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技術 可変長パケットの分割装置

出願人 沖電気工業株式会社
発明者 奥村幸治山内雅喜小沼良平中里秀則石田寛史
出願日 1998年9月16日 (21年9ヶ月経過) 出願番号 1998-261298
公開日 2000年3月31日 (20年3ヶ月経過) 公開番号 2000-092080
状態 特許登録済
技術分野 広域データ交換 選択配置一般、電源
主要キーワード 減少指示 増減指示 増加指示 動作段階 閾値計算 通信利用者 使用率閾値 結果パケット
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(2000年3月31日)のものです。
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図面 (9)

解決手段

比較部3が、サイズ情報取得部2からパケットパケットサイズ閾値格納部4から予め定めた閾値を、それぞれ受け入れて、パケットサイズ≧閾値の時、切換えスイッチ5を端子Aに、パケットサイズ≦閾値の時、切換えスイッチ5を端子Bに接続させる。その結果パケットサイズ>閾値の時、パケットは、パケット分割部6で分割された後、複数の送信回路8に分配される。また、パケットサイズ≦閾値の時、パケットは、分割されずに、パケット毎複数の送信回路8に分配される。

効果

パケットサイズが大きい場合に問題になる伝送時間、パケットサイズが小さい場合に問題になる伝送効率、双方の問題点が同時に解決される。

概要

背景

複数の通信回線同時並列的に利用して、大量の情報を短時間に転送する方法として以下に記す2つの方法が採用されていた。
1.送信側では、送信処理部が、通信利用者から複数のパケットを連続して受け入れる。このパケットをそれぞれパケット毎ATM(Asynchronous Transfer Mode)セルに分割する。この分割した複数のセルをそれぞれ複数の回線分配して並列伝送する。受信側では、並列伝送されてくる複数のセルを受け入れる。受信処理部が、この複数のセルから元のパケットを再生成する。再生成したパケットを順番に通信利用者へ転送する。

2.送信側では、送信処理部が、通信利用者から複数のパケットを連続して受け入れる。この複数のパケットをパケット毎に、複数の回線に分配して並列伝送する。受信側では、並列伝送されてくる複数のセルを受け入れる。受信処理部が、この複数のパケットを元の順番に並べ換えて通信利用者へ転送する。

概要

比較部3が、サイズ情報取得部2からパケットのパケットサイズ閾値格納部4から予め定めた閾値を、それぞれ受け入れて、パケットサイズ≧閾値の時、切換えスイッチ5を端子Aに、パケットサイズ≦閾値の時、切換えスイッチ5を端子Bに接続させる。その結果パケットサイズ>閾値の時、パケットは、パケット分割部6で分割された後、複数の送信回路8に分配される。また、パケットサイズ≦閾値の時、パケットは、分割されずに、パケット毎複数の送信回路8に分配される。

パケットサイズが大きい場合に問題になる伝送時間、パケットサイズが小さい場合に問題になる伝送効率、双方の問題点が同時に解決される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

上位レイヤからパケット受け入れて、このパケットのサイズ情報を取得するサイズ情報取得部と、このサイズ情報取得部から前記サイズ情報を受け入れて、分割対象になるパケットサイズの上限である閾値と比較する比較部と、前記閾値が予め格納されている閾値格納部と、前記サイズ情報取得部から前記パケットを受け入れて、前記比較部の制御に基づいて前記パケットの出力先切り換え切換えスイッチと、前記切換えスイッチの一方の出力端子から前記パケットを受け入れてこのパケットを複数に分割して分配部へ送出するパケット分割部と、このパケット分割部から受け入れた分割されたパケットを受け入れるか、もしくは、前記切換えスイッチの他方の出力端子の前記パケットを受け入れて、フレーム化し、複数の回線に分配する分配部とを備え、前記比較部は、前記比較結果に基づいて、パケットサイズ>閾値の時、前記切換えスイッチをパケット分割部へ切り換え、パケットサイズ≦閾値の時、前記パケット分割部を介さずに、前記サイズ情報取得部と前記分配部を接続することを特徴とする可変長パケット分割装置

請求項2

請求項1に記載の可変長パケットの分割装置において、上位レイヤから、1個のパケットを転送するのに許容される、許容転送時間を受け入れて閾値を算出し、その閾値を閾値格納部へ格納する閾値計算部を備えたことを特徴とする可変長パケットの分割装置。

