JP7829827B2 - Network management device, transfer device, network system, and transfer schedule setting method - Google Patents
Network management device, transfer device, network system, and transfer schedule setting methodInfo
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Description
本開示は、複数の通信ストリームそれぞれを時間的に分離して転送する場合における各通信ストリームに割り当てる期間を定めた転送スケジュールの設定技術に関する。This disclosure relates to a technique for setting a transfer schedule that defines the period to be allocated to each communication stream when transferring multiple communication streams in separate time intervals.
IEEE802.1Q-2018(非特許文献1参照)では、異なる要求品質レベルの通信ストリームが混在するネットワークで各通信ストリームの伝送品質を確保するためのネットワーク装置の仕様としてTASが規定されている。TASは、Time-Aware Shaperの略である。
TASでは、ネットワーク装置によって通信ストリームが優先クラス毎にキューに格納され、ネットワーク内の同期時刻に基づきスケジューリングされたキューの読み出し制御が行われる。これにより、各通信ストリームが時間的に分離して転送される。スケジューリングされたキューの読み出し制御に関わる設定値を転送スケジュールと呼ぶ。
IEEE 802.1Q-2018 (see Non-Patent Document 1) specifies TAS as a specification for network equipment to ensure the transmission quality of each communication stream in a network where communication streams with different required quality levels coexist. TAS stands for Time-Aware Shaper.
In TAS, communication streams are stored in queues according to priority class by network devices, and queue readout control is performed based on the synchronization time within the network. This ensures that each communication stream is transferred in a temporally separated manner. The settings related to the scheduled queue readout control are called the transfer schedule.
特許文献1では、転送スケジュールの精度向上を目的とした転送スケジュールの設定技術が記載されている。特許文献1では、ネットワークスイッチとPLCといったネットワーク装置が装置間の伝搬遅延を取得し、ネットワーク管理装置が伝搬遅延に基づいて転送スケジュールを計算する。そして、ネットワーク管理装置は、計算された転送スケジュールをネットワーク装置に配信する。PLCは、Programmable Logic Controllerの略である。Patent Document 1 describes a transfer schedule setting technique aimed at improving the accuracy of transfer schedules. In Patent Document 1, network devices such as network switches and PLCs acquire propagation delays between devices, and a network management device calculates a transfer schedule based on these propagation delays. The network management device then distributes the calculated transfer schedule to the network devices. PLC stands for Programmable Logic Controller.
特許文献1では、転送スケジュールの計算に装置間の伝搬遅延が使用されている。しかし、ネットワーク装置が通信ストリームを送信するタイミングのずれにより、通信フレームが期待するタイムスロットで転送されず、期待される通信帯域又は遅延が得られない可能性がある。
本開示は、ネットワーク装置が通信ストリームを送信するタイミングにずれがある場合でも、期待される通信帯域又は遅延を実現し易くすることを目的とする。
Patent Document 1 uses propagation delay between devices to calculate the transfer schedule. However, due to timing differences in when network devices transmit communication streams, communication frames may not be transferred in the expected time slot, potentially resulting in an inability to obtain the expected communication bandwidth or delay.
This disclosure aims to make it easier to achieve the expected communication bandwidth or delay even when there is a timing difference in the transmission of communication streams by network devices.
本開示に係るネットワーク管理装置は、
時刻同期用の通信フレームに基づき同期時刻を計算して時刻同期を行う転送装置から、前記同期時刻と、前記同期時刻による時刻同期前に前記転送装置で管理されていた内部時刻との差である時刻更新幅を示すネットワーク情報を取得するネットワーク情報取得部と、
前記ネットワーク情報取得部によって取得された前記ネットワーク情報が示す前記時刻更新幅を用いて、通信フレームの優先度毎に前記転送装置がデータ転送を行う期間を定めた転送スケジュールを計算する転送スケジュール計算部と、
前記転送スケジュール計算部によって計算された前記転送スケジュールを、前記転送装置に配信するスケジュール配信部と
を備える。
The network management device related to this disclosure is
A network information acquisition unit acquires network information indicating the time update width, which is the difference between the synchronization time and the internal time managed by the transfer device before time synchronization by the synchronization time, from a transfer device that performs time synchronization by calculating the synchronization time based on a communication frame for time synchronization.
A transfer schedule calculation unit calculates a transfer schedule that determines the period during which the transfer device performs data transfer for each priority of communication frames, using the time update width indicated by the network information acquired by the network information acquisition unit.
The system includes a schedule distribution unit that distributes the transfer schedule calculated by the transfer schedule calculation unit to the transfer device.
本開示では、時刻更新幅を用いて転送スケジュールを計算する。時刻更新幅は、ネットワーク装置が通信ストリームを送信するタイミングのずれに影響するパラメータである。そのため、時刻更新幅を用いて転送スケジュールを計算することで、転送装置10が通信ストリームを送信するタイミングにずれがある場合でも、期待される通信帯域又は遅延を実現し易くなる。This disclosure calculates the transfer schedule using the time update width. The time update width is a parameter that affects the timing difference in which network devices transmit communication streams. Therefore, by calculating the transfer schedule using the time update width, it becomes easier to achieve the expected communication bandwidth or delay even if there is a timing difference in which the transfer device 10 transmits communication streams.
実施の形態1.
***構成の説明***
図1を参照して、実施の形態1に係るネットワークシステム100の構成を説明する。
ネットワークシステム100は、複数の転送装置10と、ネットワーク管理装置20と、時刻配信装置30と、複数の端末40とを備える。複数の転送装置10と、ネットワーク管理装置20と、時刻配信装置30と、複数の端末40とは、伝送路90を介して接続されている。
各転送装置10は、隣接する装置から受信した通信フレームを隣接する別の装置に転送する装置である。各転送装置10は、具体例としては、ネットワークスイッチと、ルータと、ハブと、ブリッジと、ゲートウェイと、PLCといったネットワーク装置である。ネットワーク管理装置20は、ネットワークシステム100の動作を管理するコンピュータである。時刻配信装置30は、時刻同期用の通信フレームを配信するコンピュータである。各端末40は、ユーザによって使用されるコンピュータ等である。
Embodiment 1.
***Explanation of the structure***
Referring to Figure 1, the configuration of the network system 100 according to Embodiment 1 will be described.
The network system 100 comprises a plurality of transfer devices 10, a network management device 20, a time distribution device 30, and a plurality of terminals 40. The plurality of transfer devices 10, the network management device 20, the time distribution device 30, and the plurality of terminals 40 are connected via a transmission line 90.
Each forwarding device 10 is a device that forwards communication frames received from an adjacent device to another adjacent device. Specific examples of forwarding devices 10 include network devices such as network switches, routers, hubs, bridges, gateways, and PLCs. The network management device 20 is a computer that manages the operation of the network system 100. The time distribution device 30 is a computer that distributes communication frames for time synchronization. Each terminal 40 is a computer or the like used by a user.
図2を参照して、実施の形態1に係る転送装置10の機能構成を説明する。
転送装置10は、通信ポート11と、タイムスタンプ取得部12と、通信制御部13と、設定部14とを備える。通信制御部13は、転送部131と、時刻同期部132と、装置内遅延計算部133と、通知部134とを備える。時刻同期部132は、伝搬遅延計算部1321と、同期時刻計算部1322と、時刻更新幅計算部1323とを備える。
Referring to Figure 2, the functional configuration of the transfer device 10 according to Embodiment 1 will be described.
