WO2024013811A1 - スケジューリング方法および制御装置 - Google Patents

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WO2024013811A1
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transmission timing
priority traffic
transmission
fragmentation
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尊広 久保
優平 川上
広尚 阿部
夏樹 安原
秀雄 川田
慎一 吉原
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日本電信電話株式会社
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/24—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/70—Admission control; Resource allocation
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L49/00—Packet switching elements
    • H04L49/35—Switches specially adapted for specific applications

Definitions

  • the present disclosure relates to a scheduling method and a control device.
  • TAS Time Aware Shaper
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a communication system 1a in which TAS is introduced.
  • four switches SW1 to SW4 are provided on the network 2.
  • a switch SW3 is connected to each of the switches SW1, SW2, and SW4.
  • the priority traffic of Talker #1 to Talker #4 is transferred to Listener #5 or Listener #6 via switches SW1 to SW4.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the priority traffic transmission schedule for each of Talker #1 to Talker #4 in the communication system 1a shown in FIG. 11.
  • the priority traffic of Talker #1 and Talker #2 is sent in this order to exit port a from switch SW1 to switch SW3, and the priority traffic of Talker #3 is sent to exit port b from switch SW2 to switch SW3.
  • the priority traffic of Talker #4 and Talker #2 is sent in this order, and the priority traffic of Talker #1, Talker #3, Talker #4 and Talker #2 is sent from switch SW3 to exit port c of switch SW4 in this order. It has been scheduled to occur.
  • BE traffic traffic consisting of a frame sequence transmitted in a best effort manner
  • FIG. 12 shows that BE traffic is transmitted during the remaining time when priority traffic is not transmitted.
  • An object of the present disclosure which was made in view of the above problems, is to provide a scheduling method and a control device that can improve the efficiency of data transfer while suppressing increases in cost.
  • a scheduling method provides a network that transfers priority traffic consisting of a frame sequence that is transmitted with guaranteed maximum delay through a plurality of switches, in which the transmission timing by the switch is reserved.
  • a method for scheduling transmission schedules for priority traffic comprising: obtaining a transmission schedule for priority traffic in each of the plurality of switches; a step of determining the presence or absence of fragmentation in which there is an interval of a predetermined value or more between the transmission timing of priority traffic and the transmission timing of the next priority traffic; and when it is determined that the fragmentation exists, the exit port of the first switch a step of determining whether or not there is movable traffic that can reduce the interval by performing defragmentation that changes the transmission timing among the priority traffic that is transmitted; and determining that the movable traffic exists.
  • a control device provides a network that transfers priority traffic consisting of a frame sequence that is transmitted with guaranteed maximum delay through a plurality of switches, in which the transmission timing by the switch is reserved.
  • a control device for controlling a transmission schedule of the priority traffic comprising a control unit, the control unit controlling the transmission schedule of the priority traffic at the exit port of one switch based on the transmission schedule of the priority traffic in each of the plurality of switches.
  • the exit port of the first switch is Among the priority traffic to be transmitted, it is determined whether there is movable traffic that can reduce the interval by performing defragmentation that changes the transmission timing, and when it is determined that the movable traffic exists, Determining whether or not the fragmentation is reduced in the network as a whole by changing the transmission schedule in each of the plurality of switches in accordance with a change in the transmission timing of the movable traffic, and determining that the fragmentation is reduced in the network as a whole. If so, the transmission schedule in each of the plurality of switches is changed.
  • the scheduling method and control device According to the scheduling method and control device according to the present disclosure, it is possible to improve the efficiency of data transfer while suppressing an increase in cost.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system to which a control device according to an embodiment of the present disclosure is applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a control device shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of priority traffic transfer by a plurality of switches.
  • 3 is a flowchart showing an example of the operation of the control section shown in FIG. 2.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of a scheduling matrix created by the control unit shown in FIG. 2; 3 is a diagram showing an example of a change in a transmission schedule by the control unit shown in FIG. 2.
  • FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating another example of forwarding priority traffic by a plurality of switches.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of priority traffic collision.
  • FIG. 3 is a diagram showing another example of changing the transmission schedule by the control unit shown in FIG. 2;
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a control device according to the present disclosure.
  • 1 is a diagram showing a configuration example of a conventional communication system.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a priority traffic transmission schedule in the communication system shown in FIG. 11;
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a priority traffic transmission schedule when user communication is discontinued in the communication system illustrated in FIG. 11;
  • 13A is a diagram illustrating an example of a change in the transmission schedule illustrated in FIG. 13A.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a change in the transmission schedule illustrated in FIG. 13A.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system 1 to which a control device 10 according to an embodiment of the present disclosure is applied.
  • the communication system 1 includes a plurality of switches SW (switches SW1 to SW4) provided on a network 2 and a control device 10. Data is transferred from a source to a destination by a plurality of switches SW1 to SW4.
  • the transmission timings of the switches SW1 to SW4 are reserved, and priority traffic consisting of a frame sequence transmitted with a guaranteed maximum delay and traffic consisting of a frame sequence transmitted with best effort (BE traffic) are transmitted. shall be carried out.
  • BE traffic is transmitted during the remaining time during which priority traffic is not transmitted within a predetermined time (cycle time).
  • the control device 10 is connected to each of the switches SW1 to SW4, and controls the transmission schedule of priority traffic by each of the switches SW1 to SW4.
  • FIG. 1 shows an example in which the control device 10 is provided separately from the switches SW1 to SW4, the present invention is not limited to this.
  • each of the switches SW1 to SW4 may have an autonomous control function.
  • the control device 10 may be mounted on one or more switches SW, for example. In the following, the control device 10 will be explained as being provided separately from the switches SW1 to SW4, as shown in FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the control device 10 according to the present embodiment.
  • control device 10 As shown in FIG. 2, the control device 10 according to the present embodiment includes a communication section 11 and a control section 12.
  • the communication unit 11 is capable of communicating with each of the plurality of switches SW1 to SW4 on the network 2.
  • the communication unit 11 can, for example, transmit and receive priority traffic transmission schedules to and from each of the switches SW1 to SW4.
  • the control unit 12 obtains, via the communication unit 11, the priority traffic transmission schedule for each of the plurality of switches SW1 to SW4.
  • the control unit 12 determines whether it is necessary to change the transmission schedule for priority traffic based on the acquired transmission schedule.
  • the control unit 12 determines that it is necessary to change the priority traffic transmission schedule, it changes the priority traffic transmission schedule in each of the plurality of switches SW1 to SW4, and transmits the changed transmission schedule via the communication unit 11. and transmits it to each of the plurality of switches SW1 to SW4.
  • the control unit 12 includes a matrix generation unit 121, a fragmentation determination unit 122, a movable traffic determination unit 123, an increase/decrease measurement unit 124, and a schedule change unit 125.
  • the priority traffic F1 is sent from the exit port P1 of the switch SW1 to the switch SW2
  • the priority traffic F1 and the priority traffic F2 are sent from the exit port P2 of the switch SW2 to the switch SW4
  • the priority traffic F1 is sent from the exit port P2 of the switch SW2 to the switch SW4.
  • priority traffic F3 is transmitted to switch SW4 from exit port P3 of switch SW4, and priority traffic F1, priority traffic F2, and priority traffic F3 are transmitted from exit port P4 of switch SW4.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the control unit 12, and is a diagram for explaining a scheduling method by the control device 10 according to the present embodiment.