請求項3

請求項1に記載の可変長パケットの分割装置において、回線の混み具合を示すキュー使用率を算出する先入れ先出部と、前記キュー使用率を受け入れて、このキュー使用率が予め定めた値を超え、かつ、増加傾向があると判断した場合に、前記閾値格納部に格納してある前記閾値を予め定めた値増加させ、前記キュー使用率が予め定めた値以下になり、かつ減少傾向があると判断した場合に、前記閾値格納部に格納してある前記閾値を予め定めた値減少させることを特徴とする可変長パケットの分割装置。

技術分野

0001

本発明は、複数の通信回線同時並列的に利用して大量の情報を短時間に転送するデータ通信に用いられる、可変長パケット分割装置に関する。

背景技術

0002

複数の通信回線を同時並列的に利用して、大量の情報を短時間に転送する方法として以下に記す2つの方法が採用されていた。
1.送信側では、送信処理部が、通信利用者から複数のパケットを連続して受け入れる。このパケットをそれぞれパケット毎ATM(Asynchronous Transfer Mode)セルに分割する。この分割した複数のセルをそれぞれ複数の回線分配して並列伝送する。受信側では、並列伝送されてくる複数のセルを受け入れる。受信処理部が、この複数のセルから元のパケットを再生成する。再生成したパケットを順番に通信利用者へ転送する。

0003

2.送信側では、送信処理部が、通信利用者から複数のパケットを連続して受け入れる。この複数のパケットをパケット毎に、複数の回線に分配して並列伝送する。受信側では、並列伝送されてくる複数のセルを受け入れる。受信処理部が、この複数のパケットを元の順番に並べ換えて通信利用者へ転送する。

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、上記のような従来の技術には、以下に記す解決すべき課題が残されていた。上記1では、パケットを複数に分割してセルを構成するために、個々のセル毎に、ATMヘッダバイトと、その他のヘッダを併せて8〜10バイトもの情報領域が占有される。通常、セルのペイロードは48バイトであることから、このヘッダの8〜10バイトは情報領域の大きな損失になる。また、上記2では、ヘッダによる情報領域の大きな損失は発生しない。しかし、パケットサイズが大きい時には、パケット毎の伝送時間が長くなってしまう。以上のような解決すべき課題が残されていた。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、以上の点を解決するために、次の構成を採用する。
〈構成1〉上位レイヤからパケットを受け入れて、このパケットのサイズ情報を取得するサイズ情報取得部と、このサイズ情報取得部から上記サイズ情報を受け入れて、分割対象になるパケットサイズの上限である閾値と比較する比較部と、上記閾値が予め格納されている閾値格納部と、上記サイズ情報取得部から上記パケットを受け入れて、上記比較部の制御に基づいて上記パケットの出力先切り換え切換えスイッチと、上記切換えスイッチの一方の出力端子から上記パケットを受け入れてこのパケットを複数に分割して分配部へ送出するパケット分割部と、このパケット分割部から受け入れた分割されたパケットを受け入れるか、もしくは、上記切換えスイッチの他方の出力端子の上記パケットを受け入れて、フレーム化し、複数の回線に分配する分配部とを備え、上記比較部は、上記比較結果に基づいて、パケットサイズ>閾値の時、上記切換えスイッチをパケット分割部へ切り換え、パケットサイズ≦閾値の時、上記パケット分割部を介さずに、上記サイズ情報取得部と上記分配部を接続することを特徴とする可変長パケットの分割装置。

0006

〈構成2〉構成1に記載の可変長パケットの分割装置において、上位レイヤから、1個のパケットを転送するのに許容される、許容転送時間を受け入れて閾値を算出し、その閾値を閾値格納部へ格納する閾値計算部を備えたことを特徴とする可変長パケットの分割装置。

0007

〈構成3〉構成1に記載の可変長パケットの分割装置において、回線の混み具合を示すキュー使用率を算出する先入れ先出部と、上記キュー使用率を受け入れて、このキュー使用率が予め定めた値を超え、かつ、増加傾向があると判断した場合に、上記閾値格納部に格納してある上記閾値を予め定めた値増加させ、上記キュー使用率が予め定めた値以下になり、かつ減少傾向があると判断した場合に、上記閾値格納部に格納してある上記閾値を予め定めた値減少させることを特徴とする可変長パケットの分割装置。

発明を実施するための最良の形態

0008

以下、本発明を図示の実施の形態について詳細に説明する。本発明では、パケットサイズの大きいパケットは、分割して並列伝送される。一方、パケットサイズの小さいパケットは、分割されないでパケット単位で伝送される。その分割されるパケットサイズの限界は予め閾値として定められる。

0009

即ち、パケットサイズが大きい場合に問題になる伝送時間、パケットサイズが小さい場合に問題になる伝送効率、双方の問題点を同時に解決することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の構成を備える。