The transfer device 10 includes a communication port 11, a timestamp acquisition unit 12, a communication control unit 13, and a setting unit 14. The communication control unit 13 includes a transfer unit 131, a time synchronization unit 132, an in-device delay calculation unit 133, and a notification unit 134. The time synchronization unit 132 includes a propagation delay calculation unit 1321, a synchronization time calculation unit 1322, and a time update width calculation unit 1323.
図3を参照して、実施の形態1に係る転送装置10のハードウェア構成を説明する。
転送装置10は、プロセッサ101と、メモリ102と、データ通信ハードウェア103とを備える。プロセッサ101と、メモリ102と、データ通信ハードウェア103とは、バス104を介して接続されている。
Referring to Figure 3, the hardware configuration of the transfer device 10 according to Embodiment 1 will be described.
The transfer device 10 comprises a processor 101, a memory 102, and data communication hardware 103. The processor 101, the memory 102, and the data communication hardware 103 are connected via a bus 104.
通信ポート11は、データ通信ハードウェア103により実現される。
タイムスタンプ取得部12と、通信制御部13と、設定部14とのデータ処理部は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ102に格納される。データ処理部をソフトウェア又はファームウェアで実現する場合、データ処理部は、プロセッサ101が、データ処理部のそれぞれとして動作するためのプログラムをメモリ102から読み出して実行することにより実現される。
The communication port 11 is implemented by the data communication hardware 103.
The data processing units, comprising the timestamp acquisition unit 12, the communication control unit 13, and the setting unit 14, are implemented by hardware, software, firmware, or a combination thereof. The software and firmware are written as programs and stored in memory 102. When the data processing units are implemented by software or firmware, the data processing units are implemented by the processor 101 reading and executing programs from memory 102 for each of the data processing units to operate.
図4を参照して、実施の形態1に係るネットワーク管理装置20の機能構成を説明する。
ネットワーク管理装置20は、通信ポート21と、ネットワーク情報取得部22と、同期誤差推定部23と、設定部24と、転送スケジュール計算部25と、転送スケジュール配信部26とを備える。
Referring to Figure 4, the functional configuration of the network management device 20 according to Embodiment 1 will be described.
The network management device 20 includes a communication port 21, a network information acquisition unit 22, a synchronization error estimation unit 23, a setting unit 24, a transfer schedule calculation unit 25, and a transfer schedule distribution unit 26.
図5を参照して、実施の形態1に係るネットワーク管理装置20のハードウェア構成を説明する。
ネットワーク管理装置20は、プロセッサ201と、メモリ202と、データ通信ハードウェア203とを備える。プロセッサ201と、メモリ202と、データ通信ハードウェア203とは、バス204を介して接続されている。
Referring to Figure 5, the hardware configuration of the network management device 20 according to Embodiment 1 will be described.
The network management device 20 comprises a processor 201, memory 202, and data communication hardware 203. The processor 201, memory 202, and data communication hardware 203 are connected via a bus 204.
通信ポート21は、データ通信ハードウェア203により実現される。
ネットワーク情報取得部22と、同期誤差推定部23と、設定部24と、転送スケジュール計算部25と、転送スケジュール配信部26とのデータ処理部は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ202に格納される。データ処理部をソフトウェア又はファームウェアで実現する場合、データ処理部は、プロセッサ201が、データ処理部のそれぞれとして動作するためのプログラムをメモリ202から読み出して実行することにより実現される。
The communication port 21 is implemented by the data communication hardware 203.
The data processing units, comprising the network information acquisition unit 22, the synchronization error estimation unit 23, the setting unit 24, the transfer schedule calculation unit 25, and the transfer schedule distribution unit 26, are implemented by hardware, software, firmware, or a combination thereof. The software and firmware are written as programs and stored in memory 202. When the data processing units are implemented by software or firmware, the data processing units are implemented by the processor 201 reading and executing programs from memory 202 for each of the data processing units to operate.
プロセッサ101,201は、CPU、又は、システムLSI等である。CPUは、Central Processing Unitの略である。LSIは、Large Scale Integrationの略である。プロセッサ101,201は、処理装置、演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、Digital Signal Processorと言い換えてもよい。Processors 101 and 201 are CPUs or system LSIs, etc. CPU stands for Central Processing Unit. LSI stands for Large Scale Integration. Processors 101 and 201 can also be referred to as processing units, arithmetic units, processors, microprocessors, microcomputers, or Digital Signal Processors.
メモリ102,202は、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM又はEEPROM等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。RAMは、Random Access Memoryの略である。ROMは、Read Only Memoryの略である。EPROMは、Erasable Programmable Read Only Memoryの略である。EEPROMは、Electrically Erasable Programmable Read-Only Memoryの略である。メモリ102,202は、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はDVD等の可搬記録媒体であってもよい。DVDは、Digital Versatile Discの略である。Memory 102, 202 are non-volatile or volatile semiconductor memories such as RAM, ROM, flash memory, EPROM, or EEPROM. RAM is an abbreviation for Random Access Memory. ROM is an abbreviation for Read Only Memory. EPROM is an abbreviation for Erasable Programmable Read Only Memory. EEPROM is an abbreviation for Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory. Memory 102, 202 may also be portable recording media such as magnetic disks, flexible disks, optical disks, compact disks, minidiscs, or DVDs. DVD stands for Digital Versatile Disc.
データ通信ハードウェア103,203は、イーサネット(登録商標)用のネットワークカード等である。The data communication hardware 103 and 203 are network cards, etc., for Ethernet (registered trademark).
なお、転送装置10及びネットワーク管理装置20のデータ処理部は専用のハードウェアで実現してもよい。専用のハードウェアとしては、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、又はこれらを組み合わせたものが該当する。ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略である。FPGAは、Field Programmable Gate Arrayの略である。
データ処理部の一部を専用のハードウェアで実現し、残りを上記のプロセッサ101,201及びメモリ102,202で実現するようにしてもよい。
The data processing units of the transfer device 10 and the network management device 20 may be implemented with dedicated hardware. Examples of dedicated hardware include single circuits, composite circuits, programmed processors, parallel programmed processors, ASICs, FPGAs, or combinations thereof. ASIC stands for Application Specific Integrated Circuit. FPGA stands for Field Programmable Gate Array.
A portion of the data processing unit may be implemented using dedicated hardware, while the remainder is implemented using the processors 101, 201 and memories 102, 202 described above.
***動作の説明***
図6から図10を参照して、実施の形態1に係るネットワークシステム100の動作を説明する。
実施の形態1に係るネットワークシステム100の動作手順は、実施の形態1に係る転送スケジュール設定方法に相当する。
***Operation Description***
The operation of the network system 100 according to Embodiment 1 will be described with reference to Figures 6 to 10.
The operation procedure of the network system 100 according to Embodiment 1 corresponds to the transfer schedule setting method according to Embodiment 1.
**動作の概要**
図6を参照して、実施の形態1に係るネットワークシステム100の動作の概要を説明する。
ネットワークシステム100では、IEEE802.1Q-2018で規定されたTASに従いデータ転送が制御される。具体的には、ネットワーク管理装置20は、キューの読み出し制御に関わる設定値である転送スケジュール52を設定する。各転送装置10は、転送スケジュール52に従い、キューの読み出しを行うことにより、転送スケジュール52に従ってデータ転送を行う。
**Overview of Operation**
Referring to Figure 6, an overview of the operation of the network system 100 according to Embodiment 1 will be described.
In the network system 100, data transfer is controlled according to the TAS specified in IEEE 802.1Q-2018. Specifically, the network management device 20 sets the transfer schedule 52, which is a setting related to queue read control. Each transfer device 10 performs data transfer according to the transfer schedule 52 by reading the queue according to the transfer schedule 52.
