JP2001086157A - データグラム転送方法、トラヒック観測装置、ヘッダーフィールド挿入装置、トラヒック監視装置、データグラム転送装置及びデータグラム転送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各データグラム転送装置が全てのユーザーＩ
Ｄデータベースを保持せずに、複数フロー問題を解決す
ることができるデータグラム転送方法、装置及びシステ
ムを提供する。 【解決手段】 通信網内に流入するデータグラムのヘッ
ダーに、そのデータグラムが属するフローが有する通信
網資源の利用に対する権利の強さを表し且つユーザー毎
に予め定められた規則により制限される重み値を書込
み、データグラムのヘッダーに書込まれた前記重み値に
従ってフロー毎の重み付け優先転送処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速コンピュータ
間通信を提供する公衆通信網に関し、詳細には、ベスト
エフォート型データ通信サービスを提供するための方法
及びそれを実現するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インターネットで用いられるＩＰ（イン
ターネットプロトコル）パケットのように、その配達が
通信網によって保証されないデータユニットをデータグ
ラムと呼ぶ。このようなデータグラムの転送によりデー
タ通信サービスを実現する通信網をデータグラム転送網
と呼ぶ。データグラム転送網では、網内のデータグラム
転送装置（例えばインターネットではルータと呼ばれる
装置）が、任意の大きさを持つデータグラムをそのヘッ
ダーに記載された宛先アドレスに向けてリレーすること
により、データ通信サービスが実現される。

【０００３】データグラム転送装置では、自らの処理能
力を超えるデータグラムが極短い期間に集中して到着し
た場合（これを輻輳状態と呼ぶ）、到着したデータグラ
ムを適宜廃棄してしまう。そのため、データグラム転送
網では、「網は個々のデータグラムをその宛先への配達
を目指し網内の転送装置の能力の可能な限りの転送を行
う」というベストエフォート型データ通信サービスが提
供される。

【０００４】図１は、これまで述べたようなデータグラ
ム転送網を構成するデータグラム転送装置の一般的な構
成を説明する図である。データグラム転送装置は、いく
つかの入力インターフェース部11といくつかの出力イン
ターフェース部12が一つのパックプレーンスイッチ部13
に接続された構成をとっている。パックプレーンスイッ
チ部13は、任意の入力インターフェース部11から任意の
出力インターフェース部12へ、内部で競合することなく
データグラムを転送する機能を具える。

【０００５】図２は、図１における入力インターフェー
ス部11の構成を説明する図である。入力インターフェー
ス部11は、入力ラインインターフェース部21、転送宛先
テーブル23を有するデータグラム転送処理部22及びデー
タグラム送信部24を具える。入力リンクから入力ライン
インターフェース部21においてデータグラムが受信され
ると、データグラム転送処理部22が転送宛先テーブル23
を参照して宛先アドレスから所望の出力インターフェー
ス部12を決定し、パックプレーンスイッチ部13を介して
受信したデータグラムを、所望の出力インターフェース
部12へ転送するために適切なデータグラム送信部24へ送
る。

【０００６】図３は、図１における出力インターフェー
ス部12の構成を説明する図である。出力インターフェー
ス部12は、データグラム受信部31、バッファメモリーを
有するバッファメモリー制御部32及び出力ラインインタ
ーフェース部33を具える。パックプレーンスイッチ部13
からデータグラム受信部31に受信されるデータグラム
は、バッファメモリー制御部の処理方法に従ってバッフ
ァメモリーに一時格納された後、出力ラインインターフ
ェース部33へ転送され、出力リンクへ送信される。従来
のデータグラム装置では、この出力インターフェース部
12におけるバッファメモリー制御方法として、バッファ
メモリーに空きがある限り到着した順にデータグラムを
書込み、書込まれた順に読出すＦＩＦＯ(First-In Firs
t-Out)方式を用いている。

【０００７】一方、出力インターフェース部におけるバ
ッファメモリー制御方法として他にＦＱ(Fair Queuing)
がある。これは、フロー（一つの送信側データグラム転
送装置から一つの受信側データグラム転送装置まで一つ
の経路を通過するデータグラム列）を所定の粒度で識別
した時に各フローが出力リンクにおいて同じスループッ
トになるようにバッファメモリーから読出す順序を制御
するものである。また、各フローの重みを考慮に入れ、
重みに比例するスループットに分けることが可能なＷＦ
Ｑ(Weighted Fair Queuing) がある(A.Demers,S.Kesha
v,S.Shenker,"Analysis and Simulation of a Fair Que
uing Algorithm",Proceedings of ACM SIGCOMM,pp.1-1
2,Sept.1989 参照）。

【０００８】図４は、このバッファメモリー制御部32の
構成を説明する図である。ここでは、バッファメモリー
に、それぞれに重みが設定された複数のキュー42を具え
る。データグラム受信部31からデータグラムが送られて
くると、クラシファイヤ41がそのデータグラムを格納す
るキュー42を決定し、スケジューラ43が各キューの重み
値に比例する出力スループットになるようにキューを選
択し、その先頭のデータグラムを出力ラインインターフ
ェース部33へ転送する。ＦＱはこのＷＦＱの重み値を全
て同一値とした特別な場合に相当する。