  • the matrix generation unit 121 obtains the priority traffic transmission schedule for each of the plurality of switches SW on the network 2 via the communication unit 11 (step S11).
  • the control unit 12 acquires the transmission schedule of the switch SW to be scheduled. In the following description, it is assumed that the control unit 12 has acquired the transmission schedules of the switch SW1 (exit port P1), the switch SW2 (exit port P2), the switch SW3 (exit port P3), and the switch SW4 (exit port P4).
  • the matrix generation unit 121 creates a scheduling matrix M shown in equation (1) based on the acquired transmission schedule.
  • each row of the scheduling matrix M corresponds to an exit port of a switch SW existing in the network to be controlled, and each column corresponds to the transmission timing of a frame of priority traffic.
  • An arbitrary element M ij (1?i?m, 1?j?n) of the scheduling matrix M has a non-zero element if priority traffic is reserved, and becomes 0 if priority traffic is not reserved.
  • Equation (2) is an example of a scheduling matrix focusing on the exit ports P1, P2, P3, and P4 of the network shown in FIG.
  • FIG. 5 is a table showing the output ports and transmission timings of each priority traffic, created based on the scheduling matrix shown in equation (2).
  • the switches SW1 to SW4 transmit priority traffic at predetermined transmission timings (t1 to t7) within a synchronized scheduling cycle.
  • the matrix generation unit 121 creates a scheduling matrix that indicates transmission timing of priority traffic for each exit port.
  • priority traffic F1 is transmitted from the exit port P1 at transmission timing t1. From the exit port P2, priority traffic F1 is transmitted at transmission timing t2, and priority traffic F2 is transmitted at transmission timing t3.
  • Priority traffic F3 is transmitted from the exit port P3 at transmission timing t6. From the exit port P4, priority traffic F1 is transmitted at transmission timing t3, priority traffic F2 is transmitted at transmission timing t4, and priority traffic F3 is transmitted at transmission timing t7.
  • the fragmentation determination unit 122 determines the transmission timing of one priority traffic and the transmission of the next priority traffic at the exit port of one switch SW based on the acquired transmission schedule (table shown in FIG. 5). It is determined whether there is fragmentation with an interval of a predetermined value or more between the timings (step S13). Specifically, the control unit 12 refers to the transmission schedule created based on the acquired transmission schedule, and determines the transmission timing of one priority traffic and the transmission timing of the next priority traffic at the exit port of one switch SW. It is determined whether there is one or more available transmission timings in between.
  • An example of a method for determining whether there is free transmission timing is to search a specific row of a scheduling matrix and determine whether there is a 0 element among the stored elements of priority traffic. There are possible ways.
  • the fragmentation determination unit 122 determines the presence or absence of fragmentation among the plurality of exit ports included in the scheduling matrix, starting from the exit port with the largest number of scheduled priority traffic.
  • one priority traffic is scheduled for exit port P1
  • two priority traffics are scheduled for exit port P2
  • one priority traffic is scheduled for exit port P3
  • one priority traffic is scheduled for exit port P4.
  • Three priority traffics are scheduled. Therefore, the control unit 12 determines the presence or absence of fragmentation from the exit port P4.
  • there are two priority traffic transmission timings (transmission timing t5 and transmission timing t6) between the transmission timing t4 of the priority traffic F2 and the transmission timing t7 of the priority traffic F3.
  • the control unit 12 determines that fragmentation has occurred.
  • the exit port determined to have fragmentation (exit port P4 in the example shown in FIG. 5) will be referred to as a target exit port. Note that when the control unit 12 determines that fragmentation does not exist at the exit port P4, it determines whether or not fragmentation exists at the exit port P2, which has the largest number of scheduled priority traffics after the exit port P4.
  • the fragmentation determination unit 122 may determine the presence or absence of fragmentation when new priority traffic transferred via the network 2 is added. Further, the fragmentation determining unit 122 may determine whether fragmentation occurs, for example, when existing priority traffic is deleted. Further, the fragmentation determination unit 122 may periodically determine the presence or absence of fragmentation.
  • the movable traffic determining unit 123 sets the priority of priority traffic whose transmission timing is changed in order to perform defragmentation at the target exit port (first exit port). (Step S14). Then, the control unit 12 performs defragmentation to change the transmission timing of the priority traffic transmitted at the target exit port, so that the priority traffic (hereinafter referred to as , referred to as "movable traffic") (step S15).
  • the movable traffic determining unit 123 sets a higher priority to priority traffic whose transmission timing is farther from the average of the transmission timings of all priority traffic transmitted from the target exit port within the cycle time. Then, the movable traffic determination unit 123 determines whether or not the priority traffic is movable traffic based on priority traffic with a high priority. As described above, in the example shown in FIG. 5, the exit port P4 is the target exit port, the priority traffic F1 is transmitted from the exit port P4 at the transmission timing t3, the priority traffic F2 is transmitted at the transmission timing t4, Priority traffic is transmitted at transmission timing t7.
  • one example of a method for setting the priority of priority traffic to be moved to eliminate fragmentation is to calculate the average value of the transmission timings of priority traffic in each row of the scheduling matrix.
  • One possible method is to change the transmission timing preferentially starting from the priority traffic farthest from the average. Taking the exit port P4 in FIG. 5 as an example, the average value of the transmission timing is determined by (t3+t4+t7)/3.
  • the movable traffic determination unit 123 compares the difference between the average value of the determined transmission timing and the transmission timing of each priority traffic, and determines whether or not the priority traffic with the largest difference is movable traffic.
  • the movable traffic determination unit 123 determines whether the priority traffic is movable, starting from priority traffic whose transmission timing is not included in a cluster of transmission timings of two or more consecutive priority traffics, among the priority traffic transmitted from the target exit port. It may also be determined whether or not there is traffic.
  • priority traffic F1 is transmitted at transmission timing t3
  • priority traffic F2 is transmitted at transmission timing t4 following transmission timing t3.
  • the transmission timing t7 of the priority traffic F3 is not included in the cluster of transmission timings (transmission timing t3 and transmission timing t4) at which the priority traffics F1 and F2 are successively transmitted. Therefore, the movable traffic determination unit 123 may determine whether priority traffic F3 is movable traffic or not.
  • the movable traffic determining unit 123 determines that the priority traffic F3 is movable traffic, and for example, as shown in FIG. 6, the transmission timing of the priority traffic F3 is set to the transmission timing t4 at which the priority traffic F2 is transmitted. Assume that the transmission timing is changed to t5 immediately after .
  • the movable traffic determination unit 123 determines whether fragmentation will be reduced in the network 2 as a whole by changing the transmission schedule in each of the plurality of switches SW in accordance with the change in the transmission timing of the movable traffic. (Step S16).
  • the movable traffic determining unit 123 changes the transmitting timing of movable traffic at other egress ports in accordance with the change of the transmitting timing of movable traffic at the target exit port. As described above, it is assumed that the movable traffic determining unit 123 changes the transmission timing of the priority traffic F3, which is movable traffic, from the transmission timing t7 to the transmission timing t5. In this case, the switch SW3 preceding the switch SW4 needs to transmit the priority traffic F3 to the switch SW4 before the transmission timing t5. Therefore, as shown in FIG. 6, the movable traffic determination unit 123 assumes that the transmission timing of the priority traffic F3 at the switch SW3 is changed from the transmission timing t6 to the transmission timing t4.
