JP5432195B2 - Frame marking circuit - Google Patents
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Description
本発明は、通信装置におけるトラヒック制御技術に係り、ユーザトラヒックのバースト性を許容しながら、多様なレートに応じたきめ細かなマーキングを行う技術に関する。 The present invention relates to a traffic control technique in a communication apparatus, and more particularly to a technique for performing fine marking according to various rates while allowing burstiness of user traffic.
一般に、アクセスネットワークにおいて、データの転送制御を行う通信装置は、ユーザから転送されたトラヒックの集線を行い、各ユーザトラヒックを多重した上でコアネットワーク(通信事業者間を接続する大容量の基幹通信ネットワーク)に転送する。各通信装置は、ユーザトラヒックに関して、VLANID等のユーザ識別子を用いて送信元ユーザを識別する。ユーザ規模の大きい地域においては、大規模のユーザを収容可能とする装置を構築することで、少ない接続段数によりエリアをカバーすることが可能である。ユーザ規模の小さい地域においては、広範囲のエリアをカバーすることから、小規模な通信装置同士を多段接続することで集線を行い、コアネットワークに接続する構成が必要となる。 In general, a communication device that performs data transfer control in an access network collects traffic transferred from a user, multiplexes each user traffic, and then core network (large-capacity backbone communication that connects communication carriers) Network). Each communication device identifies a transmission source user using a user identifier such as VLANID with respect to user traffic. In an area with a large user scale, it is possible to cover an area with a small number of connection stages by constructing a device that can accommodate a large scale user. In an area where the user scale is small, a wide area is covered. Therefore, a configuration is required in which a small number of communication apparatuses are connected in multiple stages to perform concentration and connect to the core network.
一般的に、スループットや遅延などの転送品質は、通信装置の多段接続数に応じて劣化することが知られている。このため、ユーザ規模におけるネットワーク構成の違いから、各通信装置に収容された各ユーザトラヒックに関して、スループットや遅延などの転送品質に不公平が生じる。これは、コアネットワークから遠い通信装置に収容されたユーザトラヒックほど、集線回数が増加し、それに伴いキュー(Queue)での転送順番待ち回数が増え、遅延が増大しスループットが減少するためである。こうした不公平性を解消するためには、転送品質の公平性を実現するためのトラヒック制御方法が必要となる。なお、キュー(Queue)とは待ち行列のことであり、ここでは、通信装置により受信され優先度およびユーザ識別子等によって振り分けられたフレームが、宛先通信ポートへの送信に備えて先入れ先出しのリスト構造で保持されたものである。 In general, it is known that transfer quality such as throughput and delay deteriorates according to the number of multistage connections of communication devices. For this reason, due to the difference in network configuration on the user scale, unfairness in transfer quality such as throughput and delay occurs for each user traffic accommodated in each communication device. This is because as the user traffic is accommodated in a communication device far from the core network, the number of times of concentrating increases, and accordingly, the number of waiting for the transfer order in the queue increases, delay increases, and throughput decreases. In order to eliminate such unfairness, a traffic control method for realizing fairness of transfer quality is required. Note that a queue is a queue. Here, frames received by a communication device and sorted according to priority, user identifier, and the like have a first-in first-out list structure in preparation for transmission to a destination communication port. It is retained.
このような転送品質の公平性を実現するための第1の従来技術として、例えば非特許文献1に記載の2レート3カラーマーカーが存在する。この技術は、トラヒックレート、およびピークレート(PIR)、最低保証レート(CIR)、ピークバーストサイズ(PBS)、最低保証バーストサイズ(CBS)を用いてフレームへのマーキングを行う。トラヒックレートがPIRを超過する場合は赤色に、PIRを超過しないかつCIRを超過する場合は黄色に、それ以外の場合は緑色にマーキングを行う。その後、マーキングされた色に従ってフレームの廃棄を行う。この際、赤色のフレームが最も廃棄されやすく、緑色のフレームが最も廃棄されにくい。この技術により、レートの大きいトラヒックほどフレームが廃棄されやすくなり、スループットの公平性を向上させることができる。
As a first conventional technique for realizing such fairness of transfer quality, there is a 2-rate 3-color marker described in Non-Patent
転送品質の公平性を実現するための第2の従来技術として、非特許文献2に記載のRainbow Fair Queueing(RFQ)がある。この技術は、エッジルータにてフローごとのレートを推定し、レートが大きいフローのフレームほど多色にマーキングを行い、コアルータに転送し、コアルータにてバッファ閾値超過時に輻輳を検出し、レートが大きい場合に着色される色のフレームを廃棄する。輻輳継続時に廃棄する色を増やしていくことで、レートの大きいフローから順にフレームが廃棄され、スループットの公平化を図る。なお、この際、レートはrnew=(1−e−Tk/K)lk/Tk+e(−Tk/K)roldによって求められる。ここで、更新前及び更新後のレートをそれぞれrnew及びrold、k番目のフレームの到着時間をtk、Tk=tk−tk−1、Kを定数、フレーム長をlkとし、lk/Tkは現時点の実際のレートである。
As a second conventional technique for realizing fairness of transfer quality, there is Rainbow Fair Queuing (RFQ) described in Non-Patent
これらの技術を用いることで、レートの大きいユーザトラヒックのフレームが廃棄され易いようマーキングを行い、ユーザトラヒック間の転送品質の公平性を改善することができる。 By using these techniques, it is possible to perform marking so that user traffic frames with a high rate are easily discarded, and to improve the fairness of transfer quality between user traffic.
