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JP7759766B2 - Packet forwarding device and program - Google Patents
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JP7759766B2 - Packet forwarding device and program - Google Patents

Packet forwarding device and program

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JP7759766B2 JP2021180970A JP2021180970A JP7759766B2 JP 7759766 B2 JP7759766 B2 JP 7759766B2 JP 2021180970 A JP2021180970 A JP 2021180970A JP 2021180970 A JP2021180970 A JP 2021180970A JP 7759766 B2 JP7759766 B2 JP 7759766B2
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Description

本発明は、パケット転送装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a packet forwarding device and a program.

これまで番組制作システムは、SDI(Serial Digital Interface)によって構成されていた。近年は、SDIを一般的なEthernet(登録商標)/IP(Internet Protocol)ネットワークに置き換えるように番組制作システムの構築が進められている。Ethernet(登録商標)/IPネットワークでは、パケット転送装置として、例えば図8に示すようなネットワークスイッチを用いて機器間を接続する。IPネットワークはSDIと比較して、時間当たりの伝送可能データ量が大きく、また映像や音声といった異なる種類の信号を多重して同じネットワークにより伝送できる。そのため、従来行われていたHD(High Definition Video)画質の番組制作のみならず、4K、8Kといったより高解像度の番組制作にも適している。 Until now, program production systems have been constructed using SDI (Serial Digital Interface). In recent years, program production systems have been constructed to replace SDI with standard Ethernet®/IP (Internet Protocol) networks. In an Ethernet®/IP network, devices are connected using a network switch, such as the one shown in Figure 8, as a packet forwarding device. Compared to SDI, an IP network can transmit a larger amount of data per unit time, and different types of signals, such as video and audio, can be multiplexed and transmitted over the same network. As a result, it is suitable not only for the traditional production of HD (High Definition Video) programs, but also for the production of higher resolution programs such as 4K and 8K.

映像をIPパケット化し、IPネットワークを介して伝送するための規格としてSMPTE ST 2110-20がある(非特許文献1)。加えて、音声伝送のための規格としてSMPTE ST2110-30/31が発行されている。これらSMPTE ST 2110-20/30/31では、映像信号をUDP(User Datagram protocol)/RTP(Real-Time Transport Protocol)により伝送する。 SMPTE ST 2110-20 is a standard for converting video into IP packets and transmitting them over IP networks (Non-Patent Document 1). In addition, SMPTE ST 2110-30/31 has been published as a standard for audio transmission. In these SMPTE ST 2110-20/30/31, video signals are transmitted using UDP (User Datagram Protocol)/RTP (Real-Time Transport Protocol).

P.J. Brightwell, J.D. Rosser, R.N.J. Wadge, P.N. Tudor, "BBC Research & Development White Paper 268," The IP Studio, 2013.P.J. Brightwell, J.D. Rosser, R.N.J. Wadge, P.N. Tudor, "BBC Research & Development White Paper 268," The IP Studio, 2013.

ネットワークスイッチは、受信したパケットのヘッダに記述されている情報とネットワークスイッチ内の状態とに基づいて、パケットを出力する出力ポートを決定する。パケットを伝送する回線には単位時間あたりに伝送できるパケット量に上限がある。そこで、通常は運用者が、伝送する映像や音声のパケット量を事前に見積もり、出力ポートが対応している帯域を超過して出力するパケットが割り当てられる(輻輳と呼ぶ)ことがないように注意してネットワークスイッチなどの伝送機器の制御を行う。しかしながら、例えば、(1)複数のポートにより受信したパケットが同じ一つの出力ポートから出力される場合、(2)出力ポートより高速な帯域を持つ入力ポートが受信したパケットを出力する場合、あるいは、(3)(1)及び(2)の両方が発生する場合などに輻輳が発生することがある。輻輳の発生により、ネットワークスイッチ内でパケットが破棄される。 A network switch determines the output port to output a packet from based on the information in the header of the received packet and the state of the network switch. The lines that transmit packets have a limit to the amount of packets that can be transmitted per unit time. Therefore, operators typically estimate the amount of video and audio packets to be transmitted in advance and carefully control transmission equipment such as network switches to prevent the output packets from exceeding the bandwidth supported by the output port (a condition known as congestion). However, congestion can occur, for example, when (1) packets received by multiple ports are output from the same output port, (2) an input port with a faster bandwidth than the output port outputs received packets, or (3) both (1) and (2) occur. Congestion causes packets to be discarded within the network switch.

図8では、(1)の状況の例を示している。受信デバイスAは、ネットワークスイッチの出力ポート#1から出力される映像V1を受信している。この受信の最中に、他の受信デバイスBが、同じ出力ポート#1を使用する別の映像V2の受信を開始した場合に輻輳が発生する。ネットワークスイッチは、出力ポート#1の帯域内にパケットの出力を収めるために、映像V1のパケット及び映像V2のパケットの一部を破棄する。 Figure 8 shows an example of situation (1). Receiving device A is receiving video V1 output from output port #1 of the network switch. During this reception, congestion occurs when another receiving device B starts receiving another video V2 using the same output port #1. The network switch discards some of the packets for video V1 and video V2 to fit the packet output within the bandwidth of output port #1.

SMPTE ST2022-6やSMPTE ST2110-20のようにトランスポートプロトコルにUDP/RTPを使用し、かつ、FEC(Forward Error Coding)を用いない方式により伝送される映像の場合、パケットが破棄されると受信デバイスは必要な画素情報のすべてを得ることができない。そのため、受信デバイスにおいて再生される映像の品質に劣化が生じる。例えば、最後に正常に受信できた映像フレームを出力し続けるフリーズ出力、エラーと分かるような映像(例えば黒一色)の出力、何も出力しないといった現象が受信デバイスに発生する。 When video is transmitted using a transport protocol such as SMPTE ST2022-6 or SMPTE ST2110-20 that uses UDP/RTP and does not use FEC (Forward Error Coding), discarding packets means that the receiving device is unable to obtain all of the necessary pixel information. This results in a degradation of the quality of the video played on the receiving device. For example, the receiving device may experience a frozen output, continuing to output the last successfully received video frame, outputting an image that is clearly an error (for example, all black), or no output at all.

上記のような輻輳は一度発生すると、送信側で映像出力を停止する操作や、ネットワークスイッチに特定の映像転送を停止する操作などが行われない限り継続する。輻輳によって映像や音声のパケットが破棄されると映像品質の劣化が発生するため、映像や音声のパケットが破棄されないようにするための工夫が行われてきた。例えば、映像伝送に用いられるスペックを有するネットワークスイッチには、IPヘッダ内の送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、送信元L4ポート及び宛先L4ポートや、IPヘッダ内のDSCP(Differentiated Services Code Point)フィールドの値に基づいてパケットを選別し、任意の送信キューへ割り当てる機能がある。この機能では事前に、伝送する映像・音声フローのアドレス情報を用いたフィルタをネットワークスイッチに設定し、フィルタにマッチしたパケットを特定の送信キューへ割り当てておく。これにより、保護するパケットが破棄されないようにしながら、送信キューの出力データレートが、事前に設定した映像・音声フローのデータレート以上になるように制御する。 Once congestion like the one described above occurs, it will continue unless the sender stops video output or the network switch stops specific video transfers. Because discarding video and audio packets due to congestion results in degradation of video quality, efforts have been made to prevent video and audio packets from being discarded. For example, network switches with specifications used for video transmission have the ability to sort packets based on the source IP address, destination IP address, source L4 port, and destination L4 port in the IP header, as well as the value of the DSCP (Differentiated Services Code Point) field in the IP header, and assign them to a desired transmission queue. This function pre-configures the network switch with a filter using the address information of the video and audio flows to be transmitted, and assigns packets that match the filter to a specific transmission queue. This prevents packets to be protected from being discarded, while controlling the output data rate of the transmission queue to be equal to or greater than the data rate of the pre-configured video and audio flows.

また、番組制作では映像・音声伝送にマルチキャストを利用することが多い。そこで、マルチキャストの伝送をリクエストするIGMP(Internet Group Management Protocol)パケットのペイロードが事前に登録されたマルチキャストアドレスではない場合に、リクエストを破棄する手法もある。 In addition, multicast is often used for video and audio transmission in program production. Therefore, one method is to discard requests if the payload of an IGMP (Internet Group Management Protocol) packet requesting multicast transmission does not contain a pre-registered multicast address.

しかしながら、番組制作では多くの映像・音声フローを伝送するため、事前にそれらのIPアドレスやポート番号の情報を都度登録するのは困難である。加えて、設定に誤りがあった場合は、パケットの破棄が発生したり、リクエストが受け付けられずに伝送が全く行われなかったりするなどの障害が発生する可能性がある。 However, because program production involves transmitting many video and audio flows, it is difficult to register the IP addresses and port numbers of each in advance. Furthermore, if there is an error in the settings, problems may occur, such as packets being discarded or requests not being accepted and no transmission taking place at all.

SMPTE ST2022-7では、瞬間的なパケットロス対策として、同一の映像パケットをA系統、B系統の2系統で送信する方法がある。受信デバイスは、A系統とB系統の両方からパケットを受信し、ヒットレス選択を行う。ところが、A系統及びB系統とも同じような系統でシステムを組む場合が多い。このような場合は、輻輳の発生タイミングも両系統で同じとなり、継続した輻輳が発生する。受信デバイスは、すべてのパケットを受信することができないため、映像フレームを組み立てることは困難である。 SMPTE ST2022-7 includes a method for transmitting the same video packets over two systems, system A and system B, to deal with momentary packet loss. The receiving device receives packets from both system A and system B and performs hitless selection. However, systems often have similar systems for system A and system B. In such cases, congestion occurs at the same time on both systems, resulting in continuous congestion. Because the receiving device cannot receive all packets, it is difficult to assemble the video frame.