時刻配信装置30から時刻情報を含む時刻同期用の通信フレームが配信される。時刻同期用の通信フレームは、転送装置10を介して、各端末40に配信される。各転送装置10及び各端末40は、時刻同期用の通信フレームに含まれる時刻情報に基づき、時刻同期を行う。A time synchronization communication frame containing time information is distributed from the time distribution device 30. The time synchronization communication frame is distributed to each terminal 40 via the transfer device 10. Each transfer device 10 and each terminal 40 performs time synchronization based on the time information contained in the time synchronization communication frame.
時刻同期を行う際に、各転送装置10は、隣接する装置との間の伝搬遅延と、転送装置10における装置内遅延とを計測する。また、各転送装置10は、時刻同期の際に時刻情報から計算した同期時刻と、同期時刻による時刻同期前に転送装置10で管理されていた内部時刻との差である時刻更新幅を計算する。各転送装置10は、伝搬遅延と装置内遅延と時刻更新幅とを示すネットワーク情報51をネットワーク管理装置20に送信する。
ネットワーク管理装置20は、各転送装置10から送信されたネットワーク情報51を用いて、各転送装置10がデータ転送を行う期間を定めた転送スケジュール52を計算する。そして、ネットワーク管理装置20は、転送スケジュール52を各転送装置10に配信する。
すると、各転送装置10は、転送スケジュール52で定められた期間にデータ転送を行う。
When performing time synchronization, each transfer device 10 measures the propagation delay between itself and adjacent devices, as well as the internal delay within the transfer device 10. Each transfer device 10 also calculates the time update width, which is the difference between the synchronization time calculated from the time information and the internal time managed by the transfer device 10 before the synchronization. Each transfer device 10 transmits network information 51, indicating the propagation delay, internal delay, and time update width, to the network management device 20.
The network management device 20 uses the network information 51 transmitted from each transfer device 10 to calculate a transfer schedule 52 that defines the period during which each transfer device 10 will perform data transfer. The network management device 20 then distributes the transfer schedule 52 to each transfer device 10.
Then, each transfer device 10 performs data transfer during the period specified in the transfer schedule 52.
**転送装置10の動作**
図2を参照して、実施の形態1に係る転送装置10の動作を説明する。
通信ポート11は、外部装置から受信した通信ストリームを構成するフレームをタイムスタンプ取得部12へ転送する。また、通信ポート11は、タイムスタンプ取得部12から受信した通信ストリームを構成するフレームを外部装置へ転送する。
タイムスタンプ取得部12は、通信ポート11から受信した通信フレームを通信制御部13に転送する。また、タイムスタンプ取得部12は、通信制御部13から受信した通信フレームを通信ポート11に転送する。この際、タイムスタンプ取得部12は、通信ポート11から受信した通信フレームの受信時刻、又は、通信ポート11に送信する通信フレームの送信時刻を取得し、通信制御部13に通知する。
**Operation of Transfer Device 10**
The operation of the transfer device 10 according to Embodiment 1 will be explained with reference to Figure 2.
The communication port 11 forwards the frames constituting the communication stream received from the external device to the timestamp acquisition unit 12. The communication port 11 also forwards the frames constituting the communication stream received from the timestamp acquisition unit 12 to the external device.
The timestamp acquisition unit 12 forwards the communication frame received from the communication port 11 to the communication control unit 13. The timestamp acquisition unit 12 also forwards the communication frame received from the communication control unit 13 to the communication port 11. At this time, the timestamp acquisition unit 12 acquires the reception time of the communication frame received from the communication port 11, or the transmission time of the communication frame to be sent to the communication port 11, and notifies the communication control unit 13.
通信制御部13では、転送部131は、タイムスタンプ取得部12から受信した通信フレームを対応する宛先の通信ポートに転送する。転送部131は、タイムスタンプ取得部12から受信した通信フレームが時刻同期用の通信フレームである場合には、通信フレームを時刻同期部132に転送する。In the communication control unit 13, the transfer unit 131 transfers the communication frame received from the timestamp acquisition unit 12 to the corresponding destination communication port. If the communication frame received from the timestamp acquisition unit 12 is a communication frame for time synchronization, the transfer unit 131 transfers the communication frame to the time synchronization unit 132.
通信フレームを通信ポートに転送する際、転送部131は、設定部14から受信した設定情報に基づき、通信フレームに優先度及び識別子を付与する。優先度及び識別子は、受信フレームの受信ポート番号と、ヘッダ情報と、ペイロード情報と、エラー情報といった受信フレームの属性と、設定部14から受信した設定情報とのパターン照合により決定される。例えば、設定部14で、ポート番号1で受信した通信フレームの宛先MACアドレスが12-34-56-AB-CD-EFでEtherTypeが0x0800(IP通信)の場合に優先度=7、ID=1を付与するよう設定されていたとする。この場合には、転送部131は、この設定に合致する通信フレームか否かを判定し、合致した場合に優先度=7、ID=1を通信フレームに付与する。
転送部131は、優先度に対応したキューに通信フレームを格納する。そして、転送部131は、IEEE802.1Q-2018で規定されるTASに従い、時刻に基づいてスケジューリングされたキューの読み出し制御を行う。ここで、転送装置10における時刻は、時刻同期部132により他の装置と同期されている。これにより、スケジュール転送が実現され、各通信ストリームが時間的に分離して転送される。
When forwarding a communication frame to a communication port, the forwarding unit 131 assigns a priority and an identifier to the communication frame based on the configuration information received from the configuration unit 14. The priority and identifier are determined by pattern matching between the received frame's attributes, such as the receiving port number, header information, payload information, and error information, and the configuration information received from the configuration unit 14. For example, suppose the configuration unit 14 is configured to assign a priority of 7 and an ID of 1 to a communication frame received on port number 1 if its destination MAC address is 12-34-56-AB-CD-EF and its Ethernet Type is 0x0800 (IP communication). In this case, the forwarding unit 131 determines whether the communication frame matches this setting, and if it does, assigns a priority of 7 and an ID of 1 to the communication frame.
The transfer unit 131 stores communication frames in queues corresponding to priority. The transfer unit 131 then controls the reading of queues scheduled based on time, in accordance with the TAS defined in IEEE 802.1Q-2018. Here, the time in the transfer device 10 is synchronized with other devices by the time synchronization unit 132. This enables scheduled transfer, and each communication stream is transferred in a temporally separated manner.
ここで、転送部131は、スケジューリングされたキューの読み出し制御に関わる設定値、すなわち転送スケジュール52を、設定部14から受信する。設定部14は、実行中の転送スケジュール52と、新たに適用予定の転送スケジュール52との2つを保持する。時刻が、新たに適用予定の転送スケジュール52の適用時刻に達した場合に、転送部131は新たに適用予定の転送スケジュール52を採用する。Here, the transfer unit 131 receives a setting value related to the read control of the scheduled queue, i.e., the transfer schedule 52, from the setting unit 14. The setting unit 14 holds two transfer schedules 52: the currently running transfer schedule 52 and the transfer schedule 52 to be newly applied. When the time reaches the application time of the transfer schedule 52 to be newly applied, the transfer unit 131 adopts the transfer schedule 52 to be newly applied.
