通信装置及带宽管理方法 【技术领域】
本发明涉及通信装置及带宽管理方法，尤其涉及利用网络上一部分的信息设备构筑虚拟组的通信装置及该通信装置的带宽管理方法。
背景技术
例如，在由以太网(注册商标)构筑的网络、如LAN中，具有利用LAN上的一部分的信息设备(工作站)作成虚拟组的虚拟LAN(VLAN)技术。
在VLAN技术中，通过分离物理网络构造和逻辑网络构造，可以集合存在于物理分离的网段(segment)上的各个工作站，可以表现为是存在于逻辑同一的网段上，该VLAN技术被IEEE802.1Q规格标准化，当前规定了PortVLAN和TagVLAN这两种VLAN技术。
所谓的PortVLAN，是指向交换集线器等的网桥装置的各端口分配VLAN号码，只将与该VLAN号码对应的组的业务流向各端口的技术。PortVLAN由于可以用物理的端口单位来分离业务，所以用于安全性和网络运用的分离等。
另外，所谓的TagVLAN，是指将被称为VLAN标记的2字节的信息赋予帧，并设定用于识别帧所属的组的VLAN号码(VLAN ID)的技术。该TagVLAN可以在多个组中共用一个物理链路。另外，VLAN标记作为用于识别组地标识符而被使用。
近年来，能够将以太网用于城域网(MAN)。该MAN由电气通信运营商(电信公司)构筑，并作为服务提供给用户。
图1是MAN中的以太网服务的一例的概要图。图1的MAN利用由以太网所构筑的LAN(以下简称以太网)上的一部分的工作站102a～102c，作成虚拟组(用户A)。
通过向用户A分配VLAN标记，以太网上的网桥装置100a～100c、101使用VLAN标记，进行各工作站102a～102c间的帧转发。即，VLAN标记是用于识别作为承包商的各用户的组的标识符，以组单位来提供带宽保证等的QoS服务。
另外，还具有利用MPLS(Multiprotocol Label Switch：多协议标签交换)网络连接各个以太网的EoMPLS(Ethernet over MPLS：多协议标签交换以太网)技术。EoMPLS将被称为标签的标识符赋予MPLS网内的帧，只用标签来进行帧转换。
图2是EoMPLS的一例的概要图。在图2中，用以太网111a～111c上的一部分的工作站112a～112c作成组。以太网111a～111c彼此之间利用MPLS网上的LSP(Label Switch Path：标签交换路径)连接。另外，以太网111a～111c和MPLS网之间通过LER(Label Edge Router：标记边缘路由器)110a～110c连接。
即，由于可以利用EoMPLS将LSP设置在各个以太网111a～111c之间，所以，通过对各LSP事先设定想使用的带宽来作为预约带宽，可以进行各个以太网111a～111c间的带宽管理。
然而，在图1的MAN中的以太网服务的情况下，由于VLAN标记用作识别各用户的组的标识符，所以具有如下问题。
例如，如图3所示，用户A在东京总店、名古屋分店、大阪分店3个据点承包了以太网服务时，各据点间确保相等的预约带宽。在图3的MAN中，存在如下问题：虽然可以用VLAN标记识别用户A的组，但是，由于不能识别各据点，所以不能控制各据点间带宽的使用方法。
即，存在如下问题：在预约带宽为100Mb/s的情况下，不能采用在东京总店和大阪分店之间使用80Mb/s，在东京总店和名古屋分店之间使用20Mb/s这样的使用方法，在各网桥装置100a～100c、101中，只能根据所有用户A的组的业务量的识别进行控制。
另一方面，如果利用图2的EoMPLS，则如图4所示，由于可以在各个以太网111a～111c之间设置LSP，所以，通过对各LSP事先设定想使用的带宽来作为预约带宽，可以控制各据点(点对点)间的带宽的使用方法。
即，在预约带宽为100Mb/s的情况下，可以实现在东京总店和大阪分店之间使用80Mb/s，在东京总店和名古屋分店之间使用200Mb/s这样的使用方法。
然而，MPLS网存在着需要复杂的网络设计的问题。另外，由于EoMPLS将以太网上所转发的帧封装到MPLS网所转发的帧中，所以存在着系统内务处理量(overhead)大的问题。
【发明内容】
