通信装置、中継装置及びネットワークシステム
【課題】ネットワークの利用効率を向上させる。
【解決手段】本中継装置は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う中継装置であって、タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットと第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表す第１のデータを含む制御パケットと、第１のデータパケットと、第２のデータパケットとを受信する受信部と、第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む制御パケットを受信部が受信した場合、制御パケットを受信したタイムスロットにおいて受信部が受信した第２のデータパケットをデータ格納部に格納する識別部と、データ格納部に格納された第２のデータパケットを、第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部とを有する。
【解決手段】本中継装置は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う中継装置であって、タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットと第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表す第１のデータを含む制御パケットと、第１のデータパケットと、第２のデータパケットとを受信する受信部と、第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む制御パケットを受信部が受信した場合、制御パケットを受信したタイムスロットにおいて受信部が受信した第２のデータパケットをデータ格納部に格納する識別部と、データ格納部に格納された第２のデータパケットを、第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行うための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、データセンタ内のネットワークで、サーバ系のトラフィックを収容するＬＡＮ（Local Area Network）と、ディスク系のトラフィックを収容するＳＡＮ（Storage Area Network）又はＤＡＮ（Disk Area Network）を１つのネットワークに統合しようとする動きがある。このような統合を行う場合、帯域保証の要否等といった性質の異なるトラフィックを１つのネットワークに収容することになる。
【０００３】
一方、タイムスロット（以下、スロットとも呼ぶ）を用いた時分割多重（ＴＤＭ，Time Division Multiplexing）通信方式によって、ルータの消費電力をシステム的に低減する技術が存在している。例えば、図１に示す例では、回線交換的な手法によりエッジノードで擬似スロットを一定の時間間隔で同期生成して、これに合わせてパケット送出を適切にスケジューリングする。また、中継ノードにおいては擬似スロットを識別してスロット毎にパケットをスイッチングすることで、バッファレス伝送を行い、省電力化を実現する。すなわち、高速検索の可能なメモリを使用したルーティングテーブルや、大容量のメモリによるデータバッファを排除することにより、ルータの消費電力を抑制している。
【０００４】
また、管理サーバが、エッジノードの組み合わせで決められる経路に対し予定された使用帯域に合わせて、複数のパス（以下、フローとも呼ぶ）を各スロットに動的に割り当てる技術も存在する。例えば、運用前の静的な固定分割り当てと、運用中の動的な変動分割り当てとにより実現される。
【０００５】
しかしながら、いずれの技術であっても、各フローに対し帯域を専有させるように割り当てる。従って、例えば図２に示すように、あるフローに割り当てられた帯域の一部を使用していない場合であっても、他のフローは割り当てられた帯域を超えて通信を行うことができない。図２の例では、各リンクの帯域が１．０Ｇｂｐｓであるものとし、２つのフローＡ及びＢに対してそれぞれ０．５Ｇｂｐｓが割り当てられている。なお、各リンクにおける帯域の和が１．０Ｇｂｐｓを超えないように各フローに対して帯域を割り当てるため、ボトルネック箇所の帯域に合わせて、フローＡ及びＢには０．５Ｇｂｐｓずつが割り当てられている。従来の技術では、例えばフローＡの実使用帯域が０．５Ｇｂｐｓ未満の場合でも、フローＢは割り当てられた０．５Ｇｂｐｓを超える帯域を使用することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３１３７４５号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９８５７号公報
【特許文献３】特開２００２−２４７０７２号公報
【特許文献４】特開平８−１２５６５４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】光延，栗田，掛水，”ネットワーク省電力化に向けたパケット転送スケジューリング −バッファレスネットワークへの適用−”，電子情報通信学会２０１０年総合大会，２０１０年３月
【非特許文献２】栗田，光延，掛水，”ネットワークの省電力化を実現するパケット転送スケジューリング”，電子情報通信学会ネットワークシステム研究会，２０１０年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、一側面として、ネットワークの利用効率を向上させるための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施の形態に係る中継装置は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う中継装置であって、（Ａ）タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットと第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表す第１のデータを含む制御パケットと、第１のデータパケットと、第２のデータパケットとを受信する受信部と、（Ｂ）第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む制御パケットを受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて受信部が受信した第２のデータパケットをデータ格納部に格納する識別部と、（Ｃ）データ格納部に格納された第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部とを有する。
【００１０】
本実施の形態に係る通信装置は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置であって、（Ａ）タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、（Ｂ）タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信されるデータパケット以外のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットとタイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラとを有する。
【００１１】
本実施の形態に係るネットワークシステムは、（Ａ）有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置と、（Ｂ）中継装置とを有し、通信装置は、（Ａ１）タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、（Ａ２）タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとして送信し得るデータパケットがあり、データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、第１のデータパケットと第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表すデータが設定される制御パケットに対して第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを設定し、当該制御パケットと第２のデータパケットとして送信し得るデータパケットとを、判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラとを有し、中継装置は、（Ｂ１）制御パケットと第１のデータパケットと第２のデータパケットとを受信する受信部と、（Ｂ２）第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータが設定された制御パケットを受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて受信部が受信した第２のデータパケットをデータ保持部に格納する識別部と、（Ｂ３）データ保持部に格納された第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
ネットワークの利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、従来技術を説明するための図である。
【図２】図２は、従来技術を説明するための図である。
【図３】図３は、実施の形態に係るネットワークシステムの構成を説明するための図である。
【図４】図４は、実施の形態に係るネットワークシステムの処理を説明するための図である
【図５】図５は、実施の形態に係るエンドシステムの機能ブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る中継ノードの機能ブロック図である。
【図７】図７は、エンドシステムがパケットを受信した場合の処理の処理フローを示す図である。
【図８】図８は、エンドシステムテーブル格納部に格納されるデータの一例を示す図である。
【図９】図９は、パス管理テーブル格納部に格納されるデータの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、スロット予約テーブル格納部に格納されるデータの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、エンドシステムにおける割り込み処理の処理フローを示す図である。
【図１２】図１２は、マーキングポリシ（ｍａｒｋパラメータ）の値の意味の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、マーキングポリシ（ｍａｒｋパラメータ）の一例を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、制御パケットとスロットとの関係を説明するための図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、制御パケットのフォーマットの一例を説明するための図である。
【図１５】図１５は、中継ノードがパケットを受信した場合の処理の処理フローを示す図である。
【図１６】図１６は、スロットテーブル格納部に格納されるデータの一例を示す図である。
【図１７】図１７は、中継ノードにおける割り込み処理の処理フローを示す図である。
【図１８】図１８は、コンピュータの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、図３及び図４を用いて、本技術の実施の形態に係るネットワークシステム全体の処理について説明する。
【００１５】
本実施の形態では、図３に示すようなネットワーク構成を例に説明する。図３のネットワークシステムには、３つのエンドシステム１（エンドシステム１ａ、１ｂ及び１ｃ）と、２つの中継ノード３（中継ノード３ａ及び３ｂ）とが含まれる。そして、エンドシステム１ａと中継ノード３ａとの間、エンドシステム１ｂと中継ノード３ａとの間、中継ノード３ａと中継ノード３ｂとの間及び中継ノード３ｂとエンドシステム１ｃとの間が、それぞれ有線で接続されている。また、矢印で示すように、エンドシステム１ａ及びエンドシステム１ｂの各々から、エンドシステム１ｃへのトラフィックフローが存在するものとする。なお、エンドシステム１は、データパケットを送受信する端末であってもよいし、そのような端末に接続されたエッジノードであってもよい。このようなネットワークシステムにおいて、時分割多重通信を行う。
【００１６】
次に、図４を用いてエンドシステム１及び中継ノード３の動作を説明する。時分割多重通信では、通信回線を使用する時間を所定のフレームに区切り、さらにそのフレームを分割した複数のスロットを用いて通信を行う。すなわち、各スロットは一定のフレーム周期の通信タイミングとして回ってくる。図４では、エンドシステム１ａ、エンドシステム１ｂ及び中継ノード３ａから送信されるパケットを時間軸に沿って模式的に示している。なお、各フレームは３つのスロットに分割されており、各四角形は１つのスロットを表している。ここで、エンドシステム１ａからエンドシステム１ｃへのパスに、各フレームにおける１番目のスロットが予約され、エンドシステム１ｂからエンドシステム１ｃへのパスに、各フレームにおける２番目のスロットが予約されているものとする。
【００１７】
なお、スロットの予約は、エンドシステム１が、送信元エンドシステムの識別子及び送信先エンドシステムの識別子を含むスロット割当要求を送信し、管理サーバが、スロットＩＤと通信経路（以下、パス又はフローとも呼ぶ）とを決定することにより行われる。また、エンドシステム１は、割り当てられたスロットＩＤと通信経路情報とを管理サーバから受信し、保持しておくと共に、これらのデータ含む制御パケットを割り当てられた通信経路上の中継ノード３へ送信する。これらのデータは、中継ノード３を経由して送信先のエンドシステム１まで通知され、スロットの予約に係る情報が共有される。このような管理サーバ及びスロットの予約処理は、従来の技術と同様である。
【００１８】
動作の説明に戻り、エンドシステム１ａ又は１ｂのアプリケーションにおいて、エンドシステム１ｃへ送信すべきパケットが発生した場合（図４：ステップ（１））、又は図示していない他の端末からエンドシステム１ａ又は１ｂが、エンドシステム１ｃへ送信すべきパケットを受信した場合、送信先エンドシステムに対応するキューにパケットを格納する。なお、対応するキューが存在しない場合は、例えばキューを生成してからパケットを格納し、当該パスについて上で述べたように管理サーバに対してスロット割当要求を送信する。
【００１９】
また、エンドシステム１は、パケットのキューへの格納とは独立して、キューに格納されたパケットをスロットのタイミングで送信する（ステップ（２））。ここで、本実施の形態のエンドシステム１は、予約されたスロット及び予約されていないスロットの両方を使用する。なお、各スロットにおいて送信される制御パケットに、当該送信が予約に基づくスロットを用いるものか否かを設定するためのマーク領域を設け、同一のスロットで送信されるデータパケットが予約に従って送信されるものであるか判断できるようにする。すなわち、スロット予約で確保されたスロット（図４の保証領域）であれば、確実に送信できるスロットであるので、例えばマーク（以下、マーキングとも呼ぶ）なしで送信する。一方、スロット予約で確保されていないスロット（図４の非保証領域）であれば、ネットワーク内部（すなわち中継ノード）で輻輳が起きた時には廃棄も許容できることを前提とし、マークありで送信する。従って、割り当てられた帯域は最低限保証される。