【０００９】一つの出力インターフェース部に接続され
る出力リンクに、そのリンク帯域より多いデータグラム
が到着している場合、そのリンクをボトルネックリンク
という。このボトルネックリンクにおいては、フローチ
ャートのユーザーのフローがリンク帯域という資源を共
有することになる。その場合、例えば、インターネット
に接続するユーザーは契約による差別化を期待すると考
えられる。具体的には、２０Ｍのアクセス回線契約をし
たユーザーは、１０Ｍのアクセス回線契約をしたユーザ
ーより多いスループットを得られることを期待する。従
って、契約を考慮に入れてボトルネックリンクにおける
スループットの差別化を行うことが望まれる。

【００１０】ところが、出力インターフェース部にＦＩ
ＦＯを使用している従来のデータグラム転送装置を用い
る転送網では、全ての輻輳レート制御がユーザー端末に
実装されたＴＣＰ（伝送制御プロトコル）に任せられて
いる。このＴＣＰの輻輳レート制御は、ＦＩＦＯにおい
て、バッファメモリーが一杯のためバッファメモリー読
込み制御部でデータグラムが廃棄された時にレートを下
げる制御であり、各ＴＣＰフローのスループットが等し
くなる。これによると、ユーザーの契約とは全く無関係
に同時に数多くのフローを張ったユーザーが高い合計ス
ループットを得ることができることとなり、そのような
ユーザーが得をすることになるという問題がある。

【００１１】図５はその一例を説明する図である。この
例では、ユーザーＡが２本のフロー51及び52を、ユーザ
ーＢが１本のフロー53を、それぞれ同一の帯域幅を持つ
アクセス回線54及び55を通して流している場合に、それ
ら３本のフローが或るデータグラム転送装置56で共有し
ている例えば３０Mbpsの出力リンク57が輻輳状態になっ
たものとする。この場合、このボトルネックリンク57に
おける３本の各フロー51、52及び53のスループットは１
０Mbpsずつと等しくなるため、ユーザーＡが得る合計ス
ループットはフロー２本分である２０Mbpsであるのに対
し、ユーザーＢが得るスループットはフロー１本分の１
０Mbpsであり、ユーザーＡが得をすることになる。

【００１２】また、データグラム転送装置の出力インタ
ーフェース部のバッファメモリー制御部にＦＱを使用す
る場合、輻輳リンクにおいて所定の粒度でのフロー毎の
スループットを等しくすることができるが、１ユーザー
が複数のフローを張ることができる場合は、ＦＩＦＯの
場合と同様に、結果的にユーザーのレベルで見たそのリ
ンクを使用する合計スループットの面で不公平が生じ
る。例えば、ＩＰアドレスでフローを識別する場合、複
数のＩＰアドレスを持つユーザーが得をする。この問題
を複数フロー問題という。この複数フロー問題は、通常
のＩＰデータグラムのヘッダーに格納されているＩＰア
ドレス或いはポート番号等の情報だけでは解決できず、
従ってはボトルネックリンクにおける契約を考慮に入れ
たスループットの差別化の実現は困難である。

【００１３】例えば、複数フロー問題を解決する手段と
してＷＦＱを使用する場合、データグラム転送装置の出
力インターフェース部において、到着するデータグラム
が属するユーザーをクラシファイヤが識別でき、そのキ
ューに設定する重みが分かり、各キューに対して各ユー
ザーを割当てることができることが必要である。このた
め、データグラム転送装置がデータグラムのＩＰアドレ
スとユーザーＩＤとの対応を記述したデータベースを保
持すること、及び、各ユーザーに対する重み、即ちキュ
ーに設定する重みをデータグラム転送装置のＷＦＱに予
め設定しておくこと、又はＲＳＶＰ（リソース予約セッ
トアッププロトコル）のようなシグナリングプロトコル
を用いて重みを設定することが必要である。

【００１４】しかしながら、ユーザーの数が膨大な通信
網において、このように、網内の輻輳が発生する全ての
データグラム転送装置が全てのユーザーＩＤデータベー
スを保持し、そのＷＦＱに静的設定を行っておく必要が
あり、新たにフローが発生又は消滅する度にシグナリン
グ処理を行う必要があることは大きな問題点である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、各データグラム
転送装置が全てのユーザーＩＤデータベースを保持せず
に、複数フロー問題を解決することができるデータグラ
ム転送方法、装置及びシステムを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のデータグラム転
送方法は、上記の目的を達成するため、通信網内に流入
するデータグラムのヘッダーに、そのデータグラムが属
するフローが有する通信網資源の利用に対する権利の強
さを表し且つユーザー毎に予め定められた規則により制
限される重み値を書込み、データグラムのヘッダーに書
込まれた前記重み値に従ってフロー毎の重み付け優先転
送処理を行うことを特徴とする。

