JP2001186181A - キューバッファ制御装置およびキューバッファ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高優先度のデータが多い場合、割り当てられ
ているキューバッファが一定なため、キューバッファが
フルになり、データの破棄が起こる。 【解決手段】 受信回路１に入力された受信データは、
データの優先度を確認し、管理情報テーブル３にカウン
トアップされ、アドレステーブル２にアドレスチェイン
情報が書き込まれる。受信データはキューバッファ４に
送信され、キューバッファ制御回路５により書込みおよ
び読出し制御され、送信回路７にデータが送出される。
データの読出しが行われると管理情報テーブル３とアド
レステーブル２は更新される。優先度制御回路６によ
り、管理情報テーブル３の各優先度のキューバッファ４
の最大値の制御を行い、高優先度データ用に割り当てら
れたキューバッファ４の残バッファ量が無くなった場
合、低優先度データ用の残バッファ量を割り当てること
で、高優先度のデータ破棄を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信装置における
送受信データを格納するキューバッファの制御に関し、
特に、送受信データの優先制御についてキューバッファ
の内容により優先度の高いデータの確保を最優先にする
キューバッファの制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】通信装置における送受信データの中に
は、電話の音声や動画等のように、実時間性をもったデ
ータが含まれることがある。これらのデータの通信は、
そうでないデータに比べて高優先で扱うことが要求され
る。そこで、従来、これらの送受信データの優先度処理
を行うべく、装置内に優先度付けされたキューバッファ
を設け、受信データはその優先度によりキューバッファ
に格納し、優先度の高いキューバッファから送信処理す
るようにしている。

【０００３】例えば、特開平８−２８８９５３公報の
「ＡＴＭスイッチ」では、スイッチの出力側でトラヒッ
クの輻輳が起きた場合、オーバーフロー信号が出力さ
れ、これを受けて優先度が低いトラヒック種別に対応し
たキューの出力を停止するようにしている。より詳しく
は、複数の入力ポートおよび出力ポートのそれぞれにセ
ルを蓄える入力バッファメモリおよび出力バッファメモ
リが設けられ、各入力バッファメモリおよび出力バッフ
ァメモリそれぞれには、複数のトラヒック種類毎に論理
的に独立し、かつ、メモリ領域を共有するキューが設け
られる。各出力バッファメモリは、残りメモリ量に応じ
たオーバーフロー信号を各入力バッファメモリに対して
出力し、各入力バッファメモリは、各出力バッファメモ
リに対応する出力ポート宛のキューを、各出力バッファ
メモリのオーバーフロー信号が示す残りメモリ量および
トラヒック種類に応じて出力する。このように、優先度
に応じて複数段階で制御することにより、実時間トラヒ
ックの遅延特性を満たすようにしているのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術では、高優先度のデータが多い場合、高優先
度用に割り当てられているバッファが少ないため、キュ
ーバッファがフルになり、データの破棄が起こるという
第１の問題点がある。

【０００５】また、論理的に優先度ごとに分割させて制
御する場合、高優先度のデータ通信を保証するために低
優先度の通信を止めると、共有バッファに未使用部が多
く発生してしまう可能性があるという第２の問題点があ
る。その理由は、残りのバッファ量の閾値を、各優先度
ごとに設定しているため、ある優先度のデータが連続し
た場合にはすぐに閾値に達してしまうからである。

【０００６】本発明の第１の目的は、最優先のデータの
破棄を最小限に押えるキューバッファ制御装置およびキ
ューバッファ制御方法を提供することにある。

【０００７】また、本発明の第２の目的は、優先度の高
いデータほど破棄されるデータの割合を少なくなるよう
にキューバッファの制御を行うキューバッファ制御装置
およびキューバッファ制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の本発明のキューバ
ッファ制御装置は、キューバッファを装備し、送受信デ
ータの優先度に応じて前記キューバッファを制御するキ
ューバッファ制御装置において、前記優先度ごとに、現
在のキューバッファにおけるデータ数および最大確保デ
ータ数を記憶しておき、データの送受信に伴い、前記最
大確保データ数を動的に変化させることにより、論理的
に高優先度のキューバッファを確保しデータの破棄を軽
減させたことを特徴とする。