時刻同期部132は、IEEE1588で規定されるPTP又はPTPをベースとしたgPTP等の時刻同期プロファイルに従った時刻同期処理を行う。PTPは、Precision Time Protocolの略である。gPTPは、generalized PTPの略である。
伝搬遅延計算部1321は、タイムスタンプ取得部12で取得された時刻同期フレームの受信時刻又は送信時刻を外部装置と交換し、外部の時刻同期に対応する装置との間の伝搬遅延を計算する。伝搬遅延は、装置間の伝送路上で発生する通信ストリームの遅延である。伝搬遅延は、有線ネットワークであればケーブル遅延又はファイバ遅延である。同期時刻計算部1322は、伝搬遅延計算部1321で計算した伝搬遅延と、時刻配信装置30から配信された時刻同期用の通信フレームに含まれる時刻情報とに基づいて同期時刻を計算する。時刻同期部132は、計算された同期時刻に、転送装置10で管理される時刻である内部時刻を同期させる。
The time synchronization unit 132 performs time synchronization processing according to a time synchronization profile such as PTP or gPTP based on PTP as defined in IEEE 1588. PTP is an abbreviation for Precision Time Protocol. gPTP is an abbreviation for generalized PTP.
The propagation delay calculation unit 1321 exchanges the reception time or transmission time of the time synchronization frame acquired by the timestamp acquisition unit 12 with an external device and calculates the propagation delay between it and the external time synchronization device. The propagation delay is the delay of the communication stream that occurs on the transmission path between devices. In the case of a wired network, the propagation delay is cable delay or fiber delay. The synchronization time calculation unit 1322 calculates the synchronization time based on the propagation delay calculated by the propagation delay calculation unit 1321 and the time information contained in the time synchronization communication frame distributed from the time distribution device 30. The time synchronization unit 132 synchronizes the internal time, which is the time managed by the transfer device 10, with the calculated synchronization time.
ここで、タイムスタンプの取得誤差と、時刻配信装置30と転送装置10とのクロックの周波数偏差と等が要因となって、計算した同期時刻には誤差が生じる。そのため、同期時刻計算部1322が計算した同期時刻に同期するときに時刻飛びが発生する。
時刻更新幅計算部1323は、この時刻飛び、すなわち転送装置10が時刻配信装置の時刻に同期する前に自走させていた時刻である内部時刻と、新たに同期する時刻である同期時刻との差である時刻更新幅を計算する。
Here, errors occur in the calculated synchronization time due to factors such as the timestamp acquisition error and the clock frequency difference between the time distribution device 30 and the transfer device 10. As a result, a time jump occurs when synchronizing to the synchronization time calculated by the synchronization time calculation unit 1322.
The time update width calculation unit 1323 calculates the time update width, which is the difference between the internal time, which is the time the transfer device 10 was running on its own before it synchronized with the time distribution device, and the synchronization time, which is the time it newly synchronizes with.
装置内遅延計算部133は、転送装置10の内部での各通信ストリームの遅延を計算する。通信ストリームの遅延は、タイムスタンプ取得部12で取得した通信ストリームの送信時刻から、同一の通信ストリームの受信時刻を減算することで計算される。装置内遅延計算部133は、転送部131で付与された通信ストリームの識別子毎に装置内遅延を計算する。The device delay calculation unit 133 calculates the delay of each communication stream within the transfer device 10. The delay of a communication stream is calculated by subtracting the reception time of the same communication stream from the transmission time of the communication stream acquired by the timestamp acquisition unit 12. The device delay calculation unit 133 calculates the device delay for each communication stream identifier assigned by the transfer unit 131.
伝搬遅延計算部1321で計算された伝搬遅延と、時刻更新幅計算部1323で計算された時刻更新幅と、装置内遅延計算部133で計算された装置内遅延とは、通知部134に送信される。伝搬遅延と装置内遅延と時刻更新幅とは、直近の測定値が通知されてもよいし、一定期間における最小又は最大又は平均又は分散といった統計値が通知されてもよい。通知部134は、受信した伝搬遅延と時刻更新幅と装置内遅延とをネットワーク管理装置20を宛先とした通信フレームに格納し、転送部131とタイムスタンプ取得部12と通信ポート11とを介して外部装置に送信する。これにより、伝搬遅延と時刻更新幅と装置内遅延とがネットワーク管理装置20に通知される。The propagation delay calculated by the propagation delay calculation unit 1321, the time update width calculated by the time update width calculation unit 1323, and the in-device delay calculated by the in-device delay calculation unit 133 are transmitted to the notification unit 134. The propagation delay, in-device delay, and time update width may be the most recent measured values, or statistical values such as the minimum, maximum, average, or variance over a certain period may be notified. The notification unit 134 stores the received propagation delay, time update width, and in-device delay in a communication frame addressed to the network management device 20 and transmits it to an external device via the transfer unit 131, the timestamp acquisition unit 12, and the communication port 11. In this way, the propagation delay, time update width, and in-device delay are notified to the network management device 20.
設定部14は、保持している転送スケジュール52と、転送スケジュール52の適用時刻とを転送部131に通知する。設定部14は、ネットワーク管理装置20から配信された転送スケジュール52を通信ポート11とタイムスタンプ取得部12と転送部131とを介して取得して保持する。なお、設定部14は、ユーザによって設定された転送スケジュール52を保持するようにしてもよい。The setting unit 14 notifies the transfer unit 131 of the transfer schedule 52 it holds and the time at which the transfer schedule 52 is to be applied. The setting unit 14 acquires and holds the transfer schedule 52 distributed from the network management device 20 via the communication port 11, the timestamp acquisition unit 12, and the transfer unit 131. The setting unit 14 may also be configured to hold the transfer schedule 52 set by the user.
図7を参照して、実施の形態1に係る転送装置10が時刻情報を含む時刻同期用の通信フレームを受信してから、時刻更新幅等をネットワーク管理装置20に通知するまでの処理を説明する。
上述した通り、転送装置10が時刻同期用の通信フレームを受信する。すると、転送部131は、時刻同期用の通信フレームを時刻同期部132に転送する。
Referring to Figure 7, the process from when the transfer device 10 according to Embodiment 1 receives a communication frame for time synchronization containing time information to when it notifies the network management device 20 of the time update width, etc., will be explained.
As described above, the transfer device 10 receives a communication frame for time synchronization. Then, the transfer unit 131 transfers the communication frame for time synchronization to the time synchronization unit 132.
(ステップS11:同期時刻計算処理)
同期時刻計算部1322は、伝搬遅延計算部1321によって計算された伝搬遅延と、時刻同期用の通信フレームに含まれる時刻情報とに基づいて同期時刻を計算する。
(Step S11: Synchronization time calculation process)
The synchronization time calculation unit 1322 calculates the synchronization time based on the propagation delay calculated by the propagation delay calculation unit 1321 and the time information included in the communication frame for time synchronization.
(ステップS12:初回計算判定処理)
同期時刻計算部1322は、ステップS11での同期時刻の計算が初めての同期時刻の計算であるか否かを判定する。
同期時刻計算部1322は、初めての同期時刻の計算である場合には、処理を終了する。一方、同期時刻計算部1322は、2度目以降の同期時刻の計算である場合には、処理をステップS13に進める。
初めての同期時刻の計算である場合には、2度目以降の同期時刻の計算と比べて、計算された同期時刻と転送装置10で管理される時刻である内部時刻との差が大きいことが想定される。そのため、初めての同期時刻の計算である場合には、ステップS13以降の処理を実施せず、このタイミングでの時刻更新幅を通知することを止める。
(Step S12: Initial calculation determination process)
The synchronization time calculation unit 1322 determines whether the synchronization time calculation in step S11 is the first synchronization time calculation.
