JP2002261766A - 輻輳制御方法及び輻輳制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 輻輳時に出力バッファのオーバーフローを極
力少なくし、バッファを占有している可能性のあるソー
スのトラフィックを制御する。 【解決手段】 スイッチングハブSW01の出力ポートにお
いて、転送されたパケットの流量を入力元ポート別に監
視し、出力ポートの輻輳時に割当流量を超えた入力元ポ
ートに対してポーズパケットを送信する。また出力バッ
ファ２８の使用量を監視し、所定の閾値を超えて転送さ
れた入力元ポートに対してポーズパケットを送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相互接続された複
数のトラフィックソースを有するデータ通信ネットワー
クにおいて、輻輳制御を行うための方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図２０は従来例として、スイッチングハ
ブにおける輻輳制御を説明する図であり、スイッチング
ハブSW01の個々のポートP01〜P04にそれぞれイーサネッ
ト（登録商標）端末A〜Dが接続されている。今、スイッ
チングハブSW01が端末Aから端末D宛のパケットを転送
し、さらに端末Cが同じく端末D宛のパケットを送信した
として、スイッチングハブSW01の端末Aからのパケット
と端末Cからのパケットの受信流量が端末Dへの送信流量
を上回ると、そのパケットはスイッチングハブSW01内部
のポートP04に対する出力バッファに蓄積される。この
ようにして長時間パケットが出力バッファに蓄積されて
いくと、やがて出力バッファはオーバーフローしてしま
う。このためスイッチングハブSW01は、ポートP04に対
する出力バッファの蓄積量が所定の閾値を超えたことに
よってトラフィックの輻輳を判断し、その閾値を超えて
入力されたパケットのソースに対してポーズパケットを
送出することによってトラフィックを制御し、輻輳を回
避している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、バッファの閾
値を超えることによって輻輳を判断し、その閾値を超え
るパケットを送出したソースのトラフィックを制御する
輻輳制御方法では、バッファを占有していないソースの
トラフィックを制御する可能性があるという問題が生じ
る。

【０００４】この点について図２０を用いて説明する。
図２０(ｂ)は図２０(ａ)の構成でのポートP04における
出力バッファの使用状況を示している。スイッチングハ
ブSW01の端末Aからのパケットと端末Cからのパケットの
受信流量が端末Dへの送信流量を上回り、スイッチング
ハブSW01内部の出力バッファにパケットが蓄積された結
果、出力バッファの使用状況が図２０(ｂ)のようになっ
たとする。そこで所定のバッファ閾値が図２０(ｂ)の様
に設けられていたとすると、スイッチングハブはポート
P04が輻輳状態になったと判断し、バッファ閾値を超え
て入力された端末Cからのパケットに対してトラフィッ
ク制御を行う。したがって、トラフィックが少なく、バ
ッファを占有していないソースからのパケットが閾値を
超えた場合には、そのソースに対してトラフィックを制
御することになり、輻輳時に輻輳に寄与していないソー
スのトラフィックを制御してしまう可能性があるという
問題がある。

【０００５】本発明は上記の問題点を解決するもので、
輻輳時に出力バッファのオーバーフローを極力少なく
し、バッファを占有している可能性のあるソースのトラ
フィックを制御することができる輻輳制御方法及び輻輳
制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、相互接続された複数のトラフィックソース
を有するネットワークにおいて、出力バッファに転送さ
れた流量を監視する流量計算輻輳判定部と、フローに割
り当てる流量を算出する割当流量監視部と、割当流量を
超えたフローを輻輳要因と判断する転送制御部とを有す
る構成とした。

【０００７】本発明はまた、前記流量計算輻輳判定部
は、受信パケットのサイズを解析するパケット解析部を
有し、フローごとに一定時間内の個別転送流量を算出す
る流量監視部を有し、一定時間内のポート総流量がポー
ト出力可能流量を超えた場合にポート輻輳と判断する輻
輳判断部を有し、前記個別転送流量が割当流量を超えた
フローを個別輻輳と判断する割当流量超過判断部とを有
することを特徴とする。

【０００８】本発明はまた、前記流量監視部は、フロー
ごとに所定のステップ数(Ｎ)分のサンプル周期流量を保
持し、受信したパケットのサイズを最新サンプル周期内
にフローごとに記憶する流量計算メモリを有し、サンプ
ル周期(s)経過すると、最も古い時刻のサンプル周期内
の値を０にし、その周期を現在サンプル周期とする流量
算出区間移動部を有し、フローごとに全てのサンプル周
期内の値を足し合わせて一定時間(s×Ｎ)内の受信流量
を算出する流量計算部を有することを特徴とする。

【０００９】本発明はまた、前記割当流量監視部は、端
末接続ポートの合計から１を減じた数を接続ポート数と
して算出する接続ポート数監視部を有し、ポート出力可
能流量を接続ポート数で割ることにより割当流量を算出
する割当流量算出部を有することを特徴とする。

【００１０】本発明はまた、前記接続ポート数監視部
は、出力ポートにおいてポートの端末接続状況を監視
し、その情報を通知するリンク検出部を有し、リンク検
出部からの情報を受け取ることにより接続状態である前
記ポートを判断することを特徴とする。本発明はまた、
前記転送制御部は、出力バッファにおいてバッファの使
用量を監視する出力バッファ監視部を有し、バッファ使
用量の度合いによって２以上の輻輳区分を設け、輻輳区
分によって輻輳判断方法を変えることを特徴とする。本
発明はまた、前記転送制御部は、バッファ使用量が所定
の量を上回ったときに出力ポートが輻輳していると判断
し、転送されたパケットのフローを輻輳要因であると判
断することを特徴とする。