【００２０】
図４の例では、エンドシステム１ａは予約されたスロット及び予約されていないスロットの両方を使用してパケット送信を行っている。なお、「空スロット」は、予約されたスロットであるが、当該スロットのタイミングでは送信すべきパケットが発生せず、送信されるデータパケットのないスロットである。一方、エンドシステム１ｂは、予約されたスロットのみを使用してパケット送信を行っている。
【００２１】
中継ノードは、中継すべきパケットを受信した場合、制御パケットのスロットＩＤをキーに出力ＩＦを特定する。また、制御パケットのマーク領域からマークの有無を識別する。そして、マークがなければ同一のスロットで送信されるデータパケットは予約に従って送信されるパケットであるから、出力ＩＦからバッファリングせずに出力する（ステップ（３））。マークがあれば、出力ＩＦ毎に用意された待ちキューに一旦格納する（ステップ（４））。また、パケットの受信とは独立して、空きスロットから待ちキューのパケットを送信する（ステップ（５））。なお、ここでいう空きスロットとは、いずれかのパスに予約されたスロットであって送信すべきパケットが発生していないスロット（図４の（Ａ））、及びいずれのパスにも予約されていないスロット（図４の（Ｂ））を指す。このように、予約に従って送信されるパケットについては、割り当てられたスロットを用いてバッファリングせずに送信先のエンドシステム１まで送信し、予約なしで送信されるパケットについては、エンドシステム１及び中継ノード３の間、又は中継ノード３同士の間のリンク毎に、他に送信すべきパケットが存在しないスロットを用いて送信する。
【００２２】
本技術の実施の形態に係るネットワークシステムは、図３に示したように、エンドシステム１と中継ノード３とを有する。
【００２３】
図５に、本実施の形態におけるエンドシステム１の機能ブロック図を示す。第１の実施の形態におけるエンドシステム１は、パケット受信部１０１と、エンドシステムテーブル格納部１０３と、パス管理テーブル格納部１０５と、パケット分類部１０７と、スロット生成部１０９と、スロット予約部１１１と、スロット予約テーブル格納部１１３と、スケジューラ部１１５とを有する。また、スケジューラ部１１５は、送信部１１５１と、マーキング部１１５３と、マーキングポリシ格納部１１５５と、タイマ制御部１１５７とを有する。
【００２４】
パケット受信部１０１は、例えば図示していないエンドシステム１内のアプリケーション実行部から、又は外部ネットワークからパケットを受信し、パケット分類部１０７へ出力する。パケット分類部１０７は、送信先エンドシステムに対応するキュー１０７１（図５では、１０７１ａ、１０７１ｂ、１０７１ｃ、・・・）を生成したり、削除したりする。また、パケット分類部１０７は、エンドシステムテーブル格納部１０３及びパス管理テーブル格納部１０５に格納されているデータに基づき、パケット受信部１０１により受信したパケットをいずれかのキュー１０７１に格納したり、スロットの予約がなされていない場合には、スロット予約部１１１にその旨を通知したりする。スロット生成部１０９は、管理サーバから、１フレームに含まれるスロットの数とスロット時間と伝送時間とを含むスロット定義情報を受信し、スケジューラ部１１５に出力する。スロット予約部１１１は、パケット分類部１０７からの指示に応じて、スロット割当要求を管理サーバに送信し、管理サーバからスロットの割り当てを受けた場合には、エンドシステムテーブル格納部１０３及びパス管理テーブル格納部１０５に格納されたデータを用いて、スロットの割り当てに係るデータをスロット予約テーブル格納部１１３に登録する。スケジューラ部１１５の送信部１１５１は、スロット生成部１０９により受信したスロット定義情報と、管理サーバからの同期時刻情報と、スロット予約テーブル格納部１１３に格納されているデータとに基づき、特定のスロットにおいて送信すべきデータパケットをパケット分類部１０７内のキュー１０７１から読み出して送信するなどの処理を実施する。なお、スケジューラ部１１５のマーキング部１１５３は、マーキングポリシ格納部１１５５に格納されているデータに基づいて、送信部１１５１が送信するデータパケットが予約されていないスロットで送信される場合、その旨を示すデータを制御パケットのマーク領域に設定する。また、タイマ制御部１１５７は、スケジューラ部１１５が行う割り込み処理を制御する。
【００２５】
図６に、本実施の形態における中継ノード３の機能ブロック図を示す。本実施の形態における中継ルータ３は、スイッチング部３０１と、スロットテーブル格納部３０３と、出力インタフェース（ＩＦ）処理部３０５（図６では、３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、・・・）とを有する。
【００２６】
スイッチング部３０１は、エンドシステム１又は他の中継ノード３からパケットを受信し、スロットテーブル格納部３０３に格納されているデータに基づき、出力ＩＦに対応する出力ＩＦ処理部３０５にパケットを出力する。出力ＩＦ処理部３０５のマーク識別部３０５１は、制御パケットのマーク領域を識別し、マークありの場合は同一のスロットで受信したパケットを待ちキュー３０５３に格納し、マークなしの場合は、送出スケジューラ部３０５５に出力する。送出スケジューラ部３０５５は、マーク識別部３０５１から受け取ったパケットをエンドシステム１又は他の中継ノード３へ送信したり、他に送信すべきパケットのないスロットにおいて待ちキュー３０５３に格納されたパケットを送信したりする。なお、待ちキュー３０５３は、例えば１フレーム又は数フレーム分のパケットを格納できる容量で用意する。また、タイマ制御部３０５７は、スロットテーブル格納部３０３に格納されているデータに基づき、出力ＩＦ処理部３０５が行う割り込み処理を制御する。
【００２７】
次に、図７乃至図１７を用いて、エンドシステム１及び中継ノード３の処理フローを説明する。
【００２８】
なお、各エンドシステム１は、予め管理サーバからスロット時間とスロット数と伝送時間とを含むスロット定義情報と、同期時刻情報とを受信しており、ネットワークシステムにおいてスロットの同期がとれているものとする。そして、マーキングポリシ格納部１１５５には、マーキング部１１５３によって、エンドシステム１の起動時に、送信元エンドシステムと送信先エンドシステムとの組合せで定義されるパス毎にマーキングポリシが設定されているものとする。マーキングポリシについての詳細は、後に説明する。また、中継ノード３のスロットテーブル格納部には、経路情報が登録されているものとする。
【００２９】
図７に、エンドシステム１において送信すべきデータパケットが発生した場合、又はエンドシステム１が中継すべきパケットを受信した場合の処理の処理フローを示す。
【００３０】
まず、パケット受信部１０１は、エンドシステム１が有するアプリケーション実行部又は外部装置からパケットを受信すると、パケット分類部１０７に出力する（図７：ステップＳ１）。例えば、パケット受信部１０１が、エンドシステム１ａにおいて実行されている図示していないアプリケーション実行部から、エンドシステム１ｃへ送信すべきパケットを受信したものとする。パケット分類部１０７は、エンドシステムテーブル格納部１０３に格納されているエンドシステムテーブルに基づいて、パケットの送信先アドレスに対応する送信先エンドシステムを特定する（ステップＳ３）。エンドシステムテーブル格納部１０３には、例えば図８に示すようなエンドシステムテーブルが格納されている。図８のエンドシステムテーブルには、送信先アドレス（Ｄｅｓｔ．）の列と、ネットマスク（Ｍａｓｋ）の列と、デフォルト・ゲートウェイ（ＧＷ）の列と、出力インタフェース（ＩＦ）の列と、送信先エンドシステムの列とが含まれる。本ステップでは、パケットの宛先アドレスをキーとして送信先エンドシステムを特定する。
【００３１】
次に、パケット分類部１０７は、パス管理テーブル格納部１０５に格納されているパス管理テーブルに基づいて、送信先エンドシステムに対応するキュー１０７１が存在するか判断する（ステップＳ５）。パス管理テーブル格納部１０５には、例えば図９に示すようなパス管理テーブルが格納されている。図９のパス管理テーブルには、キューＩＤの列と、送信先エンドシステムの列とが含まれる。本ステップでは、送信先エンドシステムに対応するキュー１０７１が登録されているか判断する。
【００３２】
そして、対応するキュー１０７１が存在しないと判断された場合、パケット分類部１０７は、キュー１０７１を生成すると共に、キューＩＤと特定送信先エンドシステムの識別子とを含むレコードをパス管理テーブルに追加する（ステップＳ７）。そして、パケット分類部１０７は、生成したキュー１０７１にパケットを格納する（ステップＳ９）。
【００３３】
さらに、スロット予約部１１１は、管理サーバに対してスロット予約を行う（ステップＳ１１）。本ステップでは、スロット予約部１１１が管理サーバに対してスロット割当要求を送信する。また、割り当てられたスロットＩＤと通信経路情報とを管理サーバから受信し、スロット予約テーブル格納部１１３のスロット予約テーブルにデータを登録する。ここで、スロット予約テーブル格納部１１３には、図１０に示すようなスロット予約テーブルが格納されている。図１０のスロット予約テーブルには、出力インタフェース（ＩＦ）の列と、スロットＩＤの列と、キューＩＤの列と、予約フラグ（０：未予約／１：予約済み）の列と、解放フラグ（０：解放しない／１：解放する）の列とが含まれる。スロット予約部１１１は、管理サーバから受信した通信経路情報に基づいて、エンドシステムテーブルからインタフェースを特定し、パス管理テーブルからキューＩＤを特定する。そして、スロット予約部１１１は、インタフェースの識別子とスロットＩＤとキューＩＤとを含むレコードをスロット予約テーブルに追加する。その後、パケット受信時の処理を終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ５において対応するキュー１０７１が存在すると判断された場合、パケット分類部１０７は、対応するキュー１０７１にパケットを格納する（ステップＳ１３）。そして、パケット受信時の処理を終了する。
【００３５】
以上のような処理により、パケット受信部１０１が受け取ったパケットが宛先アドレス毎に用意したキュー１０７１へ格納される。また、キュー１０７１に格納されたパケットは、別途実行される処理により適切なタイミングで送信される。
【００３６】
次に、図１１を用いてエンドシステム１におけるタイマ割り込み発生時の処理フローについて説明する。ここで、スケジューラ部１１５のタイマ制御部１１５７は、上で述べたパケット受信時の処理とは独立に、スロット時間の間隔で定期的にタイマ割り込み処理を発生させる。これにより、スロットにあわせてデータの送信処理を行うことができる。なお、エンドシステム１は起動後に管理サーバから同期時刻情報等を受信し、初期化処理として最初の割り込みを設定する。そして、以後はスロット時間の間隔で割り込みの発生と設定とを繰り返す。
【００３７】
まず、スケジューラ部１１５の送信部１１５１は、スロット予約テーブル格納部１１３のスロット予約テーブルにおいて、処理対象のスロットがいずれかのキュー１０７１に対応付けられているか判断する（図１１：ステップＳ２１）。そして、いずれかのキュー１０７１に対応付けられている場合、送信部１１５１は、対応するキュー１０７１にパケットが格納されているか判断する（ステップＳ２３）。さらに、キュー１０７１にパケットが格納されている場合、スケジューラ部１１５のマーキング部１１５３は、マーキングポリシ格納部１１５５に格納されたマーキングポリシにおいて、キュー１０７１に格納されているパケットの送信元エンドシステムに対して設定されたパラメータが「１」又は「３」であるか判断する（ステップＳ２５）。本ステップにおいてパラメータが「１」又は「３」であると判断された場合、マーキングなしのスロットを用いて（すなわち、予約された、処理対象のスロットを用いて）当該スロットに対応付けられたキュー１０７１のパケットを送信する。
【００３８】
本実施の形態におけるマーキングポリシは、例えば、送信元エンドシステムと送信元エンドシステムの組合せで定義されるパス毎にパラメータ（「ｍａｒｋパラメータ」とも呼ぶ）として設定される。送信元エンドシステムは、このマーキングポリシに基づいて、特定の送信元エンドシステムへのパケット送信に「マーキングなし」及び「マーキングあり」のうちいずれのスロットを使うのか判断する。図１２に、ｍａｒｋパラメータの値及び値の意味の一例を示す。本実施の形態では、値が１の場合は「マーキングなし」スロットのみを使ってデータを伝送することを意味し、値が２の場合は「マーキングあり」スロットのみを使ってデータを伝送することを意味し、値が３の場合は「マーキングなし」スロット及び「マーキングあり」スロットの両方を使ってデータを伝送することを意味するものとする。また、パス毎にｍａｒｋパラメータの値が設定されるため、例えばエンドシステム１は、送信元エンドシステム毎に、予約されたスロットのみを使用してパケット送信を行うべきか、予約されていないスロットのみを使用してパケット送信を行うべきか、又は両方のスロットを使用してパケット送信を行うべきか判断することができる。
【００３９】
さらに、マーキングポリシとトラフィック（すなわち、送信されるデータパケット）との関係について説明しておく。Ｖｏｉｃｅ、Ｖｉｄｅｏなど等時性トラフィック（すなわち回線交換型トラフィック。遅延保証型伝送を行う。）に対しては、「マーキングなし」のみのスロットを使って伝送し、一定の遅延と帯域を保証する。そして、Ｗｅｂデータなどバーストトラフィック（すなわちパケット交換型トラフィック。ベストエフォート伝送を行う。）に対しては、「マーキングあり」のみのスロットを使って伝送し、フルに統計多重効果を得る。なお、この場合は、例えば使用するスロットを予約による保証分０としてマーキングポリシに設定し、エンドシステム１においてパケットが発生した時に、パスに関する情報を中継ノード３において登録するようにする。また、このようなトラフィックについては、本実施の形態で割り当てるようなパスとは別に全体で共有するようなパスのクラスを用意し、別制御としてもよい。また、これらの中間型トラフィック（すなわち最低帯域保証とベストエフォート型伝送との組み合わせ）に対しては、「マーキングなし」及び「マーキングあり」のスロットを併用して伝送し、最低帯域の保証をすると共にそれを超える分（マーキングあり分）の統計多重効果を実現する。以上の使い分けを、実際のトラフィック条件に合わせてディスパッチする。なお、本実施の形態ではパス毎にマーキングポリシを設定しているが、ここで述べたようなトラフィックの内容を表す他の情報に基づいてマーキングポリシを設定するようにしてもよい。
【００４０】
スケジューラ部１１５が有するマーキングポリシを模式的に表すと、例えば図１３のようになる。図１３では、送信元エンドシステムの識別子に対応付けられてｍａｒｋパラメータが設定されている。
【００４１】
また、本実施の形態では、図１４Ａに示すように、スロットの開始及び終了を示す制御パケットを各スロットの始めと終わりに送受信する。なお、データパケットが存在せず、空のスロットの場合もある。また、図１４Ｂに、本実施の形態における制御パケットのフォーマットの一例を示す。本実施の形態の制御パケットは、一般的なＩＰヘッダを有し、ペイロードに「制御種別（１：開始／０：終了）」、「スロット状態（１：使用／０：未使用）」、「マーク領域（１：あり／０：なし）」及び「スロットＩＤ」の各フィールドが設けられているものとする。
【００４２】