【００１７】このような本発明のデータグラム転送方法
において、一つの方法は以下のように動作する。即ち、 (1a)転送網内に流入するデータグラムのヘッダーに転送
網設備内で重み値を書込む。この重み値は、そのデータ
グラムが転送網の資源を使用する権利の強さを表す。 (1b)各データグラムに書込む重み値に予め定められた規
則を設ける。この規則はユーザーとの契約により差別化
される。 (1c)転送網内のデータグラム転送装置においては、現在
その装置が処理すべきデータグラムの中で重み値が大き
いものほど帯域を使う権利が強いと判断し、転送する割
合を多くする重み付け優先転送処理を行う。その際、転
送されてきたデータグラムのヘッダーに書込まれた重み
値により、その処理を動的に行う。

【００１８】本発明のデータグラム転送方法において、
他の方法は以下のように動作する。即ち、 (2a)転送網内に流入するデータグラムのヘッダーにユー
ザー設備内で重み値を書込む。この重み値は、そのデー
タグラムが転送網の資源を使用する権利の強さを表す。 (2b)各データグラムに書込む重み値に予め定められた規
則を設ける。この規則はユーザーとの契約により差別化
される。 (2c)既にヘッダーに重み値が書込まれたデータグラムが
転送網内に流入する際に、転送網内設備においてデータ
グラムのトラヒックを監視し、上記(2b)の規則に違反し
たデータグラムは違反処理を行い、違反していないデー
タグラムのみが転送網内に入るようにする。 (2d)転送網内のデータグラム転送装置においては、現在
その装置が処理すべきデータグラムの中で重み値が大き
いものほど帯域を使う権利が強いと判断し、転送する割
合を多くする重み付け優先転送処理を行う。その際、転
送されてきたデータグラムのヘッダーに書込まれた重み
値により、その処理を動的に行う。

【００１９】従って、本発明において網内でヘッダーフ
ィールドに重み値を書込むために用いられるトラヒック
観測装置は、一定時間内にユーザーが通信網に送信し又
は通信網から受信するデータグラムに関するトラヒック
情報を観測するトラヒック観測機能、トラヒック観測機
能により得られる観測結果からそのデータグラムが有す
る通信網利用の権利の強さを表す重み値を予め定められ
た規則に合うように計算する重み値計算機能、及び、計
算された重み値をデータグラムのヘッダーに書込む重み
値挿入機能を具備することを特徴とする。

【００２０】このような本発明のトラヒック観測装置に
おいては、予め定められた規則が、予め定められた方法
で識別した各フローの重み値の合計が予めユーザーに一
括して与えられた重み値を超えないこととする規則とす
ることができる。この場合、各フローの重み値が、予め
ユーザーに一括して与えられた重み値を、前記トラヒッ
ク観測機能によって得られた観測結果から予め定められ
た方法で識別されたフロー数で除した値としてもよい
し、また、各フローの重み値が、予めユーザーに一括し
て与えられた重み値を、トラヒック観測機能によって得
られた観測結果から予め定められた方法で識別されたフ
ローの間で、各フローのスループットの比により分割し
た値としてもよい。

【００２１】また、ユーザーが重み値を指定する場合に
用いられるトラヒック監視装置は、一定時間内にユーザ
ーが通信網に送信し又は通信網から受信するデータグラ
ムに関するトラヒック情報を観測するトラヒック観測機
能、ヘッダーに既に重み値が書込まれているデータグラ
ムに対して、予めユーザーと通信網との間で定められた
規則が遵守されていることをチェックする機能、及び、
チェックした結果前記規則が遵守されていない場合に違
反処理を行う違反処理機能を具備することを特徴とす
る。

【００２２】このような本発明のトラヒック監視装置に
おいては、ユーザーが指定した重み値が規則を遵守して
いない場合における違反処理は、データグラムを廃棄す
る処理であってもよいし、また、ユーザーのトラヒック
の観測機能から得られた結果から予めユーザーと通信網
との間で定められた規則に合致する重み値を計算し、デ
ータグラムのヘッダーに書込まれている重み値を該計算
した重み値に書換える処理であってもよい。この場合、
予めユーザーと通信網との間で定められた規則が、予め
定められた方法で識別した各フローの重み値の合計が予
めユーザーに一括して与えられた重み値を超えないこと
とする規則であってもよい。

【００２３】ユーザー自身がデータグラムの重み値を決
定し、通信網に流入するデータグラムのヘッダーにその
重み値を書込むために、ユーザー施設内にヘッダーフィ
ールド挿入装置を具える。ヘッダーフィールド挿入装置
は、データグラムが有する通信網利用の権利の強さを表
す重み値をユーザー自身が決定し、通信網に流入するデ
ータグラムのヘッダーに該重み値を書込む機能を具備す
ることを特徴とする。

【００２４】更に、本発明において用いるデータグラム
転送装置は、いずれかの入力インターフェース部からい
ずれかの出力インターフェース部へ競合することなくデ
ータグラムを転送するバックプレーン部、及び、データ
グラムのヘッダーから重み値を取得し、その重み値に基
づいて優先転送制御を行う重み付け優先転送機能を具え
る出力インターフェース部を具備することを特徴とす
る。