  • the movable traffic determination unit 123 determines that it is possible to change the transmission timing of the priority traffic F3 from the transmission timing t6 to the transmission timing t4 in the switch SW3.
  • the increase/decrease measurement unit 124 calculates that when the transmission timing of movable traffic is changed at other egress ports without colliding with other priority traffic due to the change in the transmission timing of movable traffic at the target exit port, the increase/decrease measurement unit 124 changes the entire network 2. Determine whether fragmentation is reduced. In the example shown in FIG. 6, no new fragmentation occurs compared to before the transmission scheduling change, and fragmentation at the exit port P4 has been resolved. Therefore, fragmentation is reduced in the network 2 as a whole.
  • the schedule change unit 125 changes the transmission schedule in each of the plurality of switches SW in accordance with the change in the transmission timing of the assumed movable traffic (step S17 ). Then, the schedule changing unit 125 transmits the changed transmission schedule to each switch via the communication unit 11.
  • control unit 12 can prevent movable traffic from changing even if the transmission timing of movable traffic at other exit ports other than the target exit port is changed in accordance with the change in the transmission timing of movable traffic at the target exit port.
  • the transmission schedule in each of the plurality of switches SW is changed when the transmission timing of the traffic does not conflict with the transmission timing of other priority traffic and fragmentation is reduced in the network 2 as a whole.
  • the control device 10 and the scheduling method according to the present embodiment by changing the transmission schedule only when fragmentation in the network 2 as a whole is reduced, unnecessary changes in the transmission schedule are reduced, and an increase in cost is prevented. Can be suppressed.
  • the control unit 12 changes the transmission timing of movable traffic at other exit ports other than the target exit port in accordance with the change in the transmission timing of movable traffic at the target exit port. , the transmission timing of movable traffic may be changed within the allowable delay range for movable traffic (tolerable end-to-end delay range).
  • priority traffic F3 is allowed to be delayed within the range of two transmission timings.
  • the control unit 12 controls the priority traffic F3 at the exit port P3 within the range of two transmission timings (transmission timing t3 or transmission timing t4) from the transmission timing t5 after the change of the priority traffic F3 at the exit port P4. Determine the transmission timing.
  • transmission of the priority traffic is not scheduled at the transmission timing t3 at the exit port P3, so the control unit 12 determines the transmission timing of the priority traffic F3 at the exit port P3, as shown in FIG. is determined as the transmission timing t3.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the control device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 10 shows an example of the hardware configuration of the control device 10 in a case where the control device 10 is constituted by a computer capable of executing program instructions.
  • the computer may be a general-purpose computer, a dedicated computer, a workstation, a PC (Personal computer), an electronic notepad, or the like.
  • Program instructions may be program code, code segments, etc. to perform necessary tasks.
  • the control device 10 includes a processor 21, a ROM (Read Only Memory) 22, a RAM (Random Access Memory) 23, a storage 24, an input section 25, a display section 26, and a communication interface (I/F) 27. has.
  • Each configuration is communicably connected to each other via a bus 29.
  • the processor 21 is a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), SoC (System on a Chip), etc., and may be of the same or different type. It may be configured with a plurality of processors.
  • the processor 21 is a control unit that controls each component of the control device 10 and executes various calculation processes. That is, the processor 21 reads a program from the ROM 22 or the storage 24 and executes the program using the RAM 23 as a work area. The processor 21 controls each of the above components and performs various arithmetic operations according to programs stored in the ROM 22 or the storage 24. In this embodiment, the ROM 22 or the storage 24 stores a program for causing the computer to function as the control device 10 according to the present disclosure. Each configuration of the control device 10 is realized by reading and executing the program by the processor 21.
  • Programs are stored in non-transitory storage media such as CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disk Read Only Memory), and USB (Universal Serial Bus) memory. may be provided. Further, the program may be downloaded from an external device via a network.
  • CD-ROM Compact Disk Read Only Memory
  • DVD-ROM Digital Versatile Disk Read Only Memory
  • USB Universal Serial Bus
  • the ROM 22 stores various programs and various data.
  • the RAM 23 temporarily stores programs or data as a work area.
  • the storage 24 is configured with an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive), and stores various programs including an operating system and various data.
  • the input unit 25 includes a pointing device such as a mouse and a keyboard, and is used to perform various inputs.
  • the display unit 26 is, for example, a liquid crystal display, and displays various information.
  • the display section 26 may employ a touch panel method and function as the input section 25.
  • the communication interface 27 is an interface for communicating with other devices (for example, switches SW1 to SW4), and is, for example, a LAN interface.
  • a computer can be suitably used to function as each part of the control device 10 described above.
  • Such a computer is realized by storing a program that describes the processing contents for realizing the functions of each part of the control device 10 in the storage section of the computer, and having the processor of the computer read and execute this program. be able to. That is, the program can cause the computer to function as the control device 10 described above. It is also possible to record the program on a non-temporary storage medium. Moreover, it is also possible to provide the program via a network.
  • a method for scheduling the transmission of prioritized traffic in a network that transfers prioritized traffic consisting of a frame sequence that is transmitted with guaranteed maximum delay and whose transmission timing by the switch is reserved through a plurality of switches, the method comprising: obtaining a transmission schedule for the priority traffic in each of the plurality of switches; Based on the acquired transmission schedule, determining the presence or absence of fragmentation in which there is an interval of more than a predetermined value between the transmission timing of one priority traffic and the transmission timing of the next priority traffic at the exit port of one switch, If it is determined that the fragmentation exists, movable traffic that can reduce the interval by performing defragmentation that changes the transmission timing among the priority traffic transmitted at the exit port of the one switch.
  • a scheduling method that changes the transmission schedule in each of the plurality of switches when it is determined that the fragmentation is reduced in the network as a whole.
  • a control device that controls a transmission schedule of priority traffic in a network that transfers priority traffic consisting of a frame sequence transmitted with a guaranteed maximum delay, in which transmission timing by the switch is reserved and a maximum delay is guaranteed, through a plurality of switches.
  • the control unit includes: Fragmentation in which there is an interval of a predetermined value or more between the transmission timing of one priority traffic and the transmission timing of the next priority traffic at the exit port of one switch based on the transmission schedule of the priority traffic in each of the plurality of switches.
  • movable traffic that can reduce the interval by performing defragmentation that changes the transmission timing among the priority traffic transmitted at the exit port of the one switch. determine the presence or absence of If it is determined that the movable traffic exists, it is determined whether the fragmentation is reduced in the network as a whole by changing the transmission schedule in each of the plurality of switches in accordance with a change in the transmission timing of the movable traffic. , A control device that changes the transmission schedule in each of the plurality of switches when determining that the fragmentation is reduced in the network as a whole.