【０００９】第２の本発明のキューバッファ制御装置
は、キューバッファを装備し、該キューバッファに格納
される送受信データの優先度に応じてキューバッファを
制御するキューバッファ制御装置において、前記キュー
バッファの読出しアドレス情報を保持するアドレステー
ブルと、前記優先度ごとに、現在のキューバッファにお
けるデータ数および最大確保データ数を記憶する管理情
報テーブルと、前記アドレス情報により前記キューバッ
ファの読出しおよび書込みの制御を行ない、また、前記
アドレステーブルおよび管理情報テーブルの更新を行な
うキューバッファ制御回路と、データを受信すると、該
受信データの優先度を確認し、前記管理情報テーブル内
の該当するデータ数を増数するとともに、アドレスチェ
イン情報を生成して前記アドレステーブルに書き込み、
受信データを前記キューバッファに送る受信回路と、前
記キューバッファ制御回路により前記キューバッファか
ら読み出されたデータを送信する送信回路と、前記管理
情報テーブルを監視しており、データ数が最大確保デー
タ数を超えると前記キューバッファ制御回路に書込み禁
止命令を通知して前記データ数を前記最大確保データ数
に戻し、前記管理情報テーブルを高優先度のデータほど
前記破棄率が軽減されるように再構築する優先度制御回
路とを備えたことを特徴とする。

【００１０】更に、前記最大確保データ数は、初期状態
には全優先度に対して平均的に振り分けられ、前記優先
度制御回路は、データ数が最大確保データ数と同じにな
った優先度よりも低い優先度の残バッファ数の合計を、
これら全優先度に対して平均的に振り分けることによっ
て、また、前記優先度の内の最高優先度のデータ数最大
確保データ数の半分以下になると、全優先度の残バッフ
ァ数の合計を各優先度に対して平均的に振り分けること
前記再構築を行うことを特徴とする。

【００１１】また、本発明のキューバッファ制御方法
は、キューバッファに格納される送受信データの優先度
に応じてキューバッファを制御するキューバッファ制御
方法において、前記キューバッファの読出しアドレス情
報をアドレステーブルに保持する手順と、前記優先度ご
とに、現在のキューバッファにおけるデータ数および最
大確保データ数を管理情報テーブルに記憶する手順と、
前記アドレス情報により前記キューバッファの読出しお
よび書込みの制御を行ない、また、前記アドレステーブ
ルおよび管理情報テーブルの更新を行なう手順と、デー
タを受信すると、該受信データの優先度を確認し、前記
管理情報テーブル内の該当するデータ数を増数するとと
もに、アドレスチェイン情報を生成して前記アドレステ
ーブルに書き込み、受信データを前記キューバッファに
送る手順と、前記キューバッファから読み出されたデー
タを送信する手順と、前記管理情報テーブルを監視して
おり、データ数が最大確保データ数を超えると前記キュ
ーバッファ制御回路に書込み禁止命令を通知して前記デ
ータ数を前記最大確保データ数に戻し、前記管理情報テ
ーブルを高優先度のデータほど前記破棄率が軽減される
ように再構築する手順とを有することを特徴とする。

【００１２】要するに、本発明は、優先度ごとのデータ
数および最大値を記録する管理情報テーブルと、キュー
バッファ内のデータのアドレス情報をもつアドレステー
ブルを備え、優先度制御回路により管理情報テーブルを
参照し、受信される高優先度データ用のキューバッファ
を最優先で確保するために、管理情報テーブル内の最大
値を動的に変化させるようにしたものである。

【００１３】本発明では、受信回路に入力された受信デ
ータは、データの優先度を確認し、管理情報テーブルに
カウントアップされ、アドレステーブルにアドレスチェ
イン情報が書き込まれる。受信データはキューバッファ
に送信され、キューバッファ制御回路により書込みおよ
び読出し制御され、送信回路にデータが送出される。デ
ータの読出しが行われると管理情報テーブルとアドレス
テーブルは更新される。そして、優先度制御回路によ
り、管理情報テーブルの各優先度のキューバッファの最
大値の制御を行い、高優先度データ用に割り当てられた
バッファの残バッファ量が無くなった場合、低優先度デ
ータ用のバッファを割り当てることとしたので、高優先
度のデータ破棄を低減させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施の形態の全体構成
図を示しており、受信回路１，アドレステーブル２，管
理情報テーブル３，キューバッファ４，キューバッファ
制御回路５,優先度制御回路６および送信回路７から成
る。

【００１６】受信回路１は、データを受信すると受信デ
ータの優先度を確認し、管理情報テーブル３内の該当す
る情報を更新する。また、アドレスチェイン情報を生成
してアドレステーブル２に書き込み、キューバッファ４
にデータを送信する。