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种在由网络上的一部分信息设备构筑的虚拟组内，可以进行每个点对点的带宽管理的通信装置和带宽管理方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种利用网络上的一部分的信息设备构筑虚拟组的通信装置，其特征在于，具有：标记赋予单元，向通过输入端口接收的帧赋予用于识别上述组的组识别标记和用于识别路径的路径识别标记；队列，按照每个上述组识别标记和路径识别标记，缓存上述帧；读出控制单元，控制从上述队列进行帧读出的读出速率。
在这种通信装置中，向所接收到的帧中赋予组识别标记和路径识别标记，并根据路径识别标记进行带宽管理，由此，在利用网络上的一部分的信息设备构筑的虚拟组内，可以简单地进行每个点对点的带宽管理。
另外，本发明在上述通信装置中，还可以具有流量限制单元，按照上述组识别标记，对缓存在上述队列中的上述帧的流量进行限制；上述队列按照上述路径识别标记，缓存上述帧。
在这种通信装置中，按照组识别标记限制缓存在队列中的帧的流量，由此，可以将同一路径的帧缓存在相同的队列中，所以可以减少队列。
另外，本发明在上述通信装置中，上述流量限制单元可以按照上述组识别标记，对缓存在上述队列中的上述帧的最大流量进行限制。
在这种通信装置中，由于可以按照每个组识别标记来限制缓存在队列中的帧的最大流量，所以，可以在缓存到同一队列中的组之间分配公平的带宽。
另外，本发明在上述通信装置中，上述流量限制单元可以按照上述组识别标记，对缓存在上述队列中的上述帧的最大流量和最低保证流量进行限制。
在这种通信装置中，由于可以按照每个组识别标记来限制缓存在队列中的帧的最大流量和最低保证流量，所以，可以保证缓存在同一队列中的组的最低带宽，并且，可以将某个组的未使用带宽分配给其他组。
另外，本发明在上述通信装置中，上述流量限制单元可以在上述帧的流量大于等于最低保证流量且小于等于最大流量时，在上述帧中附加意为在上述队列拥塞时被优先丢弃的信息。
在这种通信装置中，由于可以在上述队列拥塞时优先丢弃流量大于等于最低保证流量且小于等于最大流量的帧，所以，可以优先从小于等于最低保证速率的组的带宽中读出帧。
另外，本发明在上述通信装置中，上述路径识别标记可以被赋予在：在被赋予上述路径识别标记之前被赋予了上述组识别标记的上述帧上的位置。
在这种通信装置中，通过在赋予了组识别标记的帧上的位置上赋予路径识别标记，可以使用根据组识别标记转发帧的功能，根据路径识别标记将帧转发到其他通信装置上。
另外，为了解决上述问题，本发明是利用网络上的一部分的信息设备构筑虚拟组的通信装置，其特征在于，具有：标记删除单元，从通过输入端口接收的帧中删除用于识别路径的路径识别标记；输出单元，从上述帧中读出用于识别上述组的组识别标记，根据上述组识别标记，将上述帧输出到输出端口。
在这种通信装置中，通过从赋予了组识别标记和路径识别标记的帧中删除路径识别标记，可以将还原的帧从输出端口输出。
另外，为了解决上述问题，本发明是利用网络上的一部分的信息设备构筑虚拟组的通信装置的带宽管理方法，其特征在于，具有：标记赋予步骤，向通过输入端口接收的帧赋予用于识别上述组的组识别标记和用于识别路径的路径识别标记；按照每个上述组识别标记和路径识别标记，将上述帧缓存在队列中的步骤；帧读出步骤，以对上述每个队列设定的读出速率，从上述队列中读出帧。
在这种带宽管理方法中，向所接收到的帧中赋予组识别标记和路径识别标记，并根据路径识别标记进行带宽管理，由此，在利用网络上的一部分的信息设备构筑的虚拟组内，可以简单地进行每个点对点的带宽管理。
另外，为了解决上述问题，本发明是利用网络上的一部分的信息设备构筑了虚拟组的通信装置的带宽管理方法，其特征在于，具有：标记删除步骤，从通过输入端口接收的帧中删除用于识别路径的路径识别标记；输出步骤，从上述帧中读出用于识别上述组的组识别标记，根据上述组识别标记，将上述帧输出到输出端口。
在这种带宽管理方法中，通过从赋予了组识别标记和路径识别标记的帧中删除路径识别标记，可以将还原的帧从输出端口输出。
为了进一步了解本发明的其他目的、特征以及优点，参照附图对本发明进行详细地说明。
【附图说明】
图1是MAN中的以太网服务的一例的概要图。
图2是EoMPLS的一例的概要图。
图3是用于说明MAN中的以太网服务的带宽管理的问题点的图。
图4是用于对利用了EoMPLS的各据点间的带宽管理进行说明的图。