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Abstract

本開示に係る制御装置（１０）は制御部（１２）を備え、制御部（１２）は、複数のスイッチそれぞれにおける優先トラヒックの送信スケジュールに基づき、一のスイッチの出口ポートにおけるフラグメンテーションの有無を判定し、フラグメンテーションが存在すると判定した場合、一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックの中で、移動可能トラヒックの有無を判定し、移動可能トラヒックが存在すると判定した場合、移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴う複数のスイッチそれぞれにおける送信スケジュールの変更により、ネットワーク（２）全体としてフラグメンテーションが減少するか否かを判定し、ネットワーク（２）全体としてフラグメンテーションが減少すると判定した場合、複数のスイッチそれぞれにおける送信スケジュールを変更する。

Description

スケジューリング方法および制御装置
　本開示は、スケジューリング方法および制御装置に関する。
　時間確定型の通信であるTime Aware Shaper（TAS）を導入し、複数のユーザのスケジュールドトラヒック（以下、「優先トラヒック」と称する。）を、レイヤー２ネットワーク上で低遅延かつ低ジッタで転送する通信システムが検討されている。ＴＡＳでは、優先トラヒック同士をネットワーク内で衝突させることなく転送するようにスケジューリングされる（非特許文献１参照）。
　図１１は、ＴＡＳが導入された通信システム１ａの一例を示す図である。図１１に示す例では、ネットワーク２上に４つのスイッチＳＷ１～ＳＷ４が設けられている。スイッチＳＷ３がスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４それぞれと接続されている。Talker #1～Talker #4それぞれの優先トラヒックが、スイッチＳＷ１～ＳＷ４を介して、Listener #5あるいはListener #6に転送される。
　ＴＡＳでは、スイッチＳＷ１～ＳＷ４それぞれの出口ポート（Egress port）から優先トラヒックを送信する送信タイミングがスケジューリングされる。図１２は、図１１に示す通信システム１ａにおける、Talker #1～Talker #4それぞれの優先トラヒックの送信スケジュールの一例を示す図である。
　図１２に示す例では、スイッチＳＷ１からスイッチＳＷ３への出口ポートａに、Talker #1およびTalker #2の優先トラヒックがこの順に送信され、スイッチＳＷ２からスイッチＳＷ３への出口ポートｂに、Talker #3、Talker #4およびTalker #2の優先トラヒックがこの順に送信され、スイッチＳＷ３からスイッチＳＷ４の出口ポートｃに、Talker #1、Talker #3、Talker #4およびTalker #2の優先トラヒックがこの順に送信されるように、スケジューリングされている。
IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks- Bridges and Bridged Networks IEEE std　802.1Q-2018
　図１１に示すような通信システムにおいては、優先トラヒックだけでなく、ベストエフォートで送信されるフレーム列からなるトラヒック（以下、「ＢＥトラヒック」と称する。）が送信される。具体的には、図１２に示すように、所定時間（サイクルタイム）内において、優先トラヒックが送信されない残りの時間でＢＥトラヒックが送信される。
　ネットワーク上の通信は、ユーザの登録および廃止により刻々と変化する。図１２に示す例において、例えば、Talker #4の通信が廃止されると、図１３Ａに示すように、Talker #4の優先トラヒックの送信がスケジュールされていた部分で空きが生じてしまう。優先トラヒックの送信スケジュールに空きが生じた場合に、サイクルタイム内における、複数の優先トラヒックを送信する時間領域が一定のままでは、優先トラヒックが送信されない時間帯があるにも関わらず、ＢＥトラヒックの送信に割り当て可能な時間が変わらず、データ転送の効率化が図られないという問題がある。すなわち、図１３Ｂに示すように、優先トラヒックの送信スケジュールに空きが生じた場合に、優先トラヒックの送信間隔を小さくすることで、ＢＥトラヒックの送信に割り当て可能な時間を増やすことができれば、データ転送の効率化を図ることができる。
　そこで、ＢＥトラヒックの転送効率を高めるために、ユーザの追加あるいは廃止による優先トラヒックの更新が起こるたびに、更新後に存在するすべての優先トラヒックの各ポートにおける送信スケジュールを見直し、送信スケジュールを変更することが考えられる。しかしながら、例えば、通信事業者が提供するネットワークにおいて、ユーザの追加あるいは廃止が起こるたびに、すべての優先トラヒックの送信スケジュールを変更することは、大きな計算リソースコストを必要とする。さらに、優先トラヒックの更新の周期よりも優先トラヒックの送信スケジュールを見直すための計算時間が長くなると、ＢＥトラヒックの転送効率を高めるという最適化が正常に行えない可能性がある。
　上記のような問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、コストの増大を抑制しつつ、データ転送の効率化を図ることができるスケジューリング方法および制御装置を提供することにある。
　上記課題を解決するため、本開示に係るスケジューリング方法は、複数のスイッチを介して、前記スイッチによる送信タイミングが予約され、最大遅延を保証して送信されるフレーム列からなる優先トラヒックを転送するネットワークにおける、前記優先トラヒックの送信スケジュールのスケジューリング方法であって、前記複数のスイッチそれぞれにおける前記優先トラヒックの送信スケジュールを取得するステップと、前記取得した送信スケジュールに基づき、一のスイッチの出口ポートにおける、一の優先トラヒックの送信タイミングと次の優先トラヒックの送信タイミングとの間に所定値以上の間隔が空くフラグメンテーションの有無を判定するステップと、前記フラグメンテーションが存在すると判定した場合、前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックの中で、前記送信タイミングを変更するデフラグメンテーションを行うことで、前記間隔を小さくすることができる移動可能トラヒックの有無を判定するステップと、前記移動可能トラヒックが存在すると判定した場合、前記移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴う前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールの変更により、前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少するか否かを判定するステップと、前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少すると判定した場合、前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールを変更するステップと、を含む。
　上記課題を解決するため、本開示に係る制御装置は、複数のスイッチを介して、前記スイッチによる送信タイミングが予約され、最大遅延を保証して送信されるフレーム列からなる優先トラヒックを転送するネットワークにおける、前記優先トラヒックの送信スケジュールを制御する制御装置であって、制御部を備え、前記制御部は、前記複数のスイッチそれぞれにおける前記優先トラヒックの送信スケジュールに基づき、一のスイッチの出口ポートにおける、一の優先トラヒックの送信タイミングと次の優先トラヒックの送信タイミングとの間に所定値以上の間隔が空くフラグメンテーションの有無を判定し、前記フラグメンテーションが存在すると判定した場合、前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックの中で、前記送信タイミングを変更するデフラグメンテーションを行うことで、前記間隔を小さくすることができる移動可能トラヒックの有無を判定し、前記移動可能トラヒックが存在すると判定した場合、前記移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴う前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールの変更により、前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少するか否かを判定し、前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少すると判定した場合、前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールを変更する。
　本開示に係るスケジューリング方法および制御装置によれば、コストの増大を抑制しつつ、データ転送の効率化を図ることができる。