0010

〈具体例1の構成〉図1は、具体例1のブロック図である。図1より、具体例1による分割装置1は、サイズ情報取得部2と、比較部3と、閾値格納部4と、切換えスイッチ5と、パケット分割部6と、分配部7と、を備える。

0011

サイズ情報取得部2は、上位レイヤ10から受け入れたパケットサイズを測定してその測定結果であるサイズ情報を比較部3へ送出する部分である。比較部3は、サイズ情報取得部2からサイズ情報を、閾値格納部4から閾値を受け入れて両者を比較する部分である。パケットサイズが閾値より小さければ切換えスイッチ5を端子Aに接続させ、パケットサイズが閾値より大きければ切換えスイッチ5を端子Bに接続させる部分でもある。

0012

閾値格納部4は、予め定められたパケットサイズの閾値が格納されている部分である。切換えスイッチ5は、パケットをサイズ情報取得部2から受け入れて、比較部3の制御に基づいて端子A、又は、端子Bに出力する部分である。パケット分割部6は、切換えスイッチ5の端子Bからパケットサイズが閾値より大きいパケットを受け入れて、このパケットを回線数に分割して分配部7へ送出する部分である。分配部7は、受け入れたパケットを接続されている送信回路8へフレーム単位で分配する部分である。

0013

〈具体例1の動作〉具体例1の動作について、説明をする前に、本発明の基本原理について、図を用いて説明する。図2は、伝送時間の比較説明図である。図3は、ペイロード使用効率の比較説明図である。両図とも、横軸にパケットサイズ(バイト数)を表している。縦軸は、伝送時間(図2)、ペイロード使用効率(図3)を表している。

0014

尚、両図とも、(1)は、セル単位に分割して伝送する場合、(2)は、パケットを分割せずそのまま伝送する場合、(3)は、本発明により、分割して伝送する場合を表している。但し分割数を一例として4にした場合、即ち、図1において送信回路8の個数を4に設定した場合のグラフを表している。更に、閾値を仮に2048バイトに設定した。

0015

図2より、理解できることは、以下の通りである。(2)は、最も伝送時間が長いことが分かる。(3)は、閾値に達するまでは、(2)と全く同様であり閾値を超えると4分割して伝送されるので、伝送時間は約1/4になる。但し新たに付加されるヘッダがあるので、その分長くなる。(1)は、セルに分割された後、4回線に分配されるが、新たに付加されるヘッダがペイロードの約20%にも達するので伝送時間は、約1/4よりもかなり長くなる。

0016

図3より、理解できることは、以下の通りである。(2)は、最もペイロード使用効率が良いことが分かる。即ち、閾値を超える範囲では、新たに付加されるヘッダのバイト長が、パケット長に比して無視できうることが分かる。(3)は、閾値に達するまでは、(2)と全く同様であり閾値を超えると4分割して伝送されるが、分割されても尚、新たに付加されるヘッダのバイト長が、パケット長に比して無視できうることが分かる。即ち、ペイロード使用効率は、殆ど(2)に等しいことが分かる。(1)は、セルに分割された後、新たに付加されるヘッダがペイロードの約20%にも達していることが分かる。即ち、ペイロード使用効率が、最も悪いことが分かる。

0017

以上説明した基本原理を実現するために具体例1による分割装置1(図1)は以下のように動作する。図4は、具体例1の動作説明図である。図4のS1〜S5までの動作段階に沿って具体例1による分割装置1(図1)の動作を説明する。

0018

S1.パケット入力
サイズ情報取得部2(図1)が、上位レイヤ10(図1)からパケットを受け入れてパケットサイズを測定する。測定結果であるサイズ情報を比較部3(図1)へ送出するとともにパケットを切換えスイッチ5(図1)へ転送する。

0019

S2.パケットサイズ>閾値
ここで、閾値を仮に2048バイトに設定しておく。サイズ情報を受け入れた比較部3(図1)は、パケットサイズと、閾値格納部4(図1)から受け入れた閾値を比較する。比較した結果、パケットサイズ>閾値の時、切換えスイッチ5(図1)を端子Bに接続してS3へ進む。或いは、比較した結果、パケットサイズ≦閾値の時、切換えスイッチ5(図1)を端子Aに接続してS4へ飛ぶ。最初にパケットサイズ>閾値の時について説明する。

0020

S3.回線数にパケットを分割
パケット分割部はパケットを受け入れて4分割(仮に回線数を4に固定する)して、分配部7へ送出する。尚、S2でパケットサイズ≦閾値の時、パケットは切換えスイッチ5(図1)から直接分配部7(図1)へ送出される。

