JPWO2007004558A1 - 帯域制御回路及びそれに用いる帯域制御方法 - Google Patents

Abstract

バッファ（２）は送信ノード（１）から送信されたパケットを一時的に蓄える。カウンタ（３）はバッファ（２）から送信するパケットのサイズ（長さ）を測定し、メモリ（４）はカウンタ（３）の値を一時的に記憶する。レジスタ（５）は所望の帯域を保存し、レジスタ（６）は送信ノード（１）の最大送信物理帯域を保存する。演算部（７）はメモリ（４）の内容とレジスタ（５）の内容とレジスタ（６）の内容とを基に挿入すべきＩＦＧのサイズを計算する。カウンタ（８）は演算部（７）で計算されたＩＦＧサイズをカウントする。カウンタ（９）はバッファ（２）の残容量を測定し、Ｐａｕｓｅ生成部（１０）はカウンタ（９）の値に応じてポーズフレームを生成して送信ノード（１）に出力する。

Description

本発明は帯域制御回路及びそれに用いる帯域制御方法に関し、特にＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）網のおけるフロー制御に関する。

ＩＰの普及に伴い、ネットワークインフラ等の装置内インタフェースがＩＰ化される傾向が今後強まると予想され、そのような装置においては、通常、装置の中枢制御を担う中枢制御機能部が存在し、周辺機能部から中枢制御機能部へのＩＰパケットのトラヒックが集中することが起こる。

そのような場合に、装置内の各機能部から中枢制御機能部へのパケットの送信機会が平等に与えられないというのは、装置処理能力及び動作安定性という観点で大きな問題となりうる。

従来のＩＰ網におけるフロー制御では、例えば受信ノードがパケットを受信できない状態になると、ポーズフレーム（Ｐａｕｓｅ Ｆｒａｍｅ）を送信することで、送信元に対して送信停止を要求することになっている。また、送信を停止する時間はポーズフレームの中に含まれることになっている（例えば、特許公開２００３−２４４１８１号公報参照）。

ここで、ポーズフレームとは、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）コントロールフレームのＭＡＣコントロールパラメータにポーズを示すオペコードを入力し、データ部分に停止時間を記述したフレームである。

上述した従来のＩＰ網のおけるフロー制御方法では、例えば、複数の送信ノードから特定の受信ノードにパケットが集中するような場合に受信ノードがポーズフレームを送信すると、この受信ノードにパケットを送信しようとしている全送信ノードが送信停止をすることになるが、送信を再開するまでのタイミングはポーズフレームに含まれるポーズ時間（＝全送信ノード共通）に依存しているため、一定時間後、ほぼ同時に各送信ノードがパケットの送信を再開しようとする。

この時、どの送信ノードに送信機会が与えられるかは確約されたルールがなく、早いもの勝ちとなる。よって、従来のＩＰ網で複数ノードから少数のノードにトラヒックが集中するケースでは、意図せず送信優先権が高くなるノードと低くなるノードとが存在してしまうという問題がある。

本発明の目的は上記の問題点を解消し、ＩＰ網において送信パケットの帯域を任意に制御して平滑化することができる帯域制御回路及びそれに用いる帯域制御方法を提供することにある。

本発明による帯域制御回路は、送信ノードから送信されるパケットをバッファに前記パケットを一時的に保存しながらそのパケットサイズを随時測定する測定手段と、前記パケットを送信する度に予め設定された帯域に近くなるようにＩＦＧ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｇａｐ）のサイズを変更する変更手段とを備えている。

本発明による帯域制御方法は、帯域制御回路が、送信ノードから送信されるパケットをバッファに前記パケットを一時的に保存しながらそのパケットサイズを随時測定する第１の処理と、前記パケットを送信する度に予め設定された帯域に近くなるようにＩＦＧ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｇａｐ）のサイズを変更する第２の処理とを実行している。

すなわち、本発明の帯域制御回路は、ノードの送信機能部に、送信ノードから送信されるパケットを一時的にバッファに保存しながらパケットサイズを随時測定し、パケットを送信する度に予め設定された帯域に近くなるようにＩＦＧ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｇａｐ）のサイズを変更する機能を備えることで、送信ノードの出力帯域を任意に制御可能としている。

また、本発明の帯域制御回路では、送信ノードからの送信パケット数を制御するために、バッファの残量に応じてポーズフレーム（Ｐａｕｓｅ Ｆｒａｍｅ）を生成して送信ノードに直接入力する機能を持たせている。

これによって、本発明の帯域制御回路では、通常、ダイナミックな帯域制限が不可能なＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）網における帯域制御を行えるようになる。