本開示の一実施形態に係る制御装置が適用される通信システムの構成例を示す図である。 図１に示す制御装置の構成例を示す図である。 複数のスイッチによる優先トラヒックの転送の一例を示す図である。 図２に示す制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 図２に示す制御部が作成するスケジューリング行列の一例を示す図である。 図２に示す制御部による送信スケジュールの変更の一例を示す図である。 複数のスイッチによる優先トラヒックの転送の他の一例を示す図である。 優先トラヒックの衝突の例を示す図である。 図２に示す制御部による送信スケジュールの変更の他の一例を示す図である。 本開示に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 従来の通信システムの構成例を示す図である。 図１１に示す通信システムにおける優先トラヒックの送信スケジュールの一例を示す図である。 図１１に示す通信システムにおける、ユーザの通信が廃止された場合の、優先トラヒックの送信スケジュールの一例を示す図である。 図１３Ａに示す送信スケジュールの変更の一例を示す図である。
　以下、本開示の実施の形態について図面を参照して説明する。
　図１は、本開示の一実施形態に係る制御装置１０が適用される通信システム１の構成例を示す図である。図１に示すように、通信システム１は、ネットワーク２上に設けられた、複数のスイッチＳＷ（スイッチＳＷ１～ＳＷ４）と、制御装置１０とを備える。複数のスイッチＳＷ１～ＳＷ４により、データが送信元から送信先へと転送される。本実施形態においては、スイッチＳＷ１～ＳＷ４による送信タイミングが予約され、最大遅延を保証して送信されるフレーム列からなる優先トラヒックおよびベストエフォートで送信されるフレーム列からなるトラヒック（ＢＥトラヒック）が送信されるものとする。図１３を参照して説明したように、所定時間（サイクルタイム）内において、優先トラヒックが送信されない残りの時間でＢＥトラヒックが送信される。
　本実施形態に係る制御装置１０は、スイッチＳＷ１～ＳＷ４それぞれと接続され、スイッチＳＷ１～ＳＷ４それぞれによる優先トラヒックの送信スケジュールを制御する。図１においては、スイッチＳＷ１～ＳＷ４とは別に制御装置１０が設けられる例を示しているが、これに限られるものではない。図１に示すような通信システム１においては、スイッチＳＷ１～ＳＷ４がそれぞれ自律的に制御する機能を備える場合がある。この場合、制御装置１０は、例えば、１または２以上のスイッチＳＷに搭載されてもよい。以下では、制御装置１０は、図１に示すように、スイッチＳＷ１～ＳＷ４とは別に設けられるものとして説明する。
　図２は、本実施形態に係る制御装置１０の構成例を示す図である。
　図２に示すように、本実施形態に係る制御装置１０は、通信部１１と、制御部１２とを備える。
　通信部１１は、ネットワーク２上の複数のスイッチＳＷ１～ＳＷ４それぞれと通信可能である。通信部１１は、例えば、スイッチＳＷ１～ＳＷ４それぞれと、優先トラヒックの送信スケジュールを送受信することができる。
　制御部１２は、通信部１１を介して、複数のスイッチＳＷ１～ＳＷ４それぞれにおける優先トラヒックの送信スケジュールを取得する。制御部１２は、取得した送信スケジュールに基づき、優先トラヒックの送信スケジュールを変更する必要があるか否かを判定する。制御部１２は、優先トラヒックの送信スケジュールを変更する必要があると判定した場合、複数のスイッチＳＷ１～ＳＷ４それぞれにおける優先トラヒックの送信スケジュールを変更し、変更後の送信スケジュールを、通信部１１を介して、複数のスイッチＳＷ１～ＳＷ４それぞれに送信する。
　図２に示すように、制御部１２は、行列生成部１２１と、フラグメンテーション判定部１２２と、移動可能トラヒック判定部１２３と、増減計測部１２４と、スケジュール変更部１２５とを備える。制御部１２の各部の動作についてより詳細に説明する。以下では、図３に示すように、スイッチＳＷ１の出口ポートＰ１から優先トラヒックＦ１がスイッチＳＷ２に送信され、スイッチＳＷ２の出口ポートＰ２から優先トラヒックＦ１および優先トラヒックＦ２がスイッチＳＷ４に送信され、スイッチＳＷ３の出口ポートＰ３から優先トラヒックＦ３がスイッチＳＷ４に送信され、スイッチＳＷ４の出口ポートＰ４から優先トラヒックＦ１、優先トラヒックＦ２および優先トラヒックＦ３が送信されるものとする。
　図４は、制御部１２の動作の一例を示すフローチャートであり、本実施形態に係る制御装置１０によるスケジューリング方法について説明するための図である。
　行列生成部１２１は、通信部１１を介して、ネットワーク２上の複数のスイッチＳＷそれぞれにおける優先トラヒックの送信スケジュールを取得する（ステップＳ１１）。制御部１２は、スケジューリングの対象とするスイッチＳＷの送信スケジュールを取得する。以下では、制御部１２は、スイッチＳＷ１（出口ポートＰ１）、スイッチＳＷ２（出口ポートＰ２）、スイッチＳＷ３（出口ポートＰ３）およびスイッチＳＷ４（出口ポートＰ４）の送信スケジュールを取得したものとして説明する。
　行列生成部１２１は、取得した送信スケジュールに基づき、式（１）に示すスケジューリング行列Ｍを作成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここでスケジューリング行列Ｍの各行は、制御対象のネットワーク内に存在するスイッチＳＷの出口ポートに対応し、各列は優先トラヒックのフレームの送信タイミングに対応する。スケジューリング行列Ｍの任意の要素Ｍij (1?i?m, 1?j?n)は優先トラヒックが予約されていれば非ゼロの要素を持ち、優先トラヒックが予約されていなければ０となる。式（２）は、図３に示したネットワークの出口ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に注目したスケジューリング行列の一例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　図５は、式（２）に示すスケジューリング行列をもとに作成される、各優先トラヒックの出力ポートと送信タイミングとを示す表である。
　スイッチＳＷ１～ＳＷ４は、同期したスケジューリング周期の中で所定の送信タイミング（ｔ１～ｔ７）ごとに、優先トラヒックを送信する。行列生成部１２１は、出口ポートごとの優先トラヒックの送信タイミングを示すスケジューリング行列を作成する。図５に示す例では、出口ポートＰ１からは、送信タイミングｔ１において優先トラヒックＦ１が送信される。出口ポートＰ２からは、送信タイミングｔ２において優先トラヒックＦ１が送信され、送信タイミングｔ３において優先トラヒックＦ２が送信される。出口ポートＰ３からは、送信タイミングｔ６において優先トラヒックＦ３が送信される。出口ポートＰ４からは、送信タイミングｔ３において優先トラヒックＦ１が送信され、送信タイミングｔ４において優先トラヒックＦ２が送信され、送信タイミングｔ７において優先トラヒックＦ３が送信される。
　図４を再び参照すると、フラグメンテーション判定部１２２は、取得した送信スケジュール（図５に示す表）に基づき、一のスイッチＳＷの出口ポートにおける、一の優先トラヒックの送信タイミングと次の優先トラヒックの送信タイミングとの間に所定値以上の間隔が空くフラグメンテーションの有無を判定する（ステップＳ１３）。具体的には、制御部１２は、取得した送信スケジュールに基づき作成した送信スケジュールを参照し、一のスイッチＳＷの出口ポートにおいて、一の優先トラヒックの送信タイミングと次の優先トラヒックの送信タイミングとの間に、一以上の送信タイミングの空きがあるか否かを判定する。
　送信タイミングの空きがあるか否かを判定する方法の一例としては、スケジューリング行列の特定の行を探索し、優先トラヒックの格納された要素の間に０の要素が存在するか否かを判定する方法が考えられる。
　フラグメンテーション判定部１２２は、スケジューリング行列に含まれる複数の出口ポートのうち、スケジューリングされた優先トラヒックの数が多い出口ポートから順に、フラグメンテーションの有無を判定する。図５に示す例では、出口ポートＰ１には１つの優先トラヒックがスケジューリングされ、出口ポートＰ２には２つの優先トラヒックがスケジューリングされ、出口ポートＰ３には１つの優先トラヒックがスケジューリングされ、出口ポートＰ４には３つの優先トラヒックがスケジューリングされている。したがって、制御部１２は、出口ポートＰ４からフラグメンテーションの有無を判定する。図５に示すように、出口ポートＰ４では、優先トラヒックＦ２の送信タイミングｔ４と優先トラヒックＦ３の送信タイミングｔ７との間に、２回分の優先トラヒックの送信タイミング（送信タイミングｔ５および送信タイミングｔ６）が空いているため、制御部１２は、フラグメンテーションありと判定する。以下では、フラグメンテーションありと判定された出口ポート（図５に示す例では、出口ポートＰ４）を対象出口ポートと称する。なお、制御部１２は、出口ポートＰ４にフラグメンテーションが存在しないと判定した場合、出口ポートＰ４の次にスケジューリングされた優先トラヒックの数が多い出口ポートＰ２において、フラグメンテーションの有無を判定する。