【００１１】本発明はまた、前記転送制御部は、バッフ
ァ使用量が所定の量を下回ったときに出力ポートが輻輳
していないと判断し、転送されたパケットに対して輻輳
要因であると判断しないことを特徴とする。

【００１２】本発明はまた、前記割当流量監視部は、一
定時間内にパケット入力があったフローの合計から１を
減じた数をポート共用数として算出するポート共用数監
視部を有し、ポート出力可能流量をポート共用数で割る
ことにより割当流量を算出する割当流量算出部を有する
ことを特徴とする。

【００１３】本発明はまた、前記ポート共用数監視部
は、前記フローごとの最終パケット到着時刻を記憶する
手段を有し、最終パケット到着時刻から現在時刻まで所
定の時間が経過していれば一定時間内に入力がないフロ
ーであると判断し、所定時間が経過していなければ入力
があったフローであると判断する手段を有し、入力があ
ったフロー数の合計を出力ポート共用数として算出する
ことを特徴とする。

【００１４】本発明はまた、前記転送制御部は、バッフ
ァ使用量が所定の量を上回ったときに、割当流量を超え
ているフローのみを輻輳要因フローであると判断するこ
とを特徴とする。

【００１５】本発明はまた、前記転送制御部は、輻輳要
因フローであると判断された入力元ポートからのパケッ
トを廃棄し、その入力元ポートに対してポーズパケット
を送信することを特徴とする。

【００１６】本発明はまた、前記流量監視部は、フロー
ごとに過去周期と現在周期の流量を保持し、受信したパ
ケットのサイズを現在周期に記録する流量計算メモリを
有し、サンプル周期(s)経過すると過去周期内流量に現
在周期内流量を加えた値を(Ｎ-1)/Ｎ倍したものを過去
周期に記憶し、現在周期内流量値を０とする流量算出区
間移動部を有し、過去周期と現在周期の流量を足し合わ
せることにより一定時間(s×Ｎ)内の受信流量を算出す
る流量計算部を有することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。 ＜第１の実施の形態＞図１は本発明に係る輻輳制御方式
の実施の形態の概要を示した図であり、この例ではスイ
ッチングハブSW01のポートP01、P02、P03、P04にそれぞ
れイーサネット対応の端末A、B、C、Dが接続されてい
る。スイッチングハブSW01の出力ポートには、１つの出
力バッファが設けられており、出力バッファに転送され
たパケットの流量を入力元ポート別に監視する機能を有
するものとする。今、スイッチングハブSW01が端末Aか
ら端末D宛のパケットを転送し、さらに端末Cが同じく端
末D宛のパケットを送信したとして、スイッチングハブS
W01の端末Aからのパケットと端末Cからのパケットの受
信流量が端末Dへの送信流量を上回ったとする。このと
きスイッチングハブSW01では、出力ポートであるポート
P04に転送した流量を入力元ポート別に管理する。

【００１８】ここで、端末AからのパケットがポートP01
を経由して出力ポートP04に転送されたとき、ポートP01
の個別転送流量が割当流量を上回っていたとすると、ス
イッチングハブSW01は入力元ポートP01を輻輳要因と判
断し、ポートP01からのトラフィックを制御する。この
とき、端末CからポートP03を経由してパケットが転送さ
れても、ポートP03の個別転送流量が割当流量を下回っ
ていれば、輻輳要因であると判断されないためトラフィ
ックの制御を行わない。したがって、輻輳に寄与するポ
ートに対してのみトラフィックの制御を行うことが可能
となる。

【００１９】上記の輻輳制御に関してのスイッチングハ
ブSW01の構成及び動作を以下に説明する。図２は本発明
を実現するスイッチングハブSW01の構成を示したブロッ
ク図である。スイッチングハブSW01は、各ポートの制御
を行うポート制御部２２をポート#0〜#nごとに有し、ポ
ートの流量監視を行う流量制御部１０を有し、スイッチ
ングを担当する転送制御部１２を有する。そして転送制
御部１２は、パケットの転送先を制御するパケット転送
制御部１４と、輻輳状態を管理する輻輳状態テーブル１
６から成る。転送制御部１２と流量制御部１０とポート
制御部２２は制御バス１８とデータバス２０を介して接
続されている。

【００２０】図３はポート制御部２２の構成を詳しく示
したブロック図である。ポート制御部２２は、パケット
の受信制御を行うパケット受信部２４と、送信制御を行
うパケット送信部２６と、リンク検出部２５から成る。
リンク検出部２５はポートに端末が接続されると接続情
報を、端末が切断されると切断情報を、図２の流量制御
部１０に伝達する機能を有する。

【００２１】図４はパケット送信部２６の構成を詳しく
示したブロック図である。パケット送信部２６は、出力
バッファ２８と、出力バッファ２８の蓄積量を監視する
出力バッファ監視部３０と、IEEE802.3に準拠したポー
ズパケットを作成するポーズパケット作成部３２と、デ
ータパケットとポーズパケットの送信順を制御する送信
処理部３４から成る。出力バッファ２８は出力ポートに
対して１つ設けられ、FIFO（First In First Out）の構
成となっている。

