JP2000216811A - フロ―制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 急激なスループットの変動にも対応でき、し
かも、ノイズ的な変動に過敏に反応することを抑制す
る。 【解決手段】 今回受信した（ｎ）−ＡＣＫで送達確認
されたデータと所定個数を超えないもっとも以前に受信
した（ｎ）−ＡＣＫで送達が確認されたデータとの差分
量を、両（ｎ）−ＡＣＫの受信時刻差で除算して最新の
スループットを算出し、この推定スループットに基づき
送信ウィンドウサイズを算出する。また、急激な送信ウ
ィンドウサイズの変化があった場合にも、送信されるデ
ータが推定したスループットを越えないようにするた
め、１つの短い周期を区切り、周期内に送信可能なデー
タ量を周期の時間と推定スループットにより求め、その
周期内に送信可能な（ｎ）−ＤＡＴＡ量に制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フロー制御方法に
関し、特に送信側で推定したスループットに基づいて送
信ウィンドウサイズを変更することによりフロー制御を
行うフロー制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＯＳＩ参照モデルのトランスポ
ート層（第４層）では、ＴＣＰなどのコネクション型通
信プロトコルを用いて、ネットワークに依存せず、各通
信端末で動作する上位アプリケーション間すなわちエン
ド・ツー・エンドのデータ転送サービスが提供される。

【０００３】このような通信プロトコルでは、トラフィ
ックの過負荷によりデータ転送の渋滞を回避するため、
フロー制御として、通信相手との間の実質的な転送速度
すなわちスループットに基づいて、送信ウィンドウサイ
ズを制御するものとなっている。従来のフロー制御で
は、所定の時間の間に通信相手からのＡＣＫにより送達
が確認されたデータ量をその固定時間で割ることによ
り、スループットを推定するものとなっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のフロー制御方法では、所定の固定時間におけ
る送達確認データ量をスループットとして算出している
ため、新たなスループットを得るためには少なくとも固
定時間だけ時間が必要となり、スループットの変化に遅
れなく追従したフロー制御を実行することができないと
いう問題があった。さらに、受信応答の平均受信数が固
定時間の間では１未満となる低速回線には適用が難しい
という問題点があった。本発明はこのような課題を解決
するものであり、スループットの変化にも忠実に対応で
き、低速回線にも適用可能であり、しかも、ノイズ的な
変動に過敏に反応することを抑制する仕組みも備えたフ
ロー制御方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明によるフロー制御方法は、送信側で
は、所定範囲内でもっとも以前に受信された第２の受信
応答により確認されたデータ以降、新たに受信した第１
の受信応答により確認されたデータまでのデータ量を、
第１の受信応答を受信した時刻と第２の受信応答を受信
した時刻との時間差で除算することにより推定スループ
ットを算出し、この推定スループットと、転送データの
送信からそれぞれの転送データに対する受信応答の検出
までに要する受信応答検出時間（ＲＴＴ）のうち最も小
さい最小受信応答検出時間との積を用いて、送信ウィン
ドウサイズを、直接、算出するようにしたものである。

【０００６】また、所定の時間間隔の間に転送可能な最
大の送信データ量を、前記推定スループットと前記所定
の時間間隔との積で求められる周期内送信可能データ量
までに制限することにより、送信データ量が推定スルー
プットを越えないように制御するようにしたものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施形態であるフロー
制御方法が適用される通信プロトコルのデータ転送制御
部を示す説明図である。以下、ＯＳＩ参照モデルの第ｎ
層で用いられる通信プロトコルのデータ転送制御部を例
に説明する。

【０００８】第ｎ層には、通信相手との間で所定のコネ
クションを設定・解放するコネクション設定解放制御部
１１と、推定したスループットに基づいてフロー制御を
行うデータ転送制御部１２とが設けられている。各層
は、隣接上位層からの「リクエスト（要求）」に応じて
「コンファメーション（確認）」を返送し、また必要に
応じて「インディケーション（指示）」を送信し「レス
ポンス（応答）」を受信することにより、隣接上位層と
の間で各種制御およびデータのやりとりが行われる。

