TW201631936A - 通信幀轉送裝置及通信系統 - Google Patents

Abstract

通信幀轉送裝置，係將通信裝置所送訊的通常幀轉送至其他之通信裝置者，包括：送訊佇列，係對應於低延遲幀之送訊埠及受訊埠進行儲存；讀出佇列管理部，依據低延遲幀之幀優先度及受訊時刻來決定輸出順序；及送訊器，依據讀出佇列管理部決定的輸出順序，由送訊佇列讀出低延遲幀並送訊至通信裝置；如此則，在幀優先度不同的複數個低延遲幀在同一送訊埠競合時，亦可以進行和幀優先度對應的輸出控制，可以實現滿足各低延遲幀之延遲要求的低延遲幀轉送。

Description

通信幀轉送裝置及通信系統

本發明關於通信幀轉送裝置及使用該通信幀轉送裝置的通信系統，係將送訊側的通信裝置所送訊的通信幀轉送至受訊側的通信裝置者。

近年來車輛間或車輛內通信、列車、工場等之產業領域的網路之網際網路(登錄商標)化進展著。彼等產業用網路中，通常使用用於處理機器之控制資訊的通信幀(控制系幀)，及處理影像或聲音等之控制以外之資訊的通信幀(資訊系幀)。為實現高速性、高可靠性，控制系幀需要嚴格的延遲要求，通信幀轉送裝置要求和通信系統之特性相應的低延遲轉送。又，將如控制系幀般要求低延遲轉送，亦即容許的延遲時間短的通信幀稱為低延遲幀。又，將如資訊系幀般和低延遲幀比較容許的延遲時間較長，或者無延遲時間之要求的幀稱為通常幀。

作為通信幀轉送裝置中低延遲幀之通信幀轉送方法，有藉由時隙(time slot)控制使低延遲幀比起延遲要求比較不嚴格的幀(通常幀)更優先轉送之技術(例如參照專利文獻1)。此係以一定週期進行重複週期型轉送者，亦即以一定週期重複進行預約轉送低延遲幀的預約轉送區間及轉送通常 延遲幀的自由轉送區間者。預約轉送區間設於週期之前半，自由轉送區間設於週期之後半，預約轉送區間中即使通常延遲幀到來亦進行預約的低延遲幀之轉送。藉由該動作可以優先轉送低延遲幀。

先行技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2009-239453號公報

但是，習知技術想定的應用為單一，亦即限定於複數個低延遲幀存在時彼等之優先度相同，低延遲幀到來之時間帶為已知。但是，複數個應用資料於一個網路內轉送時，輸入各埠的低延遲幀之週期不同。另外，對應之應用種別，低延遲幀之優先度不同，us等級般延遲要求嚴格的高優先度的幀(以下稱為高優先幀)，及比起高優先幀其之延遲要求較不嚴格亦即延遲優先度較低的幀(以下稱為低優先幀)存在。此情況下，於送訊埠產生低延遲幀彼此之競合，高優先幀之輸出受低優先幀影響需等待，而有無法滿足延遲要求之課題。

本發明為解決上述課題目的在於獲得通信幀轉送裝置，即使幀優先度不同的複數個低延遲幀出現在同一送訊埠而競合時，亦可以進行和幀優先度相應的輸出控制，可以實現滿足各低延遲幀之延遲要求的低延遲轉送。

本發明的通信幀轉送裝置，係連接於複數個通信 裝置，將通信裝置所送訊的通常幀及設定有不同的幀優先度之複數個低延遲幀轉送至其他之通信裝置者，包括：具有複數個受訊埠的受訊器，該受訊埠用於由通信裝置受訊通常幀及低延遲幀；目的端檢索部，係對送出受訊器中受訊到的低延遲幀之送訊埠進行檢索之同時，抽出低延遲幀之幀優先度；送訊佇列(quene)，係對應於目的端檢索部中檢索到的送訊埠及受訊到的受訊埠而將低延遲幀予以儲存；讀出佇列管理部，算出受訊的低延遲幀的受訊時刻，依據低延遲幀之幀優先度及受訊時刻，來決定低延遲幀之輸出順序；及送訊器，依據讀出佇列管理部決定的輸出順序，由送訊佇列讀出低延遲幀並送訊至其他之通信裝置，在送訊佇列未儲存有低延遲幀時將通常幀送訊至其他通信裝置。

