JP2007189592A - Traffic control device, method, and program by token bucket - Google Patents
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本発明は、トークンバケットを用いたトラヒック制御技術に関する。 The present invention relates to a traffic control technique using a token bucket.
通信装置におけるトラヒック制御方式の1つとして、トークンバケットと呼ばれる方式が提案され、使用されている(例えば、非特許文献1参照。)。図5は、トークンバケットによるトラヒック制御のブロック図であり、通信装置の送信側及び/又は受信側に設けられる。 As one of traffic control systems in communication apparatuses, a system called a token bucket has been proposed and used (for example, see Non-Patent Document 1). FIG. 5 is a block diagram of traffic control using a token bucket, which is provided on the transmission side and / or reception side of the communication apparatus.
図5によると、トークンバケットによるトラヒック制御は、トークン生成部11と、トークンバッファ12と、読出部13と、データバッファ14とを備えている。
According to FIG. 5, the traffic control by the token bucket includes a
トークン生成部11は、トークン10をあるレートにて生成してトークンバッファ12に出力し、トークンバッファ12は、トークン生成部11が生成するトークン10を保持する。一方、データバッファ14は、データ20を保持するバッファである。尚、通信装置の送信側におけるトラヒック制御の場合、データ20は、ネットワークに送信されるデータ又はパケットであり、通信装置の受信側におけるトラヒック制御の場合、ネットワークから受信するデータ又はパケットであり、通信装置内の他の機能ブロックや、共通バス等に出力される。
The
トークン10とは、読出し権利のことであり、読出部13は、トークンバッファ12にトークン10が保持されている場合に限り、1つのトークン10当たり所定データ量のデータ10をトークンバッファ12から読み出して出力する。したがって、トークンバケットによるトラヒック制御では、トークン生成部11でのトークン10の出力レートと、1つのトークン10で読出可能なデータ量の積によりデータレートが規定され、1つのトークン10で読出可能なデータ量と、トークンバッファ12が保存可能なトークン10の数の積により最大バースト長が規定される。尚、データバッファ14に保存されるデータが既にパケット化されている場合には、読出部13は、所定データ量以下のパケットを、パケット単位で読み出す。
The
トークンバケットによるトラヒック制御では、処理すべきデータ量が少ないときには、使用しないトークン10をトークンバッファ12に蓄えておくため、送信するデータ量が多くなったときに、前記トークン10の出力レートと、トークン10当たりの読出可能なデータ量の積で規定されるデータレートを超えるレートで、データの送信ができるという特徴がある。
In the traffic control by the token bucket, when the amount of data to be processed is small, the
トークンバケットによるトラヒック制御においては、通信装置に予め設定されているトークン生成部11によるトークン10の出力レートに応じて、データレートが決定される。
In the traffic control by the token bucket, the data rate is determined according to the output rate of the
このため、例えば、通信装置における送信側でのトラヒック制御を考えたときに、ネットワークへの接続状態の悪化に伴うネットワークとの接続リンクの速度低下や、ネットワーク内部で輻輳が発生した場合でも、与えられたトークン10に基づきデータを、ネットワークに送信しようとする状態が発生する。これらデータは、ネットワーク内部で輻輳が発生している場合にはネットワーク内部にて廃棄される可能性があり、ネットワークとの接続リンクの速度低下が発生している場合には、装置の出力端でバッファリングされ、バッファあふれが生じた場合には、やはり廃棄されることになり、結局トークン10が無駄に消費されてしまうことになる。
For this reason, for example, when considering traffic control on the transmission side in a communication device, even if the speed of the connection link with the network decreases due to the deterioration of the connection state to the network or congestion occurs inside the network A state occurs in which data is transmitted to the network based on the received
特に、複数の異なる優先度の通信を並行して行っている場合、優先度の高低に係らずデータの廃棄が生じ得るが、各通信に対するトークン10の出力レートをネットワークの状態等に基づき、その優先度に応じて変更することで、データ廃棄を回避して、優先度に応じた帯域を割り当てることが可能となる。
In particular, when a plurality of communications with different priorities are performed in parallel, data can be discarded regardless of the priority, but the output rate of the
また、例えば、通信装置における受信側でのトラヒック制御を考えたときに、ネットワークへの接続状態が良好で多量のデータが受信される場合、優先度の低い、又は、リアルタイムでの処理が必要ではない通信に対するトークン10の出力レートを下げることで、優先度の低い通信についての上位レイヤでの処理を抑え、優先度の高い通信についての処理に影響を与えないようにすることが好ましい場合も生じる。この場合、上位レイヤが、例えば、TCPレイヤ等のフロー制御を行うプロトコルであれば、上位レイヤでのフロー制御により受信するトラヒック制限が行われるが、優先度の低い通信だけが制限されるわけではない。また、上位レイヤでのトラヒック制限の場合には、トークンバケットによるトラヒック制御と異なり、トラヒックが抑えられた場合、後に規定データレート以上のトラヒックが許容されるという利点を享受することはできない。したがって、トークン10によるトラヒック制限を優先することが望ましい。