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、映像パケットの転送時に輻輳が発生した場合にも、映像再生への影響を低減することができるパケット転送装置及びプログラムを提供することを目的としている。 The present invention was developed in consideration of these circumstances, and aims to provide a packet forwarding device and program that can reduce the impact on video playback even when congestion occurs during video packet forwarding.

[1]本発明の一態様は、映像の各フレームを構成するデータが設定されたパケットを受信する受信部と、前記受信部が受信した前記パケットを出力する出力部と、前記出力部から出力される前記パケットの帯域が閾値を超える場合に、フレーム単位で前記パケットの優先度を決定する出力制御部と、前記受信部が受信した前記パケットのうち、前記出力制御部によって低い優先度が付与された前記フレームのデータが設定されたパケットの少なくとも一部を破棄し、破棄されなかった前記パケットを前記出力部に出力する優先制御部と、を備えるパケット転送装置である。 [1] One aspect of the present invention is a packet forwarding device comprising: a receiving unit that receives packets containing data constituting each frame of video; an output unit that outputs the packets received by the receiving unit; an output control unit that determines the priority of the packets on a frame-by-frame basis when the bandwidth of the packets output from the output unit exceeds a threshold; and a priority control unit that discards at least some of the packets received by the receiving unit that contain data of the frame to which a low priority has been assigned by the output control unit, and outputs the packets that have not been discarded to the output unit.

[2]本発明の一態様は、上述のパケット転送装置であって、前記パケットに設定されているアドレス情報に基づいてフローを判定する判定部と、前記受信部への前記パケットの入力速度を計測する計測部とをさらに備え、前記出力制御部は、前記計測部が計測した前記入力速度と前記閾値とに基づいて前記フレームの間引きを行う割合である間引き率を算出し、前記フロー間において低い優先度が付与される期間が分散されるように、前記フロー毎に前記間引き率に応じて一部の前記フレームに低い優先度を付与する。 [2] One aspect of the present invention is the above-mentioned packet forwarding device, further comprising a determination unit that determines a flow based on address information set in the packets, and a measurement unit that measures the input speed of the packets to the receiving unit, and the output control unit calculates a thinning rate, which is the rate at which frames are thinned out, based on the input speed measured by the measurement unit and the threshold, and assigns a low priority to some of the frames for each flow according to the thinning rate so that periods during which low priority is assigned are distributed among the flows.

[3]本発明の一態様は、上述のパケット転送装置であって、前記出力部は、前記パケットを回線に出力する出力インターフェイスを複数有し、前記計測部は、前記受信部への前記パケットの入力速度を前記フロー毎に計測し、前記出力制御部は、前記出力インターフェイス毎に、前記出力インターフェイスから前記パケットを出力する前記フローそれぞれの前記入力速度の合計と前記出力インターフェイスに応じた閾値とに基づいて間引き率を算出する処理と、前記出力インターフェイスから前記パケットを出力する前記フロー間において低い優先度が付与される期間が分散されるように、前記フロー毎に前記間引き率に応じて一部の前記フレームに低い優先度を付与する処理とを行う。 [3] One aspect of the present invention is the packet forwarding device described above, wherein the output unit has a plurality of output interfaces that output the packets to the line, the measurement unit measures the input speed of the packets to the receiving unit for each flow, and the output control unit performs the following processes for each output interface: calculating a thinning rate based on the sum of the input speeds of the flows that output the packets from the output interface and a threshold value corresponding to the output interface; and assigning a low priority to some of the frames for each flow according to the thinning rate so that periods during which a low priority is assigned are distributed among the flows that output the packets from the output interface.

[4]本発明の一態様は、コンピュータに、受信部が受信したパケットであって、映像の各フレームを構成するデータが設定された前記パケットを出力する出力部から出力される前記パケットの帯域が閾値を超える場合に、フレーム単位で前記パケットの優先度を決定する出力制御ステップと、前記受信部が受信した前記パケットのうち、前記出力制御ステップにおいて低い優先度が付与された前記フレームのデータが設定されたパケットの少なくとも一部を破棄し、破棄されなかった前記パケットを前記出力部に出力するよう制御する優先制御ステップと、を実行させるためのプログラムである。 [4] One aspect of the present invention is a program for causing a computer to execute an output control step of determining the priority of packets on a frame-by-frame basis when the bandwidth of packets received by a receiving unit, the packets containing data constituting each frame of video, and output from an output unit exceeds a threshold; and a priority control step of discarding at least some of the packets received by the receiving unit that contain data of the frame to which a low priority was assigned in the output control step, and controlling the packets that were not discarded to be output to the output unit.

本発明により、映像パケットの転送時に輻輳が発生した場合にも、映像再生への影響を低減することが可能となる。 This invention makes it possible to reduce the impact on video playback even when congestion occurs during video packet transfer.

本発明の一実施形態によるネットワークスイッチの構成図である。1 is a configuration diagram of a network switch according to an embodiment of the present invention. 同実施形態によるフロー状態情報を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing flow state information according to the same embodiment. 同実施形態による間引きテーブルを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a thinning table according to the same embodiment. 同実施形態によるネットワークスイッチの転送制御処理を示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing a transfer control process of the network switch according to the embodiment. 同実施形態によるネットワークスイッチの転送速度計測処理を示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing a transfer rate measurement process of the network switch according to the embodiment. 同実施形態によるネットワークスイッチのQoS値決定処理を示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing a QoS value determination process of the network switch according to the embodiment. 同実施形態によるネットワークスイッチのエントリ削除処理を示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing an entry deletion process of the network switch according to the embodiment. 従来のネットワークスイッチを示す図である。FIG. 1 illustrates a conventional network switch.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態のパケット転送装置は、例えば、番組制作に使用する映像等の素材データをIPパケット化し、IPネットワーク上でリアルタイムに素材データをやり取りしながら番組制作を行うIP番組制作システムに適用可能である。 Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. The packet forwarding device of this embodiment can be applied to, for example, an IP program production system that converts video and other material data used in program production into IP packets and produces programs while exchanging the material data in real time over an IP network.

本実施形態のパケット転送装置は、映像トラフィックの転送中に、他のトラフィックが追加されたために転送可能な帯域を超過した場合、映像フレームを考慮したQoS(Quality of Service)制御を行う。この制御により、パケット転送装置から配信された映像トラフィックを受信したデバイスが映像を再生する際に発生し得る映像破綻を軽減する。 The packet forwarding device of this embodiment performs QoS (Quality of Service) control that takes video frames into account when the transferable bandwidth is exceeded due to the addition of other traffic while video traffic is being transferred. This control reduces video corruption that can occur when a device receiving video traffic distributed from the packet forwarding device plays the video.

SMPTE ST2022-6やST2110-20等では、映像フォーマットによって、各IPフローにおける単位時間あたりのパケット転送数が決定される。すなわち、解像度やフレームレートといった映像フォーマットやパケットの区切り方を変更しない限りは、1フレームを構成するデータが設定されたIPパケットの数は同一である。従来のパケット転送装置は、輻輳が発生した場合にパケットをランダム的に破棄することが多い。1フレームを構成する複数パケットのうちいずれかが破棄されると、そのフレームを再構成することはできない。しかしながら、輻輳が発生していても、1フレームを構成する全パケットを揃えることができれば、そのフレームについては再構成が可能である。そこで、本実施形態のパケット転送装置は、これを利用して、転送レート超過時でも映像品質の劣化を低減するようにパケットを出力する。具体的には、パケット転送装置は、出力インターフェイスから出力するパケットの転送レートがその出力インターフェイスの転送可能能力を超過した場合、映像フレーム単位でパケット転送可否を判断し、映像フレームの転送可否に応じたQoS値をパケットに設定する。これにより、受信デバイスでは間欠的ではあるが、映像フレームを構成することが可能となる。よって、長時間のフリーズやブラックアウト、映像断を防ぐことができる。視聴者は、最低限、何の映像が出力されているかを知ることができる。 In SMPTE ST2022-6, ST2110-20, and other standards, the number of packets transferred per unit time for each IP flow is determined by the video format. In other words, unless the video format (such as resolution or frame rate) or the packet division method is changed, the number of IP packets containing data that make up one frame remains the same. Conventional packet forwarding devices often randomly discard packets when congestion occurs. If any of the packets that make up a frame are discarded, that frame cannot be reconstructed. However, even if congestion occurs, if all packets that make up a frame can be collected, that frame can be reconstructed. Therefore, the packet forwarding device of this embodiment utilizes this to output packets in a way that reduces degradation of video quality even when the transfer rate is exceeded. Specifically, if the transfer rate of packets output from an output interface exceeds the transfer capacity of that output interface, the packet forwarding device determines whether packets can be forwarded on a video frame-by-video frame basis and sets a QoS value for each packet depending on whether the video frame can be forwarded. This allows video frames to be constructed, albeit intermittently, at the receiving device. This prevents long-term freezes, blackouts, and video interruptions. At the very least, viewers will know what video is being output.

図1は、本発明の実施形態によるネットワークスイッチ1の構成を示すブロック図である。ネットワークスイッチ1は、パケット転送装置の一例である。図1では、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。ネットワークスイッチ1は、受信部2と、ルーティング部3と、送信制御部4と、送信部5とを備える。 Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a network switch 1 according to an embodiment of the present invention. The network switch 1 is an example of a packet forwarding device. Figure 1 shows only the functional blocks relevant to this embodiment. The network switch 1 comprises a receiving unit 2, a routing unit 3, a transmission control unit 4, and a transmitting unit 5.

