特許 6281347 パケット交換装置、及びパケット交換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6281347

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】パケット交換装置、及びパケット交換方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/873 20130101AFI20180208BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/873

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-55198(P2014-55198)

(22)【出願日】2014年3月18日

(65)【公開番号】特開2015-177534(P2015-177534A)

(43)【公開日】2015年10月5日

【審査請求日】2016年11月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000295

【氏名又は名称】沖電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100180275

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 倫太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100161861

【弁理士】

【氏名又は名称】若林 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100090620

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 宣幸

(72)【発明者】

【氏名】古沢 聡

【審査官】 森谷 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７５８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８２９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７６２３４５６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００２−２４７０８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ １２／８７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パケットが入力される複数の入力インタフェース手段と、パケットを出力する複数の出力インタフェース手段と、上記入力インタフェース手段から出力されたパケットを宛先に応じた上記出力インタフェース手段に供給するパケット交換手段とを備えたパケット交換装置において、
それぞれの上記入力インタフェース手段は、
複数のキューを用いて、上記入力インタフェース手段からいずれかの上記出力インタフェース手段への方路のパケットを蓄積して、上記パケット交換手段側に出力する第１のバッファ制御手段と、
複数のキューで構成される複数のキューグループを用いて、上記入力インタフェース手段からいずれかの上記出力インタフェース手段への方路のパケットを蓄積して、上記パケット交換手段側に出力する複数の第２のバッファ制御手段と、
それぞれの上記第２のバッファ制御手段のそれぞれの上記キューグループで、輻輳状態になったキューを検出する輻輳状態検出手段と、
上記輻輳状態検出手段で輻輳状態が検出されたキューに係る上記出力インタフェース手段に輻輳状態に係る輻輳状態通知情報を送信する輻輳状態通知手段とを備え、
それぞれの上記出力インタフェース手段は、
上記入力インタフェース手段から輻輳状態通知情報が通知されると、所定の最低保証帯域に基づいて、それぞれの上記入力インタフェース手段について、パケット供給を制限する送信制限帯域を算出する送信制限帯域算出手段と、
それぞれの上記入力インタフェース手段に、算出した送信制限帯域に基づく送信制限帯域の情報を通知する送信制限帯域通知手段と、
それぞれの上記第２のバッファ制御手段は、それぞれの上記キューグループを構成するそれぞれのキューに蓄積されたパケットを読みだして上記パケット交換手段側に出力するものであって、上記出力インタフェース手段から送信制限帯域情報が通知された場合、その送信制限帯域情報に基づいて、それぞれの上記キューグループを構成するそれぞれのキューに対する帯域制御を行う帯域制御手段をさらに備える
ことを特徴とするパケット交換装置。

【請求項2】

上記パケット交換手段は、それぞれの上記入力インタフェース手段からそれぞれの上記出力インタフェース手段に出力されるパケットを、それぞれの上記出力インタフェース手段に接続する接続インタフェースごとに蓄積する出力バッファ手段を備え、
上記送信制限帯域算出手段は、上記入力インタフェース手段から通知された輻輳状態通知情報と、上記出力バッファ手段で、自己が所属する上記出力インタフェース手段に対応する接続インタフェースに係る輻輳状態と、上記所定の最低保証帯域に基づいて、それぞれの上記入力インタフェース手段について送信制限帯域を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のパケット交換装置。

【請求項3】

それぞれの上記入力インタフェース手段は、上記第２のバッファ制御手段について、上記出力バッファ手段において、同時に輻輳状態の発生する上記接続インタフェースの最大数分だけ備えることを特徴とする請求項２に記載のパケット交換装置。