　フラグメンテーション判定部１２２は、例えば、ネットワーク２を介して転送される新たな優先トラヒックが追加された場合に、フラグメンテーションの有無を判定してよい。また、フラグメンテーション判定部１２２は、例えば、既存の優先トラヒックが削除された場合に、フラグメンテーションの有無を判定してよい。また、フラグメンテーション判定部１２２は、定期的に、フラグメンテーションの有無を判定してよい。
　移動可能トラヒック判定部１２３は、フラグメンテーション判定部１２２によりフラグメンテーションが存在すると判定された場合、対象出口ポート（一の出口ポート）でデフラグメンテーションを行うために送信タイミングを変更する優先トラヒックの優先度を設定する（ステップＳ１４）。そして、制御部１２は、対象出口ポートで送信される優先トラヒックの中で、送信タイミングを変更するデフラグメンテーションを行うことで、優先トラヒックの送信タイミングの間隔を小さくすることができる優先トラヒック（以下では、「移動可能トラヒック」と称する。）の有無を判定する（ステップＳ１５）。
　移動可能トラヒック判定部１２３は、例えば、サイクルタイム内に対象出口ポートから送信されるすべての優先トラヒックの送信タイミングの平均から送信タイミングが離れた優先トラヒックほど優先度を高く設定する。そして、移動可能トラヒック判定部１２３は、優先度の高い優先トラヒックから、当該優先トラヒックが移動可能トラヒックであるか否かを判定する。上述したように、図５に示す例では、出口ポートＰ４が対象出口ポートであり、出口ポートＰ４からは、送信タイミングｔ３において優先トラヒックＦ１が送信され、送信タイミングｔ４において優先トラヒックＦ２が送信され、送信タイミングｔ７において優先トラヒックが送信される。送信タイミングｔ１～ｔ７が等間隔であるとすると、フラグメンテーションを解消するために移動させる優先トラヒックの優先度の設定方法の一例としては、スケジューリング行列の各行において優先トラヒックの送信タイミングの平均値を求め、その平均から最も遠い優先トラヒックから優先的に送信タイミングを変更する方法が考えられる。図５の出口ポートＰ４を例にとると、送信タイミングの平均値は（ｔ３＋ｔ４＋ｔ７）／３により求められる。
　移動可能トラヒック判定部１２３は、求めた送信タイミングの平均値と各優先トラヒックの送信タイミングとの差を比較し、差が大きな優先トラヒックから優先的に移動可能トラヒックであるか否かを判定する。
　移動可能トラヒック判定部１２３は、対象出口ポートから送信される優先トラヒックのうち、２以上の連続した優先トラヒックの送信タイミングのクラスタに、送信タイミングが含まれない優先トラヒックから、当該優先トラヒックが移動可能トラヒックであるか否かを判定してもよい。図５に示す例では、出口ポートＰ４では、送信タイミングｔ３において優先トラヒックＦ１が送信され、送信タイミングｔ３に続く送信タイミングｔ４において優先トラヒックＦ２が送信される。そして、優先トラヒックＦ３の送信タイミングｔ７は、優先トラヒックＦ１，Ｆ２が連続して送信される送信タイミングのクラスタ（送信タイミングｔ３および送信タイミングｔ４）に含まれない。したがって、移動可能トラヒック判定部１２３は、優先トラヒックＦ３から優先的に移動可能トラヒックであるか否かを判定してもよい。
　図５に示すように、優先トラヒックＦ２の送信タイミングｔ４と、優先トラヒックＦ３の送信タイミングｔ７との間の送信タイミングｔ５および送信タイミングｔ６では、優先トラヒックの送信はスケジューリングされておらず、優先トラヒックＦ３の送信タイミングを早めることができる。したがって、移動可能トラヒック判定部１２３は、優先トラヒックＦ３が移動可能トラヒックであると判定し、例えば、図６に示すように、優先トラヒックＦ３の送信タイミングを、優先トラヒックＦ２が送信される送信タイミングｔ４の直後の送信タイミングｔ５に変更すると仮定する。
　移動可能トラヒック判定部１２３は、移動可能トラヒックが存在すると判定した場合、移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴う複数のスイッチＳＷそれぞれにおける送信スケジュールの変更により、ネットワーク２全体としてフラグメンテーションが減少するか否かを判定する（ステップＳ１６）。
　具体的には、移動可能トラヒック判定部１２３は、対象出口ポートにおける移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴って、他の出口ポートにおける移動可能トラヒックの送信タイミングを変更させる。上述したように、移動可能トラヒック判定部１２３は、移動可能トラヒックである優先トラヒックＦ３の送信タイミングを送信タイミングｔ７から送信タイミングｔ５に変更すると仮定する。この場合、スイッチＳＷ４の前段のスイッチＳＷ３では、送信タイミングｔ５よりも前に優先トラヒックＦ３をスイッチＳＷ４に送信する必要がある。したがって、移動可能トラヒック判定部１２３は、図６に示すように、スイッチＳＷ３における優先トラヒックＦ３の送信タイミングを送信タイミングｔ６から送信タイミングｔ４に変更すると仮定する。ここで、スイッチＳＷ３においては、送信タイミングｔ４では優先トラヒックの送信はスケジューリングされておらず、送信タイミングｔ４で優先トラヒックＦ３を送信しても、他の優先トラヒックとの衝突は発生しない。そのため、移動可能トラヒック判定部１２３は、スイッチＳＷ３において、優先トラヒックＦ３の送信タイミングを、送信タイミングｔ６から送信タイミングｔ４に変更することが可能であると判定する。
　増減計測部１２４は、対象出口ポートにおける移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴って、他の出口ポートにおいて、他の優先トラヒックと衝突することなく移動可能トラヒックの送信タイミングを変更すると、ネットワーク２全体としてフラグメンテーションが減少するか否かを判定する。図６に示す例では、送信スケジューリング変更前と比べて、新たなフラグメンテーションは発生せず、出口ポートＰ４におけるフラグメンテーションは解消されている。したがって、ネットワーク２全体としては、フラグメンテーションが減少している。
　スケジュール変更部１２５は、増減計測部１２４によりネットワーク２全体としてフラグメンテーションが減少すると判定された場合、仮定した移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に従って、複数のスイッチＳＷそれぞれにおける送信スケジュールを変更する（ステップＳ１７）。そして、スケジュール変更部１２５は、変更後の送信スケジュールを、通信部１１を介して、各スイッチに送信する。
　このように、制御部１２は、対象出口ポートにおける移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴って、対象出口ポート以外の他の出口ポートにおける移動可能トラヒックの送信タイミングを変更しても、移動可能トラヒックの送信タイミングが他の優先トラヒックの送信タイミングと衝突せず、かつ、ネットワーク２全体としてフラグメンテーションが減少する場合に、複数のスイッチＳＷそれぞれにおける送信スケジュールを変更する。
　ネットワーク２全体としてフラグメンテーションが減少するように複数のスイッチＳＷそれぞれにおける送信スケジュールを変更することで、ＢＥトラヒックの送信に割り当て可能な時間が増えるので、本実施形態に係る制御装置１０およびスケジューリング方法によれば、ネットワーク２におけるデータ転送の効率化を図ることができる。また、本実施形態に係る制御装置１０およびスケジューリング方法によれば、ネットワーク２全体としてのフラグメンテーションが減少する場合にだけ送信スケジュールを変更することで、無駄な送信スケジュールの変更が減り、コストの増大を抑制することができる。
　なお、図６では、出口ポートＰ３における、移動可能トラヒックの送信タイミングの変更先の（送信タイミングｔ４）において、他の優先トラヒックとの衝突が発生しない例を用いて説明したが、変更先で他の優先トラヒックとの衝突が生じる場合がある。例えば、図７に示すように、スイッチＳＷ３から優先トラヒックＦ３に加えて、優先トラヒックＦ４が、スイッチＳＷ４に送信されるとする。そして、優先トラヒックＦ４は、図８に示すように、送信タイミングｔ４において、出口ポートＰ３から送信されるものとする。この場合、出口ポートＰ３における優先トラヒックＦ３の送信タイミングを送信タイミングｔ４に変更すると、優先トラヒックＦ３と優先トラヒックＦ４とで衝突が生じてしまう。
　制御部１２（移動可能トラヒック判定部１２３）は、対象出口ポートにおける移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴って、対象出口ポート以外の他の出口ポートにおける移動可能トラヒックの送信タイミングを変更する場合に、移動可能トラヒックに許容される遅延範囲（Ｅｎｄ－ｔｏ－Ｅｎｄ遅延の許容範囲）で、移動可能トラヒックの送信タイミングを変更してよい。