The synchronization time calculation unit 1322 terminates processing if it is the first time calculating the synchronization time. On the other hand, if it is the second or subsequent time calculating the synchronization time, the synchronization time calculation unit 1322 proceeds to step S13.
When calculating the synchronization time for the first time, it is expected that the difference between the calculated synchronization time and the internal time managed by the transfer device 10 will be larger compared to subsequent synchronization time calculations. Therefore, when calculating the synchronization time for the first time, the processing from step S13 onward is not performed, and the notification of the time update range at this timing is stopped.
(ステップS13:時刻更新幅計算処理)
時刻更新幅計算部1323は、内部時刻と同期時刻との差である時刻更新幅を計算する。つまり、時刻更新幅Dは、同期時刻をTM、内部時刻をTSとしたとき、D=TM-TSで表される。
(Step S13: Time update width calculation process)
The time update width calculation unit 1323 calculates the time update width, which is the difference between the internal time and the synchronization time. In other words, the time update width D is expressed as D = TM - TS, where TM is the synchronization time and TS is the internal time.
(ステップS14:時刻更新幅通知処理)
時刻更新幅計算部1323は、ステップS13で計算された時刻更新幅を通知部134に送信する。すると、通知部134は、時刻更新幅に加えて、伝搬遅延計算部1321から送信された伝搬遅延と、装置内遅延計算部133から送信された装置内遅延とを示すネットワーク情報51をネットワーク管理装置20に送信する。
(Step S14: Time update width notification process)
The time update width calculation unit 1323 transmits the time update width calculated in step S13 to the notification unit 134. The notification unit 134 then transmits network information 51 to the network management device 20, which includes the time update width, the propagation delay transmitted from the propagation delay calculation unit 1321, and the in-device delay transmitted from the in-device delay calculation unit 133.
**ネットワーク管理装置20の動作**
図4を参照して、実施の形態1に係るネットワーク管理装置20の動作を説明する。
通信ポート21は、外部装置から受信した通信フレームをネットワーク情報取得部22及び転送スケジュール配信部26へ転送する。また、通信ポート21は、ネットワーク情報取得部22及び転送スケジュール配信部26から受信した通信フレームを外部装置へ転送する。
**Operation of Network Management Device 20**
Referring to Figure 4, the operation of the network management device 20 according to Embodiment 1 will be explained.
The communication port 21 forwards communication frames received from external devices to the network information acquisition unit 22 and the transfer schedule distribution unit 26. The communication port 21 also forwards communication frames received from the network information acquisition unit 22 and the transfer schedule distribution unit 26 to external devices.
ネットワーク情報取得部22は、通信ポート21から転送された通信フレームからネットワーク情報51を取得する。ネットワーク情報取得部22は、ネットワーク情報51が取得されると、ネットワーク情報51が示す時刻更新幅を同期誤差推定部23に通知し、ネットワーク情報51が示す伝搬遅延及び装置内遅延を転送スケジュール計算部25に通知する。The network information acquisition unit 22 acquires network information 51 from the communication frame transferred from the communication port 21. Once the network information acquisition unit 22 acquires the network information 51, it notifies the synchronization error estimation unit 23 of the time update width indicated by the network information 51, and notifies the transfer schedule calculation unit 25 of the propagation delay and in-device delay indicated by the network information 51.
同期誤差推定部23は、直近基準期間における時刻更新幅の統計値を同期誤差として推定する。具体例としては、同期誤差推定部23は、直近基準期間における時刻更新幅の最大値を同期誤差として推定する。同期誤差推定部23は、直近基準期間における時刻更新幅の標準偏差を計算し、2σの範囲を同期誤差として推定することも考えられる。The synchronization error estimation unit 23 estimates the statistical value of the time update range in the most recent reference period as the synchronization error. Specifically, the synchronization error estimation unit 23 estimates the maximum value of the time update range in the most recent reference period as the synchronization error. Alternatively, the synchronization error estimation unit 23 could calculate the standard deviation of the time update range in the most recent reference period and estimate the range of 2σ as the synchronization error.
設定部24は、ネットワークシステム100の仕様を示すシステム仕様情報を保持している。設定部24は、システム仕様情報を転送スケジュール計算部25に通知する。システム仕様情報は、転送スケジュール52の計算に必要となるトポロジ情報と各通信ストリームの送信周期、フレーム長、優先度及び遅延制約等である。The configuration unit 24 holds system specification information indicating the specifications of the network system 100. The configuration unit 24 notifies the transfer schedule calculation unit 25 of the system specification information. The system specification information includes topology information necessary for calculating the transfer schedule 52, as well as the transmission period, frame length, priority, and delay constraints of each communication stream.
転送スケジュール計算部25は、各転送装置10についての同期誤差と伝搬遅延と装置内遅延と、設定部24で保持されるシステム仕様情報とを用いて、転送スケジュール52を計算する。
具体的には、転送スケジュール計算部25は、各転送装置10についての同期誤差を用いて各タイムスロットの前後にマージンを設定する。タイムスロットは、通信フレームの優先度毎に定められた転送装置10がデータ転送を行う期間である。つまり、転送スケジュール計算部25は、同期誤差の分だけ、通信フレームの優先度毎に転送装置10に割り当てる期間を前後に延ばす。そして、転送スケジュール計算部25は、マージンを考慮しつつ、伝搬遅延と装置内遅延とシステム仕様情報に基づいて、各通信ストリームの遅延等の制約を満たす設定値の組合せを探索することで転送スケジュール52を計算する。
転送スケジュール計算部25は、適用時刻を設定した転送スケジュール52を転送スケジュール配信部26に送信する。
The transfer schedule calculation unit 25 calculates the transfer schedule 52 using the synchronization error, propagation delay, and in-device delay for each transfer device 10, as well as the system specification information held by the setting unit 24.
Specifically, the transfer schedule calculation unit 25 sets a margin before and after each time slot using the synchronization error for each transfer device 10. A time slot is the period during which the transfer device 10 performs data transfer, as defined for each priority of the communication frame. In other words, the transfer schedule calculation unit 25 extends the period allocated to the transfer device 10 for each priority of the communication frame by the amount of the synchronization error. Then, while considering the margin, the transfer schedule calculation unit 25 calculates the transfer schedule 52 by searching for a combination of setting values that satisfies constraints such as the delay of each communication stream, based on propagation delay, in-device delay, and system specification information.
The transfer schedule calculation unit 25 transmits the transfer schedule 52, with the application time set, to the transfer schedule distribution unit 26.
図8を参照して、ネットワーク情報51と転送スケジュール52の関係を説明する。
転送スケジュール52は、転送装置間の同期誤差に基づくマージンを考慮しつつ、転送装置10間の伝搬遅延と、転送装置10の内部で発生する装置内遅延とに基づいて計算される。具体的には、転送装置#2は、転送装置#1との間に伝搬遅延Xがある。また、転送装置#2は、装置内遅延Yがある。そのため、転送装置#2に割り当てられるタイムスロットは、転送装置#1に割り当てられるタイムスロットよりも伝搬遅延X+装置内遅延Yだけ後のタイミングから開始される。そして、このタイミングから、システム仕様に基づき決定される必要期間Pの前後に同期誤差Z分のマージンを加えた期間が、転送装置#2のタイムスロットとして割り当てられる。転送装置10間の同期誤差は、転送装置10から通信フレームを送信するタイミングの誤差に影響する。そのため、図8に示すようにタイムスロットの前後に同期誤差の分だけマージンを設定することが望ましい。
Referring to Figure 8, the relationship between network information 51 and transfer schedule 52 will be explained.
