JP6467877B2 - Transmission frame conversion circuit - Google Patents
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Description
本発明は光ループ伝送システム等の伝送システムに適用される伝送フレーム変換回路に関する。 The present invention relates to a transmission frame conversion circuit applied to a transmission system such as an optical loop transmission system.
光ループ伝送システムは、光モジュールを用いた伝送システムであり、光ファイバによってループ状に接続されている。光ループ伝送システムにおいて通信プロトコルが異なる伝送媒体(伝送フレーム)を接続する場合、伝送フレームを変換、例えば、HDLC(High-Level Data Link Control)フレームをEthernet(登録商標)フレームに変換させる必要がある。 The optical loop transmission system is a transmission system using an optical module, and is connected in a loop by an optical fiber. When connecting transmission media (transmission frames) with different communication protocols in an optical loop transmission system, it is necessary to convert the transmission frames, for example, convert HDLC (High-Level Data Link Control) frames into Ethernet (registered trademark) frames. .
異なるネットワークシステム間で伝送させるフレームのフレーム変換やプロトコル変換はソフトウェア処理で行われている(例えば、特許文献1〜3)。また、高速化するネットワークシステムに対応するためにハードウェア処理でプロトコル変換を行う場合もある(例えば、特許文献4〜6)。
Frame conversion and protocol conversion of frames transmitted between different network systems are performed by software processing (for example,
さらに、Ethernetのジャンボフレームに対応または非対応の装置を同一ネットワークで接続するためにフラグメント処理を利用する場合もある(特許文献7)。 In addition, fragment processing may be used to connect devices that support or do not support Ethernet jumbo frames in the same network (Patent Document 7).
光ループ伝送システムにおいてはループマスタがループの終端処理を行っている。あるノードが送信したデータはループを一巡若しくはループマスタにて終端される(破棄される)。各ノードは、あるノードが送信したデータを受信するのと同時に後段のノードへの送信データを伝搬する。このときの伝搬遅延は一般的に光モジュールの送受信時間のみで非常に短い時間(ナノ秒単位)である。 In an optical loop transmission system, a loop master performs a loop termination process. Data transmitted from a certain node is looped around or terminated (discarded) by the loop master. Each node propagates transmission data to a subsequent node simultaneously with receiving data transmitted by a certain node. The propagation delay at this time is generally a very short time (nanosecond unit) only by the transmission / reception time of the optical module.
異なる伝送媒体を接続する場合、伝送フレームを変換させる必要がある。前述の事例では、プロトコルがHDLCプロトコルで通信処理されるため、伝送フレーム変換処理にあたりHDLCフレームをEthernetフレームによってカプセル化する処理を行う。 When connecting different transmission media, it is necessary to convert the transmission frame. In the above-described case, since the protocol is processed by the HDLC protocol, processing for encapsulating the HDLC frame with the Ethernet frame is performed in the transmission frame conversion processing.
HDLCプロトコルを利用するネットワークの伝送速度は一般的に最大10Mbps程度である。これに対し、Ethernetプロトコルを利用するネットワークの伝送速度は100Mbps、1Gbpsと高速である。HDLCフレームからEthernetフレームにフレーム変換する場合、遅い伝送速度から速い伝送速度へ変換するため、アンダーランの問題を考慮しなければならない。アンダーランを起こさないために、遅い伝送速度のHDLCフレームを全て受信してから速い伝送速度のEthernetフレームに変換して出力する必要がある。 The transmission speed of a network using the HDLC protocol is generally about 10 Mbps at maximum. On the other hand, the transmission speed of the network using the Ethernet protocol is as high as 100 Mbps and 1 Gbps. When the frame is converted from the HDLC frame to the Ethernet frame, the underrun problem must be taken into consideration in order to convert from a low transmission rate to a high transmission rate. In order not to cause an underrun, it is necessary to receive all HDLC frames with a low transmission rate and then convert them into Ethernet frames with a high transmission rate and output them.
上記の通り、異なる伝送媒体間の伝送速度が大幅に異なる場合、伝送フレーム変換時間は遅い方の伝送速度に左右されるので、伝送フレーム変換部の伝播遅延がネットワーク全体の伝送性能を低下させてしまう問題がある。 As mentioned above, when the transmission speed between different transmission media is significantly different, the transmission frame conversion time depends on the slower transmission speed, so the propagation delay of the transmission frame conversion section reduces the transmission performance of the entire network. There is a problem.