又，本發明的通信系統，係包括：複數個通信裝置；及通信幀轉送裝置，係連接於複數個通信裝置，將通信裝置所送訊的通常幀及設定有不同的幀優先度之複數個低延遲幀轉送至其他通信裝置；通信幀轉送裝置包括：具有複數個受訊埠的受訊器，該受訊埠用於由通信裝置受訊通常幀及低延遲幀；目的端檢索部，係對送出受訊器中受訊到的低延遲幀之送訊埠進行檢索之同時，抽出低延遲幀之幀優先度；送訊佇列，係對應於目的端檢索部中檢索到的送訊埠及受訊到的受訊埠而將低延遲幀予以儲存；讀出佇列管理部，算出受訊低延遲幀的受訊時刻，依據低延遲幀之幀優先度及受訊時刻，來決定低延遲幀之輸出順序；及送訊器，依據讀出佇列管理部決定的輸出順序，由送訊佇列讀出低延遲幀並送訊至其他通信裝置，在 送訊佇列未儲存有低延遲幀時將通常幀送訊至其他通信裝置。

依據本發明，即使幀優先度不同的複數個低延遲幀在同一送訊埠競合時，亦可以進行和和幀優先度相應的輸出控制，實現能滿足各低延遲幀之延遲要求的低延遲轉送。

1‧‧‧通信系統

2‧‧‧通信裝置

3‧‧‧通信路

4‧‧‧通信幀轉送裝置

10‧‧‧受訊器

11‧‧‧受訊MAC部

20‧‧‧送訊器

21‧‧‧送訊MAC部

30‧‧‧Express送訊佇列

31‧‧‧受訊埠專用佇列

32‧‧‧優先度專用佇列

40‧‧‧Normal送訊佇列

50‧‧‧讀出佇列管理部

51‧‧‧時刻資訊管理部

52‧‧‧幀優先度管理部

53‧‧‧讀出佇列決定部

60‧‧‧目的端檢索部

70‧‧‧目的端埠分配部

71‧‧‧目的端埠分配部

510‧‧‧時刻資訊計數器

511‧‧‧暫存器

520‧‧‧優先度管理部

521‧‧‧優先度專用佇列

531‧‧‧受訊時刻比較部

542‧‧‧優先度比較部

533‧‧‧讀出佇列決定運算部

第1圖係本發明實施形態1的通信系統之構成方塊圖。

第2圖係本發明實施形態1的通信幀轉送裝置之構成方塊圖。

第3圖係本發明實施形態1的讀出佇列管理部之構成方塊圖。

第4圖係本發明實施形態1的讀出佇列管理部之動作流程圖。

第5圖係本發明實施形態1的讀出佇列決定部之動作流程圖。

第6圖係本發明實施形態1的通信幀轉送裝置的通信幀的輸出控制之動作圖。

第7圖係本發明實施形態1的通信幀轉送裝置的硬體構成之例之方塊圖。

第8圖係本發明實施形態2的Express送訊佇列之構成方塊圖。

第9圖係本發明實施形態2的讀出佇列管理部之構成方塊圖。

實施形態1.

參照圖面說明本發明實施形態1的通信系統。第1圖係本實施形態的通信系統之構成方塊圖之例。圖及以下之說明中，附加同一數字的裝置表示同一或同種裝置，又，通信系統內存在的複數個同種之裝置等係於數字之後附加「-」及數字來區別(例如通信裝置2-1)。總稱或不區別該裝置等時，係使用「-」及其後無附加數字的符號來說明(例如受訊MAC部11)。

第1圖中，通信系統1包括複數個通信裝置2-1~N(N為2以上之整數)，分別透過通信路3及通信幀轉送裝置4連接。此處所謂通信裝置2係通信終端等之通信裝置，只要是可以受訊或送訊通信幀之裝置即可。又，通信路3係光纖或同軸電纜等可以傳送光信號或電氣信號的傳送路，亦可以是使用無線者。

於此，由通信裝置2-1~N對其他通信裝置2-1~N送訊的通信幀之中，如控制系幀般容許的延遲時間短的通信幀稱為低延遲幀，以下，適當地稱為Express幀。又，如資訊系幀般和低延遲幀比較容許的延遲時間較長，或無延遲時間相關要求的通信幀稱為通常幀，以下說明中適當地稱為Normal幀。又，針對低延遲幀設定複數個幀優先度，將更嚴格之延遲要求的延遲優先度高的低延遲幀設為高優先幀，將低延遲幀之中和高優先幀比較延遲要求較不嚴格的低延遲幀設為低優先幀。

