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JP5876926B2 - マルチレーン送信装置及びマルチレーン受信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数のレーンを用いてデータフレームを送信するマルチレーン送信装置、及び複数のレーンを用いてデータフレームを受信するマルチレーン受信装置に関する。
高速データリンクを経済的に実現するため、複数の物理レーンを論理的に束ねる手法が各種提案されている。例えば、非特許文献１で用いられているＡＰＬ（Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）では、送信側においてパケットにシーケンス番号を付加してからパケットを複数の物理レーンに分配し、受信側においてシーケンス番号に基づいてパケットを並べ直すことにより、複数の物理レーンを論理的に束ねて高速データリンクを経済的に実現している。
Ｋ．Ｈｉｓａｄｏｍｅ，ｅｔ ａｌ．，"１００ Ｇｂ／ｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ"，ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．Ｅ９４−Ｂ，Ｎｏ．４，ｐｐ．９０４−９０９，Ａｐｒ．２０１１．
ＡＰＬでは、同一の対地に向かうデータフローを伝送することは可能であるが、複数の対地に向かうデータフローを伝送することは困難である。また、データフローの帯域増減に応じてレーン数を増減させた場合、送信側及び受信側におけるレーン数の変更が完了するまでの過渡期間において、送信側及び受信側におけるレーン数が一致しない可能性があり、データフローの欠落が生じる可能性がある。なお、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いている場合、データフローの欠落はネットワークの輻輳と認識され、送信レートが低下する。ただ、保護時間を設ければデータフローの欠落を防止できるが、その間はアプリケーションを一時休止させる必要がある。
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、複数のレーンを用いてデータフレームを送受信するにあたり、複数の対地に向かうデータフレームを伝送することを可能にするとともに、レーン数を増減させる場合であっても保護時間を設けることなくデータフレームの欠落を防止することを可能にすることを目的とする。
マルチレーン送信装置において、各送信先に基づいて振り分けた各データフレームに、送信元及び各送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加する。そして、マルチレーン受信装置において、各送信元及び送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加された各データフレームを、各順序情報に基づいて並べ替えて再構成する。
具体的には、本発明は、複数のレーンを用いてデータフレームを送信するマルチレーン送信装置であって、データフレームを送信先に基づいて振り分けるデータフレーム振分部と、前記データフレーム振分部が各送信先に基づいて振り分けた各データフレームに、送信元及び各送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加するフロー群情報順序情報付加部と、前記フロー群情報順序情報付加部が各フロー群情報及び各順序情報を付加した各データフレームを、各フロー群情報に対応する一又は複数のレーンを用いて各送信先に送信するレーン選択出力部と、を備えることを特徴とするマルチレーン送信装置である。
また、本発明は、複数のレーンを用いてデータフレームを送信するマルチレーン送信装置におけるマルチレーン送信方法であって、データフレームを送信先に基づいて振り分けるデータフレーム振分ステップと、前記データフレーム振分ステップで各送信先に基づいて振り分けた各データフレームに、送信元及び各送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加するフロー群情報順序情報付加ステップと、前記フロー群情報順序情報付加ステップで各フロー群情報及び各順序情報を付加した各データフレームを、各フロー群情報に対応する一又は複数のレーンを用いて各送信先に送信するレーン選択出力ステップと、を順に備えることを特徴とするマルチレーン送信方法である。
この構成によれば、複数のレーンを用いてデータフレームを送受信するにあたり、複数の対地に向かうデータフレームを伝送することを可能にすることができる。
また、本発明は、複数のレーンを用いてデータフレームを受信するマルチレーン受信装置であって、各送信元及び送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加された各データフレームを、各フロー群情報に対応する一又は複数のレーンを用いて各送信元から受信するデータフレーム受信部と、各フロー群情報及び各順序情報を付加された各データフレームを、各順序情報に基づいて並べ替えて再構成するデータフレーム再構成部と、を備えることを特徴とするマルチレーン受信装置である。