しかし、これらの技術では、バースト性を許容しながら多様なレートに応じたきめ細かなマーキングを行うことができず、トラヒック間の転送品質の公平性が低下する場合があった。 However, with these techniques, it is not possible to perform fine marking according to various rates while allowing burstiness, and the fairness of transfer quality between traffics may be reduced.
例えば、非特許文献1の技術においては、各ユーザトラヒックに対して、最低保証レートに満たないフレームの転送とピークレートを超過するフレームの廃棄を行うために、各フレームに対して2つの閾値を用いて3色の内のいずれかのマーキングを行う。よって、3段階のレート制御しか行うことができず、すなわち、4段階以上のきめ細かなレート制御による公平性の実現を行うことができない。また、マーキングの段階数を増やすために、同様の手法で単純にNを自然数としNレートN+1カラーとした場合、トークンバケットがN個必要となり、装置が複雑化する問題がある。
For example, in the technology of Non-Patent
また、非特許文献2の技術においては、各トラヒックのレートを時間減衰のパラメータを用いて計測するため、バースト性の高いトラヒックを許容できない場合がある。すなわち、更新前のレートroldの影響が時間経過により減衰するように、更新後のレートrnewを算出することから、特定の時間範囲の間に一定量のフレームを許容し転送するバースト許容の概念と反し、バースト性の高いトラヒックのフレームほど廃棄されやすい色にマーキングされる。その結果、転送品質の公平性が低下しやすい。
In the technique of Non-Patent
本発明が解決しようとする問題点は、従来技術では、バースト性を許容しながら多様なレートに応じたきめ細かなマーキングを行うことができず、トラヒック間の転送品質の公平性の低下が発生する点である。例えば、2レート3カラーのマーキングでは、4段階以上のきめ細かなマーキングを行うことができず、マーキングの段階数を増やすため同様の手法でNレートN+1カラー化するためには、トークンバケットをN個保持することが必要で、装置が複雑化し、高コスト化する課題があった。また、RFQでは、NレートN+1カラー化が可能である一方で、バースト性が高いトラヒックのフレームほど廃棄されやすい色にマーキングされ、公平性が低下する。 The problem to be solved by the present invention is that the prior art cannot perform fine marking according to various rates while permitting burstiness, resulting in a decrease in fairness of transfer quality between traffics. Is a point. For example, in 2 rate 3 color marking, it is not possible to perform detailed marking of 4 levels or more, and in order to increase the number of marking steps, N token N buckets are used to make N rate N + 1 color in the same way. There is a problem that the apparatus needs to be held, and the apparatus becomes complicated and expensive. In addition, while the NQ rate N + 1 colorization is possible in RFQ, traffic frames with higher burstiness are marked in a color that is more likely to be discarded, resulting in a decrease in fairness.
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、ユーザトラヒックのバースト性を許容しながら、多様なレートに応じたきめ細かなマーキングを簡単に行うことを目的とする。 Accordingly, in order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to easily perform fine marking according to various rates while allowing burstiness of user traffic.
上記目的を達成するために、フレームのマーキング値が大きくなるほどフレームの廃棄優先度が高くなるように、入力フレームにマーキング閾値以下のマーキング値をマーキングする。トークンバケットを1個配置し、時間の経過に応じてトークンを生成し、入力フレームのフレームサイズに応じてトークンを消費する。 In order to achieve the above object, the input frame is marked with a marking value equal to or lower than the marking threshold so that the higher the frame marking value, the higher the frame discard priority. One token bucket is arranged, a token is generated as time passes, and a token is consumed according to the frame size of the input frame.
入力フレームの単位時間に入力するフレームサイズが小さいときには、トークンの生成がトークンの消費を上回るところ、トークンバケットが満杯になるたびに、トークンを除去するとともに、マーキング閾値を減少させて、入力フレームが廃棄されにくいようにした。 When the input frame size per input frame is small, where token generation exceeds token consumption, every time the token bucket is full, the token is removed and the marking threshold is decreased to reduce the input frame Made it difficult to be discarded.
入力フレームの単位時間に入力するフレームサイズが大きいときには、トークンの消費がトークンの生成を上回るところ、トークンバケットが空になるたびに、トークンを補充するとともに、マーキング閾値を増加させて、入力フレームが廃棄されやすいようにした。 When the input frame size is large in the input frame unit time, where token consumption exceeds token generation, each time the token bucket is empty, the token is replenished and the marking threshold is increased so that the input frame It was made easy to be discarded.