【００２２】図５は、図１に示した流量制御部１０の詳
細を示すブロック図である。流量制御部１０は、流量計
算輻輳判定部３６−１と割当流量監視部３８と転送流量
テーブル４０から成る。流量計算輻輳判定部３６−１
は、パケットのサイズを認識するパケット解析部３６Ａ
と、パケットの流量を入力元ポート別に監視する流量監
視部３６Ｂと、出力ポートの輻輳を判断する輻輳判断部
３６Ｃと、割当流量を超えた入力元ポートを特定する割
当流量超過判断部３６Ｄから構成される。割当流量監視
部３８は、図３に示されるリンク検出部２５からの情報
を基に接続されているポート数を管理する接続ポート数
監視部３８Ａと、入力元ポートに割り当てる流量を算出
する割当流量算出部３８Ｂから構成される。

【００２３】図６に輻輳状態テーブル１６の構成例を示
す。輻輳状態テーブル１６では、各出力ポートの輻輳状
態と、入力元ポートごとの個別輻輳状態と、それぞれの
出力ポートに対する出力バッファ輻輳状態を管理してい
る。ポート輻輳状態は1bit（ビット）で構成され、輻輳
状態では1となり、輻輳していない状態では0となる。個
別輻輳状態も同様に1bitで構成され、輻輳状態で1、輻
輳していない状態で0となる。バッファ輻輳状態は、2bi
tで構成され、出力バッファの蓄積量が、所定の上限値
を上回った状態では01となり、所定の下限値を下回って
いれば10となる。所定の上限値と下限値の間にある状態
では00となる。

【００２４】図７は転送流量テーブル４０の構成例を示
している。個別転送流量は、入力元ポートごとの単位時
間に転送されたパケットのバイト数であり、ポート総流
量は単位時間に出力ポートに転送されたパケットのバイ
ト数である。使用状態はポート別に1bitで構成され、ポ
ートに端末が接続されていれば1となり、切断されてい
れば0となる。割当流量は、出力ポートに対して入力元
ポートが割り当てられた流量であり、各ポートで共通の
値が設定される。

【００２５】図８を用いて図５に示される割当流量監視
部３８の動作を説明する。割当流量監視部３８は、ポー
トの接続状態が変化すると、図３のリンク検出部２５か
らリンク情報を受け取る（ステップＳ１）。接続ポート
数監視部３８Ａは受け取ったリンク情報の内容を解析し
（ステップＳ２）、端末接続情報（リンクアップ）であ
れば使用状態=1とし（ステップＳ３）、端末切断情報
（リンクダウン）であれば使用状態=0と転送流量テーブ
ル４０を更新する（ステップＳ４）。接続ポート数監視
部３８Ａは、使用状態=1である入力ポートの数を出力ポ
ート別に算出し（ステップＳ５）、これを接続ポート数
として認識する。その接続ポート数を用いて、割当流量
算出部３８Ｂでは、各入力元ポートに割り当てられた割
当流量を求める（ステップＳ６）。なお、割当流量はポ
ート出力可能流量を接続ポート数から1を減じた数で割
った値である。ポート出力可能流量とは、出力ポートが
単位時間の間に出力することができるバイト数のことで
ある。例えば、単位時間が1秒としたときの10Mbpsのポ
ートのポート出力可能流量は約1220.7バイトとなる。求
められた割当流量は転送流量テーブル４０に更新され
る。

【００２６】図９は図５に示される流量計算輻輳判定部
３６−１の動作を示したフローチャートである。パケッ
トが転送されると、パケット解析部３６Ａにてパケット
サイズと入出力ポートを認識する（ステップＳ１１）。
流量監視部３６Ｂは、認識したパケットサイズを基に出
力ポート総流量と入力元ポート別の個別転送流量を計算
し、転送流量テーブル４０を更新する（ステップＳ１
２）。ここで言う流量とは、単位時間に転送されたパケ
ットのバイト数であり、時間の経過とともに移動平均処
理を行い、詳細は後述する。流量が計算されると、輻輳
判断部３６Ｃで、転送流量テーブル４０上のポート総流
量がポート出力可能流量を上回っているか判断し（ステ
ップＳ１３）、上回っている場合はポートが輻輳してい
るため、転送流量テーブル４０をポート輻輳状態=1と更
新する（ステップＳ１４）。逆に下回っている場合はポ
ート輻輳状態=0と転送流量テーブル４０を更新する（ス
テップＳ１５）。次に割当流量超過判断部３６Ｄで、入
力元ポート別の個別転送流量が割当流量を上回っている
かを判断する（ステップＳ１６）。転送流量テーブル４
０の個別転送流量と割当流量を比較し、個別転送流量が
割当流量を上回っていれば割当超過と判断し、輻輳状態
テーブル１６に対して個別輻輳状態=1と更新する（ステ
ップＳ１７）。逆に下回っていれば、個別輻輳状態=0と
なる（ステップＳ１８）。