Also, for example, when considering traffic control on the receiving side in a communication device, if a large amount of data is received with good connection to the network, low priority or real-time processing is not necessary In some cases, it is preferable to lower the output rate of the
したがって、本発明は、ネットワークの状態、例えば、ネットワークの輻輳状態及び/又はネットワークとの接続状態をトークンバケットの制御に使用するトラヒック制御装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a traffic control apparatus, method, and program that use a network state, for example, a network congestion state and / or a connection state with the network, for controlling a token bucket.
本発明によるトラヒック制御装置によれば、
ネットワークへ送信及び/又はネットワークから受信するデータを保持するデータバッファと、トークンを出力するトークン生成手段と、トークン生成手段が出力したトークンを保持するトークンバッファと、トークンバッファがトークンを保持している場合、データバッファからデータを読み出す読出手段とを有するトラヒック制御装置であって、ネットワークの状態を監視する回線監視手段と、回線監視手段が監視するネットワークの状態に基づきトークン生成手段でのトークンの出力レートを更新するレート決定手段とを備え、レート決定手段は、トークンの出力レートの更新を、トークンバッファにトークンが保持されている場合にのみ実行することを特徴とする。
According to the traffic control device of the present invention,
A data buffer that holds data transmitted to and / or received from the network, a token generation unit that outputs a token, a token buffer that holds a token output by the token generation unit, and a token buffer that holds a token A traffic control device having a reading means for reading data from the data buffer, the line monitoring means for monitoring the state of the network, and the output of the token by the token generating means based on the network state monitored by the line monitoring means Rate determining means for updating the rate, and the rate determining means updates the output rate of the token only when the token is held in the token buffer.
本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
回線監視手段は、読出手段が読み出すデータ量をネットワークの状態として監視することも好ましい。
According to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
The line monitoring means preferably monitors the amount of data read by the reading means as the state of the network.
また、本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
トークン調整手段を備え、レート決定手段は、トークンバッファにトークンが所定期間以上保持されていない場合、トークン調整手段にトークン調整指示を行い、トークン調整手段は、トークン調整指示で指定された数のトークンをトークンバッファに挿入することも好ましい。
According to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
A token adjusting means, and when the token is not held in the token buffer for a predetermined period or longer, the rate determining means issues a token adjusting instruction to the token adjusting means, and the token adjusting means has the number of tokens designated by the token adjusting instruction. Is also preferably inserted into the token buffer.
本発明によるトラヒック制御方法によれば、
トークンバケットによるトラヒック制御方法であって、ネットワークの状態を監視するステップと、ネットワークの状態に基づきトークンの出力レートを更新するステップとを有し、トークンの出力レートの更新は、トークンバッファにトークンが保持されていない場合には行わないことを特徴とする。
According to the traffic control method of the present invention,
A traffic control method using a token bucket, comprising: a step of monitoring a network state; and a step of updating a token output rate based on the state of the network. It is characterized in that it is not performed when it is not held.