【請求項4】

複数のパケットが入力される入力インタフェース手段と、パケットを出力する複数の出力インタフェース手段と、上記入力インタフェース手段から出力されたパケットを宛先に応じた上記出力インタフェース手段に供給するパケット交換手段とを備えたパケット交換装置が行うパケット交換方法において、
上記入力インタフェース手段が、
複数のキューを用いて、上記入力インタフェース手段からいずれかの上記出力インタフェース手段への方路のパケットを蓄積して、上記パケット交換手段側に出力する第１のバッファ制御手段と、
それぞれの上記入力インタフェース手段が、複数のキューで構成される複数のキューグループを用いて、上記入力インタフェース手段からいずれかの上記出力インタフェース手段への方路のパケットを蓄積して、上記パケット交換手段側に出力する複数の第２のバッファ制御手段
とを有し
それぞれの上記入力インタフェース手段が、それぞれの上記第２のバッファ制御手段のそれぞれの上記キューグループで、輻輳状態になったキューを検出する輻輳状態検出工程と、
それぞれの上記入力インタフェース手段が、上記輻輳状態検出工程で輻輳状態が検出されたキューに係る上記出力インタフェース手段に輻輳状態に係る輻輳状態通知情報を送信する輻輳状態通知工程と、
それぞれの上記出力インタフェース手段が、上記入力インタフェース手段から輻輳状態通知情報が通知されると、所定の最低保証帯域に基づいて、それぞれの上記入力インタフェース手段について、パケット供給を制限する送信制限帯域を算出する送信制限帯域算出工程と、
それぞれの上記入力インタフェース手段に、算出した送信制限帯域に基づく送信制限帯域の情報を通知する送信制限帯域通知工程と、
それぞれの上記第２のバッファ制御手段が、それぞれの上記キューグループを構成するそれぞれのキューに蓄積されたパケットを読みだして上記パケット交換手段側に出力するものであって、上記出力インタフェース手段から送信制限帯域情報が通知された場合、その送信制限帯域情報に基づいて、それぞれの上記キューグループを構成するそれぞれのキューに対する帯域制御を行う帯域制御工程とを含む
ことを特徴とするパケット交換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パケット交換装置、及びパケット交換方法に関し、パケット交換方式と呼ばれる通信方式を利用した通信網で用いられるノード装置としてのパケット交換装置、及びパケット交換方法に適用し得るものである。

【背景技術】

【0002】

ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネットなどのネットワークは、パケット交換方式と呼ばれる通信方式を利用した通信網である。従来、これらのネットワークでは、ノード装置としてパケット交換機が使用される。

【0003】

従来のパケット交換方式は情報をパケットと呼ばれる単位に分割して送信する。このため、パケット単位での待ち合わせが可能となり、複数のユーザで回線を共有し、効率よく並列に転送することができる。また、パケット交換装置の記憶部に一旦パケットを蓄積して転送するので、様々な通信状況に対応できるインテリジェントなネットワークを構築することができる。

【0004】

一方、近年、ネットワークを利用して提供されるサービスやアプリケーションの多様化に伴って、様々な通信品質を保証する必要性が高まってきている。通信品質を表す指標には、データ廃棄率、伝搬遅延、伝搬遅延ゆらぎなどがある。たとえばリアルタイム性を必要とする音声／動画通信では、低廃棄率、低遅延および低ゆらぎの保証が要求される。一方、それほどリアルタイム性を必要としないデータ通信では低廃棄率の保証が要求される。

【0005】

サービスやアプリケーションの違いによって、それぞれの通信品質レベルを保証するために、サービスやアプリケーション毎に優先度を決め、その優先度に従って、パケットを出力する優先制御機能を有するパケット交換装置の要求が高まってきている。

【0006】

また、通信事業者と利用者間で、通信サービスに対応する最低帯域を保証したり、最大制限帯域で利用可能な帯域を制限したりする帯域制御機能も必要となってきている。

【0007】

そこで、このような優先制御機能や帯域制御機能を有するパケット交換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されているパケット交換装置は、入力インタフェース、出力インタフェース及びパケット交換部を備えて構成されている。入力インタフェースは、受信したユーザパケットを優先度に従って、パケット交換部に転送する。パケット交換部は、入力インタフェースから受け取ったユーザパケットを、その宛先アドレスに基づいて、対応する出力インタフェースに送る。出力インタフェースは、ユーザパケットの優先度に応じたパケットキューと、それらのキューをグループ化したキューグループを有している。各キューグループには、通信サービス契約で定められた最低保証帯域が割り当てられていて、各キューグループからの読出し帯域を制御することにより、最低帯域の保証や、利用者間での余剰帯域の割り当ての公平性を実現している。また、キューグループからの読み出しの際に、キューグループ内の優先度に従って、読出し制御することにより、通信品質レベルが保証される。

【0008】

しかしながら、上述の特許文献１に開示されているパケット交換装置では、複数の入力インタフェースから１つの出力インタフェースにパケットを送るときに、各入力インタフェースからのパケットの合計が、パケット交換部と、出力インタフェースの間の伝送帯域を超過してしまうと、出力インタフェースにパケットが到着する前に、パケット廃棄が発生することになる。このため、帯域制御が不完全になり、最低帯域の保証や、各利用者間の公平性の維持したい場合、その実現が困難になる。

【0009】

この課題を解決した発明として、特許文献２に開示されている交換装置がある。この特許文献２に開示されているパケット交換装置は、出力インタフェースにおいて、各入力インタフェースから受け取る送信要求量に応じて送信許可量を算出し、入力インタフェースでは、送信許可量に応じて、送信を行う。出力インタフェースで帯域を管理されるので、入力インタフェースと出力インタフェースの間など、出力インタフェースが受け取るまでのパケットの廃棄がなくなり、各契約の最低帯域の保証や、各利用者間の公平性の維持が実現される。