受信部2は、N個(Nは1以上の整数)の入力ポート21を備える。図1では、N個の入力ポート21を、入力ポート21-1~21-Nと記載している。入力ポート21は、外部からパケットを入力する入力インターフェイスである。受信部2の各入力ポート21は、外部からパケットを受信し、受信したパケットをルーティング部3に出力する。送信部5は、M個(Mは1以上の整数)の出力ポート51を備える。図1では、M個の出力ポート51を、出力ポート51-1~51-Mと記載している。出力ポート51は、外部へパケットを出力する出力インターフェイスである。出力ポート51は、送信制御部4からパケットを入力し、入力したパケットを外部装置との間の伝送回線に出力する。 The receiving unit 2 has N input ports 21 (N is an integer greater than or equal to 1). In Figure 1, the N input ports 21 are referred to as input ports 21-1 to 21-N. The input ports 21 are input interfaces that input packets from the outside. Each input port 21 of the receiving unit 2 receives packets from the outside and outputs the received packets to the routing unit 3. The transmitting unit 5 has M output ports 51 (M is an integer greater than or equal to 1). In Figure 1, the M output ports 51 are referred to as output ports 51-1 to 51-M. The output ports 51 are output interfaces that output packets to the outside. The output ports 51 input packets from the transmission control unit 4 and output the input packets to a transmission line between the output ports 51 and an external device.

ルーティング部3は、パケットを出力する出力ポート51を、任意の従来技術と同様の処理により決定する。ルーティング部3は、ルーティング情報記憶部31と、ルーティング処理部32とを有する。ルーティング情報記憶部31は、ルーティング情報を記憶する。ルーティング情報は、アドレス情報と出力ポート51との対応を示す。ルーティング処理部32は、ルーティング情報から、パケットに設定されているアドレス情報に対応した出力ポート51を出力先として読み出す。アドレス情報には、例えば、MACアドレス、IPアドレスなどが用いられる。出力先の決定には、アドレス情報に加えて他の情報がさらに用いられてもよい。また、パケットのアドレス情報がマルチキャストのアドレスを示している場合、ルーティング処理部32は、パケットを複製し、複製したパケットそれぞれの出力先を各出力ポート51とする。ルーティング処理部32は、パケットと、出力先の出力ポート51を示す出力先情報とを送信制御部4に出力する。なお、出力先が出力ポート51-m(mは1以上M以下の整数)であるパケットを、出力ポート51-mのパケットと記載する。 The routing unit 3 determines the output port 51 to output the packet using a process similar to any conventional technology. The routing unit 3 has a routing information storage unit 31 and a routing processing unit 32. The routing information storage unit 31 stores routing information. The routing information indicates the correspondence between address information and output ports 51. The routing processing unit 32 reads the output port 51 corresponding to the address information set in the packet from the routing information as the output destination. Address information such as a MAC address or IP address is used. Other information in addition to address information may be used to determine the output destination. Furthermore, if the address information of the packet indicates a multicast address, the routing processing unit 32 duplicates the packet and sets each duplicated packet as the output destination for each output port 51. The routing processing unit 32 outputs the packet and output destination information indicating the output port 51 to the transmission control unit 4. Note that a packet whose output destination is output port 51-m (m is an integer between 1 and M) is referred to as a packet of output port 51-m.

送信制御部4は、パケット種別判定部41と、フロー情報計測部42と、フロー状態記憶部43と、出力制御部44と、キュー部45とを備える。パケット種別判定部41は、ルーティング処理部32から入力したパケットのパケットヘッダを解析し、フロー識別情報と、RTPパケットのマーカービット(以下、「Mビット」と記載)を読み取る。フロー識別情報は、IPフローを識別する情報である。フロー識別情報は、送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、L4プロトコルタイプ、送信元L4ポート及び宛先L4ポートを含む。Mビットは、パケットが映像フィールドの最終バイトを含むか否かを示す。プログレッシブスキャンの場合、映像フィールドは、映像の1フレームに相当する。つまり、プログレッシブスキャンの場合、1フレームの最終バイトをRTPペイロードに含むパケットのMビットに1が設定される。映像インターレースでは、二つの映像フィールドで映像の1フレームが構成される。映像インターレースの場合、各映像フィールドの最終バイトをRTPペイロードに含むパケットのMビットに1が設定される。これら以外のパケットのMビットには0が設定される。パケット種別判定部41は、パケットと、フロー識別情報及びMビットとをフロー情報計測部42に出力する。 The transmission control unit 4 comprises a packet type determination unit 41, a flow information measurement unit 42, a flow status storage unit 43, an output control unit 44, and a queue unit 45. The packet type determination unit 41 analyzes the packet header of the packet input from the routing processing unit 32 and reads the flow identification information and the RTP packet marker bit (hereinafter referred to as the "M bit"). The flow identification information is information that identifies an IP flow. The flow identification information includes the source IP address, destination IP address, L4 protocol type, source L4 port, and destination L4 port. The M bit indicates whether the packet contains the last byte of the video field. In progressive scan, a video field corresponds to one frame of video. In other words, in progressive scan, the M bit of a packet containing the last byte of one frame in the RTP payload is set to 1. In video interlacing, one frame of video is composed of two video fields. In video interlacing, the M bit of a packet containing the last byte of each video field in the RTP payload is set to 1. The M bit of other packets is set to 0. The packet type determination unit 41 outputs the packet, flow identification information, and M bit to the flow information measurement unit 42.

フロー情報計測部42は、IPフローの各計測項目の計測を行う。フロー情報計測部42は、計測結果に基づいて、フロー状態記憶部43に記憶されるフロー状態情報及び間引きテーブルを更新する。フロー状態記憶部43は、メモリ等の一時記憶領域にIPフロー毎のフロー状態情報を記憶する。また、フロー状態記憶部43は、出力ポート51毎に間引きテーブル記憶する。 The flow information measurement unit 42 measures each measurement item of the IP flow. Based on the measurement results, the flow information measurement unit 42 updates the flow state information and thinning table stored in the flow state storage unit 43. The flow state storage unit 43 stores flow state information for each IP flow in a temporary storage area such as a memory. The flow state storage unit 43 also stores a thinning table for each output port 51.

図2は、フロー状態情報の例を示す図である。フロー状態情報は、IPフローの出力ポート情報と、フロー識別情報と、積算転送データ量と、パケットカウント数と、前回Mビットが1のときのパケットカウント数と、Mビットカウント数と、Mビット間パケット数と、入力ビットレートと、入力フレームレートと、間引き率と、間引き中フレームカウント数と、QoS値と、計測済みフラグと、最終受信タイムスタンプと、間引きパターンとを含む。出力ポート情報及びフロー識別情報は、フロー状態情報を特定するキー情報である。 Figure 2 shows an example of flow state information. The flow state information includes output port information for the IP flow, flow identification information, cumulative transfer data volume, packet count, packet count when the previous M bit was 1, M-bit count, number of packets between M bits, input bit rate, input frame rate, thinning rate, frame count during thinning, QoS value, measurement completion flag, last received timestamp, and thinning pattern. The output port information and flow identification information are key information used to identify the flow state information.

出力ポート情報は、IPフローのパケットを出力する出力ポート51を示す情報である。積算転送データ量は、ネットワークスイッチ1が受信したIPフローの最初のパケットから最も新しいパケットまでの合計のデータ量である。パケットカウント数は、ネットワークスイッチ1がIPフローの最初のパケットから最も新しいパケットまでに受信したパケットの数である。Mビットカウント数は、ネットワークスイッチ1が受信したIPフローにおけるMビットが1のパケットの数である。Mビット間パケット数は、Mビットが1のパケットから、次にMビットが1のパケットまでにネットワークスイッチ1が受信したパケットの数である。間引き率は、ネットワークスイッチ1が間引き中である場合に、フレームを破棄する割合を示す。間引きとは、受信したパケットの一部を破棄し、ネットワークスイッチ1の外部に出力しないことをいう。間引き中フレームカウント数は、ネットワークスイッチ1が間引き中に受信したフレーム数である。QoS値は、優先度を表す値である。本実施形態では、優先度は、優先と通常の2種類とする。計測済みフラグは、入力ビットレート及び入力フレームレートを計測済みであるか否かを示す。最終受信タイムスタンプは、ネットワークスイッチ1がIPフローのパケットを最後に受信した時刻である。間引きパターンは、間引き中に受信する各フレームの優先度を表す。 The output port information indicates the output port 51 from which packets of an IP flow are output. The cumulative transfer data volume is the total data volume from the first packet of the IP flow received by the network switch 1 to the newest packet. The packet count is the number of packets received by the network switch 1 from the first packet of the IP flow to the newest packet. The M-bit count is the number of packets with an M-bit of 1 in the IP flow received by the network switch 1. The inter-M-bit packet count is the number of packets received by the network switch 1 from a packet with an M-bit of 1 to the next packet with an M-bit of 1. The thinning rate indicates the rate at which frames are discarded when the network switch 1 is thinning out. Thinning out refers to discarding some of the received packets and not outputting them externally from the network switch 1. The frame count during thinning out is the number of frames received by the network switch 1 while thinning out. The QoS value is a value representing priority. In this embodiment, there are two types of priority: priority and normal. The measurement flag indicates whether the input bit rate and input frame rate have been measured. The last received timestamp is the time when the network switch 1 last received a packet of the IP flow. The thinning pattern indicates the priority of each frame received during thinning.

図3は、間引きテーブルの例を示す図である。間引きテーブルは、出力ポート51毎にエントリを持つ。間引きテーブルは、各IPフローのフロー識別情報と、間引きパターンと、入力FPS(フレームレート;frames per second)と、入力ビットレートと、出力FPSと、出力ビットレートとを対応づけた情報である。 Figure 3 shows an example of a thinning table. The thinning table has an entry for each output port 51. The thinning table contains information that associates the flow identification information of each IP flow, the thinning pattern, the input FPS (frames per second), the input bit rate, the output FPS, and the output bit rate.