【００１７】キューバッファ４は、受信回路１から送ら
れてきたデータが格納されるバッファであり、キューバ
ッファ制御回路５により制御される。キューバッファ制
御回路５は、キューバッファ４へのデータの書込みおよ
び読出しの制御を行う。また、アドレステーブル２が保
持する、読出しを行うデータのアドレス情報の更新およ
び該当する優先度についての管理情報テーブル３の更新
を行う。

【００１８】送信回路７はキューバッファ４からのデー
タを受信し出力する。優先度制御回路６は、管理情報テ
ーブル３内の優先度情報の管理およびキューバッファ制
御回路５への通知を行う。

【００１９】図２は、管理情報テーブル３が記憶する情
報を示しており、各優先度Ｐ１〜Ｐｎごとに、現在、キ
ューバッファ４内に存在しているデータ数、およびデー
タ数の最大値を記録している。データ数は、受信回路１
がデータを受信すると、そのデータの優先度に対応する
受信回路１によって加算され、また、キューバッファ制
御回路５によって送信時に減算される。最大値は初期状
態において所定の割合で（例えば、平均的に）与えられ
る。最大値は後述のように優先度制御回路６により動的
に変化する。

【００２０】次に、本実施の形態の動作について図３を
参照しながら説明する。

【００２１】受信回路１がデータを受信すると（ステッ
プＳ１）、そのデータがどの優先度に属しているかを識
別し、管理情報テーブル３の優先度ｐｘのデータ数に加
算し、アドレステーブル２にキューバッファのアドレス
を書き込む（ステップＳ２）。このとき、管理情報テー
ブル３の優先度ｐｘにあたるデータ数が最大数を超えて
しまっていると優先制御回路６がキューバッファ制御回
路５へ書込み禁止命令を出し、また、受信されたデータ
は破棄される（ステップＳ５）。一方、データ数が最大
数を超えていない場合には、受信されたデータは、キュ
ーバッファ制御回路５によってキューバッファへ書き込
まれる。

【００２２】キューバッファ４からの読出しを行う場合
は、所定のルールに従ってデータを読み出して送信回路
７へ送信する（ステップＳ７）。キューバッファ制御回
路５は、アドレステーブル２のアドレス情報と優先度情
報を取得し、管理情報テーブル３２の該当する優先度の
データ数を減算する（ステップＳ８）。なお、アドレス
情報を取得後はそのアドレス情報はアドレステーブル２
から削除される。

【００２３】ステップＳ３において、データ数が最大値
と同じになった場合は、優先度制御回路６はバッファが
フルになったと判断する。また、フルの状態でデータ数
に加算があった場合には、データ数が最大値を超えたこ
とになるので（ステップＳ３）、キューバッファ制御回
路５に書込み禁止命令を通知し（ステップＳ４）、デー
タ数を最大値と同じ値に戻す。

【００２４】ステップ３において、ある優先度ｐｘのデ
ータ数が最大値と同じになった場合（ステップＳ６）、
優先度制御回路６は優先度ｐｘよりも低優先度ｐｘ＋
１、ｐｘ＋２、〜ｐｘ＋ｎの残バッファ数を計算する。
この残バッファ数は（最大値−データ数）で計算され
る。残バッファ数をすべて合計し、それをキューバッフ
ァがフルになった優先度ｐｘから順に平均的に振り分け
る（ステップＳ９）。このような管理情報テーブル３の
角構築により優先度ｐｘのキューバッファが確保される
ことになる。

【００２５】しかし、この動作を繰り返すことで、高優
先度ほど最大値が大きくなり、低優先度ほど最大値が小
さくなってしまい、高優先度のキューバッファが未使用
の場合でも低優先度のデータ送受信が多い場合にはデー
タの破棄が多くなってしまう問題が起こり得る。そこ
で、この問題を解決するために、以下のような処理を行
う。すなわち、最高優先度ｐ１のデータ数が最大値の半
分以下の場合、すべての優先度ｐｘの残バッファ数を計
算し、各優先度に平均的に割り当てを行う。これによ
り、優先度ごとのキューバッファの偏りを少なくなり、
キューバッファを有効に使用できるようになる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、高優先度のキューバッファを
確保するために、低優先度のキューバッファを動的に割
り当てる構成としたので、データの破棄を最小限にする
ことができ、これによって、高優先度の受信データの通
信品質が向上するという効果を有する。