【００２７】移動平均処理における流量計算の実施例を
図１０に示す。モニター区間はN個のサンプル周期から
構成され、パケット転送流量はモニター周期に転送され
たパケットのバイト数、すなわちN個のサンプル周期に
転送されたバイト数の合計で表される。新しく転送され
てきたパケットのバイト数は現在のサンプル周期の転送
バイト数（r_k）に加えていくため、時刻tにおける流量R
_tは、現在のサンプル周期の1個前までの転送バイト数の
合計R_pとr_kとの和になる。サンプル周期が経過すると、
最も過去の時刻のサンプル周期の流量（r_k-(N-1)）を排
除し、新しいサンプル周期（r_k+1）を加えたN個のサン
プル周期の集まりを新しいモニター周期として流量監視
を行う。ここで転送されてきたパケットのバイト数はr
_k+1に加えていくことになる。

【００２８】図１１は図５に示される流量監視部３６Ｂ
の構成例を示したブロック図である。流量監視部３６Ｂ
は、流量の算出を行う流量計算部４２と、移動平均処理
を行う流量算出区間移動部４４と、流量を記憶する流量
計算メモリ４６から成る。流量計算メモリは出力ポート
ごとにn個設けられ、それぞれのメモリはポート総流量
と入力元ポート別の個別転送流量（n個）を保持してい
る。流量はN個のサンプル周期内流量から構成されてお
り、新しく転送されてきたパケットのバイト数はN番目
のステップのサンプル周期の転送バイト数に加えてい
く。流量計算部４２はN個のサンプル周期内流量の合計
値を算出し、転送流量テーブル４０に書き込む。流量算
出区間移動部４４はサンプル周期ごとに駆動し、最も古
い（ステップ1）サンプル周期内流量を削除し、その他
のサンプル周期内流量をそれぞれ1個前のステップのメ
モリ領域に移動させる。そして最も新しい（ステップ
N）サンプル周期内流量を初期化する。出力ポートPort#
1の総流量を例にとると1A(2)の値を1A(1)に移動させ、
以下1A(3)を1A(2)に、…、1A(N)を1A(N-1)に移動し、1A
(N)を初期化するという動作になる。

【００２９】図１２は図４に示される、パケット送信部
２６内の出力バッファ監視部３０での動作を示してい
る。出力バッファ監視部３０は、パケットが出力バッフ
ァ２８に転送されると（ステップＳ２１）、出力バッフ
ァ２８の蓄積量を算出する（ステップＳ２２）。そし
て、その出力バッファ２８の蓄積量からバッファ輻輳状
態判定を行う（ステップＳ２３）。出力バッファ２８の
蓄積量が所定の上限値を上回っていれば、バッファ輻輳
状態=01とし（ステップＳ２４）、所定の下限値を下回
っていれば、バッファ輻輳状態=10とし（ステップＳ２
６）、輻輳状態テーブル１６を更新する。上限値と下限
値の間の値であればバッファ輻輳状態=00となる（ステ
ップＳ２５）。ここで所定の上限値は下限値よりも大き
い値を設定することとする。

【００３０】図１３は、図２に示されるパケット転送制
御部１４における輻輳要因特定動作を示した図である。
パケット受信情報を受け取ると（ステップＳ３１）、輻
輳状態テーブル１６のバッファ輻輳状態を参照し、バッ
ファ閾値による輻輳判定を行う（ステップＳ３２、Ｓ３
４）。バッファ輻輳状態=00であれば、出力ポートへの
流量監視を基に輻輳制御を行う。流量監視輻輳制御で
は、まず輻輳状態テーブル１６のポート輻輳状態を参照
し、ポート輻輳状態=0の場合は輻輳していないと判断
し、ポーズパケットを送信せずにパケットを転送する
（ステップＳ３３→ステップＳ３７）。ポート輻輳状態
=1であれば、出力ポートは輻輳していることになり、転
送されたパケットの入力元ポートが出力ポートの輻輳要
因になっているかの判断を行う（ステップＳ３３→ステ
ップＳ３５）。ここで輻輳状態テーブル１６の個別輻輳
状態を参照し、個別輻輳状態=1であれば輻輳要因である
と判断し、パケットを転送すると同時に、転送されたパ
ケットの入力元ポートに対してIEEE802.3に準拠したポ
ーズパケットを送信する（ステップＳ３５→ステップＳ
３６）。個別輻輳状態=0の場合は輻輳要因でないため、
ポーズパケットの送信を行わずにパケットを転送する
（ステップＳ３５→ステップＳ３７）。これにより、流
量監視を行い、ポートの出力バッファを占有していない
入力元ポートに対してポーズパケットを送信せずに、輻
輳を制御することができる。

【００３１】また、バッファ輻輳状態=10の場合は、出
力バッファの空き容量が少なく、このままパケットの蓄
積が続けばパケットロスの可能性が考えられる状態であ
る。この状態では、個別転送流量の大小にかかわらずポ
ートを共用する入力元ポート全てが輻輳要因であると判
断し、パケットの転送を行うと同時に入力元ポートに対
してポーズパケットの送信を行う（ステップＳ３４→ス
テップＳ３８）。このことによりパケットロスを軽減し
つつ、流量監視による輻輳制御を行うことが可能とな
る。