間引きテーブルの間引きパターンは、フロー状態情報の間引きパターンと同一の情報であり、同期して更新される。図3では、間引き中の各フレームの優先度を、「1」及び「0」を用いて表している。「1」は優先を表すシンボルであり、「0」は通常を表すシンボルである。シンボルとして、「1」「0」以外の数字や、文字、記号などを使用可能である。間引きパターンにおけるシンボルの左からの位置は、間引き中のフレームの順序を表す。すなわち、間引きパターン「00000011…」は、間引き中の期間における1番目から6番目までの映像フレームは優先度が通常であり、7番目及び8番目のフレームは優先度が優先であることを表す。図3(a)では、全IPフローの間引きパターンにおいていずれのフレームも間引かない期間が含まれる。そこで、図3(a)に示す間引きテーブルの間引きパターンから、いずれのフレームも間引かない期間を除いて、図3(b)のようにすることができる。 The thinning patterns in the thinning table are the same as the thinning patterns in the flow status information and are updated synchronously. In Figure 3, the priority of each frame being thinned out is represented using "1" and "0." "1" is the symbol representing priority, and "0" is the symbol representing normal. Numbers, letters, and symbols other than "1" and "0" can also be used as symbols. The position of the symbol from the left in the thinning pattern represents the order of the frames being thinned out. In other words, the thinning pattern "00000011..." indicates that the first through sixth video frames during the thinning period have normal priority, while the seventh and eighth frames have priority. In Figure 3(a), the thinning patterns for all IP flows include periods in which no frames are thinned out. Therefore, the thinning patterns in the thinning table shown in Figure 3(a) can be removed from the periods in which no frames are thinned out, resulting in the pattern shown in Figure 3(b).

入力FPSは、ネットワークスイッチ1に入力されたIPフローのフレームレートを示す。入力ビットレートは、ネットワークスイッチ1に入力されたIPフローのビットレートを示す。出力FPSは、ネットワークスイッチ1から出力されるIPフローのフレームレートを示す。出力ビットレートは、ネットワークスイッチ1から出力されるIPフローのビットレートを示す。 The input FPS indicates the frame rate of the IP flow input to the network switch 1. The input bit rate indicates the bit rate of the IP flow input to the network switch 1. The output FPS indicates the frame rate of the IP flow output from the network switch 1. The output bit rate indicates the bit rate of the IP flow output from the network switch 1.

図1に示す出力制御部44は、パケットの優先度を決定し、決定した優先度を表すQoS値をフロー情報計測部42に出力する。出力制御部44は、パケットの送信先の出力ポート51-m(mは1以上M以下の整数)から出力しようとするデータの帯域が閾値以下である場合、出力ポート51-mのパケット全てを優先と決定する。閾値は、出力ポート51-mのインターフェイス速度以下の値である。一方、出力制御部44は、出力ポート51-mから出力しようとするデータの帯域が、閾値を超える場合、輻輳が発生していると判断して間引きを行う。出力制御部44は、間引きを行う場合、間引きテーブルに従って、出力ポート51-mのパケットの優先度を決定する。出力制御部44は、決定した優先度を表すQoS値をフロー情報計測部42に出力する。フロー情報計測部42は、QoS値に応じた送信キューにパケットを入れる。 The output control unit 44 shown in FIG. 1 determines the priority of packets and outputs a QoS value representing the determined priority to the flow information measurement unit 42. If the bandwidth of data to be output from the destination output port 51-m (m is an integer between 1 and M) of the packets is equal to or less than a threshold, the output control unit 44 determines that all packets from output port 51-m are prioritized. The threshold is a value equal to or less than the interface speed of output port 51-m. On the other hand, if the bandwidth of data to be output from output port 51-m exceeds the threshold, the output control unit 44 determines that congestion has occurred and performs thinning. When performing thinning, the output control unit 44 determines the priority of packets from output port 51-m according to a thinning table. The output control unit 44 outputs a QoS value representing the determined priority to the flow information measurement unit 42. The flow information measurement unit 42 places the packets in a transmission queue corresponding to the QoS value.

キュー部45は、QoS値に応じた送信キューを有する。本実施形態では、キュー部45は、優先送信キューQ1及び通常送信キューQ2の二つのFIFO(First in First out)の送信キューを有する。優先送信キューQ1は、優先度が優先のパケットを一時的に記憶し、通常送信キューQ2は、優先度が通常のパケットを一時的に記憶する。キュー部45は、優先送信キューQ1からパケットを読み出し、読み出したパケットに紐づけられた出力先情報が示す出力ポート51に出力する。キュー部45は、優先送信キューQ1に格納されたパケットがない場合に、通常送信キューQ2からパケットを読み出し、読み出したパケットに紐づけられた出力先情報が示す出力ポート51に出力する。また、キュー部45は、通常送信キューQ2に所定時間以上蓄積されているパケットを破棄する。 The queue unit 45 has transmission queues corresponding to the QoS values. In this embodiment, the queue unit 45 has two FIFO (First in First out) transmission queues: a priority transmission queue Q1 and a normal transmission queue Q2. The priority transmission queue Q1 temporarily stores packets with a priority priority, while the normal transmission queue Q2 temporarily stores packets with a normal priority. The queue unit 45 reads packets from the priority transmission queue Q1 and outputs them to the output port 51 indicated by the output destination information associated with the read packets. If there are no packets stored in the priority transmission queue Q1, the queue unit 45 reads packets from the normal transmission queue Q2 and outputs them to the output port 51 indicated by the output destination information associated with the read packets. The queue unit 45 also discards packets that have been stored in the normal transmission queue Q2 for more than a predetermined time.

続いて、ネットワークスイッチ1の動作を説明する。
図4は、ネットワークスイッチ1の転送制御処理を示すフロー図である。ネットワークスイッチ1は、パケットを受信する度に、図4の処理を行う。ネットワークスイッチ1の入力ポート21は、パケットを受信する。受信したパケットを受信パケットと記載する。入力ポート21は、受信パケットをルーティング部3に出力する(ステップS101)。
Next, the operation of the network switch 1 will be described.
4 is a flow diagram showing the transfer control process of the network switch 1. The network switch 1 performs the process of FIG. 4 every time it receives a packet. The input port 21 of the network switch 1 receives the packet. The received packet is referred to as a received packet. The input port 21 outputs the received packet to the routing unit 3 (step S101).

ルーティング部3は、受信パケットを出力する出力インターフェイスを決定する(ステップS102)。具体的には、ルーティング処理部32は、受信パケットからアドレス情報を読み出す。ルーティング処理部32は、ルーティング情報記憶部31に記憶されているルーティング情報からアドレス情報に対応した出力ポート51-mを出力先として読み出す。以下では、受信パケットの出力先の出力ポート51-mを、送信出力ポート51-mと記載する。ルーティング処理部32は、送信出力ポート51-mを示す出力先情報を受信パケットに付加してパケット種別判定部41に出力する。なお、アドレス情報がマルチキャストのアドレスを示している場合、ルーティング処理部32は、受信パケットを複製し、複製したM個の受信パケットそれぞれの出力先を、出力ポート51-1~51-Mとする。この場合、ネットワークスイッチ1は、複製された各受信パケットについてステップS103以下の処理を行う。 The routing unit 3 determines the output interface to output the received packet (step S102). Specifically, the routing processing unit 32 reads address information from the received packet. From the routing information stored in the routing information storage unit 31, the routing processing unit 32 reads the output port 51-m corresponding to the address information as the output destination. Hereinafter, the output port 51-m to which the received packet is output will be referred to as the transmission output port 51-m. The routing processing unit 32 adds destination information indicating the transmission output port 51-m to the received packet and outputs it to the packet type determination unit 41. Note that if the address information indicates a multicast address, the routing processing unit 32 duplicates the received packet and sets the output destination of each of the M duplicated received packets to output ports 51-1 to 51-M. In this case, the network switch 1 performs the processes from step S103 onwards for each duplicated received packet.

パケット種別判定部41は、ルーティング処理部32から入力した受信パケットのパケットヘッダを解析して、送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、L4プロトコルタイプ、送信元L4ポート、宛先L4ポート及びMビットを読み取る(ステップS103)。パケット種別判定部41は、読み取った送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、L4プロトコルタイプ、送信元L4ポート及び宛先L4ポートを設定したフロー識別情報と、Mビットとを受信パケットに付加してフロー情報計測部42に出力する。 The packet type determination unit 41 analyzes the packet header of the received packet input from the routing processing unit 32 and reads the source IP address, destination IP address, L4 protocol type, source L4 port, destination L4 port, and M bit (step S103). The packet type determination unit 41 adds flow identification information containing the read source IP address, destination IP address, L4 protocol type, source L4 port, and destination L4 port, as well as the M bit, to the received packet and outputs it to the flow information measurement unit 42.

フロー情報計測部42は、受信パケットがUDP/RTPであるか否かを判断する(ステップS104)。フロー情報計測部42は、UDP/RTPであると判断した場合(ステップS104:YES)、送信出力ポート51-mと、フロー識別情報との組み合わせにより、フロー状態記憶部43に記憶されているフロー状態情報のエントリを特定する(ステップS105)。フロー情報計測部42は、エントリがない場合、送信出力ポート51-m及びフロー識別情報の組み合わせに対応したフロー状態情報のエントリをフロー状態記憶部43に作成する。フロー情報計測部42は、作成したフロー状態情報に出力ポート情報及びフロー識別情報を設定し、他の情報にはNULLを設定する。出力ポート情報には、出力先情報を用いることができる。ステップS106以降の処理において、送信制御部4は、ステップS105において特定又は作成されたフロー状態情報を処理対象とする。 The flow information measurement unit 42 determines whether the received packet is UDP/RTP (step S104). If the flow information measurement unit 42 determines that the packet is UDP/RTP (step S104: YES), it identifies a flow state information entry stored in the flow state storage unit 43 based on the combination of the transmission output port 51-m and the flow identification information (step S105). If there is no entry, the flow information measurement unit 42 creates a flow state information entry corresponding to the combination of the transmission output port 51-m and the flow identification information in the flow state storage unit 43. The flow information measurement unit 42 sets the output port information and flow identification information in the created flow state information, and sets NULL for other information. The output port information can be output destination information. In the processing from step S106 onwards, the transmission control unit 4 processes the flow state information identified or created in step S105.