本発明によるプログラムによれば、コンピュータを上記トラヒック制御装置として機能させることを特徴とする。 According to the program of the present invention, a computer is caused to function as the traffic control device.
回線監視手段が監視するネットワークの状態に基づきレート決定手段でトークンの出力レートを決定するが、トークンバッファにトークンが蓄えられていない間にはトークンの出力レートの更新処理を行わないことで、トークンの出力レートをネットワークの状態とより正確にリンクさせることができる。 Based on the network status monitored by the line monitoring means, the rate output means determines the token output rate, but the token output rate is not updated while the token is not stored in the token buffer. Can be more accurately linked to the network status.
また、トークンバッファにトークンが蓄えられていない期間が所定期間以上継続した場合に、強制的にトークンバッファにトークンを挿入することで、トークンの出力レートをネットワークの状態に正確にリンクさせることができる。 In addition, when the period when tokens are not stored in the token buffer continues for a predetermined period or longer, the token output rate can be accurately linked to the network status by forcibly inserting tokens into the token buffer. .
以下では、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明によるトラヒック制御装置のブロック図であり、本発明によるトラヒック制御方法を送信側で行う場合の実施形態を示している。図1によると、トラヒック制御装置は、トークン生成部1と、トークンバッファ2と、読出部3と、データバッファ4と、回線監視部5と、トークンバッファ監視部6と、トークン調整部7と、レート決定部8とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram of a traffic control apparatus according to the present invention, and shows an embodiment in which the traffic control method according to the present invention is performed on the transmission side. According to FIG. 1, the traffic control device includes a
トークン生成部1は、レート決定部8が決定するトークン10の出力レート(以後、トークン出力レートと呼ぶ。)に従い、トークン10を生成してトークンバッファ2に出力し、トークンバッファ2は、トークン生成部1が生成するトークン10を保持する。一方、データバッファ4は、ネットワークに送信されるデータ20を保持するバッファである。
The
読出部3は、トークンバッファ2からトークン10が1つ出力されるごとに、1つのトークン10当たり許容される、所定量以下のデータ20をデータバッファ4から読み出す。言い換えると、データバッファ4にデータ20が保持されている場合、読出部3は、トークンバッファ2からトークンを1つ取り出して、トークン10当たり許容されるデータ量のデータ20をデータバッファ4から読み出すことを、データバッファ4にデータ20がある限り繰り返す。尚、データ20が既にパケット化されている場合には、読出部13は、所定量以下のパケットをパケット単位で読み出す。
Each time one
回線監視部5は、読出部3が読み出すデータ量からトラヒック量を測定してレート決定部8に出力し、トークンバッファ監視部6は、トークンバッファ2に1つ以上のトークン10が保持されているか、トークン10が保持されていないかの情報であるトークン保持情報をレート決定部8に出力する。なお、トラヒック量の測定周期は任意であり、例えば、1秒毎に実行しても、100ミリ秒毎に実行してもよい。
The line monitoring unit 5 measures the traffic volume from the data amount read by the
レート決定部8は、回線監視部5が出力するトラヒック量と、レート決定部8が出力するトークン保持情報に基づきトークン10の出力レートを決定し、更新する。図3は、レート決定部8におけるトークン出力レート決定及び/又は更新のフロー図である。
The
(S31) レート決定部8は、トークン保持情報がトークンバッファ2にトークン10が保持されていないことを示しているときは、トークン出力レートを更新することなく終了する。これは、トークンバッファ2にトークン10が保持されていないことは、トークンバッファによるレート制限が行われていることを意味し、トークンバッファ2にトークン10が保持されていない間に回線監視部5が監視するトラヒック量は、ネットワークの状態を反映したものとならないからである。
(S31) When the token holding information indicates that the
(S32) トークン保持情報がトークンバッファ2にトークン10が保持されていることを示している場合、トークンバッファによるレート制限が行われていないため、回線監視部5が監視するトラヒック量に基づき、トークン出力レートを決定し、更新する。
(S32) When the token holding information indicates that the