The transfer schedule 52 is calculated based on the propagation delay between the transfer devices 10 and the internal delay occurring within the transfer device 10, while taking into account a margin based on the synchronization error between the transfer devices. Specifically, transfer device #2 has a propagation delay X between it and transfer device #1. Transfer device #2 also has an internal delay Y. Therefore, the time slot allocated to transfer device #2 starts at a timing later than the time slot allocated to transfer device #1 by the propagation delay X + internal delay Y. From this timing, a period consisting of the required period P determined based on the system specifications plus a margin of synchronization error Z is allocated as the time slot for transfer device #2. The synchronization error between the transfer devices 10 affects the timing error of transmitting communication frames from the transfer device 10. Therefore, as shown in Figure 8, it is desirable to set a margin of the synchronization error before and after the time slot.
図9を参照して、同期誤差とタイムスロットのマージンとの関係を説明する。
転送スケジュール計算部25は、通信ストリームの転送経路毎に、転送の過程で最大の同期誤差をタイムスロットのマージンとして設定する。例えば、転送装置#6であれば、転送装置#1と転送装置#2と転送装置#5とを通る転送経路であるため、これらのうちの最大の同期誤差である±30ns(nano second)がマージンとして設定される。
Refer to Figure 9 to explain the relationship between synchronization error and time slot margin.
The transfer schedule calculation unit 25 sets the maximum synchronization error during the transfer process as the time slot margin for each transfer path of the communication stream. For example, for transfer device #6, since the transfer path passes through transfer devices #1, #2, and #5, the maximum synchronization error among these, ±30 ns (nano seconds), is set as the margin.
転送スケジュール配信部26は、転送スケジュール計算部25が送信された転送スケジュール52を、通信ポート21を介して、各転送装置10に配信する。すると、各転送装置10では、配信された転送スケジュール52が、設定部14に設定され、適用時刻になると転送部131によって採用される。The transfer schedule distribution unit 26 distributes the transfer schedule 52 transmitted by the transfer schedule calculation unit 25 to each transfer device 10 via the communication port 21. Then, in each transfer device 10, the distributed transfer schedule 52 is set in the setting unit 14, and when the applicable time arrives, it is adopted by the transfer unit 131.
図10を参照して、実施の形態1に係るネットワーク管理装置20がネットワーク情報51を含む通信フレームを受信してから、転送スケジュール52を転送装置10に配信するまでの処理を説明する。
上述した通り、ネットワーク管理装置20がネットワーク情報51を含む通信フレームを受信する。すると、ネットワーク情報取得部22は、ネットワーク情報51を取得して、時刻更新幅を同期誤差推定部23に通知し、伝搬遅延及び装置内遅延を転送スケジュール計算部25に通知する。
Referring to Figure 10, the process from when the network management device 20 according to Embodiment 1 receives a communication frame containing network information 51 to when it delivers the transfer schedule 52 to the transfer device 10 will be explained.
As described above, the network management device 20 receives a communication frame containing network information 51. The network information acquisition unit 22 then acquires the network information 51, notifies the synchronization error estimation unit 23 of the time update interval, and notifies the transfer schedule calculation unit 25 of the propagation delay and in-device delay.
(ステップS21:同期誤差推定処理)
同期誤差推定部23は、直近基準期間における時刻更新幅の統計値を同期誤差として推定する。同期誤差推定部23は、推定された同期誤差を転送スケジュール計算部25に通知する。
(Step S21: Synchronization error estimation process)
The synchronization error estimation unit 23 estimates the statistical value of the time update range in the most recent reference period as the synchronization error. The synchronization error estimation unit 23 notifies the transfer schedule calculation unit 25 of the estimated synchronization error.
(ステップS22:情報判定処理)
転送スケジュール計算部25は、転送スケジュール52の計算に必要な情報が集まったか否かを判定する。転送スケジュール52の計算に必要な情報とは、各転送装置10についての同期誤差と伝搬遅延と装置内遅延と、設定部24が保持するシステム仕様情報とである。
転送スケジュール計算部25は、必要な情報が集まった場合には、処理をステップS23に進める。一方、転送スケジュール計算部25は、必要な情報が集まっていない場合には、処理を終了する。
(Step S22: Information determination process)
The transfer schedule calculation unit 25 determines whether the information necessary for calculating the transfer schedule 52 has been collected. The information necessary for calculating the transfer schedule 52 includes the synchronization error, propagation delay, and in-device delay for each transfer device 10, as well as the system specification information held by the setting unit 24.
The transfer schedule calculation unit 25 proceeds to step S23 if it has collected the necessary information. On the other hand, if the transfer schedule calculation unit 25 has not collected the necessary information, it terminates the process.
(ステップS23:マージン設定処理)
転送スケジュール計算部25は、各転送装置10について推定された同期誤差を用いて、各タイムスロットの前後にマージンを設定する。
(Step S23: Margin setting process)
The transfer schedule calculation unit 25 sets a margin before and after each time slot using the estimated synchronization error for each transfer device 10.
(ステップS24:転送スケジュール計算処理)
転送スケジュール計算部25は、ステップS23で設定されたマージンを考慮しつつ、伝搬遅延と装置内遅延とシステム仕様情報とに基づいて、各通信ストリームの遅延等の制約を満たす設定値の組合せを探索する。これにより、転送スケジュール計算部25は、転送スケジュール52を計算する。
(Step S24: Transfer schedule calculation process)
The transfer schedule calculation unit 25 searches for a combination of setting values that satisfies the constraints such as the delay of each communication stream, based on the propagation delay, in-device delay, and system specification information, while taking into account the margin set in step S23. Based on this, the transfer schedule calculation unit 25 calculates the transfer schedule 52.
(ステップS25:転送スケジュール配信処理)
転送スケジュール配信部26は、ステップS24で計算された転送スケジュール52を各転送装置10に配信する。
(Step S25: Transfer schedule distribution process)
The transfer schedule distribution unit 26 distributes the transfer schedule 52 calculated in step S24 to each transfer device 10.
***実施の形態1の効果***
以上のように、実施の形態1に係るネットワークシステム100では、転送装置10が、時刻配信装置30との時刻更新幅を周期的にネットワーク管理装置20に通知する。そして、ネットワーク管理装置20は、時刻更新幅から得られる同期誤差を用いて転送スケジュール52を設定する。これにより、転送装置10が通信ストリームを送信するタイミングにずれがある場合でも、期待される通信帯域又は遅延を実現し易くなる。
***Effects of Embodiment 1***
As described above, in the network system 100 according to Embodiment 1, the transfer device 10 periodically notifies the network management device 20 of the time update interval with the time distribution device 30. The network management device 20 then sets the transfer schedule 52 using the synchronization error obtained from the time update interval. This makes it easier to achieve the expected communication bandwidth or delay even if there is a timing difference in when the transfer device 10 transmits the communication stream.
直近基準期間における時刻更新幅の最大値を同期誤差として推定することで、転送装置10の送信タイミングのずれがある場合でも、期待される通信帯域又は遅延を実現し易くなる。但し、同期誤差を大きくとりすぎると、帯域利用効率が悪化してしまう。直近基準期間における時刻更新幅の標準偏差を計算し、2σの範囲を同期誤差として推定することで、平均的な帯域利用効率を向上させつつ、期待される通信帯域又は遅延を図ることができる。By estimating the maximum value of the time update range in the most recent reference period as the synchronization error, it becomes easier to achieve the expected communication bandwidth or delay even if there is a timing difference in the transmission of the transfer device 10. However, if the synchronization error is set too large, the bandwidth utilization efficiency will deteriorate. By calculating the standard deviation of the time update range in the most recent reference period and estimating the range of 2σ as the synchronization error, it is possible to improve the average bandwidth utilization efficiency while achieving the expected communication bandwidth or delay.
