WO2011016087A1 - 通信装置 - Google Patents

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WO2011016087A1
WO2011016087A1 PCT/JP2009/003744 JP2009003744W WO2011016087A1 WO 2011016087 A1 WO2011016087 A1 WO 2011016087A1 JP 2009003744 W JP2009003744 W JP 2009003744W WO 2011016087 A1 WO2011016087 A1 WO 2011016087A1
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packet
unit
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connection information
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PCT/JP2009/003744
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田中信吾
Original Assignee
株式会社 東芝
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/74—Address processing for routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/22—Parsing or analysis of headers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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    • H04W8/26—Network addressing or numbering for mobility support
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the present invention relates to a communication device.
  • TCP / IP is a protocol used in Internet communication.
  • Conventional TCP / IP is mainly realized by software processing, and is operated by a CPU such as a personal computer or an embedded device.
  • TOE TCP / IP Offload Engine
  • the TOE for example, there is a technique disclosed in Patent Document 1.
  • a plurality of sub-processors perform TCP (UDP) / IP processing in parallel. That is, the TOE includes a sub processor A that executes a part of the socket API, a sub processor B that executes a TCP (UDP) reception process, a sub processor C that executes a TCP (UDP) transmission process, and a MAC driver. And a sub-processor D that executes IP reception processing, and a sub-processor E that executes MAC driver and IP transmission processing, and these sub-processors perform parallel processing.
  • Patent Document 1 does not describe a method for parallelizing TCP (UDP) transmission processing among TCP / IP processing.
  • the TCP (UDP) transmission process needs to perform a plurality of processes such as connection information reading, packet data writing, header generation, and updated connection information writing. It is expected that the processing speed of the TCP (UDP) transmission process will be improved by executing some of the plurality of processes in parallel.
  • An object of the present invention is to provide a communication device that can achieve an improvement in processing speed of TCP (UDP) transmission processing by executing TCP (UDP) transmission processing in parallel.
  • a communication apparatus is a communication apparatus that generates a packet including a header and data, and transmits the packet to a terminal via a network.
  • a first storage unit that stores connection information including a connection between the terminal and an address in which data corresponding to the connection is stored, and when receiving a packet transmission start instruction, connection information is received from the first storage unit.
  • connection information reading unit to be read a header generation unit that generates a packet header from the connection information read by the connection information reading unit, and a second memory that stores data corresponding to the connection at the address of the connection information
  • the connection information reading unit A data reading unit that reads data corresponding to information from the address of the second storage unit, the connection information reading unit is configured by first hardware, and the header generation unit and the data reading unit are The second hardware that can operate in parallel with the first hardware, the connection information reading unit is a period during which the data reading unit reads data of the first packet, or a header generation unit In the period during which the header of the first packet is generated, the connection information of the second packet to be transmitted next to the first packet is read.
  • the processing speed of the TCP (UDP) transmission process can be improved by executing the TCP (UDP) transmission process in parallel.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a communication device according to a first embodiment.
  • 3 is a flowchart illustrating the operation of the communication apparatus according to the first embodiment.
  • 3 is a time chart illustrating the operation of the communication apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram related to a communication apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram related to a communication apparatus according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram relating to a communication apparatus according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram related to a communication apparatus according to a fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the communication device 100 according to the first embodiment.
  • the communication device 100 transmits a packet to a network (for example, Ethernet (R) or wireless LAN) using a protocol such as TCP / IP or UDP / IP.
  • a network for example, Ethernet (R) or wireless LAN
  • the communication apparatus 100 includes a transmission start instruction unit 101, a connection information reading unit 102, a connection information writing unit 103, a header generation unit 104, a data reading unit 105, and a packet generation unit 106.
  • connection information reading unit 102 and the connection information writing unit 103 are configured by hardware A.
  • the header generation unit 104 and the data reading unit 105 are configured by hardware B.
  • the hardware A and B are, for example, CPLD (Complex Programmable Logic Device) IV or ASIC. That is, hardware A reads connection information and writes connection information, and hardware B performs header generation and data reading. Hardware A and hardware B operate in parallel. Accordingly, the connection information reading by the connection information reading unit 102 and the connection information writing by the connection information writing unit 103 are performed simultaneously (parallel operation) simultaneously with the header generation by the header generation unit 104 and the data reading by the data reading unit 105, respectively. Can do.
  • connection information is generated by the connection information reading unit 102 for generating a packet to be transmitted next to the packet during a period in which data reading by the data reading unit 105 for packet generation or header generation by the header generation unit 104 is performed. Can be read out. As a result, the processing speed of packet transmission processing can be improved.
  • the first storage unit 108 stores connection information for each connection.
  • the connection is a transmission source IP address between a transmission source (for example, the communication device 100) and a transmission destination (for example, a terminal to which a packet is transmitted) in communication in the TCP / IP protocol or the UDP / IP protocol. This is determined by the source port number, destination IP address, and destination port number.
  • the connection information is information corresponding to each connection, and the connection (transmission source IP address, transmission source port number, transmission destination IP address, transmission destination port number) and data corresponding to the connection are stored in the second storage unit 109.
  • Information including a first address indicating where the data is stored and information indicating how much of the data to be transmitted for each connection is transmitted by the packet hereinafter referred to as transmitted data information).
  • the second storage unit 109 stores data to be transmitted for each connection.
  • the transmission start instructing unit 101 accepts a transmission request specifying a connection for transmitting data from an external application (not shown).
  • the connection is designated by an address (second address) where connection information of the connection in the first storage unit 108 is stored.
  • the transmission start instructing unit 101 designates the second address (that is, designates a connection to be transmitted) and instructs the connection information reading unit 102 to start transmitting a packet.
  • the transmission start instructing unit 101 can be transmitted from one external application.
  • a packet transmission start instruction is made a plurality of times.
  • the transmission start instruction unit 101 temporarily holds (queuing) them once, sequentially extracts them, and instructs the connection information reading unit 102 to start packet transmission. I do.
  • connection information reading unit 102 reads connection information corresponding to the second address from the first storage unit 108 when receiving the transmission start instruction from the transmission start instruction unit 101.
  • the data reading unit 105 reads data from the second storage unit 109 based on the connection information read by the connection information reading unit 102.
  • the data reading unit 105 reads data based on the first address and the transmitted data information.
  • the header generation unit 104 generates a packet header using the connection of the connection information read by the connection information reading unit 102.
  • the packet generation unit 106 generates a packet using the data read by the data reading unit 105 and the header generated by the header generation unit 104.
  • the interface unit 107 performs data ring layer (MAC) and physical layer (PHY) processing on the packet, and transmits the packet on the network.
  • MAC data ring layer
  • PHY physical layer
  • the connection information writing unit 103 updates the transmitted data information corresponding to the read connection information in the first storage unit 108 based on the connection information read by the connection information reading unit 102. Note that the writing by the connection information writing unit 103 for generating a packet is performed before the connection information is read by the connection information reading unit 102 for generating a packet to be transmitted after the packet.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating the packet transmission operation of the communication apparatus 100.
  • FIG. 3 is a time chart showing packet transmission processing of the communication apparatus 100.
  • connection information reading, connection information writing, header generation, and data reading are shown as processes for generating one packet.
  • the time axis is set in the right (lateral) direction.
  • a state is shown in which the upper stage (reading connection information and writing connection information) and the lower stage (header generation and data reading) are processed in parallel.
  • FIG. 3 shows a time chart for generating three packets.
  • the three packets are referred to as packet A, packet B, and packet C, respectively, along the time axis.
  • the processing of packet A and packet C is indicated by a solid line
  • the processing of packet B is indicated by a dotted line.
  • the transmission start instruction unit 101 designates connection 1 and instructs the connection information reading unit 102 to start packet transmission (S101).
  • the connection 1 is a connection in which the transmission source is the communication device 100 and the transmission destination is the terminal A.
  • the connection information reading unit 102 reads connection information regarding the packet A from the first storage unit 108 (S102). For example, the connection information reading unit 102 temporarily stores the read connection information in a register (not shown).
  • the header generation unit 104 generates the header of the packet A from the connection of the read connection information (S103). Specifically, according to the header sequence conforming to the specification of TCP / IP, it outputs to the subsequent stage while selecting, for example, every 4 bytes for each clock cycle from the read connection information. This cycle is repeated 10 times and a 40-byte TCP / IP header is output.
  • the connection information writing unit 103 uses the connection information read by the connection information reading unit 102 based on the read connection information.
  • the transmitted data information of the connection corresponding to the read connection information is updated in the first storage unit 108 (S104). Since the communication apparatus 100 transmits 1460 bytes of data per packet as described later, 1460 bytes of data is transmitted as transmitted data information for the connection corresponding to the connection information read by the connection information reading unit 102 in step 102. Update to add. It is assumed that the communication apparatus 100 is determined to transmit 1460 bytes of data per packet.