なお、「制御種別」フィールドは、本制御パケットが、スロットの開始か終了かを表す値である。図１４Ｂのように、例えば８ビットで表される情報であり、その値が、「１」を開始とし、「０」を終了とする。「スロット状態」フィールドは、本スロットが、有効なデータを含むかどうかを表す値である。例えば８ビットで表される情報であり、その値が、「１」を使用（すなわち有効なデータパケットを含む）とし、「０」を未使用（すなわち有効なデータパケットを含まない）とする。「マーク領域」フィールドは、本制御パケットが、マーキングされているかどうかを表す値である。例えば８ビットで表される情報であり、その値が、「１」をマーキングありとし、「０」をマーキングなしとする。また、「Ｐａｄｄｉｎｇ」フィールドは、「スロットＩＤ」フィールドとの境界を３２ビットに揃えるためのものであり、意味を持たない８ビットのフィールドである。例えば、値はＡＬＬ０とする。そして、「スロットＩＤ」フィールドは、スロットＩＤの値を表すフィールドである。例えば３２ビットで表される情報であり、その値の範囲は、０乃至２32である。
【００４３】
処理の説明に戻り、マーキング部１１５３は、スロット状態に「使用」を、マーク領域に「なし」を、スロットＩＤに処理対象のスロットのスロットＩＤを設定した制御パケットを生成する（ステップＳ２７）。また、送信部１１５１は、制御パケット及びキュー１０７１に格納されているデータパケットを送信する（ステップＳ２９）。その後、ステップＳ４３の処理へ移行する。
【００４４】
一方、ステップＳ２３においてキュー１０７１にパケットがないと判断された場合、又はステップＳ２５においてマーキングポリシのパラメータが「２」であると判断された場合は、処理対象のスロットで送信できるパケットがない。従って、マーキング部１１５３は、スロット状態に「未使用」を、スロットＩＤに処理対象のスロットのスロットＩＤを設定した制御パケットを生成する（ステップＳ３１）。そして、送信部１１５１は、処理対象のスロットにおいて、制御パケットのみを送信する（ステップＳ３３）。受信側の装置では、制御パケットに設定されたデータから、当該スロットは空きスロットであると判断することができる。その後、ステップＳ４３の処理へ移行する。
【００４５】
また、ステップＳ２１において処理対象のスロットがいずれのキュー１０７１とも対応付けられていないと判断された場合、送信部１１５１は、いずれかのキュー１０７１にパケットが格納されているか判断する（ステップＳ３５）。すなわち、予約のなされていないスロットである場合には、いずれかの送信先エンドシステムに対して送信を待っているパケットがあるか判断する。いずれのキュー１０７１にもパケットが存在しない場合、ステップＳ４３の処理に移行する。一方、いずれかのキュー１０７１にパケットが存在する場合、１つのキュー１０７１を処理対象として、マーキング部１１５３は、マーキングポリシ格納部１１５５に格納されたマーキングポリシにおいて、当該パケットの送信先エンドシステムに対して設定されたパラメータが「２」又は「３」であるか判断する（ステップＳ３７）。本ステップにおいてパラメータが「１」であると判断された場合は、ステップＳ４３の処理に移行する。一方、ステップＳ３７においてパラメータが「２」又は「３」であると判断された場合は、マーキングありのスロットを用いて（すなわち、予約のなされていない、処理対象のスロットを用いて）処理対象のキュー１０７１のパケットを送信することができる。よって、マーキング部１１５３は、スロット状態に「使用」を、マーク領域に「あり」を設定した制御パケットを生成する（ステップＳ３９）。そして、送信部１１５１は、制御パケット及びキュー１０７１に格納されているデータパケットを送信する（ステップＳ４１）。
【００４６】
ステップＳ３５においていずれのキュー１０７１にもパケットが存在しないと判断された場合、若しくはステップＳ３７においてパラメータが「１」であると判断された場合、又はステップＳ２９、ステップＳ３３若しくはステップＳ４１の後、スケジューラ部１１５のタイマ制御部１１５７は、１スロット時間後にタイマ割り込みが発生するように次回割り込みの設定を行い（ステップＳ４３）、当該タイマ割り込み発生時の処理を終了する。
【００４７】
以上のような処理により、キュー１０７１に格納されたパケットを送信する。本実施の形態では、マーキングポリシに従い、予約されたスロットで送信すべきパケットは、予約により確保されたスロットを用いてマークなしで送信される。すなわち、設定された帯域が保証される。一方、予約なしに送信できるパケットについては、予約による割り当てのないスロットを用いることもある。これにより、統計多重効果が得られ、ネットワークの利用効率が向上する。
【００４８】
次に、図１５を用いて、中継ノード３におけるパケット受信時の処理フローを説明する。本処理は、エンドシステム１又は他の中継ノード３からのパケット受信を契機に開始される。ここでは、中継ノード３のスイッチング部３０１が、既にパケットを受信したものとして説明する。
【００４９】
まず、スイッチング部３０１は、制御パケットのスロットＩＤに基づいて、スロットテーブル格納部３０３に格納されているスロットテーブルから出力ＩＦを特定し、出力ＩＦに対応する出力ＩＦ処理部３０５へ受信したパケットを出力する（図１５：ステップＳ５１）。ここで、スロットテーブル格納部３０３には、図１６に示すようなスロットテーブルが格納されている。図１６のスロットテーブルには、入力（ＩＮ）の列と、出力インタフェース（ＯＵＴ（ＩＦ））の列とが含まれる。また、入力の列は、入力インタフェース（ＩＦ）の列と、スロットＩＤの列とに分かれている。入力インタフェースの列と、出力インタフェースの列とには、当該レコードに係るタイムスロットにおけるパケット通信で用いられる入力インタフェースの識別子及び出力インタフェースの識別子がそれぞれ設定される。なお、タイムスロットの予約により、スロットテーブルには事前に通信経路に係るデータが登録されているものとする。なお、出力ＩＦは、フレーム内におけるスロットの時間軸上の位置で一意に決められるものではなく、スロットＩＤを手掛りに決定される。例えば、フレームの中での順序が１番目、２番目のスロット（スロットＩＤが１、２ということではない）が同一のスロットＩＤを持ち、同一の出力ＩＦから出力されることもあり得る。
【００５０】
次に、出力ＩＦ処理部３０５のマーク識別部３０５１は、制御パケットのマーク領域を識別し、マーキングがあるか判断する（ステップＳ５３）。マーキングがあると判断された場合、同一のスロットで受信するパケットはスロットの予約なしに送られてくるものであるため、同じスロットでは中継しない。マーク識別部３０５１は、当該スロットで受信したパケットは待ちキュー３０５３に格納する（ステップＳ６５）。ここで、待ちキュー３０５３に空き容量がない場合には、当該スロットに係るパケットを破棄する。また、本ステップでは、例えば制御パケットについても待ちキュー３０５３に格納しておき、後の処理で用いるようにする。なお、制御パケットは格納せずにスロットＩＤ又は出力ＩＦがわかるようにしておき、後のステップで新たに制御パケットを生成するようにしてもよい。その後、パケット受信時の処理を終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ６３においてマーキングがないと判断された場合には、マーク識別部３０５１は、制御パケットのスロット状態を識別し、当該スロットが使用されているか判断する（ステップＳ５５）。そして、使用されていないと判断された場合、送出スケジューラ部３０５５は、待ちキュー３０５３にパケットが格納されているか判断する（ステップＳ５７）。待ちキュー３０５３にパケットが格納されている場合、送出スケジューラ部３０５５は、受信した制御パケットのスロットＩＤには待ちキュー３０５３に格納されていたパケットのスロットＩＤを設定し、スロット状態を「使用」に、マーク領域を「あり」に変更する。また、これらのフィールドを変更した制御パケット及び待ちキュー３０５３に格納されていたデータパケットを当該スロットで送信する（ステップＳ６１）。そして、パケット受信時の処理を終了する。
【００５２】
また、ステップＳ５５で当該スロットが使用されていると判断された場合、又はステップＳ５７で待ちキュー３０５３にパケットが存在しないと判断された場合、送出スケジューラ部３０５５は、これらのパケットをバッファリングなしにそのまま送信する（ステップＳ６３）。なお、ステップＳ５７で待ちキュー３０５３にパケットが存在しないと判断された場合は、制御パケットのみが送信され、受信側の装置では、制御パケットのスロット状態から、当該スロットはデータパケットのない空きスロットであると判断することができる。
【００５３】
以上のような処理により、予約されたスロットで中継すべきパケットを受信した場合は同一の（すなわち予約された）スロットで送信する。従って、本来の時分割多重通信と同様に、予約で割り当てられた帯域が保証される。また、予約されたスロットにおいて中継すべきパケットがない場合は、当該スロットを用いて待ちキュー３０５３に格納されているパケットを送信する。すなわち、空きスロットを用いて予約なしに送信できるパケットを送信するため、統計多重効果が得られ、ネットワークの利用効率が向上する。
【００５４】
次に、図１７を用いて、中継ノード３におけるタイマ割り込み発生時の処理フローを説明する。ここで、出力ＩＦ処理部３０５のタイマ制御部３０５７は、上で述べたパケット受信時の処理とは独立して、出力ＩＦについて予約のなされていないスロットの開始時刻にあわせてタイマ割り込み処理を発生させる。これにより、空きスロットにあわせて待ちキューのデータの送信処理を行うことができるようになる。なお、初期化処理により最初の割込みが設定され、以後、タイマ制御部３０５７はスロットテーブルに基づいて次の空きスロットを特定し、空きスロットにあわせて割り込みを設定する。
【００５５】
タイマ割り込み処理が発生すると、出力ＩＦ処理部３０５の送出スケジューラ部３０５５は、待ちキュー３０５３にパケットが格納されているか判断する（図１７：ステップＳ７１）。パケットが格納されている場合、送出スケジューラ部３０５５は、例えば格納されている制御パケットに対して、スロット状態には「使用」を、マーク領域には「あり」を、スロットＩＤには当該パケットの出力ＩＦに対応するスロットＩＤを設定する（ステップＳ７３）。そして、送出スケジューラ部３０５５は、当該制御パケットと、待ちキュー３０５３に格納されているデータパケットとを当該スロットで送信する（ステップＳ７５）。
【００５６】
ステップＳ７５の後、又はステップＳ７１で待ちキュー３０５３にパケットが格納されていないと判断された場合、タイマ制御部３０５７は、次の空スロットでタイマ割り込みが発生するように、次回割り込みを設定する（ステップＳ７７）。次の空きスロットの時刻を見つけるためには、スロットテーブルに登録された特定の出力ＩＦについてのスロットの予約状況を時間軸上で並べ、次に空きスロットが回ってくる時刻を特定する。なお、例えばスロットの予約状況と当該スロットの次の開始時刻を関連付けて保持しておき、空きスロットの時刻を抽出できるようにしておいてもよい。また、事前にスロット時間を保持しておき、これに基づいて算出できるようにしておいてもよい。その後、タイマ割り込み発生時の処理を終了する。
【００５７】
以上のような処理により、保持しておいた、予約なしに送信できるパケットを、予約による割り当てのないスロットを用いて送信する。これにより、統計多重効果が得られ、ネットワークの利用効率が向上する。
【００５８】
ネットワークシステム全体としては、予約されたスロットが使われていない場合、又はスロットが予約されていない場合、他のパスにリンク単位でスロットを使わせて統計多重効果を実現し、ネットワークの利用効率を向上させることができる。また、ロスレスな通信が要求される場合は、予約したスロットのみを用いてマークなしで送信することにより、低遅延かつロスレスな通信を実現することができる。そして、従来のパケット交換やＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）では、中継装置に数百ＭＢ乃至数ＧＢ程度のバッファメモリを用いていたのに対し、本実施の形態に係る中継ノード３では１フレーム分のメモリ（数百ＫＢ程度）でよいため、コスト削減および省電力化を実現することができる。
【００５９】
以上本技術の実施の形態を説明したが、本技術はこれに限定されるものではない。例えば、機能ブロック図は一例であって、必ずしも実際のプログラムモジュール構成と一致しない場合もある。また、処理フローについても、処理結果が変わらない限り、ステップの順番を入れ替えたり、並列実施するようにしてもよい。
【００６０】
なお、上で述べたエンドシステム１は、コンピュータ装置である場合もある。コンピュータ装置は、例えば図１８に示すように、メモリ２５０１とＣＰＵ２５０３とハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）２５０５と表示装置２５０９に接続される表示制御部２５０７とリムーバブル・ディスク２５１１用のドライブ装置２５１３と入力装置２５１５とネットワークに接続するための通信制御部２５１７とがバス２５１９で接続されている。オペレーティング・システム（ＯＳ：Operating System）及び本実施例における処理を実施するためのアプリケーション・プログラムは、ＨＤＤ２５０５に格納されており、ＣＰＵ２５０３により実行される際にはＨＤＤ２５０５からメモリ２５０１に読み出される。ＣＰＵ２５０３は、アプリケーション・プログラムの処理内容に応じて表示制御部２５０７、通信制御部２５１７、ドライブ装置２５１３を制御して、所定の動作を行わせる。また、処理途中のデータについては、主としてメモリ２５０１に格納されるが、ＨＤＤ２５０５に格納されるようにしてもよい。本技術の実施例では、上で述べた処理を実施するためのアプリケーション・プログラムはコンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスク２５１１に格納されて頒布され、ドライブ装置２５１３からＨＤＤ２５０５にインストールされる。インターネットなどのネットワーク及び通信制御部２５１７を経由して、ＨＤＤ２５０５にインストールされる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたＣＰＵ２５０３、メモリ２５０１などのハードウエアとＯＳ及びアプリケーション・プログラムなどのプログラムとが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。
【００６１】
以上述べた本実施の形態をまとめると、以下のようになる。
【００６２】
本実施の形態に係る中継装置は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う中継装置であって、（Ａ）タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットと第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表す第１のデータを含む制御パケットと、第１のデータパケットと、第２のデータパケットとを受信する受信部と、（Ｂ）第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む制御パケットを受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて受信部が受信した第２のデータパケットをデータ格納部に格納する識別部と、（Ｃ）データ格納部に格納された第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部とを有する。
【００６３】