　例えば、図８に示す例において、優先トラヒックＦ３は、２回分の送信タイミングの範囲で遅延が許容されるとする。この場合、制御部１２は、出口ポートＰ４における、優先トラヒックＦ３の変更後の送信タイミングｔ５から２回分の送信タイミングの範囲内（送信タイミングｔ３あるいは送信タイミングｔ４）で、出口ポートＰ３における優先トラヒックＦ３の送信タイミングを決定する。図８に示すように、出口ポートＰ３において、送信タイミングｔ３には優先トラヒックの送信がスケジューリングされていないので、制御部１２は、図９に示すように、出口ポートＰ３における優先トラヒックＦ３の送信タイミングを送信タイミングｔ３と決定する。
　このように、移動可能トラヒックに許容される遅延範囲で、対象出口ポート以外の他の出口ポートにおける移動可能トラヒックの送信タイミングを変更することで、スケジューリングの柔軟性が向上し、より効率的なデータ転送が可能となる。
　次に、本実施形態に係る制御装置１０のハードウェア構成について説明する。
　図１０は、本実施形態に係る制御装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。図１０においては、制御装置１０がプログラム命令を実行可能なコンピュータにより構成される場合の、制御装置１０のハードウェア構成の一例を示している。ここで、コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣ（Personal computer）、電子ノートパッドなどであってもよい。プログラム命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコード、コードセグメントなどであってもよい。
　図１０に示すように、制御装置１０は、プロセッサ２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、ストレージ２４、入力部２５、表示部２６および通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２７を有する。各構成は、バス２９を介して相互に通信可能に接続されている。プロセッサ２１は、具体的にはＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＳｏＣ（System on a Chip）などであり、同種または異種の複数のプロセッサにより構成されてもよい。
　プロセッサ２１は、制御装置１０の各構成の制御および各種の演算処理を実行する制御部である。すなわち、プロセッサ２１は、ＲＯＭ２２またはストレージ２４からプログラムを読み出し、ＲＡＭ２３を作業領域としてプログラムを実行する。プロセッサ２１は、ＲＯＭ２２あるいはストレージ２４に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。本実施形態では、ＲＯＭ２２またはストレージ２４には、コンピュータを本開示に係る制御装置１０として機能させるためのプログラムが格納されている。当該プログラムがプロセッサ２１により読み出されて実行されることで、制御装置１０の各構成が実現される。
　プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの非一時的（non-transitory）記憶媒体に記憶された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
　ＲＯＭ２２は、各種プログラムおよび各種データを格納する。ＲＡＭ２３は、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ２４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラムおよび各種データを格納する。
　入力部２５は、マウスなどのポインティングデバイス、およびキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。
　表示部２６は、例えば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。表示部２６は、タッチパネル方式を採用して、入力部２５として機能してもよい。
　通信インタフェース２７は、他の装置（例えば、スイッチＳＷ１～ＳＷ４）と通信するためのインタフェースであり、例えば、ＬＡＮ用のインタフェースである。
　上述した制御装置１０の各部として機能させるためにコンピュータを好適に用いることが可能である。そのようなコンピュータは、制御装置１０の各部の機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのプロセッサによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。すなわち、当該プログラムは、コンピュータを、上述した制御装置１０として機能させることができる。また、当該プログラムを非一時的記憶媒体に記録することも可能である。また、当該プログラムを、ネットワークを介して提供することも可能である。
　以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
　［付記項１］
　複数のスイッチを介して、前記スイッチによる送信タイミングが予約され、最大遅延を保証して送信されるフレーム列からなる優先トラヒックを転送するネットワークにおける、前記優先トラヒックの送信スケジュールのスケジューリング方法であって、
　前記複数のスイッチそれぞれにおける前記優先トラヒックの送信スケジュールを取得し、
　前記取得した送信スケジュールに基づき、一のスイッチの出口ポートにおける、一の優先トラヒックの送信タイミングと次の優先トラヒックの送信タイミングとの間に所定値以上の間隔が空くフラグメンテーションの有無を判定し、
　前記フラグメンテーションが存在すると判定した場合、前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックの中で、前記送信タイミングを変更するデフラグメンテーションを行うことで、前記間隔を小さくすることができる移動可能トラヒックの有無を判定し、
　前記移動可能トラヒックが存在すると判定した場合、前記移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴う前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールの変更により、前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少するか否かを判定し、
　前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少すると判定した場合、前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールを変更する、スケジューリング方法。
　［付記項２］
　付記項１に記載のスケジューリング方法において、
　新たな優先トラヒックが追加された場合、既存の優先トラヒックが削除された場合、または、定期的に、前記フラグメンテーションの有無を判定する、スケジューリング方法。
　［付記項３］
　付記項１または２に記載のスケジューリング方法において、
　スケジューリングされた前記優先トラヒックの数が多い出口ポートから順に、前記フラグメンテーションの有無を判定する、スケジューリング方法。
　［付記項４］
　付記項１から３のいずれか一項に記載のスケジューリング方法において、
　前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックのうち、前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックの送信タイミングの平均から送信タイミングが離れた優先トラヒックから順に、当該優先トラヒックが前記移動可能トラヒックであるか否かを判定する、スケジューリング方法。
　［付記項５］
　付記項１から４のいずれか一項に記載のスケジューリング方法において、
　前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックのうち、２以上の連続した優先トラヒックの送信タイミングのクラスタに送信タイミングが含まれない優先トラヒックについて、当該優先トラヒックが前記移動可能トラヒックであるか否かを判定する、スケジューリング方法。
　［付記項６］
　付記項１から５のいずれか一項に記載のスケジューリング方法において、
　前記移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴って、前記一のスイッチの出口ポート以外の他の出口ポートにおける前記移動可能トラヒックの送信タイミングを変更しても、前記移動可能トラヒックの送信タイミングが他の優先トラヒックの送信タイミングと衝突せず、かつ、前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少する場合に、前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールを変更する、スケジューリング方法。
　［付記項７］
　請求項１から６のいずれか一項に記載のスケジューリング方法において、
　前記移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴って、前記一のスイッチの出口ポート以外の他の出口ポートにおける前記移動可能トラヒックの送信タイミングを変更する場合に、前記移動可能トラヒックに許容される遅延範囲で、前記移動可能トラヒックの送信タイミングを変更する、スケジューリング方法。