  • the connection information writing unit 103 can write to the connection information if the read connection information is known.
  • the data reading unit 105 has transmitted the first address of the data in the second storage unit 109 corresponding to the connection (for example, the start and end of the address of the data corresponding to the connection) among the connection information.
  • the address of the data to be transmitted by the packet A is specified from the second storage unit 109 from the information of the data information (for example, how many bytes are transmitted), and the data is read (S105).
  • the address area of the data in the second storage unit 109 corresponding to the connection has a start end of 0x01000000 and an end of 0x010fffff (length 1 Mbyte). Further, it is assumed that the transmitted data information has been transmitted up to 1460 bytes.
  • the data reading unit 105 sequentially outputs the data to the packet generation unit 106 in units of 4 bytes.
  • the transmission start instructing unit 101 specifies the connection 1 for the second packet B and transmits the packet to the connection information reading unit 102 A start instruction is given (S106).
  • the transmission start instruction unit 101 transmits a transmission start instruction at a timing when the connection information reading unit 102 of the packet B completes reading of the connection information until the data reading by the data reading unit 105 of the first packet A is completed. It is preferable to carry out.
  • connection information reading unit 102 reads connection information regarding the packet B from the first storage unit 108 (S107).
  • the connection information reading unit 102 reads connection information of the connection 1.
  • This connection information is the connection information updated by the connection information writing unit 103 writing in S104. That is, the connection information at the time of reading the connection information of the packet A is information obtained by adding 1460 bytes of data to the transmitted data information. Since data is written by the connection information writing unit 103 before the connection information reading unit 102 of the packet B is read, it is possible to prevent transmission of data duplicated with data transmitted in one packet A. .
  • the packet generation unit 106 buffers the header generated by the header generation unit 104 and the data read by the data reading unit 105, and sequentially transfers the data of the packet to be transmitted, for example, 4 bytes at a time. (S108).
  • the interface unit 107 When the interface unit 107 receives the packet from the packet generation unit 106, the interface unit 107 transmits the packet to the network (S109).
  • the communication apparatus 100 can perform parallel processing on data read processing for packet A and connection information read processing for connection information on packet B. Thereby, the processing speed improvement of the packet transmission process of the communication apparatus 100 can be achieved.
  • the connection information reading unit 102 of the packet B has received the data start by the data reading unit 105 of the first packet A by performing a transmission start instruction at an appropriate timing. Completes reading connection information.
  • the header generation process and the data read process can be operated continuously without being affected by the time of the connection information read process and the connection information write process. As a result, it is possible to improve the processing speed of the packet transmission processing of the communication apparatus 100.
  • the communication apparatus 100 continuously performs the process of 375 clock cycles in the header generation process and the data read process regardless of the time of the connection information read process and the connection information write process. It can be operated.
  • the example in which the data reading unit 105 reads data after the header generation unit 104 generates a header has been described.
  • the header generation may be performed after the data reading unit 105 reads the data.
  • the packet generation unit 106 or the interface unit 107 may buffer the packets and send them in that order.
  • the connection information reading unit 102 preferably completes the connection information reading of the packet B before the header generation unit 104 completes the header generation of the packet A.
  • the connection information of the packet A is written. Absent. That is, the connection information may be written before the reading of the packet B by the connection information reading unit 102 is started.
  • the data of the same connection 1 is continuously transmitted for the packet A and the packet B.
  • a plurality of connections may be transmitted in order.
  • the transmission start instruction unit 101 internally holds transmission requests for these three connections from the external application, and one connection 1 Transmission of the first packet ⁇ Transmission of the first packet of connection 2 ⁇ Transmission of the first packet of connection 3 ⁇ Transmission of the second packet of connection 1 ⁇ Transmission of the second packet of connection 2 ⁇
  • Two connections of connection 3 Instructions are sequentially given as “packet transmission of eyes”.
  • the connection information reading unit 102 reads connection information and writes connection information each time a packet is transmitted.
  • the communication device 100 can also be realized by using a general-purpose computer device as basic hardware. That is, the transmission start instruction unit 101, the connection information reading unit 102, the connection information writing unit 103, the data reading unit 105, the header generation unit 104, the packet generation unit 106, and the interface unit 107 are connected to the processor mounted on the computer device. This can be realized by executing a program. At this time, the communication apparatus 100 can be realized by executing the above program. At this time, the communication device 100 may be realized by installing the above program in the computer device in advance, or may be stored in a storage medium such as a CD-ROM or distributed through the network. Thus, this program may be realized by appropriately installing it in a computer device. Further, the first storage unit 108 and the second storage unit 109 are memories built in or externally attached to the computer device, hard disks or storage media such as CD-R, CD-RW, DVD-RAM, DVD-R, etc. Can be realized by appropriately using.
  • FIG. 4A shows the communication apparatus 200 according to the second embodiment.
  • FIG. 4B shows a time chart of packet transmission of the communication device 200.
  • the communication device 200 includes a data read reservation unit 210 and a header generation reservation unit 211 in addition to the configuration of the communication device 100.
  • the connection information of the packet B is read during the data reading by the data reading unit 105 of the first packet A. This is a case of completion before the completion of data reading of the first packet A.
  • the data read hold unit 210 holds the data read unit 105 from reading data based on the connection information.
  • the data read suspension unit 210 temporarily stores connection information. For example, when the connection information reading unit 102 completes reading the connection information of the packet B before the data reading unit 105 completes the data reading of the packet A, the data reading holding unit 210 reads the data of the packet A. Until completion, the data reading unit 105 is suspended from reading the data of the packet B. Then, as shown in FIG. 5, after the data reading unit 105 completes the data reading of the packet A, the data reading holding unit 210 releases the holding of the data reading unit 105 reading the data of the packet B, and the data reading unit 105 starts reading data of the packet B based on the connection information of the packet B.
  • the header generation unit holding unit 211 holds the header generation unit 104 from generating a header based on the connection information.
  • the header generation holding unit 211 temporarily stores connection information. For example, when the connection information reading unit 102 completes reading the connection information of the packet B before the data reading unit 105 completes the data reading of the packet A, the header generation holding unit 211 The generation of the header of packet B is suspended. Then, as shown in FIG. 5, the header generation / holding unit 211 cancels the holding of the header generation unit 104 generating the header of the packet B after the data reading unit 105 completes the data reading of the packet A, and generates the header. The unit 104 starts generating the header of the packet B.
  • a transmission start instruction is issued at an early timing during the data reading of the first packet A, and the connection information reading unit 102 receives the connection information before the data reading of the data A of the packet A is completed. Even in the case of reading, the data reading and header generation based on the connection information is held until the data reading holding unit 210 and the header generation holding unit 211 hold the data until the data reading of the packet A is completed.
  • the header generation processing can be appropriately performed in parallel with the data reading.
  • the transmission start instruction of the packet B is performed and the connection information reading unit 102 can perform the connection information at an early stage, the packet reading by the data reading unit 105 of the first packet A is completed.
  • the B connection information reading unit 102 can complete the connection information reading.
  • the header generation process and the data read process can be operated continuously without being affected by the time of the connection information read process and the connection information write process. As a result, it is possible to improve the processing speed of the packet transmission processing of the communication apparatus 100.
  • processing is performed in the order of header generation and data reading.
  • processing may be performed in the order of data reading and header generation.
  • the header generation holding unit 211 and the data reading holding unit 210 hold the header generation and data reading of the packet B, respectively, until the header generation of the first packet A is completed.
  • the relationship between the first packet A and the second packet B has been described.
  • the relationship is not limited to the relationship between the first packet A and the second packet B.
  • the present embodiment can be applied to the fifth packet and the sixth packet.
  • FIG. 5A shows a communication apparatus 300 according to the third embodiment.
  • FIG. 5B shows a time chart of packet transmission of the communication device 300.
  • the lower part shows packet generation
  • the middle part shows header generation and data reading
  • the upper part shows connection information reading and connection information writing.
  • connection information reading, connection information writing, header generation, data reading, and packet generation are shown as processes for generating one packet.
  • a state is shown in which the upper stage (reading connection information and writing connection information), the middle stage (header generation and data reading), and the lower stage (packet generation processing) perform parallel processing.
  • the upper stage process, the middle stage process, and the lower stage process are performed by hardware A, hardware B, and hardware C described later, respectively.
  • 5B shows a time chart for generating three packets.
  • the three packets are referred to as packet A, packet B, and packet C, respectively, along the time axis.
  • the processing of packet A and packet C is indicated by a solid line, and the processing of packet B is indicated by a dotted line.