第2圖表示通信幀轉送裝置4之構成方塊圖。於第2圖，通信幀轉送裝置4由受訊器10、送訊器20、Express送訊佇列30-1~N、Normal送訊佇列40-1~N、讀出佇列管理部50、 目的端檢索部60、目的端埠分配部70、71構成。

受訊器10具有複數個受訊埠，於每一受訊埠設置受訊MAC(Media Access Control)部11-1~N。受訊MAC部11，係分別連接於第1圖所示通信裝置2-1~N，受訊由通信裝置2所送訊的依據IET(Interspersing Express Traffic)規格規定的混合著Express幀及Normal幀之業務(traffic)，於內部分配出Express幀與Normal幀並輸出至各別之路徑。又，當受訊到Express幀時受訊MAC部11對讀出佇列管理部50輸出Express受訊觸發以便通知受訊到Express幀。

同樣地，送訊器20具有複數個送訊埠，於每一送訊埠設置送訊MAC部21-1~N。送訊MAC部21，係分別連接於第1圖所示通信裝置2-1~N，並將混合著Express幀與Normal幀的業務予以輸出。於此，受訊埠與送訊埠標記為相同埠編號者設為連接於相同通信裝置2，例如受訊埠1(受訊MAC部11-1)與送訊埠1(送訊MAC部21-1)設為連接於通信裝置2-1者，因此，於此設為不存在由相同埠編號之受訊埠轉送至送訊埠的通信幀。

又，受訊MAC部11-1~N及送訊MAC部21-1~N安裝著以IEEE802.3br為標準之IET機能，可以中斷Normal幀來進行Express幀之轉送。亦即受訊MAC部11-1~N可以由混合著Express幀與Normal幀的通信幀分出Express幀與Normal幀並經由各別路徑輸出。又，於送訊MAC部21，在Normal幀之送訊中受訊到Express幀時，可以中斷Normal幀之輸出並優先輸出Express幀。如此則可以進行滿足Express幀之延遲要求的幀轉 送。又，藉由使用IET機能，Normal幀雖於Express幀之中斷產生時被分斷，但是於Express幀之轉送完了後未送訊部分會被轉送，於受訊側的通信裝置可將分斷的Normal幀結合再生成Normal幀。

通信幀轉送裝置4分別包括：儲存Express幀的Express送訊佇列30-1~N及儲存Normal幀的記憶裝置亦即Normal送訊佇列40-1~N。Express送訊佇列30-1~N，係連接於目的端埠分配部70，內部包括和各受訊埠對應的專用佇列31-1-2~31-N-(N-1)，將目的端埠分配部70所輸出的Express幀對應於受訊該Express幀之受訊埠而儲存於各專用佇列31。如此則，Express幀可以和被送訊的送訊埠及受訊的受訊埠對應地予以儲存。於此，Express送訊佇列30於內部包括和受訊埠與送訊埠對應的數之專用佇列，在如第2圖所示包括N個受訊埠與送訊埠的通信幀轉送裝置中，係包括N×(N-1)個專用佇列。又，於此如上述說明般，設為由同一埠編號之受訊埠轉送至送訊埠的通信幀不存在，因此在設於每一送訊埠的Express送訊佇列30內不設置和同一埠編號之受訊埠對應的專用佇列31。例如於送訊埠1之Express送訊佇列30-1內不設置和受訊埠1對應的專用佇列31-1-1。因此，只要是存在由受訊埠轉送至送訊埠的通信幀之系統，在具有N個受訊埠與送訊埠的通信幀轉送裝置中，設置N×N個專用佇列即可。亦即此處之Express送訊佇列30，只要是可以將送訊Express幀的送訊埠與受訊的受訊埠設定關連對應並進行儲存及讀出之記憶裝置即可。

例如受訊埠1(受訊MAC部11-1)中受訊的Express幀之目的端為送訊埠2(送訊MAC部21-2)時，該Express幀被儲存於送訊埠2之Express佇列30-2內的受訊埠1之專用佇列31-2-1。又，每一受訊埠之專用佇列31可以執行捷徑(Cut-through)輸出，藉由受訊進行來自送訊MAC部21之捷徑轉送之意旨之控制信號，可以不儲存於送訊埠Express送訊佇列而直接轉送。

Normal送訊佇列40-1~N連接於目的端埠分配部71，係暫時儲存由目的端埠分配部71送訊的Normal幀之記憶裝置。又，Normal送訊佇列40對應於各送訊埠設置N個。Normal幀係依據到達順序儲存於Normal送訊佇列40-1~N，依據來自送訊MAC部20-1~N之控制信號將Normal幀輸出至送訊MAC部20-1~N。