このようにすれば、時分割のパケット通信において、タイムスロットの予約なしでデータパケットを送受信することができるようになる。すなわち、タイムスロットの予約にかかわらず他に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送受信を行うことができるようになり、統計多重効果が得られ、ネットワークの利用効率が向上する。なお、第２のデータパケットは、第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信されるため、タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットの送受信を妨げることはない。すなわち、時分割のパケット通信においてタイムスロットの予約により本来割り当てられていた帯域は保証される。
【００６４】
また、制御パケットが、第１のデータパケット又は第２のデータパケットが送信されるか否かを表す第２のデータをさらに含むようにしてもよい。そして、送信部が、第１のデータパケット及び第２のデータパケットのいずれもが送信されないことを表す第２のデータを含む第１の制御パケットを受信したタイムスロットにおいて、第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第２の制御パケットとデータ格納部に格納されている第２のデータパケットとを送信するようにしてもよい。このようにすれば、予約されているスロットであるがデータパケットが送られてこないことを表す制御パケットを受信した場合には、このスロットを有効活用すべく、第２のデータパケットを送信することになる。よって、ネットワークの利用効率が向上する。
【００６５】
さらに、送信部が、予約がなされていないタイムスロットにおいて、第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第３の制御パケットとデータ格納部に格納されている第２のデータパケットとを送信するようにしてもよい。このようにすれば、予約がなされていないタイムスロットを利用して第２のデータパケットを送信することになる。すなわち、未割り当てのスロットを利用して送受信を行うことができるようになるため、ネットワークの利用効率が向上する。
【００６６】
本実施の形態に係る通信装置は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置であって、（Ａ）タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、（Ｂ）タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信されるデータパケット以外のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットとタイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラとを有する。
【００６７】
このようにすれば、時分割のパケット通信において、予約がなされていないタイムスロットを利用してデータパケットを送信することができるようになり、ネットワークの利用効率が向上する。また、制御パケットからタイムスロットの予約なしで送信されたことがわかる。従って、時分割のパケット通信を行う場合であっても、上記制御パケットを受信した装置は、同一のタイムスロットで送信されてきたデータパケットをそのタイムスロットで中継すべきか否か判断することができる。
【００６８】
本実施の形態に係るネットワークシステムは、（Ａ）有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置と、（Ｂ）中継装置とを有し、通信装置は、（Ａ１）タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、（Ａ２）タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとして送信し得るデータパケットがあり、データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、第１のデータパケットと第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表すデータが設定される制御パケットに対して第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを設定し、当該制御パケットと第２のデータパケットとして送信し得るデータパケットとを、判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラとを有し、中継装置は、（Ｂ１）制御パケットと第１のデータパケットと第２のデータパケットとを受信する受信部と、（Ｂ２）第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータが設定された制御パケットを受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて受信部が受信した第２のデータパケットをデータ保持部に格納する識別部と、（Ｂ３）データ保持部に格納された第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部とを有する。
【００６９】
このようにすれば、時分割のパケット通信において、タイムスロットの予約なしでデータパケットを送受信することができるようになる。すなわち、通信装置は、予約がなされていないタイムスロットを利用してデータパケットを送信し、中継装置は、他に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットを利用してデータパケットを中継することで、ネットワークの利用効率が向上する。一方で、タイムスロットの予約により本来割り当てられていた帯域は保証されるため、ロスレスな通信を行うべきデータパケットとベストエフォート型の通信で十分なデータパケットとが混在するようなネットワークにも適用できる。
【００７０】
なお、上記方法による処理をコンピュータに行わせるためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。また、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。
【００７１】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００７２】
（付記１）
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う中継装置（図６：３）であって、
タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットと前記第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表す第１のデータを含む制御パケットと、前記第１のデータパケットと、前記第２のデータパケットとを受信する受信部（図６：３０１）と、
前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む制御パケットを前記受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて前記受信部が受信した前記第２のデータパケットをデータ格納部に格納する識別部と、
前記データ格納部に格納された前記第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部（図６：３０５５）と、
を有する中継装置。（１）
【００７３】
（付記２）
前記制御パケットが、前記第１のデータパケット又は前記第２のデータパケットが送信されるか否かを表す第２のデータをさらに含み、
前記送信部が、前記第１のデータパケット及び前記第２のデータパケットのいずれもが送信されないことを表す第２のデータを含む第１の制御パケットを受信したタイムスロットにおいて、前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第２の制御パケットと前記データ格納部に格納されている前記第２のデータパケットとを送信する
付記１記載の中継装置。（２）
【００７４】
（付記３）
前記送信部が、予約がなされていないタイムスロットにおいて、前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第３の制御パケットと前記データ格納部に格納されている前記第２のデータパケットとを送信する
付記１又は２記載の中継装置。（３）
【００７５】
（付記４）
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置であって、
タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、
タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、前記データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信されるデータパケット以外のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットと前記タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、前記判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラと、
を有する通信装置。（４）
【００７６】
（付記５）
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置と、
中継装置と、
を有し、
前記通信装置は、
タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、
タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、前記データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットと前記タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、前記判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラと、
を有し、
前記中継装置は、
前記第１のデータパケットと前記第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表すデータを含む制御パケットと、前記第１のデータパケットと、前記第２のデータパケットとを受信する受信部（図６：３０１）と、
前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む前記制御パケットを前記受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて前記受信部が受信した前記第２のデータパケットをデータ保持部に格納する識別部と、
前記データ保持部に格納された前記第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部と、
を有するネットワークシステム。（５）
【符号の説明】
【００７７】
１０１ パケット受信部 １０３ エンドシステムテーブル格納部
１０５ パス管理テーブル格納部 １０７ パケット分類部
１０７１ キュー
１０９ スロット生成部 １１１ スロット予約部
１１３ スロット予約テーブル格納部 １１５ スケジューラ部
１１５１ 送信部 １１５３ マーキング部
１１５５ マーキングポリシ格納部 １１５７ タイマ制御部
３０１ スイッチング部 ３０３ スロットテーブル格納部
３０５ 出力ＩＦ処理部
３０５１ マーク識別部 ３０５３ 待ちキュー
３０５５ 送出スケジューラ部 ３０５７ タイマ制御部
【技術分野】
【０００１】
本技術は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行うための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、データセンタ内のネットワークで、サーバ系のトラフィックを収容するＬＡＮ（Local Area Network）と、ディスク系のトラフィックを収容するＳＡＮ（Storage Area Network）又はＤＡＮ（Disk Area Network）を１つのネットワークに統合しようとする動きがある。このような統合を行う場合、帯域保証の要否等といった性質の異なるトラフィックを１つのネットワークに収容することになる。
【０００３】
一方、タイムスロット（以下、スロットとも呼ぶ）を用いた時分割多重（ＴＤＭ，Time Division Multiplexing）通信方式によって、ルータの消費電力をシステム的に低減する技術が存在している。例えば、図１に示す例では、回線交換的な手法によりエッジノードで擬似スロットを一定の時間間隔で同期生成して、これに合わせてパケット送出を適切にスケジューリングする。また、中継ノードにおいては擬似スロットを識別してスロット毎にパケットをスイッチングすることで、バッファレス伝送を行い、省電力化を実現する。すなわち、高速検索の可能なメモリを使用したルーティングテーブルや、大容量のメモリによるデータバッファを排除することにより、ルータの消費電力を抑制している。
【０００４】
また、管理サーバが、エッジノードの組み合わせで決められる経路に対し予定された使用帯域に合わせて、複数のパス（以下、フローとも呼ぶ）を各スロットに動的に割り当てる技術も存在する。例えば、運用前の静的な固定分割り当てと、運用中の動的な変動分割り当てとにより実現される。
【０００５】
しかしながら、いずれの技術であっても、各フローに対し帯域を専有させるように割り当てる。従って、例えば図２に示すように、あるフローに割り当てられた帯域の一部を使用していない場合であっても、他のフローは割り当てられた帯域を超えて通信を行うことができない。図２の例では、各リンクの帯域が１．０Ｇｂｐｓであるものとし、２つのフローＡ及びＢに対してそれぞれ０．５Ｇｂｐｓが割り当てられている。なお、各リンクにおける帯域の和が１．０Ｇｂｐｓを超えないように各フローに対して帯域を割り当てるため、ボトルネック箇所の帯域に合わせて、フローＡ及びＢには０．５Ｇｂｐｓずつが割り当てられている。従来の技術では、例えばフローＡの実使用帯域が０．５Ｇｂｐｓ未満の場合でも、フローＢは割り当てられた０．５Ｇｂｐｓを超える帯域を使用することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３１３７４５号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９８５７号公報
【特許文献３】特開２００２−２４７０７２号公報
【特許文献４】特開平８−１２５６５４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】光延，栗田，掛水，”ネットワーク省電力化に向けたパケット転送スケジューリング −バッファレスネットワークへの適用−”，電子情報通信学会２０１０年総合大会，２０１０年３月