图5是使用了本发明的通信装置的实施例、尤其是使用了网桥装置的以太网的一个实施例的结构图。
图6是网桥装置1a的一例的结构图。
图7是队列控制部12的第1实施例的结构图。
图8是队列控制部12的第2实施例的结构图。
图9是队列控制部12的第3实施例的结构图。
图10是队列控制部12的第4实施例的结构图。
图11是用于对被提供了未学习帧时的网桥装置1a的动作进行说明的图。
图12是网桥装置1b、1c的一例的结构图。
【具体实施方式】
以下，结合附图对本发明的实施方式进行说明。
图5是使用了本发明的通信装置的实施例、尤其是使用了网桥装置的以太网的一个实施例的结构图。另外，在本实施例中，对在东京总店、名古屋分店以及大阪分店具有据点的用户A，使用20Mb/s连接东京总店和名古屋之间、使用80Mb/s连接东京总店和大阪分店之间的例子进行说明。
用户A在东京总店、名古屋分店、大阪分店3个据点承包了以太网服务时，由设置在东京总店的工作站3a、设置在名古屋分店的工作站3b、设置在大阪分店的工作站3c作成虚拟组。
工作站3a与网桥装置1a连接。工作站3b与网桥装置1b连接。另外，工作站3c与网桥装置1c连接。网桥装置1a～1c通过网桥装置2相互连接。
在网桥1a～1c、2间转发的帧被赋予用于识别用户的组的第1段的VLAN标记V1和用于识别路径的第2段VLAN标记V2。图5所表示的例子是：对成为用户A的组分配VLAN标记V1＝1、对东京总店和名古屋分店之间的路径分配VLAN标记V2＝3、对东京总店和大阪分店间的路径分配VLAN标记V2＝5。另外，在图5中，只记载了在网桥1a～1c、2间转发的帧的VLAN标记V1和V2，省略了其它部分。
例如，在PortVLAN的情况下，从设置在东京总店的工作站3a发送的帧直接提供给网桥装置1a。网桥装置1a将分配给接收了帧的端口的VLAN号码＝1作为VLAN标记V1而赋予帧。
另外，在TagVLAN的情况下，从设置在东京总店的工作站3a发送的帧在前一部分的装置中被赋予了VLAN标记V1之后，提供给网桥装置1a。
接着，网桥装置1a根据被赋予了VLAN标记V1的帧的路径，将VLAN标记V2赋予帧。例如，从工作站3a转发给3b的帧被赋予VLAN标记V1＝1、VLAN标记V2＝3。另外，例如，从工作站3a转发给3c的帧被赋予VLAN标记V1＝1、VLAN标记V2＝5。
接下来，网桥装置1a将赋予了VLAN标记V1和VLAN标记V2的帧积存(缓存)在与VLAN标记V1和VLAN标记V2对应的队列中。另外，在图5中，虽然是表示使用一个网桥装置1a赋予VLAN标记V1和VLAN标记V2，但也可以采用使用多个网桥装置来赋予VLAN标记V1和VLAN标记V2的结构。
积存了帧的队列进行WRR(Weighted Round Robin：加权轮询)等的带宽控制。例如，与VLAN标记V1＝1和VLAN标记V2＝3对应的队列以20Mb/s的速率读出所积存的帧。另外，与VLAN标记V1＝1和VLAN标记V2＝5对应的队列以80Mb/s的速率读出所积存的帧。将从队列中读出的帧发送给网桥装置。
从网桥装置1a中发送的帧被网桥装置2的TagVLAN用的端口接收。网桥装置2只参照接收到的帧的最外侧的VLAN标记、即VLAV标记V2，来识别帧的路径。其利用了网桥装置2只参照接收到的帧的最外侧的VLAN标记来进行领域识别的技术。通过在VLAN标记V1的外侧事先层积VLAV标记V2，网桥装置2不用判别VLAN标记V1和V2两段，而只参照接收到的帧的最外侧的VLAN标记V2，就能识别帧的路径。
接收了来自网桥装置2的帧的网桥装置1b或1c从接收到的帧中删除第2段VLAN标记V2。例如，在PortVLAN的情况下，网桥装置1b或1c从删除了VLAN标记V2的帧中删除VLAN标记V1，并将该帧发送给工作站3b或3c。另外，在TagVLAN的情况下，网桥装置1b或1c将删除了VLAN标记V2的帧发送给后一部分装置。被删除了VLAN标记V2的帧在后一部分装置中被删除VLAN标记V1，然后，发送给工作站3b或3c。
图6是网桥装置1a的一例的结构图。网桥装置1a包含：VLAN标记V1赋予部10、MAC检索部、队列控制部12、一个以上的队列13、写入控制部14、读出控制部15、MAC表16。另外，在图5中，只记载了通过网桥1a的帧的VLAN标记V1、VLAN标记V2、DA(DestinationAddress：目的地址)、以及SA(Source Address：源地址)，省略了其它部分。