【０００９】また、通信相手の（ｎ）層との間では、上
位層から要求された送信データ（ｎ）−ＤＡＴＡを転送
し、受信側では送信側に対して受信確認（ｎ）−ＡＣＫ
を送信することにより、（ｎ）−ＤＡＴＡの受信を送信
側に通知する。なお、（ｎ）−ＤＡＴＡ内に（ｎ）−Ａ
ＣＫと同じ情報を設定することにより（ｎ）−ＤＡＴＡ
が（ｎ）−ＡＣＫ機能を併せ持つプロトコルの場合、以
下で用いる（ｎ）−ＡＣＫには（ｎ）−ＡＣＫ機能を併
せ持つ（ｎ）−ＤＡＴＡが含まれているものとする。

【００１０】（ｎ）−ＤＡＴＡ送信履歴１４はｎ層での
データ送信履歴情報であり、（ｎ）−ＡＣＫ受信履歴１
５はｎ層での受信側からの受信応答の受信履歴である。
最小ＲＴＴ１６は、過去の受信応答検出時間（ラウンド
トリップタイム：ＲＴＴ）のうち最小のＲＴＴであり、
最大ＡＣＫ間隔２６はスループット計算に直前に受信し
た（ｎ）−ＡＣＫと最大何個前のＡＣＫの２つのＡＣＫ
を使用するかを表している。

【００１１】送信ウィンドウサイズ１７は本方式で計算
した送信ウィンドウサイズ、推定スループット１８は本
方式で計算した最新の推定スループット、相手受信ウィ
ンドウサイズ１９は通信相手から通知された相手の受信
ウィンドウサイズである。送達未確認データ量２０は送
信済データのうち相手から受信応答がなされていないデ
ータ量である。

【００１２】また、送信済データ量更新時間間隔２５は
周期内送信済データ量を更新するプログラムが起動され
る一定周期の時間間隔であり、周期内送信可能データ量
２２は本方式により計算されたその周期内に送信可能な
データ量である。周期内送信済データ量２１は、その周
期内に送信済のデータ量であり周期プログラムにより０
に初期設定される。

【００１３】さらに、周期内送信可能データ量（繰り越
し）２３は、推定スループット１８が小さいために１周
期内に１つの（ｎ）−ＤＡＴＡを送信できない場合にお
いても、周期内送信データ量の端数の累積をとることに
より、複数回の送信済データ量更新周期の後に１つの
（ｎ）−ＤＡＴＡ送信することを可能とするためのデー
タである。送信データ量２７は、（ｎ）−ＤＡＴＡを送
信する処理において、その時点での送信可能データ量を
示すデータである。

【００１４】次に、図２を参照して、本発明の動作につ
いて説明する。図２本発明のフロー制御動作を示す状態
遷移フローである。以下では、ＯＳＩ参照モデル第ｎ層
のデータ転送処理におけるフロー制御を例に説明する。
なお、ここでは、データ転送開始後の処理動作について
説明し、他の事象、例えばデータ転送の開始・終了時な
どの処理動作についての説明は省略する。

【００１５】送信側第ｎ層のデータ制御部により、送信
側から送信した第ｎ層のデータ、すなわち（ｎ）−ＤＡ
ＴＡが送信される。これが受信側で正常に受信された場
合、受信側第ｎ層データ転送制御部（図示せず）は、受
信した（ｎ）−ＤＡＴＡの受信確認、すなわち（ｎ）−
ＡＣＫを送信側に対して返送する。

【００１６】なお、この（ｎ）−ＡＣＫにより、受信確
認されたデータの位置を示す受信シーケンス番号（アク
ノリッジ・ナンバ：ＡＣＫ）や、受信側で受信可能なデ
ータ量を示す受信ウィンドウサイズ（ウィンドウ：ＷＮ
ＤＷ）などの制御情報が送信側に通知される。