0021

S4.フレーム化し、各送信回路8(図1)に分配
分配部7(図1)は、受け入れた情報に、新たにヘッダを付加し、フレーム化して各送信回路8(図1)に分配する。
S5.各回線で送信
送信回路8(図1)に分配されたフレームは、回線を介して受信側へ転送される。以上の動作によって上記動作原理図2図3)に基づいた動作を終了する。尚、動作説明中、説明の都合上回線数を4に固定して説明したが、この回線数は、伝送される情報の種類やネットワークの状況等によって任意に設定される。

0022

〈具体例1の効果〉以上説明したように閾値を境にして、閾値よりもスケールサイズの大きいパケットは分割して転送され、閾値よりもスケールサイズの小さいパケットは分割せずにそのまま転送されるため以下の効果を得る。

0023

1.パケットサイズが大きい場合に問題になる伝送時間、パケットサイズが小さい場合に問題になる伝送効率、双方の問題点が同時に解決される。
2.更に、閾値が任意に設定され得るので、伝送されるデータの種類によって異なる、伝送時間と伝送効率の妥協点が自由に設定され得る。

0024

〈具体例2〉図5は、具体例2のブロック図である。図5より、具体例2による分割装置11は、サイズ情報取得部2と、比較部3と、閾値格納部4と、切換えスイッチ5と、パケット分割部6と、分配部7と、閾値計算部9を備える。

0025

具体例1との差異のみについて説明する。閾値計算部9は、上位レイヤ10から許容転送時間を受け入れて閾値を算出して閾値格納部4へ格納する部分である。ここで許容転送時間とは、1個のパケットを転送するのに許容される時間であり、ネットワークの種類、転送すべき情報の種類によって異なる。この許容転送時間から閾値は次式によって求められる。
[閾値]=([許容転送時間]−α)×(1回線の伝送容量) …(1式)
但し、αは伝送遅延時間以外の要因、例えば装置内での処理時間等である。その他の構成は、具体例1と全く同様である。

0026

図6は、具体例2の動作説明図である。図6のs1〜s7までの動作段階に沿って具体例2による分割装置11(図5)の動作を説明する。

0027

s1.許容伝送時間入
上位レイヤ10(図5)から閾値計算部9(図5)が、許容転送時間を受け取る。この許容転送時間は、情報の種類等によって異なる値である。
s2.閾値を計算する
閾値計算部9(図5)は、上位レイヤ10(図5)から受け取った許容転送時間に基づいて閾値を計算して、その結果を閾値格納部4(図5)へ格納する。ここで、閾値の計算は、上記(1式)によって行う。
s3.パケット入力
サイズ情報取得部2(図5)が、上位レイヤ10(図5)からパケットを受け入れてパケットサイズを測定する。測定結果であるサイズ情報を比較部3(図5)へ送出するとともにパケットを切換えスイッチ5(図5)へ転送する。

0028

s4.パケットサイズ>閾値
ここで、閾値を仮に2048バイトに設定しておく。サイズ情報を受け入れた比較部3(図5)は、パケットサイズと、閾値格納部4(図5)から受け入れた閾値を比較する。比較した結果、パケットサイズ>閾値の時、切換えスイッチ5(図5)を端子Bに接続してs5へ進む。或いは、比較した結果、パケットサイズ≦閾値の時、切換えスイッチ5(図5)を端子Aに接続してs6へ飛ぶ。最初にパケットサイズ>閾値の時について説明する。

0029

s5.回線数にパケットを分割
パケット分割部はパケットを受け入れて4分割(仮に回線数を4に固定する)して、分配部7へ送出する。尚、S2でパケットサイズ≦閾値の時、パケットは切換えスイッチ5(図5)から直接分配部7(図5)へ送出される。

0030

s6.フレーム化し、各送信回路8(図5)に分配
分配部7(図5)は、受け入れた情報に、新たにヘッダを付加し、フレーム化して各送信回路8(図5)に分配する。
s7.各回線で送信
送信回路8(図5)に分配されたフレームは、回線を介して受信側へ転送される。以上の動作によって上記動作原理(図2図3)に基づいた動作を終了する。尚、動作説明中、説明の都合上回線数を4に固定して説明したが、この回線数は、伝送される情報の種類やネットワークの状況等によって任意に設定される。

0031

〈具体例2の効果〉上位レイヤ10から許容転送時間を受け入れて閾値を算出する閾値計算部9が備えられることによって以下の効果を得る。
1.上位レイヤの要求に沿って閾値が設定され得る。
2.その結果、伝送情報の種類によって、伝送時間と、ペイロード使用効率のどちらを優先するか等、自由な選択が可能になる。