また、本発明は、複数のレーンを用いてデータフレームを受信するマルチレーン受信装置におけるマルチレーン受信方法であって、各送信元及び送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加された各データフレームを、各フロー群情報に対応する一又は複数のレーンを用いて各送信元から受信するデータフレーム受信ステップと、各フロー群情報及び各順序情報を付加された各データフレームを、各順序情報に基づいて並べ替えて再構成するデータフレーム再構成ステップと、を順に備えることを特徴とするマルチレーン受信方法である。
この構成によれば、複数のレーンを用いてデータフレームを送受信するにあたり、複数の対地に向かうデータフレームを伝送することを可能にすることができる。
また、本発明は、前記データフレーム再構成部は、前記マルチレーン受信装置に接続される全ての複数のレーンについて、データフレームを受信しているかどうかを常時モニタすることを特徴とするマルチレーン受信装置である。
また、本発明は、前記データフレーム再構成ステップでは、前記マルチレーン受信装置に接続される全ての複数のレーンについて、データフレームを受信しているかどうかを常時モニタすることを特徴とするマルチレーン受信方法である。
この構成によれば、複数のレーンを用いてデータフレームを送受信するにあたり、レーン数を増減させる場合であっても保護時間を設けることなくデータフレームの欠落を防止することを可能にすることができる。
本発明は、複数のレーンを用いてデータフレームを送受信するにあたり、複数の対地に向かうデータフレームを伝送することを可能にするとともに、レーン数を増減させる場合であっても保護時間を設けることなくデータフレームの欠落を防止することを可能にすることができる。
本発明のマルチレーン通信システムの構成を示す図である。 本発明のマルチレーンの構成を示す図である。 本発明の設定テーブルの内容を示す図である。 本発明のマルチレーン送信装置の構成を示す図である。 本発明のデータフレーム振分部の構成を示す図である。 本発明のデータフレーム振分の処理を示す図である。 本発明のデータストリーム分割部の構成を示す図である。 本発明のデータストリーム分割の処理を示す図である。 本発明のマルチレーン受信装置の構成を示す図である。 本発明のデータフレーム再構成部の構成を示す図である。 本発明のデータフレーム再構成の処理を示す図である。 本発明のデータフレーム多重化の処理を示す図である。
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。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（マルチレーン通信システム）
本発明のマルチレーン通信システムの構成を図１に示す。マルチレーン通信システムは、マルチレーン通信ノード装置１００、２００、３００、ネットワーク４００及び管理制御システム５００から構成される。マルチレーン通信ノード装置１００、２００、３００は、それぞれ後述のようにマルチレーン送受信装置から構成される。管理制御システム５００は、マルチレーン通信ノード装置１００、２００、３００の間の帯域に応じて、設定テーブル１に基づいて、マルチレーン通信ノード装置１００、２００、３００の間のパス（光パス又は電気パス）を、ネットワーク４００において設定することができる。
本実施形態では、マルチレーン通信ノード装置１００、２００、３００は、クライアント側に１本の１００ＧＥ（１００Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））のインタフェースを、ネットワーク４００側に１０本の１０ＧＥ（１０Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））のインタフェースを、それぞれ有する。ただし、マルチレーン通信ノード装置１００、２００、３００は、ネットワーク４００側において、１０本以下の１０ＧＥのインタフェースであれば、それぞれ任意の本数の１０ＧＥのインタフェースを用いて送受信することができる。
本発明のマルチレーンの構成を図２に示す。マルチレーン通信ノード装置１００、２００、３００の間の帯域の変化に応じて、マルチレーン通信ノード装置１００、２００、３００の間のレーン数を、ネットワーク４００において変更することができる。
マルチレーン通信ノード装置１００は、マルチレーン通信ノード装置１００、２００の間のフロー群＃１を、６本の物理レーンから構成されるレーン群＃１を用いて送受信し、マルチレーン通信ノード装置１００、３００の間のフロー群＃２を、４本の物理レーンから構成されるレーン群＃２を用いて送受信する。
マルチレーン通信ノード装置２００は、マルチレーン通信ノード装置２００、１００の間のフロー群＃１を、６本の物理レーンから構成されるレーン群＃２を用いて送受信し、マルチレーン通信ノード装置２００、３００の間のフロー群＃３を、４本の物理レーンから構成されるレーン群＃１を用いて送受信する。
マルチレーン通信ノード装置３００は、マルチレーン通信ノード装置３００、１００の間のフロー群＃２を、４本の物理レーンから構成されるレーン群＃１を用いて送受信し、マルチレーン通信ノード装置３００、２００の間のフロー群＃３を、４本の物理レーンから構成されるレーン群＃２を用いて送受信する。