  • the packet generation unit 306 of the communication apparatus 300 includes a packet output unit 306A, a packet buffer unit 306B, a checksum processing unit 306C, and a checksum buffer unit 306D. Further, the packet output unit 306A is configured by hardware C. The hardware C can operate in parallel with the hardware A and the hardware B. Therefore, the packet generation processing of the packet output unit 306A can be performed in parallel with each other by reading connection information by the connection information reading unit 102 and writing connection information by the connection information writing unit 103. Further, the packet generation processing of the packet output unit 306A can be performed in parallel with data reading by the data reading unit 105 and header generation by the header generation unit 104.
  • the checksum processing unit 306C calculates a checksum value from the data read by the data reading unit 105 and the header generated by the header generation unit 104. Note that the checksum processing unit 306C is included in the hardware B.
  • the checksum buffer unit 306D stores the checksum value calculated by the checksum processing unit 306C.
  • the packet buffer unit 306B buffers the header generated by the header generation unit 104 and the data read by the data reading unit 105 (for example, the data and the header correspond to the packet B).
  • the packet output unit 306A is configured so that the packet buffer unit 306B buffers data and a header (corresponding to the packet B) (that is, the data reading unit 105 reads data and the header generation unit 104 generates a header).
  • the checksum value buffered by the checksum buffer unit 306D is stored in the header and data previously buffered by the packet buffer unit 306B, and a packet is generated. It outputs sequentially as a packet (for example, packet A).
  • the header generation / holding unit 311 and the data reading / holding unit 310 do not wait until the data reading of the previous packet (packet B) from the current (packet C is generated) is completed. Until the packet output (packet A) by the packet buffer unit 306A of the second previous packet is completed, header generation and data reading (corresponding to packet C) are suspended. The header and data for packet generation of the previous packet (packet B) are stored in the packet buffer unit 306B until the packet output of the previous packet (packet A) is completed. This is because even if the header and data for generating (packet C) are generated, the packet buffer unit 306B cannot process the header and data.
  • the packet generation processing by the packet output unit 306A, data reading and header generation, connection information reading and connection information writing can be appropriately performed in parallel. As a result, it is possible to improve the processing speed of the packet transmission processing of the communication apparatus 100.
  • FIG. 6A shows a communication apparatus 400 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 6B shows a time chart of packet transmission of the communication device 400.
  • the communication device 400 further includes a transmission start instruction holding unit 412 in the configuration of the communication device 300 of the third embodiment.
  • the transmission start instruction holding unit 412 controls the timing at which the transmission start instruction unit 101 instructs the connection information reading unit 102 to start transmission.
  • the transmission start instruction holding unit 412 writes a connection start instruction for a packet (for example, packet A) immediately preceding the transmission start instruction for a packet (for example, packet B) to be issued. Control is performed after the completion of (Condition 1).
  • the transmission start reservation unit causes the transmission start instruction unit 101 to perform a transmission start instruction.
  • writing by the connection information writing unit 403 prevents data overlapping with the data transmitted in the previous packet A from being transmitted in the packet B. be able to.
  • the transmission start instruction holding unit 412 completes the header generation of the packet (for example, packet B) immediately before the packet from which the transmission start instruction unit 101 intends to issue a transmission instruction. Then, it controls to give a transmission instruction of a packet (for example, packet C) to be issued a transmission instruction (condition 2). For example, when a signal indicating that header generation has been completed is received from the header generation unit 404 for the packet B, the transmission start reservation unit causes the transmission start instruction unit 101 of the packet C to perform a transmission start instruction.
  • connection information of the next packet C is read before header generation of the header of the previous packet B is not completed, connection information of the packet B And the connection information of packet C, two pieces of connection information are held simultaneously.
  • the process can be simplified if the two pieces of connection information are not held at the same time. If the transmission start instruction unit 101 issues a transmission start instruction so as to satisfy the condition 2, it is possible to prevent the two pieces of connection information from being held at the same time and to simplify the processing.
  • a transmission start instruction can be performed at an appropriate timing as in the conditions 1 and 2, and the parallel processing of the transmission processing can be performed appropriately. Efficiency can be achieved.
  • FIG. 7A shows a communication apparatus 500 according to the fifth embodiment.
  • FIG. 7B shows a time chart of packet transmission of the communication device 500.
  • the communication device 500 further includes a transmission permission / inhibition determination unit 513 in addition to the configuration of the communication device 400.
  • the transmission permission / inhibition determination unit 513 determines transmission permission / inhibition. Further, when the transmission permission / inhibition determination unit 513 determines that transmission is possible, the communication terminal performs the same operation as in the first to fourth embodiments. On the other hand, if the transmission permission / inhibition determination unit 513 determines that transmission is not possible, the process for transmitting a packet determined to be unsuccessful is terminated, and the operation for the transmission process for the next packet is performed. In addition, as processing for the next packet transmission, the transmission permission / inhibition determination unit 513 instructs the transmission start holding unit to start transmission of the next packet.
  • the transmission permission / inhibition determination unit 513 releases the transmission start hold of the transmission start instruction hold unit 512. That is, in the fourth embodiment, the transmission start instruction holding unit 512 is released from the hold when the header generation of the header generation unit 404 of the previous packet or the connection information writing of the previous packet is completed. However, when the transmission permission / inhibition determining unit 513 determines that transmission is not possible, the transmission start instruction holding unit 512 cancels the suspension by the instruction of the transmission permission / inhibition determining unit 513. By operating the transmission permission / inhibition determination unit 513 in this way, it is possible to perform transmission processing as shown in the time chart of FIG.
  • the operation of transmission processing (data reading, connection information writing, packet generation) after the determination of whether transmission is possible can be omitted. Further, when it is determined that transmission is impossible, a transmission start instruction for the third packet C is immediately issued. Also, if it is determined that the fourth packet D and the fifth packet E cannot be transmitted, the transmission processing after the transmission determination can be omitted, and a transmission start instruction for the sixth packet F is immediately issued. Has been done. As a result, it is possible to transmit a packet determined to be transmittable without delay. For example, after the header generation and data reading of the third packet C are performed, the header generation and data reading of the sixth packet F can be continuously performed.
  • the operation of the transmission process after the transmission determination is omitted for the packet determined to be untransmittable, and the transmission start / failure determination unit 513 issues a transmission start instruction immediately. For this reason, even if there is a packet that is determined to be untransmittable by the control described above, it is possible to continuously generate packets and to efficiently perform parallel processing of transmission processing.
  • the TCP flow control refers to storing, for example, a window size (buffer size) that can be received by a destination terminal of a packet received by the communication apparatus 500 using an ACK packet as connection information in the first storage unit 508.
  • a window size buffer size
  • the transmission permission determination unit 513 stops the transmission because the packet to be transmitted exceeds the window size and stops transmission because the packet is not transmitted. If it is within the size, the packet continues to be transmitted as transmittable.
  • the congestion control is control for reducing network congestion with a packet transmission destination terminal.
  • the communication device 500 defines a congestion window size that is updated in real time by a predetermined calculation, stores the congestion window size as connection information in the first storage unit 508, and the connection information reading unit 502 When the connection information is read, the transmission permission determination unit 513 determines that the packet to be transmitted exceeds the congestion window size. If the packet is not transmitted, the transmission is stopped. If the packet is within the congestion window size, the packet Continues transmission as possible.
  • TCP flow control and congestion control information for determining whether a packet can be transmitted for each connection as connection information in the first storage unit (in TCP flow control, the window size, In the congestion control, the congestion window size is stored, and the transmission permission determination unit determines whether the packet corresponding to the connection information can be transmitted or not based on the connection information read by the connection information reading unit. To do.
  • Acknowledgment control means that when an ACK packet that does not contain data is to be transmitted and there is a plan to send a packet that contains data immediately after that, ACK information is added to the packet that contains the data (piggy). Therefore, the transmission permission / inhibition determination unit 513 stops transmission of an ACK packet that does not include data as being unacceptable, and if not, continues transmission processing with the packet being permitted to be transmitted.
  • a request frame (such as an Ethernet (R) PAUSE frame) that suppresses packet transmission is received from the data ring layer processing unit (MAC processing unit) of the packet transmission destination terminal.