【００３２】バッファ輻輳状態=01の場合は、出力バッ
ファの使用量が少ない状態である。ここで転送されてき
たパケットに対してポーズパケットを送信し、入力を一
定時間停止した場合には、出力バッファが一時的に空に
なり、出力ポートからパケットが送出されない期間が存
在する可能性がある。このためスループットの低下が予
想される。したがってバッファ輻輳状態=01の場合は、
個別転送流量にかかわらずポートは輻輳していないと判
断し、ポーズパケットの送信は行わずにパケットを転送
する（ステップＳ３４→ステップＳ３７）ことにより、
高スループットを実現させつつ、流量監視による輻輳制
御を行うことが可能となる。

【００３３】＜第２の実施の形態＞第２の実施の形態
は、割当流量値の決定方法が異なるのみで、その他の動
作は第１の実施の形態と同じである。第２の実施の形態
では、出力ポートを共用する入力元ポート数を監視し、
時間の経過とともに変化する共用数に応じてダイナミッ
クに割当流量値を変化させる。

【００３４】図１４に示すように流量計算輻輳判定部３
６−２は、第１の実施の形態の流量計算輻輳判定部３６
−１に割当流量監視部３６Ｅを設けている。割当流量監
視部３６Ｅは、出力ポートを共用している入力元ポート
数を監視する出力ポート共用数監視部３６Ｆと、入力元
ポートに割り当てる流量を算出する割当流量算出部３６
Ｇとで構成されている。

【００３５】図１５は転送流量テーブル４０の構成例を
示している。第１の実施の形態で示した転送流量テーブ
ル４０に加えて、第2の実施の形態では最終転送時刻の
項目を追加している。最終転送時刻はパケットが最後に
転送された入力元ポートごとのタイムスタンプである。
最終転送時刻から所定時間が経過してもパケットが転送
されなければ、その入力元ポートは出力ポートを使用し
ていないと判断され、1bitで構成されている使用状態は
0となる。また、ポートを使用していると判断された場
合の使用状態は1となる。割当流量は各入力元ポートに
割り当てられた流量であり、出力ポート別に設定され
る。

【００３６】図１６は図１４に示される流量計算輻輳判
定部３６−２の動作を示したフローチャートである。パ
ケットが転送されると、パケット解析部にてパケットサ
イズと入出力ポートを認識し（ステップＳ４１）、転送
流量テーブル４０の該当個所の最終転送時刻を更新する
（ステップＳ４２）。流量監視部３６Ｂは出力ポート総
流量と入力元ポート別の個別転送流量を計算し、転送流
量テーブル４０を更新する（ステップＳ４３）。流量が
計算されると、輻輳判断部３６Ｃで、ポート総流量とポ
ート出力可能流量とを比較し（ステップＳ４４）、比較
結果により転送流量テーブル４０のポート輻輳状態を更
新する（ステップＳ４５、Ｓ４６）。次のステップで、
ポート共用数監視部３６Ｆは、出力ポートを共用してい
る入力元ポート数を算出する。ここでは、単位時間の間
に出力ポートにパケットを転送した入力元ポートは、そ
の出力ポートを共用しているとみなされる。まず今のタ
イムスタンプと転送流量テーブル４０上の最終転送時刻
との比較を行う。

【００３７】最終転送時刻から規定の一定時間が経過し
ていれば、その入力元ポートは出力ポートを共用してい
ないと判断され、転送流量テーブル４０は使用状態=0と
更新される（ステップＳ４７）。一定時間経過していな
ければポート共用状態となり、使用状態=1となる。ポー
ト共用数監視部３６Ｆは、使用状態=1である入力ポート
の数を出力ポート別に算出し（ステップＳ４８）、これ
をポート共用数として認識する。そのポート共用数を用
いて、割当流量算出部３６Ｇでは、各入力元ポートに割
り当てられた割当流量を求める（ステップＳ４９）。割
当流量は、ポート出力可能流量をポート共用数で割るこ
とにより算出する。求められた割当流量は転送流量テー
ブル４０に更新される。次に割当流量超過判断部３６Ｄ
は転送流量テーブル４０の個別転送流量と割当流量を比
較し（ステップＳ５０）、比較結果により輻輳状態テー
ブル１６の個別輻輳状態を更新する（ステップＳ５１、
Ｓ５２）。

【００３８】このように出力ポートを共用する入力元ポ
ート数を随時監視し、ポートの共用数に応じた割当流量
値を求めることにより、ポート共用数の変化にダイナミ
ックに対応した流量監視による輻輳制御が可能となる。

【００３９】＜第３の実施の形態＞第３の実施の形態
は、パケット転送制御部における輻輳要因特定動作が異
なるのみで、その他の動作は第１及び第２の実施の形態
と同様である。図１７を用いて第３の実施の形態を説明
する。図１７のフローチャート中、図１３と同一ステッ
プ番号のステップは同一内容である。輻輳状態テーブル
１６を参照してバッファ閾値による輻輳判定を行う際
に、バッファ輻輳状態=10であった場合の動作が第１及
び第２の実施の形態と異なっている。バッファ輻輳状態
=10であれば、図２に示されるパケット転送制御部１４
は輻輳状態テーブル１６の個別輻輳状態を参照する（ス
テップＳ３４→ステップＳ３９）。ここで個別輻輳状態
=1であれば、そのパケットは転送せず廃棄すると同時
に、パケットの入力元ポートに対してIEEE802.3に準拠
したポーズパケットを送信する（ステップＳ３９→ステ
ップＳ３８）。個別輻輳状態=0であった場合には、輻輳
要因ではないと判断し、ポーズパケットの転送を行わず
にパケットを転送する（ステップＳ３９→ステップ３
７）。パケットを廃棄することにより出力バッファの破
綻を防ぎつつ、バッファを占有していない入力元ポート
には影響を与えずに流量監視による輻輳制御を行うこと
が可能となる。