本発明の設定テーブルの内容を図３に示す。本実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑで定義されるＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）タグを用いており、ＶＬＡＮタグに含まれるＶＩＤ（ＶＬＡＮ ＩＤ）及びＰＣＰ（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｃｏｄｅ Ｐｏｉｎｔ）を用いてデータフローを識別している。
マルチレーン通信ノード装置１００は、ＶＩＤ＝０ｘ０００１〜０ｘ０１００、０ｘ０ＦＦＥを有するフロー群＃１を、レーン＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃６から構成されるレーン群＃１を用いて、マルチレーン通信ノード装置２００との間で送受信する。また、マルチレーン通信ノード装置１００は、ＶＩＤ＝０ｘ０１０１〜０ｘ０２００、０ｘ０ＦＦＥを有するフロー群＃２を、レーン＃７、＃８、＃９、＃１０から構成されるレーン群＃２を用いて、マルチレーン通信ノード装置３００との間で送受信する。なお、ＶＩＤ＝０ｘ０ＦＦＥはブロードキャスト用であるため、ＶＩＤ＝０ｘ０ＦＦＥを有するフロー群を、マルチレーン通信ノード装置２００、３００との間で送受信する。
マルチレーン通信ノード装置２００は、ＶＩＤ＝０ｘ０００１〜０ｘ０１００、０ｘ０ＦＦＥを有するフロー群＃１を、レーン＃５、＃６、＃７、＃８、＃９、＃１０から構成されるレーン群＃２を用いて、マルチレーン通信ノード装置１００との間で送受信する。また、マルチレーン通信ノード装置２００は、ＶＩＤ＝０ｘ０２０１〜０ｘ０３００、０ｘ０ＦＦＥを有するフロー群＃３を、レーン＃１、＃２、＃３、＃４から構成されるレーン群＃１を用いて、マルチレーン通信ノード装置３００との間で送受信する。なお、ＶＩＤ＝０ｘ０ＦＦＥはブロードキャスト用であるため、ＶＩＤ＝０ｘ０ＦＦＥを有するフロー群を、マルチレーン通信ノード装置１００、３００との間で送受信する。
マルチレーン通信ノード装置３００は、ＶＩＤ＝０ｘ０１０１〜０ｘ０２００、０ｘ０ＦＦＥを有するフロー群＃２を、レーン＃１、＃２、＃３、＃４から構成されるレーン群＃１を用いて、マルチレーン通信ノード装置１００との間で送受信する。また、マルチレーン通信ノード装置３００は、ＶＩＤ＝０ｘ０２０１〜０ｘ０３００、０ｘ０ＦＦＥを有するフロー群＃３を、レーン＃５、＃６、＃７、＃８から構成されるレーン群＃２を用いて、マルチレーン通信ノード装置２００との間で送受信する。なお、ＶＩＤ＝０ｘ０ＦＦＥはブロードキャスト用であるため、ＶＩＤ＝０ｘ０ＦＦＥを有するフロー群を、マルチレーン通信ノード装置１００、２００との間で送受信する。
（マルチレーン送信装置）
本発明のマルチレーン通信ノード装置が備えるマルチレーン送信装置の構成を図４に示す。マルチレーン送信装置Ｔは、物理インタフェース２、データフレーム振分部３、バッファメモリ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、データストリーム分割部５及び物理インタフェース６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇ、６Ｈ、６Ｉ、６Ｊから構成される。
以下のマルチレーン送信装置Ｔの説明では、マルチレーン通信ノード装置１００からマルチレーン通信ノード装置２００、３００へとデータフレームを送信する場合を取り扱う。つまり、以下の説明のマルチレーン送信装置Ｔは、マルチレーン通信ノード装置１００が備えるものである。他の組み合わせのマルチレーン通信ノード装置の間でデータフレームを送信する場合も、マルチレーン通信ノード装置１００からマルチレーン通信ノード装置２００、３００へとデータフレームを送信する場合と同様である。
物理インタフェース２は、クライアント側からの入力信号を、ＣＧＭＩＩ（１００Ｇ Ｍｅｄｉｕｍ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）形式、即ち、６４ｂｉｔのデータ及び８ｂｉｔの制御信号からなる形式に復調・復号する。
データフレーム振分部３は、データフレームを送信先に基づいて振り分ける。本発明のデータフレーム振分部の構成を図５に示す。データフレーム振分部３は、ＶＬＡＮタグ解読部３１及びデータフレーム書込部３２から構成される。
ＶＬＡＮタグ解読部３１は、データフレームからＶＩＤ及びＰＣＰを解読する。データフレーム書込部３２は、設定テーブル１に従って、ＶＩＤ及びＰＣＰに基づいて、データフレームを以下の４種類のフローに振り分ける。
フロー＃１：ＶＩＤ＝０ｘ０００１〜０ｘ０１００、０ｘ０ＦＦＥ、ＰＣＰ＝７
フロー＃２：ＶＩＤ＝０ｘ０００１〜０ｘ０１００、０ｘ０ＦＦＥ、ＰＣＰ＝０〜６
フロー＃３：ＶＩＤ＝０ｘ０１０１〜０ｘ０２００、０ｘ０ＦＦＥ、ＰＣＰ＝７
フロー＃４：ＶＩＤ＝０ｘ０１０１〜０ｘ０２００、０ｘ０ＦＦＥ、ＰＣＰ＝０〜６
ここで、設定テーブル１に設定されているように、フロー＃１、＃２は、フロー群＃１に属しており、フロー＃３、＃４は、フロー群＃２に属している。