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、異なる伝送媒体間の伝搬遅延を短縮させることを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce the propagation delay between different transmission media.
そこで、本発明は、受信フレームをこのフレームと通信プロトコルが異なる送信フレームに変換する伝送フレーム変換回路であって、前記受信フレームを一定のサイズ毎に受信し当該サイズのフレームを前記受信フレームと通信プロトコルが異なる送信フレームに付加してフレーム変換バッファに保持させる受信フレーム制御手段と、前記フレーム変換バッファからの送信フレームの送信要求に基づき当該バッファに保持された前記サイズのフレームが付加された送信フレームを送信させる送信フレーム制御手段を備える。 Therefore, the present invention provides a transmission frame conversion circuit that converts a received frame into a transmission frame having a communication protocol different from that of the frame, and receives the reception frame for each predetermined size and communicates the frame of the size with the reception frame. A reception frame control means for adding to a transmission frame with a different protocol and holding it in a frame conversion buffer, and a transmission frame to which a frame of the size held in the buffer is added based on a transmission request for the transmission frame from the frame conversion buffer Transmission frame control means for transmitting.
以上の本発明によれば異なる伝送媒体間の伝搬遅延を短縮できる。 According to the present invention described above, the propagation delay between different transmission media can be shortened.
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に例示された伝送フレーム変換回路1はHDLCのフレームをEthernetのフレームに変換する回路である。一方、伝送フレーム変換回路2はEthernetのフレームをHDLCのフレームに変換する回路である。
The transmission
伝送フレーム変換回路1,2は図2に例示された異なる種類の通信プロトコルを採用するノードを有する光ループ伝送システムにおいて具備される。本システムはHDLCプロトコルを前提とし、この通知プロトコルと異なる伝送媒体はEthernetとなっている。つまり、Ethernetで接続されるノードもHDLCプロトコルで通信処理されるものとする。
The transmission
伝送フレーム変換回路1は、FPGA等のメモリとハードロジックデバイスが集積されたLSIにおいて、フレーム変換バッファ10、受信コントローラ11、送信コントローラ12、CPU13が実装されている。
The transmission
受信コントローラ11はHDLCフレームF1をフレーム変換バッファ10のHDLCフレームエリア101に保持する。HDLCフレームエリア101は、Ethernetフレーム102が付加され、Ethernetフレームエリア100にてカプセル化されてフレーム変換バッファ10に保持される。
The
フレーム変換バッファ10のEthernetフレームエリア100はハードウェアロジック(レジスタ)で構成されている。つまり、フレーム変換バッファ10はデュアルポートメモリとハードウェアロジック(レジスタ)とで構成されている。
The Ethernet
送信コントローラ12はフレーム変換バッファ10からの送信フレームの送信要求に基づくCPU13からの送信指令により当該バッファ10のEthernetフレームエリア100のデータを送信させる。
The
伝送フレーム変換回路2も、伝送フレーム変換回路1と同様にメモリとハードロジックデバイスが集積されたLSIにおいて、フレーム変換バッファ20,受信コントローラ21,送信コントローラ22,CPU23が実装されている。フレーム変換バッファ20もデュアルポートメモリとハードウェアロジック(レジスタ)とで構成されている。
Similarly to the transmission
フレーム変換バッファ20は受信コントローラ21からのEthernetフレームF2のデータの入力が可能である一方で送信コントローラ22からのHDLCフレームF1のデータの読み出しを可能とする。フレーム変換バッファ20はフレーム変換バッファ10と同様にディアルポートメモリで構成される。
The
受信コントローラ21は受信したEthernetフレームF2のデータをフレーム変換バッファ20に保持させる。このバッファ20のEthernetフレームエリア200にはEthernetフレーム202が付加されたHDLCフレームエリア201がカプセル化されている。
The
送信コントローラ22はCPU13からの送信指令によりフレーム変換バッファ20のEthernetフレームエリア200に含まれるHDLCフレームエリア201のデータを送信させる。
The
図4を参照しながら本実施形態の伝送システムの動作例について説明する。 An example of the operation of the transmission system of this embodiment will be described with reference to FIG.