入力フレームの単位時間に入力するフレームサイズが大きいときに、トークン消費初期値の分だけトークンを補充し、トークン消費初期値に応じて許容するバースト量を設定することとした。バーストが入力される最中でも、マーキング閾値が徐々には大きくなってもある程度小さく設定されていれば、バーストは廃棄されにくくなる。 When the frame size to be input per unit time of the input frame is large, the token is replenished by the token consumption initial value, and an allowable burst amount is set according to the token consumption initial value. Even when the burst is being input, if the marking threshold is gradually increased, the burst is less likely to be discarded if it is set to a certain level.
具体的には、本発明は、フレームのマーキング値が大きくなるほどフレームの廃棄優先度が高くなるように、入力フレームにマーキング閾値以下のマーキング値をマーキングするマーキング部と、トークンを蓄積するトークンバケットと、時間の経過に応じて、前記トークンバケットへトークンを生成するトークン生成部と、入力フレームのフレームサイズに応じて、前記トークンバケットのトークンを消費するトークン消費部と、前記トークンバケットのトークン量が前記トークンバケットのトークン最大量を上回るときに、前記トークンバケットのトークン量をトークン蓄積初期値に設定するとともに、前記マーキング閾値を減少させるマーキング閾値減少部と、前記トークンバケットのトークン量が入力フレームのフレームサイズに応じたトークン量を下回るときに、前記トークンバケットのトークン量をトークン消費初期値に設定するとともに、前記マーキング閾値を増加させるマーキング閾値増加部と、を備えることを特徴とするフレームマーキング回路である。 Specifically, the present invention provides a marking unit that marks a marking value that is equal to or less than a marking threshold value in an input frame, and a token bucket that accumulates tokens so that the discard priority of the frame increases as the marking value of the frame increases. The token generator that generates tokens in the token bucket as time passes, the token consumer that consumes tokens in the token bucket according to the frame size of the input frame, and the token amount in the token bucket When the token maximum amount of the token bucket is exceeded, the token amount of the token bucket is set to a token accumulation initial value, and a marking threshold decrease unit that decreases the marking threshold, and the token amount of the token bucket Depending on frame size And when less than the amount of token, and sets the token of the token bucket token consumption initial value, a frame marking circuit characterized in that it comprises a marking threshold increasing portion for increasing the marking threshold.
この構成によれば、ユーザトラヒックのバースト性を許容しながら、多様なレートに応じたきめ細かなマーキングを簡単に行うことができる。 According to this configuration, it is possible to easily perform fine marking according to various rates while allowing burstiness of user traffic.
また、本発明は、前記トークン生成部は、トークン生成レートを設定し、前記トークン消費部は、入力フレームのフレームサイズがLであり、前記マーキング閾値がdであるときに、トークン消費量をL/(d+1)に設定することを特徴とするフレームマーキング回路である。 In the present invention, the token generation unit sets a token generation rate, and the token consumption unit sets the token consumption amount to L when the frame size of the input frame is L and the marking threshold is d. / (D + 1) is a frame marking circuit characterized by being set.
この構成によれば、トークン生成レートを例えばrに設定したときに、マーキング閾値dは、フレーム到着レートRに対してmr<R≦(m+1)rとなる0以上の整数mに収束することができる。 According to this configuration, when the token generation rate is set to r, for example, the marking threshold d may converge to an integer m of 0 or more that satisfies mr <R ≦ (m + 1) r with respect to the frame arrival rate R. it can.
また、本発明は、前記トークン生成部は、前記マーキング閾値がdであるときに、トークン生成レートをd+1に比例する値に設定し、前記トークン消費部は、入力フレームのフレームサイズがLであるときに、トークン消費量をLに設定することを特徴とするフレームマーキング回路である。 In the present invention, the token generation unit sets a token generation rate to a value proportional to d + 1 when the marking threshold is d, and the token consumption unit has a frame size of an input frame of L. In some cases, the frame marking circuit is characterized in that the token consumption is set to L.
この構成によれば、比例係数を例えばrに設定したときに、マーキング閾値dは、フレーム到着レートRに対してmr<R≦(m+1)rとなる0以上の整数mに収束することができる。 According to this configuration, when the proportionality coefficient is set to r, for example, the marking threshold d can converge to an integer m of 0 or more that satisfies mr <R ≦ (m + 1) r with respect to the frame arrival rate R. .
また、本発明は、前記マーキング閾値減少部は、前記トークン蓄積初期値を前記マーキング閾値に応じた値に設定することを特徴とするフレームマーキング回路である。 Further, the present invention is the frame marking circuit, wherein the marking threshold reduction unit sets the token accumulation initial value to a value corresponding to the marking threshold.