本発明のデータフレーム振分の処理を図６に示す。データフレーム書込部３２は、データフレームＤＦ＃１、ＤＦ＃２、ＤＦ＃３、ＤＦ＃４、ＤＦ＃５、ＤＦ＃６、ＤＦ＃７、ＤＦ＃８、ＤＦ＃９、ＤＦ＃１０、ＤＦ＃１１、ＤＦ＃１２を入力する。
データフレーム書込部３２の上述の処理と並行して、ＶＬＡＮタグ解読部３１は、データフレームＤＦ＃１、ＤＦ＃７、ＤＦ＃８、ＤＦ＃１２において、ＶＩＤ＝０ｘ０１００、ＰＣＰ＝７と解読し、データフレームＤＦ＃４、ＤＦ＃５、ＤＦ＃１１において、ＶＩＤ＝０ｘ０１００、ＰＣＰ＝０と解読し、データフレームＤＦ＃２、ＤＦ＃６、ＤＦ＃１０において、ＶＩＤ＝０ｘ０２００、ＰＣＰ＝７と解読し、データフレームＤＦ＃３、ＤＦ＃９、ＤＦ＃１３において、ＶＩＤ＝０ｘ０２００、ＰＣＰ＝０と解読する。
そして、データフレーム書込部３２は、データフレームＤＦ＃１、ＤＦ＃７、ＤＦ＃８、ＤＦ＃１２を、フロー＃１として振り分け、データフレームＤＦ＃４、ＤＦ＃５、ＤＦ＃１１を、フロー＃２として振り分け、データフレームＤＦ＃２、ＤＦ＃６、ＤＦ＃１０を、フロー＃３として振り分け、データフレームＤＦ＃３、ＤＦ＃９、ＤＦ＃１３を、フロー＃４として振り分ける。ここで、データフレーム書込部３２は、各フローにおいて各データフレームＤＦの間に、ＩＦＧ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｇａｐ）を挿入する。
バッファメモリ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄは、それぞれフロー＃１、＃２、＃３、＃４を格納する。バッファメモリ４の個数及び各バッファメモリ４に割り当てられる容量は、フローの個数及び各フロー群に割り当てられるレーンの本数に応じて、動的に設定される。具体的には、バッファメモリ４の個数は、フローの個数が４個であることから、４個に設定される。そして、各バッファメモリ４に割り当てられる容量は、各フローの帯域の大小に応じて、全バッファメモリ容量を比例配分したものに設定される。
データストリーム分割部５は、図７及び図８を用いて説明するように、データストリームを分割する。本発明のデータストリーム分割部の構成を図７に示す。本発明のデータストリーム分割の処理を図８に示す。データストリーム分割部５は、データフレーム読出部５１、符号化部５２、データ列分割部５３、フロー群情報順序情報付加部５４、伝送フレーム処理部５５及びレーン選択出力部５６から構成される。
データフレーム読出部５１は、設定テーブル１を参照して、フロー群＃１のデータフレームを読み出すときには、フロー＃１、＃２のデータフレームをそれぞれ格納するバッファメモリ４Ａ、４Ｂから読み出す。データフレーム読出部５１は、設定テーブル１を参照して、フロー群＃２のデータフレームを読み出すときには、フロー＃３、＃４のデータフレームをそれぞれ格納するバッファメモリ４Ｃ、４Ｄから読み出す。
具体的には、図８においては、データフレーム読出部５１は、データフレームＤＦ＃１、ＤＦ＃４、ＤＦ＃５、ＤＦ＃７、ＤＦ＃８、ＤＦ＃１１、ＤＦ＃１２並びにこれらのデータフレームＤＦに対応するＶＬＡＮタグ及びＩＦＧを、バッファメモリ４Ａ、４Ｂから読み出す。なお、データフレーム読出部５１は、マルチレーン通信ノード装置１００、３００の間のデータフレームについても、マルチレーン通信ノード装置１００、２００の間のデータフレームと同様に、読み出しを行なう。
データフレーム読出部５１は、フロー群＃１、＃２のデータフレームを読み出すときには、フロー群＃１、＃２に割り当てられる帯域に応じて、フロー＃１、＃２、＃３、＃４のデータフレームの読み出し速度を調整するという、シェーピングを行なう。なお、フロー群＃１に割り当てられる帯域は、設定テーブル１に設定されているように、レーン＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃６に対応する６０Ｇｂｐｓである。また、フロー群＃２に割り当てられる帯域は、設定テーブル１に設定されているように、レーン＃７、＃８、＃９、＃１０に対応する４０Ｇｂｐｓである。
データフレーム読出部５１は、設定テーブル１を参照して、読み出したＶＬＡＮタグのＶＩＤ及びＰＣＰに基づいて、読み出したデータフレームのフロー群を判定して、フロー群の情報をフロー群情報順序情報付加部５４及びレーン選択出力部５６に通知する。
符号化部５２は、データフレーム読出部５１が読み出したデータフレームを、ＣＧＭＩＩ形式から６４ｂ／６５ｂ符号化する。６４ｂ／６５ｂ符号化では、６４ｂｉｔのデータに対してスクランブルを行ない、制御コードを含むか否かを識別するための１ｂｉｔのフラグを付加する。データ列分割部５３は、符号化部５２が６４ｂ／６５ｂ符号化したデータフレームを、一定の長さのデータブロックに分割する。
具体的には、図８においては、符号化部５２は、データフレームＤＦ＃１、ＤＦ＃４、ＤＦ＃５、ＤＦ＃７、ＤＦ＃８、ＤＦ＃１１、ＤＦ＃１２並びにこれらのデータフレームＤＦに対応するＶＬＡＮタグ及びＩＦＧを、６４ｂ／６５ｂ符号化する。そして、データ列分割部５３は、符号化部５２が６４ｂ／６５ｂ符号化したデータフレームを、データブロックＤＢ＃１、ＤＢ＃２、ＤＢ＃３、ＤＢ＃４、ＤＢ＃５、ＤＢ＃６、ＤＢ＃７、ＤＢ＃８、ＤＢ＃９に分割する。なお、符号化部５２及びデータ列分割部５３は、マルチレーン通信ノード装置１００、３００の間のデータフレームについても、マルチレーン通信ノード装置１００、２００の間のデータフレームと同様に、６４ｂ／６５ｂ符号化及びデータブロックへの分割を行なう。