【非特許文献２】栗田，光延，掛水，”ネットワークの省電力化を実現するパケット転送スケジューリング”，電子情報通信学会ネットワークシステム研究会，２０１０年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、一側面として、ネットワークの利用効率を向上させるための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施の形態に係る中継装置は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う中継装置であって、（Ａ）タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットと第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表す第１のデータを含む制御パケットと、第１のデータパケットと、第２のデータパケットとを受信する受信部と、（Ｂ）第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む制御パケットを受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて受信部が受信した第２のデータパケットをデータ格納部に格納する識別部と、（Ｃ）データ格納部に格納された第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部とを有する。
【００１０】
本実施の形態に係る通信装置は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置であって、（Ａ）タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、（Ｂ）タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信されるデータパケット以外のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットとタイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラとを有する。
【００１１】
本実施の形態に係るネットワークシステムは、（Ａ）有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置と、（Ｂ）中継装置とを有し、通信装置は、（Ａ１）タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、（Ａ２）タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとして送信し得るデータパケットがあり、データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、第１のデータパケットと第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表すデータが設定される制御パケットに対して第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを設定し、当該制御パケットと第２のデータパケットとして送信し得るデータパケットとを、判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラとを有し、中継装置は、（Ｂ１）制御パケットと第１のデータパケットと第２のデータパケットとを受信する受信部と、（Ｂ２）第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータが設定された制御パケットを受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて受信部が受信した第２のデータパケットをデータ保持部に格納する識別部と、（Ｂ３）データ保持部に格納された第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
ネットワークの利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、従来技術を説明するための図である。
【図２】図２は、従来技術を説明するための図である。
【図３】図３は、実施の形態に係るネットワークシステムの構成を説明するための図である。
【図４】図４は、実施の形態に係るネットワークシステムの処理を説明するための図である
【図５】図５は、実施の形態に係るエンドシステムの機能ブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る中継ノードの機能ブロック図である。
【図７】図７は、エンドシステムがパケットを受信した場合の処理の処理フローを示す図である。
【図８】図８は、エンドシステムテーブル格納部に格納されるデータの一例を示す図である。
【図９】図９は、パス管理テーブル格納部に格納されるデータの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、スロット予約テーブル格納部に格納されるデータの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、エンドシステムにおける割り込み処理の処理フローを示す図である。
【図１２】図１２は、マーキングポリシ（ｍａｒｋパラメータ）の値の意味の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、マーキングポリシ（ｍａｒｋパラメータ）の一例を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、制御パケットとスロットとの関係を説明するための図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、制御パケットのフォーマットの一例を説明するための図である。
【図１５】図１５は、中継ノードがパケットを受信した場合の処理の処理フローを示す図である。
【図１６】図１６は、スロットテーブル格納部に格納されるデータの一例を示す図である。
【図１７】図１７は、中継ノードにおける割り込み処理の処理フローを示す図である。
【図１８】図１８は、コンピュータの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、図３及び図４を用いて、本技術の実施の形態に係るネットワークシステム全体の処理について説明する。
【００１５】
本実施の形態では、図３に示すようなネットワーク構成を例に説明する。図３のネットワークシステムには、３つのエンドシステム１（エンドシステム１ａ、１ｂ及び１ｃ）と、２つの中継ノード３（中継ノード３ａ及び３ｂ）とが含まれる。そして、エンドシステム１ａと中継ノード３ａとの間、エンドシステム１ｂと中継ノード３ａとの間、中継ノード３ａと中継ノード３ｂとの間及び中継ノード３ｂとエンドシステム１ｃとの間が、それぞれ有線で接続されている。また、矢印で示すように、エンドシステム１ａ及びエンドシステム１ｂの各々から、エンドシステム１ｃへのトラフィックフローが存在するものとする。なお、エンドシステム１は、データパケットを送受信する端末であってもよいし、そのような端末に接続されたエッジノードであってもよい。このようなネットワークシステムにおいて、時分割多重通信を行う。
【００１６】
次に、図４を用いてエンドシステム１及び中継ノード３の動作を説明する。時分割多重通信では、通信回線を使用する時間を所定のフレームに区切り、さらにそのフレームを分割した複数のスロットを用いて通信を行う。すなわち、各スロットは一定のフレーム周期の通信タイミングとして回ってくる。図４では、エンドシステム１ａ、エンドシステム１ｂ及び中継ノード３ａから送信されるパケットを時間軸に沿って模式的に示している。なお、各フレームは３つのスロットに分割されており、各四角形は１つのスロットを表している。ここで、エンドシステム１ａからエンドシステム１ｃへのパスに、各フレームにおける１番目のスロットが予約され、エンドシステム１ｂからエンドシステム１ｃへのパスに、各フレームにおける２番目のスロットが予約されているものとする。
【００１７】
なお、スロットの予約は、エンドシステム１が、送信元エンドシステムの識別子及び送信先エンドシステムの識別子を含むスロット割当要求を送信し、管理サーバが、スロットＩＤと通信経路（以下、パス又はフローとも呼ぶ）とを決定することにより行われる。また、エンドシステム１は、割り当てられたスロットＩＤと通信経路情報とを管理サーバから受信し、保持しておくと共に、これらのデータ含む制御パケットを割り当てられた通信経路上の中継ノード３へ送信する。これらのデータは、中継ノード３を経由して送信先のエンドシステム１まで通知され、スロットの予約に係る情報が共有される。このような管理サーバ及びスロットの予約処理は、従来の技術と同様である。
【００１８】
動作の説明に戻り、エンドシステム１ａ又は１ｂのアプリケーションにおいて、エンドシステム１ｃへ送信すべきパケットが発生した場合（図４：ステップ（１））、又は図示していない他の端末からエンドシステム１ａ又は１ｂが、エンドシステム１ｃへ送信すべきパケットを受信した場合、送信先エンドシステムに対応するキューにパケットを格納する。なお、対応するキューが存在しない場合は、例えばキューを生成してからパケットを格納し、当該パスについて上で述べたように管理サーバに対してスロット割当要求を送信する。
【００１９】
また、エンドシステム１は、パケットのキューへの格納とは独立して、キューに格納されたパケットをスロットのタイミングで送信する（ステップ（２））。ここで、本実施の形態のエンドシステム１は、予約されたスロット及び予約されていないスロットの両方を使用する。なお、各スロットにおいて送信される制御パケットに、当該送信が予約に基づくスロットを用いるものか否かを設定するためのマーク領域を設け、同一のスロットで送信されるデータパケットが予約に従って送信されるものであるか判断できるようにする。すなわち、スロット予約で確保されたスロット（図４の保証領域）であれば、確実に送信できるスロットであるので、例えばマーク（以下、マーキングとも呼ぶ）なしで送信する。一方、スロット予約で確保されていないスロット（図４の非保証領域）であれば、ネットワーク内部（すなわち中継ノード）で輻輳が起きた時には廃棄も許容できることを前提とし、マークありで送信する。従って、割り当てられた帯域は最低限保証される。
【００２０】
図４の例では、エンドシステム１ａは予約されたスロット及び予約されていないスロットの両方を使用してパケット送信を行っている。なお、「空スロット」は、予約されたスロットであるが、当該スロットのタイミングでは送信すべきパケットが発生せず、送信されるデータパケットのないスロットである。一方、エンドシステム１ｂは、予約されたスロットのみを使用してパケット送信を行っている。
【００２１】
中継ノードは、中継すべきパケットを受信した場合、制御パケットのスロットＩＤをキーに出力ＩＦを特定する。また、制御パケットのマーク領域からマークの有無を識別する。そして、マークがなければ同一のスロットで送信されるデータパケットは予約に従って送信されるパケットであるから、出力ＩＦからバッファリングせずに出力する（ステップ（３））。マークがあれば、出力ＩＦ毎に用意された待ちキューに一旦格納する（ステップ（４））。また、パケットの受信とは独立して、空きスロットから待ちキューのパケットを送信する（ステップ（５））。なお、ここでいう空きスロットとは、いずれかのパスに予約されたスロットであって送信すべきパケットが発生していないスロット（図４の（Ａ））、及びいずれのパスにも予約されていないスロット（図４の（Ｂ））を指す。このように、予約に従って送信されるパケットについては、割り当てられたスロットを用いてバッファリングせずに送信先のエンドシステム１まで送信し、予約なしで送信されるパケットについては、エンドシステム１及び中継ノード３の間、又は中継ノード３同士の間のリンク毎に、他に送信すべきパケットが存在しないスロットを用いて送信する。
【００２２】
本技術の実施の形態に係るネットワークシステムは、図３に示したように、エンドシステム１と中継ノード３とを有する。
【００２３】
図５に、本実施の形態におけるエンドシステム１の機能ブロック図を示す。第１の実施の形態におけるエンドシステム１は、パケット受信部１０１と、エンドシステムテーブル格納部１０３と、パス管理テーブル格納部１０５と、パケット分類部１０７と、スロット生成部１０９と、スロット予約部１１１と、スロット予約テーブル格納部１１３と、スケジューラ部１１５とを有する。また、スケジューラ部１１５は、送信部１１５１と、マーキング部１１５３と、マーキングポリシ格納部１１５５と、タイマ制御部１１５７とを有する。
【００２４】
パケット受信部１０１は、例えば図示していないエンドシステム１内のアプリケーション実行部から、又は外部ネットワークからパケットを受信し、パケット分類部１０７へ出力する。パケット分類部１０７は、送信先エンドシステムに対応するキュー１０７１（図５では、１０７１ａ、１０７１ｂ、１０７１ｃ、・・・）を生成したり、削除したりする。また、パケット分類部１０７は、エンドシステムテーブル格納部１０３及びパス管理テーブル格納部１０５に格納されているデータに基づき、パケット受信部１０１により受信したパケットをいずれかのキュー１０７１に格納したり、スロットの予約がなされていない場合には、スロット予約部１１１にその旨を通知したりする。スロット生成部１０９は、管理サーバから、１フレームに含まれるスロットの数とスロット時間と伝送時間とを含むスロット定義情報を受信し、スケジューラ部１１５に出力する。スロット予約部１１１は、パケット分類部１０７からの指示に応じて、スロット割当要求を管理サーバに送信し、管理サーバからスロットの割り当てを受けた場合には、エンドシステムテーブル格納部１０３及びパス管理テーブル格納部１０５に格納されたデータを用いて、スロットの割り当てに係るデータをスロット予約テーブル格納部１１３に登録する。スケジューラ部１１５の送信部１１５１は、スロット生成部１０９により受信したスロット定義情報と、管理サーバからの同期時刻情報と、スロット予約テーブル格納部１１３に格納されているデータとに基づき、特定のスロットにおいて送信すべきデータパケットをパケット分類部１０７内のキュー１０７１から読み出して送信するなどの処理を実施する。なお、スケジューラ部１１５のマーキング部１１５３は、マーキングポリシ格納部１１５５に格納されているデータに基づいて、送信部１１５１が送信するデータパケットが予約されていないスロットで送信される場合、その旨を示すデータを制御パケットのマーク領域に設定する。また、タイマ制御部１１５７は、スケジューラ部１１５が行う割り込み処理を制御する。
【００２５】
図６に、本実施の形態における中継ノード３の機能ブロック図を示す。本実施の形態における中継ルータ３は、スイッチング部３０１と、スロットテーブル格納部３０３と、出力インタフェース（ＩＦ）処理部３０５（図６では、３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、・・・）とを有する。
【００２６】
スイッチング部３０１は、エンドシステム１又は他の中継ノード３からパケットを受信し、スロットテーブル格納部３０３に格納されているデータに基づき、出力ＩＦに対応する出力ＩＦ処理部３０５にパケットを出力する。出力ＩＦ処理部３０５のマーク識別部３０５１は、制御パケットのマーク領域を識別し、マークありの場合は同一のスロットで受信したパケットを待ちキュー３０５３に格納し、マークなしの場合は、送出スケジューラ部３０５５に出力する。送出スケジューラ部３０５５は、マーク識別部３０５１から受け取ったパケットをエンドシステム１又は他の中継ノード３へ送信したり、他に送信すべきパケットのないスロットにおいて待ちキュー３０５３に格納されたパケットを送信したりする。なお、待ちキュー３０５３は、例えば１フレーム又は数フレーム分のパケットを格納できる容量で用意する。また、タイマ制御部３０５７は、スロットテーブル格納部３０３に格納されているデータに基づき、出力ＩＦ処理部３０５が行う割り込み処理を制御する。
【００２７】
次に、図７乃至図１７を用いて、エンドシステム１及び中継ノード３の処理フローを説明する。
【００２８】