伝送フレーム変換回路1の受信コントローラ11はノード#0,#2,#3を介して伝搬されたHDLCフレームF1を受理するとそのデータをフレーム変換バッファ10のHDLCフレームエリア101に保持させる。Ethernetフレームエリア100はEthernetフレーム102のMACフレームとIPフレームを付加して前記HDLCフレームF1のデータをHDLCフレームエリア101にてカプセル化する。
When the
また、同変換回路1は、伝送媒体間(ノード#3,#6間)の伝搬遅延を短縮させるために、IPフレームのフラグメント機能(分割機能)を利用する。フレーム変換バッファ10、Ethernetフレームの詳細な構成を図3(a)(b)にそれぞれ例示した。
The
具体的にはCPU13からの受信処理の指令により受信コントローラ11は一定サイズ(図3の事例では128バイト)のHDLCフレームF1データを受信する毎にこのデータをEthernetフレーム102(MACフレーム,IPフレーム)によってカプセル化してフレーム変換バッファ10に保持させる。フレーム変換バッファ10はCPU13に対してEthernet送信要求を出力する(図1のS1)。CPU13は、フレーム変換バッファ10からのEthernet送信要求を受けると(S1)、送信コントローラ12に対し送信処理の制御信号を出力する(同図のS2)。送信コントローラ12はフレーム変換バッファ10のEthernetフレームエリア100のデータを送信する。
Specifically, every time the
以上のように伝送フレーム変換回路1はHDLCフレームF1を一定サイズ毎に受信しながらこのHDLCフレームF1をカプセル化したEthernetフレームF2を送信する。この処理によって一定サイズを超えるフレームの伝送フレーム変換処理の高速化が可能となる。
As described above, the transmission
特に、フレーム変換バッファ10においては一定サイズ毎に分割フレームエリアが確保されている。そして、図3(a)(b)に示したようにフレーム変換バッファ10は一定サイズのHDLCフレームF1データを受信する毎にEthernetフレームF2におけるIPフレームのフラグ並びにフラグメント・オフセットエリアを更新する。
In particular, in the
これにより、ある一定のHDLCフレームF1データを受信すると、カウントアップするカウンタを設けることで、分割,一括のフレームの区別、オフセット値の更新を行うことができる。例えば、受信したHDLCデータがある一定のサイズ未満であった場合、IPフレームのフラグは一括(0)をセットする。一方、受信したHDLCデータがある一定のサイズ以上であった場合、IPフレームのフラグは分割(1)をセットする。そして、一定サイズのHDLCフレームF1データを受信する毎に更新するIPフレームエリアのフラグ、フラグメント・オフセットも追従させる。分割フレーム処理中にHDLCフレームF1の最終データを受信したときは、該当するIPフレームのフラグを0(分割の最終を示すフラグ)にする。 Thus, when a certain HDLC frame F1 data is received, a counter that counts up is provided, so that division, batch frame discrimination, and offset value updating can be performed. For example, if the received HDLC data is less than a certain size, the IP frame flag is set to batch (0). On the other hand, if the received HDLC data is larger than a certain size, the flag of the IP frame sets division (1). Then, the flag and fragment offset of the IP frame area to be updated every time HDLC frame F1 data of a certain size is received are also followed. When the final data of the HDLC frame F1 is received during the divided frame processing, the flag of the corresponding IP frame is set to 0 (flag indicating the end of division).
次いで、伝送フレーム変換回路2の受信コントローラ21はノード#6,#5,#4を介して伝搬されたEthernetフレームF2データを受理するとこのデータをフレーム変換バッファ20に受信する。送信コントローラ22は図1に示したようにEthernetフレームエリア200からEthernetフレーム202を取り除いたHDLCフレームエリア201のデータを送信データとして出力する。
Next, the
以上のようにフレーム変換バッファ10,20をハードウェアで構築することでフレーム変換機能処理を高速化することができる。 As described above, frame conversion function processing can be speeded up by constructing the frame conversion buffers 10 and 20 with hardware.