この構成によれば、マーキング閾値に応じてトークン蓄積初期値を可変にするときに、トークン蓄積初期値を大きくするほど、マーキング閾値を速く減少させることができ、トークン蓄積初期値を小さくするほど、マーキング閾値を遅く減少させることができる。 According to this configuration, when the token accumulation initial value is made variable according to the marking threshold, the marking threshold can be decreased faster as the token accumulation initial value is increased, and the token accumulation initial value is decreased as The marking threshold can be decreased slowly.
また、本発明は、前記マーキング閾値増加部は、前記トークン消費初期値を前記マーキング閾値に応じた値に設定することを特徴とするフレームマーキング回路である。 The marking threshold value increasing unit may set the token consumption initial value to a value corresponding to the marking threshold value.
この構成によれば、マーキング閾値に応じてトークン消費初期値を可変にするときに、トークン消費初期値を大きくするほど、許容するバースト量を増加させることができ、トークン消費初期値を小さくするほど、マーキング閾値を速く増加させることができる。 According to this configuration, when making the token consumption initial value variable according to the marking threshold, the larger the token consumption initial value, the larger the allowed burst amount, and the smaller the token consumption initial value. The marking threshold can be increased quickly.
また、本発明は、前記マーキング部は、前記マーキング閾値以下の全マーキング値の出現頻度を等しくすることを特徴とするフレームマーキング回路である。 Further, the present invention is the frame marking circuit, wherein the marking unit equalizes the appearance frequency of all marking values not more than the marking threshold value.
この構成によれば、入力フレームに容易にマーキングすることができる。 According to this configuration, it is possible to easily mark the input frame.
また、本発明は、前記マーキング部は、前記マーキング閾値以下の全マーキング値の出現頻度を等しくし、前記全マーキング閾値に非線形変換を加えることを特徴とするフレームマーキング回路である。 Further, the present invention is the frame marking circuit, wherein the marking unit equalizes the appearance frequency of all marking values equal to or less than the marking threshold value, and adds a non-linear conversion to the all marking threshold value.
この構成によれば、入力フレームにマーキングするときに、廃棄優先度の高低に応じて、マーキングの粒度を可変とすることができる。 According to this configuration, when marking an input frame, the marking granularity can be made variable according to the level of discard priority.
また、本発明は、前記マーキング部は、前記マーキング閾値以下の全マーキング値の出現頻度に重み付けすることを特徴とするフレームマーキング回路である。 Further, the present invention is the frame marking circuit, wherein the marking unit weights the appearance frequency of all marking values not more than the marking threshold value.
この構成によれば、入力フレームにマーキングするときに、廃棄優先度の高低に応じて、マーキングの粒度を可変とすることができる。 According to this configuration, when marking an input frame, the marking granularity can be made variable according to the level of discard priority.
本発明は、ユーザトラヒックのバースト性を許容しながら、多様なレートに応じたきめ細かなマーキングを簡単に行うことができる。 The present invention can easily perform fine marking according to various rates while allowing burstiness of user traffic.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.
(実施形態1)
本発明のフレームマーキング回路の構成を図1に示す。フレームマーキング回路1は、不図示のフレーム振り分け機能を持つ装置あるいは装置の一部等から入力フレームInを入力し、不図示の他の通信装置への転送待ちキュー等へと出力フレームOutを出力する。マーキングの際、Nを自然数として、NレートN+1カラーでマーキングを行う。すなわち、異なるN個のレートを用いて、フレームをN+1色にマーキングする。
(Embodiment 1)
The configuration of the frame marking circuit of the present invention is shown in FIG. The
不図示のコンピュータ等のユーザ端末から送信されるフレームは、ユーザを識別するための情報(ユーザ識別子)及び当該フレームを廃棄制御の対象とするか非廃棄制御の対象とするかを設定する優先度を示す情報が付与されている。フレームマーキング回路1に転送されるフレームは、不図示のフレーム振り分け機能を持つ装置あるいは装置の一部等により、ユーザ識別子または当該優先度、あるいは両方を用いて振り分けられる。
A frame transmitted from a user terminal such as a computer (not shown) has information (user identifier) for identifying the user and a priority for setting whether the frame is to be subject to discard control or non-discard control. Is given. The frame transferred to the