【0010】

しかしながら、上述の特許文献２に開示されているパケット交換装置では、パケットキュー毎の送信要求量を入力インタフェースから出力インタフェースに送信し、出力インタフェースで各送信要求量と最低保証帯域などの情報から各パケットキューの送信許可量を計算し、そのパケットキュー毎の送信許可量を出力インタフェースから入力インタフェースへ送信する必要がある。そのため、パケットキューおよびパケットキューグループが多くなると、入出力インタフェース間の送受信情報の増大、および出力インタフェースでの計算処理負荷の増大等の要因により、パケット交換装置の実現が困難になる。

【0011】

この課題を解決した発明として、特許文献３に開示されている交換装置がある。この特許文献３に開示されているパケット交換装置では、入力インタフェース側から出力インタフェース側へ通知される帯域制御用の情報は各キューグループの閾値超過状態（０か１かの１ビット）である。また、特許文献３のパケット交換装置では、出力インタフェース側から入力インタフェース側へ通知される帯域制御用の情報は各キューグループ個別の送信許可量ではなく、入力インタフェース単位の送信制限帯域であるため、帯域制御用情報の伝送量の削減を可能としている。また帯域制御用情報が少なくなるため、送信制限帯域演算の処理負荷の低減を可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開平１１−３４６２４６号公報

【特許文献2】特開２０１１−８２９１２号公報

【特許文献3】特願２０１２−３７９２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかしながら、上述の特許文献３に開示されているパケット交換装置では、以下の様な課題がある。

【0014】

以下では、特許文献３のパケット交換装置（特許文献３の図３参照）において、仮に、第１の入出力インタフェース部、及び第２の入出力インタフェース部のポート帯域がそれぞれ１０Ｇｂｐｓ、第３の入出力インタフェース部のポート帯域が１０Ｇｂｐｓとした想定について説明する。

【0015】

この想定の場合、第１の入出力インタフェース部および第２の入出力インタフェース部から第３の入出力インタフェース部方向への通信は総帯域２０Ｇｂｐｓから１０Ｇｂｐｓへの集線となるが、第１の入出力インタフェース部および第２の入出力インタフェース部の読出制御によりユーザ間帯域公平性が実現可能であるため問題ない。また、第３の入出力インタフェース部から第１の入出力インタフェース部および第２の入出力インタフェース部方向への通信は１０Ｇｂｐｓから１０Ｇｂｐｓとなるため帯域制御は必要なく問題ない。一方で、第１の入出力インタフェース部および第２の入出力インタフェース部のポート帯域がそれぞれ１０Ｇｂｐｓ、第３の入出力インタフェース部のポート帯域が２０Ｇｂｐｓの場合、第１の入出力インタフェース部および第２の入出力インタフェース部から第３の入出力インタフェース部方向への通信は総帯域２０Ｇｂｐｓから２０Ｇｂｐｓとなるため帯域制御は必要なく問題ないが、第３の入出力インタフェース部から第１の入出力インタフェース部および第２の入出力インタフェース部方向への通信に関しては、第３の入出力インタフェース部からの通信がすべて第１の入出力インタフェース部または第２の入出力インタフェース部のいずれかに集中した場合に輻輳が発生するため、第３の入出力インタフェース部に帯域制御機能が必要となる。さらに第３の入出力インタフェース部からは第１の入出力インタフェース部および第２の入出力インタフェース部へのルートがあるため、それぞれのルートで個別に帯域制御機能を実装する必要がある。つまり第１の入出力インタフェース部および第２の入出力インタフェース部側をダウンリンク、第３の入出力インタフェース部側をアップリンクとすると、アップリンクポート１に対して、ダウンリンクポート数が多くなると、アップリンクポート側にダウンリンクポート数分の帯域制御回路が必要になる。

【0016】

そのため、特許文献３に記載のパケット交換装置では、回路規模の大きい帯域制御回路を複数搭載する必要があり、パケット交換装置の実現が困難になってしまうという課題がある。

【0017】

そこで、上述の課題に鑑みて、帯域制御に必要となる回路規模を増大することなく、各回線の最低帯域保証に応じた公平性を実現する、パケット交換装置及びパケット交換方法が望まれている