  • the transmission availability determination unit 513 determines that transmission is not possible for a predetermined time or a time until receiving a frame indicating a request to release the suppression, and stops transmission of the packet, and there is no suppression. Or when it is canceled, it is determined that transmission is possible, and the transmission processing of the packet is continued.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiments. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

Abstract

　通信装置１００は、自装置と端末間のコネクションとコネクションに対応するデータの記憶されるアドレスとを含むコネクション情報を記憶する第１記憶部１０８と、パケットの送信開始指示を受けると、第１記憶部１０８からコネクション情報を読み出すコネクション情報読み出し部１０２と、コネクション情報からパケットのヘッダを生成するヘッダ生成部１０４と、前記アドレスに、コネクションに対応するデータを記憶する第２記憶部１０９と、コネクション情報に対応するデータを、第２記憶部１０９のアドレスから読み出すデータ読み出し部１０５とを備え、コネクション情報読み出し部１０２は、データ読み出し部１０５が第１のパケットのデータを読み出している期間、又はヘッダ生成部１０４が第１のパケットのヘッダを生成している期間に、第１のパケットの次に送信する第２のパケットのコネクション情報の読み出しを行う。

Description

通信装置
　本発明は、通信装置に関する。
　インターネット通信で使用されるプロトコルとしてＴＣＰ／ＩＰがある。従来のＴＣＰ／ＩＰは主にソフトウェア処理によって実現されており、例えばパソコンや組み込み機器などのＣＰＵによって動作していた。
　しかし、近年、ネットワークインフラの広帯域化や、ネットワークを介して伝送される映像コンテンツ等の広帯域化により、ネットワーク処理の負荷が増大し、ＣＰＵによる処理では性能が足りなくなってきている。
　そこで、ＣＰＵの代わりにＴＯＥ（ＴＣＰ／ＩＰ　Ｏｆｆｌｏａｄ　Ｅｎｇｉｎｅ）がＴＣＰ／ＩＰの処理を行うことが提案されている。ＴＯＥは、サブプロセッサやハードウェアがＴＣＰ／ＩＰのプロトコル処理を行う。ＴＯＥを用いることにより、従来のソフトウェア処理より高速なＴＣＰ／ＩＰ処理が実現できる。
　ＴＯＥとしては、例えば、特許文献１の技術がある。特許文献１の技術において、ＴＯＥは、ＴＣＰ（ＵＤＰ）／ＩＰ処理を複数のサブプロセッサが並列処理する。即ち、ＴＯＥは、ソケットＡＰＩの一部の処理を実行するサブプロセッサＡと、ＴＣＰ（ＵＤＰ）受信処理を実行するサブプロセッサＢと、ＴＣＰ（ＵＤＰ）送信処理を実行するサブプロセッサＣと、ＭＡＣドライバ及びＩＰ受信処理を実行するサブプロセッサＤと、ＭＡＣドライバ及びＩＰ送信処理を実行するサブプロセッサＥとを備え、これら複数のサブプロセッサが並列処理を行う。
　しかし、この特許文献１では、ＴＣＰ／ＩＰ処理のうちＴＣＰ（ＵＤＰ）送信処理を並列化する方法については記載されていない。
　これらＴＣＰ／ＩＰ処理のうちＴＣＰ（ＵＤＰ）送信処理は、コネクション情報の読み出し、パケットのデータの書き込み、ヘッダ生成、更新したコネクション情報の書き込みなど複数の処理を行う必要がある。これら複数の処理のうちいくつかの処理を並列化して実行することにより、ＴＣＰ（ＵＤＰ）送信処理の処理速度を向上することが期待される。
特開２００８－１４６４８６号公報
　本発明は、ＴＣＰ（ＵＤＰ）送信処理を並列化して実行することにより、ＴＣＰ（ＵＤＰ）送信処理の処理速度向上を達成することができる通信装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一実施例に係る通信装置は、ヘッダとデータを含むパケットを生成して、当該パケットをネットワークを介して端末に送信する通信装置であって、自装置と前記端末間のコネクションと前記コネクションに対応するデータの記憶されるアドレスとを含むコネクション情報を記憶する第１記憶部と、パケットの送信開始指示を受けると、前記第１記憶部からコネクション情報を読み出すコネクション情報読み出し部と、前記コネクション情報読み出し部が読み出した前記コネクション情報からパケットのヘッダを生成するヘッダ生成部と、前記コネクション情報の前記アドレスに、前記コネクションに対応するデータを記憶する第２記憶部と、前記コネクション情報読み出し部が読みだしたコネクション情報に対応するデータを、前記第２記憶部の前記アドレスから読み出すデータ読み出し部とを備え、前記コネクション情報読み出し部は、第１のハードウェアで構成され、前記ヘッダ生成部及び前記データ読み出し部は、前記第１のハードウェアと並列動作可能な第２のハードウェアで構成され、前記コネクション情報読み出し部は、前記データ読み出し部が第１のパケットのデータを読み出している期間、又はヘッダ生成部が当該第１のパケットのヘッダを生成している期間に、当該第１のパケットの次に送信する第２のパケットのコネクション情報の読み出しを行うことを特徴とする。
　本発明の通信装置によれば、ＴＣＰ（ＵＤＰ）送信処理を並列化して実行することにより、ＴＣＰ（ＵＤＰ）送信処理の処理速度向上を達成することができる。
実施例１に係る通信装置を示す図。 実施例１に係る通信装置の動作を示すフローチャート。 実施例１に係る通信装置の動作を示すタイムチャート。 実施例２に係る通信装置に関する図。 実施例３に係る通信装置に関する図。 実施例４に係る通信装置に関する図。 実施例５に係る通信装置に関する図。
　以下、本発明の実施形態について説明する。
　図１は、実施例１の通信装置１００を示す図である。
　通信装置１００は、ネットワーク（例えば、イーサネット(R)や無線ＬＡＮ）に、ＴＣＰ／ＩＰやＵＤＰ／ＩＰなどのプロトコルによりパケットを送信する。図１に示すように、通信装置１００は、送信開始指示部１０１と、コネクション情報読み出し部１０２と、コネクション情報書き込み部１０３と、ヘッダ生成部１０４と、データ読み出し部１０５と、パケット生成部１０６と、インターフェース部１０７と、第１記憶部１０８と、第２記憶部１０９とを備える。
　ここで、コネクション情報読み出し部１０２とコネクション情報書き込み部１０３は、ハードウェアＡで構成される。また、ヘッダ生成部１０４とデータ読み出し部１０５は、ハードウェアＢで構成される。ハードウェアＡ、Ｂは、例えばＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ） 、又はＡＳＩＣである。即ち、ハードウェアＡが、コネクション情報読み出しとコネクション情報書きこみを行い、ハードウェアＢが、ヘッダ生成とデータ読み出しを行う。そして、ハードウェアＡとハードウェアＢとは、並列に動作する。従って、コネクション情報読み出し部１０２によるコネクション情報読み出しとコネクション情報書き込み部１０３によるコネクション情報書き込みは、それぞれ、ヘッダ生成部１０４によるヘッダ生成とデータ読み出し部１０５によるデータ読み出しそれぞれと同時に動作（並列動作）させることができる。例えば、パケット生成のためのデータ読み出し部１０５によるデータ読み出し又は、ヘッダ生成部１０４によるヘッダ生成を行っている期間に、当該パケットの次に送信するパケット生成のためのコネクション情報読み出し部１０２によりコネクション情報の読み出しを行うことができる。その結果、パケットの送信処理の処理速度を向上させることができる。
　第１記憶部１０８は、コネクション毎にコネクション情報を記憶する。尚、コネクションとは、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル、又はＵＤＰ／ＩＰプロトコルにおける通信における送信元（例えば、通信装置１００）と送信先（例えば、パケットが送信される端末）の間で、送信元ＩＰアドレス、送信元ポート番号、送信先ＩＰアドレス、送信先ポート番号で決定されるものである。また、コネクション情報とは、コネクション毎に対応する情報であり、コネクション（送信元ＩＰアドレス、送信元ポート番号、送信先ＩＰアドレス、送信先ポート番号）、コネクションに対応するデータが第２記憶部１０９のどこに記憶されているかを示す第１のアドレス、コネクション毎に送信すべきデータのうちどこまでパケットにより送信したかを示す情報（以下、送信済みデータ情報とする。）を含む情報である。
　第２記憶部１０９は、コネクション毎に送信すべきデータを記憶する。