レート決定部8は、例えば、回線監視部5が監視するトラヒック量から1秒当たりに読み出されるデータ量、つまり、データレートを計算し、あらかじめ保持しているデータレートと、トークン出力レートの対応関係を示すテーブルに基づきトークン出力レートを決定する。図4にトークン出力レート決定のためのテーブルを示す。なお、このテーブルは、通信の優先度ごとに設けることが好ましい。また、図4では、回線監視部5が監視するトラヒック量から、トークン出力レートが一義的に決定されるが、例えば、出力レートを上げるときと、出力レートを下げるときでは、異なる値の範囲、つまり、異なるテーブルを使用することも可能である。更に、テーブルではなく、複数の閾値を保存し、閾値からトークン出力レートを計算して算出する構成でもよい。
For example, the
トークン出力レートの決定及び更新は、トークンバッファ2にトークン10が保持されている場合にのみ行われるため、例えば、トークン10の出力レートを下げた後、回線状態が良くなり、かつ、送信データ量も増加したため、トークンバッファ2にトークン10が保持されない状態が継続してしまうことが生じ得る。
Since the determination and update of the token output rate is performed only when the token 10 is held in the
このため、レート決定部8は、トークンバッファ2にトークン10が保持されていない期間が所定期間以上継続した場合には、トークン調整部7に対してトークン調整を指示し、トークン調整部7は、トークン調整指示で指定された数のトークン10をトークンバッファ2に強制的に挿入する。これにより、トークン10によるレート制御を解除した状態でのトラヒック状況の監視を可能とする。尚、トークン調整部7が強制的に挿入したトークン10の数に対応するデータレートだけ、許容できるデータレートが増加することになるが、その増加分は、トークン生成部1が出力するトークン10を減少させることで調整することが帯域割当ての公平性の観点からは望ましい。
Therefore, when the period in which the token 10 is not held in the
尚、上記実施形態において、回線監視部5は、読出部3が読み出すデータ量からトラヒック量を測定し、レート決定部8は、トラヒック量からトークン10の出力レートを決定するものとして説明を行ったが、回線状況を判定できる総てのパラメータも使用可能である。回線状況を判定できるパラメータとしては、回線の物理速度や、S/N比や、ネットワークの所定の通信装置までのラウンドトリップディレイ等がある。ラウンドトリップディレイを測定する場合には、回線監視部5はネットワークに対して、測定用のパケットを送信する。
In the above embodiment, the line monitoring unit 5 measures the traffic amount from the data amount read by the
図2は、本発明によるトラヒック制御装置のブロック図であり、本発明によるトラヒック制御方法を受信側で行う場合の実施形態を示している。図2に示す様に、図1の送信側での構成とは、データ20の方向が異なるのみであり、動作は同じものである。
FIG. 2 is a block diagram of a traffic control device according to the present invention, and shows an embodiment in which the traffic control method according to the present invention is performed on the receiving side. As shown in FIG. 2, the configuration on the transmission side in FIG. 1 is only different in the direction of the
以上、回線監視部5が監視するネットワークの状態に基づきレート決定部8でトークン10の出力レートを決定するが、トークンバッファ2にトークン10が蓄えられていない間にはトークン10の出力レートの更新処理を行わないことで、トークン10の出力レートをネットワークの状態とより正確にリンクさせることができる。
As described above, the
また、トークンバッファ2にトークンが蓄えられていない期間が所定期間以上継続した場合に、強制的にトークンバッファ2にトークン10を挿入することで、トークン10の出力レートをネットワークの状態に正確にリンクさせることができる。
In addition, when the token is not stored in the
10 トークン
20 データ
1、11 トークン生成部
2、12 トークンバッファ
3、13 読出部
4、14 データバッファ
5 回線監視部
6 トークンバッファ監視部
7 トークン調整部
8 レート決定部
10
Claims (5)
トークンを出力するトークン生成手段と、
トークン生成手段が出力したトークンを保持するトークンバッファと、
トークンバッファがトークンを保持している場合、データバッファからデータを読み出す読出手段と、
を有するトラヒック制御装置であって、
ネットワークの状態を監視する回線監視手段と、
回線監視手段が監視するネットワークの状態に基づきトークン生成手段でのトークンの出力レートを更新するレート決定手段と、
を備え、
レート決定手段は、トークンの出力レートの更新を、トークンバッファにトークンが保持されている場合にのみ実行すること、
を特徴とするトラヒック制御装置。 A data buffer for holding data transmitted to and / or received from the network;
Token generating means for outputting a token;
A token buffer that holds the token output by the token generating means;