なお、各エンドシステム１は、予め管理サーバからスロット時間とスロット数と伝送時間とを含むスロット定義情報と、同期時刻情報とを受信しており、ネットワークシステムにおいてスロットの同期がとれているものとする。そして、マーキングポリシ格納部１１５５には、マーキング部１１５３によって、エンドシステム１の起動時に、送信元エンドシステムと送信先エンドシステムとの組合せで定義されるパス毎にマーキングポリシが設定されているものとする。マーキングポリシについての詳細は、後に説明する。また、中継ノード３のスロットテーブル格納部には、経路情報が登録されているものとする。
【００２９】
図７に、エンドシステム１において送信すべきデータパケットが発生した場合、又はエンドシステム１が中継すべきパケットを受信した場合の処理の処理フローを示す。
【００３０】
まず、パケット受信部１０１は、エンドシステム１が有するアプリケーション実行部又は外部装置からパケットを受信すると、パケット分類部１０７に出力する（図７：ステップＳ１）。例えば、パケット受信部１０１が、エンドシステム１ａにおいて実行されている図示していないアプリケーション実行部から、エンドシステム１ｃへ送信すべきパケットを受信したものとする。パケット分類部１０７は、エンドシステムテーブル格納部１０３に格納されているエンドシステムテーブルに基づいて、パケットの送信先アドレスに対応する送信先エンドシステムを特定する（ステップＳ３）。エンドシステムテーブル格納部１０３には、例えば図８に示すようなエンドシステムテーブルが格納されている。図８のエンドシステムテーブルには、送信先アドレス（Ｄｅｓｔ．）の列と、ネットマスク（Ｍａｓｋ）の列と、デフォルト・ゲートウェイ（ＧＷ）の列と、出力インタフェース（ＩＦ）の列と、送信先エンドシステムの列とが含まれる。本ステップでは、パケットの宛先アドレスをキーとして送信先エンドシステムを特定する。
【００３１】
次に、パケット分類部１０７は、パス管理テーブル格納部１０５に格納されているパス管理テーブルに基づいて、送信先エンドシステムに対応するキュー１０７１が存在するか判断する（ステップＳ５）。パス管理テーブル格納部１０５には、例えば図９に示すようなパス管理テーブルが格納されている。図９のパス管理テーブルには、キューＩＤの列と、送信先エンドシステムの列とが含まれる。本ステップでは、送信先エンドシステムに対応するキュー１０７１が登録されているか判断する。
【００３２】
そして、対応するキュー１０７１が存在しないと判断された場合、パケット分類部１０７は、キュー１０７１を生成すると共に、キューＩＤと特定送信先エンドシステムの識別子とを含むレコードをパス管理テーブルに追加する（ステップＳ７）。そして、パケット分類部１０７は、生成したキュー１０７１にパケットを格納する（ステップＳ９）。
【００３３】
さらに、スロット予約部１１１は、管理サーバに対してスロット予約を行う（ステップＳ１１）。本ステップでは、スロット予約部１１１が管理サーバに対してスロット割当要求を送信する。また、割り当てられたスロットＩＤと通信経路情報とを管理サーバから受信し、スロット予約テーブル格納部１１３のスロット予約テーブルにデータを登録する。ここで、スロット予約テーブル格納部１１３には、図１０に示すようなスロット予約テーブルが格納されている。図１０のスロット予約テーブルには、出力インタフェース（ＩＦ）の列と、スロットＩＤの列と、キューＩＤの列と、予約フラグ（０：未予約／１：予約済み）の列と、解放フラグ（０：解放しない／１：解放する）の列とが含まれる。スロット予約部１１１は、管理サーバから受信した通信経路情報に基づいて、エンドシステムテーブルからインタフェースを特定し、パス管理テーブルからキューＩＤを特定する。そして、スロット予約部１１１は、インタフェースの識別子とスロットＩＤとキューＩＤとを含むレコードをスロット予約テーブルに追加する。その後、パケット受信時の処理を終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ５において対応するキュー１０７１が存在すると判断された場合、パケット分類部１０７は、対応するキュー１０７１にパケットを格納する（ステップＳ１３）。そして、パケット受信時の処理を終了する。
【００３５】
以上のような処理により、パケット受信部１０１が受け取ったパケットが宛先アドレス毎に用意したキュー１０７１へ格納される。また、キュー１０７１に格納されたパケットは、別途実行される処理により適切なタイミングで送信される。
【００３６】
次に、図１１を用いてエンドシステム１におけるタイマ割り込み発生時の処理フローについて説明する。ここで、スケジューラ部１１５のタイマ制御部１１５７は、上で述べたパケット受信時の処理とは独立に、スロット時間の間隔で定期的にタイマ割り込み処理を発生させる。これにより、スロットにあわせてデータの送信処理を行うことができる。なお、エンドシステム１は起動後に管理サーバから同期時刻情報等を受信し、初期化処理として最初の割り込みを設定する。そして、以後はスロット時間の間隔で割り込みの発生と設定とを繰り返す。
【００３７】
まず、スケジューラ部１１５の送信部１１５１は、スロット予約テーブル格納部１１３のスロット予約テーブルにおいて、処理対象のスロットがいずれかのキュー１０７１に対応付けられているか判断する（図１１：ステップＳ２１）。そして、いずれかのキュー１０７１に対応付けられている場合、送信部１１５１は、対応するキュー１０７１にパケットが格納されているか判断する（ステップＳ２３）。さらに、キュー１０７１にパケットが格納されている場合、スケジューラ部１１５のマーキング部１１５３は、マーキングポリシ格納部１１５５に格納されたマーキングポリシにおいて、キュー１０７１に格納されているパケットの送信元エンドシステムに対して設定されたパラメータが「１」又は「３」であるか判断する（ステップＳ２５）。本ステップにおいてパラメータが「１」又は「３」であると判断された場合、マーキングなしのスロットを用いて（すなわち、予約された、処理対象のスロットを用いて）当該スロットに対応付けられたキュー１０７１のパケットを送信する。
【００３８】
本実施の形態におけるマーキングポリシは、例えば、送信元エンドシステムと送信元エンドシステムの組合せで定義されるパス毎にパラメータ（「ｍａｒｋパラメータ」とも呼ぶ）として設定される。送信元エンドシステムは、このマーキングポリシに基づいて、特定の送信元エンドシステムへのパケット送信に「マーキングなし」及び「マーキングあり」のうちいずれのスロットを使うのか判断する。図１２に、ｍａｒｋパラメータの値及び値の意味の一例を示す。本実施の形態では、値が１の場合は「マーキングなし」スロットのみを使ってデータを伝送することを意味し、値が２の場合は「マーキングあり」スロットのみを使ってデータを伝送することを意味し、値が３の場合は「マーキングなし」スロット及び「マーキングあり」スロットの両方を使ってデータを伝送することを意味するものとする。また、パス毎にｍａｒｋパラメータの値が設定されるため、例えばエンドシステム１は、送信元エンドシステム毎に、予約されたスロットのみを使用してパケット送信を行うべきか、予約されていないスロットのみを使用してパケット送信を行うべきか、又は両方のスロットを使用してパケット送信を行うべきか判断することができる。
【００３９】
さらに、マーキングポリシとトラフィック（すなわち、送信されるデータパケット）との関係について説明しておく。Ｖｏｉｃｅ、Ｖｉｄｅｏなど等時性トラフィック（すなわち回線交換型トラフィック。遅延保証型伝送を行う。）に対しては、「マーキングなし」のみのスロットを使って伝送し、一定の遅延と帯域を保証する。そして、Ｗｅｂデータなどバーストトラフィック（すなわちパケット交換型トラフィック。ベストエフォート伝送を行う。）に対しては、「マーキングあり」のみのスロットを使って伝送し、フルに統計多重効果を得る。なお、この場合は、例えば使用するスロットを予約による保証分０としてマーキングポリシに設定し、エンドシステム１においてパケットが発生した時に、パスに関する情報を中継ノード３において登録するようにする。また、このようなトラフィックについては、本実施の形態で割り当てるようなパスとは別に全体で共有するようなパスのクラスを用意し、別制御としてもよい。また、これらの中間型トラフィック（すなわち最低帯域保証とベストエフォート型伝送との組み合わせ）に対しては、「マーキングなし」及び「マーキングあり」のスロットを併用して伝送し、最低帯域の保証をすると共にそれを超える分（マーキングあり分）の統計多重効果を実現する。以上の使い分けを、実際のトラフィック条件に合わせてディスパッチする。なお、本実施の形態ではパス毎にマーキングポリシを設定しているが、ここで述べたようなトラフィックの内容を表す他の情報に基づいてマーキングポリシを設定するようにしてもよい。
【００４０】
スケジューラ部１１５が有するマーキングポリシを模式的に表すと、例えば図１３のようになる。図１３では、送信元エンドシステムの識別子に対応付けられてｍａｒｋパラメータが設定されている。
【００４１】
また、本実施の形態では、図１４Ａに示すように、スロットの開始及び終了を示す制御パケットを各スロットの始めと終わりに送受信する。なお、データパケットが存在せず、空のスロットの場合もある。また、図１４Ｂに、本実施の形態における制御パケットのフォーマットの一例を示す。本実施の形態の制御パケットは、一般的なＩＰヘッダを有し、ペイロードに「制御種別（１：開始／０：終了）」、「スロット状態（１：使用／０：未使用）」、「マーク領域（１：あり／０：なし）」及び「スロットＩＤ」の各フィールドが設けられているものとする。
【００４２】
なお、「制御種別」フィールドは、本制御パケットが、スロットの開始か終了かを表す値である。図１４Ｂのように、例えば８ビットで表される情報であり、その値が、「１」を開始とし、「０」を終了とする。「スロット状態」フィールドは、本スロットが、有効なデータを含むかどうかを表す値である。例えば８ビットで表される情報であり、その値が、「１」を使用（すなわち有効なデータパケットを含む）とし、「０」を未使用（すなわち有効なデータパケットを含まない）とする。「マーク領域」フィールドは、本制御パケットが、マーキングされているかどうかを表す値である。例えば８ビットで表される情報であり、その値が、「１」をマーキングありとし、「０」をマーキングなしとする。また、「Ｐａｄｄｉｎｇ」フィールドは、「スロットＩＤ」フィールドとの境界を３２ビットに揃えるためのものであり、意味を持たない８ビットのフィールドである。例えば、値はＡＬＬ０とする。そして、「スロットＩＤ」フィールドは、スロットＩＤの値を表すフィールドである。例えば３２ビットで表される情報であり、その値の範囲は、０乃至２32である。
【００４３】
処理の説明に戻り、マーキング部１１５３は、スロット状態に「使用」を、マーク領域に「なし」を、スロットＩＤに処理対象のスロットのスロットＩＤを設定した制御パケットを生成する（ステップＳ２７）。また、送信部１１５１は、制御パケット及びキュー１０７１に格納されているデータパケットを送信する（ステップＳ２９）。その後、ステップＳ４３の処理へ移行する。
【００４４】
一方、ステップＳ２３においてキュー１０７１にパケットがないと判断された場合、又はステップＳ２５においてマーキングポリシのパラメータが「２」であると判断された場合は、処理対象のスロットで送信できるパケットがない。従って、マーキング部１１５３は、スロット状態に「未使用」を、スロットＩＤに処理対象のスロットのスロットＩＤを設定した制御パケットを生成する（ステップＳ３１）。そして、送信部１１５１は、処理対象のスロットにおいて、制御パケットのみを送信する（ステップＳ３３）。受信側の装置では、制御パケットに設定されたデータから、当該スロットは空きスロットであると判断することができる。その後、ステップＳ４３の処理へ移行する。
【００４５】
また、ステップＳ２１において処理対象のスロットがいずれのキュー１０７１とも対応付けられていないと判断された場合、送信部１１５１は、いずれかのキュー１０７１にパケットが格納されているか判断する（ステップＳ３５）。すなわち、予約のなされていないスロットである場合には、いずれかの送信先エンドシステムに対して送信を待っているパケットがあるか判断する。いずれのキュー１０７１にもパケットが存在しない場合、ステップＳ４３の処理に移行する。一方、いずれかのキュー１０７１にパケットが存在する場合、１つのキュー１０７１を処理対象として、マーキング部１１５３は、マーキングポリシ格納部１１５５に格納されたマーキングポリシにおいて、当該パケットの送信先エンドシステムに対して設定されたパラメータが「２」又は「３」であるか判断する（ステップＳ３７）。本ステップにおいてパラメータが「１」であると判断された場合は、ステップＳ４３の処理に移行する。一方、ステップＳ３７においてパラメータが「２」又は「３」であると判断された場合は、マーキングありのスロットを用いて（すなわち、予約のなされていない、処理対象のスロットを用いて）処理対象のキュー１０７１のパケットを送信することができる。よって、マーキング部１１５３は、スロット状態に「使用」を、マーク領域に「あり」を設定した制御パケットを生成する（ステップＳ３９）。そして、送信部１１５１は、制御パケット及びキュー１０７１に格納されているデータパケットを送信する（ステップＳ４１）。
【００４６】
ステップＳ３５においていずれのキュー１０７１にもパケットが存在しないと判断された場合、若しくはステップＳ３７においてパラメータが「１」であると判断された場合、又はステップＳ２９、ステップＳ３３若しくはステップＳ４１の後、スケジューラ部１１５のタイマ制御部１１５７は、１スロット時間後にタイマ割り込みが発生するように次回割り込みの設定を行い（ステップＳ４３）、当該タイマ割り込み発生時の処理を終了する。
【００４７】
以上のような処理により、キュー１０７１に格納されたパケットを送信する。本実施の形態では、マーキングポリシに従い、予約されたスロットで送信すべきパケットは、予約により確保されたスロットを用いてマークなしで送信される。すなわち、設定された帯域が保証される。一方、予約なしに送信できるパケットについては、予約による割り当てのないスロットを用いることもある。これにより、統計多重効果が得られ、ネットワークの利用効率が向上する。
【００４８】
次に、図１５を用いて、中継ノード３におけるパケット受信時の処理フローを説明する。本処理は、エンドシステム１又は他の中継ノード３からのパケット受信を契機に開始される。ここでは、中継ノード３のスイッチング部３０１が、既にパケットを受信したものとして説明する。
【００４９】
まず、スイッチング部３０１は、制御パケットのスロットＩＤに基づいて、スロットテーブル格納部３０３に格納されているスロットテーブルから出力ＩＦを特定し、出力ＩＦに対応する出力ＩＦ処理部３０５へ受信したパケットを出力する（図１５：ステップＳ５１）。ここで、スロットテーブル格納部３０３には、図１６に示すようなスロットテーブルが格納されている。図１６のスロットテーブルには、入力（ＩＮ）の列と、出力インタフェース（ＯＵＴ（ＩＦ））の列とが含まれる。また、入力の列は、入力インタフェース（ＩＦ）の列と、スロットＩＤの列とに分かれている。入力インタフェースの列と、出力インタフェースの列とには、当該レコードに係るタイムスロットにおけるパケット通信で用いられる入力インタフェースの識別子及び出力インタフェースの識別子がそれぞれ設定される。なお、タイムスロットの予約により、スロットテーブルには事前に通信経路に係るデータが登録されているものとする。なお、出力ＩＦは、フレーム内におけるスロットの時間軸上の位置で一意に決められるものではなく、スロットＩＤを手掛りに決定される。例えば、フレームの中での順序が１番目、２番目のスロット（スロットＩＤが１、２ということではない）が同一のスロットＩＤを持ち、同一の出力ＩＦから出力されることもあり得る。