【００１７】送信側のデータ転送制御部１２では、ＡＣ
Ｋまたはタイムアウトまたは送信済データ量更新周期待
ち状態（以下、イベント待ち状態と記す：ステップ１０
０）において、受信側からの（ｎ）−ＡＣＫを受信した
場合には（ステップ１０１）、その（ｎ）−ＡＣＫ受信
シーケンス番号を確認し、（ｎ）−ＡＣＫ受信履歴１５
を参照して、前回通知された受信シーケンス番号と今回
通知されたものを比較する（ステップ１０２）。

【００１８】ここで、受信シーケンス番号が更新されて
いない場合は（ステップ１０２：ＮＯ）、受信側で新た
にデータが受信処理されておらず、送信ウィンドウサイ
ズの更新処理が不要であると判断して、イベント待ち状
態（ステップ１００）に戻る。また、受信シーケンス番
号が更新されている場合は（ステップ１０２：ＹＥ
Ｓ）、図３に示すような、ＡＣＫ受信履歴更新処理（ス
テップ１０３）に移行する。

【００１９】図３はＡＣＫ受信履歴更新処理を示すフロ
ーチャートである。まず、（ｎ）−ＡＣＫ受信履歴１５
に、今回受信した（ｎ）−ＡＣＫの受信時刻と確認デー
タすなわち受信シーケンス番号を登録し（ステップ３
０）、送達未確認データ量２０から、今回受信した
（ｎ）−ＡＣＫにて送達が確認されたデータ量を減算し
（ステップ３１）、処理を終了する。このＡＣＫ受信履
歴更新処理（ステップ１０３）の後、図４に示すような
最小ＲＴＴ算出処理（ステップ１０４）に移行する。

【００２０】図４は、最小ＲＴＴ算出処理を示すフロー
チャートである。まず、（ｎ）−ＡＣＫ受信履歴１５か
ら今回受信した（ｎ）−ＡＣＫの受信時刻をＴｒとして
取得するとともに、（ｎ）−ＤＡＴＡ送信履歴１４か
ら、今回受信した（ｎ）−ＡＣＫにより受信確認された
（ｎ）−ＤＡＴＡ送信時刻Ｔｓを取得する。そして、こ
の受信時刻Ｔｒと送信時刻Ｔｓとの時間差を求めること
により、今回受信した（ｎ）−ＡＣＫに関する受信応答
検出時間ＲＴＴ（ＷＲＴＴ）を算出する（ステップ４
０）。

【００２１】ここで、今回得られたＷＲＴＴと、通信開
始から今までに算出したＲＴＴのうち最も小さい値の最
小ＲＴＴ１６とを比較し（ステップ４１）、今回得られ
たＲＴＴの方が小さい場合にのみ（ステップ４１：ＹＥ
Ｓ）、最小ＲＴＴ１６を更新記憶し（ステップ４２）、
処理を終了する。このように最小ＲＴＴ算出処理１０４
を実行した後、図５に示すような、推定スループット算
出処理（ステップ１０５）を実行する。

【００２２】図５は推定スループット算出処理を示すフ
ローチャートである。まず、（ｎ）−ＡＣＫ受信履歴１
５に登録されている履歴の登録数をＫとして取得する
（ステップ５０）。次に、Ｋが２以上かを判定し（ステ
ップ５１）、Ｋが１以下の場合は（ステップ５１：Ｎ
Ｏ）処理を終了する。一方、Ｋが２以上の場合は（ステ
ップ５１：ＹＥＳ）、Ｋと最大（利用）ＡＣＫ間隔２６
とを比較し大きくない方をＮとして取得する（ステップ
５２）。

【００２３】次に（ｎ）−ＡＣＫ受信履歴１５と（ｎ）
−ＤＡＴＡ送信履歴１４とから、Ｎ個前の（ｎ）−ＡＣ
Ｋにより受信が確認されたデータ以降から、今回受信し
た（ｎ）−ＡＣＫにより受信が確認された（ｎ）−ＤＡ
ＴＡまでに受信が確認されたデータ量（ｍ）を算出す
る。