フロー情報計測部42は、フロー状態情報に設定されている積算転送データ量を、受信パケットのペイロードサイズを加算した値に更新する(ステップS106)。フロー情報計測部42は、受信パケットのMビットが1であるか否かを判断する(ステップS107)。フロー情報計測部42は、Mビットが0であると判断した場合(ステップS107:NO)、フロー状態情報に設定されているパケットカウント数を、1を加算した値に更新する(ステップS108)。フロー情報計測部42は、フロー状態情報に設定されている最終受信タイムスタンプを、現在の時刻を表す値に更新する(ステップS109)。 The flow information measurement unit 42 updates the cumulative transfer data volume set in the flow state information to a value obtained by adding the payload size of the received packet (step S106). The flow information measurement unit 42 determines whether the M bit of the received packet is 1 (step S107). If the flow information measurement unit 42 determines that the M bit is 0 (step S107: NO), it updates the packet count number set in the flow state information to a value obtained by adding 1 (step S108). The flow information measurement unit 42 updates the last reception timestamp set in the flow state information to a value representing the current time (step S109).

出力制御部44は、受信パケットのQoS値を決定する(ステップS110)。QoS値の決定については、後述の図6を用いて説明する。出力制御部44は、決定したQoS値をフロー情報計測部42に出力する。フロー情報計測部42は、QoS値が優先を示す場合、受信パケットを優先送信キューQ1に格納し、QoS値が通常を示す場合、受信パケットを通常送信キューQ2に格納する(ステップS111)。キュー部45は、優先送信キューQ1にパケットが格納されている場合、優先送信キューQ1からパケットを読み出し、読み出したパケットに付加されている送信先情報が示す出力ポート51に出力する。キュー部45は、優先送信キューQ1にパケットが格納されていない場合、通常送信キューQ2からパケットを読み出し、読み出したパケットに付加されている送信先情報が示す出力ポート51に出力する。出力ポート51は、キュー部45から入力したパケットを伝送回線に出力する。(ステップS112)。なお、キュー部45は通常送信キューQ2に所定時間以上格納されているパケットを破棄する。これにより、優先度が通常のパケットの少なくとも一部が破棄される。また、キュー部45は通常送信キューQ2に格納されたパケットをすべて破棄してもよい。 The output control unit 44 determines the QoS value of the received packet (step S110). The determination of the QoS value will be explained later with reference to Figure 6. The output control unit 44 outputs the determined QoS value to the flow information measurement unit 42. If the QoS value indicates priority, the flow information measurement unit 42 stores the received packet in the priority transmission queue Q1. If the QoS value indicates normal, the flow information measurement unit 42 stores the received packet in the normal transmission queue Q2 (step S111). If a packet is stored in the priority transmission queue Q1, the queue unit 45 reads the packet from the priority transmission queue Q1 and outputs it to the output port 51 indicated by the destination information attached to the read packet. If a packet is not stored in the priority transmission queue Q1, the queue unit 45 reads the packet from the normal transmission queue Q2 and outputs it to the output port 51 indicated by the destination information attached to the read packet. The output port 51 outputs the packet input from the queue unit 45 to the transmission line (step S112). The queue unit 45 discards packets that have been stored in the normal transmission queue Q2 for a predetermined period of time or longer. This causes at least some of the packets with normal priority to be discarded. Alternatively, the queue unit 45 may discard all packets stored in the normal transmission queue Q2.

一方、フロー情報計測部42は、ステップS107においてMビットが1であると判断した場合(ステップS107:YES)、フロー状態情報に設定されているMビットカウント数を、1を加算した値に更新する(ステップS113)。フロー情報計測部42は、フロー状態情報から、パケットカウント数と、前回Mビットが1のときのパケットカウント数とを読み出す。フロー情報計測部42は、パケットカウント数から、前回Mビットが1のときのパケットカウント数を減算して、1フレーム分のパケット数を算出する。フロー情報計測部42は、フロー状態情報に設定されているMビット間パケット数を、算出した1フレーム分のパケット数に更新する(ステップS114)。さらに、フロー情報計測部42は、フロー状態情報に設定されている前回Mビットが1のときのパケットカウント数を、フロー状態情報に設定されている現在のパケットカウント数に更新する(ステップS115)。 On the other hand, if the flow information measurement unit 42 determines in step S107 that the M bit is 1 (step S107: YES), it updates the M-bit count number set in the flow state information by adding 1 (step S113). The flow information measurement unit 42 reads the packet count number and the packet count number when the previous M bit was 1 from the flow state information. The flow information measurement unit 42 subtracts the packet count number when the previous M bit was 1 from the packet count number to calculate the number of packets for one frame. The flow information measurement unit 42 updates the M-bit packet count number set in the flow state information to the calculated number of packets for one frame (step S114). Furthermore, the flow information measurement unit 42 updates the packet count number when the previous M bit was 1 set in the flow state information to the current packet count number set in the flow state information (step S115).

フロー情報計測部42は、送信出力ポート51-mが現在間引き中か否かを判断する(ステップS116)。フロー情報計測部42は、間引き中ではないと判断した場合(ステップS116:NO)、ステップS108からの処理を実行する。フロー情報計測部42は、間引き中であると判断した場合(ステップS116:YES)、フロー状態情報に設定されている間引き中フレームカウント数を、1を加算した値に更新する(ステップS117)。 The flow information measurement unit 42 determines whether the transmission output port 51-m is currently thinning out (step S116). If the flow information measurement unit 42 determines that thinning out is not in progress (step S116: NO), it executes the process from step S108. If the flow information measurement unit 42 determines that thinning out is in progress (step S116: YES), it updates the thinning-out frame count number set in the flow status information by adding 1 (step S117).

フロー情報計測部42は、送信出力ポート51-mの間引きテーブルを特定し、間引きパターンに設定されているシンボルの数をフレーム数として得る。フロー情報計測部42は、フロー状態情報から間引き中フレームカウント数と、間引きパターンとを読み出す。フロー情報計測部42は、間引き中フレームカウント数が、間引きパターンが表すフレーム数を超えたか否かを判断する(ステップS118)。フロー情報計測部42は、間引きパターンを表すフレーム数を超えていないと判断した場合(ステップS118:NO)、ステップS108からの処理を実行する。フロー情報計測部42は、間引きパターンが表すフレーム数を超えたと判断した場合(ステップS118:YES)、フロー状態情報の間引き中フレームカウント数に0を設定した後(ステップS119)、ステップS108からの処理を実行する。 The flow information measurement unit 42 identifies the thinning table for the transmission output port 51-m and obtains the number of symbols set in the thinning pattern as the number of frames. The flow information measurement unit 42 reads the frame count during thinning and the thinning pattern from the flow state information. The flow information measurement unit 42 determines whether the frame count during thinning exceeds the number of frames represented by the thinning pattern (step S118). If the flow information measurement unit 42 determines that the number of frames represented by the thinning pattern has not been exceeded (step S118: NO), it executes the processing from step S108. If the flow information measurement unit 42 determines that the number of frames represented by the thinning pattern has been exceeded (step S118: YES), it sets the frame count during thinning in the flow state information to 0 (step S119), and then executes the processing from step S108.

なお、フロー情報計測部42が、受信パケットはUDP/RTPではないと判定した場合(ステップS104:NO)、出力制御部44は、所定の優先度のQoS値を決定する(ステップS120)。ネットワークスイッチ1は、ステップS111からの処理を行う。 If the flow information measurement unit 42 determines that the received packet is not UDP/RTP (step S104: NO), the output control unit 44 determines a QoS value with a predetermined priority (step S120). The network switch 1 performs processing from step S111.

図5は、ネットワークスイッチ1の転送速度計測処理を示すフロー図である。フロー情報計測部42は、例えば1秒毎に動作する内部割込みタイマーを有する。フロー情報計測部42は、割り込みの発生により、各フロー状態情報について図5の処理を起動する。フロー情報計測部42は、フロー状態情報のうち、計測済みフラグが0のフロー状態情報についてのみ、図5の処理を行ってもよい。 Figure 5 is a flow diagram showing the transfer rate measurement process of the network switch 1. The flow information measurement unit 42 has an internal interrupt timer that operates, for example, every second. When an interrupt occurs, the flow information measurement unit 42 starts the process of Figure 5 for each piece of flow state information. The flow information measurement unit 42 may perform the process of Figure 5 only for flow state information whose measurement completion flag is 0.

フロー情報計測部42は、フロー状態情報に設定されている積算転送量の1秒前からの変化量を計算する。フロー情報計測部42は、計算した変化量を、フロー状態情報の入力ビットレートに設定する(ステップS201)。フロー状態情報に設定されている出力ポート51及びフロー識別情報により特定される間引きテーブルがある場合、フロー情報計測部42は、その間引きテーブルにおいてフロー識別情報と対応付けられている入力ビットレートに、算出したビットレートを設定する。 The flow information measurement unit 42 calculates the amount of change from one second ago in the integrated transfer volume set in the flow state information. The flow information measurement unit 42 sets the calculated amount of change as the input bit rate of the flow state information (step S201). If there is a thinning table identified by the output port 51 and flow identification information set in the flow state information, the flow information measurement unit 42 sets the calculated bit rate as the input bit rate associated with the flow identification information in the thinning table.

さらに、フロー情報計測部42は、フロー状態情報に設定されているMビットの1秒前からの変化量を計算する。フロー情報計測部42は、計算した変化量に基づいて、フロー状態情報の入力フレームレートを更新する(ステップS202)。例えば、1秒間のMビットの変化量が24の場合、1秒間で24フレーム分のパケットが転送されたことを表す。そこで、フロー情報計測部42は、入力ビットレートに24fpsを設定する。同様に、フロー情報計測部42は、変化量が30の場合はフロー状態情報の入力フレームレートに30fpsを設定し、変化量が60の場合はフロー状態情報の入力フレームレートに60fpsを設定する。フロー状態情報に設定されている出力ポート51及びフロー識別情報により特定される間引きテーブルがある場合、フロー情報計測部42は、その間引きテーブルにおいてフロー識別情報と対応付けられている入力FPSに、計算した変化量に基づく入力フレームレートを設定する。 Furthermore, the flow information measurement unit 42 calculates the amount of change in the M bits set in the flow state information from one second ago. The flow information measurement unit 42 updates the input frame rate of the flow state information based on the calculated amount of change (step S202). For example, if the amount of change in M bits per second is 24, this indicates that 24 frames of packets were transferred in one second. Therefore, the flow information measurement unit 42 sets the input bit rate to 24 fps. Similarly, if the amount of change is 30, the flow information measurement unit 42 sets the input frame rate of the flow state information to 30 fps, and if the amount of change is 60, it sets the input frame rate of the flow state information to 60 fps. If there is a thinning table identified by the output port 51 and flow identification information set in the flow state information, the flow information measurement unit 42 sets the input frame rate based on the calculated amount of change to the input FPS associated with the flow identification information in the thinning table.