　送信開始指示部１０１は、外部のアプリケーション（図示せず。）から、データを送信したいコネクションを指定した送信要求を受け付ける。コネクションの指定は、第１記憶部１０８の当該コネクションのコネクション情報が記憶されているアドレス（第２のアドレス）で行う。送信開始指示部１０１は、その第２のアドレスを指定して（すなわち送信したいコネクションを指定して）、コネクション情報読み出し部１０２に、パケットの送信開始指示を行う。ここで、１つのパケットは、１つのコネクションの送信したいデータを一度に送信可能なサイズに分割したうちの一つ分のデータに相当するので、送信開始指示部１０１は、１回の外部アプリケーションからの送信要求に対し、複数回のパケット送信開始指示を行う。また、外部アプリケーションから複数のコネクションに対する送信要求を受けたとき、送信開始指示部１０１は、それらを一旦内部に保持（キューイング）し、順次取り出して、コネクション情報読み出し部１０２に、パケット送信開始指示を行う。
　コネクション情報読み出し部１０２は、送信開始指示部１０１の送信開始指示を受けると、第１記憶部１０８から、第２のアドレスに対応するコネクション情報を読み出す。
　データ読み出し部１０５は、コネクション情報読み出し部１０２が読み出したコネクション情報に基づき、第２の記憶部１０９からデータを読み出す。ここで、データ読み出し部１０５は、第１のアドレスと送信済みデータ情報に基づき、データを読み出す。
　ヘッダ生成部１０４は、コネクション情報読み出し部１０２が読み出したコネクション情報のコネクションを用いてパケットのヘッダを生成する。
　　パケット生成部１０６は、データ読み出し部１０５が読み出したデータとヘッダ生成部１０４が生成したヘッダを用いてパケットを生成する。
　インターフェース部１０７は、パケットにデータリング層（ＭＡＣ）や物理層（ＰＨＹ）の処理を行い、パケットをネットワーク上に送信する。
　コネクション情報書き込み部１０３は、コネクション情報読み出し部１０２が読み出したコネクション情報をもとに、第１記憶部１０８に、読み出したコネクション情報に対応する送信済みデータ情報を更新する。尚、パケット生成のためのコネクション情報書き込み部１０３による書き込みは、当該パケットの１つ後に送信するパケット生成のためのコネクション情報読み出し部１０２によるコネクション情報の読み出しを行う前に行う。
　次に、通信装置１００の動作方法について説明する。以下では、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルによりパケットを送信する場合について説明する。また、１回のパケットの送信につき１５００バイトを送信するものとする（データが１４６０バイト、ヘッダが４０バイトであるとする。）。図２は、通信装置１００のパケット送信の動作を示すフローチャートである。図３は、通信装置１００のパケット送信処理を示すタイムチャートである。図３において、１つのパケットを生成するための処理としてコネクション情報読み出し、コネクション情報書き込み、ヘッダ生成、データ読み出しを示した。図３は、右（横）方向に時間軸が設定されている。また、上の段（コネクション情報読み出し及びコネクション情報書き込み）と、下の段（ヘッダ生成及びデータ読み出し）を並列する処理する様子を示している。尚、前述したとおり、上の段の処理は、ハードウェアＡが処理を行い、下の段の処理は、ハードウェアＢが処理を行っている。図３においては、３つのパケットを生成するタイムチャートを示した。以下では、時間軸に沿って、３つのパケットをそれぞれパケットＡ、パケットＢ、パケットＣとする。図３において、パケットＡ及びパケットＣの処理は、実線で示し、パケットＢの処理は点線で示した。
　まず、送信開始指示部１０１が、１つ目のパケットＡに関して、コネクション１を指定してコネクション情報読み出し部１０２に対してパケットの送信開始指示を行う（Ｓ１０１）。ここで、コネクション１とは、送信元が、通信装置１００であり、送信先が端末Ａであるコネクションであるとする。　次に、コネクション情報読み出し部１０２は、パケットＡに関して、第１記憶部１０８からコネクション情報を読み出す（Ｓ１０２）。コネクション情報読み出し部１０２は、例えば、読み出したコネクション情報をレジスタ（図示せず。）に一時的に記憶する。
　次に、ヘッダ生成部１０４が、読み出したコネクション情報のコネクションからパケットＡのヘッダを生成する（Ｓ１０３）。具体的には、ＴＣＰ／ＩＰの仕様に準拠したヘッダの並びに従い、前述の読み出したコネクション情報からクロックサイクル毎に例えば４バイト毎にセレクトしながら、後段に出力する。このサイクルを１０回行い４０バイトのＴＣＰ／ＩＰヘッダを出力する。
　次に、ヘッダ生成部１０４がヘッダを生成開始後（又は、ヘッダ生成部１０４がヘッダ生成を生成開始と同時に）、コネクション情報書き込み部１０３は、コネクション情報読み出し部１０２が、読み出したコネクション情報を基に、第１記憶部１０８に、読み出したコネクション情報に対応するコネクション、の送信済みデータ情報を更新する（Ｓ１０４）。通信装置１００は、後述するように１パケットあたり１４６０バイトのデータを送信するため、ステップ１０２でコネクション情報読み出し部１０２が読み出したコネクション情報に対応するコネクションにつきの送信済みデータ情報として、１４６０バイトのデータを足すように更新を行う。尚、通信装置１００は、１パケットあたり１４６０バイトのデータを送信すると決まっているものとする。したがって、実際に通信装置１００がパケットＡを送信していなくても、コネクション情報書き込み部１０３は、読み出したコネクション情報がわかれば、コネクション情報に書き込みを行える。　
　データ読み出し部１０５が、パケットＡに関して、コネクション情報のうち、コネクションに対応する第２記憶部１０９のデータの第１のアドレス（例えば、コネクションに対応するデータのアドレスの始端及び終端）と、送信済みデータ情報（例えば、何バイト送信しているか）の情報から第２記憶部１０９からパケットＡで送信すべきデータのアドレスを特定し、そのデータを読み出す（Ｓ１０５）。例えば、コネクションに対応する第２記憶部１０９のデータのアドレス領域が、始端が０ｘ０１００００００であり、終端が０ｘ０１０ｆｆｆｆｆ（長さ１Ｍバイト）であるとする。また、送信済みデータ情報は、１４６０バイトまで送信しているとする。この場合、データ読み出し部１０５は、第２記憶部１０９から送信すべきデータは、以下のアドレスから読みだす。即ち、０ｘ０１００００００＋１４６０＝０ｘ０１０００５ｂ４から読みだす。このデータの先頭アドレスからデータ読み出し部１０５は、合計１４６０バイトのデータを４バイトずつデータを順次読み出す。即ち、全てのデータを読み出すためには、データ読み出し部１０５は、１４６０／４＝３６５サイクルを行う必要がある。尚、データ読み出し部１０５は、４バイトずつ順次パケット生成部１０６に出力する。
　データ読み出し部１０５が、パケットＡのデータを読み出している最中に、送信開始指示部１０１が、２つ目のパケットＢに関して、コネクション１を指定してコネクション情報読み出し部１０２に対してパケットの送信開始指示を行う（Ｓ１０６）。例えば、送信開始指示部１０１は、１つ目のパケットＡのデータ読み出し部１０５によるデータ読み出しが完了するまでに、パケットＢのコネクション情報読み出し部１０２がコネクション情報の読み出しが完了するタイミングで送信開始指示を行うことが好ましい。
　次に、コネクション情報読み出し部１０２は、パケットＢに関して、第１記憶部１０８からコネクション情報を読み出す（Ｓ１０７）。ここで、コネクション情報読み出し部１０２は、コネクション１のコネクション情報を読み出す。このコネクション情報は、Ｓ１０４でコネクション情報書き込み部１０３が書き込みを行って更新されたコネクション情報である。即ち、パケットＡのコネクション情報読み出し時のコネクション情報について、送信済みデータ情報につき１４６０バイトのデータが足された情報である。パケットＢのコネクション情報読み出し部１０２の読み出しを行う前に、コネクション情報書き込み部１０３による書き込みが行われているため、１つのパケットＡで送信したデータと重複したデータを送信することを防ぐことができる。
　次に、パケット生成部１０６は、ヘッダ生成部１０４で生成されたヘッダとデータ読み出し部１０５で読み出されたデータとをバッファしつつ、送信すべきパケットのデータを例えば４バイトずつ順次インターフェース部１０７に出力する（Ｓ１０８）。
　インターフェース部１０７は、パケット生成部１０６からパケットを受け取ると、パケットをネットワーク上に送出する（Ｓ１０９）。
　以上のように、通信装置１００は、パケットＡのデータ読み出しの処理とパケットＢのコネクション情報のコネクション情報読み出し処理を並列処理することができる。これにより、通信装置１００のパケットの送信処理の処理速度向上を達成することができる。また、特に、本実施形態では、適切なタイミングで送信開始指示を行うことにより、１つ目のパケットＡのデータ読み出し部１０５によるデータ読み出しが完了するまでに、パケットＢのコネクション情報読み出し部１０２がコネクション情報の読み出しを完了する。これにより、図３に示すように、ヘッダ生成処理とデータ読み出し処理を、コネクション情報の読み出し処理及びコネクション情報の書き込み処理の時間に左右されることなく連続して動作させることができる。その結果、通信装置１００のパケットの送信処理の処理速度向上を達成することができる。