　［付記項８］
　複数のスイッチを介して、前記スイッチによる送信タイミングが予約され、最大遅延を保証して送信されるフレーム列からなる優先トラヒックを転送するネットワークにおける、前記優先トラヒックの送信スケジュールを制御する制御装置であって、
　制御部を備え、
　前記制御部は、
　前記複数のスイッチそれぞれにおける前記優先トラヒックの送信スケジュールに基づき、一のスイッチの出口ポートにおける、一の優先トラヒックの送信タイミングと次の優先トラヒックの送信タイミングとの間に所定値以上の間隔が空くフラグメンテーションの有無を判定し、
　前記フラグメンテーションが存在すると判定した場合、前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックの中で、前記送信タイミングを変更するデフラグメンテーションを行うことで、前記間隔を小さくすることができる移動可能トラヒックの有無を判定し、
　前記移動可能トラヒックが存在すると判定した場合、前記移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴う前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールの変更により、前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少するか否かを判定し、
　前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少すると判定した場合、前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールを変更する、制御装置。
　［付記項９］
　コンピュータに、付記項１から７のいずれか一項に記載のスケジューリング方法を実行させる、プログラム。
　［付記項１０］
　付記項９に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
　上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形または変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
　１，１ａ　　通信システム
　１０　　制御装置
　１１　　通信部
　１２　　制御部
　２１　　プロセッサ
　２２　　ＲＯＭ
　２３　　ＲＡＭ
　２４　　ストレージ
　２５　　入力部
　２６　　表示部
　２７　　通信Ｉ／Ｆ
　２９　　バス

Claims (8)

  1. 　複数のスイッチを介して、前記スイッチによる送信タイミングが予約され、最大遅延を保証して送信されるフレーム列からなる優先トラヒックを転送するネットワークにおける、前記優先トラヒックの送信スケジュールのスケジューリング方法であって、
    　前記複数のスイッチそれぞれにおける前記優先トラヒックの送信スケジュールを取得するステップと、
    　前記取得した送信スケジュールに基づき、一のスイッチの出口ポートにおける、一の優先トラヒックの送信タイミングと次の優先トラヒックの送信タイミングとの間に所定値以上の間隔が空くフラグメンテーションの有無を判定するステップと、
    　前記フラグメンテーションが存在すると判定した場合、前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックの中で、前記送信タイミングを変更するデフラグメンテーションを行うことで、前記間隔を小さくすることができる移動可能トラヒックの有無を判定するステップと、
    　前記移動可能トラヒックが存在すると判定した場合、前記移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴う前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールの変更により、前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少するか否かを判定するステップと、
    　前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少すると判定した場合、前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールを変更するステップと、を含むスケジューリング方法。
  2. 　請求項１に記載のスケジューリング方法において、
    　前記フラグメンテーションの有無を判定するステップは、新たな優先トラヒックが追加された場合、既存の優先トラヒックが削除された場合、または、定期的に、前記フラグメンテーションの有無を判定する、スケジューリング方法。
  3. 　請求項１に記載のスケジューリング方法において、
    　前記フラグメンテーションの有無を判定するステップは、スケジューリングされた前記優先トラヒックの数が多い出口ポートから順に、前記フラグメンテーションの有無を判定する、スケジューリング方法。
  4. 　請求項１に記載のスケジューリング方法において、
    　前記移動可能トラヒックの有無を判定するステップは、前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックのうち、前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックの送信タイミングの平均から送信タイミングが離れた優先トラヒックから順に、当該優先トラヒックが前記移動可能トラヒックであるか否かを判定する、スケジューリング方法。
  5. 　請求項１に記載のスケジューリング方法において、
    　前記移動可能トラヒックの有無を判定するステップは、前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックのうち、２以上の連続した優先トラヒックの送信タイミングのクラスタに送信タイミングが含まれない優先トラヒックについて、当該優先トラヒックが前記移動可能トラヒックであるか否かを判定する、スケジューリング方法。
  6. 　請求項１に記載のスケジューリング方法において、
    　前記送信スケジュールを変更するステップは、前記移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴って、前記一のスイッチの出口ポート以外の他の出口ポートにおける前記移動可能トラヒックの送信タイミングを変更しても、前記移動可能トラヒックの送信タイミングが他の優先トラヒックの送信タイミングと衝突せず、かつ、前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少する場合に、前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールを変更する、スケジューリング方法。
  7. 　請求項１に記載のスケジューリング方法において、
    　前記送信スケジュールを変更するステップは、前記移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴って、前記一のスイッチの出口ポート以外の他の出口ポートにおける前記移動可能トラヒックの送信タイミングを変更する場合に、前記移動可能トラヒックに許容される遅延範囲で、前記移動可能トラヒックの送信タイミングを変更する、スケジューリング方法。
  8. 　複数のスイッチを介して、前記スイッチによる送信タイミングが予約され、最大遅延を保証して送信されるフレーム列からなる優先トラヒックを転送するネットワークにおける、前記優先トラヒックの送信スケジュールを制御する制御装置であって、
    　制御部を備え、
    　前記制御部は、
    　前記複数のスイッチそれぞれにおける前記優先トラヒックの送信スケジュールに基づき、一のスイッチの出口ポートにおける、一の優先トラヒックの送信タイミングと次の優先トラヒックの送信タイミングとの間に所定値以上の間隔が空くフラグメンテーションの有無を判定し、
    　前記フラグメンテーションが存在すると判定した場合、前記一のスイッチの出口ポートで送信される優先トラヒックの中で、前記送信タイミングを変更するデフラグメンテーションを行うことで、前記間隔を小さくすることができる移動可能トラヒックの有無を判定し、
    　前記移動可能トラヒックが存在すると判定した場合、前記移動可能トラヒックの送信タイミングの変更に伴う前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールの変更により、前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少するか否かを判定し、
    　前記ネットワーク全体として前記フラグメンテーションが減少すると判定した場合、前記複数のスイッチそれぞれにおける前記送信スケジュールを変更する、制御装置。
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