フレームマーキング回路1は、バッファ11、マーキング部12、トークンバケット13、トークン生成部14、トークン消費部15及びマーキング閾値設定部16から構成され、マーキング閾値設定部16は、マーキング閾値減少部17及びマーキング閾値増加部18から構成される。バッファ11は、入力フレームInをフレームマーキング回路1の外部から入力格納し、出力フレームOutをFIFO(先入れ先出し)の順番で、トークン消費部15及びマーキング部12を経てフレームマーキング回路1の外部に出力する。
The
マーキング部12は、フレームのマーキング値が大きくなるほどフレームの廃棄優先度が高くなるように、入力フレームInにマーキング閾値d以下のマーキング値をマーキングする。トークンバケット13は、トークンを蓄積する。マーキング部12は、NレートN+1カラーでマーキングを行うが、トークンバケット13は、N個でなく1個である。
The marking
トークン生成部14は、時間の経過に応じて、トークンバケット13へトークンを生成する。トークン消費部15は、入力フレームInのフレームサイズLに応じて、トークンバケット13のトークンを消費する。入力フレームInのフレームサイズLが小さいときおよび入力フレームInの到着間隔が長いときには、トークンの生成がトークンの消費を上回る。入力フレームInのフレームサイズLが大きいときおよび入力フレームInの到着間隔が短いときには、トークンの消費がトークンの生成を上回る。
The
マーキング閾値設定部16のうちマーキング閾値減少部17は、トークンバケット13のトークン量kがトークンバケット13のトークン最大量Bを上回るときに、トークンバケット13のトークン量kをトークン蓄積初期値adに設定するとともに、マーキング閾値dを減少させる。つまり、入力フレームInの単位時間に入力するフレームサイズLが小さいときには、トークンの生成がトークンの消費を上回るところ、マーキング閾値減少部17は、トークンバケット13が満杯になるたびに、トークンを除去するとともに、マーキング閾値dを減少させて、入力フレームInが廃棄されにくいようにする。
Marking threshold reduction unit of the marking
マーキング閾値設定部16のうちマーキング閾値増加部18は、トークンバケット13のトークン量kが入力フレームInのフレームサイズLに応じたトークン量を下回るときに、トークンバケット13のトークン量kをトークン消費初期値cdに設定するとともに、マーキング閾値dを増加させる。つまり、入力フレームInの単位時間に入力するフレームサイズLが大きいときには、トークンの消費がトークンの生成を上回るところ、マーキング閾値増加部18は、トークンバケット13が空になるたびに、トークンを補充するとともに、マーキング閾値dを増加させて、入力フレームInが廃棄されやすいようにする。
The marking threshold
そして、入力フレームのフレームサイズLが大きいときに、マーキング閾値増加部18は、トークン消費初期値cdの分だけトークンを補充し、トークン消費初期値cdに応じて許容するバースト量を設定する。ここで、バーストは、特定の時間範囲の間に許容され転送される、一定量のフレームである。よって、バーストが入力される以前には、マーキング閾値dは小さく設定されているため、バーストが入力される最中でも、マーキング閾値dが徐々には大きくなってもある程度小さく設定されていれば、バーストは高い廃棄優先度を有する大きいマーキング値がマーキングされず廃棄されにくくなる。
Then, when the frame size L of the input frame is large, the marking
これにより、ユーザトラヒックのバースト性を許容しながら、多様なレートに応じたきめ細かなマーキングを簡単に行うことができる。 Thereby, fine marking according to various rates can be easily performed while allowing burstiness of user traffic.
実施形態1のトークン蓄積アルゴリズムを図2に示す。トークン生成部14は、時間がΔtだけ経過しているかどうかを判断する(ステップS1)。トークン生成部14は、時間がΔtだけ経過していると判断すれば(ステップS1においてYES)、トークン量kとしてrΔtを生成する(ステップS2)。ここで、rはトークン生成レートである。トークン生成部14は、時間がΔtだけ経過していないと判断すれば(ステップS1においてNO)、ステップS1の処理を繰り返し実行する。
The token accumulation algorithm of the first embodiment is shown in FIG. The
マーキング閾値減少部17は、トークン量kがトークン最大量Bを上回っているかどうかを判断する(ステップS3)。マーキング閾値減少部17は、トークン量kがトークン最大量Bを上回っていると判断すれば(ステップS3においてYES)、トークン量kをトークン蓄積初期値adに設定し(ステップS4)、マーキング閾値dを1だけ減少させ(ステップS5)、トークン蓄積アルゴリズムを終了させる。ここで、トークン蓄積初期値adは、0以上でありトークン最大量B以下である。マーキング閾値減少部17は、トークン量kがトークン最大量Bを上回っていないと判断すれば(ステップS3においてNO)、トークン蓄積アルゴリズムを終了させる。
The marking
実施形態1のトークン消費アルゴリズムを図3に示す。トークン消費部15は、入力フレームInのフレームサイズLをバッファ11から入力し(ステップS11)、マーキング閾値dをマーキング閾値設定部16から入力し(ステップS12)、トークン量kとしてL/(d+1)を消費する(ステップS13)。
The token consumption algorithm of
マーキング閾値増加部18は、消費後のトークン量kが0を下回っているかどうかを判断する(ステップS14)。つまり、マーキング閾値増加部18は、消費前のトークン量kがL/(d+1)を下回っているかどうかを判断する。マーキング閾値増加部18は、消費後のトークン量kが0を下回っていると判断すれば(ステップS14においてYES)、トークン量kをトークン消費初期値cdに設定し(ステップS15)、マーキング閾値dを1だけ増加させ(ステップS16)、トークン消費アルゴリズムを終了させる。ここで、トークン消費初期値cdは、0以上でありトークン最大量B以下である。マーキング閾値増加部18は、消費後のトークン量kが0を下回っていないと判断すれば(ステップS14においてNO)、トークン消費アルゴリズムを終了させる。
The marking threshold
図2に示したトークン蓄積アルゴリズム及び図3に示したトークン消費アルゴリズムは、並行して繰り返し実行される。ここで、トークンの生成及びトークンの消費が釣り合っていれば、フレーム到着レートをRとして、rΔt=RΔt/(d+1)が成立する。そして、mを0以上の整数として、mr<R≦(m+1)rが成立すれば、m−1<d≦mが成立する。よって、マーキング閾値dは、フレーム到着レートRに対してmr<R≦(m+1)rとなる0以上の整数mに収束することができる。 The token accumulation algorithm shown in FIG. 2 and the token consumption algorithm shown in FIG. 3 are repeatedly executed in parallel. Here, if the generation of tokens and the consumption of tokens are balanced, rΔt = RΔt / (d + 1) is established, where R is the frame arrival rate. If m <R ≦ (m + 1) r, where m is an integer greater than or equal to 0, then m−1 <d ≦ m. Therefore, the marking threshold d can converge to an integer m of 0 or more that satisfies mr <R ≦ (m + 1) r with respect to the frame arrival rate R.