【００４０】＜第４の実施の形態＞第４の実施の形態
は、図５に示される流量監視部３６Ｂの構成と移動平均
処理による流量計算方法が異なっている。その他は第１
から第３の実施の形態と同様の動作になる。図１８を用
いて移動平均処理による流量計算方法を説明する。モニ
ター周期はN個のサンプル周期から構成されるが、ここ
では現在のサンプル周期の１個前までのサンプル周期
を、（N-1）周期分まとめて過去周期としてあつかう。
新しく転送されてきたパケットのバイト数は現在のサン
プル周期の転送バイト数（r_now）に加えているため、時
刻tにおける流量（R_t）は、過去周期に転送されたバイ
ト数（r_past）と、現在サンプル周期に転送されたパケ
ットのバイト数（r_now）との和で表される。サンプル周
期が経過すると、モニター周期に転送されたバイト数
（r_past+r_now）の1サンプル周期分を削除したものを過
去周期転送バイト数（r_past）とする。この新しいr_past
の算出式を図１８中の式(１)に示す。そしてr_nowの値の
初期化を行い、流量監視を続ける。

【００４１】図１９は流量監視部３６Ｂの構成例を示し
ている。流量監視部３６Ｂは、流量計算部４２と流量計
算メモリ４６と流量算出区間移動部４４から構成されて
いる。流量計算メモリ４６は出力ポートごとにn個設け
られ、それぞれのメモリはポート総流量と個別転送流量
（n個）を保持している点は第１の実施の形態と同様で
あるが、流量を過去周期（past）と現在サンプル周期
（now）の２個の領域に格納している点が異なってい
る。なお、新しく転送されてきたパケットのバイト数は
現在サンプル周期（now）に加算され、流量計算部４２
は過去周期（past）と現在サンプル周期（now）の流量
の合計値を算出し、転送流量テーブル４０に書き込む。
流量算出区間移動部４４はサンプル周期ごとに駆動し、
過去周期内流量と現在サンプル周期内流量の合計を(N-
1)/N倍した値を過去周期（past）のメモリ領域に書き込
む。そして現在サンプル周期（now）の流量を初期化す
る。

【００４２】このような近似的な流量を算出することに
よって、流量監視部３６Ｂの流量計算メモリ領域が少な
い場合においても流量監視による輻輳制御を行うことが
可能となる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ポート
の出力バッファを占有していない入力元ポートに対して
ポーズパケットを送信せずに、輻輳を制御することがで
きるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の輻輳制御方法の第１の実施の形態を要
約して示す説明図

【図２】本発明の輻輳制御方法の第１の実施の形態を詳
しく示す説明図

【図３】図２のポート制御部を詳しく示すブロック図

【図４】図３のパケット送信部を詳しく示すブロック図

【図５】図２の流量制御部を詳しく示すブロック図

【図６】図２の輻輳状態テーブルを詳しく示す説明図

【図７】図５の転送流量テーブルを詳しく示す説明図

【図８】図５の割当流量監視部の処理を示すフローチャ
ート

【図９】図５の流量計算輻輳判定部の処理を示すフロー
チャート

【図１０】図５の流量監視部における流量の導出式を示
す説明図

【図１１】図５の流量監視部を詳しく示すブロック図

【図１２】図４の出力バッファ監視部の処理を示すフロ
ーチャート

【図１３】図２のパケット転送制御部の処理を示すフロ
ーチャート

【図１４】第２の実施の形態における図２の流量制御部
を詳しく示すブロック図

【図１５】図１４の転送流量テーブルを詳しく示す説明
図

【図１６】図１４の流量計算輻輳判定部の処理を示すフ
ローチャート

【図１７】第３の実施の形態における図２のパケット転
送制御部の処理を示すフローチャート

【図１８】第４の実施の形態における図５又は図１４の
流量監視部における流量の導出式を示す説明図

【図１９】第４の実施の形態における図５又は図１４の
流量監視部を詳しく示すブロック図

【図２０】従来の輻輳制御方法を要約して示す図

【符号の説明】

１０、１０Ａ 流量制御部 １２ 転送制御部 １４ パケット転送制御部 １６ 輻輳状態テーブル １８ 制御バス ２０ データバス ２２ ポート制御部 ２４ パケット受信部 ２５ リンク検出部 ２６ パケット送信部 ２８ 出力バッファ ３０ 出力バッファ監視部 ３２ ポーズパケット作成部 ３４ 送信処理部 ３６−１、３６−２ 流量計算輻輳判定部 ３６Ａ パケット解析部 ３６Ｂ 流量監視部 ３６Ｃ 輻輳判断部 ３６Ｄ 割当流量超過判断部 ３６Ｅ、３８ 割当流量監視部 ３６Ｆ ポート共用数監視部 ３６Ｇ 割当流量算出部 ３８Ａ 接続ポート数監視部 ３８Ｂ 割当流量算出部 ４０ 転送流量テーブル ４２ 流量計算部 ４４ 流量算出区間移動部 ４６ 流量計算メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 敦司 神奈川県川崎市多摩区東三田三丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 Ｆターム(参考） 5K030 GA13 HA08 HD03 KA03 LC11 MA13 MB02 MB09 5K033 AA03 CB06 CC01 DA15 DB03 DB13 DB17 DB18