【００２５】このような本発明のデータグラム転送装置
は、更に、出力インターフェースで取得したデータグラ
ムの重み値に基づいてフローの状態を管理するフロー管
理機能を具え、重み付け優先転送機能がそのフロー管理
機能の管理情報に基づいて優先転送制御を行うようにし
てもよい。フロー管理機能は、出力インターフェース部
のバッファメモリーに溜まっているデータグラムに関す
るフロー情報を管理するようにしてもよいし、また、過
去所定時間内に転送したデータグラムに関するフロー情
報を管理するようにしてもよい。

【００２６】このような本発明のデータグラム転送装置
によれば、データグラムのヘッダーに書込まれた重み
値、送信側及び受信側のＩＰアドレス、ポート番号等を
含むヘッダーフィールドを取出し、重み値の大きい順序
に優先的に高い割合でデータグラムを転送する重み付け
優先転送が行われる。

【００２７】このような重み付け優先転送は、ヘッダー
フィールドから取出される情報に基づいて出力インター
フェースが処理すべきフローを識別し、その重み値と共
にその状態を管理しそのデータによりＷＦＱの重み設定
を行うものである。フローの管理はそのデータグラム転
送装置の出力インターフェース部がそのとき処理すべき
アクティブフローのみを対象とすればよいため、全ての
ユーザーＩＤのデータベースを保持しなければならない
従来の方法に比較して負荷は極めて軽い。フロー管理の
対象は、現在その出力インターフェースに溜まっている
データグラムに関するフロー情報、過去所定時間内に転
送したデータグラムに関するフロー情報等とすることが
できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例を説明する。

【００２９】図６は本発明によるデータグラム転送シス
テムの構成例を示す図である。図中、1a、1b及び1cはデ
ータグラム転送装置、２はトラヒック観測装置、３及び
４は回線終端装置、５はユーザー端末、６はアクセス網
である。トラヒック観測装置２は、アクセス網６を終端
する回線終端装置３と転送網内の最初のデータグラム転
送装置1cとの間に設置される。

【００３０】ユーザー端末５からアクセス網６を介して
送信されたデータグラムを、転送網の流入口に設置され
たトラヒック観測装置２によって観測し、そのデータグ
ラムが属するフローの重み値を、予め定められた規則に
合うように計算し、その計算結果をデータグラムのヘッ
ダーに書込み、網内のデータグラム転送装置1a、1b及び
1cはその重み値に応じてフロー毎の重み付け優先転送制
御を行う。

【００３１】図７は本発明によるトラヒック観測装置の
構成例を示す図である。トラヒック観測装置２は、トラ
ヒック観測機能61、重み値計算機能62及び重み値挿入機
能63を含む。トラヒック観測機能61は、一定時間内にユ
ーザーが通信網に送信し又は通信網から受信するデータ
グラムに関するトラヒック情報を観測し保存する。重み
値計算機能62は、トラヒック観測機能により得られるト
ラヒック情報から、予め定められた規則の範囲内で、そ
のデータグラムが属するフローが有する通信網利用の権
利の強さを表す重み値を計算する。重み値挿入機能63
は、重み値計算機能62で計算された重み値を送信される
データグラムのヘッダーに書込む。

【００３２】この場合、各フローの重み値の合計が予め
ユーザーに一括して与えられた重み値を超えないことと
する規則を適用すれば、ユーザー毎のフローの重み値の
合計値が制限され、その合計値を契約により差別化する
ことができる。逆にユーザーには予め一括して与えられ
た重み値がその制限値であり、それが分けられて各デー
タグラムに付与されるともいえる。

【００３３】以下に、重み値の計算例を示す。以下にお
いては、ユーザーｉに一括して与えられる重み値をＷi
、ユーザーｉが同時に張っているフローの本数をＮi
本、それらのフローの中でｊ番目のフローｊに設定する
重みをＷij、ｊ番目のフローのスループットをＦijとす
る。

【００３４】各Ｗijは全て同一とし、Ｎi 及びＷi を用
いてＷijを計算する場合は、 Ｗij＝Ｗi ／Ｎi であり、この場合は、同一ユーザーの各フローは平等に
扱われる。また、Ｗi 及びＦijを用いてＷijを計算する
場合は、 Ｗij＝Ｗi ×Ｆij／ΣＦij である。この場合は、スループットが大きいフローほど
重み値が大きくなる。

【００３５】図８は本発明によるデータグラム転送シス
テムの他の構成例を示す図である。図中、1a、1b及び1c
はデータグラム転送装置、３及び４は回線終端装置、５
はユーザー端末、６はアクセス網、７はヘッダーフィー
ルド挿入装置、８はトラヒック監視装置である。ヘッダ
ーフィールド挿入装置７はユーザー施設内に設置され、
トラヒック監視装置８は、アクセス網６を終端する回線
終端装置３と転送網内の最初のデータグラム転送装置1c
との間に設置される。

【００３６】このシステムにおいては、ヘッダーフィー
ルド挿入装置７により、ユーザー施設内でユーザー自身
の意向を反映してデータグラムのヘッダーに重み値を書
込み、アクセス網６を介してデータグラムを転送網へ送
信し、転送網は、流入口でそのトラヒックを監視し、そ
のデータグラムが属するフローの重み値が予め定められ
ている規則に合致するか否かをチェックする。規則に違
反している場合には違反処理を行い、規則に合致したデ
ータグラムのみが転送網内に流入するようにする。転送
網内のデータグラム転送装置は、その重み値に応じてフ
ロー毎に重み付け優先転送制御を行う。