マーキング閾値減少部17は、トークン蓄積初期値adをマーキング閾値dに応じた値に設定してもよい。これにより、トークン蓄積初期値adを大きくするほど、マーキング閾値dの更新まで時間を要さないため、マーキング閾値dを速く減少させることができる。そして、トークン蓄積初期値adを小さくするほど、マーキング閾値dの更新まで時間を要するため、マーキング閾値dを遅く減少させることができる。
The marking
マーキング閾値増加部18は、トークン消費初期値cdをマーキング閾値dに応じた値に設定してもよい。これにより、トークン消費初期値cdを大きくするほど、マーキング閾値dの更新まで消費量を多くするため、許容するバースト量を増加させることができる。そして、トークン消費初期値cdを小さくするほど、マーキング閾値dの更新まで時間を要さないため、マーキング閾値を速く増加させることができる。
Marking
マーキング部12は、マーキング閾値d以下の全マーキング値pの出現頻度を等しくする。例えば、iをフレーム番号として、pi=(pi−1+1)MOD(d+1)とする方法や、0以上d以下の一様分布の乱数を生成して、pに代入する方法等がある。pを生成した後に、pがNを超えている場合には、pにNを代入する。
The marking
マーキング部12は、マーキング値pに対応した値をマーキングする。マーキング位置としては、例えば入力フレームInのヘッダ内のDSCPやCOS等を用いてもよいし、新たなフィールドを定義してもよいし、その際新たなビット列を挿入してもよい。
The marking
m≦N−1であれば、pに対して0以上m以下の値が等しい頻度で生成され、0以上m以下の各値にマーキングされた出力フレームOutがレートrで出力される。m>N−1であれば、0以上N−1以下の各値にマーキングされた出力フレームOutがレートrで出力され、Nにマーキングされた出力フレームOutがレートR−Nrで出力される。これにより、入力フレームInに容易にマーキングすることができる。 If m ≦ N−1, a value from 0 to m is generated at the same frequency with respect to p, and an output frame Out marked with each value from 0 to m is output at a rate r. If m> N-1, the output frame Out marked with each value between 0 and N-1 is output at the rate r, and the output frame Out marked N is output at the rate R-Nr. Thereby, it is possible to easily mark the input frame In.
(実施形態2)
実施形態2は、実施形態1と比較して、マーキング方法は同様であるが、トークン蓄積アルゴリズム及びトークン消費アルゴリズムが相違する。
(Embodiment 2)
The second embodiment is similar in marking method to the first embodiment, but is different in token accumulation algorithm and token consumption algorithm.