フロー情報計測部42は、フロー状態情報に計測済みフラグを設定する(ステップS203)。これは、映像配信中は、同一の入力ビットレート及び入力フレームレートが継続するためである。 The flow information measurement unit 42 sets a measurement completion flag in the flow status information (step S203). This is because the same input bit rate and input frame rate continue during video distribution.

なお、フロー情報計測部42は、IGMPやPIM(Protocol Independent Multicast)等のプロトコルで送られてくる受信デバイスからのリクエストによってルーティング情報が変更されるタイミングで計測済みフラグをリセットする。 The flow information measurement unit 42 resets the measurement completion flag when routing information is changed in response to a request from a receiving device sent using a protocol such as IGMP or PIM (Protocol Independent Multicast).

図6は、ネットワークスイッチ1のQoS値決定処理を示すフロー図である。図6は、図4のステップS110の詳細な処理を示す。出力制御部44は、受信パケットの出力先情報により示される送信出力ポート51-mを送信先とする全てのIPフローのフロー状態情報を特定する。すなわち、出力制御部44は、送信出力ポート51-mが出力ポート情報に設定されているフロー状態情報を特定する。出力制御部44は、特定した各フロー状態情報に設定されている入力ビットレートの値の総和を算出する(ステップS301)。計算された総和は、送信出力ポート51-mから出力しようとするデータの帯域を表す。なお、出力制御部44は、送信出力ポート51-mがエントリの間引きテーブルから各IPフローの入力ビットレートの値を取得し、それらの総和を算出してもよい。送信出力ポート51-mをパケットの出力先とするIPフローを、送信出力ポート51-mのIPフローと記載する。 Figure 6 is a flow diagram showing the QoS value determination process of the network switch 1. Figure 6 shows detailed processing of step S110 in Figure 4. The output control unit 44 identifies the flow state information of all IP flows whose destination is the transmission output port 51-m indicated by the output destination information of the received packet. That is, the output control unit 44 identifies the flow state information for which the transmission output port 51-m is set in the output port information. The output control unit 44 calculates the sum of the input bit rate values set in each identified flow state information (step S301). The calculated sum represents the bandwidth of the data to be output from the transmission output port 51-m. Note that the output control unit 44 may obtain the input bit rate values of each IP flow from the thinning table of the entries for the transmission output port 51-m and calculate their sum. An IP flow whose packet output destination is the transmission output port 51-m is referred to as the IP flow of the transmission output port 51-m.

出力制御部44は、入力ビットレート値の総和が閾値未満であるか否かを判断する(ステップS302)。閾値は、送信出力ポート51-mのインターフェイス速度である。なお、閾値は、送信出力ポート51-mのインターフェイス速度に1未満の係数を乗算した値でもよく、送信出力ポート51-mのインターフェイス速度を超えない所定の値でもよい。出力制御部44は、入力ビットレート値の総和が閾値未満であると判断した場合(ステップS302:YES)、送信出力ポート51-mの全てのIPフローのパケットを優先と判断する。すなわち、出力制御部44は、受信パケットのQoS値を、優先を表す値に決定する(ステップS303)。出力制御部44は、決定したQoS値を、受信パケットのフロー状態情報に設定する。また、出力制御部44は、送信出力ポート51-mのパケットの間引き中の場合、間引きを終了する。 The output control unit 44 determines whether the sum of the input bit rate values is less than a threshold value (step S302). The threshold value is the interface speed of the transmission output port 51-m. The threshold value may be a value obtained by multiplying the interface speed of the transmission output port 51-m by a coefficient less than 1, or a predetermined value that does not exceed the interface speed of the transmission output port 51-m. If the output control unit 44 determines that the sum of the input bit rate values is less than the threshold value (step S302: YES), it determines that all IP flow packets of the transmission output port 51-m are priority. In other words, the output control unit 44 determines the QoS value of the received packet to a value that represents priority (step S303). The output control unit 44 sets the determined QoS value in the flow status information of the received packet. Furthermore, if packets of the transmission output port 51-m are currently being thinned out, the output control unit 44 ends the thinning.

出力制御部44は、入力ビットレート値の総和が閾値を超えると判断した場合(ステップS302:NO)、現在、送信出力ポート51-mにおいてパケットの間引き中であるか否かを判断する(ステップS304)。出力制御部44は、間引き中ではないと判断した場合(ステップS304:NO)、送信出力ポート51-mの間引き出力動作を有効化する(ステップS305)。間引き出力動作では、ネットワークスイッチ1は、フロー状態情報に設定されている間引き率、間引き中フレームカウント数、間引きパターン及び計測済みフラグに基づいて、受信パケットを優先送信キュー又は通常送信キューに振り分ける。 If the output control unit 44 determines that the sum of the input bit rate values exceeds the threshold (step S302: NO), it determines whether packets are currently being thinned out at the transmission output port 51-m (step S304). If the output control unit 44 determines that packets are not being thinned out (step S304: NO), it enables the thinning output operation of the transmission output port 51-m (step S305). During the thinning output operation, the network switch 1 assigns received packets to a priority transmission queue or a normal transmission queue based on the thinning rate, thinning-out frame count, thinning pattern, and measurement completion flag set in the flow state information.

出力制御部44は、受信パケットのフロー状態情報の間引き中フレームカウント数に初期値1を設定する。さらに、出力制御部44は、受信パケットのフロー状態情報を除き、送信出力ポート51-mの各IPフローのフロー状態情報については、間引き中フレームカウント数に初期値0を設定する(ステップS306)。出力制御部44は、送信出力ポート51-mの全てのIPフローの間引き率を更新する(ステップS307)。そこで、出力制御部44は、以下の式(1)により、送信出力ポート51-mの間引き率を算出する。 The output control unit 44 sets the thinning-out frame count in the flow state information of the received packet to an initial value of 1. Furthermore, the output control unit 44 sets the thinning-out frame count in the flow state information of each IP flow of the transmission output port 51-m to an initial value of 0, except for the flow state information of the received packet (step S306). The output control unit 44 updates the thinning rate for all IP flows of the transmission output port 51-m (step S307). Therefore, the output control unit 44 calculates the thinning rate for the transmission output port 51-m using the following formula (1):

間引き率=1-(出力インターフェイスの帯域÷入力ビットレート) …(1) Thinning rate = 1 - (output interface bandwidth / input bitrate) ... (1)

出力インターフェイスの帯域は、送信出力ポート51-mが出力可能な帯域であり、例えば、ステップS302において使用した閾値を用いることができる。出力制御部44は、入力ビットレートを、送信出力ポート51-mの全IPフローそれぞれのフロー状態情報から読み出した入力ビットレートの総和、または、送信出力ポート51-mの間引きテーブルに設定されている全IPフローの入力ビットレートの総和により算出する。出力制御部44は、送信出力ポート51-mの全IPフローそれぞれのフロー状態情報の間引き率を、式(1)により算出した間引き率に更新する(ステップS307)。 The bandwidth of the output interface is the bandwidth that the transmission output port 51-m can output, and can be, for example, the threshold value used in step S302. The output control unit 44 calculates the input bit rate as the sum of the input bit rates read from the flow status information for all IP flows of the transmission output port 51-m, or the sum of the input bit rates for all IP flows set in the thinning table for the transmission output port 51-m. The output control unit 44 updates the thinning rate of the flow status information for all IP flows of the transmission output port 51-m to the thinning rate calculated using equation (1) (step S307).

続いて、出力制御部44は、送信出力ポート51-mの全IPフローそれぞれの出力フレームレート及び出力ビットレートを、間引き後の値に更新する。出力制御部44は、以下の式(2)及び式(3)のそれぞれにより、送信出力ポート51-mの各IPフローの出力フレームレート及び出力ビットレートを算出する。 The output control unit 44 then updates the output frame rate and output bit rate for each IP flow of the transmission output port 51-m to the values after thinning. The output control unit 44 calculates the output frame rate and output bit rate for each IP flow of the transmission output port 51-m using the following equations (2) and (3), respectively.

出力フレームレート=IPフローの入力フレームレート×間引き率 …(2) Output frame rate = IP flow input frame rate × thinning rate … (2)

出力ビットレート=IPフローの入力ビットレート×間引き率 …(3) Output bit rate = IP flow input bit rate × thinning rate … (3)

出力制御部44は、送信出力ポート51-mの各IPフローの入力フレームレート及び入力ビットレートを、それら各IPフローのフロー状態情報から読み出す。あるいは、出力制御部44は、送信出力ポート51-mの間引きテーブルから各IPフローの入力FPS及び入力ビットレートを読み出してもよい。出力制御部44は、送信出力ポート51-mの間引きテーブルに設定されている各IPフローの出力FPS及び出力ビットレートを、各IPフローについて算出した出力フレームレート及び出力ビットレートに更新する(ステップS308)。 The output control unit 44 reads the input frame rate and input bit rate of each IP flow of the transmission output port 51-m from the flow status information of each IP flow. Alternatively, the output control unit 44 may read the input FPS and input bit rate of each IP flow from the thinning table of the transmission output port 51-m. The output control unit 44 updates the output FPS and output bit rate of each IP flow set in the thinning table of the transmission output port 51-m to the output frame rate and output bit rate calculated for each IP flow (step S308).

