JP2004080706A

JP2004080706A - パケット中継装置

Info

Publication number: JP2004080706A
Application number: JP2002242066A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yamaguchi; 山口　貴宏
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】限られた資源で、トラフィックの変化に柔軟に対応できるようにする。
【解決手段】通信品質管理部２３は、中継処理部２１のパケットフローの中継処理に必要な資源の割当てを行うとともに、割当て変更手段２３ａによって、未割当ての資源に余裕がなくなったとき、新たなパケットフローの中継要求に対して割り当てる資源に余裕がないとき、あるいは未割当ての資源が増したときに、既に割当て済みの資源を変更し、通知手段２３ｂによって、その変更されたパケットフローを特定する情報と変更割当てされた資源に対応する保証品質情報とを含む変更情報Ｈを送信元装置１０に通知する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケットを中継するパケット中継装置において、トラフィックの変化に対して柔軟に対処できるようにするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決しようとする課題】
インターネット上で伝送される音声、映像等の実時間性のトラフィック量が急激に増加している状況に伴い、これらのトラフィックの通信品質（ＱｏＳ）をネットワーク上で保証するための仕組みが求められている。
【０００３】
ネットワークに対し、通信品質を要求する場合に使用する代表的なシグナリングプロトコルとして、ＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｓｅ　ｒｅＳｅｒＶａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＲＦＣ２０２５）がある。
【０００４】
実際に通信品質を要求、保証できるネットワークを構成するには、各パケット中継装置（ＩＰルータ）が前記ＲＳＶＰのようなシグナリングプロトコルを搭載し、さらに、要求通信品質を実際に確保するために、パケット中継装置の内部資源（バッファ、キューイング機能、スケジューリング機能等）を有していることが必要となる。
【０００５】
保証できる通信品質の全体量は、各パケット中継装置における上記通信品質確保用の内部資源の量に依存するが、各パケット中継装置における通信品質確保用の内部資源の量に比べ、通信品質を要求する通信フロー数や要求資源量が多くなると、通信品質を要求する通信フローの全てに対して品質を保証できなくなり、以降になされる通信品質の要求に対して、資源が再び十分利用可能になるまで、要求を拒否しなければならない。
【０００６】
一方、接続してくるユーザやアプリケーション種別等により、優先的に通信品質を保証する通信フローを選択したいという要求が存在するが、上記のように既に資源が不足している状態では、優先順位にかかわらず通信品質の新規要求を拒否しなければならない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、限られた資源でトラフィックの変化に柔軟に対応できるパケット中継装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のパケット中継装置は、
パケットフローの中継要求に対して装置内の資源の割当てを行い、該割り当てた資源によって保証された品質でパケットフローの中継処理を行なうパケット中継装置において、
未割当ての資源に余裕がなくなったとき、あるいは新たなパケットフローの中継要求に対して割り当てる資源に余裕がないとき、あるいは未割当ての資源が増したときに、既に割当て済みの資源を変更する割当て変更手段（２３ａ）を設けたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の請求項２のパケット中継装置は、請求項１のパケット中継装置において、
前記割当て変更手段によって資源の割当てが変更されたパケットフローを特定する情報と変更割当てされた資源に対応する保証品質情報とを含む変更情報を所定装置に通知する通知手段（２３ｂ）を有していることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明を適用したパケット中継装置２０の基本構成を示す図である。