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互接続された複数のトラフィックソー
   スを有するネットワークにおいて、 出力バッファに転送された流量を監視する流量計算輻輳
   判定ステップと、フローに割り当てる流量を算出する割
   当流量監視ステップと、割当流量を超えたフローを輻輳
   要因と判断する転送制御ステップとを有することを特徴
   とする輻輳制御方法。
2. 【請求項２】 前記流量計算輻輳判定ステップは、受信
   パケットのサイズを解析するパケット解析ステップを有
   し、フローごとに一定時間内の個別転送流量を算出する
   流量監視ステップを有し、一定時間内のポート総流量が
   ポート出力可能流量を超えた場合にポート輻輳と判断す
   る輻輳判断ステップを有し、前記個別転送流量が割当流
   量を超えたフローを個別輻輳と判断する割当流量超過判
   断ステップとを有することを特徴とする請求項１に記載
   の輻輳制御方法。
3. 【請求項３】 前記流量監視ステップは、フローごとに
   所定のステップ数(Ｎ)分のサンプル周期流量を保持し、
   受信したパケットのサイズを最新サンプル周期内にフロ
   ーごとに記憶するステップを有し、サンプル周期(s)が
   経過すると、最も古い時刻のサンプル周期内の値を０に
   し、その周期を現在サンプル周期とする流量算出区間移
   動ステップを有し、フローごとに全てのサンプル周期内
   の値を足し合わせて一定時間(s×Ｎ)内の受信流量を算
   出する流量計算ステップを有することを特徴とする請求
   項２に記載の輻輳制御方法。
4. 【請求項４】 前記割当流量監視ステップは、端末接続
   ポートの合計から１を減じた数を接続ポート数として算
   出する接続ポート数監視ステップを有し、ポート出力可
   能流量を前記接続ポート数で割ることにより割当流量を
   算出する割当流量算出ステップを有することを特徴とす
   る請求項１に記載の輻輳制御方法。
5. 【請求項５】 前記接続ポート数監視ステップは、出力
   ポートにおいてポートの端末接続状況を監視し、その情
   報を通知するリンク検出ステップを有し、リンク検出ス
   テップからの情報を受け取ることにより接続状態である
   前記ポートを判断することを特徴とする請求項４に記載
   の輻輳制御方法。
6. 【請求項６】 前記転送制御ステップは、出力バッファ
   においてバッファの使用量を監視する出力バッファ監視
   ステップを有し、バッファ使用量の度合いによって２以
   上の輻輳区分を設け、輻輳区分によって輻輳判断方法を
   変えることを特徴とする請求項１に記載の輻輳制御方
   法。
7. 【請求項７】 前記転送制御ステップは、バッファ使用
   量が所定の量を上回ったときに出力ポートが輻輳してい
   ると判断し、転送されたパケットのフローを輻輳要因で
   あると判断することを特徴とする請求項６に記載の輻輳
   制御方法。
8. 【請求項８】 前記転送制御ステップは、バッファ使用
   量が所定の量を下回ったときに出力ポートが輻輳してい
   ないと判断し、転送されたパケットに対して輻輳要因で
   あると判断しないことを特徴とする請求項６に記載の輻
   輳制御方法。
9. 【請求項９】 前記割当流量監視ステップは、一定時間
   内にパケット入力があったフローの合計から１を減じた
   数をポート共用数として算出するポート共用数監視ステ
   ップを有し、ポート出力可能流量をポート共用数で割る
   ことにより割当流量を算出する割当流量算出ステップを
   有することを特徴とする請求項１に記載の輻輳制御方
   法。
10. 【請求項１０】 前記ポート共用数監視ステップは、前
    記フローごとの最終パケット到着時刻を記憶するステッ
    プを有し、最終パケット到着時刻から現在時刻まで所定
    の時間が経過していれば一定時間内に入力がないフロー
    であると判断し、所定時間が経過していなければ入力が
    あったフローであると判断するステップを有し、入力が
    あったフロー数の合計を出力ポート共用数として算出す
    ることを特徴とする請求項９に記載の輻輳制御方法。
11. 【請求項１１】 前記転送制御ステップは、バッファ使
    用量が所定の量を上回ったときに、割当流量を超えてい
    るフローのみを輻輳要因フローであると判断することを
    特徴とする請求項６に記載の輻輳制御方法。
12. 【請求項１２】 前記転送制御ステップは、輻輳要因フ
    ローであると判断された入力元ポートからのパケットを
    廃棄し、その入力元ポートに対してポーズパケットを送
    信することを特徴とする請求項１１に記載の輻輳制御方
    法。
13. 【請求項１３】 前記流量監視ステップは、フローごと
    に過去周期と現在周期の流量を保持し、受信したパケッ
    トのサイズを現在周期に記憶するステップを有し、サン
    プル周期(s)経過すると過去周期内流量に現在周期内流
    量を加えた値を(Ｎ-1)/Ｎ倍したものを過去周期に記憶
    し、現在周期内流量値を０とする流量算出区間移動ステ
    ップを有し、過去周期と現在周期の流量を足し合わせる
    ことにより一定時間(s×Ｎ)内の受信流量を算出する流