【課題を解決するための手段】

【0018】

第１の本発明は、（１）パケットが入力される複数の入力インタフェース手段と、パケットを出力する複数の出力インタフェース手段と、上記入力インタフェース手段から出力されたパケットを宛先に応じた上記出力インタフェース手段に供給するパケット交換手段とを備えたパケット交換装置において、（２）それぞれの上記入力インタフェース手段は、（２−１）複数のキューを用いて、上記入力インタフェース手段からいずれかの上記出力インタフェース手段への方路のパケットを蓄積して、上記パケット交換手段側に出力する第１のバッファ制御手段と、（２−２）複数のキューで構成される複数のキューグループを用いて、上記入力インタフェース手段からいずれかの上記出力インタフェース手段への方路のパケットを蓄積して、上記パケット交換手段側に出力する複数の第２のバッファ制御手段と、（２−３）それぞれの上記第２のバッファ制御手段のそれぞれの上記キューグループで、輻輳状態になったキューを検出する輻輳状態検出手段と、（２−４）上記輻輳状態検出手段で輻輳状態が検出されたキューに係る上記出力インタフェース手段に輻輳状態に係る輻輳状態通知情報を送信する輻輳状態通知手段とを備え、（３）それぞれの上記出力インタフェース手段は、（３−１）上記入力インタフェース手段から輻輳状態通知情報が通知されると、所定の最低保証帯域に基づいて、それぞれの上記入力インタフェース手段について、パケット供給を制限する送信制限帯域を算出する送信制限帯域算出手段と、（３−２）それぞれの上記入力インタフェース手段に、算出した送信制限帯域に基づく送信制限帯域の情報を通知する送信制限帯域通知手段と、（４）それぞれの上記第２のバッファ制御手段は、それぞれの上記キューグループを構成するそれぞれのキューに蓄積されたパケットを読みだして上記パケット交換手段側に出力するものであって、上記出力インタフェース手段から送信制限帯域情報が通知された場合、その送信制限帯域情報に基づいて、それぞれの上記キューグループを構成するそれぞれのキューに対する帯域制御を行う帯域制御手段をさらに備えることを特徴とする。

【0019】

第２の本発明は、（１）複数のパケットが入力される入力インタフェース手段と、パケットを出力する複数の出力インタフェース手段と、上記入力インタフェース手段から出力されたパケットを宛先に応じた上記出力インタフェース手段に供給するパケット交換手段とを備えたパケット交換装置が行うパケット交換方法において、（２）上記入力インタフェース手段が、（２−１）複数のキューを用いて、上記入力インタフェース手段からいずれかの上記出力インタフェース手段への方路のパケットを蓄積して、上記パケット交換手段側に出力する第１のバッファ制御手段と、（２−２）それぞれの上記入力インタフェース手段が、複数のキューで構成される複数のキューグループを用いて、上記入力インタフェース手段からいずれかの上記出力インタフェース手段への方路のパケットを蓄積して、上記パケット交換手段側に出力する複数の第２のバッファ制御手段とを有し、（３）それぞれの上記入力インタフェース手段が、それぞれの上記第２のバッファ制御手段のそれぞれの上記キューグループで、輻輳状態になったキューを検出する輻輳状態検出工程と、（４）それぞれの上記入力インタフェース手段が、上記輻輳状態検出工程で輻輳状態が検出されたキューに係る上記出力インタフェース手段に輻輳状態に係る輻輳状態通知情報を送信する輻輳状態通知工程と、（５）それぞれの上記出力インタフェース手段が、上記入力インタフェース手段から輻輳状態通知情報が通知されると、所定の最低保証帯域に基づいて、それぞれの上記入力インタフェース手段について、パケット供給を制限する送信制限帯域を算出する送信制限帯域算出工程と、（６）それぞれの上記入力インタフェース手段に、算出した送信制限帯域に基づく送信制限帯域の情報を通知する送信制限帯域通知工程と、（７）それぞれの上記第２のバッファ制御手段が、それぞれの上記キューグループを構成するそれぞれのキューに蓄積されたパケットを読みだして上記パケット交換手段側に出力するものであって、上記出力インタフェース手段から送信制限帯域情報が通知された場合、その送信制限帯域情報に基づいて、それぞれの上記キューグループを構成するそれぞれのキューに対する帯域制御を行う帯域制御工程とを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、帯域制御に必要となる回路規模を増大することなく、各回線の最低帯域保証に応じた公平性を実現する、パケット交換装置及びパケット交換方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施形態に係るパケット交換装置の機能的構成について示したブロック図である。

【図2】実施形態に係るパケット交換装置の動作について示した説明図（その１）である。

【図3】実施形態に係るパケット交換装置の動作について示した説明図（その２）である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明のパケット交換装置、及びパケット交換方法の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0023】