【００１１】
このパケット中継装置２０の中継処理部２１は、図示しない入出力インタフェースを介して入力されるパケットフローを受信して、そのパケットに含まれる宛て先に対応する経路へ送信するためのものであり、その中継処理を、通信品質管理部２３によってパケットフロー毎に割り当てられた資源２２（１）〜２２（ｎ）によって決まる品質で行なう。
【００１２】
各資源２２（１）〜２２（ｎ）は、パケットを一時的に記憶するバッファ、そのバッファに記憶されたパケットの読み出しのタイミングや占有時間等であり、これらによって決まる通信の品質は、帯域（レート）、損失率、遅延、遅延揺らぎ等である。
【００１３】
通信品質管理部２３は、品質保証が要求されるパケットフローの中継を要求する情報に対して、このパケット中継装置２０が有している資源の割当てを要求される品質に応じて行い、割当てた資源によって中継品質を保証する。
【００１４】
なお、この中継を要求するための情報および品質を指定する情報は、例えば、Ｄｉｆｆ　ＳｅｒｖにおけるＤＳＣＰ値のようにパケット自身に含まれていてもよく、また、例えば、ＲＳＶＰのシグナリングのように、他装置から受けるようにしてもよい。
【００１５】
また、この通信品質管理部２３は、資源の使用状態を監視し、未割当ての資源に余裕がなくなったとき、あるいは新たなパケットフローの中継要求に対して割り当てる資源に余裕がないとき、あるいは未割当ての資源が増したときに、既に割当て済みの資源を変更する割当て変更手段２３ａを有している。
【００１６】
また、通信品質管理部２３は、割当て変更手段２３ａによって資源の割当てが変更されたパケットフローを特定する情報と変更割当てされた資源に対応する保証品質情報とを含む変更情報Ｈを、例えばそのパケットフローの送信元装置１０（宛て先装置あるいは他の管理装置でもよい）に通知する通知手段２３ｂを有している。
【００１７】
この変更情報Ｈは、例えば、図１に示すように、割当て資源を変更したパケットフローを特定するフロー識別情報Ｆ、変更後の上り通信品質情報ＵＰ、下り通信品質情報ＤＷＮを含む。
【００１８】
また、フロー識別情報Ｆは、例えば、図２に示す各情報を含み、通信品質情報ＵＰ、ＤＷＮは、例えば、それぞれ図３に示すように、最低保証帯域（レート）、最低必要帯域（レート）、保証遅延時間、許容遅延時間を含む。
【００１９】
図４は、このパケット中継装置２０の通信品質管理部２３の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００２０】
始めに、品質保証されたパケットフローの中継要求を受けると、そのパケットフローに対してパケット中継装置２０内の利用可能な資源量が十分あるか否かを調べ、十分にあれば、その要求するパケットフローに対して資源の割当てを行なう（Ｓ１〜Ｓ３）。
【００２１】
また、利用可能な資源量が十分でないと判定された場合には、その要求されたパケットフローの優先度と既に割当て済みの資源を用いているパケットフローの優先度とを比較し、要求されたパケットフローより優先度が低いパケットフローがあるか否かを判定する（Ｓ４）。
【００２２】
なお、パケットフローの優先度の比較は、パケットのヘッダ内に優先度を指定する情報が有る場合にはその情報の比較によって行い、後述するようにフロー別品質保証データベース２４に優先度を指定する情報がある場合には、その情報の比較によって行なう。
【００２３】
そして、割当て済みの資源を用いているパケットフローのうち、要求されたパケットフローより優先度が低いものがあれば、そのパケットフローに割当てていた資源の一部または全てを解放して、未割当て資源の量を増加させ、資源の割当て量が減少変更されたパケットフローの送信元装置１０に前記した変更情報Ｈを通知し、処理Ｓ２に戻る（Ｓ５、Ｓ６）。
【００２４】
ここで、割当て済みの資源の一部を解放するか全てを解放するかは、要求される資源と残っている資源との差や、優先度等に応じて決定すればよく、例えば、要求されたパケットフローより優先度が低いパケットフローのなかでも優先度が高いものについては資源の一部を解放し、優先が低いものについては資源の全てを解放するようにしてもよい。
【００２５】
以下、上記処理Ｓ２、Ｓ４〜Ｓ６を繰り返して、中継要求されたパケットフローに対して、未割当ての資源が十分になれば、そのパケットフローに対する資源の割当てを行なう。
【００２６】