【００５０】
次に、出力ＩＦ処理部３０５のマーク識別部３０５１は、制御パケットのマーク領域を識別し、マーキングがあるか判断する（ステップＳ５３）。マーキングがあると判断された場合、同一のスロットで受信するパケットはスロットの予約なしに送られてくるものであるため、同じスロットでは中継しない。マーク識別部３０５１は、当該スロットで受信したパケットは待ちキュー３０５３に格納する（ステップＳ６５）。ここで、待ちキュー３０５３に空き容量がない場合には、当該スロットに係るパケットを破棄する。また、本ステップでは、例えば制御パケットについても待ちキュー３０５３に格納しておき、後の処理で用いるようにする。なお、制御パケットは格納せずにスロットＩＤ又は出力ＩＦがわかるようにしておき、後のステップで新たに制御パケットを生成するようにしてもよい。その後、パケット受信時の処理を終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ６３においてマーキングがないと判断された場合には、マーク識別部３０５１は、制御パケットのスロット状態を識別し、当該スロットが使用されているか判断する（ステップＳ５５）。そして、使用されていないと判断された場合、送出スケジューラ部３０５５は、待ちキュー３０５３にパケットが格納されているか判断する（ステップＳ５７）。待ちキュー３０５３にパケットが格納されている場合、送出スケジューラ部３０５５は、受信した制御パケットのスロットＩＤには待ちキュー３０５３に格納されていたパケットのスロットＩＤを設定し、スロット状態を「使用」に、マーク領域を「あり」に変更する。また、これらのフィールドを変更した制御パケット及び待ちキュー３０５３に格納されていたデータパケットを当該スロットで送信する（ステップＳ６１）。そして、パケット受信時の処理を終了する。
【００５２】
また、ステップＳ５５で当該スロットが使用されていると判断された場合、又はステップＳ５７で待ちキュー３０５３にパケットが存在しないと判断された場合、送出スケジューラ部３０５５は、これらのパケットをバッファリングなしにそのまま送信する（ステップＳ６３）。なお、ステップＳ５７で待ちキュー３０５３にパケットが存在しないと判断された場合は、制御パケットのみが送信され、受信側の装置では、制御パケットのスロット状態から、当該スロットはデータパケットのない空きスロットであると判断することができる。
【００５３】
以上のような処理により、予約されたスロットで中継すべきパケットを受信した場合は同一の（すなわち予約された）スロットで送信する。従って、本来の時分割多重通信と同様に、予約で割り当てられた帯域が保証される。また、予約されたスロットにおいて中継すべきパケットがない場合は、当該スロットを用いて待ちキュー３０５３に格納されているパケットを送信する。すなわち、空きスロットを用いて予約なしに送信できるパケットを送信するため、統計多重効果が得られ、ネットワークの利用効率が向上する。
【００５４】
次に、図１７を用いて、中継ノード３におけるタイマ割り込み発生時の処理フローを説明する。ここで、出力ＩＦ処理部３０５のタイマ制御部３０５７は、上で述べたパケット受信時の処理とは独立して、出力ＩＦについて予約のなされていないスロットの開始時刻にあわせてタイマ割り込み処理を発生させる。これにより、空きスロットにあわせて待ちキューのデータの送信処理を行うことができるようになる。なお、初期化処理により最初の割込みが設定され、以後、タイマ制御部３０５７はスロットテーブルに基づいて次の空きスロットを特定し、空きスロットにあわせて割り込みを設定する。
【００５５】
タイマ割り込み処理が発生すると、出力ＩＦ処理部３０５の送出スケジューラ部３０５５は、待ちキュー３０５３にパケットが格納されているか判断する（図１７：ステップＳ７１）。パケットが格納されている場合、送出スケジューラ部３０５５は、例えば格納されている制御パケットに対して、スロット状態には「使用」を、マーク領域には「あり」を、スロットＩＤには当該パケットの出力ＩＦに対応するスロットＩＤを設定する（ステップＳ７３）。そして、送出スケジューラ部３０５５は、当該制御パケットと、待ちキュー３０５３に格納されているデータパケットとを当該スロットで送信する（ステップＳ７５）。
【００５６】
ステップＳ７５の後、又はステップＳ７１で待ちキュー３０５３にパケットが格納されていないと判断された場合、タイマ制御部３０５７は、次の空スロットでタイマ割り込みが発生するように、次回割り込みを設定する（ステップＳ７７）。次の空きスロットの時刻を見つけるためには、スロットテーブルに登録された特定の出力ＩＦについてのスロットの予約状況を時間軸上で並べ、次に空きスロットが回ってくる時刻を特定する。なお、例えばスロットの予約状況と当該スロットの次の開始時刻を関連付けて保持しておき、空きスロットの時刻を抽出できるようにしておいてもよい。また、事前にスロット時間を保持しておき、これに基づいて算出できるようにしておいてもよい。その後、タイマ割り込み発生時の処理を終了する。
【００５７】
以上のような処理により、保持しておいた、予約なしに送信できるパケットを、予約による割り当てのないスロットを用いて送信する。これにより、統計多重効果が得られ、ネットワークの利用効率が向上する。
【００５８】
ネットワークシステム全体としては、予約されたスロットが使われていない場合、又はスロットが予約されていない場合、他のパスにリンク単位でスロットを使わせて統計多重効果を実現し、ネットワークの利用効率を向上させることができる。また、ロスレスな通信が要求される場合は、予約したスロットのみを用いてマークなしで送信することにより、低遅延かつロスレスな通信を実現することができる。そして、従来のパケット交換やＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）では、中継装置に数百ＭＢ乃至数ＧＢ程度のバッファメモリを用いていたのに対し、本実施の形態に係る中継ノード３では１フレーム分のメモリ（数百ＫＢ程度）でよいため、コスト削減および省電力化を実現することができる。
【００５９】
以上本技術の実施の形態を説明したが、本技術はこれに限定されるものではない。例えば、機能ブロック図は一例であって、必ずしも実際のプログラムモジュール構成と一致しない場合もある。また、処理フローについても、処理結果が変わらない限り、ステップの順番を入れ替えたり、並列実施するようにしてもよい。
【００６０】
なお、上で述べたエンドシステム１は、コンピュータ装置である場合もある。コンピュータ装置は、例えば図１８に示すように、メモリ２５０１とＣＰＵ２５０３とハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）２５０５と表示装置２５０９に接続される表示制御部２５０７とリムーバブル・ディスク２５１１用のドライブ装置２５１３と入力装置２５１５とネットワークに接続するための通信制御部２５１７とがバス２５１９で接続されている。オペレーティング・システム（ＯＳ：Operating System）及び本実施例における処理を実施するためのアプリケーション・プログラムは、ＨＤＤ２５０５に格納されており、ＣＰＵ２５０３により実行される際にはＨＤＤ２５０５からメモリ２５０１に読み出される。ＣＰＵ２５０３は、アプリケーション・プログラムの処理内容に応じて表示制御部２５０７、通信制御部２５１７、ドライブ装置２５１３を制御して、所定の動作を行わせる。また、処理途中のデータについては、主としてメモリ２５０１に格納されるが、ＨＤＤ２５０５に格納されるようにしてもよい。本技術の実施例では、上で述べた処理を実施するためのアプリケーション・プログラムはコンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスク２５１１に格納されて頒布され、ドライブ装置２５１３からＨＤＤ２５０５にインストールされる。インターネットなどのネットワーク及び通信制御部２５１７を経由して、ＨＤＤ２５０５にインストールされる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたＣＰＵ２５０３、メモリ２５０１などのハードウエアとＯＳ及びアプリケーション・プログラムなどのプログラムとが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。
【００６１】
以上述べた本実施の形態をまとめると、以下のようになる。
【００６２】
本実施の形態に係る中継装置は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う中継装置であって、（Ａ）タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットと第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表す第１のデータを含む制御パケットと、第１のデータパケットと、第２のデータパケットとを受信する受信部と、（Ｂ）第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む制御パケットを受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて受信部が受信した第２のデータパケットをデータ格納部に格納する識別部と、（Ｃ）データ格納部に格納された第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部とを有する。
【００６３】
このようにすれば、時分割のパケット通信において、タイムスロットの予約なしでデータパケットを送受信することができるようになる。すなわち、タイムスロットの予約にかかわらず他に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送受信を行うことができるようになり、統計多重効果が得られ、ネットワークの利用効率が向上する。なお、第２のデータパケットは、第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信されるため、タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットの送受信を妨げることはない。すなわち、時分割のパケット通信においてタイムスロットの予約により本来割り当てられていた帯域は保証される。
【００６４】
また、制御パケットが、第１のデータパケット又は第２のデータパケットが送信されるか否かを表す第２のデータをさらに含むようにしてもよい。そして、送信部が、第１のデータパケット及び第２のデータパケットのいずれもが送信されないことを表す第２のデータを含む第１の制御パケットを受信したタイムスロットにおいて、第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第２の制御パケットとデータ格納部に格納されている第２のデータパケットとを送信するようにしてもよい。このようにすれば、予約されているスロットであるがデータパケットが送られてこないことを表す制御パケットを受信した場合には、このスロットを有効活用すべく、第２のデータパケットを送信することになる。よって、ネットワークの利用効率が向上する。
【００６５】
さらに、送信部が、予約がなされていないタイムスロットにおいて、第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第３の制御パケットとデータ格納部に格納されている第２のデータパケットとを送信するようにしてもよい。このようにすれば、予約がなされていないタイムスロットを利用して第２のデータパケットを送信することになる。すなわち、未割り当てのスロットを利用して送受信を行うことができるようになるため、ネットワークの利用効率が向上する。
【００６６】
本実施の形態に係る通信装置は、有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置であって、（Ａ）タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、（Ｂ）タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信されるデータパケット以外のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットとタイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラとを有する。
【００６７】
このようにすれば、時分割のパケット通信において、予約がなされていないタイムスロットを利用してデータパケットを送信することができるようになり、ネットワークの利用効率が向上する。また、制御パケットからタイムスロットの予約なしで送信されたことがわかる。従って、時分割のパケット通信を行う場合であっても、上記制御パケットを受信した装置は、同一のタイムスロットで送信されてきたデータパケットをそのタイムスロットで中継すべきか否か判断することができる。
【００６８】
本実施の形態に係るネットワークシステムは、（Ａ）有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置と、（Ｂ）中継装置とを有し、通信装置は、（Ａ１）タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、（Ａ２）タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとして送信し得るデータパケットがあり、データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、第１のデータパケットと第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表すデータが設定される制御パケットに対して第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを設定し、当該制御パケットと第２のデータパケットとして送信し得るデータパケットとを、判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラとを有し、中継装置は、（Ｂ１）制御パケットと第１のデータパケットと第２のデータパケットとを受信する受信部と、（Ｂ２）第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータが設定された制御パケットを受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて受信部が受信した第２のデータパケットをデータ保持部に格納する識別部と、（Ｂ３）データ保持部に格納された第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部とを有する。
【００６９】
このようにすれば、時分割のパケット通信において、タイムスロットの予約なしでデータパケットを送受信することができるようになる。すなわち、通信装置は、予約がなされていないタイムスロットを利用してデータパケットを送信し、中継装置は、他に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットを利用してデータパケットを中継することで、ネットワークの利用効率が向上する。一方で、タイムスロットの予約により本来割り当てられていた帯域は保証されるため、ロスレスな通信を行うべきデータパケットとベストエフォート型の通信で十分なデータパケットとが混在するようなネットワークにも適用できる。
【００７０】