　通信装置１００は、前述したようにヘッダ生成処理とデータ読み出し処理は合わせて３７５クロックサイクル数の処理を、コネクション情報の読み込み処理及びコネクション情報の書き込み処理の時間に左右されることなく、連続して動作させることができる。
　尚、本実施例においては、ヘッダ生成部１０４がヘッダを生成後、データ読み出し部１０５がデータ読み出しを行っている例を説明した。しかしながら、データ読み出し部１０５がデータ読み出した後ヘッダ生成を行っても良い。ネットワークにパケットを送信する時点では、データよりヘッダが先になる必要があるが、パケット生成部１０６、若しくは、インターフェース部１０７がバッファして、その順で送るようにすればよい。この場合、コネクション情報読み出し部１０２は、ヘッダ生成部１０４がパケットＡのヘッダ生成を完了する前に、パケットＢのコネクション情報読み出しを完了することが好ましい。
　また、本実施例では、ヘッダ生成部１０４がヘッダ生成を生成開始後（又は、ヘッダ生成部１０４がヘッダ生成を生成開始と同時に）パケットＡのコネクション情報の書き込みを行ったが、これに限られない。即ち、コネクション情報の書き込みは、パケットＢのコネクション情報読み出し部１０２による読み出しが開始される前であればよい。
　また、本実施例では、パケットＡ及びパケットＢについて、同一のコネクション１のデータを連続して送信した。しかしながら、複数のコネクションを順番に送信しても良い。例えば、３つのコネクション（コネクション１、コネクション２、コネクション３）を同時に送信するとき、送信開始指示部１０１は、外部アプリケーションからのこの３つのコネクションに対する送信要求を内部に保持し、コネクション１の１つ目のパケット送信→コネクション２の１つ目のパケット送信→コネクション３の１つ目のパケット送信→コネクション１の２つ目のパケット送信→コネクション２の２つ目のパケット送信→コネクション３の２つ目のパケット送信…のように順次指示する。このように複数のコネクションのデータを順番に送信することにより、特定のコネクションの遅延を防ぐことができる。このように異なるコネクションのパケットを交互に送信することができるのは、コネクション情報読み出し部１０２によるコネクション情報読み出し及びコネクション情報書き込みをパケット送信の都度行っているためである。
　なお、本実施例にかかる通信装置１００は、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。即ち、送信開始指示部１０１、コネクション情報読み出し部１０２、コネクション情報書き込み部１０３、データ読み出し部１０５、ヘッダ生成部１０４、パケット生成部１０６、インターフェース部１０７は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行することにより実現することができる。このとき、通信装置１００は、上記のプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、通信装置１００は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現しても良いし、ＣＤ－ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現しても良い。また、第１記憶部１０８及び第２記憶部１０９は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスク若しくはＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＡＭ，ＤＶＤ－Ｒなどの記憶媒体などを適宜利用して実現することができる。
　図４（ａ）に実施例２の通信装置２００を示す。また、図４（ｂ）に通信装置２００のパケット送信のタイムチャートを示す。
　通信装置２００は、通信装置１００の構成に加え、データ読み出し保留部２１０とヘッダ生成保留部２１１を備える。
　図４（ａ）に示されるように、２つ目のパケットＢの送信開始指示により、パケットＢのコネクション情報の読み出しが、１つ目のパケットＡのデータ読み出し部１０５によるデータ読み出し中に行われ、１つ目のパケットＡのデータ読み出し完了より前に、完了する場合である。
　データ読み出し保留部２１０は、コネクション情報に基づき、データ読み出し部１０５がデータ読み出しを行うことを保留させる。例えば、データ読み出し保留部２１０は、一時的にコネクション情報を記憶する。また、例えば、コネクション情報読み出し部１０２がパケットＢのコネクション情報の読み出しを、データ読み出し部１０５がパケットＡのデータ読み出し完了するより前に完了した場合、データ読み出し保留部２１０は、パケットＡのデータ読み出し完了まで、データ読み出し部１０５がパケットＢのデータを読み出すことを保留させる。そして、図５に示すように、データ読み出し部１０５によるパケットＡのデータ読み出し完了後、データ読み出し保留部２１０は、データ読み出し部１０５がパケットＢのデータを読み出すことの保留を解除し、データ読み出し部１０５は、パケットＢのコネクション情報に基づき、パケットＢのデータ読み出しを開始する。
　また、ヘッダ生成部保留部２１１は、コネクション情報に基づき、ヘッダ生成部１０４がヘッダ生成することを保留させる。例えば、ヘッダ生成保留部２１１は、一時的にコネクション情報を記憶する。また、例えば、コネクション情報読み出し部１０２がパケットＢのコネクション情報の読み出しを、データ読み出し部１０５がパケットＡのデータ読み出しを完了する前に完了した場合、ヘッダ生成保留部２１１は、ヘッダ生成部１０４がパケットＢのヘッダ生成を行うことを保留させる。そして、図５に示すように、ヘッダ生成保留部２１１は、データ読み出し部１０５によるパケットＡのデータ読み出し完了後、ヘッダ生成部１０４がパケットＢのヘッダを生成することの保留を解除し、ヘッダ生成部１０４はパケットＢのヘッダ生成を開始する。
　通信装置２００によれば、１つ目のパケットＡのデータ読み出し中の早いタイミングで、送信開始指示を行い、コネクション情報読み出し部１０２がコネクション情報を、パケットＡのデータＡのデータ読み出し完了より前に読み出した場合であっても、そのコネクション情報に基づく、データ読み出し及びヘッダ生成を、データ読み出し保留部２１０及びヘッダ生成保留部２１１が、パケットＡのデータ読みだし完了後まで保留するため、コネクション情報読み出し、ヘッダ生成それぞれの処理をデータ読み出しと並列に処理することを適切に行うことができる。また、パケットＢの送信開始指示を行い、コネクション情報読み出し部１０２がコネクション情報を早い段階で行うことができるため、１つ目のパケットＡのデータ読み出し部１０５によるデータ読み出しが完了するまでに、パケットＢのコネクション情報読み出し部１０２がコネクション情報の読み出しを完了させることができる。これにより、図５に示すように、ヘッダ生成処理とデータ読み出し処理それぞれの処理を、コネクション情報の読み出し処理及びコネクション情報の書き込み処理の時間に左右されることなく連続して動作させることができる。その結果、通信装置１００のパケットの送信処理の処理速度向上を達成することができる。
　尚、本実施例では、ヘッダ生成、データ読み出しの順で処理を行っているが、データ読み出しとヘッダ生成の順で処理を行っても良い。この場合、１つ目のパケットＡのヘッダ生成が完了するまで、ヘッダ生成保留部２１１及びデータ読み出し保留部２１０は、それぞれパケットＢのヘッダ生成及びデータ読み出しを保留する。
　尚、本実施例では、１つ目のパケットＡと２つ目のパケットＢの関係について説明したが、１つ目のパケットＡと２つ目のパケットＢの関係に限られない。例えば、５つ目のパケットと６つ目のパケットについても本実施例は適用できる。
　図５（ａ）に実施例３の通信装置３００を示す。また、図５（ｂ）に通信装置３００のパケット送信のタイムチャートを示す。図５（ｂ）のタイムチャートは、下段がパケット生成、中段がヘッダ生成及びデータ読み出し、上段がコネクション情報読み出し及びコネクション情報書き出しを示す。図７において、１つのパケットを生成するための処理としてコネクション情報読み出し、コネクション情報書き込み、ヘッダ生成、データ読み出し及びパケット生成を示した。また、上の段（コネクション情報読み出し及びコネクション情報書き込み）と、中の段（ヘッダ生成及びデータ読み出し）と、下の段（パケット生成処理）とで並列する処理する様子を示している。尚、後述するように、上の段の処理、中の段の処理、下の段の処理は、それぞれハードウェアＡ、ハードウェアＢ、後述するハードウェアＣが処理を行う。図５（ｂ）においては、３つのパケットを生成するタイムチャートを示した。以下では、時間軸に沿って、３つのパケットをそれぞれパケットＡ、パケットＢ、パケットＣとする。図５（ｂ）において、パケットＡ及びパケットＣの処理は、実線で示し、パケットＢの処理は点線で示した。