【００２７】また、同様の理由から、キューバッファを
高優先度の通信を保ちつつキューバッファを有効利用で
きるという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す構成図

【図２】管理情報テーブルにおける記憶内容を示す図

【図３】本発明の動作を示すフローチャート

【符号の説明】

１ 受信回路 ２ アドレステーブル ３ 管理情報テーブル ４ キューバッファ ５ キューバッファ制御回路 ６ 優先度制御回路 ７ 送信回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キューバッファを装備し、送受信データ
   の優先度に応じて前記キューバッファを制御するキュー
   バッファ制御装置において、 前記優先度ごとに、現在のキューバッファにおけるデー
   タ数および最大確保データ数を記憶しておき、データの
   送受信に伴い、前記最大確保データ数を動的に変化させ
   ることにより、論理的に高優先度のキューバッファを確
   保しデータの破棄を軽減させたことを特徴とするキュー
   バッファ制御装置。
2. 【請求項２】 キューバッファを装備し、該キューバッ
   ファに格納される送受信データの優先度に応じてキュー
   バッファを制御するキューバッファ制御装置において、 前記キューバッファの読出しアドレス情報を保持するア
   ドレステーブルと、 前記優先度ごとに、現在のキューバッファにおけるデー
   タ数および最大確保データ数を記憶する管理情報テーブ
   ルと、 前記アドレス情報により前記キューバッファの読出しお
   よび書込みの制御を行ない、また、前記アドレステーブ
   ルおよび管理情報テーブルの更新を行なうキューバッフ
   ァ制御回路と、 データを受信すると、該受信データの優先度を確認し、
   前記管理情報テーブル内の該当するデータ数を増数する
   とともに、アドレスチェイン情報を生成して前記アドレ
   ステーブルに書き込み、受信データを前記キューバッフ
   ァに送る受信回路と、 前記キューバッファ制御回路により前記キューバッファ
   から読み出されたデータを送信する送信回路と、 前記管理情報テーブルを監視しており、データ数が最大
   確保データ数を超えると前記キューバッファ制御回路に
   書込み禁止命令を通知して前記データ数を前記最大確保
   データ数に戻し、前記管理情報テーブルを高優先度のデ
   ータほど前記破棄率が軽減されるように再構築する優先
   度制御回路とを備えたことを特徴とするキューバッファ
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記優先度制御回路は、データ数が最大
   確保データ数と同じになった優先度よりも低い優先度の
   残バッファ数の合計を、これら全優先度に対して平均的
   に振り分けることによって前記再構築を行うことを特徴
   とする請求項２に記載のキューバッファ制御装置。
4. 【請求項４】 前記優先度制御回路は、前記優先度の内
   の最高優先度のデータ数最大確保データ数の半分以下に
   なると、全優先度の残バッファ数の合計を各優先度に対
   して平均的に振り分けることによって前記再構築を行う
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のキュ
   ーバッファ制御装置。
5. 【請求項５】 前記最大確保データ数は、初期状態には
   全優先度に対して平均的に振り分けることを特徴とする
   請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のキューバッ
   ファ制御装置。
6. 【請求項６】 キューバッファに格納される送受信デー
   タの優先度に応じてキューバッファを制御するキューバ
   ッファ制御方法において、 前記キューバッファの読出しアドレス情報をアドレステ
   ーブルに保持する手順と、 前記優先度ごとに、現在のキューバッファにおけるデー
   タ数および最大確保データ数を管理情報テーブルに記憶
   する手順と、 前記アドレス情報により前記キューバッファの読出しお
   よび書込みの制御を行ない、また、前記アドレステーブ
   ルおよび管理情報テーブルの更新を行なう手順と、 データを受信すると、該受信データの優先度を確認し、
   前記管理情報テーブル内の該当するデータ数を増数する
   とともに、アドレスチェイン情報を生成して前記アドレ
   ステーブルに書き込み、受信データを前記キューバッフ
   ァに送る手順と、 前記キューバッファから読み出されたデータを送信する
   手順と、 前記管理情報テーブルを監視しており、データ数が最大
   確保データ数を超えると前記キューバッファ制御回路に
   書込み禁止命令を通知して前記データ数を前記最大確保
   データ数に戻し、前記管理情報テーブルを高優先度のデ
   ータほど前記破棄率が軽減されるように再構築する手順
   とを有することを特徴とするキューバッファ制御方法。