なお、上記方法による処理をコンピュータに行わせるためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。また、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。
【００７１】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００７２】
（付記１）
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う中継装置（図６：３）であって、
タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットと前記第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表す第１のデータを含む制御パケットと、前記第１のデータパケットと、前記第２のデータパケットとを受信する受信部（図６：３０１）と、
前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む制御パケットを前記受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて前記受信部が受信した前記第２のデータパケットをデータ格納部に格納する識別部と、
前記データ格納部に格納された前記第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部（図６：３０５５）と、
を有する中継装置。（１）
【００７３】
（付記２）
前記制御パケットが、前記第１のデータパケット又は前記第２のデータパケットが送信されるか否かを表す第２のデータをさらに含み、
前記送信部が、前記第１のデータパケット及び前記第２のデータパケットのいずれもが送信されないことを表す第２のデータを含む第１の制御パケットを受信したタイムスロットにおいて、前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第２の制御パケットと前記データ格納部に格納されている前記第２のデータパケットとを送信する
付記１記載の中継装置。（２）
【００７４】
（付記３）
前記送信部が、予約がなされていないタイムスロットにおいて、前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第３の制御パケットと前記データ格納部に格納されている前記第２のデータパケットとを送信する
付記１又は２記載の中継装置。（３）
【００７５】
（付記４）
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置であって、
タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、
タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、前記データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信されるデータパケット以外のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットと前記タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、前記判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラと、
を有する通信装置。（４）
【００７６】
（付記５）
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置と、
中継装置と、
を有し、
前記通信装置は、
タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、
タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、前記データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットと前記タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、前記判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラと、
を有し、
前記中継装置は、
前記第１のデータパケットと前記第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表すデータを含む制御パケットと、前記第１のデータパケットと、前記第２のデータパケットとを受信する受信部（図６：３０１）と、
前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む前記制御パケットを前記受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて前記受信部が受信した前記第２のデータパケットをデータ保持部に格納する識別部と、
前記データ保持部に格納された前記第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部と、
を有するネットワークシステム。（５）
【符号の説明】
【００７７】
１０１ パケット受信部 １０３ エンドシステムテーブル格納部
１０５ パス管理テーブル格納部 １０７ パケット分類部
１０７１ キュー
１０９ スロット生成部 １１１ スロット予約部
１１３ スロット予約テーブル格納部 １１５ スケジューラ部
１１５１ 送信部 １１５３ マーキング部
１１５５ マーキングポリシ格納部 １１５７ タイマ制御部
３０１ スイッチング部 ３０３ スロットテーブル格納部
３０５ 出力ＩＦ処理部
３０５１ マーク識別部 ３０５３ 待ちキュー
３０５５ 送出スケジューラ部 ３０５７ タイマ制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う中継装置であって、
タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットと前記第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表す第１のデータを含む制御パケットと、前記第１のデータパケットと、前記第２のデータパケットとを受信する受信部と、
前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む制御パケットを前記受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて前記受信部が受信した前記第２のデータパケットをデータ格納部に格納する識別部と、
前記データ格納部に格納された前記第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部と、
を有する中継装置。
【請求項２】
前記制御パケットが、前記第１のデータパケット又は前記第２のデータパケットが送信されるか否かを表す第２のデータをさらに含み、
前記送信部が、前記第１のデータパケット及び前記第２のデータパケットのいずれもが送信されないことを表す第２のデータを含む第１の制御パケットを受信したタイムスロットにおいて、前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第２の制御パケットと前記データ格納部に格納されている前記第２のデータパケットとを送信する
請求項１記載の中継装置。
【請求項３】
前記送信部が、予約がなされていないタイムスロットにおいて、前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第３の制御パケットと前記データ格納部に格納されている前記第２のデータパケットとを送信する
請求項１又は２記載の中継装置。
【請求項４】
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置であって、
タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、
タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、前記データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信されるデータパケット以外のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットと前記タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、前記判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラと、
を有する通信装置。
【請求項５】
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置と、
中継装置と、
を有し、
前記通信装置は、
タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、
タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、前記データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットと前記タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、前記判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラと、
を有し、
前記中継装置は、
前記第１のデータパケットと前記第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表すデータを含む制御パケットと、前記第１のデータパケットと、前記第２のデータパケットとを受信する受信部と、
前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む前記制御パケットを前記受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて前記受信部が受信した前記第２のデータパケットをデータ保持部に格納する識別部と、
前記データ保持部に格納された前記第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部と、
を有するネットワークシステム。
【請求項１】
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う中継装置であって、
タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケットと前記第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表す第１のデータを含む制御パケットと、前記第１のデータパケットと、前記第２のデータパケットとを受信する受信部と、
前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む制御パケットを前記受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて前記受信部が受信した前記第２のデータパケットをデータ格納部に格納する識別部と、
前記データ格納部に格納された前記第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部と、
を有する中継装置。
【請求項２】
前記制御パケットが、前記第１のデータパケット又は前記第２のデータパケットが送信されるか否かを表す第２のデータをさらに含み、
前記送信部が、前記第１のデータパケット及び前記第２のデータパケットのいずれもが送信されないことを表す第２のデータを含む第１の制御パケットを受信したタイムスロットにおいて、前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第２の制御パケットと前記データ格納部に格納されている前記第２のデータパケットとを送信する
請求項１記載の中継装置。
【請求項３】
前記送信部が、予約がなされていないタイムスロットにおいて、前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表す第１のデータを含む第３の制御パケットと前記データ格納部に格納されている前記第２のデータパケットとを送信する
請求項１又は２記載の中継装置。
【請求項４】
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置であって、
タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、
タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、前記データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信されるデータパケット以外のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットと前記タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、前記判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラと、
を有する通信装置。
【請求項５】
有線ネットワークにおいて時分割のパケット通信を行う通信装置と、
中継装置と、
を有し、
前記通信装置は、
タイムスロットの予約状況を表すデータを格納するデータ格納部と、
タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットがあり、前記データ格納部に格納されているデータに基づき判断対象のタイムスロットに予約がなされていないと判断された場合には、タイムスロットの予約に従って送信される第１のデータパケット以外のデータパケットである第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む制御パケットと前記タイムスロットの予約なしで送信し得るデータパケットとを、前記判断対象のタイムスロットで送信するスケジューラと、
を有し、
前記中継装置は、
前記第１のデータパケットと前記第２のデータパケットとのいずれが同一のタイムスロットで送信されるのかを表すデータを含む制御パケットと、前記第１のデータパケットと、前記第２のデータパケットとを受信する受信部と、
前記第２のデータパケットが同一のタイムスロットで送信されることを表すデータを含む前記制御パケットを前記受信部が受信した場合、当該制御パケットを受信したタイムスロットにおいて前記受信部が受信した前記第２のデータパケットをデータ保持部に格納する識別部と、
前記データ保持部に格納された前記第２のデータパケットを、当該第２のデータパケット以外に送信すべきデータパケットを有しないタイムスロットで送信する送信部と、
を有するネットワークシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１４２６５７（Ｐ２０１２−１４２６５７Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９１９５９（Ｐ２０１０−２９１９５９）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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