　通信装置３００のパケット生成部３０６は、パケット出力部３０６Ａとパケットバッファ部３０６Ｂとチェックサム処理部３０６Ｃとチェックサムバッファ部３０６Ｄを含む構成である。また、パケット出力部３０６Ａは、ハードウェアＣで構成される。ハードウェアＣは、ハードウェアＡとハードウェアＢと並列動作が可能である。したがって、パケット出力部３０６Ａのパケット生成処理は、コネクション情報読み出し部１０２によりコネクション情報読み出し、コネクション情報書き込み部１０３によりコネクション情報書き込み、それぞれと並列動作が可能である。また、パケット出力部３０６Ａのパケット生成処理は、データ読み出し部１０５によるデータ読み出しと、ヘッダ生成部１０４によるヘッダ生成それぞれと並列動作が可能である。
　チェックサム処理部３０６Ｃは、データ読み出し部１０５が読み出したデータとヘッダ生成部１０４が生成したヘッダからチェックサム値を計算する。尚、チェックサム処理部３０６Ｃは、ハードウェアＢに含まれる。
　チェックサムバッファ部３０６Ｄは、チェックサム処理部３０６Ｃが計算したチェックサム値を記憶する。
　パケットバッファ部３０６Ｂは、ヘッダ生成部１０４が生成したヘッダ及びデータ読み出し部１０５が読み出したデータ（例えば、データ及びヘッダはパケットＢに対応する）をバッファする。
　パケット出力部３０６Ａは、パケットバッファ部３０６Ｂがデータ及びヘッダ（パケットＢに対応する）をバッファすることと並行して（すなわち、データ読み出し部１０５がデータ読み出しを行うこと及びヘッダ生成部１０４がヘッダ生成を行うことと並行して、）、一つ前にパケットバッファ部３０６Ｂがバッファしていたヘッダ及びデータにチェックサムバッファ部３０６Ｄがバッファしていたチェックサム値をヘッダに格納しパケットを生成し、パケット（例えば、パケットＡ）として順次出力する。
　図５（ｂ）に示すように、ヘッダ生成保留部３１１及びデータ読み出し保留部３１０は、現在（パケットＣを生成する）より１つ前のパケット（パケットＢ）のデータ読み出しが完了するまでであって、かつ、２つ前のパケットのパケットバッファ部３０６Ａによるパケットの出力（パケットＡ）が完了するまで、ヘッダ生成及びデータ読み出し（パケットＣに対応する）を保留する。２つ前のパケット（パケットＡ）のパケット出力が完了するまで、１つ前のパケット（パケットＢ）のパケット生成のためのヘッダ及びデータはパケットバッファ部３０６Ｂに格納されているため、現在のパケット（パケットＣ）生成のためのヘッダ及びデータを生成しても、パケットバッファ部３０６Ｂがそのヘッダ及びデータを処理することができないためである。
　本実施例によれば、パケット出力部３０６Ａによるパケット生成処理と、データ読み出し及びヘッダ生成と、コネクション情報読み出し及びコネクション情報書き込みとを適切に並列動作させることができる。その結果、通信装置１００のパケットの送信処理の処理速度向上を達成することができる。
　図６（ａ）に実施例４の通信装置４００を示す。また、図６（ｂ）に通信装置４００のパケット送信のタイムチャートを示す。
　通信装置４００は、実施例３の通信装置３００の構成に更に送信開始指示保留部４１２を備える。
　送信開始指示保留部４１２は、送信開始指示部１０１がコネクション情報読み出し部１０２に、送信開始指示を行うタイミングを制御する。送信開始指示保留部４１２は、送信開始指示がこれから送信指示を出そうとするパケット（例えば、パケットＢ）の送信開始指示を、その一つ前のパケット（例えば、パケットＡ）のコネクション情報の書き込みの完了後行うように制御する（条件１とする。）。例えば、コネクション情報書き込み部４０３がコネクション情報の書きこみを完了したとの信号を受信すると、送信開始保留部は、送信開始指示部１０１に、送信開始指示を行わせる。パケットＢのコネクション情報読み出し部１０２の読み出しを行う前に、コネクション情報書き込み部４０３による書き込みを行うことにより、１つ前のパケットＡで送信したデータと重複したデータをパケットＢで送信することを防ぐことができる。
　また、送信開始指示保留部４１２は、送信開始指示部１０１がこれから送信指示を出そうとするパケットより一つ前のパケット（例えば、パケットＢ）のヘッダ生成を完了後、送信開始指示部１０１が、これから送信指示を出そうとするパケット（例えば、パケットＣ）の送信指示を行うことを制御する（条件２とする）。例えば、パケットＢに関して、ヘッダ生成部４０４からヘッダ生成が完了したとの信号を受信すると、送信開始保留部は、パケットＣの送信開始指示部１０１に、送信開始指示を行わせる。これは、パケットのヘッダ生成は読み出したコネクション情報に基づいて行うが、一つ前のパケットＢのヘッダのヘッダ生成が完了しないうちに次のパケットＣのコネクション情報を読み出すと、パケットＢのコネクション情報とパケットＣのコネクション情報２つのコネクション情報を同時に保持することとなる。２つのコネクション情報を同時に保持しない方が、処理を簡略化することができる。条件２を満たすように、送信開始指示部１０１が送信開始指示を行えば、２つのコネクション情報を同時に保持することを防ぎ、処理の簡略化を実現できる。
　実施例４の通信装置４００によれば、送信開始指示を条件１及び条件２のように適切なタイミングで行うことができ、送信処理の並列処理を適切に行うことができ、又、送信処理の効率化を達成することができる。
　図７（ａ）に実施例５の通信装置５００を示す。また、図７（ｂ）に通信装置５００のパケット送信のタイムチャートを示す。
　通信装置５００は、通信装置４００の構成に加えて、更に、送信可否判定部５１３を備える。
　ＴＣＰ／ＩＰの通信においては、フロー制御、輻輳制御、確認応答制御、データリング層のフロー制御等の制御を行う。これら制御において、送信可否判定部５１３は、送信可否の判定を行う。更に、送信可否判定部５１３は、送信可と判定した場合は、通信端末は、実施例１～４と同様の動作を行う。一方、送信可否判定部５１３が、送信不可と判定した場合は、送信不可と判定したパケットの送信のための処理を終了し、次のパケットの送信処理のための動作を行う。また、次のパケット送信のための処理としては、送信可否判定部５１３は、次のパケットの送信開始を行うように送信開始保留部に指示する。例えば、送信可否判定部５１３は、送信開始指示保留部５１２の送信開始の保留を解除する。即ち、実施例４では、一つ前のパケットのヘッダ生成部４０４のヘッダ生成、又は、一つ前のパケットのコネクション情報書き込みが完了することを契機として送信開始指示保留部５１２の保留を解除していたが、送信可否判定部５１３が送信不可と判定した場合に、送信可否判定部５１３の指示により送信開始指示保留部５１２の保留を解除する。このように送信可否判定部５１３が動作することにより、図１１のタイムチャートに示すような送信処理を行うことが可能となる。例えば、２つ目のパケットＢの送信が不可と判定された場合、送信可否判定後の送信処理の動作（データ読み出し、コネクション情報書き込み、パケット生成）を省略できる。また、送信が不可と判定されたことを契機として、ただちに三つ目のパケットＣの送信開始指示が行われる。また、４つ目のパケットＤ、５つ目のパケットＥの送信も不可と判定された場合も、送信判定後の送信処理を省略でき、また、直ちに６つ目のパケットＦの送信開始指示が行われている。その結果、送信可と判定されたパケットの送信を遅延なく行うことができる。例えば、３つ目のパケットＣのヘッダ生成及びデータ読み出しを行った後、連続して６つ目のパケットＦのヘッダ生成及びデータ読み出しを行うことができる。
　以上の動作に示すように、上述した制御において、送信が不可と判定されたパケットに関して、送信判定後の送信処理の動作が省略され、また、直ちに送信可否判定部５１３により送信開始指示が行われるため、上述した制御により送信不可と判定されたパケットがあったとしても、連続してパケット生成を行うことができ、また、送信処理の並列処理を効率的に行うことができる。
　ここで、ＴＣＰのフロー制御とは、例えば、通信装置５００がＡＣＫパケットなどにより受信したパケットの送信先の端末が受信可能なウィンドサイズ（バッファサイズ）を第１記憶部５０８にコネクション情報として記憶しておき、コネクション情報読み出し部５０２がコネクション情報を読み出すと、送信可否判定部５１３は、これから送信しようとしているパケットがウィンドサイズを超えるものである場合、当該パケットは送信不可として送信を中止し、ウィンドサイズ以内である場合、当該パケットは送信可として送信を継続する。
　また、輻輳制御とは、パケットの送信先の端末とのネットワークの輻輳を軽減するための制御である。輻輳制御においては、通信装置５００が、所定の計算によりリアルタイムに更新する輻輳ウィンドサイズを定義し、その輻輳ウィンドサイズを第１記憶部５０８にコネクション情報として記憶しておき、コネクション情報読み出し部５０２がコネクション情報を読み出すと、送信可否判定部５１３がこれから送信しようとしているパケットは輻輳ウィンドサイズを超えると判定した場合、当該パケットは送信不可として送信を中止し、輻輳ウィンドサイズ以内である場合、当該パケットは送信可として送信を継続する。
　以上、ＴＣＰのフロー制御と輻輳制御とにおいては、第１記憶部に、コネクション情報として、コネクション毎にパケットを送信可能か否かを判定するための情報（ＴＣＰのフロー制御においては、ウィンドサイズ、輻輳制御においては、輻輳ウィンドサイズ。）を記憶し、前記送信可否判定部は、コネクション情報読み出し部が読み出したコネクション情報に基づいて、前記コネクション情報に対応するパケットを送信可能か送信不可かを判定する。