出力制御部44は、送信出力ポート51-mの間引きテーブルに設定されている各IPフローの間引きパターンを設定する(ステップS309)。出力制御部44は、送信出力ポート51-mの間引きテーブルに設定されている各IPフローの入力FPSの数を間引きパターンのシンボル数pとする。出力制御部44は、間引きパターンに、出力FPSの数qだけフレームを優先して出力することを表すシンボル「1」を設定し、(p-q)個の他のフレームについては間引く対象であることを表すシンボル「0」を設定する。このとき、出力制御部44は、フロー識別情報の若番から順番に、(p-q)個分の連続した「0」を、0が設定されているフレームの時間区間がフロー間で異なるように設定する。これにより、フレームが優先出力されるタイミング及び破棄されるタイミングそれぞれがIPフロー間で分散されるようにする。 The output control unit 44 sets a thinning pattern for each IP flow set in the thinning table of the transmission output port 51-m (step S309). The output control unit 44 sets the number of input FPSs for each IP flow set in the thinning table of the transmission output port 51-m as the number of symbols p of the thinning pattern. The output control unit 44 sets the symbol "1" in the thinning pattern, indicating that frames equal to the number of output FPSs q will be output with priority, and sets the symbol "0" for the remaining (p-q) frames, indicating that they are to be thinned. At this time, the output control unit 44 sets (p-q) consecutive "0s" in order from the lowest number in the flow identification information, so that the time intervals of frames set to 0 differ between flows. This ensures that the timing at which frames are output with priority and the timing at which they are discarded are distributed between IP flows.

図3(a)は、10Gbps(ギガビット毎秒)の出力インターフェイスに、入力ビットレートが3Gbpsの4つのIPフローであるフローF1~F4が出力される例を示している。入力ビットレートの総和は12Gbpsである。式(1)から、間引き率は、1-(10Gbps/12Gbps)=0.83…である。また、各フローF1~F4の出力フレームレートは、30fpsである。式(2)から、間引き後の各フローF1~F4の出力フレームレートは、0.8333×30=24.999fpsであるため、切り捨てて24fpsとなる。 Figure 3(a) shows an example in which four IP flows, F1 to F4, with an input bit rate of 3 Gbps, are output to a 10 Gbps (gigabits per second) output interface. The sum of the input bit rates is 12 Gbps. From equation (1), the thinning rate is 1 - (10 Gbps / 12 Gbps) = 0.83.... The output frame rate of each of flows F1 to F4 is 30 fps. From equation (2), the output frame rate of each of flows F1 to F4 after thinning is 0.8333 x 30 = 24.999 fps, which is rounded down to 24 fps.

入力FPSが30fpsであるため、間引きパターンに設定するシンボルの数は30である。出力フレームレートは24fpsであることから、出力制御部44は、30個のシンボルのうち、24個のシンボルを1とし、6個の連続したシンボルを0とする。出力制御部44は、フローF1~F4それぞれの間引きパターンにおいて0が設定されている位置が重ならないように、かつ、フローF1~F4全体において0が先頭に寄るように設定する。 Since the input FPS is 30 fps, the number of symbols set in the thinning pattern is 30. Since the output frame rate is 24 fps, the output control unit 44 sets 24 of the 30 symbols to 1 and 6 consecutive symbols to 0. The output control unit 44 sets the thinning patterns so that the positions where 0s are set in the thinning patterns for flows F1 to F4 do not overlap, and so that 0s are closer to the beginning across flows F1 to F4.

このようにして、図3(a)に示すように間引きテーブルが設定される。図3(a)の間引きテーブルでは、後半の6フレーム分の間引きパターンが全て「1」である。そこで、出力制御部44は、出力フレームレートである24fpsで間引きパターンを終端させ、図3(b)の間引きテーブルとする。このように、出力制御部44は、間引きテーブルの間引きパターンから、全IPフローとも「1」となるフレームを削除する。 In this way, the thinning table is set as shown in Figure 3(a). In the thinning table in Figure 3(a), the thinning patterns for the latter six frames are all "1". Therefore, the output control unit 44 terminates the thinning pattern at the output frame rate of 24 fps, resulting in the thinning table shown in Figure 3(b). In this way, the output control unit 44 deletes frames for which all IP flows have a thinning pattern of "1" from the thinning table.

出力制御部44は、ステップS304において間引き中と判断した場合(ステップS304:YES)、又は、ステップS310の処理の後、ステップS311の処理を行う。すなわち、出力制御部44は、受信パケットのフロー状態情報から間引き中カウントを読み出す。さらに、出力制御部44は、間引きテーブルから、受信パケットのフロー識別情報に対応した間引きパターンを読み出し、読み出した間引きパターンから、間引き中カウントに対応した位置のシンボルを読み出す。出力制御部44は、読み出したシンボルが1か否かを判断する(ステップS311)。出力制御部44は、シンボルが1であると判断した場合(ステップS311:YES)、受信パケットのQoS値を、優先を表す値に決定し(ステップS312)、シンボルが0であると判断した場合(ステップS311:NO)、受信パケットのQoS値を、通常を表す値に決定する(ステップS313)。これにより、図3(b)に示す間引きテーブルの場合、送信出力ポート51-mの全IPフローそれぞれの6フレーム分の受信パケットが通常送信キューに入れられるか破棄される。 If the output control unit 44 determines in step S304 that thinning is in progress (step S304: YES), or after processing step S310, the output control unit 44 performs processing step S311. That is, the output control unit 44 reads the thinning-in-progress count from the flow state information of the received packet. Furthermore, the output control unit 44 reads from the thinning table a thinning pattern corresponding to the flow identification information of the received packet, and reads from the read thinning pattern a symbol at a position corresponding to the thinning-in-progress count. The output control unit 44 determines whether the read symbol is 1 (step S311). If the output control unit 44 determines that the symbol is 1 (step S311: YES), it determines the QoS value of the received packet to a value representing priority (step S312). If the output control unit 44 determines that the symbol is 0 (step S311: NO), it determines the QoS value of the received packet to a value representing normal (step S313). As a result, in the case of the thinning table shown in Figure 3(b), six frames of received packets for each of all IP flows at transmission output port 51-m are either placed in the normal transmission queue or discarded.

図7は、ネットワークスイッチ1のエントリ削除処理を示すフロー図である。フロー情報計測部42は、所定の時間毎に図7に示す処理を実行する。フロー情報計測部42は、フロー状態記憶部43の全てのエントリを一つずつ選択する(ステップS401)。エントリは、出力ポート51とフロー識別との組み合わせである。フロー情報計測部42は
選択したエントリのフロー状態情報を特定する。フロー情報計測部42は、特定したフロー状態情報の最終受信タイムスタンプが、前回図7の処理を行ってから更新されたか否かを判断する(ステップS402)。フロー情報計測部42は、更新があったと判断した場合(ステップS402:YES)、次のエントリを選択する。フロー情報計測部42は、更新がなかったと判断した場合(ステップS402:NO)、特定したフロー状態情報を削除した後、次のエントリを選択する(ステップS403)。フロー情報計測部42は、全てのエントリを選択した場合、図7の処理を終了する。
FIG. 7 is a flow diagram showing the entry deletion process of the network switch 1. The flow information measurement unit 42 executes the process shown in FIG. 7 at predetermined time intervals. The flow information measurement unit 42 selects all entries in the flow state storage unit 43 one by one (step S401). An entry is a combination of an output port 51 and a flow identifier. The flow information measurement unit 42 identifies the flow state information of the selected entry. The flow information measurement unit 42 determines whether the last reception timestamp of the identified flow state information has been updated since the previous process of FIG. 7 was performed (step S402). If the flow information measurement unit 42 determines that an update has occurred (step S402: YES), it selects the next entry. If the flow information measurement unit 42 determines that no update has occurred (step S402: NO), it deletes the identified flow state information and then selects the next entry (step S403). If all entries have been selected, the flow information measurement unit 42 terminates the process of FIG. 7.

なお、上記においては、0が連続するように間引きパターンを設定した。このように設定することで、各IPフローの入力フレームレートが異なる場合、間引きパターンの設定が容易となる。全てのIPフローの入力フレームレートが同じ場合は、IPフロー間で0が分散されれば、0が連続しなくてもよい。例えば、図3(b)の間引きテーブルの場合、フローF1の間引きパターンが「10001000…1000」、フローF2の間引きパターンが「01000100…0100」、フローF3の間引きパターンが「00100010…0010」、フローF4の間引きパターンが「00010001…0001」でもよい。 In the above example, the thinning pattern was set so that 0's are consecutive. Setting it in this way makes it easier to set the thinning pattern when the input frame rates of each IP flow are different. When the input frame rate of all IP flows is the same, the 0's do not need to be consecutive as long as they are distributed among the IP flows. For example, in the thinning table of Figure 3(b), the thinning pattern for flow F1 may be "10001000...1000", the thinning pattern for flow F2 may be "01000100...0100", the thinning pattern for flow F3 may be "00100010...0010", and the thinning pattern for flow F4 may be "00010001...0001".

上述した実施形態におけるネットワークスイッチ1は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、CPUがプログラムを実行することによってルーティング部3及び送信制御部4を実現してもよい。なお、ルーティング部3及び送信制御部4の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。 The network switch 1 in the above-described embodiment may include a CPU (Central Processing Unit), memory, auxiliary storage device, etc., connected via a bus, and the routing unit 3 and transmission control unit 4 may be implemented by the CPU executing a program. Note that all or part of the functions of the routing unit 3 and transmission control unit 4 may be implemented using hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a PLD (Programmable Logic Device), or an FPGA (Field Programmable Gate Array). The program may be recorded on a computer-readable recording medium. Examples of computer-readable recording media include portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, as well as storage devices such as hard disks built into computer systems. The program may also be transmitted via a telecommunications line.