実施形態2のトークン蓄積アルゴリズムを図4に示す。トークン生成部14は、時間がΔtだけ経過しているかどうかを判断する(ステップS21)。トークン生成部14は、時間がΔtだけ経過していると判断すれば(ステップS21においてYES)、トークン量kとしてr(d+1)Δtを生成する(ステップS22)。ここで、rは比例係数である。トークン生成部14は、時間がΔtだけ経過していないと判断すれば(ステップS21においてNO)、ステップS21の処理を繰り返し実行する。
FIG. 4 shows a token accumulation algorithm according to the second embodiment. The
マーキング閾値減少部17は、トークン量kがトークン最大量Bを上回っているかどうかを判断する(ステップS23)。マーキング閾値減少部17は、トークン量kがトークン最大量Bを上回っていると判断すれば(ステップS23においてYES)、トークン量kをトークン蓄積初期値adに設定し(ステップS24)、マーキング閾値dを1だけ減少させ(ステップS25)、トークン蓄積アルゴリズムを終了させる。ここで、トークン蓄積初期値adは、0以上でありトークン最大量B以下である。マーキング閾値減少部17は、トークン量kがトークン最大量Bを上回っていないと判断すれば(ステップS23においてNO)、トークン蓄積アルゴリズムを終了させる。
The marking
実施形態2のトークン消費アルゴリズムを図5に示す。トークン消費部15は、入力フレームInのフレームサイズLをバッファ11から入力し(ステップS31)、トークン量kとしてLを消費する(ステップS32)。
The token consumption algorithm of
マーキング閾値増加部18は、消費後のトークン量kが0を下回っているかどうかを判断する(ステップS33)。つまり、マーキング閾値増加部18は、消費前のトークン量kがLを下回っているかどうかを判断する。マーキング閾値増加部18は、消費後のトークン量kが0を下回っていると判断すれば(ステップS33においてYES)、トークン量kをトークン消費初期値cdに設定し(ステップS34)、マーキング閾値dを1だけ増加させ(ステップS35)、トークン消費アルゴリズムを終了させる。ここで、トークン消費初期値cdは、0以上でありトークン最大量B以下である。マーキング閾値増加部18は、消費後のトークン量kが0を下回っていないと判断すれば(ステップS33においてNO)、トークン消費アルゴリズムを終了させる。
The marking threshold
図4に示したトークン蓄積アルゴリズム及び図5に示したトークン消費アルゴリズムは、並行して繰り返し実行される。ここで、トークンの生成及びトークンの消費が釣り合っていれば、フレーム到着レートをRとして、r(d+1)Δt=RΔtが成立する。そして、mを0以上の整数として、mr<R≦(m+1)rが成立すれば、m−1<d≦mが成立する。よって、マーキング閾値dは、フレーム到着レートRに対してmr<R≦(m+1)rとなる0以上の整数mに収束することができる。 The token accumulation algorithm shown in FIG. 4 and the token consumption algorithm shown in FIG. 5 are repeatedly executed in parallel. Here, if the generation of tokens and the consumption of tokens are balanced, r (d + 1) Δt = RΔt is established with R as the frame arrival rate. If m <R ≦ (m + 1) r, where m is an integer greater than or equal to 0, then m−1 <d ≦ m. Therefore, the marking threshold d can converge to an integer m of 0 or more that satisfies mr <R ≦ (m + 1) r with respect to the frame arrival rate R.
(実施形態3)
実施形態3は、実施形態1、2と比較して、トークン蓄積アルゴリズム及びトークン消費アルゴリズムは同様であるが、マーキング方法が相違する。
(Embodiment 3)
The third embodiment is similar to the first and second embodiments in the token accumulation algorithm and the token consumption algorithm, but the marking method is different.
マーキング部12は、マーキング閾値d以下の全マーキング値pの出現頻度を等しくし、全マーキング閾値pに非線形変換を加える。例えば、0以上d以下の各値の出現頻度が等しくなるようにpを生成する。生成されたpが0の場合、変換を行わない。生成されたpが1以上の場合、ceil(x)をxの天井関数として、p=ceil(log2p)なる変換を行った後、p>Nの場合にのみpにNを代入する。この方法により、各値がマーキングされたフレームが出力されるレートを異ならせることが可能となる。
The marking
上記変換を行った場合には、変換前のpが0のとき変換後のpは0となり、変換前のpが1より大きく2以下のとき変換後のpは1となり、変換前のpが3より大きく4以下のとき変換後のpは2となり、変換前のpが4より大きく8以下のとき変換後のpは3となる。このように、フレームの到着レートが小さくマーキングされる値が小さい値に限定されるほど、粒度の細かいマーキングを行う一方で、フレームの到着レートが大きくマーキングされる値が大きい値に及ぶほど、粒度の粗いマーキングを行うことができる。 When the above conversion is performed, when p before conversion is 0, p after conversion is 0, and when p before conversion is greater than 1 and 2 or less, p after conversion is 1, and p before conversion is When it is greater than 3 and less than or equal to 4, p after conversion is 2, and when p before conversion is greater than 4 and less than or equal to 8, p after conversion is 3. In this way, the more granular the marking is performed, the smaller the value to be marked with a smaller frame arrival rate, the smaller the value to be marked, while the larger the value to be marked with a larger frame arrival rate, the larger the value to be marked. The rough marking can be performed.
これにより、入力フレームInにマーキングするときに、廃棄優先度の高低に応じて、マーキングの粒度を可変とすることができる。 Thereby, when marking the input frame In, the granularity of marking can be made variable according to the level of discard priority.
(実施形態4)
実施形態4は、実施形態1、2と比較して、トークン蓄積アルゴリズム及びトークン消費アルゴリズムは同様であるが、マーキング方法が相違する。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment is similar to the first and second embodiments in the token accumulation algorithm and the token consumption algorithm, but the marking method is different.
