャートである。図１６においてＤＳＰ１３は、割当パケットがあるか否かを判定する（ステップＳ４１）。ＤＳＰ１３は、割当パケットがある場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、割当パケットの送信権利値が割当パケットの出力データ量以上であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。

ＤＳＰ１３は、割当パケットの送信権利値が出力データ量以上の場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、割当パケットの出力可と判断し、出力判断値を“０”から“１”に変更し（ステップＳ４３）、図１６に示す処理動作を終了する。ＤＳＰ１３は、出力判断値“１”を管理部１２に送信する。また、ＤＳＰ１３は、割当パケットがない場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、図１６に示す処理動作を終了する。また、ＤＳＰ１３は、割当パケットの送信権利値が出力データ量以上でない場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、図１６に示す処理動作を終了する。ＤＳＰ１３は、出力判断値“０”のまま、出力判断値“０”を管理部１２に送信する。

ＤＳＰ１３は、割当パケットがある場合、割当パケットの送信権利値が割当パケットの出力データ量以上の場合、割当パケットの出力可と判断し、出力判断値を“１”に設定する。その結果、ＤＳＰ１３は、割当パケットの出力可を示す出力判断値“１”を管理部１２に通知できる。

ＤＳＰ１３は、割当パケットの送信権利値が割当パケットの出力データ量以上でない場合、割当パケットの出力不可と判断し、出力判断値を“０”に設定する。その結果、ＤＳＰ１３は、割当パケットの出力不可を示す出力判断値“０”を管理部１２に通知できる。

図１７は、第１の出力選択処理に関わる出力選択部３３の処理動作の一例を示すフローチャートである。図１７において出力選択部３３は、各ＤＳＰ１３から出力判断値を受信した場合、ＤＳＰ１３の割当パケットの優先度を識別することになる。そして、出力選択部３３は、ＤＳＰ１３の割当パケットの優先度が“１”の場合、優先度“１”で出力判断値をマスク化する（ステップＳ５１Ａ）。出力選択部３３は、優先度“１”でマスク化した出力判断値の内、出力判断値が“１”の入力先着順で先頭ＤＳＰ１３を検索する（ステップＳ５２Ａ）。尚、先頭ＤＳＰ１３は、バッファメモリ１１に格納したパケットの入力先着順で先頭のＤＳＰ１３である。

出力選択部３３は、ＤＳＰ１３の割当パケットの優先度が“２”の場合、優先度“２”で出力判断値をマスク化する（ステップＳ５１Ｂ）。出力選択部３３は、優先度“２”でマスク化した出力判断値の内、出力判断値が“１”の入力先着順で先頭ＤＳＰ１３を検索する（ステップＳ５２Ｂ）。つまり、出力選択部３３は、ＤＳＰ１３の割当パケットの優先度を識別し、優先度毎に出力判断値をマスク化し、優先度毎にマスク化した出力判断値の内、出力判断値が“１”の入力先着順で先頭ＤＳＰ１３を検索することになる。

出力選択部３３は、優先度毎に出力判断値が“１”の入力先着順で先頭ＤＳＰ１３を検索した場合、全ての優先度の検索結果から優先度が最上位、例えば、優先度“１”の検索結果を特定する（ステップＳ５３）。出力選択部３３は、特定された優先度の検索結果から出力判断値が“１”の先頭ＤＳＰ１３を出力対象のキュー番号を選択し（ステップＳ５４）、出力対象のキュー番号を全ＤＳＰ１３に同報送信し（ステップＳ５５）、図１７に示す処理動作を終了する。

出力選択部３３は、ＤＳＰ１３の割当パケットの優先度を識別し、優先度毎に出力判断値をマスク化し、優先度毎にマスク化した出力判断値の内、出力判断値が“１”の入力先着順で先頭ＤＳＰ１３を検索する。出力選択部３３は、優先度毎に出力判断値が“１”の先頭ＤＳＰ１３を検索した場合、全ての優先度の検索結果から優先度が最上位の検索結果を特定する。出力選択部３３は、特定された優先度の検索結果から出力判断値が“１”の先頭ＤＳＰ１３のキュー番号を出力対象のキュー番号に選択し、出力対象のキュー番号を全ＤＳＰ１３に通知する。その結果、各ＤＳＰ１３は、出力対象のキュー番号を認識できる。