また、実施の形態1に係るネットワークシステム100では、各転送装置10によるネットワーク情報51の送信から、ネットワーク管理装置20による転送スケジュール52の配信までが自動化される。これにより、転送スケジュール52の設定作業を省力化でき、システム導入及び運用のコストを低減することができる。Furthermore, in the network system 100 according to Embodiment 1, the process from the transmission of network information 51 by each transfer device 10 to the distribution of the transfer schedule 52 by the network management device 20 is automated. This reduces the labor required to set the transfer schedule 52, thereby lowering the costs of system implementation and operation.
***他の構成***
<変形例1>
実施の形態1では、ネットワーク管理装置20が時刻更新幅から同期誤差を計算した。しかし、各転送装置10が時刻更新幅から同期誤差を計算して、ネットワーク管理装置20に通知してもよい。この場合には、各転送装置10の時刻更新幅計算部1323は、同期誤差推定部23と同様の方法により、時刻更新幅から同期誤差を計算する。そして、時刻更新幅計算部1323は、時刻更新幅に代えて、同期誤差を通知部134に通知する。
***Other configurations***
<Variation 1>
In Embodiment 1, the network management device 20 calculated the synchronization error from the time update interval. However, each transfer device 10 may calculate the synchronization error from the time update interval and notify the network management device 20. In this case, the time update interval calculation unit 1323 of each transfer device 10 calculates the synchronization error from the time update interval in the same way as the synchronization error estimation unit 23. The time update interval calculation unit 1323 then notifies the notification unit 134 of the synchronization error instead of the time update interval.
<変形例2>
実施の形態1では、図10を参照して説明したように、転送スケジュール計算部25はネットワーク情報51を受信したことを契機として転送スケジュール52を再計算し、配信した。しかし、転送スケジュール計算部25は、周期的に定められたタイミングと、ネットワーク情報51に基準以上の変化があった場合と、転送スケジュール52で定められた期間に違反してデータ転送が行われた場合との少なくともいずれかに、転送スケジュール52を再計算し、配信してもよい。
<Modified Example 2>
In Embodiment 1, as described with reference to Figure 10, the transfer schedule calculation unit 25 recalculated and distributed the transfer schedule 52 upon receiving network information 51. However, the transfer schedule calculation unit 25 may also recalculate and distribute the transfer schedule 52 at at least one of the following times: at periodically determined timings, when there is a change in the network information 51 exceeding a certain threshold, or when data transfer occurs in violation of the period defined in the transfer schedule 52.
周期的に定められたタイミングを採用する場合には、ネットワーク管理装置20は、周期タイマを備える。転送スケジュール計算部25は、周期タイマが満了した場合に、転送スケジュール52を再計算し、配信する。When a periodically defined timing is adopted, the network management device 20 is equipped with a periodic timer. The transfer schedule calculation unit 25 recalculates the transfer schedule 52 and distributes it when the periodic timer expires.
ネットワーク情報51に基準以上の変化があった場合を採用する場合には、転送スケジュール計算部25は、ネットワーク情報取得部22によって取得されたネットワーク情報51が、以前に取得されたネットワーク情報51と比較して基準以上に変化したかを判定する。転送スケジュール計算部25は、基準以上に変化した場合に、転送スケジュール52を再計算し、配信する。If the system adopts the case where there has been a change in network information 51 exceeding a certain threshold, the transfer schedule calculation unit 25 determines whether the network information 51 acquired by the network information acquisition unit 22 has changed by more than a certain threshold compared to previously acquired network information 51. If the change exceeds the threshold, the transfer schedule calculation unit 25 recalculates the transfer schedule 52 and distributes it.
転送スケジュール52で定められた期間に違反してデータ転送が行われた場合を採用する場合には、各転送装置10の通知部134は、転送スケジュール52で定められた期間に違反してデータ転送を行ったことをネットワーク管理装置20に通知する。転送スケジュール計算部25は、この通知がされた場合に、転送スケジュール52を再計算し、配信する。
ここで、転送スケジュール52で定められた期間に違反してデータ転送が行われるとは、現時刻に転送が許可されていない通信ストリームが転送装置10のキューに格納された場合と、通信ストリームを転送装置10から出力中にゲートがCloseした場合(出力が許可されていない時刻を迎えた場合)とを意味する。この違反の程度として、違反した回数と、違反フレームのタイムスロット超過byte数と等を考慮して、違反であったか否かが判定されてもよい。
If the system adopts the case where data transfer occurs in violation of the period specified in the transfer schedule 52, the notification unit 134 of each transfer device 10 notifies the network management device 20 that data transfer has occurred in violation of the period specified in the transfer schedule 52. When this notification is received, the transfer schedule calculation unit 25 recalculates the transfer schedule 52 and distributes it.
Here, data transfer occurring in violation of the transfer schedule 52 means when a communication stream for which transfer is not permitted at the current time is stored in the queue of the transfer device 10, or when the gate closes while the communication stream is being output from the transfer device 10 (when the time for which output is not permitted has arrived). The degree of this violation may be determined by considering the number of times the violation occurred, the number of bytes exceeding the time slot of the violation frame, etc.
ネットワーク情報51に基準以上の変化があった場合、又は、転送スケジュール52で定められた期間に違反してデータ転送が行われた場合を採用することで、ネットワーク管理装置20と転送装置10との処理負荷の軽減と、ネットワークの使用帯域削減とを実現可能である。By adopting the case where there is a change in network information 51 exceeding a certain threshold, or when data transfer occurs in violation of the period specified in the transfer schedule 52, it is possible to reduce the processing load on the network management device 20 and the transfer device 10, and to reduce the network bandwidth used.
なお、以上の説明における「部」を、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」又は「処理回路」に読み替えてもよい。Furthermore, the term "part" in the above explanation may be replaced with "circuit," "process," "procedure," "processing," or "processing circuit."
以上、本開示の実施の形態及び変形例について説明した。これらの実施の形態及び変形例のうち、いくつかを組み合わせて実施してもよい。また、いずれか1つ又はいくつかを部分的に実施してもよい。なお、本開示は、以上の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。The embodiments and variations of this disclosure have been described above. Some of these embodiments and variations may be implemented in combination. Alternatively, one or more of them may be implemented partially. This disclosure is not limited to the embodiments and variations described above, and various modifications are possible as needed.
100 ネットワークシステム、10 転送装置、11 通信ポート、12 タイムスタンプ取得部、13 通信制御部、14 設定部、131 転送部、132 時刻同期部、133 装置内遅延計算部、134 通知部、1321 伝搬遅延計算部、1322 同期時刻計算部、1323 時刻更新幅計算部、101 プロセッサ、102 メモリ、103 データ通信ハードウェア、104 バス、20 ネットワーク管理装置、21 通信ポート、22 ネットワーク情報取得部、23 同期誤差推定部、24 設定部、25 転送スケジュール計算部、26 転送スケジュール配信部、201 プロセッサ、202 メモリ、203 データ通信ハードウェア、204 バス、30 時刻配信装置、40 端末、51 ネットワーク情報、52 転送スケジュール、90 伝送路。100 Network system, 10 Transfer device, 11 Communication port, 12 Timestamp acquisition unit, 13 Communication control unit, 14 Setting unit, 131 Transfer unit, 132 Time synchronization unit, 133 In-device delay calculation unit, 134 Notification unit, 1321 Propagation delay calculation unit, 1322 Synchronization time calculation unit, 1323 Time update width calculation unit, 101 Processor, 102 Memory, 103 Data communication hardware, 104 Bus, 20 Network management device, 21 Communication port, 22 Network information acquisition unit, 23 Synchronization error estimation unit, 24 Setting unit, 25 Transfer schedule calculation unit, 26 Transfer schedule distribution unit, 201 Processor, 202 Memory, 203 Data communication hardware, 204 Bus, 30 Time distribution device, 40 Terminal, 51 Network information, 52 Transfer schedule, 90 Transmission line.