マーキング部12は、マーキング閾値d以下の全マーキング値pの出現頻度に重み付けする。例えば、p生成時の0,1,2,・・・,dの出現頻度の重みを、1:2:3:・・・:d+1と定める。ただし、生成されたpがNを超えている場合には、pにNを代入する。この場合には、d≦N−1のときにおいて、0,1,2,・・・,dにマーキングされたフレームの出力レートの比は、1:2:3:・・・:d+1となり、d>N−1のときにおいて、0,1,2,・・・,d−1にマーキングされたフレームの出力レートの比は、1:2:3:・・・:dとなる。
The marking
これにより、入力フレームInにマーキングするときに、廃棄優先度の高低に応じて、マーキングの粒度を可変とすることができる。 Thereby, when marking the input frame In, the granularity of marking can be made variable according to the level of discard priority.
本発明に係るフレームマーキング回路は、ユーザトラヒックのバースト性を許容しながら、多様なレートに応じたきめ細かなマーキングを行うときに適用することができる。 The frame marking circuit according to the present invention can be applied when fine marking according to various rates is performed while allowing burstiness of user traffic.
1:フレームマーキング回路
11:バッファ
12:マーキング部
13:トークンバケット
14:トークン生成部
15:トークン消費部
16:マーキング閾値設定部
17:マーキング閾値減少部
18:マーキング閾値増加部
In:入力フレーム
Out:出力フレーム
1: frame marking circuit 11: buffer 12: marking unit 13: token bucket 14: token generating unit 15: token consumption unit 16: marking threshold setting unit 17: marking threshold decreasing unit 18: marking threshold increasing unit In: input frame Out: Output frame
Claims (7)
トークンを蓄積するトークンバケットと、
時間の経過に応じて、前記トークンバケットへトークンを生成するにあたり、トークン生成レートを設定するトークン生成部と、
入力フレームのフレームサイズに応じて、前記トークンバケットのトークンを消費するにあたり、入力フレームのフレームサイズがLであり、前記マーキング閾値がdであるときに、トークン消費量をL/(d+1)に設定するトークン消費部と、
前記トークンバケットのトークン量が前記トークンバケットのトークン最大量を上回るときに、前記トークンバケットのトークン量をトークン蓄積初期値に設定するとともに、前記マーキング閾値を減少させるマーキング閾値減少部と、
前記トークンバケットのトークン量が入力フレームのフレームサイズに応じたトークン量を下回るときに、前記トークンバケットのトークン量をトークン消費初期値に設定するとともに、前記マーキング閾値を増加させるマーキング閾値増加部と、
を備えることを特徴とするフレームマーキング回路。 A marking unit for marking the input frame with a marking value equal to or lower than a marking threshold so that the discarding priority of the frame increases as the marking value of the frame increases,
A token bucket for storing tokens;
A token generation unit that sets a token generation rate when generating a token in the token bucket as time passes,
When the token of the token bucket is consumed according to the frame size of the input frame, when the frame size of the input frame is L and the marking threshold is d, the token consumption is set to L / (d + 1) A token consumption unit
A marking threshold reduction unit that sets the token amount of the token bucket to a token accumulation initial value when the token amount of the token bucket exceeds the token maximum amount of the token bucket, and reduces the marking threshold;
A marking threshold increasing unit for setting the token amount of the token bucket to a token consumption initial value and increasing the marking threshold when the token amount of the token bucket is lower than the token amount according to the frame size of the input frame;
A frame marking circuit comprising:
トークンを蓄積するトークンバケットと、
時間の経過に応じて、前記トークンバケットへトークンを生成するにあたり、前記マーキング閾値がdであるときに、トークン生成レートをd+1に比例する値に設定するトークン生成部と、
入力フレームのフレームサイズに応じて、前記トークンバケットのトークンを消費するにあたり、入力フレームのフレームサイズがLであるときに、トークン消費量をLに設定するトークン消費部と、
前記トークンバケットのトークン量が前記トークンバケットのトークン最大量を上回るときに、前記トークンバケットのトークン量をトークン蓄積初期値に設定するとともに、前記マーキング閾値を減少させるマーキング閾値減少部と、
前記トークンバケットのトークン量が入力フレームのフレームサイズに応じたトークン量を下回るときに、前記トークンバケットのトークン量をトークン消費初期値に設定するとともに、前記マーキング閾値を増加させるマーキング閾値増加部と、
を備えることを特徴とするフレームマーキング回路。 A marking unit for marking the input frame with a marking value equal to or lower than a marking threshold so that the discarding priority of the frame increases as the marking value of the frame increases,
A token bucket for storing tokens;
A token generation unit that sets a token generation rate to a value proportional to d + 1 when the marking threshold is d when generating a token in the token bucket over time;
Depending on the frame size of the input frame, when consuming tokens in the token bucket, when the frame size of the input frame is L, a token consumption unit that sets the token consumption amount to L ,
A marking threshold reduction unit that sets the token amount of the token bucket to a token accumulation initial value when the token amount of the token bucket exceeds the token maximum amount of the token bucket, and reduces the marking threshold;
A marking threshold increasing unit for setting the token amount of the token bucket to a token consumption initial value and increasing the marking threshold when the token amount of the token bucket is lower than the token amount according to the frame size of the input frame;
A frame marking circuit comprising:
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