また、割当て済みの資源を用いているパケットフローのうち、中継要求されたパケットフローより優先度が低い全てのパケットフローに割当てられていた資源を減少変更しても、中継要求されたパケットフローに対して未割当ての資源が十分とならないときには、この処理を終了して中継要求を拒否する。ただし、この場合、中継要求されたパケットフローより優先度が低く割当て資源の減少変更を受けたパケットフローについて、変更前の割当て資源に戻す。
【００２７】
また、図示しないが、優先度の低いパケットフローの資源の一部または全てを解放する（Ｓ５）前に、予めその資源を解放すれば要求されているパケットフローに対して資源を割り当てられるか否かを判定し、割り当てられないと判定されたときには処理を終了して中継要求を拒否し、割当てられると判定された場合には、その優先度の低いパケットフローの資源の一部または全てを解放して、その変更情報を通知（Ｓ６）してから、要求されているパケットフローに資源を割り当てる（Ｓ３）ようにすれば、上記した資源の戻し処理は不要となる。
【００２８】
また、このフローチャートでは、品質保証されたパケットフローの中継要求があったときに、割当て済みの資源を用いているパケットフローの資源を変更していたが、新たなパケットフローの中継要求が無い場合であっても、資源の使用状態を監視し、資源に余裕がなくなって、保証すべきパケットフローのデータ損失が発生した場合等に、一部の優先度の低いパケットフローに割当て済みの資源の一部または全てを解放してその保証品質を下げ、資源に余裕を生じさせてもよい。
【００２９】
また、割当て済みの資源を用いていたパケットフローについて中継解除の要求を受けてそのパケットフローに割り当てていた資源を解放すると、未割当ての資源が増えて余裕が生じるが、この場合には、前記処理によって一度保証品質を下げたパケットフローに対して、資源の増加割当てを行うこともできる。この場合にも、資源の増加割当てを行なったパケットフローの送信元装置１０等に対して変更情報Ｈを通知する。
【００３０】
一方、送信元装置１０では、例えば図５に示すように、パケット中継装置２０からの変更情報Ｈを受けると、変更された品質保証の範囲内でパケットフローの送信が可能か否かを判定し、可能であれば、変更された品質保証内で送信品質を最高に変更して、パケットフローの送信を継続し、変更された品質保証の範囲内でのパケットフローの送信が不可能であると判定したときには、送信品質を変更せずにパケットフローの送信を継続する（Ｓ１１〜Ｓ１４）。なお、変更された品質保証の範囲内でのパケットフローの送信が不可能であると判定したときに、送信を終了してもよい。
【００３１】
割当て資源が減少変更されたことを示す変更情報Ｈを受けた送信元装置１０では、変更された品質保証内で情報を有効に伝達するために、例えば、データを単純に間引きしたり、重要な情報のみを選択し直して送出して、通信を継続させる。
【００３２】
上記したパケット中継装置２０では、パケットフローの中継を要求する情報にその保証品質の情報が含まれている場合について説明したが、図６に示すパケット中継装置２０のように、装置内に中継要求可能なパケットフロー毎の品質保証内容や優先度等の情報とフロー識別情報とを対応付けて記憶するためのフロー別品質保証データベース２４を設けておき、１つ以上の各送信元装置１０から中継要求する可能性のあるパケットフロー毎のフロー識別情報、品質保証内容、優先度等を含む品質保証情報Ｐ（１）〜Ｐ（ｎ）をパケット中継装置２０に送ってフロー別品質保証データベース２４に登録しておき、通信品質管理部２３が、このフロー別品質保証データベース２４を参照して、中継要求のあったパケットフローについての保証品質に必要な資源を割当てたり、前記した優先度の比較を行なうように構成してもよい。
【００３３】
このように、実施形態のパケット中継装置２０は、未割当ての資源に余裕がなくなったとき、あるいは新たなパケットフローの中継要求に対して割り当てる資源に余裕がないとき、あるいは未割当ての資源が増したときに、既に割当て済みの資源を変更する割当て変更手段２３ａを有している。
【００３４】
このため、資源に余裕がない場合に、例えば優先度の低いパケットフローの品質を下げて優先度の高いパケットフローの品質をあげることができ、また、品質保証された新たなパケットフローの中継処理が可能となる。また、資源の余裕が増したときには、一度下げた品質をあげて元の品質に戻す等が可能となり、トラフィックの変化に対して柔軟に対処できる。
【００３５】
また、割当て変更手段２３ａによって資源の割当てが変更されたパケットフローを特定するフロー識別情報と変更割当てされた資源に対応する保証品質情報とを含む変更情報Ｈを送信元装置１０等に通知する通知手段２３ｂを有しているので、そのパケットフローの送信元での品質や受信先での品質を中継品質に合わせて変更することができ、無駄のないパケット伝送が可能となる。