【００３７】このシステムでは、ヘッダーフィールド挿
入装置７により、ユーザー自身が大切と考えるフローの
データグラムに大きい重み値を付与することが可能にな
る。例えば、ヴォイスオーバーＩＰ又はビデオストリー
ム等のトラヒックに対してユーザー自身に与えられてい
る重み値全てを与えることを指定することにより、転送
網が輻輳状態の時においてもそれらのスループットが下
がり難くすることができる。

【００３８】図９はヘッダーフィールド挿入装置７の構
成例を示す図である。ヘッダーフィールド挿入装置７
は、重み値指定機能71及び重み値挿入機能72を含む。重
み値指定機能71はユーザーの重みの指定に基づいて重み
値を決定し、重み値挿入機能72はその重み値をヘッダー
に書込む。

【００３９】図１０はトラヒック監視装置８の構成例を
示す図である。トラヒック監視装置８は、トラヒック観
測機能75、監視機能76及び違反処理機能77を含む。トラ
ヒック観測機能75は、一定時間内にユーザーが通信網に
送信し又は通信網から受信するデータグラムに関するト
ラヒック情報を観測し保存する。監視機能76は、トラヒ
ック観測機能75により観測されたトラヒック情報からそ
のトラヒックが予め定められた規則に合致しているか否
かをチェックする。規則に違反している場合は違反処理
機能77により違反処理が行われる。

【００４０】トラヒック監視装置８の違反処理機能77が
行う違反処理の一つの例は、違反したデータグラムを廃
棄することである。図１１はその廃棄処理のフローチャ
ートである。トラヒック観測機能75によってトラヒック
を観測し（ステップ101)、監視機能76で規則に違反して
いるかをチェックし（ステップ102)、違反している場合
は、データグラムを廃棄する（ステップ103)。

【００４１】トラヒック監視装置８の違反処理機能77が
行う違反処理の他の例は、違反したデータグラムの重み
値を規則に合致するものに書換えることである。図１２
はその処理のフローチャートである。トラヒック観測機
能75によってトラヒックを観測し（ステップ111)、監視
機能76で規則に違反しているかをチェックし（ステップ
112)、違反している場合は、違反処理として、違反しな
い重み値を計算して（ステップ113)そのデータグラムの
ヘッダーに書込まれている重み値を書換える（ステップ
114)。

【００４２】トラヒック監視装置８がチェックを行う場
合に基準となる規則として、各フローの重み値の合計が
予めユーザーに一括して与えられた重み値を超えないこ
ととする規則を適用すれば、ユーザー毎のフローの重み
値の合計値が制限され、その合計値を契約により差別化
することができる。

【００４３】本発明によれば、データグラムに書込まれ
る重み値は、トラヒック観測装置において転送網がユー
ザーのトラヒックを観測することによって付与したもの
か又はユーザーが付与してそれを転送網がチェックした
ものあるため、転送網内に流入するデータグラムの重み
値の各ユーザー毎の合計値が制限される。たとえユーザ
ーが複数のフローを流したとしても、それらのデータグ
ラムにはトラヒック観測装置又はトラヒック監視装置が
小さい重み値を付与することになり、データグラム転送
装置の出力リンクにおいて輻輳が発生した時は、小さい
重み値が付与されたデータグラムは、大きい重み値を持
つデータグラムより低い割合で転送されることとなる。
即ち、複数のフローを流した場合はそれぞれのフローの
スループットが小さくなるので、ユーザーが得るその輻
輳リンクにおける獲得スループットの面で複数フロー問
題を解決し、ユーザーに与えられた重み値で表される資
源利用の権利を考慮に入れた資源配分を行うことができ
る。

【００４４】図１３はこのような状況を説明する図であ
る。ユーザーＡ及びユーザーＢは同じ契約で同一の一括
重み値２０が与えられており、ユーザーＡはフロー81及
び82の２本のフローを、ユーザーＢはフロー83だけを、
それぞれアクセス回線84及び85を通してデータグラム転
送装置86へ流しているものとすると、ユーザーＡはフロ
ー81及び82にそれぞれ付けられた重み値の合計が２０以
下となり、この場合、フロー81及び82それぞれの重み値
が１０及び１０とし、ユーザーＢのフロー83に付けられ
た重み値は２０とする。これらの重み値は、それぞれの
フローのデータグラムのヘッダーに書込まれている。こ
の場合、３０Mbpsのボトルネックリンク87においては、
フロー81、82及び83がそれぞれに重み値に比例する割合
で３０Mbpsの出力リンクを分けるので、スループット
は、それぞれ 7.5Mbps、7.5Mbps 及び１５Mbpsとなり、
各ユーザーの合計スループットは１５Mbpsずつとなる。

【００４５】また、本発明においては、各データグラム
転送装置がデータグラムのヘッダーに書込まれた重み値
を用いて動的に重み付け優先転送処理を行うので、全て
のユーザーに関するデータベースを持つ必要はなく、重
み値の事前設定又はシグナリング処理による重み値設定
を行う必要もない。