（Ａ−１）実施形態の構成
図１は、この実施形態のパケット交換装置１０の全体構成を示すブロック図である。

【0024】

図１において、この実施形態のパケット交換装置１０は、複数の入出力インタフェース部１−１〜１−Ｎ（Ｎは正の整数）、パケット交換部３を少なくとも有して構成される。

【0025】

入出力インタフェース部１は、入力インタフェース部１００と出力インタフェース部２００により構成され、入力インタフェース部１００は入力ポートから入力されるパケットをパケット交換部３へ転送し、出力インタフェース部２００はパケット交換部３から出力されるパケットを出力ポートへ転送する機能を有する。

【0026】

入力インタフェース部１００は、パケット受信部１１０、方路振分部１２０、非輻輳ポートバッファ制御部１３０、複数個（Ｌ個）の輻輳ポートバッファ制御部１４０（１４０−１〜１４０−Ｌ）、スレーブ側帯域制御部１５０、及び送信制御部１６０を有している。

【0027】

パケット受信部１１０は、入力ポートからの受信パケットを受け取るものである。

【0028】

方路振分部１２０は、ＲＭｍパケット受信部１５３で受信した輻輳情報、およびパケット受信部１１０で受信したパケットのＩＰアドレス、ポート番号、その他の情報などからパケット種別を識別し、該当する後段の非輻輳ポートバッファ制御部１３０または輻輳ポートバッファ制御部１４０へ受信パケットを振り分けるものである
スレーブ側帯域制御部１５０は、各輻輳ポートバッファ制御部１４０から出力されるパケット量の帯域制御を行うものである。

【0029】

送信制御部１６０は、非輻輳ポートバッファ制御部１３０および各輻輳ポートバッファ制御部１４０から出力されるユーザパケットと、スレーブ側帯域制御部１５０から出力されるスレーブリソースマネジメントパケット（ＲＭｓパケット）と、マスター側帯域制御部２３０から出力されるマスターリソースマネジメントパケット（ＲＭｍパケット）を多重してパケット交換部３へ出力するものである。

【0030】

非輻輳ポートバッファ制御部１３０は、パケット受信部１１０で受信したパケットの優先識別子、その他の情報などからパケット優先度を識別し、該当する後段のパケットキューへ受信パケットを振り分けるクラス識別部１３１と、クラス識別部１３１により振り分けられたパケットを蓄積するパケットキューＱ１、…、Ｑｍと、複数のパケットキューを１つのグループとして構成されるキューグループからパケット読み出し順序を制御するＱＧ読出制御部１３２を有している。

【0031】

輻輳ポートバッファ制御部１４０は、フロー識別部１４１、フロー識別部１４１により振り分けられたパケットを蓄積するパケットキューＱ１１、…、Ｑ１ｍ、…、Ｑｎｍ、ＱＧ読出制御部１４２（１４２−１〜１４２−ｎ）、及び読出制御部１４３を有している。

【0032】

輻輳ポートバッファ制御部１４０では、パケットキューＱ１１、…、Ｑ１ｍ、…、Ｑｎｍは、ｎ個のキューグループＱＧに分けて管理されている。そして、各キューグループＱＧにはｍ個のパケットキューＱが配置されている。ここでは、第１のキューグループＱＧ１に、パケットキューＱ１１、Ｑ１２、…、Ｑ１ｍが配置され、第２のキューグループＱＧ２に、パケットキューＱ２１、Ｑ２２、…、Ｑ２ｍが配置され、…、第ｎのキューグループにパケットキューＱｎ１、Ｑｎ２、…、Ｑｎｍが配置されているものとして説明する。

【0033】

フロー識別部１４１は、パケット受信部１１０で受信したパケットのＩＰアドレス、ポート番号、優先識別子、その他の情報などからパケット種別を識別し、該当する後段のパケットキューグループＱＧのパケットキューＱへ受信パケットを振り分けるものである。

【0034】

ＱＧ読出制御部１４２（１４２−１〜１４２−ｎ）は、それぞれキューグループＱＧ１〜ＱＧｎのパケット読み出し順序を制御するものである。

【0035】

読出制御部１４３は、各ＱＧ読出制御部１４２−１〜１４２−ｎから出力されたパケットを、送信制御部１６０に転送する処理を行う。

【0036】

スレーブ側帯域制御部１５０は、各キューのデータ蓄積量と各キューに設定された閾値を比較し、キューグループ毎の閾値超過状態を検出する閾値超過検出部１５１と、閾値超過検出部１５１で検出した各キューグループの閾値超過状態をマスター側帯域制御部２３０へ送信するためのＲＭｓパケットを生成するＲＭｓパケット送信部１５２と、マスター側帯域制御部２３０から送信されたＲＭｍパケットを受信し、ＲＭｍパケットにより通知されたキューグループ毎の送信制限帯域および輻輳情報を、読出制御部１４３および方路振分部１２０に通知するＲＭｍパケット受信部１５３とを有している。