フロー群情報順序情報付加部５４は、データフレーム振分部３が各送信先に基づいて振り分けた各データフレームに、送信元及び各送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加する。
フロー群情報は、送信元であるマルチレーン通信ノード装置１００及び各送信先であるマルチレーン通信ノード装置２００、３００に対応するフロー群＃１、＃２を示す情報である。フロー群情報は、例えばフロー群識別子ＦＧ−ＩＤ（Ｆｌｏｗ Ｇｒｏｕｐ−Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）などであり、マルチレーン通信ノード装置に対して一意に定める装置ＩＤ及びフロー群番号の組み合わせを用いることも可能であるし、管理制御システム５００からテンポラリに払い出すことも可能である。順序情報は、例えば各フロー群内で連続するシーケンス番号ＳＮ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｎｕｍｂｅｒ）などである。
具体的には、図８では、フロー群情報順序情報付加部５４は、データフレーム読出部５１から通知されたフロー群＃１の情報に基づいて、データブロックＤＢ＃１、ＤＢ＃２、ＤＢ＃３、ＤＢ＃４、ＤＢ＃５、ＤＢ＃６、ＤＢ＃７、ＤＢ＃８、ＤＢ＃９に、フロー群識別子ＦＧ−ＩＤ及びシーケンス番号ＳＮを付加する。データブロックＤＢ＃１〜ＤＢ＃９に対して、シーケンス番号ＳＮとして、１〜９が付加されている。なお、フロー群情報順序情報付加部５４は、マルチレーン通信ノード装置１００、３００の間のデータフレームについても、マルチレーン通信ノード装置１００、２００の間のデータフレームと同様に、フロー群識別子ＦＧ−ＩＤ及びシーケンス番号ＳＮの付加を行なう。
伝送フレーム処理部５５は、フロー群情報順序情報付加部５４がフロー群識別子ＦＧ−ＩＤ及びシーケンス番号ＳＮを付加したデータブロックを、伝送フレームの形式に変換する。本実施形態では、ネットワーク４００側の転送方式として、１０ＧＥを使用している。図８に示したように、伝送フレーム処理部５５は、イーサネット（登録商標）のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ヘッダ及びＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を付加して、イーサネット（登録商標）ＭＡＣフレームの形式に変換する。
レーン選択出力部５６は、フロー群情報順序情報付加部５４が各フロー群情報及び各順序情報を付加した各データフレームを、各フロー群情報（フロー群＃１、＃２）に対応する一又は複数のレーン（レーン群＃１、＃２）を用いて各送信先に送信する。
具体的には、図８では、レーン選択出力部５６は、データフレーム読出部５１から通知されたフロー群＃１の情報、並びに設定テーブル１から入力したフロー群＃１及びレーン群＃１の対応関係に基づいて、データブロックＤＢ＃１、ＤＢ＃２、ＤＢ＃３、ＤＢ＃４、ＤＢ＃５、ＤＢ＃６、ＤＢ＃７、ＤＢ＃８、ＤＢ＃９を、レーン群＃１に出力する。
そして、レーン選択出力部５６は、設定テーブル１から入力したレーン群＃１及びレーン＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃６の対応関係に基づいて、データブロックＤＢ＃１、ＤＢ＃２、ＤＢ＃３、ＤＢ＃４、ＤＢ＃５、ＤＢ＃６、ＤＢ＃７、ＤＢ＃８、ＤＢ＃９を、レーン＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃６に、ラウンドロビンで出力する。
なお、レーン選択出力部５６は、マルチレーン通信ノード装置１００、３００の間のデータフレームについても、マルチレーン通信ノード装置１００、２００の間のデータフレームと同様に、データブロックＤＢの出力を行なう。
物理インタフェース６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇ、６Ｈ、６Ｉ、６Ｊは、それぞれレーン＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃６、＃７、＃８、＃９、＃１０に対応し、データブロックＤＢを符号化・変調しネットワーク４００側に出力する。
（マルチレーン受信装置）
本発明のマルチレーン通信ノード装置が備えるマルチレーン受信装置の構成を図９に示す。マルチレーン受信装置Ｒは、物理インタフェース７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ、７Ｇ、７Ｈ、７Ｉ、７Ｊ、データフレーム再構成部８、バッファメモリ９Ａ、９Ｂ、データフレーム多重化部１０及び物理インタフェース１１から構成される。