讀出佇列管理部50設於受訊MAC部11之後段，對受訊MAC部11中受訊的Express幀之優先輸出進行控制。亦即，取得受訊MAC部11中受訊的Express幀之受訊時刻資訊、幀優先度資訊，依據彼等資訊來決定由送訊埠以何種順序輸出Express幀。讀出佇列管理部50可以依每一送訊埠進行控制，可以進行適當的優先輸出控制，因此送訊MAC部21將次一應讀出的Express送訊佇列30內之受訊埠專用佇列31之編號，通知送訊MAC部21。又，讀出佇列管理部50包括時刻資訊管理部51，幀優先度管理部52及讀出佇列決定部53。時刻資訊管理部51及幀優先度管理部52，分別針對受訊MAC部11中受訊到Express幀之時刻及受訊的Express幀之優先度資訊進行儲存及管理。又， 讀出佇列決定部53中，係依據彼等之資訊來決定送訊MAC部21之優先輸出控制，亦即輸出的Express幀之輸出順序。

第3圖係讀出佇列管理部50之詳細構成圖。時刻資訊管理部51包括時刻資訊計數器510及和各受訊埠對應的暫存器511-1~N，依據由受訊MAC部11傳送的受訊觸發與由時刻資訊計數器510傳送的時刻資訊，算出Express幀之受訊時刻資訊，依據每一受訊埠記憶於暫存器511。

幀優先度管理部52包括用於管理每一受訊埠之Express幀之優先度資訊的優先度管理部520-1~N。優先度管理部520，係依據由目的端檢索部60輸出的Express幀之優先度資訊，對應於每一受訊埠將受訊MAC部11中受訊的Express幀之優先度資訊予以保持。

讀出佇列決定部53包括受訊時刻比較部531、優先度比較部532及讀出佇列決定運算部533。受訊時刻比較部531，係讀出記憶於暫存器511-1~N的受訊時刻資訊，對由一送訊埠輸出的複數個Express幀間之受訊時刻之差與後述之臨限值進行比較。優先度比較部532，係讀出優先度資訊管理部520保持的優先度資訊，進行由同一送訊埠輸出的複數個Express幀間之優先度之比較。又，讀出佇列決定運算部533，係依據受訊時刻比較部531、優先度比較部532之比較結果，來決定各送訊埠中Express幀之輸出順序，決定接著由Express送訊佇列內之哪一受訊埠專用佇列讀出Express幀。進行彼等之決定後，將決定的讀出佇列編號通知送訊MAC部21。

目的端檢索部61，係由受訊MAC部11輸出的 Express幀及Normal幀抽出該幀之目的端資訊(MAC目的端位址)，依據該目的端資訊來決定應輸出的送訊埠，將該決定的Express幀之送訊埠資訊送訊至讀出佇列管理部50。又，目的端檢索部61由受訊MAC部11所輸出的Express幀抽出優先度資訊，連同送訊埠資訊送訊至讀出佇列管理部50。又，目的端檢索部61，在進行上述處理後，將Express幀及Normal幀分別輸出至目的端埠分配部70及目的端埠分配部71。

目的端埠分配部70、71分別將Express幀、Normal幀分配給和目的端檢索部60所決定之送訊埠對應的Express送訊佇列30-1~N或Normal送訊佇列40-1~N。

接著說明動作。第2圖中，於本發明的通信幀轉送裝置被混合輸入Express幀與Normal幀。以下分別說明Express幀與Normal幀之動作。

(1)Express幀相關之動作

由通信裝置2對受訊MAC部11輸入Express幀後，被輸入有Express幀的受訊MAC部11，係將Express幀之受訊觸發(例如GMII(Gigabit Media Independent Interface)之「data valid」信號等)輸出至讀出佇列管理部50。又，受訊MAC部11，係將受訊的Express幀輸出至目的端檢索部60。

由受訊MAC部11受訊到Express幀的目的端檢索部60，係將包含於Express幀之目的端資訊抽出，依據該目的端資訊來決定輸出之送訊埠。將和決定的送訊埠相關之資訊(送訊埠資訊)以及由該Express幀抽出的優先度資訊(幀優先度資訊)輸出至讀出佇列管理部50。又，目的端檢索部60，係將受訊的 Express幀輸出至目的端埠分配部70。