図１８は、パケット情報更新処理に関わるＤＳＰ１３の処理動作の一例を示すフローチャートである。図１８においてＤＳＰ１３は、出力選択部３３から受信した出力対象のキュー番号が割当パケットのキュー番号と同一であるか否かを判定する（ステップＳ６１）。ＤＳＰ１３は、出力対象のキュー番号が割当パケットのキュー番号と同一の場合（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）、割当パケットの送信権利値から出力対象のキュー番号のパケット長を減算して送信権利値を更新する（ステップＳ６２）。

ＤＳＰ１３は、割当パケットの送信権利値に周期加算値を加算して送信権利値を更新する（ステップＳ６３）。尚、周期加算値は、送信権利値の更新周期毎に加算する出力データ量である。契約速度は、宛先キュー番号毎の契約内容に応じて異なる。ＤＳＰ１３は、出力対象のキュー番号の入力順番号が保持している割当パケットの入力順番号よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ６４）。ＤＳＰ１３は、出力対象のキュー番号の入力順番号が保持している割当パケットの入力順番号よりも小さい場合（ステップＳ６４：Ｙｅｓ）、入力順番号を“１”減算して入力順番号を更新し（ステップＳ６５）、図１８に示す処理動作を終了する。

ＤＳＰ１３は、出力対象のキュー番号が割当パケットのキュー番号と同一でない場合（ステップＳ６１：Ｎｏ）、割当パケットの送信権利値に周期加算値を加算して送信権利値を更新すべく、ステップＳ６３に移行する。また、ＤＳＰ１３は、出力対象のキュー番号の入力順番号が保持している割当パケットの入力順番号よりも小さくない場合（ステップＳ６４：Ｎｏ）、図１８に示す処理動作を終了する。

各ＤＳＰ１３は、出力対象のキュー番号が割当パケットのキュー番号と同一の場合、割当パケットの送信権利値から出力対象のキュー番号のパケット長を減算して送信権利値を更新する。更に、ＤＰＳ１３は、割当パケットの送信権利値に周期加算値を加算して送信権利値を更新し、出力対象のキュー番号の入力順番号が保持している割当パケットの入力順番号よりも小さい場合、入力順番号を“１”減算して入力順番号を更新する。つまり、各ＤＳＰ１３が、割当パケットの出力に応じて割当パケットの送信権利値及び入力順番号を更新する。ＤＳＰ１３が入力パケット毎に割当てられているため、キュー数が増大した場合でも送信権利値の周期加算値を更新する更新周期が長くなるような事態を回避できる。

図１９は、出力ＦＩＦＯセット処理に関わる割当管理部３２の処理動作の一例を示すフローチャートである。図１９において割当管理部３２は、出力対象のキュー番号に対応するＤＳＰ番号から割当パケットを識別するパケット番号を取得する（ステップＳ７１）。割当管理部３２は、取得したパケット番号に対応する出力対象のパケットをバッファメモリ１１から読み出して出力ＦＩＦＯ１４にセットする（ステップＳ７２）。

割当管理部３２は、出力対象のパケットの情報を各管理テーブル及び割当ＤＳＰ１３から削除し（ステップＳ７３）、図１９に示す処理動作を終了する。

割当管理部３２は、出力対象のキュー番号に対応するＤＳＰ番号から割当パケットを識別するパケット番号を取得し、取得したパケット番号に対応する出力対象のパケットをバッファメモリ１１から読み出して出力ＦＩＦＯ１４にセットする。更に、割当管理部３２は、出力対象のパケットの情報を各管理テーブル及び割当ＤＳＰ１３から削除する。その結果、出力対象のキュー番号に対応する割当パケットを出力ＦＩＦＯ１４にセットした場合、出力対象の割当パケットの情報を割当ＤＳＰ１３から削除できる。

図２０は、故障監視処理に関わる割当管理部３２の処理動作の一例を示すフローチャートである。図２０において割当管理部３２は、ＤＳＰ番号“１”を指定し（ステップＳ８１）、ＤＳＰ割当管理テーブル４４を参照し、指定ＤＳＰ番号のＤＳＰ１３に割当パケットがあるか否かを判定する（ステップＳ８２）。割当管理部３２は、指定ＤＳＰ番号のＤＳＰ１３に割当パケットがある場合（ステップＳ８２：Ｙｅｓ）、故障管理テーブル４５内の指定ＤＳＰ番号のカウント値を＋１インクリメントする（ステップＳ８３）。