以下のマルチレーン受信装置Ｒの説明では、マルチレーン通信ノード装置１００、３００からマルチレーン通信ノード装置２００へとデータフレームを受信する場合を取り扱う。つまり、以下の説明のマルチレーン受信装置Ｒは、マルチレーン通信ノード装置２００が備えるものである。他の組み合わせのマルチレーン通信ノード装置の間でデータフレームを受信する場合も、マルチレーン通信ノード装置１００、３００からマルチレーン通信ノード装置２００へとデータフレームを受信する場合と同様である。
物理インタフェース７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ、７Ｇ、７Ｈ、７Ｉ、７Ｊは、データフレーム受信部として、各送信元及び送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報（フロー群＃１、＃３）と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加された各データフレームを、各フロー群情報（フロー群＃１、＃３）に対応する一又は複数のレーン（レーン群＃２、＃１）を用いて各送信元から受信する。
物理インタフェース７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ、７Ｇ、７Ｈ、７Ｉ、７Ｊは、それぞれレーン＃１、＃２、＃３、＃４、＃５、＃６、＃７、＃８、＃９、＃１０に対応し、データブロックＤＢをネットワーク４００側から入力し復号・復調する。
データフレーム再構成部８は、図１０及び図１１を用いて説明するように、各フロー群情報及び各順序情報を付加された各データフレームを、各順序情報に基づいて並べ替えて再構成する。本発明のデータフレーム再構成部の構成を図１０に示す。本発明のデータフレーム再構成の処理を図１１に示す。データフレーム再構成部８は、伝送フレーム処理部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ、８１Ｄ、８１Ｅ、８１Ｆ、８１Ｇ、８１Ｈ、８１Ｉ、８１Ｊ、レーン選択結合部８２、復号部８３及びデータフレーム振分部８４から構成される。
伝送フレーム処理部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ、８１Ｄ、８１Ｅ、８１Ｆ、８１Ｇ、８１Ｈ、８１Ｉ、８１Ｊは、それぞれ物理インタフェース７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ、７Ｇ、７Ｈ、７Ｉ、７Ｊに対応し、１０ＧＥのイーサネット（登録商標）フレームからＭＡＣヘッダ及びＦＣＳを取り除きペイロードを取り出し、フロー群識別子ＦＧ−ＩＤ、シーケンス番号ＳＮ及びデータブロックＤＢを分割してバッファする。
レーン選択結合部８２は、伝送フレーム処理部８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ、８１Ｄ、８１Ｅ、８１Ｆ、８１Ｇ、８１Ｈ、８１Ｉ、８１Ｊから、フロー群識別子ＦＧ−ＩＤを読み出す。そして、レーン選択結合部８２は、同一のフロー群識別子ＦＧ−ＩＤを読み出した伝送フレーム処理部８１から、シーケンス番号ＳＮ及びデータブロックＤＢを読み出す。そして、レーン選択結合部８２は、同一のフロー群識別子ＦＧ−ＩＤについて、シーケンス番号ＳＮに基づいて、データブロックＤＢを並べ替えて再構成する。
具体的には、図１１では、レーン選択結合部８２は、伝送フレーム処理部８１Ｅ、８１Ｆ、８１Ｇ、８１Ｈ、８１Ｉ、８１Ｊから、同一のフロー群識別子ＦＧ−ＩＤを読み出す。そして、レーン選択結合部８２は、同一のフロー群識別子ＦＧ−ＩＤを読み出した伝送フレーム処理部８１Ｅ、８１Ｆ、８１Ｇ、８１Ｈ、８１Ｉ、８１Ｊから、シーケンス番号ＳＮ（１〜９）及びデータブロックＤＢ＃１〜ＤＢ＃９を読み出す。そして、レーン選択結合部８２は、同一のフロー群識別子ＦＧ−ＩＤについて、シーケンス番号ＳＮ（１〜９）に基づいて、データブロックＤＢ＃１〜ＤＢ＃９を並べ替えて再構成する。
なお、レーン選択結合部８２は、マルチレーン通信ノード装置２００、３００の間のデータフレームについても、マルチレーン通信ノード装置１００、２００の間のデータフレームと同様に、データブロックＤＢの再構成を行なう。
復号部８３は、レーン選択結合部８２が再構成したデータブロックＤＢを、６４ｂ／６５ｂ符号化からＣＧＭＩＩ形式に復号する。
具体的には、図１１では、復号部８３は、レーン選択結合部８２が再構成したデータブロックＤＢ＃１〜ＤＢ＃９を、６４ｂ／６５ｂ符号化からＣＧＭＩＩ形式に復号して、データフレームＤＦ＃１、ＤＦ＃４、ＤＦ＃５、ＤＦ＃７、ＤＦ＃８、ＤＦ＃１１、ＤＦ＃１２並びにこれらのデータフレームＤＦに対応するＶＬＡＮタグ及びＩＦＧを生成する。
なお、復号部８３は、マルチレーン通信ノード装置２００、３００の間のデータフレームについても、マルチレーン通信ノード装置１００、２００の間のデータフレームと同様に、データブロックＤＢの復号を行なう。
データフレーム振分部８４は、設定テーブル１に従って、ＶＩＤ及びＰＣＰに基づいて、データフレームＤＦを以下の２種類のフロー群に振り分ける。
フロー群＃１：ＶＩＤ＝０ｘ０００１〜０ｘ０１００、０ｘ０ＦＦＥ、ＰＣＰ＝７
フロー群＃１：ＶＩＤ＝０ｘ０００１〜０ｘ０１００、０ｘ０ＦＦＥ、ＰＣＰ＝０〜６
フロー群＃３：ＶＩＤ＝０ｘ０２０１〜０ｘ０３００、０ｘ０ＦＦＥ、ＰＣＰ＝７
フロー群＃３：ＶＩＤ＝０ｘ０２０１〜０ｘ０３００、０ｘ０ＦＦＥ、ＰＣＰ＝０〜６