於讀出佇列管理部50中依據每一送訊埠作動其機能，進行Express幀之優先輸出控制。以下說明其動作之詳細。

第4圖係讀出佇列管理部50之Express幀之優先輸出控制流程。讀出佇列管理部50檢測出Express幀之受訊觸發被輸入時(步驟S101：是)，讀出佇列管理部50內之時刻資訊管理部51，係依據來自時刻資訊計數器510之時刻資訊，取得受訊到受訊觸發的時刻，並將其設為Express幀之幀受訊時刻。又，將取得的幀受訊時刻記憶於和受訊到該Express幀的受訊埠對應之暫存器511(步驟S102)。

讀出佇列管理部50，係取得由目的端檢索部60輸出的Express幀之送訊埠資訊及幀優先度資訊，將其記憶於和受訊到該Express幀的受訊埠對應的優先度管理部520(步驟S103)。於此，幀優先度資訊係指，設有複數種類之Express幀之不同等級之優先度時，表示該Express幀之優先度等級的資訊。通常，不同的幀優先度等級設定有不同容許延遲時間，幀優先度越高者容許延遲時間越短。又，亦可以構成為，針對設為同一容許延遲時間的Express幀，設定不同的幀優先度，而使哪一個Express幀優先由送訊埠輸出。又，幀優先度之等級數並無限制，只要2個以上之等級均可以適用本發明。

於讀出佇列管理部50中，當受訊到和同一送訊埠相關的複數個Express幀受訊觸發時，係使用各Express幀之受訊時刻及送訊埠資訊，針對在同一送訊埠中Express幀彼此之競合進行判斷(步驟S104)。於此，於讀出佇列管理部50中，判 斷複數個Express幀滿足預定的條件於受訊MAC部11被受訊，彼等之Express幀彼此競合時(步驟S104中，是)，依據步驟S102及步驟S103取得的Express幀之幀優先度及受訊時刻資訊，由讀出佇列管理部50來決定優先將由哪一受訊埠輸入的Express幀予以輸出。

讀出佇列管理部50，係將輸出幀之受訊埠編號，亦即Express送訊佇列30內之讀出佇列編號通知送訊MAC部21。該運算流程如第5圖所示。

又，讀出佇列管理部50判斷送訊埠未發生Express幀彼此之競合時(步驟S104：否)，依據受訊時刻之較早順序來輸出Express幀(步驟S106)。

說明步驟S104中Express幀之競合之有無之判斷方法。於此，判斷於預定的條件下由不同的受訊埠受訊到複數個Express幀而有競合時。預定的條件下係指複數個Express幀之受訊時刻之差在一定時間以內時，用戶等可以依據Express幀之優先度等來決定該時間。例如未進行任何輸出控制時，於Express幀衝突之時間差內受訊到由同一送訊埠輸出的Express幀時等。又，即使在不衝突之情況下，用戶亦可以設定複數個Express幀在特定之優先度內在一定之受訊時刻差以下之情況等。

接著說明判斷Express幀之競合發生時，讀出佇列決定部513所進行的，產生競合的送訊埠之送訊MAC部21中之讀出順序之運算。第5圖係讀出佇列決定部513之運算流程。

首先，讀出佇列管理部50，係將受訊MAC部11中 受訊到Express幀起，經過目的端檢索‧目的端埠分配所要時間、其他之處理時間，幀到達Express送訊佇列30為止之合計時間(轉送延遲時間)予以保持，該轉送延遲時間成為後述之臨限值。該轉送延遲時間會因受訊Express幀之受訊埠與送訊的送訊埠而有不同。於此，該轉送延遲時間包含目的端檢索部60或送訊佇列等之Express幀通過之各裝置內之處理所要之延遲時間。於步驟S104針對判斷為發生競合的Express幀之受訊時刻之差是否小於該臨限值進行判斷(步驟S201)。

步驟S201中競合的Express幀之受訊時刻之差小於臨限值時，即使高優先幀比低優先幀後到達時亦可以優先輸出高優先幀，可以進行輸出順序之控制(步驟S201：是)。否時(步驟S201：否)，依受訊時刻順序輸出競合的Express幀(步驟S204)。

於步驟S201，判斷競合幀之受訊時刻之差小於臨限值時，進行競合幀之優先度之比較(步驟S202)。後到達的Express幀(後到達幀)之優先度高於先到達的Express幀(先到達幀)之優先度時，替換輸出順序而將後到達幀設為次一輸出幀。又，同一優先度之幀競合時，可以設為由用戶決定由哪一受訊埠輸入的幀予以優先輸出。例如可以由競合的Express幀之中選擇由較小序號受訊埠受訊的Express幀並將其設為次一輸出幀，或選擇由輸出次數少的受訊埠受訊的Express幀並將其設為次一輸出幀等。