また、本発明の帯域制御回路では、送信ノードに均等な送信機会を与えることが可能となり、送信帯域の設定次第で、送信ノードに送信機会の優先順位付けを行うことが可能となる。

さらに、本発明の帯域制御回路では、受信ノードの受信能力に応じて、送信側の送信帯域を予め設定し、網内のトラヒック密度を平滑化することが可能となる。

本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、ＩＰ網において送信パケットの帯域を任意に制御して平滑化することができるという効果が得られる。

本発明の一実施例による帯域制御回路の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例による帯域制御回路の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施例による帯域制御回路の動作を示すフローチャートである。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による帯域制御回路の構成を示すブロック図である。図１において、本発明の一実施例による帯域制御回路は、送信ノード１から送信されたパケットを一時的に蓄えるためのバッファ２と、バッファ２から送信するパケットのサイズ（長さ）を測定するためのカウンタ３と、カウンタ３の値を一時的に記憶するメモリ４と、所望の帯域を保存するためのレジスタ５と、送信ノード１の最大送信物理帯域を保存するためのレジスタ６と、メモリ４の内容とレジスタ５の内容とレジスタ６の内容とを基に挿入すべきＩＦＧ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｇａｐ）のサイズを計算する演算部７と、演算部７で計算されたＩＦＧサイズをカウントするカウンタ８と、バッファ２の残容量を測定するカウンタ９と、カウンタ９の値に応じてポーズフレーム（Ｐａｕｓｅ Ｆｒａｍｅ）を生成して送信ノード１に出力するＰａｕｓｅ生成部１０とから構成されている。

図２及び図３は本発明の一実施例による帯域制御回路の動作を示すフローチャートである。これら図１〜図３を参照して本発明の一実施例による帯域制御回路の動作について説明する。

まず、所望の送信帯域（例：２０Ｍｂｐｓ）をレジスタ５に、また送信ノード１の最大送信物理帯域（例：１００Ｍｂｐｓ）をレジスタ６にそれぞれ保存する（図２ステップＳ１）。これらの値は入力手段（図示せず）によって、適宜、書換えが可能である。以下の説明では上記の具体的な数値例を用いるものとする。

送信ノード１は受信ノードからポーズフレームを受信しない限り、所望の送信帯域とは無関係に物理的に送信可能な帯域でパケットを送信してくる。ここでは例として、１５００ＢｙｔｅのパケットＡと、１０００ＢｙｔｅのパケットＢと、１００ＢｙｔｅのパケットＣとを連続して最大帯域（１００Ｍｂｐｓ）で送信してくる場合について考える。

まず、パケットＡがバッファ２に一時保存された後、バッファ２から受信ノードに向けて出力される（図２ステップＳ２，Ｓ３）。この時、カウンタ３は送信されたパケットのサイズ（１５００Ｂｙｔｅ）を測定し、その測定結果をメモリ４に保存する（図２ステップＳ４）。演算部７はメモリ４の値とレジスタ５の値とレジスタ６の値とから次のパケット送信までにＩＦＧをどれだけ空ければよいかを計算する（図２ステップＳ５）。この演算部７による計算は、
ＩＦＧ＝メモリ４の値＊（Ｗ２／Ｗ１−１）
というような簡易な式で行うことができる。ここで、Ｗ１はレジスタ５に保存された所望の送信帯域、Ｗ２はレジスタ６に保存された送信ノードの最大送信物理帯域とする。

例えば、上記の例の場合には、
メモリ４の値 ：１５００Ｂｙｔｅ
所望帯域（Ｗ１） ：２０Ｍｂｐｓ
最大送信物理帯域（Ｗ２）：１００Ｍｂｐｓ
となり、
ＩＦＧ＝１５００＊（１００／２０−１）
＝１５００＊４
＝６０００Ｂｙｔｅ
のＩＦＧを空ける必要があるという結果になる。

演算部７はこの計算結果をカウンタ８へ設定し（図２ステップＳ６）、カウンタ８の値が０になるまでバッファ２から受信ノードへのデータの送信は行わないようにする（図２ステップＳ７，Ｓ８）。カウンタ８の値が０になると（図２ステップＳ７）、所望の帯域になるまでパケット送信を待ったことになるので、バッファ２から次のパケットＢの送信が開始される（図２ステップＳ９）。

以下、同様の計算を繰り返すと、パケットＢを送信した後は４０００ＢｙｔｅのＩＦＧを、パケットＣを送信した後は４００ＢｙｔｅのＩＦＧをそれぞれ空ける計算になる。

一方、カウンタ９はバッファ２の残容量を常に測定しており（図３ステップＳ１１）、残容量が少なくなった時に（図３ステップＳ１２，Ｓ１３）、Ｐａｕｓｅ生成部１０にポーズフレームの生成と、そのポーズフレームの送信ノード１への送信を促す（図３ステップＳ１４）。Ｐａｕｓｅ生成部１０からポーズフレームを受信した送信ノード１は、パケットの送信を停止する。パケットの停止時間はポーズフレーム内に示された時間分となる。