割当管理部３２は、カウント値を＋１インクリメントした後、カウント値が故障閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ８４）。割当管理部３２は、カウント値が故障閾値を超えた場合（ステップＳ８４：Ｙｅｓ）、指定ＤＳＰ番号に対応する割当パケットをバッファメモリ１１から廃棄する。更に、割当管理部３２は、指定ＤＳＰ番号に対応するパケット情報やＤＳＰ情報を各テーブルから削除し、指定ＤＳＰ１３の設定情報を初期化する（ステップＳ８５）。

尚、ステップＳ８５の各テーブルは、例えば、パケット管理テーブル４１、パケット割当管理テーブル４２、ＤＳＰ空き管理テーブル４３及びＤＳＰ割当管理テーブル４４である。つまり、割当管理部３２は、指定ＤＳＰ番号の割当パケットのパケット番号及び格納アドレスをパケット管理テーブル４１から削除する。更に、割当管理部３２は、指定ＤＳＰ番号及び割当パケットのパケット番号をパケット割当管理テーブル４２及びＤＳＰ割当管理テーブル４４から削除する。更に、割当管理部３２は、指定ＤＳＰ番号及びパケット番号の削除に応じて指定ＤＳＰ番号が空きＤＳＰ１３となるため、空きＤＳＰ１３の空きＤＳＰ番号をＤＳＰ空き管理テーブル４３に登録する。

割当管理部３２は、指定ＤＳＰ番号が最大値Ｎを超えたか否かを判定する（ステップＳ８６）。尚、最大値Ｎは、全てのＤＳＰ１３の個数である。割当管理部３２は、指定ＤＳＰ番号が最大値Ｎを超えていない場合（ステップＳ８６：Ｎｏ）、指定ＤＳＰ番号を＋１インクリメントし（ステップＳ８７）、指定ＤＳＰ番号のＤＳＰ１３に割当パケットがあるか否かを判定すべく、ステップＳ８２に移行する。

割当管理部３２は、指定ＤＳＰ番号が最大値Ｎを超えた場合（ステップＳ８６：Ｙｅｓ）、指定ＤＳＰ番号“１”を再指定すべく、ステップＳ８１に移行する。割当管理部３２は、カウント値が故障閾値を超えていない場合（ステップＳ８４：Ｎｏ）、指定ＤＳＰ番号が最大値Ｎを超えたか否かを判定すべく、ステップＳ８６に移行する。

また、割当管理部３２は、指定ＤＳＰ番号のＤＳＰ１３に割当パケットがない場合（ステップＳ８２：Ｎｏ）、故障管理テーブル４５内の指定ＤＳＰ番号のカウント値を“０”に設定し（ステップＳ８８）、図２０に示す処理動作を終了する。

図２１は、ＤＳＰ故障検出時の故障管理テーブル４５の一例を示す説明図である。尚、説明の便宜上、ＤＳＰ番号＃１～＃Ｎ、故障閾値は「９９」とする。また、故障閾値は「９９」としたが、「９９」に限定されるものではなく、適宜設定変更可能である。割当管理部３２は、ＤＳＰ番号＃１からＤＳＰ番号＃ＮまでのＤＳＰ１３のパケット滞留のカウント値のカウント動作を１周期とし、ＤＳＰ番号＃Ｎのパケット滞留のカウント動作の終了後、更に、ＤＳＰ番号＃１のパケット滞留のカウント動作に移行する。

割当管理部３２は、故障管理テーブル４５を参照し、例えば、ＤＳＰ番号＃１のカウント値が「０」、ＤＳＰ番号＃２のカウント値が「３」、ＤＳＰ番号＃５のカウント値が「１００」と認識できる。割当管理部３２は、ＤＳＰ番号＃５のカウント値が「１００」の場合、カウント値が故障閾値を超えたと判断し、ＤＳＰ番号＃５対応のＤＳＰ１３の故障と判断する。

割当管理部３２は、ＤＳＰ番号毎に割当パケットがあるか否かを判定し、割当パケットがある場合にＤＳＰ番号のカウント値を＋１インクリメントし、カウント値が故障閾値を超えた場合に当該ＤＳＰ番号のＤＳＰ１３の故障と判定する。その結果、割当管理部３２は、ＤＳＰ番号毎のカウント値を参照し、カウント値が故障閾値を超える期間で割当パケットが滞留しているＤＳＰ１３を故障と判断できる。