ここで、設定テーブル１に設定されているように、上述の１個目及び２個目のフロー群＃１は、それぞれフロー＃１、＃２に対応しており、上述の１個目及び２個目のフロー群＃３は、それぞれフロー＃３、＃４に対応している。
バッファメモリ９Ａ、９Ｂは、それぞれフロー群＃１、＃３を格納する。バッファメモリ９の個数及び各バッファメモリ９に割り当てられる容量は、フロー群の個数及び各フロー群に割り当てられるレーンの本数に応じて、動的に設定される。具体的には、バッファメモリ９の個数は、フロー群の個数が２個であることから、２個に設定される。そして、各バッファメモリ９に割り当てられる容量は、各フロー群の帯域の大小に応じて、全バッファメモリ容量を比例配分したものに設定される。
データフレーム多重化部１０は、バッファメモリ９Ａ、９Ｂ内に、データフレームＤＦの「フレーム終了」制御コードが存在するかどうかをモニタする。そして、データフレーム多重化部１０は、バッファメモリ９Ａ、９Ｂ内に、データフレームＤＦの「フレーム終了」制御コードが存在することをモニタすれば、図１２に示したように、バッファメモリ９Ａ、９ＢからデータフレームＤＦを読み出して多重化する。そして、データフレーム多重化部１０は、速度を調整して物理インタフェース１１に出力する。
（マルチレーン通信システムの効果）
図４から図８を用いて説明したように、マルチレーン送信装置Ｔは、各送信先に基づいて振り分けた各データフレームに、送信元及び各送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加する。
図９から図１２を用いて説明したように、マルチレーン受信装置Ｒは、各送信元及び送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加された各データフレームを、各順序情報に基づいて並べ替えて再構成する。
よって、複数のレーンを用いてデータフレームを送受信するにあたり、複数の対地に向かうデータフレームを伝送することを可能にすることができる。
そして、同一の送信先へのデータフレームは、単一又は複数のレーンを用いて送受信することができるため、同一の送信先へのデータフレームの帯域が、単一のレーンの帯域を越えても、複数のレーンを用いることができる。これは、同一の送信先へのデータフレームの順序を正しく保つためには、同一の送信先へのデータフレームは、単一のレーンを用いて送受信するしかなく、同一の送信先へのデータフレームの帯域が、単一のレーンの帯域を越えても、複数のレーンを用いることができないこととは対照的である。
ここで、データフレーム再構成部８は、マルチレーン受信装置Ｒに接続される全ての複数のレーンについて、データフレームＤＦを受信しているかどうかを常時モニタする。
図２では、マルチレーン通信ノード装置１００からマルチレーン通信ノード装置２００への物理レーンは６本であり、マルチレーン通信ノード装置１００からマルチレーン通信ノード装置３００への物理レーンは４本である。ここで、物理レーンの切り替えが発生する状況を考え、マルチレーン通信ノード装置１００からマルチレーン通信ノード装置２００への物理レーンは５本に減り、マルチレーン通信ノード装置１００からマルチレーン通信ノード装置３００への物理レーンは５本に増える。
すると、マルチレーン通信ノード装置２００では、マルチレーン通信ノード装置１００からデータフレームＤＦを受信するにあたり、未だに６個の伝送フレーム処理部８１が動作していても、データフレームＤＦの欠落が発生する問題は生じない。しかし、マルチレーン通信ノード装置３００では、マルチレーン通信ノード装置１００からデータフレームＤＦを受信するにあたり、未だに４個の伝送フレーム処理部８１しか動作していなければ、データフレームＤＦの欠落が発生する問題が生じる。
しかし、レーン選択結合部８２は、全ての伝送フレーム処理部８１について、データフレームＤＦを受信しているかどうかを常時モニタする。
よって、複数のレーンを用いてデータフレームを送受信するにあたり、レーン数を増減させる場合であっても保護時間を設けることなくデータフレームの欠落を防止することを可能にすることができる。これは、データフレームの転送中には、レーン数を増減させないことにより、データフレームの欠落を防止することとは対照的である。
（変形例）
本実施形態では、データフレーム振分部３は、ＶＬＡＮタグのＶＩＤ及びＰＣＰに基づいて、データフレームを各フローに振り分ける。ここで、変形例として、データフレーム振分部３は、ＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）で定義されるシムヘッダのラベル及びＥＸＰ（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ）に基づいて、データフレームを各フローに振り分けてもよい。
本実施形態では、レーン選択出力部５６は、各データブロックＤＢを各レーンに、ラウンドロビンで出力している。ここで、変形例として、レーン選択出力部５６は、各データブロックＤＢを各レーンに、ラウンドロビン以外の方法で出力してもよい。