When the token buffer holds a token, reading means for reading data from the data buffer;
A traffic control device comprising:
A line monitoring means for monitoring the state of the network;
Rate determining means for updating the token output rate at the token generating means based on the network status monitored by the line monitoring means;
With
The rate determining means updates the token output rate only when the token is held in the token buffer,
A traffic control device characterized by the above.
を特徴とする請求項1に記載のトラヒック制御装置。 The line monitoring means monitors the amount of data read by the reading means as the state of the network,
The traffic control device according to claim 1.
レート決定手段は、トークンバッファにトークンが所定期間以上保持されていない場合、トークン調整手段にトークン調整指示を行い、
トークン調整手段は、トークン調整指示で指定された数のトークンをトークンバッファに挿入すること、
を特徴とする請求項1又は2に記載のトラヒック制御装置。 With token adjustment means,
When the token is not held in the token buffer for a predetermined period or longer, the rate determining unit instructs the token adjusting unit to perform token adjustment,
The token adjustment means inserts the number of tokens specified in the token adjustment instruction into the token buffer,
The traffic control device according to claim 1, wherein:
ネットワークの状態を監視するステップと、
ネットワークの状態に基づきトークンの出力レートを更新するステップと、
を有し、
トークンの出力レートの更新は、トークンバッファにトークンが保持されていない場合には行わないこと、
を特徴とするトラヒック制御方法。 A traffic control method using a token bucket,
Monitoring the status of the network;
Updating the token output rate based on network conditions;
Have
Do not update the token output rate if no tokens are held in the token buffer,
A traffic control method characterized by the above.
ネットワークへ送信及び/又はネットワークから受信するデータを保持するデータバッファと、
トークンを出力するトークン生成手段と、
トークン生成手段が出力したトークンを保持するトークンバッファと、
トークンバッファがトークンを保持している場合、データバッファからデータを読み出す読出手段と、
を有するトラヒック制御装置として機能させるプログラムであって、
更に、コンピュータを、
ネットワークの状態を監視する回線監視手段と、
回線監視手段が監視するネットワークの状態に基づきトークン生成手段でのトークンの出力レートを更新するレート決定手段と、
して機能させ、
トークンの出力レートの更新を、トークンバッファにトークンが保持されている場合にのみ実行させること、
を特徴とするプログラム。 Computer
A data buffer for holding data transmitted to and / or received from the network;
Token generating means for outputting a token;
A token buffer that holds the token output by the token generating means;
When the token buffer holds a token, reading means for reading data from the data buffer;
A program that functions as a traffic control device having
In addition, the computer
A line monitoring means for monitoring the state of the network;
Rate determining means for updating the token output rate at the token generating means based on the network status monitored by the line monitoring means;
To function,
Update the token output rate only when the token buffer holds the token,
A program characterized by
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