【００４６】データグラム転送装置は、データグラムの
ヘッダーに記載された重み値及びその他のヘッダーフィ
ールドを取出し、その重み値が大きいデータグラムを優
先的に高い割合で転送処理（重み付け優先転送処理）を
行う。

【００４７】図１４は、本発明によるデータグラム転送
装置１（図６及び８参照）の出力インターフェース部
（図１及び３の出力インターフェース部12に相当する）
におけるバッファメモリー制御部90の構成例を示す図で
ある。バッファメモリー制御部90は、ヘッダーフィール
ド取得機能91及び重み付け優先転送機能92を含む。ヘッ
ダーフィールド取得機能91は、データグラム受信部から
到着したデータグラムのヘッダーから重み値及びその他
のフィールドを取出し、ヘッダー情報を重み付け優先転
送機能92に渡す。重み付け優先転送機能92は、ヘッダー
フィールド取得機能91から得られた情報を用いて、重み
値が大きいデータグラムが高い割合を占めるようにして
出力ラインインターフェースに転送する重み付け優先転
送処理を行う。

【００４８】図１５は、重み付け優先転送機能92がそれ
自体でフロー管理機能93を具えた、バッファメモリー制
御部90の他の構成例を示す図である。この構成において
は、ヘッダーフィールド取得機能91からの情報はこのフ
ロー管理機能93に渡され、このフロー管理機能93がアク
ティブフローを識別してその重み値と共にフロー状態を
管理し、それを用いてＷＦＱ等の設定を行い、重み値が
大きいデータグラムが高い割合を占めるようにして出力
ラインインターフェースに転送する重み付け優先転送処
理を行う。

【００４９】図１６は、バッファメモリー制御部90にデ
ータグラムが到着した時にフロー管理機能93が行う処理
を示すフローチャートである。この場合は、フロー管理
機能93におけるアクティブフローの識別のための基準と
して、出力インターフェース部が過去所定時間内に処理
したデータグラムが存在したフローをアクティブフロー
とする基準を適用している。

【００５０】バッファメモリー制御部90にデータグラム
が到着すると、ヘッダーフィールド取得機能91からその
情報がフロー管理機能93に伝達される（ステップ121)。
フロー管理機能93では、アクティブフローの識別に必要
な送信側及び受信側のＩＰアドレス及びポート番号等の
情報、重み値及び最終処理時刻を管理するアクティブフ
ローリストを持っており、ヘッダーフィールド取得機能
91から情報が伝達された時には、そのデータグラムが属
するフローがアクティブフローリストに存在するか否か
を調べる（ステップ122)。

【００５１】伝達されたデータグラムが属するフローが
アクティブフローリストに存在しない場合は、新しいア
クティブフローとして、重み値及び現在時刻である最終
処理時刻を新規登録した後（ステップ123)、重み付け優
先転送機能92にそのフローを設定する（ステップ124)。
そのフローがアクティブフローリストに存在する場合
は、その重み値が登録してある値と同一か否かを調べ
（ステップ125)、重み値が登録してある値と異なる場合
は、アクティブフローリスト中のそのフローの重み値を
書換え、最終処理時刻を現在時刻に更新し（ステップ12
6)、書換え後の重み値で重み付け優先転送機能92にその
フローを設定する（ステップ127)。そのフローの重み値
が登録してある値と同一である場合は最終処理時刻を現
在時刻に更新する（ステップ128)。

【００５２】それらの処理の後、アクティブフローリス
トに登録されているフローのうちに、最終処理時刻から
現在時刻までに所定の時間以上経過したフローが存在す
るか否かを調べ（ステップ129)、所定の時間以上経過し
たフローは、所定時間データグラムが届いていないこと
を示すので非アクティブフローとみなし、アクティブフ
ローリストから削除し（ステップ130)、更に重み付け優
先転送機能92の設定からも削除する（ステップ131)。

【００５３】図１７及び図１８は、図１５に示された構
成を有するバッファメモリー制御部90における他の方法
による処理を示すフローチャートである。この図１７の
場合は、フロー管理機能93におけるアクティブフローの
識別のための基準として、現在その出力インターフェー
ス部のバッファメモリーに溜まっているデータグラムが
あるフローをアクティブフローとする基準を適用してい
る。

【００５４】図１７は、バッファメモリー制御部90にデ
ータグラムが到着した時の処理を示すフローチャートで
ある。バッファメモリー制御部90にデータグラムが到着
し、ヘッダーフィールド取得機能91からその情報がフロ
ー管理機能93に伝達されると（ステップ141)、フロー管
理機能93では、アクティブフローの識別に必要な送信側
及び受信側のＩＰアドレス及びポート番号等の情報、重
み値及びデータグラム数をカウントするデータグラムカ
ウンターを管理するアクティブフローリストを持ってお
り、ヘッダーフィールド取得機能91から情報が伝達され
た時には、そのデータグラムが属するフローがアクティ
ブフローリストに存在するか否かを調べる（ステップ14
2)。