Claims (12)
前記ネットワーク情報取得部によって取得された前記ネットワーク情報が示す前記時刻更新幅を用いて、通信フレームの優先度毎に前記転送装置がデータ転送を行う期間を定めた転送スケジュールを計算する転送スケジュール計算部と、
前記転送スケジュール計算部によって計算された前記転送スケジュールを、前記転送装置に配信するスケジュール配信部と
を備えるネットワーク管理装置。 A network information acquisition unit acquires network information indicating the time update width, which is the difference between the synchronization time and the internal time managed by the transfer device before time synchronization by the synchronization time, from a transfer device that performs time synchronization by calculating the synchronization time based on a communication frame for time synchronization.
A transfer schedule calculation unit calculates a transfer schedule that determines the period during which the transfer device performs data transfer for each priority of communication frames, using the time update width indicated by the network information acquired by the network information acquisition unit.
A network management device comprising: a schedule distribution unit that distributes the transfer schedule calculated by the transfer schedule calculation unit to the transfer device.
前記ネットワーク情報取得部によって取得された基準期間における前記ネットワーク情報が示す前記時刻更新幅の統計値を同期誤差として推定する同期誤差推定部
を備え、
前記転送スケジュール計算部は、前記同期誤差推定部によって推定された前記同期誤差を用いて、前記転送スケジュールを計算する
請求項1に記載のネットワーク管理装置。 The aforementioned network management device further,
The system includes a synchronization error estimation unit that estimates the statistical value of the time update width indicated by the network information acquired by the network information acquisition unit during a reference period as the synchronization error,
The network management device according to claim 1, wherein the transfer schedule calculation unit calculates the transfer schedule using the synchronization error estimated by the synchronization error estimation unit.
請求項2に記載のネットワーク管理装置。 The network management device according to claim 2, wherein the transfer schedule calculation unit calculates the transfer schedule such that it extends the period allocated to the transfer device for each priority of communication frames forward or backward by the amount of the synchronization error.
前記転送スケジュール計算部は、前記装置内遅延を用いて、前記転送スケジュールを計算する
請求項1に記載のネットワーク管理装置。 The network information indicates the in-device delay for the transfer device.
The network management device according to claim 1 , wherein the transfer schedule calculation unit calculates the transfer schedule using the internal delay of the device.
請求項1に記載のネットワーク管理装置。 The network management device according to claim 1, wherein the transfer schedule calculation unit recalculates the transfer schedule at at least one of the following: at periodically determined timings, when there is a change in the network information exceeding a certain threshold, or when data transfer is performed in violation of the period specified in the transfer schedule.
時刻同期用の通信フレームに基づき、同期時刻を計算する同期時刻計算部と、
前記同期時刻計算部によって計算された前記同期時刻と、装置で管理されている内部時刻との差である時刻更新幅を計算する更新幅計算部と、
前記更新幅計算部によって計算された前記時刻更新幅を前記ネットワーク管理装置に通知する通知部と
備える転送装置。 This is a transfer device that performs data transfer according to the period allocated by the transfer schedule distributed from the network management device.
A synchronization time calculation unit that calculates the synchronization time based on a communication frame for time synchronization,
A time update width calculation unit calculates the time update width, which is the difference between the synchronization time calculated by the synchronization time calculation unit and the internal time managed by the device.
A transfer device comprising a notification unit that notifies the network management device of the time update width calculated by the update width calculation unit.
基準期間における前記時刻更新幅の統計値を同期誤差として推定する同期誤差推定部
を備え、
前記通知部は、前記同期誤差推定部によって推定された前記同期誤差を前記ネットワーク管理装置に通知する
請求項6に記載の転送装置。 The transfer device further,
The system includes a synchronization error estimation unit that estimates the statistical value of the time update range during the reference period as the synchronization error,
The transfer device according to claim 6, wherein the notification unit notifies the network management device of the synchronization error estimated by the synchronization error estimation unit.
請求項6に記載の転送装置。 The transfer device according to claim 6 , wherein the notification unit notifies the network management device of an in-device delay for the transfer device.
請求項6に記載の転送装置。 The transfer device according to claim 6 , wherein the notification unit notifies the network management device that data transfer has been performed in violation of the period specified in the transfer schedule.
請求項6に記載の転送装置。 The transfer device according to claim 6 , wherein the network management device calculates the transfer schedule based on the time update width notified by the notification unit.
前記転送装置は、
時刻同期用の通信フレームに基づき、同期時刻を計算する同期時刻計算部と、
前記同期時刻計算部によって計算された前記同期時刻と、装置で管理されている内部時刻との差である時刻更新幅を計算する更新幅計算部と、
前記更新幅計算部によって計算された前記時刻更新幅を前記ネットワーク管理装置に通知する通知部と
を備え、
前記ネットワーク管理装置は、
前記通知部によって通知された前記時刻更新幅を用いて、通信フレームの優先度毎に前記転送装置がデータ転送を行う期間を定めた転送スケジュールを計算する転送スケジュール計算部と、
前記転送スケジュール計算部によって計算された前記転送スケジュールを、前記転送装置に配信するスケジュール配信部と
を備えるネットワークシステム。 A network system comprising a transfer device and a network management device,
The transfer device,
A synchronization time calculation unit that calculates the synchronization time based on a communication frame for time synchronization,
A time update width calculation unit calculates the time update width, which is the difference between the synchronization time calculated by the synchronization time calculation unit and the internal time managed by the device.
The system includes a notification unit that notifies the network management device of the time update width calculated by the update width calculation unit,
The aforementioned network management device is
A transfer schedule calculation unit calculates a transfer schedule that determines the period during which the transfer device performs data transfer for each priority of communication frames, using the time update width notified by the notification unit.
A network system comprising: a schedule distribution unit that distributes the transfer schedule calculated by the transfer schedule calculation unit to the transfer device.
前記転送装置が、前記同期時刻と、装置で管理されている内部時刻との差である時刻更新幅を計算し、
前記転送装置が、前記時刻更新幅をネットワーク管理装置に通知し、
ネットワーク管理装置が、通知された前記時刻更新幅を用いて、通信フレームの優先度毎に前記転送装置がデータ転送を行う期間を定めた転送スケジュールを計算し、
前記ネットワーク管理装置が、前記転送スケジュールを、前記転送装置に配信する
転送スケジュール設定方法。 The transfer device calculates the synchronization time based on the communication frame for time synchronization.
The transfer device calculates the time update width, which is the difference between the synchronization time and the internal time managed by the device.
The transfer device notifies the network management device of the time update interval,
The network management device calculates a transfer schedule that defines the period during which the transfer device performs data transfer for each priority of communication frames, using the notified time update interval.
A method for setting a transfer schedule, wherein the network management device distributes the transfer schedule to the transfer device.
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