    量計算ステップを有することを特徴とする請求項２に記
    載の輻輳制御方法。
14. 【請求項１４】 相互接続された複数のトラフィックソ
    ースを有するネットワークにおいて、 出力バッファに転送された流量を監視する流量計算輻輳
    判定部と、フローに割り当てる流量を算出する割当流量
    監視部と、割当流量を超えたフローを輻輳要因と判断す
    る転送制御部とを有することを特徴とする輻輳制御装
    置。
15. 【請求項１５】 前記流量計算輻輳判定部は、受信パケ
    ットのサイズを解析するパケット解析部を有し、フロー
    ごとに一定時間内の個別転送流量を算出する流量監視部
    を有し、一定時間内のポート総流量がポート出力可能流
    量を超えた場合にポート輻輳と判断する輻輳判断部を有
    し、個別転送流量が割当流量を超えたフローを個別輻輳
    と判断する割当流量超過判断部とを有することを特徴と
    する請求項１４に記載の輻輳制御装置。
16. 【請求項１６】 前記流量監視部は、フローごとに所定
    のステップ数(Ｎ)分のサンプル周期流量を保持し、受信
    したパケットのサイズを最新サンプル周期内にフローご
    とに記憶する流量計算メモリを有し、サンプル周期(s)
    経過すると、最も古い時刻のサンプル周期内の値を０に
    し、その周期を現在サンプル周期とする流量算出区間移
    動部を有し、フローごとに全てのサンプル周期内の値を
    足し合わせて一定時間(s×Ｎ)内の受信流量を算出する
    流量計算部を有することを特徴とする請求項１５に記載
    の輻輳制御装置。
17. 【請求項１７】 前記割当流量監視部は、端末接続ポー
    トの合計から１を減じた数を接続ポート数として算出す
    る接続ポート数監視部を有し、ポート出力可能流量を接
    続ポート数で割ることにより割当流量を算出する割当流
    量算出部を有することを特徴とする請求項１４に記載の
    輻輳制御装置。
18. 【請求項１８】 前記接続ポート数監視部は、出力ポー
    トにおいてポートの端末接続状況を監視し、その情報を
    通知するリンク検出部を有し、前記リンク検出部からの
    情報を受け取ることにより接続状態であるポートを判断
    することを特徴とする請求項１７に記載の輻輳制御装
    置。
19. 【請求項１９】 前記転送制御部は、出力バッファにお
    いてバッファの使用量を監視する出力バッファ監視部を
    有し、前記バッファ使用量の度合いによって２以上の輻
    輳区分を設け、前記輻輳区分によって輻輳判断方法を変
    えることを特徴とする請求項１４に記載の輻輳制御装
    置。
20. 【請求項２０】 前記転送制御部は、バッファ使用量が
    所定の量を上回ったときに出力ポートが輻輳していると
    判断し、転送されたパケットのフローを輻輳要因である
    と判断することを特徴とする請求項１９に記載の輻輳制
    御装置。
21. 【請求項２１】 前記転送制御部は、バッファ使用量が
    所定の量を下回ったときに出力ポートが輻輳していない
    と判断し、転送されたパケットに対して輻輳要因である
    と判断しないことを特徴とする請求項１９に記載の輻輳
    制御装置。
22. 【請求項２２】 前記割当流量監視部は、一定時間内に
    パケット入力があったフローの合計から１を減じた数を
    ポート共用数として算出するポート共用数監視部を有
    し、ポート出力可能流量を前記ポート共用数で割ること
    により割当流量を算出する割当流量算出部を有すること
    を特徴とする請求項１４に記載の輻輳制御装置。
23. 【請求項２３】 前記ポート共用数監視部は、フローご
    との最終パケット到着時刻を記憶する手段を有し、最終
    パケット到着時刻から現在時刻まで所定の時間が経過し
    ていれば一定時間内に入力がないフローであると判断
    し、所定時間が経過していなければ入力があったフロー
    であると判断する手段を有し、入力があったフロー数の
    合計を出力ポート共用数として算出することを特徴とす
    る請求項２２に記載の輻輳制御装置。
24. 【請求項２４】 前記転送制御部は、バッファ使用量が
    所定の量を上回ったときに、割当流量を超えているフロ
    ーのみを輻輳要因フローであると判断することを特徴と
    する請求項１９に記載の輻輳制御装置。
25. 【請求項２５】 前記転送制御部は、輻輳要因フローで
    あると判断された入力元ポートからのパケットを廃棄
    し、その入力元ポートに対してポーズパケットを送信す
    ることを特徴とする請求項２４に記載の輻輳制御装置。
26. 【請求項２６】 前記流量監視部は、フローごとに過去
    周期と現在周期の流量を保持し、受信したパケットのサ
    イズを現在周期に記録する流量計算メモリを有し、サン
    プル周期(s)経過すると過去周期内流量に現在周期内流
    量を加えた値を(Ｎ-1)/Ｎ倍したものを過去周期に記憶
    し、現在周期内流量値を０とする流量算出区間移動部を
    有し、過去周期と現在周期の流量を足し合わせることに
    より一定時間(s×Ｎ)内の受信流量を算出する流量計算
    部を有することを特徴とする請求項１５に記載の輻輳制
    御装置。