割当管理部３２は、カウント値が故障閾値を超えたＤＳＰ１３の割当パケットを廃棄するため、割当パケットの滞留を回避できる。

本実施例のパケット伝送装置１は、入力パケットを検知した場合、入力パケット毎に空きＤＳＰ１３を割当てる。各ＤＳＰ１３は、割当パケットの送信権利値を管理し、送信権利値に基づき、割当パケットの出力判断処理を実行し、出力判断値を管理部１２に通知する。更に、パケット管理部は、各ＤＳＰ１３の出力判断値に基づき、出力対象のＤＳＰ１３を選択する。

パケット伝送装置１内の管理部１２は、パケットを検知した場合に、複数のＤＳＰ１３内の空きＤＳＰ１３に検知したパケットを割り当てる。更に、ＤＳＰ１３は、割り当てられたパケットの送信権利値が出力データ量以上であるか否かを判断し、その出力判断結果を管理部１２に通知する。管理部１２は、各ＤＳＰ１３の出力判断結果に基づき、出力対象のＤＳＰ１３を選択し、選択した出力対象のプＤＳＰ１３に割り当てたパケットを出力ＦＩＦＯ１４にセットする。その結果、比較例のスケジューラの集中制御を要することなく、各ＤＳＰ１３でパケット管理及び出力判断を分散制御できる。従って、キュー数が増大した場合でも、送信権利値更新に要する更新周期の待機や蓄積有無の検索時間を無くすことでパケット伝送のスループット低下を抑制できる。つまり、接続先の増大に対処できる。

各ＤＳＰ１３は、割当パケットの送信権利値を管理し、送信権利値に基づき割当パケットの出力判断を実行する。その結果、キュー数が増大した場合でも、ＤＳＰ１３の分散処理で処理時間が一定、ＤＳＰ１３単位の負荷がほぼ一定にし、集中制御のスケジューラが不要となることで、低負荷のパケット伝送処理が可能となる。

管理部１２は、各ＤＳＰ１３の出力判断結果を当該パケットの優先度で分別し、優先度毎に出力判断値“１”のＤＳＰ１３から入力先着順で先頭となるＤＳＰ１３を検索する。更に、管理部１２は、優先度毎の検索結果から最高優先度のＤＳＰ１３を出力対象のＤＳＰ１３として選択する。その結果、優先度が高い方から入力先着順に出力対象のＤＳＰ１３を選択できる。

管理部１２は、出力対象のＤＳＰ１３として選択し、選択した出力対象のＤＳＰ１３に割り当てられたパケットのキュー番号を各ＤＳＰ１３に通知する。その結果、各ＤＳＰ１３は、出力対象のＤＳＰ１３に割り当てられたパケットのキュー番号を認識できる。

各ＤＳＰ１３は、管理部１２からの出力対象のプロセッサに割り当てられたパケットのキュー番号を受信し、当該キュー番号が割当パケットのキュー番号の場合、当該キュー番号に対応するパケット長を送信権利値から減算して送信権利値を更新する。その結果、出力対象のＤＳＰ１３は、割当パケットを出力ＦＩＦＯにセットして出力し、割当パケットの出力に応じて送信権利値を更新できる。

管理部１２は、送信権利値が出力データ量以上である否かを判断するための出力判断プログラムを、検知したパケットを割り当てる空きＤＳＰ１３に設定する。その結果、ＤＳＰ１３は、入力パケットが割り当てられると、出力判断プログラムを設定して出力判断処理を実行できる。

管理部１２は、ＤＳＰ１３毎に割当てられるパケットの有無を定期的に監視し、パケットありの場合にカウント値をインクリメントすると共に、パケットなしの場合にカウント値をリセットする。更に、管理部１２は、カウント値が故障閾値を超えた場合に当該ＤＳＰ１３の故障と判定する。その結果、管理部１２は、ＤＳＰ１３の故障を認識できる。

管理部１２では、全ＤＳＰ１３に対する検索や更新を行わないため、比較例のスケジューラに比べ負荷は大幅に小さくなる。その結果、集中制御を行うスケジューラが不要になり、部品の性能要求を下げることができる(コストダウン可能)。しかも、出力ＦＩＦＯ１４は入力順序性の保証のために用いるが、出力ＦＩＦＯ１４なので特別な処理は必要ない。また、近年では、ＦＰＧＡ内蔵のＤＳＰ数が増加する傾向にあるため、装置コストを安価できる。