【００２４】そして、（ｎ）−ＡＣＫ受信履歴１５か
ら、今回受信した（ｎ）−ＡＣＫの受信時刻Ｔｒ（ｍ）
とＮ個前の（ｎ）−ＡＣＫ受信時刻Ｔｒ（ｍ）との差で
除算することにより、今回受信した（ｎ）−ＡＣＫに基
づく最新の推定スループットを算出し推定スループット
１８として記憶する（ステップ５３）。このようにし
て、推定スループット算出処理（ステップ１０５）を実
行した後、図６に示すような、送信ウィンドウサイズ
（転送データ量）算出処理（ステップ１０６）を実行す
る。

【００２５】図６は、送信ウィンドウサイズ算出処理を
示すフローチャートである。まず、（ｎ）−ＡＣＫ受信
履歴１５に登録されている履歴の登録数をＫとして取得
する（ステップ６０）。次に、Ｋが２以上であるかどう
かを判定し（ステップ６１）、Ｋが１以下の場合は（ス
テップ６１：ＮＯ）、送信ウィンドウサイズ１７に最小
ウィンドウサイズの２倍の値を設定して（ステップ６
２）、処理を終了する。

【００２６】一方、Ｋが２以上である場合は（ステップ
６１：ＹＥＳ）、最小ＲＴＴ１６と推定スループット１
８との積を相手受信ウィンドウサイズ１９と比較し、大
きくない方の値をａとして取得する（ステップ６３）。
そして、ａと最小ウィンドウサイズの２倍の値とを比較
し、小さくない方を送信ウィンドウサイズに設定し（ス
テップ６４）、処理を終了する。

【００２７】なお、最小ウィンドウサイズは、通常、デ
ータ転送制御に用いるプロトコルによりあらかじめ設定
されている。このようにして、送信ウィンドウサイズ算
出処理（ステップ１０６）を実行することにより、最新
の推定スループット１８に基づく送信ウィンドウサイズ
１７を算出した後、図７（ａ）に示す周期内送信可能デ
ータ量算出処理（ステップ１０７）を実行する。

【００２８】図７（ａ）は周期内周期内送信可能データ
量算出処理を示すフローチャートである。まず、（ｎ）
−ＡＣＫ受信履歴１５に登録されている履歴の登録数を
Ｋとして取得する（ステップ７１）。次に、Ｋが２以上
であるかどうかを判定し（ステップ７２）、Ｋが１以下
の場合は（ステップ７２：ＮＯ）周期内送信可能データ
量に最小ウィンドウサイズの２倍の値を設定する。

【００２９】一方、Ｋが２以上の場合は（ステップ７２
ＹＥＳ）、周期内送信済データ量更新時間間隔２５と推
定スループット１８の積に周期内送信可能データ量（繰
り越し）２３を加えたものを周期内送信可能データ量２
２に設定する（ステップ７４）。このようにして、周期
内送信可能データ量２２を算出した後に、図７（ｂ）に
示す送信可能データ量算出処理（ステップ１０８）を実
行する。

【００３０】図７（ｂ）は送信可能データ量算出処理を
示すフローチャートである。まず、送信ウィンドウサイ
ズ１７から送達未確認データ量２０を減算した値と、周
期内送信可能データ量２２から周期内送信済データ量２
１を減算した値のうち、大きくない方の値を送信可能デ
ータ量２７に設定し（ステップ７５）、処理を終了す
る。このようにして、送信可能データ量２７を算出した
後、送信待ちキュー２４に送信待ちデータが存在してお
り、送信可能データ量２７がその送信待ちデータのデー
タ量より小さくない条件が成り立つあいだ（ステップ１
０９：ＹＥＳ）、次の処理を実行する。

【００３１】まず、送信待ちデータを送信した後（ステ
ップ１１０）、送信可能データ量２７から送信したデー
タのデータ量を減算し、周期内送信済データ量２１およ
び送達未確認データ量２０のそれぞれに、送信したデー
タのデータ量を加え、（ｎ）−ＤＡＴＡ送信履歴に送信
シーケンス番号と時刻を登録する（ステップ１１１）。
一方、送信待ちキュー２４に送信待ちデータが存在して
いない場合、または送信可能データ量２７がその送信待
ちデータのデータ量よりも小さくなった場合は（ステッ
プ１０９：ＮＯ）、処理を終了してイベント待ち状態
（ステップ１００）に戻る。