【0037】

出力インタフェース部２００は、受信制御部２１０、パケット振分部２２０、マスター側帯域制御部２３０、受信バッファ２４０、及びパケット送信部２５０を有している。

【0038】

受信制御部２１０は、パケット交換部３から出力されるパケットを受信し、パケット振分部２２０へ出力するものである。

【0039】

パケット振分部２２０は、ユーザパケット、ＲＭｍパケット、ＲＭｓパケットを識別し、それぞれ受信バッファ２４０、ＲＭｍパケット受信部１５３、ＲＭｓパケット受信部２３１へパケットを振り分けるものである。

【0040】

マスター側帯域制御部２３０は、複数の入力インタフェース部１００から出力されたＲＭｓパケットを受信し、それらのＲＭｓパケットにより通知された閾値超過状態などの値から各キューグループへ割り当てる送信制限帯域を計算する。そして、マスター側帯域制御部２３０は、その計算された送信制限帯域をＲＭｍパケットにより各入力インタフェース部１００のスレーブ側帯域制御部１５０へ通知する。

【0041】

受信バッファ２４０は、パケット振分部２２０から出力されたユーザパケットを一時蓄積するものである。

【0042】

パケット送信部２５０は、受信バッファ２４０に蓄積されたパケットを出力ポートへ送信するものである。

【0043】

マスター側帯域制御部２３０は、ＲＭｓパケット受信部２３１、送信制限帯域演算部２３２、及びＲＭｍパケット送信部２３３を有している。

【0044】

ＲＭｓパケット受信部２３１は、複数の入力インタフェース部１００から出力されたＲＭｓパケットを受信し、ＲＭｓパケットで通知された各キューグループの閾値超過状態を送信制限帯域演算部２３２へ通知するものである。

【0045】

送信制限帯域演算部２３２は、通知された各キューグループの閾値超過状態、最低保証帯域、およびパケット交換部３の出力バッファ３２０輻輳状態をもとに、各キューグループの送信帯域が公平にかつ最低保証帯域を満足するように送信制限帯域を計算するものである。

【0046】

ＲＭｍパケット送信部２３３は、送信制限帯域演算部２３２で得られた各キューグループの送信制限帯域および出力バッファ３２０輻輳状態を該当する入力インタフェース部１００のスレーブ側帯域制御部１５０へ通知するＲＭｍパケットを生成するものである。

【0047】

パケット交換部３は、入力バッファ３１０、出力バッファ３２０、パケットスイッチ３３０、及びフロー制御部３４０を有している。

【0048】

入力バッファ３１０は、入力インタフェース部１００から出力されたパケットを受信するものである。

【0049】

パケットスイッチ３３０は、受信したパケットをその宛先に該当する出力インタフェース部２００へ中継するものである。

【0050】

出力バッファ３２０は、出力インタフェース部２００へパケットを出力するものである。

【0051】

フロー制御部３４０は、入力バッファ３１０が輻輳状態となった場合に、パケットを廃棄しないように、各入力インタフェース部１００に対してフロー制御を実施するものである。また、パケット交換部３の出力バッファ３２０の輻輳状態は出力インタフェース部２００の送信制限帯域演算部２３２から読み出しが可能な構成となっている。

【0052】

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、この実施形態のパケット交換装置１０の動作（実施形態のパケット交換方法）について、図２、図３を用いて、詳細に説明する。

【0053】

図２、図３は、この実施形態のパケット交換装置１０の動作について示した説明図である。

【0054】

図２に示すパケット交換装置１０の構成では、ダウンリンク側（出力側）の入出力インタフェース１−１、１−２のポート帯域をそれぞれ１０Ｇｂｐｓとし、アップリンク側（入力側）の入出力インタフェース１−３のポート帯域を２０Ｇｂｐｓとする。また、図２に示すパケット交換装置１０の構成では、入出力インタフェース１−３から入力されるパケットを入出力インタフェース１−１および入出力インタフェース１−２の出力ポートに出力する場合の動作例を説明する。また説明を簡略化するために、図２では、各インタフェースの動作説明に必要な機能ブロックのみ図示している。