讀出佇列管理部50將步驟S202決定的次一輸出幀之受訊埠編號設為送訊佇列內之讀出佇列編號並通知送訊 MAC部21。送訊MAC部21由通知的編號之專用佇列31讀出Express幀，送訊至本身裝置連接的通信裝置2。但是，亦可以如下控制，亦即設定低優先幀之最大容許延遲時間(可以滯留送訊佇列之時間)，由送訊MAC部21監控送訊佇列，即使超出最大容許遲延時間乃滯留於送訊佇列的幀為低優先幀時亦優先輸出。如此則，可以更適當控制最大容許延遲時間以下之轉送。

和讀出佇列管理部50之動作並行地，於目的端檢索部60由幀之目的端資訊來決定輸出之送訊埠。目的端埠分配部70，係使用目的端檢索部60決定的送訊埠資訊，將目的端檢索部60受訊的Express幀傳送至Express送訊佇列30-1~N之受訊埠專用佇列31。

送訊MAC部21，係依據讀出佇列管理部通知的讀出佇列編號資訊，將控制信號傳送至Express送訊佇列30-1~N。Express送訊佇列30依據該控制信號由各受訊埠專用佇列將Express幀予以輸出。送訊MAC部21，係依據IET之轉送方式，將Express送訊佇列30輸出的Express幀，輸出至連接有Express幀的通信裝置2。

(2)Normal幀動作

接著，說明Normal幀被輸入時之動作。由受訊MAC部11輸出Normal幀信號時，係和Express幀時同樣地於目的端檢索部60進行目的端埠檢索。目的端檢索部60將受訊的Normal幀轉送至目的端埠分配部71。受訊到Normal幀的目的端埠分配部71，係使用目的端檢索部60中之目的端檢索結果，儲存於每一 送訊埠之Normal送訊佇列40-1~N之任一。送訊MAC部21，依據IET之轉送方法，若非Express幀之轉送中則將Normal幀予以轉送。亦即，若非Express幀之轉送中，送訊MAC部21係對Normal送訊佇列40輸出控制信號。Normal送訊佇列40由依據控制信號指示的NormaI送訊佇列40將Normal幀輸出至送訊MAC部21。Normal幀的輸出控制方法設為可以由用戶決定，例如可以是由小編號埠轉送的依據絕對優先控制進行轉送，或選擇輸出次數較少的受訊埠編號等之方法將Normal幀輸出。

依據第6圖說明使用本發明實施形態1的通信系統及通信幀轉送裝置時之Express幀之輸出順序。如第6圖所示，設定為於受訊埠2優先度(高)，於受訊埠n優先度(低)，於受訊埠1優先度(中)之Express幀依此順序被輸入。彼等幀之任一雖具有競合之關係，於習知通信系統，如第6圖之上段所示依據輸入各受訊埠的順序，亦即依據優先度(高)、優先度(低)、優先度(中)之順序輸出。另外，使用本實施形態的通信系統及通信幀轉送裝置時，輸入受訊埠2的優先度(高)與輸入受訊埠n的優先度(低)之關係中，先到達幀之優先度高，因此不變更輸出順序，但是輸入受訊埠n的優先度(低)與輸入受訊埠1的優先度(中)之關係中，後到達幀之優先度高，因此藉由第5圖所示步驟S203及步驟S203之處理，使後到達幀亦即輸入受訊埠1的優先度(中)之Express幀優先輸出。因此，如第6圖之下段所示，輸入受訊埠n的優先度(低)與輸入受訊埠1的優先度(中)之輸出順序被替換，滿足延遲要求的低延遲幀轉送成為可能。

說明實現本發明實施形態1所示通信幀轉送裝置的硬體之例。構成通信幀轉送裝置4的受訊器、送訊器係包括通信模組，必要時可以設置記憶體或處理器等。於此，分別記載受訊器及送訊器但亦可以為一體。讀出佇列管理部50等其他構成，可以使用汎用IC亦即FPGA(Field Programmable Gate Array)、客戶訂製化IC亦即ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等之邏輯1C來實現。又，除上述般使用邏輯IC以硬體執行以外，亦可以藉由軟體實現，例如，如第7圖所示可以構成為由處理器、記憶體、輸出入介面電路構成，使處理器執行記憶體所保存程式來處理由輸出入介面電路輸入的信號，並由輸出入介面電路輸出。