すなわち、複数種類の通信プロトコル例えばHDLC及びEthernetを採用した従来の伝送システムにおいては、EthernetフレームF2によってHDLCフレームF1をカプセル化する処理と、前記カプセル化したフレームからHDLCフレームF1を取り出す処理が行われる。前記カプセル化する処理では、HDLCフレームF1を全て受信した後、このフレームにEthernetフレームF2を付加しているので、図5に示したタイムスケジュールのように、伝搬遅延が大きくなる。 That is, in a conventional transmission system employing a plurality of types of communication protocols such as HDLC and Ethernet, a process of encapsulating the HDLC frame F1 by the Ethernet frame F2 and a process of extracting the HDLC frame F1 from the encapsulated frame are performed. . In the encapsulating process, since the Ethernet frame F2 is added to this frame after all the HDLC frames F1 are received, the propagation delay increases as in the time schedule shown in FIG.
これに対して、伝送フレーム変換回路1のフレーム変換バッファ10は、受信コントローラ11側からの書き込みと送信コントローラ12側からの読み出しとが可能であるので、送信コントローラ12からのアドレスをある一定のバウンダリとすることにより、CPU13による当該コントローラ12への送信処理が容易となる。
On the other hand, since the
また、IPフレームのフラグメント機能(分割機能)を利用して、HDLCフレームF1を分割してEthernetフレームF2にフレーム変換して出力するようにしているので、図4,図5に示したタイムスケジュールの比較から明らかなように、伝搬遅延を短縮できる。特に、分割サイズを小さくするほど、伝搬遅延を短縮できる。 In addition, the fragmentation function (division function) of the IP frame is used to divide the HDLC frame F1, convert it to an Ethernet frame F2, and output it. Therefore, the time schedule shown in FIGS. As is clear from the comparison, the propagation delay can be shortened. In particular, the propagation delay can be shortened as the division size is reduced.
尚、本発明は以上説明した実施の態様に何ら限定することなく、当業者によって適宜変更して実施が可能であり、この変更された態様も発明の技術範囲に属する。例えば、HDLC、Ethernet以外の他の複数の通信プロトコルを採用したノードを有する伝送システムに対応させた伝送フレーム変換回路が挙げられ、この態様も本発明の技術範囲に属する。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified by a person skilled in the art, and these modified embodiments also belong to the technical scope of the invention. For example, a transmission frame conversion circuit corresponding to a transmission system having a node adopting a plurality of communication protocols other than HDLC and Ethernet can be cited, and this aspect also belongs to the technical scope of the present invention.
1,2…伝送フレーム変換回路
10,20…フレーム変換バッファ
11,21…受信コントローラ(受信フレーム制御手段)
12,22…送信コントローラ(送信フレーム制御手段)
13,23…CPU
100,200…Ethernetフレームエリア
101,201…HDLCフレームエリア
F1…HDLCフレーム
F2,102,202…Ethernetフレーム
#0,#2〜#6…ノード
1, 2, ... Transmission
12, 22 ... Transmission controller (transmission frame control means)
13, 23 ... CPU
100, 200 ...
Claims (3)
前記受信フレームを一定のサイズ毎に受信し当該サイズのフレームを前記送信フレームによってカプセル化してフレーム変換バッファに保持させる受信フレーム制御手段と、
前記フレーム変換バッファからの送信フレームの送信要求に基づき当該バッファから前記カプセル化された前記サイズのフレームを送信させる送信フレーム制御手段と
を備えたこと
を特徴とする伝送フレーム変換回路。 The received frame, the communication protocol and the frame are different, a transmission frame conversion circuit for converting the transmission frame consisting of an MAC header and the IP header,
A reception frame control means for holding the frame translation buffer and encapsulated by a frame the transmit frame of the size to receive the received frame for each fixed size,
A transmission frame conversion circuit comprising transmission frame control means for transmitting the encapsulated frame of the size from the buffer based on a transmission frame transmission request from the frame conversion buffer.
を特徴とする請求項1に記載の伝送フレーム変換回路。 The transmission frame conversion circuit according to claim 1, wherein the transmission frame has a fragment offset of the encapsulated frame.
を特徴とする請求項1または2に記載の伝送フレーム変換回路。 The reception frame control unit, when the received frame is less than a predetermined size, according to claim 1 or 2, characterized in that to hold the received frame to frame conversion buffer and encapsulated by the transmission frame Transmission frame conversion circuit.
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