上記実施形態によれば、ネットワークスイッチ1において出力する映像パケットが転送可能なレート超過した場合、映像フレーム毎にQoS値を動的に設定することで、出力レートを抑えつつ、映像パケットの受信デバイスでは、間欠的ではあるが映像フレームを構成することが可能となる。このように、ネットワークスイッチ1において輻輳が発生した場合でも、受信デバイスにおいて、長時間の映像断を低減することが可能となる。 According to the above embodiment, if the video packets output by the network switch 1 exceed the transfer rate, the QoS value is dynamically set for each video frame, suppressing the output rate while allowing the receiving device of the video packets to construct video frames, albeit intermittently. In this way, even if congestion occurs in the network switch 1, it is possible to reduce long periods of video interruption at the receiving device.

以上説明した実施形態によれば、パケット転送装置は、受信部と、送信部と、出力制御部と、優先制御部とを備える。例えば、パケット転送装置は、実施形態のネットワークスイッチ1である。受信部は、映像の各フレームを構成するデータが設定されたパケットを受信する。出力部は、受信部が受信したパケットを出力する。出力制御部は、出力部から出力されるパケットの帯域が閾値を超える場合に、フレーム単位でパケットの優先度を決定する。優先制御部は、受信部が受信したパケットのうち、出力制御部によって低い優先度が付与されたフレームのデータが設定されたパケットの少なくとも一部を破棄し、破棄されなかったパケットを出力部に出力する。優先制御部は、例えば、実施形態のキュー部45である。 In the embodiment described above, the packet forwarding device includes a receiving unit, a transmitting unit, an output control unit, and a priority control unit. For example, the packet forwarding device is the network switch 1 of the embodiment. The receiving unit receives packets containing data constituting each frame of video. The output unit outputs the packets received by the receiving unit. The output control unit determines the priority of packets on a frame-by-frame basis when the bandwidth of packets output from the output unit exceeds a threshold. The priority control unit discards at least some of the packets received by the receiving unit that contain data of frames assigned a low priority by the output control unit, and outputs the packets that were not discarded to the output unit. The priority control unit is, for example, the queue unit 45 of the embodiment.

パケット転送装置は、判定部と、計測部とをさらに備えてもよい。判定部は、パケットに設定されているアドレス情報に基づいてフローを判定する。例えば、判定部は、実施形態のパケット種別判定部41である。計測部は、受信部へのパケットの入力速度を計測する。例えば、計測部は、実施形態のフロー情報計測部42である。出力制御部は、計測部が計測した入力速度と閾値とに基づいてフレームの間引きを行う割合である間引き率を算出する。出力制御部は、フロー間において低い優先度が付与される期間が分散されるように、フロー毎に、算出された間引き率に応じて一部のフレームに低い優先度を付与する。 The packet forwarding device may further include a determination unit and a measurement unit. The determination unit determines the flow based on address information set in the packets. For example, the determination unit is the packet type determination unit 41 in the embodiment. The measurement unit measures the input speed of packets to the receiving unit. For example, the measurement unit is the flow information measurement unit 42 in the embodiment. The output control unit calculates a thinning rate, which is the rate at which frames are thinned out, based on the input speed measured by the measurement unit and a threshold value. The output control unit assigns a low priority to some frames for each flow according to the calculated thinning rate, so that the periods during which low priority is assigned are distributed among flows.

出力部は、パケットを回線に出力する出力インターフェイスを複数有してもよい。計測部は、受信部へのパケットの入力速度をフロー毎に計測する。出力制御部は、出力インターフェイス毎に、出力インターフェイスからパケットを出力するフローそれぞれの入力速度の合計と出力インターフェイスに応じた閾値とに基づいて間引き率を算出する処理と、出力インターフェイスからパケットを出力するフロー間において低い優先度が付与される期間が分散されるように、フロー毎に、算出された間引き率に応じて一部のフレームに低い優先度を付与する処理とを行う。 The output unit may have multiple output interfaces that output packets to the line. The measurement unit measures the input speed of packets to the receiving unit for each flow. The output control unit calculates a thinning rate for each output interface based on the sum of the input speeds of each flow that outputs packets from the output interface and a threshold value corresponding to the output interface, and assigns a low priority to some frames for each flow according to the calculated thinning rate so that the periods during which low priority is assigned are distributed among the flows that output packets from the output interface.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The above describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment and includes designs that do not deviate from the gist of the present invention.

1 ネットワークスイッチ
2 受信部
3 ルーティング部
4 送信制御部
5 送信部
21 入力ポート
21-1~21-N 入力ポート
21-N 入力ポート
31 ルーティング情報記憶部
32 ルーティング処理部
41 パケット種別判定部
42 フロー情報計測部
43 フロー状態記憶部
44 出力制御部
45 キュー部
51-1~51-M 出力ポート
Q1 優先送信キュー
Q2 通常送信キュー
1 Network switch 2 Receiving unit 3 Routing unit 4 Transmission control unit 5 Transmitting unit 21 Input ports 21-1 to 21-N Input port 21-N Input port 31 Routing information storage unit 32 Routing processing unit 41 Packet type determination unit 42 Flow information measurement unit 43 Flow state storage unit 44 Output control unit 45 Queue unit 51-1 to 51-M Output port Q1 Priority transmission queue Q2 Normal transmission queue

Claims (3)

映像の各フレームを構成するデータが設定されたパケットを受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記パケットを出力する出力部と、
前記出力部から出力される前記パケットの帯域が閾値を超える場合に、フレーム単位で前記パケットの優先度を決定する出力制御部と、
前記受信部が受信した前記パケットのうち、前記出力制御部によって低い優先度が付与された前記フレームのデータが設定されたパケットの少なくとも一部を破棄し、破棄されなかった前記パケットを前記出力部に出力する優先制御部と、
前記パケットに設定されているアドレス情報に基づいてフローを判定する判定部と、
前記受信部への前記パケットの入力速度を計測する計測部と、
を備え
前記出力制御部は、前記計測部が計測した前記入力速度と前記閾値とに基づいて前記フレームの間引きを行う割合である間引き率を算出し、前記フロー間において低い優先度が付与される期間が分散されるように、前記フロー毎に前記間引き率に応じて一部の前記フレームに低い優先度を付与する、
パケット転送装置。
a receiving unit that receives packets containing data that constitute each frame of video;
an output unit that outputs the packet received by the receiving unit;
an output control unit that determines a priority of the packet on a frame-by-frame basis when a bandwidth of the packet output from the output unit exceeds a threshold;
a priority control unit that discards at least a portion of packets that have data of the frame to which a low priority is assigned by the output control unit, among the packets received by the receiving unit, and outputs the packets that have not been discarded to the output unit;
a determination unit that determines a flow based on address information set in the packet;
a measuring unit that measures an input speed of the packets to the receiving unit;
Equipped with
the output control unit calculates a thinning rate, which is a rate at which the frames are thinned out, based on the input speed measured by the measurement unit and the threshold, and assigns a low priority to some of the frames for each flow according to the thinning rate so that periods during which low priorities are assigned are dispersed among the flows.
Packet forwarding equipment.
前記出力部は、前記パケットを回線に出力する出力インターフェイスを複数有し、
前記計測部は、前記受信部への前記パケットの入力速度を前記フロー毎に計測し、
前記出力制御部は、前記出力インターフェイス毎に、前記出力インターフェイスから前記パケットを出力する前記フローそれぞれの前記入力速度の合計と前記出力インターフェイスに応じた閾値とに基づいて間引き率を算出する処理と、前記出力インターフェイスから前記パケットを出力する前記フロー間において低い優先度が付与される期間が分散されるように、前記フロー毎に前記間引き率に応じて一部の前記フレームに低い優先度を付与する処理とを行う、
請求項に記載のパケット転送装置。
the output unit has a plurality of output interfaces for outputting the packets to a line;
the measuring unit measures an input speed of the packets to the receiving unit for each flow,
the output control unit performs a process of calculating a thinning rate for each of the output interfaces based on the sum of the input rates of the flows that output the packets from the output interface and a threshold value according to the output interface, and a process of assigning a low priority to some of the frames for each of the flows according to the thinning rate so that periods during which a low priority is assigned are distributed among the flows that output the packets from the output interface.
2. The packet forwarding device according to claim 1 .
コンピュータに、
受信部が受信したパケットであって、映像の各フレームを構成するデータが設定された前記パケットを出力する出力部から出力される前記パケットの帯域が閾値を超える場合に、フレーム単位で前記パケットの優先度を決定する出力制御ステップと、
前記受信部が受信した前記パケットのうち、前記出力制御ステップにおいて低い優先度が付与された前記フレームのデータが設定されたパケットの少なくとも一部を破棄し、破棄されなかった前記パケットを前記出力部に出力するよう制御する優先制御ステップと、
前記パケットに設定されているアドレス情報に基づいてフローを判定する判定ステップと、
前記受信部への前記パケットの入力速度を計測する計測ステップと、
を実行させ
前記出力制御ステップにおいては、前記計測ステップにおいて計測した前記入力速度と前記閾値とに基づいて前記フレームの間引きを行う割合である間引き率を算出し、前記フロー間において低い優先度が付与される期間が分散されるように、前記フロー毎に前記間引き率に応じて一部の前記フレームに低い優先度を付与する、
ためのプログラム。
On the computer,
an output control step of determining a priority of a packet on a frame-by-frame basis when a bandwidth of the packet received by the receiving unit and output from an output unit that outputs the packet and sets data constituting each frame of video exceeds a threshold;
a priority control step of discarding at least a part of the packets received by the receiving unit, in which data of the frame to which a low priority is assigned in the output control step is set, and controlling so that the packets that are not discarded are output to the output unit;
a determination step of determining a flow based on address information set in the packet;
a measuring step of measuring an input speed of the packets to the receiving unit;
Execute
In the output control step, a thinning rate is calculated based on the input speed measured in the measurement step and the threshold value, and a low priority is assigned to some of the frames for each flow in accordance with the thinning rate so that periods during which low priority is assigned are dispersed among the flows.
Program for.
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