0032

〈具体例3〉図7は、具体例3のブロック図である。図7より、具体例3による分割装置21は、サイズ情報取得部2と、比較部3と、閾値格納部4と、切換えスイッチ5と、パケット分割部6と、分配部7と、先入れ先出部(FIFO)12と、閾値増減指示部13を備える。

0033

具体例1との差異のみについて説明する。先入れ先出部12は、回線の混み具合を測定してキュー使用率を閾値増減指示部13へ送出する部分である。尚、先入れ先出部12を汎用バッファメモリ等を用いて、受け入れた情報数と、転送した情報数を計測する等してソフト的に構成することも可能である。

0034

閾値増減指示部13は、先入れ先出部12からキュー使用率を受け入れて、そのキュー使用率がある一定の値(使用率閾値)を超え、かつ増加傾向があると判断した場合に、閾値格納部4に格納してある閾値を予め定めてある値増加させる部分である。同様にキュー使用率がある一定の値以下になり、かつ減少傾向があると判断した場合に、閾値格納部4に格納してある閾値を予め定めてある値減少させる部分である。その他の部分は具体例1と全く同様である。

0035

次に、閾値増減指示部13の動作について説明する。図8は、閾値増減指示部の動作説明図である。図8のP1〜P6までの動作段階に沿って、具体例3に備える閾値増減指示部13(図7)の動作について説明する。
P1.キュー使用率入力
閾値増減指示部13(図7)が先入れ先出部12(図7)から一定間隔毎にキュー使用率を受け入れる。

0036

P2.キュー使用率>使用率閾値
閾値増減指示部13(図7)は、受け入れたキュー使用率が予め定めてあるキュー閾値を超えているかどうかを調べる。キュー使用率>使用率閾値の時はP3へ、キュー使用率≦使用率閾値の時はP5へ進む。まず、キュー使用率>使用率閾値の時について説明する。

0037

P3.増加?
閾値増減指示部13(図7)は、受け入れたキュー使用率が、増加傾向にあるかどうかについて判断する。増加傾向にない時は動作を終了する。また、増加傾向にある時はP4へ進む。

0038

P4.閾値増加指示
閾値増減指示部13(図7)は、予め定めてある値、閾値格納部4(図7)に格納してある閾値を増加させて動作を終了する。次に、P2でキュー使用率≦使用率閾値の時について説明する。

0039

P5.減少?
閾値増減指示部13(図7)は、受け入れたキュー使用率が、減少傾向にあるかどうかについて判断する。減少傾向にない時は動作を終了する。また、減少傾向にある時はP6へ進む。

0040

P6.閾値減少指示
閾値増減指示部13(図7)は、予め定めてある値、閾値格納部4(図7)に格納してある閾値を減少させて動作を終了する。具体例3による分割装置21は、以後、P4.閾値増加指示、及び、P6.閾値減少指示、によって格納された閾値に基づいて具体例1と全く同様の動作を実行する。また、P1.キュー使用率入力、によって閾値増減指示部13(図7)が先入れ先出部12(図7)から一定間隔毎にキュー使用率を受け入れる度毎に上記動作を繰り返す。

0041

上記動作を実行する具体例3は以下のような動作に好適である。即ち、閾値格納部4(図7)に格納される初期値は小さな値に設定される。従って初期状態では、ペイロード使用効率よりも伝送時間が優先される。パケットは原則として複数のフレームに分割されて送出される。その後、回線の容量が不足してきた時に閾値は増加され、分割が抑制される。その結果ペイロード使用効率があがり回線の容量不足緩和される。また、容量不足が解消された時、キュー使用率は減少する。従って閾値増減指示部13(図7)が閾値を減少させることになり、再びパケットが分割され伝送時間が短くなる。

0042

〈具体例3の効果〉具体例1の構成に先入れ先出部(FIFO)12と閾値増減指示部13が追加されることによって、回線の利用状態が、閾値に反映されることになり、回線の有効利用が自動的に図られる。

図面の簡単な説明

0043

図1具体例1のブロック図である。
図2伝送時間の比較説明図である。
図3ペイロード使用効率の比較説明図である。
図4具体例1の動作説明図である。
図5具体例2のブロック図である。
図6具体例2の動作説明図である。
図7具体例3のブロック図である。
図8閾値増減指示部の動作説明図である。

--

0044

1分割装置
2サイズ情報取得部
3比較部
4閾値格納部
5切換えスイッチ
6パケット分割部
7分配部
8送信回路
10 上位レイヤ

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