【００５５】伝達されたデータグラムが属するフローが
アクティブフローリストに存在しない場合は、そのフロ
ーのデータグラムカウンターをインクリメントし、重み
値と共にそのフローを新規登録した後（ステップ143)、
重み付け優先転送機能92にそのフローを設定する（ステ
ップ144)。そのフローがアクティブフローリストに存在
する場合は、その重み値が登録してある値と同一か否か
を調べ（ステップ145)、重み値が登録してある値と異な
る場合は、アクティブフローリスト中のそのフローの重
み値を書換え、そのフローのデータグラムカウンターを
インクリメントし（ステップ146)、書換え後の重み値で
重み付け優先転送機能92にそのフローを設定する（ステ
ップ147)。そのフローの重み値が登録してある値と同一
である場合は、そのフローのデータグラムカウンターを
インクリメントする（ステップ148)。

【００５６】図１８は、重み付け優先転送機能92がデー
タグラムを送出する時の処理を示すフローチャートであ
る。重み付け優先転送機能92がデータグラムを送出する
時は、アクティブフローリスト中のそのフローのデータ
グラムカウンターをデクリメントし（ステップ151)、そ
のフローのデータグラムカウンターが０か否かを調べ
（ステップ152)、その値が０になると非アクティブフロ
ーになったものと見做してフローリストから削除し（ス
テップ153)、重み付け優先転送機能92の設定からも削除
する（ステップ154)。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
重み値を用いるデータグラム転送方法により、各データ
グラム転送装置が全てのユーザーに関するデータベース
或いは事前設定なしで又はシグナリング処理なしで、ユ
ーザーと電気通信事業者との契約を考慮に入れたボトル
ネックリンクにおけるスループットの差別化を提供する
ことが可能になるという多大な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 データグラム転送装置の一般的な構成を説明
する図である。

【図２】 図１の入力インターフェース部の構成を説明
する図である。

【図３】 図１の出力インターフェース部の構成を説明
する図である。

【図４】 バッファメモリー制御部の構成を説明する図
である。

【図５】 複数フロー問題を説明する図である。

【図６】 本発明のデータグラム転送システムの構成例
を示す図である。

【図７】 本発明のトラヒック観測装置の構成例を示す
図である。

【図８】 本発明のデータグラム転送システムの他の構
成例を示す図である。

【図９】 本発明のヘッダーフィールド挿入装置７の構
成例を示す図である。

【図１０】 本発明のトラヒック監視装置の構成例を示
す図である。

【図１１】 データグラム廃棄処理のフローチャートで
ある。

【図１２】 データグラムの重み値を書換える処理のフ
ローチャートである。

【図１３】 複数フロー問題の解決を説明する図であ
る。

【図１４】 本発明のバッファメモリー制御部の構成例
を示す図である。

【図１５】 本発明のフロー管理機能を具えたバッファ
メモリー制御部の構成例を示す図である。

【図１６】 バッファメモリー制御部にデータグラムが
到着した時にフロー管理機能が行う処理を示すフローチ
ャートである。

【図１７】 バッファメモリー制御部にデータグラムが
到着した時にフロー管理機能が行う他の処理を示すフロ
ーチャートである。

【図１８】 重み付け優先転送機能がデータグラムを送
出する時の処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ データグラム転送装置 ２ トラヒック観測装置 ３、４ 回線終端装置 ５ ユーザー端末 ６ アクセス網 ７ ヘッダーフィールド挿入装置 ８ トラヒック監視装置 １１ 入力インターフェース部 １２ 出力インターフェース部 １３ パックプレーンスイッチ ２１ 入力ラインインターフェース部 ２２ データグラム転送処理部 ２３ 転送宛先テーブル ２４ データグラム送信部 ３１ データグラム受信部 ３２ バッファメモリー制御部 ３３ 出力ラインインターフェース部 ４２ キュー ４１ クラシファイヤ ４３ スケジューラ ５１、５２、５３ フロー ５４、５５ アクセス回線 ５６ データグラム転送装置 ５７ 出力リンク ６１ トラヒック観測機能 ６２ 重み値計算機能 ６３ 重み値挿入機能 ７１ 重み値指定機能 ７２ 重み値挿入機能 ７５ トラヒック観測機能 ７６ 監視機能 ７７ 違反処理機能 ８１、８２、８３ フロー ８４、８５ アクセス回線 ８６ データグラム転送装置 ８７ ボトルネックリンク ９０ バッファメモリー制御部 ９１ ヘッダーフィールド取得機能 ９２ 優先転送機能 ９３ フロー管理機能