【００３２】つぎに、イベント待ち状態（ステップ１０
０）において、（ｎ）−ＤＡＴＡ送信から所定期間経過
前に（ｎ）−ＡＣＫが受信されなかった場合は、（ｎ）
−ＡＣＫ待ちタイムアウトが発生する（ステップ１１
２）。この場合は、図８に示す履歴データクリア処理
（ステップ１１３）を実行する。

【００３３】図８は、履歴データクリア処理を示すフロ
ーチャートである。まず、ＡＣＫ受信履歴データの登録
数を０とすることにより、（ｎ）−ＡＣＫ受信履歴１５
をクリアする（ステップ８０）。そして、ＤＡＴＡ送信
履歴データの登録数を０とすることにより（ｎ）−ＤＡ
ＴＡの送信履歴をクリアする（ステップ８１）。

【００３４】続いて、送達未確認データ量２０を０にし
（ステップ８２）、最小ＲＴＴ１６の値を十分大きい値
（∝）として（ステップ８３）、次の（ｎ）−ＡＣＫ受
信時に算出されるＲＴＴが最小ＲＴＴ１６として登録し
直されるようにして処理を終了した後に、前述した図２
の最小ＲＴＴ算出処理（ステップ１０４）以降の処理を
実行する。

【００３５】また、イベント待ち状態（ステップ１０
０）において、送信済データ量更新時間間隔毎２５に、
送信済データ量更新周期の通知がなされ（ステップ１１
５）、これに応じて図９に示す周期内送信済データ量更
新処理（ステップ１１６）が実行される。図９は周期内
送信済データ量更新処理を示すフローチャートである。
まず、周期内送信可能データ量２２から周期内送信済デ
ータ量２１を減算して、周期内送信可能量２２の残量を
算出する（ステップ９０）。

【００３６】この残量を１つの（ｎ）−ＤＡＴＡにて送
信可能な最大データ量である最大データ長で除算した剰
余を、周期内送信可能データ量（繰り越し）２３に設定
する（ステップ９１）。そして、周期内送信済データ量
２１を０に初期設定して（ステップ９２）、処理を終了
した後、前述の図２の送信可能データ量算出処理（ステ
ップ１０８）以降を実行する。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、送信側
において、所定範囲内でもっとも以前に受信された第２
の受信応答（ＡＣＫ）により確認されたデータ以降、新
たに受信した第１の受信応答（ＡＣＫ）により確認され
たデータまでのデータ量を、第１の受信応答を受信した
時刻と第２の受信応答を受信した時刻との時間差で除算
することにより推定スループットを算出し、この推定ス
ループットと、転送データの送信からそれぞれの転送デ
ータに対する受信応答の検出までに要する受信応答検出
時間（ＲＴＴ）のうち最も小さい最小受信応答検出時間
との積を用いて、送信ウィンドウサイズを、直接、算出
するようにしたものである。したがって、従来のよう
に、所定の固定時間の間に通信相手からの受信応答によ
り送達が確認された総データ量を、その固定時間で除算
することにより、スループットを推定するものと比較し
て、受信応答が検出されるごとに新たなスループットを
得ることができ、スループットの変化に遅れなく追従す
るフロー制御を実行することができる。

【００３８】また、例えば第ｎレイヤにおいて、（ｎ−
１）レイヤ以下の処理方法等の要因により、第ｎレイヤ
でのＡＣＫすなわち（ｎ）−ＡＣＫの受信時間間隔が
（ｎ）−ＡＣＫ受信毎に大きく変動する場合があるが、
Ｎ個前の（ｎ）−ＡＣＫと新たに受信した（ｎ）−ＡＣ
Ｋの２つのＡＣＫを使用することによりこのようなノイ
ズ的な成分を除去しながら、スループットの変化に遅れ
なく追随可能となる。これは、例えばノイズ成分を±δ
とし、（ｎ）−ＡＣＫを受信する平均時間間隔をＴ＿Ａ
ｃｋ＿Ｉｎｔとしたときのスループット推定式の分母
が、Ｎ＝１の場合はＴ＿Ａｃｋ＿Ｉｎｔ±２δであるの
に対して、Ｎ個前の（ｎ）−ＡＣＫを使用する場合はＮ
×Ｔ＿Ａｃｋ＿Ｉｎｔ±２δとなって、ノイズ成分±δ
の影響が１／Ｎに減少するからである。さらに、スルー
プットの検出周期が固定されてなく、所定時間間隔内の
転送可能データ量の制限においても端数部分を次周期に
繰り越す処理を行っているため、低速の通信回線にも適
用できる。