実施例１の出力判断値レジスタ１７は、各ＤＳＰ１３の割当パケットの出力判断値を優先度毎にマスク化し、各ＤＳＰ１３の出力判断値を入力先着順に１次元のビット列で保持する場合を例示した。しかしながら、ＤＳＰ１３の割当パケットの出力判断値を優先度毎にマスク化しなくても良く、適宜変更可能である。従って、その実施の形態につき、実施例２のパケット伝送装置として説明する。尚、実施例１のパケット伝送装置１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

図２２は、実施例２の出力判断値レジスタ１７Ａのビットマップ構成の一例を示す説明図である。尚、説明の便宜上、割当パケットの優先度は、“１”が最上位、その後、“２”→“３”→…の順に優先度が低くなる。図２２に示す例では、割当パケットの入力先着順序は、＃４のＤＳＰ１３の割当パケット→＃５のＤＳＰ１３の割当パケット→＃１のＤＳＰ１３の割当パケット→＃２のＤＳＰ１３の割当パケット→＃３のＤＳＰ１３の割当パケット→…の順序とする。出力選択部３３では、入力パケットの優先度毎の出力判断値を１次元のビット列で出力判断値レジスタ１７Ａに格納する。つまり、出力判断値レジスタ１７Ａは、各ＤＳＰ１３の優先度毎の出力判断値を入力先着順に１次元のビット列で保持する。

図２３は、実施例２の第２の出力選択処理に関わる出力選択部３３の処理動作の一例を示すフローチャートである。図２３において出力選択部３３は、各ＤＳＰ１３から出力判断値を受信した場合、ＤＳＰ１３の割当パケットの優先度を識別することになる。そして、出力選択部３３は、ＤＳＰ１３の出力判断値を受信する（ステップＳ９１Ａ）。出力選択部３３は、ＤＳＰ１３の出力判断値を受信した場合、優先度“１”の割当パケットの出力判断値の内、出力判断値が“１”の入力先着順で先頭ＤＳＰ１３を検索する（ステップＳ９２Ａ）。また、出力選択部３３は、ＤＳＰ１３の出力判断値を受信する（ステップＳ９１Ｂ）。出力選択部３３は、ＤＳＰ１３の出力判断値を受信した場合、優先度“２”の割当パケットの出力判断値の内、出力判断値が“１”の入力先着順で先頭ＤＳＰ１３を検索する（ステップＳ９２Ｂ）。尚、割当パケットの優先度は、“１”及び“２”に限定されるものではなく、適宜変更可能である。つまり、出力選択部３３は、割当パケットの優先度毎に出力判断値の中から出力判断値が“１”の入力先着順で先頭ＤＳＰ１３を検索することになる。

出力選択部３３は、優先度毎に出力判断値が“１”の入力先着順で先頭ＤＳＰ１３を検索した場合、全ての優先度の検索結果から優先度が最上位、例えば、優先度“１”の検索結果を特定する（ステップＳ９３）。出力選択部３３は、特定された優先度の検索結果から出力判断値が“１”の先頭ＤＳＰ１３を出力対象のキュー番号を選択し（ステップＳ９４）、出力対象のキュー番号を全ＤＳＰ１３に同報送信し（ステップＳ９５）、図２３に示す処理動作を終了する。

出力選択部３３は、ＤＳＰ１３の割当パケットの優先度を識別し、優先度毎の出力判断値の内、出力判断値が“１”の入力先着順で先頭ＤＳＰ１３を検索する。出力選択部３３は、優先度毎に出力判断値が“１”の先頭ＤＳＰ１３を検索した場合、全ての優先度の検索結果から優先度が最上位の検索結果を特定する。出力選択部３３は、特定された優先度の検索結果から出力判断値が“１”の先頭ＤＳＰ１３のキュー番号を出力対象のキュー番号に選択し、出力対象のキュー番号を全ＤＳＰ１３に通知する。その結果、各ＤＳＰ１３は、出力対象のキュー番号を認識できる。

実施例２のパケット伝送装置１内の管理部１２は、各ＤＳＰ１３の出力判断結果を取得し、優先度毎に出力判断値を出力判断値レジスタ１７Ａに格納し、優先度毎に出力判断値“１”のＤＳＰ１３から入力先着順で先頭となるＤＳＰ１３を検索する。更に、管理部１２は、優先度毎の検索結果から最高優先度のＤＳＰを出力対象のＤＳＰ１３として選択する。その結果、優先度が高い方から入力先着順に出力対象のＤＳＰ１３を選択できる。