例如，如图5所示，在直接连接工作站3a的情况下，由于是PortVLAN，所以，网桥装置1a的VLAN标记V1赋予部10向来自工作站3a的帧赋予VLAN标记V1，发送给MAC检索部11。
另一方面，在未直接连接工作站3a的情况下，由于是TagVLAN，所以，在前一部分装置中，将赋予了VLAN标记V1的帧发送给MAC检索部11。
MAC检索部11从所接收到的帧中读出DA和VLAN标记V1，并将该DA和VLAN标记V1作为关键信息从MAC表16中检索VLAN标记V2和应该输出的端口。另外，MAC表16将DA和VLAN标记V1、与端口和VLAN标记V2关联起来。并且，MAC检索部11将VLAN标记V2赋予帧，并将该帧发送给队列控制部12。
队列控制部12的写入控制部14从所接收到的帧中读出VLAN标记V1和V2，并如后面所述的那样，利用该VLAN标记V1和V2，对应该积存帧的队列13进行检索。并且，队列控制部12将帧积存到检索到的队列13中。
队列控制部12的读出控制部15如后面所述的那样，对每个队列13所设定的读出速率进行检索，并以该读出速率从队列13中读出帧。因此，队列控制部12可以对每个队列的帧的读出速率进行控制。
此处，对队列控制部12的动作进行详细的说明。图7是队列控制部12的第1实施例的结构图。图7的队列控制部12包括：一个或一个以上的队列13、写入控制部14、读出控制部15、队列划分表17、以及修整表18。
队列控制部12的写入控制部14从接收到的帧中读出VLAN标记V1和V2，并将该VLAN标记V1和V2作为关键信息，对队列划分表17进行检索。另外，队列划分表17将VLAN标记V1和V2与队列建立关联。并且，写入控制部14将帧积存到所检索到的队列13中。
即，图7的队列13按照各个VLAN标记V1和V2的组合来进行划分。因此，队列控制部12根据VLAN标记V1和V2，来划分所接收到的帧。
队列控制部12的读出控制部15从修整表18中检索每个队列13所设定的读出速率，并以该读出速率从队列13中读出帧。因此，队列控制部12可以对每个队列的帧的读出速率进行控制。
图8是队列控制部12的第2实施例的结构图。图8的队列控制部12包括：一个或一个以上的队列13、写入控制部14、读出控制部15、队列划分表17、修整表18、流量限制(Policing)表19、以及一个或一个以上的流量限制器(Policer)20。
队列控制部12的写入控制部14从接收到的帧中读出VLAN标记V1和V2，并将该VLAN标记V1和V2作为关键信息，检索将VLAN标记V2和队列建立关联的队列划分表17。即，队列控制部12根据VLAN标记V2，换言之，根据路径，来划分接收到的帧。
但是，为了使特定组不占有读出带宽，必须利用VLAN标记V1，换言之，以组单位进行流量限制。图8的队列控制部12在各队列13的前一部分设置了流量限制器20，按照每个VLAN标记V1，对各队列13所积存的帧进行流量限制。
流量限制器20从接收到的帧中读出VLAN标记V1，并将该VLAN标记V1作为关键信息，检索将VLAN标记V1和输入速率关联起来的流量限制表19。另外，每个流量限制器20都设定了流量限制表19。即，队列控制部12根据VLAN标记V1，对根据VLAN标记V2所划分的帧的流量进行限制。
流量限制器20进行流量限制之后，将根据VLAN标记V2所划分的帧积存在检索到的队列13中。即，按照每个VLAN标记V2来划分图8的队列13。因此，比起图7的队列控制部12，图8的队列控制部12可以削减队列。
队列控制部12的读出控制部15从修整表18中检索出对每个队列13所设定的读出速率，并以该读出速率从队列13中读出帧。因此，队列控制部12可以对每个队列的帧的读出速率进行控制。
图9是队列控制部12的第3实施例的结构图。图9的队列控制部12的修整表18和流量限制表19的设定与图8的队列控制部12不同。
流量限制表19对VLAN标记V1，换言之，对组单位设定最大速率。流量限制器20对积存在各队列13中的帧进行每组最大速率的流量限制。另外，修整表18将把帧积存到各队列13中的组的最大速率的总和作为队列13的读出速率来进行设定。