本實施形態的發明中，藉由上述構成，於受訊MAC部之後抽出幀之優先度資訊，利用自幀受訊至到達送訊佇列為止之時間，可以決定送訊MAC部中次一讀出佇列。因此，即使Express幀競合時，亦可以捷徑輸出優先度高的Express幀，使滿足延遲要求的低延遲幀轉送成為可能。Express幀送訊佇列雖以捷徑轉送為原則，亦可以於同一送訊埠發生Express幀彼此競合時，在高優先之Express幀之轉送完了前，將低優先之Express幀保存於送訊佇列，於高優先之Express幀之轉送終了後讀出、轉送(保存並轉發(Store and forward)形式)。

實施形態2.

實施形態1中，儲存Express幀的送訊佇列構成為包括和送訊埠與受訊埠對應的數之專用佇列。實施形態2中說明和受訊埠對應的專用佇列內另設有優先度別之專用佇列。第8圖及第9 圖分別表示本發明實施形態2的Express送訊佇列30及讀出佇列管理部50之構成方塊圖。又，其他之構成和實施形態1所示時同樣，因此省略說明。

第8圖中，Express送訊佇列30係於每一送訊埠之Express送訊佇列30-1~N中，於每一受訊埠之專用佇列31-1-2~31-N-(N-1)內另設置優先度別之專用佇列32-1-2-1~32-N-(N-1)-2。Express幀係對應於送訊埠、受訊埠及優先度被儲存於專用佇列32-1-2-1~32-N-(N-1)-2之任一。亦即，包括和受訊器之受訊埠、送訊器之送訊埠及優先度之等級數對應之數之專用佇列，可以和目的端檢索部60中檢索的送訊埠、受訊到的受訊埠及低延遲幀之優先度對應地儲存於專用佇列。

又，如第9圖所示，在幀優先度管理部52內之每一受訊埠所設置的優先度管理部520，分別設置優先度別之專用佇列521-1~52N-2。該專用佇列依每一受訊埠(於幀優先度管理部520進行管理)而且依每一優先度等級(於每一優先度之專用佇列521管理)來管理輸入的Express幀之幀優先度。又，優先度到達資訊管理部54-1~N，係由優先度專用佇列521將優先度資訊是否存在之資訊(以下稱為優先度到來資訊)輸入至優先度到來資訊管理部54-1~N。於優先度到來資訊管理部係將具有優先度到來資訊的優先度之中最高優先者之優先度以及受訊埠編號通知讀出佇列決定部53。

接著說明動作。實施形態2中Express幀輸入時之動作的流程圖和第4圖、第5圖所示場合同樣，僅說明動作不同的 步驟，同樣動作之步驟之說明則省略。又，Normal幀輸入時之動作和實施形態1所示時同樣。

Express幀輸入至通信幀轉送裝置4時，係和實施形態1所示時同樣，受訊的受訊埠之受訊MAC部11將Express觸發輸出至讀出佇列管理部50，於讀出佇列管理部50中取得Express幀之受訊時刻資訊及送訊埠資訊。於此，於第4圖所示步驟S204中，不僅針對由不同受訊埠受訊的Express幀，亦針對由同一受訊埠受訊的複數個Express幀判斷競合之有無。競合之預定條件係和實施形態1所示同樣，例如為先到達之Express幀受訊起至一定時間經過前是否存在先到達幀與由同一送訊埠輸出之後到達之Express幀被受訊等。

步驟S204中判斷競合時，係和實施形態1同樣地對競合的Express幀之受訊時刻之差與轉送延遲時間進行比較。該受訊時刻之差小於轉送延遲時間時，進行輸出控制。又，和該處理並行地，優先度之專用佇列521，係將內部是否存在優先度資訊之資訊(以下稱為優先度到來資訊)輸入至優先度到來資訊管理部54-1~N。於優先度到來資訊管理部54，係將設定有優先度到來資訊的優先度之Express幀之中最高優先之Express幀之優先度及受訊埠編號通知讀出佇列決定部53。讀出佇列決定部53，則於受訊埠間進行優先度資訊比較，將最高優先度之幀設為次一輸出幀。接著，和實施形態1同樣地對送訊MAC部21通知次一輸出幀之受訊埠編號與優先度資訊。送訊MAC部21依據被通知的資訊對Express送訊佇列30輸出控制信號。又，Express送訊佇列30係依據控制信號輸出Express幀。