本実施形態では、各バッファメモリ４に割り当てられる容量は、各フローの帯域の大小に応じて、全バッファメモリ容量を比例配分したものに設定され、各バッファメモリ９に割り当てられる容量は、各フロー群の帯域の大小に応じて、全バッファメモリ容量を比例配分したものに設定される。ここで、変形例として、各バッファメモリ４及び各バッファメモリ９に割り当てられる容量は、上述の比例配分の方法によらず設定されてもよい。
本実施形態では、クライアント側に１００ＧＥの物理インタフェースを配置し、ネットワーク４００側に１０ＧＥの物理インタフェースを配置する。ここで、変形例として、クライアント側に４０ＧＥの物理インタフェースを配置し、ネットワーク４００側にＯＴＮ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の物理インタフェースを配置するなど、様々な形態を採用することができる。
本発明に係るマルチレーン送信装置及びマルチレーン受信装置は、複数の物理レーンを論理的に束ねて、高速データリンクを経済的に実現するのに適している。
１００、２００、３００：マルチレーン通信ノード装置
４００：ネットワーク
５００：管理制御システム
Ｔ：マルチレーン送信装置
Ｒ：マルチレーン受信装置
１：設定テーブル
２：物理インタフェース
３：データフレーム振分部
４：バッファメモリ
５：データストリーム分割部
６：物理インタフェース
７：物理インタフェース
８：データフレーム再構成部
９：バッファメモリ
１０：データフレーム多重化部
１１：物理インタフェース
３１：ＶＬＡＮタグ解読部
３２：データフレーム書込部
５１：データフレーム読出部
５２：符号化部
５３：データ列分割部
５４：フロー群情報順序情報付加部
５５：伝送フレーム処理部
５６：レーン選択出力部
８１：伝送フレーム処理部
８２：レーン選択結合部
８３：復号部
８４：データフレーム振分部

Claims (4)

  1. 複数のレーンを用いてデータフレームを受信するマルチレーン受信装置であって、
    各送信元及び送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加された各データフレームを、各フロー群情報に対応する一又は複数のレーンを用いて各送信元から受信するデータフレーム受信部と、
    前記マルチレーン受信装置に接続される全ての複数のレーンについて、データフレームを受信しているかどうかを常時モニタし、各フロー群情報及び各順序情報を付加された各データフレームを、各順序情報に基づいて並べ替えて再構成するデータフレーム再構成部と、
    を備えることを特徴とするマルチレーン受信装置。
  2. 複数のレーンを用いてマルチレーン送信装置から請求項１に記載のマルチレーン受信装置へデータフレームを送信するマルチレーン送受信システムであって、
    前記マルチレーン送信装置は、
    データフレームを送信先に基づいて振り分けるデータフレーム振分部と、
    前記データフレーム振分部が各送信先に基づいて振り分けた各データフレームに、送信元及び各送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加するフロー群情報順序情報付加部と、
    前記フロー群情報順序情報付加部が各フロー群情報及び各順序情報を付加した各データフレームを、各フロー群情報に対応する一又は複数のレーンを用いて各送信先に送信するレーン選択出力部と、
    を備えることを特徴とするマルチレーン送受信システム。
  3. 複数のレーンを用いてデータフレームを受信するマルチレーン受信装置におけるマルチレーン受信方法であって、
    各送信元及び送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加された各データフレームを、各フロー群情報に対応する一又は複数のレーンを用いて各送信元から受信するデータフレーム受信ステップと、
    前記マルチレーン受信装置に接続される全ての複数のレーンについて、データフレームを受信しているかどうかを常時モニタし、各フロー群情報及び各順序情報を付加された各データフレームを、各順序情報に基づいて並べ替えて再構成するデータフレーム再構成ステップと、
    を順に備えることを特徴とするマルチレーン受信方法。
  4. 複数のレーンを用いてマルチレーン送信装置からマルチレーン受信装置へデータフレームを送信するマルチレーン送信システムにおけるマルチレーン送受信方法であって、
    前記マルチレーン送信装置が、
    データフレームを送信先に基づいて振り分けるデータフレーム振分ステップと、
    前記データフレーム振分ステップで各送信先に基づいて振り分けた各データフレームに、送信元及び各送信先に対応するフロー群を示すフロー群情報と、各データフレームの順序を示す順序情報と、を付加するフロー群情報順序情報付加ステップと、
    前記フロー群情報順序情報付加ステップで各フロー群情報及び各順序情報を付加した各データフレームを、各フロー群情報に対応する一又は複数のレーンを用いて各送信先に送信するレーン選択出力ステップと、
    を順に実行し、
    前記マルチレーン受信装置が、請求項３に記載の各ステップを実行する、
    ことを特徴とするマルチレーン送受信方法。
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