このＰａｕｓｅ生成部１０の中では生成したポーズフレーム内に設定された値と同じタイマ（Ｔｉｍｅｒ）（図示せず）が動作しており（図３ステップＳ１５）、そのタイマの値が０になるまで（図３ステップＳ１６）、ステップＳ１１に戻ってカウンタ９の値を再度確認し、依然として空き容量が少なければ（図３ステップＳ１２，Ｓ１３）、再度ポーズフレームを送信する（図３ステップＳ１４）。

このように、本実施例では、通常、ダイナミックな帯域制限が不可能なＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）網における帯域制御を行うことができるようになる。また、本実施例では、送信ノード１に均等な送信機会を与えることができるようになり、送信帯域の設定次第で、送信ノード１に送信機会の優先順位付けを行うことができる。さらに、本実施例では、受信ノードの受信能力に応じて、送信側の送信帯域を予め設定し、網内のトラヒック密度を平滑化することができるようになる。

Claims (10)

1. 送信ノードから送信されるパケットをバッファに前記パケットを一時的に保存しながらそのパケットサイズを随時測定する測定手段と、前記パケットを送信する度に予め設定された帯域に近くなるようにＩＦＧ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｇａｐ）のサイズを変更する変更手段とを有することを特徴とする帯域制御回路。
2. 前記測定手段は、前記バッファから送信するパケットのサイズを測定する第１のカウンタと、前記第１のカウンタの値を一時的に記憶するメモリとを含み、
   前記変更手段は、所望の帯域を保存する第１のレジスタと、前記送信ノードの最大送信物理帯域を保存する第２のレジスタと、前記メモリの内容と前記第１のレジスタ５の内容と前記第２のレジスタの内容とを基に挿入すべき前記ＩＦＧサイズを計算する演算手段と、前記演算手段で計算された前記ＩＦＧサイズをカウントする第２のカウンタとを含むことを特徴とする請求項１記載の帯域制御回路。
3. 前記第２のレジスタに保存する前記最大送信物理帯域を基に前記送信ノードに送信機会の優先順位付けを行うことを特徴とする請求項２記載の帯域制御回路。
4. 前記送信ノードからの送信パケット数を制御するために前記バッファの残量に応じてポーズフレームを生成して前記送信ノードに直接入力する手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載の帯域制御回路。
5. 前記送信ノードに直接入力する手段は、前記バッファの残容量を測定する第３のカウンタと、前記第３のカウンタの値に応じてポーズフレームを生成して前記送信ノードに出力する生成手段とを含むことを特徴とする請求項４記載の帯域制御回路。
6. 帯域制御回路が、送信ノードから送信されるパケットをバッファに前記パケットを一時的に保存しながらそのパケットサイズを随時測定する第１の処理と、前記パケットを送信する度に予め設定された帯域に近くなるようにＩＦＧ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｇａｐ）のサイズを変更する第２の処理とを実行することを特徴とする帯域制御方法。
7. 前記第１の処理は、前記バッファから送信するパケットのサイズを測定する第１のカウント処理と、前記第１のカウンタの値を一時的にメモリに記憶する処理とを含み、
   前記第２の処理は、所望の帯域を第１のレジスタに保存する処理と、前記送信ノードの最大送信物理帯域を第２のレジスタに保存する処理と、前記メモリの内容と前記第１のレジスタ５の内容と前記第２のレジスタの内容とを基に挿入すべき前記ＩＦＧサイズを計算する演算処理と、前記演算処理で計算された前記ＩＦＧサイズをカウントする第２のカウント処理とを含むことを特徴とする請求項６記載の帯域制御方法。
8. 前記第２のレジスタに保存する前記最大送信物理帯域を基に前記送信ノードに送信機会の優先順位付けを行うことを特徴とする請求項７記載の帯域制御方法。
9. 前記帯域制御回路が、前記送信ノードからの送信パケット数を制御するために前記バッファの残量に応じてポーズフレームを生成して前記送信ノードに直接入力する処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載の帯域制御方法。
10. 前記帯域制御回路が、前記送信ノードに直接入力する際に、前記バッファの残容量を測定する第３のカウント処理と、前記第３のカウント処理の値に応じてポーズフレームを生成して前記送信ノードに出力する処理とを実行することを特徴とする請求項９記載の帯域制御方法。
    

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