實施形態2的通信裝置及通信幀轉送裝置如以上之構成，因此和實施形態1同樣地，即使發生Express幀競合時，亦可以對優先度高的Express幀進行捷徑輸出，使滿足延遲要求的低延遲幀轉送成為可能。另外，來自同一受訊埠之高優先幀比起低優先幀後到達時亦可以將高優先幀優先輸出至一個送訊埠。

1‧‧‧通信系統

2-1~2-N‧‧‧通信裝置

3‧‧‧通信路

4‧‧‧通信幀轉送裝置

Claims (7)

1. 一種通信幀轉送裝置，連接於複數個通信裝置，將上述通信裝置所送訊的通常幀及設定有不同的幀優先度之複數個低延遲幀轉送至其他之上述通信裝置者，其特徵在於包括：具有複數個受訊埠的受訊器，該受訊埠用於由上述通信裝置受訊上述通常幀及上述低延遲幀；目的端檢索部，係對送出上述受訊器中受訊到的上述低延遲幀之送訊埠進行檢索之同時，抽出上述低延遲幀之上述幀優先度；送訊佇列，係和上述目的端檢索部中上述檢索到的送訊埠及受訊到的上述受訊埠對應地將上述低延遲幀予以儲存；讀出佇列管理部，算出受訊的上述低延遲幀的受訊時刻，依據上述低延遲幀之上述幀優先度及受訊時刻，來決定上述低延遲幀之輸出順序；及送訊器，依據上述讀出佇列管理部決定的輸出順序，由上述送訊佇列讀出低延遲幀並送訊至上述其他之通信裝置，在上述送訊佇列未儲存有低延遲幀時將上述通常幀送訊至上述其他之通信裝置。
2. 如申請專利範圍第1項之通信幀轉送裝置，其中上述讀出佇列管理部，在滿足上述受訊器預定的條件而受訊到上述複數個低延遲幀時，係對上述低遲延幀之輸出順序進行決定。
3. 如申請專利範圍第1或2項之通信幀轉送裝置，其中將上 述低延遲幀於上述受訊器受訊起至到達上述送訊佇列為止所要的時間亦即轉送延遲時間予以記憶，當上述受訊器受訊到的複數個低延遲幀之受訊時刻之差，在上述複數個低延遲幀之中先到達的低延遲幀所對應的轉送延遲時間以下時，上述讀出佇列管理部進行上述低延遲幀之輸出順序之決定。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之通信幀轉送裝置，其中上述送訊佇列包括和上述受訊器之受訊埠與上述送訊器之送訊埠對應的數之專用佇列，和上述目的端檢索部中上述檢索的送訊埠及受訊的上述受訊埠對應地儲存於上述專用佇列。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之通信幀轉送裝置，其中上述送訊佇列包括和上述受訊器之受訊埠、上述送訊器之送訊埠及優先度之等級數對應的數之專用佇列，和上述目的端檢索部中上述檢索的送訊埠、受訊的上述受訊埠及該低延遲幀之優先度對應地儲存於上述專用佇列。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之通信幀轉送裝置，其中上述送訊佇列，在對應的送訊埠非為幀轉送中時係進行上述低延遲幀之捷徑輸出，在對應的送訊埠為幀轉送中時，係以保存並轉發形式輸出上述低延遲幀。
7. 一種通信系統，包括：複數個通信裝置；及通信幀轉送裝置，係連接於上述複數個通信裝置，將上述通信裝置所送訊的通常幀及設定有不同的幀優先度之複數個低延遲幀轉送至其他之上述通信裝置； 其特徵在於：上述通信幀轉送裝置包括：具有複數個受訊埠的受訊器，該受訊埠用於由上述通信裝置受訊上述通常幀及上述低延遲幀；目的端檢索部，係對送出上述受訊器中受訊到的上述低延遲幀之送訊埠進行檢索之同時，抽出上述低延遲幀之上述幀優先度；送訊佇列，係和上述目的端檢索部中上述檢索到的送訊埠及受訊到的上述受訊埠對應地將上述低延遲幀予以儲存；讀出佇列管理部，算出受訊的上述低延遲幀的受訊時刻，依據上述低延遲幀之上述幀優先度及受訊時刻，來決定上述低延遲幀之輸出順序；及送訊器，依據上述讀出佇列管理部決定的輸出順序，由上述送訊佇列讀出低延遲幀並送訊至上述其他之通信裝置，在上述送訊佇列未儲存有低延遲幀時將上述通常幀送訊至上述其他之通信裝置。