【００３６】
図７は、上記パケット中継装置２０を介して、配信サーバ３０からクライアント４０に映像ストリーム等を配信するシステムを示している。
【００３７】
このシステムの場合、配信サーバ３０は、クライアント４０宛ての映像ストリームをリアルタイムに送信している。
【００３８】
この配信サーバ３０は、外部からの指示で映像ストリームの送信レートを変更できるように構成されている。
【００３９】
ここで、例えば、図７の（ａ）に示しているように、配信サーバ３０から所定の品質（例えば６Ｍｂｐｓのレート）で映像ストリームをクライアント４０に中継しているときに、一つのパケット中継装置２０に対して、この映像ストリームよりも優先度の高い他のパケットフローの中継要求があり、その要求を受けたパケット中継装置２０に資源が不足していると、このパケット中継装置２０は、図７の（ｂ）のように映像ストリームの中継に用いている資源を減少させ、その中継品質を低下（例えば２Ｍｂｐｓに落して）させ、その変更した品質の情報を含む変更情報Ｈを配信サーバ３０に通知する。
【００４０】
この通知を受けた配信サーバ３０は、図７の（ｃ）のように、映像ストリームの送信レートを通知された品質（２Ｍｂｐｓ）に落して、映像ストリームの送信を継続する。
【００４１】
したがって、この低速化された映像ストリームは、無理なくパケット中継装置２０で中継されてクライアント４０で受信される。
【００４２】
なお、上記例では、変更情報Ｈを受けて送信品質を変更しているが、これは、配信サーバ３０における判断であり、変更情報を受けても品質を変えずに、送信を継続する場合もある。
【００４３】
また、配信サーバ３０あるいはクライアント４０が満足する品質が保証されない場合、その間、当該ストリームの送信を一切停止してしまうような選択も可能である。
【００４４】
また、変更情報Ｈの通知は、上記例のような配信サーバ３０だけでなく、クライアント４０や他の管理装置、あるいはそれらの組合せに対して行なってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のパケット中継装置は、未割当ての資源に余裕がなくなったとき、あるいは新たなパケットフローの中継要求に対して割り当てる資源に余裕がないとき、あるいは未割当ての資源が増したときに、既に割当て済みの資源を変更する割当て変更手段を有している。
【００４６】
このため、資源に余裕がない場合に、例えば優先度の低いパケットフローの品質を下げて優先度の高いパケットフローの品質をあげることができ、また、品質保証された新たなパケットフローの中継処理が可能となる。また、資源の余裕が増したときには、一度下げた品質をあげて元の品質に戻す等が可能となり、トラフィックの変化に対して柔軟に対処できる。
【００４７】
また、割当て変更手段によって資源の割当てが変更されたパケットフローを特定するフロー識別情報と変更割当てされた資源に対応する保証品質情報とを含む変更情報を所定装置に通知する通知手段を有しているので、そのパケットフローの送信元での品質や受信先での品質を中継品質に合わせて変更することができ、無駄のないパケット伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す図
【図２】実施形態のデータの内容例を示す図
【図３】実施形態のデータの内容例を示す図
【図４】実施形態の要部の処理手順を示すフローチャート
【図５】送信元装置の処理手順を示すフローチャート
【図６】実施形態の変形例を示す図
【図７】実施形態のパケット中継装置を含む配信システムを示す図
【符号の説明】
１０……送信元装置、２０……パケット中継装置、２１……中継処理部、２２……資源、２３……通信品質管理部、２３ａ……割当て変更手段、２３ｂ……通知手段、２４……フロー別品質保証データベース

Claims

パケットフローの中継要求に対して装置内の資源の割当てを行い、該割り当てた資源によって保証された品質でパケットフローの中継処理を行なうパケット中継装置において、
未割当ての資源に余裕がなくなったとき、あるいは新たなパケットフローの中継要求に対して割り当てる資源に余裕がないとき、あるいは未割当ての資源が増したときに、既に割当て済みの資源を変更する割当て変更手段（２３ａ）を設けたことを特徴とするパケット中継装置。
前記割当て変更手段によって資源の割当てが変更されたパケットフローを特定する情報と変更割当てされた資源に対応する保証品質情報とを含む変更情報を所定装置に通知する通知手段（２３ｂ）を有していることを特徴とする請求項１記載のパケット中継装置。