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信網内に流入するデータグラムのヘッ
   ダーに、そのデータグラムが属するフローが有する通信
   網資源の利用に対する権利の強さを表し且つユーザー毎
   に予め定められた規則により制限される重み値を書込
   み、データグラムのヘッダーに書込まれた前記重み値に
   従ってフロー毎の重み付け優先転送処理を行うことを特
   徴とするデータグラム転送方法。
2. 【請求項２】 一定時間内にユーザーが通信網に送信し
   又は通信網から受信するデータグラムに関するトラヒッ
   ク情報を観測するトラヒック観測機能、トラヒック観測
   機能により得られる観測結果からそのデータグラムが属
   するフローが有する通信網利用の権利の強さを表す重み
   値を予め定められた規則に合うように計算する重み値計
   算機能、及び、計算された重み値をデータグラムのヘッ
   ダーに書込む重み値挿入機能を具備することを特徴とす
   るトラヒック観測装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のトラヒック観測装置に
   おいて、前記予め定められた規則が、予め定められた方
   法で識別した各フローの重み値の合計が予めユーザーに
   一括して与えられた重み値を超えないこととする規則で
   あることを特徴とするトラヒック観測装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のトラヒック観測装置に
   おいて、前記各フローの重み値が、予めユーザーに一括
   して与えられた重み値を、前記トラヒック観測機能によ
   って得られた観測結果から予め定められた方法で識別さ
   れたフロー数で除した値であることを特徴とするトラヒ
   ック観測装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載のトラヒック観測装置に
   おいて、前記各フローの重み値が、予めユーザーに一括
   して与えられた重み値を、前記トラヒック観測機能によ
   って得られた観測結果から予め定められた方法で識別さ
   れたフローの間で、各フローのスループットの比により
   分割した値であることを特徴とするトラヒック観測装
   置。
6. 【請求項６】 ユーザーがデータグラムを通信網に送信
   するために、そのデータグラムが有する通信網利用の権
   利の強さを表す重み値をユーザー自身が決定し、通信網
   に流入するデータグラムのヘッダーに該重み値を書込む
   機能を具備することを特徴とするヘッダーフィールド挿
   入装置。
7. 【請求項７】 一定時間内にユーザーが通信網に送信し
   又は通信網から受信するデータグラムに関するトラヒッ
   ク情報を観測するトラヒック観測機能、ヘッダーに既に
   重み値が書込まれているデータグラムに対して、予めユ
   ーザーと通信網との間で定められた規則が遵守されてい
   ることをチェックする機能、及び、チェックした結果前
   記規則が遵守されていない場合に違反処理を行う違反処
   理機能を具備することを特徴とするトラヒック監視装
   置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載のトラヒック監視装置に
   おいて、前記規則が遵守されていない場合における違反
   処理が、当該データグラムを廃棄する処理であることを
   特徴とするトラヒック監視装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のトラヒック監視装置に
   おいて、前記予めユーザーと通信網との間で定められた
   規則が、予め定められた方法で識別した各フローの重み
   値の合計が予めユーザーに一括して与えられた重み値を
   超えないこととする規則であることを特徴とするトラヒ
   ック監視装置。
10. 【請求項１０】 請求項７に記載のトラヒック監視装置
    において、前記規則が遵守されていない場合における違
    反処理が、ユーザーのトラヒックの観測機能から得られ
    た結果から予めユーザーと通信網との間で定められた規
    則に合致する重み値を計算し、データグラムのヘッダー
    に書込まれている重み値を該計算した重み値に書換える
    処理であることを特徴とするトラヒック監視装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のトラヒック監視装
    置において、前記予めユーザーと通信網との間で定めら
    れた規則が、予め定められた方法で識別した各フローの
    重み値の合計が予めユーザーに一括して与えられた重み
    値を超えないこととする規則であることを特徴とするト
    ラヒック監視装置。
12. 【請求項１２】 データグラムをそのヘッダーの宛先に
    向けて転送するデータグラム転送装置であって、いずれ
    かの入力インターフェース部からいずれかの出力インタ
    ーフェース部へ競合することなくデータグラムを転送す
    るバックプレーン部、及び、データグラムのヘッダーか
    ら重み値を取得し、該重み値に基づいて優先転送制御を
    行う重み付け優先転送機能を具える出力インターフェー
    ス部を具備することを特徴とするデータグラム転送装
    置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のデータグラム転送
    装置において、出力インターフェースで取得したデータ
    グラムの重み値に基づいてフローの状態を管理するフロ
    ー管理機能を具え、前記重み付け優先転送機能が該フロ
    ー管理機能の管理情報に基づいて優先転送制御を行うこ
    とを特徴とするデータグラム転送装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載のデータグラム転送
    装置において、前記フロー管理機能が、出力インターフ
    ェース部のバッファメモリーに溜まっているデータグラ
    ムに関するフロー情報を管理することを特徴とするデー
    タグラム転送装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３に記載のデータグラム転送
    装置において、前記フロー管理機能が、過去所定時間内
    に転送したデータグラムに関するフロー情報を管理する
    ことを特徴とするデータグラム転送装置。
16. 【請求項１６】 請求項２乃至５のいずれか１項に記載
    のトラヒック観測装置から出力されたデータグラムを請
    求項１２乃至１５のいずれか１項に記載のデータグラム
    転送装置によりデータグラムを転送することを特徴とす
    るデータグラム転送システム。
17. 【請求項１７】 請求項６に記載のヘッダーフィールド
    挿入装置、請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のト
    ラヒック監視装置及び請求項１２乃至１５のいずれか１
    項に記載のデータグラム転送装置によりデータグラムを
    転送することを特徴とするデータグラム転送システム。