　また、確認応答制御とは、データを含まないＡＣＫパケットを送信しようとした場合に、そのすぐ後にデータを含むパケットを送信する予定がある場合に、そのデータを含むパケットにＡＣＫ情報を相乗り(ピギーバック)させて送信させるため、送信可否判定部５１３が、データを含まないＡＣＫパケットは送信不可として送信を中止し、そうでない場合は、当該パケットは送信可として送信処理を継続する。
　データリング層からのフロー制御とは、パケットの送信先の端末のデータリング層処理部（ＭＡＣ処理部）から、パケットの送信を抑制する要求フレーム（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ(R)のＰＡＵＳＥフレーム等）を受信した場合に、所定の時間、あるいは、抑制を解除する要求を示すフレームを受けるまでの時間は、送信可否判定部５１３は、送信不可として判定し、当該パケットの送信を中止し、その抑制がない場合、又は解除された場合、送信可と判定し、当該パケットの送信処理を継続する。
　尚、本発明は上記実施例をそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
１００、２００、３００、４００、５００・・・通信装置、１０１・・・送信開始指示部、１０２、５０２・・・コネクション情報読み出し部、１０３、４０３・・・コネクション情報書き込み部、１０４、４０４・・・ヘッダ生成部、１０５・・・データ読み出し部、１０６、３０６・・・パケット生成部、３０６Ａ・・・パケット出力部、３０６Ｂ・・・パケットバッファ部、３０６Ｃ・・・チェックサム処理部、３０６Ｄ・・・チェックサムバッファ部、１０７・・・インターフェース部、１０８、５０８・・・第１記憶部、１０９・・・第２記憶部、２１０、３１０・・・データ読み出し保留部、２１１、３１１・・・ヘッダ生成保留部、４１２、５１２・・・送信開始指示保留部、５１３・・・送信可否判定部

Claims (7)

  1. 　ヘッダとデータを含むパケットを生成して、当該パケットをネットワークを介して端末に送信する通信装置であって、
    　自装置と前記端末間のコネクションと前記コネクションに対応するデータの記憶されるアドレスとを含むコネクション情報を記憶する第１記憶部と、　　　　
    　パケットの送信開始指示を受けると、前記第１記憶部からコネクション情報を読み出すコネクション情報読み出し部と、
    　前記コネクション情報読み出し部が読み出した前記コネクション情報からパケットのヘッダを生成するヘッダ生成部と、
    　前記コネクション情報の前記アドレスに、前記コネクションに対応するデータを記憶する第２記憶部と、
    　前記コネクション情報読み出し部が読みだしたコネクション情報に対応するデータを、前記第２記憶部の前記アドレスから読み出すデータ読み出し部とを備え、
    　前記コネクション情報読み出し部は、第１のハードウェアで構成され、
    　前記ヘッダ生成部及び前記データ読み出し部は、前記第１のハードウェアと並列動作可能な第２のハードウェアで構成され、
    　前記コネクション情報読み出し部は、前記データ読み出し部が第１のパケットのデータを読み出している期間、又はヘッダ生成部が当該第１のパケットのヘッダを生成している期間に、当該第１のパケットの次に送信する第２のパケットのコネクション情報の読み出しを行うことを特徴とする
    　通信装置。
  2. 　更にコネクション情報書き込み部を備え、
    　前記第１記憶部が記憶する前記コネクション情報は更に、前記コネクション毎に送信すべきデータのうち送信済みデータを示す送信済みデータ情報を含み、
    　前記コネクション情報書き込み部は、前記コネクション情報読み出し部が読みだしたコネクション情報を基に、前記第１記憶部の送信済みデータ情報を更新し、
    　前記データ読み出し部は、前記コネクション情報読み出し部が読み出したコネクション情報のうち、前記アドレス及び前記送信済みデータ情報に基づいて、前記第２記憶部からデータを読み出し、
    　前記コネクション情報書き込み部は、前記コネクション情報読み出し部が前記第２のパケットのコネクション情報の読み出しを開始する前に、前記コネクション情報読み出し部が読み出したコネクション情報を基に、前記第１記憶部の送信済みデータ情報を更新することを特徴とする
    　請求項１記載の通信装置。
  3. 　データ読み出し保留部とヘッダ生成保留部を更に備え、
    　前記データ読み出し保留部は、前記データ読み出し部が前記第１のパケットのデータの読み出しを完了するまでであって、かつ、前記ヘッダ生成部が前記第１のパケットのヘッダを生成することを完了するまで、前記第２のパケットのデータをデータ読み出し部が読みだすことを保留させ、前記データ読み出し部が前記第１のパケットのデータ読み出しを完了後、かつ、前記ヘッダ生成部が前記第１のパケットのヘッダを生成することを完了後に、前記第２のパケットのデータをデータ読み出し部が読みだすことを保留することを解除し、
    　前記データ読み出し部は、前記データ読み出し保留部が前記保留を解除すると、データの読み出しを行い、
    　ヘッダ生成保留部は、前記データ読み出し部が前記第１のパケットのデータの読み出しを完了するまでであって、かつ、前記ヘッダ生成部が前記第１のパケットのヘッダを生成することを完了するまで、前記第２のパケットのヘッダをヘッダ生成部が生成することを保留させ、前記データ読み出し部が前記第１のパケットのデータの読み出しを完了後、かつ、前記ヘッダ生成部が前記第１のパケットのヘッダを生成することを完了後に、前記第２のパケットのヘッダをヘッダ生成部が生成することを保留することを解除し、
    　前記ヘッダ生成部は、前記ヘッダ生成保留部が前記保留を解除すると、ヘッダの生成を行うことを特徴とする
    　請求項２記載の通信装置。
  4. 　チェックサム処理部とパケットバッファ部とパケット出力部とを備えるパケット生成部を更に備え、
    　前記チェックサム処理部は、前記ヘッダ生成部が生成したパケットのヘッダと前記データ読み出し部が読み出した当該パケットのデータからチェックサム値を算出し、
    　前記パケットバッファ部は、前記ヘッダ生成部が生成したパケットのヘッダと前記データ読み出し部が読み出した当該パケットのデータをバッファし、
    　前記パケット出力部は、前記第１のハードウェア、前記第２のハードウェアそれぞれと並列動作が可能な第３のハードウェアで構成され、前記パケットバッファ部によるバッファと並行して、前記パケットバッファ部がバッファするヘッダ及びデータの一つ前にバッファしていたヘッダ及びデータのヘッダに前記チェックサム処理部が当該一つ前にバッファしていたヘッダ及びデータから計算したチェックサム値を格納してパケットとして出力して、
    　前記ヘッダ生成部及び前記データ読み出し部は、前記パケットバッファ部が前記一つ前にバッファしていたヘッダ及びデータをパケットとして前記パケット出力部が出力完了後、前記パケットバッファ部がバッファしたヘッダ及びデータの次に送信するパケットのデータ読み出し及びヘッダの生成を行うことを特徴とする
    　請求項３記載の通信装置。
  5. 　更に、送信開始指示部と送信開始指示保留部を備え、
    　前記送信開始指示部は、前記コネクション情報読み出し部に、パケットの送信開始指示を行い、
    前記送信開始指示保留部は、前記コネクション情報書き込み部がパケットのコネクション情報の書き込みを完了するまで、前記送信開始指示部が当該パケットの次に送信するパケットの送信開始指示を行うことを保留させ、前記コネクション情報書き込み部によるパケットのコネクション情報の書き込み完了後、前記送信開始指示部が当該パケットの次に送信するパケットの送信開始指示を行うことを保留することを解除することを特徴とする
    請求項４記載の通信装置。
  6. 　前記送信開始指示保留部は、前記ヘッダ生成部がパケットのヘッダの生成を完了するまで、前記送信開始指示部が当該パケットの次に送信するパケットの送信開始指示を行うことを保留させ、前記ヘッダ生成部がパケットのヘッダの生成完了後、前記送信開始部が当該パケットの次に送信するパケットの送信開始指示を行うことを保留することを解除することを特徴とする
    　請求項５記載の通信装置。
  7. 　送信開始可否判定部を更に備え、
    　前記コネクション情報は、更に、コネクション毎にパケットを送信可能か送信不可能を判定するための情報を含み、
    　前記送信可否判定部は、前記コネクション情報読み出し部が読み出した前記コネクション情報に基づいて、前記コネクション情報に対応するパケットを送信可能か送信不可能かを判定し、
    　前記送信可否判定部は、前記パケットを送信不可能と判定した場合、当該パケットを送信するための処理を終了させ、前記送信開始指示部に、当該パケットの次のパケットを送信させるための送信開始指示を行わせることを特徴とする請求項６記載の通信装置。
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