【0055】

入出力インタフェース１−３の閾値超過検出部１５１は、キューグループＱＧ単位にパケット蓄積量が閾値を超えているか否かを、周期的に検出する。閾値超過判定方法としては、例えば、各キューグループＱＧに属するすべてのパケットキューＱにそれぞれ閾値を持たせ、いずれかのパケットキューＱが閾値超過状態になったらそのキューグループＱＧは閾値超過状態として取り扱う、あるいは、すべてのパケットキューＱの合計蓄積パケット量に対して閾値を設け、その閾値に対して閾値超過状態になったらそのキューグループＱＧは閾値超過状態として取り扱う等の方法がある。

【0056】

各キューグループＱＧの閾値超過状態は、ＲＭｓパケット送信部１５２へ通知され、ＲＭｓパケットにより周期的に入出力インタフェース１−１および入出力インタフェース１−２のＲＭｓパケット受信部２３１へ送信される。ＲＭｓパケット受信部２３１は、受信した各キューグループＱＧの閾値超過状態を送信制限帯域演算部２３２へ通知する。送信制限帯域演算部２３２は、周期的にパケット交換部３の自ＩＦに該当する出力バッファ３２０輻輳状態を読み出し、出力バッファ３２０輻輳状態と通知された各キューグループＱＧの閾値超過状態と最低保証帯域（例えば、予め設定された所定の帯域）から、たとえば以下のような方法により入力インタフェース単位（アップリンク側の入出力インタフェース１単位）の送信制限帯域を計算する。

【0057】

パケット交換部３出力バッファ３２０が非輻輳状態の場合、すべての送信制限帯域は入力インタフェース部１００−パケット交換部３間の物理帯域とする（つまり制限なし）。

【0058】

一方、パケット交換部３の出力バッファ３２０が輻輳状態の場合、アップリンク側の入出力インタフェース部１毎の送信制限帯域Ｘは、例えば、以下の（１）式を用いて算出することができる。ただし、以下の（１）式において、「ｉ」は、アップリンク側の入出力インタフェースの識別子（以下、「インタフェース番号」とも呼ぶ）である。以下では、入出力インタフェース１−１〜１−ｎのインタフェース番号を、それぞれ１〜ｎであるものとする。

【0059】

送信制限帯域Ｘ［ｉ］＝ＢＷ ｘ Ｒｍｉｎ［ｉ］／ΣＲｍｉｎ［ｉ］ …（１）
上記の（１）式において、「ＢＷ」はパケット交換部３と出力インタフェース部２００間の物理帯域である。また、（１）式において、Ｒｍｉｎ［ｉ］は、アップリンク側の入出力インタフェース部１−ｉのなかで、閾値超過状態が超過状態となっているキューグループＱＧの最低保証帯域を合計した値である。さらに上記の（１）式において、ΣＲｍｉｎ［ｉ］は、Ｒｍｉｎ［ｉ］を全てのアップリンク側の入出力インタフェース１分合計した値である。

【0060】

この実施形態では、アップリンク側の入出力インタフェース１は、入出力インタフェース１−３のみであるため、出力バッファ３２０輻輳時、送信制限帯域Ｘ［３］は入出力インタフェース１−１（または入出力インタフェース１−２）の物理帯域（ポート帯域）である１０Ｇｂｐｓとなる。

【0061】

計算された送信制限帯域および出力バッファ３２０の輻輳状態は、ＲＭｍパケット送信部２３３により、該当する入力インタフェースのＲＭｍパケット受信部１５３へ送信される。ＲＭｍパケット受信部１５３で受信された送信制限帯域は、読出制御部１４３へ通知され、読出制御部１４３により各キューグループＱＧからの送信帯域が制限される。

【0062】

また、ＲＭｍパケット受信部１５３で受信された出力バッファ３２０の輻輳状態は方路振分部１２０へ通知され、輻輳状態にある入出力インタフェース１へ転送されるパケットは、輻輳ポートバッファ制御部１４０へ振り分けられ、輻輳状態にない入出力インタフェース１へ転送されるパケットは非輻輳ポートバッファ制御部１３０へ振り分けられる。

【0063】

読出制御部１４３は、読出制御部１４３からの出力が、通知された送信制限帯域以下になるように出力帯域を制御する。また制限された出力帯域内での各キューグループＱＧからのパケット出力は、キューグループＱＧの最低保証帯域を重みとしたラウンドロビン等の分散処理により制御する。ＱＧ読出制御部１３２は、読出制御部１４３で割り当てられた帯域内で、優先度の高いキューから完全優先制御より各キューからパケットを読み出す。