【００３９】また、推定スループットが急激に増加しそ
れに伴い送信ウィンドウサイズが大幅に増加した場合、
所定の時間間隔の間に転送可能な最大の送信データ量
を、推定スループットと所定の時間間隔との積で求めら
れる周期内送信可能データ量までに制限することによ
り、送信データ量が推定スループットを越えないように
制御するようにしたものである。これにより、例えば通
信開始時等に送信ウィンドウサイズが小さな初期値から
スループットが初めて推定されることに伴い数百倍等に
急激に増加した場合でも、推定スループット以下の割合
でデータ転送が可能となり、ネットワークに推定スルー
プットに基づく値を大幅に越える大量のデータを急激に
送ることがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態によるフロー制御方法
が適用される通信プロトコルのデータ転送制御部を示す
説明図である。

【図２】 本発明のフロー制御の処理動作を示す状態遷
移フローである。

【図３】 ＡＣＫ受信履歴更新処理を示すフローチャー
トである。

【図４】 最小ＲＴＴ算出処理を示すフローチャートで
ある。

【図５】 推定スループット算出処理を示すフローチャ
ートである。

【図６】 送信ウィンドウサイズ算出処理を示すフロー
チャートである。

【図７】 周期内周期内送信可能データ量算出処理を示
すフローチャート、および送信可能データ量算出処理を
示すフローチャートである。

【図８】 履歴データクリア処理を示すフローチャート
である。

【図９】 周期内送信済データ量更新処理を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１１…設定解放制御部、１２…データ転送制御部、１３
…プログラム、１４…（ｎ）−ＤＡＴＡ送信履歴、１５
…（ｎ）−ＡＣＫ受信履歴、１６…最小ＲＴＴ、１７…
送信ウィンドウサイズ、１８…推定スループット、１９
…相手受信ウィンドウサイズ、２０…送達未確認データ
量、２１…周期内送信済データ量、２２…周期内送信可
能データ量、２３…周期内送信可能データ量（繰り越
し）、２４…送信待ちキュー、２５…送信済データ量更
新時間間隔、２６…最大ＡＣＫ間隔、２７…送信可能デ
ータ量。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信側から送信した転送データが受信側
   で受信されたことを示す受信側からの受信応答に基づい
   て、順次、送信側から転送データを送信するとともに、
   送信側で推定した受信側へのデータ転送に対するスルー
   プットに応じて送信ウィンドウサイズを変更することに
   よりデータ転送量を制御するフロー制御方法において、 送信側では、 所定範囲内でもっとも以前に受信された第２の受信応答
   により確認されたデータ以降、新たに受信した第１の受
   信応答により確認されたデータまでのデータ量を、第１
   の受信応答を受信した時刻と第２の受信応答を受信した
   時刻との時間差で除算することにより推定スループット
   を算出し、 この推定スループットと、転送データの送信からそれぞ
   れの転送データに対する受信応答の検出までに要する受
   信応答検出時間（ＲＴＴ）のうち最も小さい最小受信応
   答検出時間との積を用いて、送信ウィンドウサイズを、
   直接、算出することを特徴とするフロー制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のフロー制御方法におい
   て、 所定の時間間隔の間に転送可能な最大の送信データ量
   を、前記推定スループットと前記所定の時間間隔との積
   で求められる周期内送信可能データ量までに制限するこ
   とにより、送信データ量が推定スループットを越えない
   ように制御することを特徴とするフロー制御方法。