本実施例のプロセッサとしてＤＳＰ１３を例示したが、ＤＳＰ１３に限定されるものではなく、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）等のプロセッサでも良く、適宜変更可能である。

尚、説明の便宜上、分散制御部３は、パケット管理メモリ１５と、リソース管理メモリ１６と、出力判断値レジスタ１７と、故障管理メモリ１８と分けて説明したが、単一のメモリでも良く、適宜変更可能である。また、パケット番号は、バッファメモリ１１に当該パケットを格納する格納アドレス番号と同じとしたが、パケットを識別する番号でも良く、適宜変更可能である。

また、管理部１２は、単一の場合を例示したが、管理部１２の処理負担を考慮して複数設けて分散制御しても良く、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。

１ パケット伝送装置
３ 分散制御部
１２ 管理部
１３ ＤＳＰ（プロセッサ）
１４ 出力ＦＩＦＯ（出力部）
３２ 割当管理部
３３ 出力選択部
４３ ＤＳＰ空き管理テーブル

Claims (8)

1. 複数のプロセッサと、各プロセッサを管理する管理部と、セットしたパケットを先読み先出しで出力する出力部とを有するパケット伝送装置であって、
   前記管理部は、
   前記パケットを検知した場合に、前記複数のプロセッサ内の空きプロセッサに検知したパケットを割り当てる割当管理部を有し、
   前記プロセッサは、
   割り当てられたパケットの送信権利値が出力データ量以上であるか否かを判断し、その出力判断結果を前記管理部に通知し、
   前記管理部は、
   各プロセッサの出力判断結果に基づき、出力対象のプロセッサを選択し、選択した出力対象のプロセッサに割り当てた前記パケットを前記出力部にセットする出力選択部を有することを特徴とするパケット伝送装置。
2. 前記出力選択部は、
   各プロセッサの出力判断結果を当該パケットの優先度で分別し、
   前記優先度毎に出力可の出力判断結果のプロセッサから入力先着順で先頭となるプロセッサを検索し、
   前記優先度毎の検索結果から最高優先度のプロセッサを前記出力対象のプロセッサとして選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送装置。
3. 前記出力選択部は、
   各プロセッサの出力判断結果を取得し、優先度毎に出力判断値を格納し、
   優先度毎に出力可の出力判断結果のプロセッサから入力先着順で先頭となるプロセッサを検索し、
   前記優先度毎の検索結果から最高優先度のプロセッサを前記出力対象のプロセッサとして選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送装置。
4. 前記出力選択部は、
   前記出力対象のプロセッサとして選択し、選択した前記出力対象のプロセッサに割り当てられた前記パケットのキュー番号を各プロセッサに通知する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のパケット伝送装置。
5. 各プロセッサは、
   前記出力選択部からの前記出力対象のプロセッサに割り当てられた前記パケットのキュー番号を受信し、当該キュー番号が割当パケットのキュー番号の場合、当該キュー番号に対応するパケット長を前記送信権利値から減算して前記送信権利値を更新する
   ことを特徴とする請求項４に記載のパケット伝送装置。
6. 前記割当管理部は、
   前記送信権利値が前記出力データ量以上である否かを判断するための出力判断プログラムを、前記検知したパケットを割り当てる前記空きプロセッサに設定する
   ことを特徴とする請求項１～５の何れか一つに記載のパケット伝送装置。
7. 前記割当管理部は、
   前記プロセッサ毎に割当てられるパケットの有無を定期的に監視し、前記パケットありの場合にカウント値をインクリメントすると共に、前記パケットなしの場合にカウント値をリセットし、
   前記カウント値が故障閾値を超えた場合に当該プロセッサの故障と判定する
   ことを特徴とする請求項１～６の何れか一つに記載のパケット伝送装置。
8. 複数のプロセッサと、各プロセッサを管理する管理部と、セットしたパケットを先読み先出しで出力する出力部とを有するパケット伝送装置が実行するパケット処理方法であって、
   前記管理部が、前記パケットを検知した場合に、前記複数のプロセッサ内の空きプロセッサに検知したパケットを割り当て、
   前記プロセッサが、割り当てられたパケットの送信権利値が出力データ量以上であるか否かを判断し、その出力判断結果を前記管理部に通知し、
   前記管理部が、
   各プロセッサの出力判断結果に基づき、出力対象のプロセッサを選択し、選択した出力対象のプロセッサに割り当てた前記パケットを前記出力部にセットする
   処理を実行することを特徴とするパケット伝送方法。

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