【0064】

ここで、図２の例の場合、入出力インタフェース１−３のポート帯域が２０Ｇｂｐｓ、入出力インタフェース１−１、入出力インタフェース１−２のポート帯域が１０Ｇｂｐｓであり、入出力インタフェース１−１と入出力インタフェース１−２が同時に輻輳状態になることはないため、入出力インタフェース１−１が輻輳状態の時には、入出力インタフェース１−１へ転送されるパケットは輻輳ポートバッファ制御部１４０へ、入出力インタフェース１−２へ転送されるパケットは非輻輳ポートバッファ制御部１３０へ振り分けられ、入出力インタフェース１−１宛のパケットに対して帯域制御が行われることになる。逆に、入出力インタフェース１−２が輻輳状態の時には、入出力インタフェース１−２へ転送されるパケットは輻輳ポートバッファ制御部１４０へ、入出力インタフェース１−１へ転送されるパケットは非輻輳ポートバッファ制御部１３０へ振り分けられ、入出力インタフェース１−２宛のパケットに対して帯域制御が行われることになる。

【0065】

従って、入出力インタフェース１−３では、輻輳ポートバッファ制御部１４０を２つ搭載する必要はなく、１つ搭載されればよい。また、入出力インタフェース１−１、入出力インタフェース１−２側をダウンリンク、入出力インタフェース１−３側をアップリンクとすると、アップリンクインタフェースが２０Ｇｂｐｓ、ダウンリンクインタフェースが１０Ｇｂｐｓとなり、ダウンリンクインタフェース数が３以上に増加しても、同時に輻輳発生するインタフェース数は最大１であるため、輻輳ポートバッファ制御部１４０をダウンリンクインタフェース数分搭載する必要はなく、１つ搭載されればよい。

【0066】

次に、パケット交換装置１０を図３のような構成で動作させた場合の例について説明する。

【0067】

図３の例では、出力側（ダウンリンク側）の入出力インタフェース１−１〜１−８のポート帯域をそれぞれ１０Ｇｂｐｓ、入力側（アップリンク側）の入出力インタフェース１−９のポート帯域を４０Ｇｂｐｓとした場合の構成を示している。この場合は、入出力インタフェース１−９では、同時に輻輳発生するインタフェース数は最大３である。したがって、入出力インタフェース１−９において、輻輳ポートバッファ制御部１４０をダウンリンクインタフェース数分（８つ）搭載する必要はなく、３つ搭載されればよい。

【0068】

（Ａ−３）実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏するができる。

【0069】

パケット交換装置１０では、アップリンク側の入出力インタフェース部１で、輻輳ポートバッファ制御部１４０を、ダウンリンクの数分全て確保（搭載）する必要はなく、同時に輻輳が発生し得る分のみ確保（搭載）すればよいため、回路規模の大きい帯域制御回路の搭載数を削減でき、より低コストで実現することができる。

【0070】

また、パケット交換装置１０では、上述のように回路規模を削減しつつ、契約ユーザ間での帯域公平性（各ダウンリンクに対する帯域公平性）を実現することができる。

【0071】

（Ｂ）他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

【0072】

（Ｂ−１）上記の実施形態では、ダウンリンク（出力）側の入出力インタフェース１が２つまたは８つの場合を示しているが、それ以外の場合でも同様の効果が得られる。特に、ダウンリンクインタフェース数が多く、ダウンリンクとアップリンクのポート帯域差が小さい場合、本発明のパケット交換装置を適用することの効果は大きい。

【符号の説明】

【0073】

１０…パケット交換装置、１…入出力インタフェース部、１００…入力インタフェース部、１１０…パケット受信部、１２０…方路振分部、１３０…非輻輳ポートバッファ制御部、１３１…クラス識別部、Ｑ、Ｑ１〜Ｑｍ…パケットキュー、１３２…ＱＧ読出制御部、ＱＧ、ＱＧ１〜ＱＧｍ、１４０…輻輳ポートバッファ制御部、１４１…フロー識別部、１４２…ＱＧ読出制御部、１４２−１〜１４２−ｎ…ＱＧ読出制御部、１４３…読出制御部、１５０…スレーブ側帯域制御部、１５１…閾値超過検出部、１５２…ＲＭｓパケット送信部、１５３…ＲＭｍパケット受信部、１６０…送信制御部、２００…出力インタフェース部、２１０…受信制御部、２２０…パケット振分部、２３０…マスター側帯域制御部、２３１…ＲＭｓパケット受信部、２３２…送信制限帯域演算部、２３３…ＲＭｍパケット送信部、２４０…受信バッファ、２５０…パケット送信部、３…パケット交換部、３１０…入力バッファ、２０…出力バッファ、３３０…パケットスイッチ、３４０…フロー制御部。

【図1】

【図2】

【図3】