这样，将把帧积存到各队列13中的组的最大速率的总和作为队列13的读出速率，来对修整表18进行设定，由此，通过流量限制器20的业务不会丢弃，能够可靠地发送。
例如，对同一队列13同时存在积存了帧的用户A和B的组时的例子进行说明。在用户A的组的最大速率为50Mb/s、用户B的组的最大速率为80Mb/s的情况下，将130Mb/s作为该队列13的读出速率，来对修整表18进行设定。
图10是队列控制部12的第4实施例的结构图。图10的队列控制部12的修整表18和流量限制表19的设定与图8和图9的队列控制部12不同。
流量限制表19对VLAN标记V1，换言之，对组单位设定最大速率和最低保证速率。流量限制器20对积存在各队列13中的帧进行每组最低保证速率和最大速率的流量限制。此处，大于等于最低保证速率并且小于等于最大速率的业务量(best effort traffic)建立了用于从队列13中被优先丢弃的优先丢弃比特位。
另外，在队列13中设置了优先丢弃阈值，如果积存在队列13中的帧大于优先丢弃阈值，则建立了优先丢弃比特位的帧被优先丢弃。这样，通过在积存在队列13中的帧大于优先丢弃阈值时，优先丢弃建立了优先丢弃比特位的帧，可以优先读出小于等于最低保证速率的业务。
例如，对同一队列13同时存在积存了帧的用户A和B的组时的例子进行说明。在用户A的组的最大速率为50Mb/s、最低保证速率为10Mb/s、用户B的组的最大速率为80Mb/s、最低保证速率为20Mb/s的情况下，将30～130Mb/s作为该队列13的读出速率，来对修整表18进行设定。另外，对修整表18进行设定的读出速率越大，最大可能的业务量就越容易通过，越小就越难通过。
接下来，使用图11对提供未学习帧时的网桥装置1a的动作进行说明。图11是用于对提供未学习帧时的网桥装置1a的动作进行说明的图。另外，由于基本的动作与图6的网桥装置1a相同，所以适当地省略其说明。
MAC检索部11从接收到的帧中读出DA和VLAN标记V1，并将该DA和VLAN标记V1作为关键信息，从MAC表16中检索VLAN标记V2和应该输出的端口。由于此时接收到的帧是未学习帧，所以，MAC检索部11不能从MAC表16中检索出VLAN标记V2和相应的输出的端口。
此时，由于MAC检索部11向VLAN标记V1的领域组播帧，所以，将VLAN标记V1作为关键信息，对转发表31进行检索，获取VLAN标记V1所属的物理及逻辑端口的位图(bit map)。此时，帧被积存在组播用队列30中，等待向各端口读出的机会。
当获得了读出机会时，从VLAN标记V2赋予表32中读出与即将读出帧的队列对应的VLAN标记V2。即使接收到的帧是未学习帧，读出控制部也能发送赋予了VLAN标记V2的帧。
图12是网桥装置1b、1c的一例的结构图。网桥装置1b和1c包含：MAC学习部40、VLAN标记V2删除部41、MAC检索部42、VLAN标记V1删除部43、MAC表44。另外，在图12中，只记载了通过网桥1b、1c的帧的VLAN标记V1、VLAN标记V2、DA、以及SA，省略了其它部分。
当网桥装置1b、1c的MAC检索部40接收到来自网桥装置2的帧时，从该帧中读出VLAN标记V1、VLAN标记V2、SA，并学习该SA和VLAN标记V1、以及接收了帧的端口和VLAN标记V2，保存在MAC表44中。
另外，MAC表44将SA和VLAN标记V1、与端口和VLAN标记V2建立关联。并且，将MAC学习部40学习过的帧发送给VLAN标记V2删除部41。VLAN标记V2删除部41从接收到的帧中删除VLAN标记V2，发送给MAC检索部42。
MAC检索部42从接收到的帧中读出VLAN标记V1，并将VLAN标记V1作为关键信息，从MAC表44中检索应该输出帧的端口。
在检索到的端口是PortVLAN的情况下，VLAN标记V1删除部43从来自MAC检索部42的帧中删除VLAN标记V1，并将该帧发送给工作站3b或3c。另一方面，在检索到的端口是TagVLAN的情况下，网桥装置1b或1c的MAC检索部42将删除了VLAN标记V2的帧发送给后一部分的装置。删除了VLAN标记V2的帧在后一部分的装置中，被删除了VLAN标记V1，然后，发送给工作站3b或3c。
本发明不限于具体公开的实施例，在不超出本发明的权利保护范围内，可以进行各种变形或变更。