JP2002344500A - ノード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広帯域網においても、フロー間で公平に帯域
を利用できるようにする。 【解決手段】 到着したパケットを格納するキューを決
定するフロー識別部１０１、キュー毎に収容するフロー
数を推定する複数のフロー数推定部１０３、フロー数推
定部１０３と対の複数のキュー１０４、割り当て帯域や
キュー長等のスケジューリングに必要な情報を保持する
キュー情報管理部１０２、キュー情報管理部１０２の情
報をもとに各キューからのパケット出力を制御するスケ
ジューラ１０５を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広帯域網におい
て、フローあるいはコネクション間の公平性を実現する
ルータあるいはスイッチ等からなるノード装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】品質保障を行わないトラヒック（いわゆ
るBest effortトラヒック）においては、ユーザは帯域
や遅延等の品質に関する保障を受けることはできない
が、網との契約を行わずに自由な帯域でデータを送信す
ることができる。このようなトラヒックに対しては、各
ユーザのフローやコネクションが各々公平に帯域を使用
できることが重要であり、特定のユーザが網帯域を占有
することで他のユーザが帯域を使用できなくなる事態は
避けるべきである。

【０００３】このため、ルータあるいはスイッチ等のノ
ードにおいては、以下のような方式を用いることによっ
て公平性を実現することが提案されている。なお、以
下、簡単のため、”ルータあるいはスイッチ”を単に”
ノード装置”と示し、”フローおよびコネクション”を
単に”フロー”と示し、”パケットおよびセル”を単
に”パケット”と示す。

【０００４】第一の方式は、文献１に示されているよう
に、ネットワーク内の全ノード装置においてフロー毎に
キューを割り当てる方式である（文献１：M. Katavenis
他,"Weighted Round-Robin Cell Multiplexing in a Ge
neral-Purpose ATM SwitchChip", IEEE Journals on Sa
lectec Areas in Communication, Col.9, No.8, 1991や
M. Shreedher他, "Efficient fair queueing using def
icit round-robin",IEEE/ACM Transactions on Network
ing, vol.4, no.3, pp.375-385, 1996等）。

【０００５】この方式のスケジューリングアルゴリズム
では、各キュー対して明示的に品質を保障することが可
能であり、また各キュー間で公平に帯域を共用させるこ
とも可能である。従って、これらのスケジューリングア
ルゴリズムを用いて各キューからのパケット出力制御を
行うことにより、各フローに対して公平に帯域を割り当
てることが可能である。本方式の一例として、文献２
（特開平１１−２１５１４２号公報）において、各ＡＴ
Ｍコネクション毎にキュー（セルバッファ）を用意する
ことで、各コネクション毎に公平に帯域を分配する方式
が示されている。

【０００６】第二の方式は、ノード装置において入力回
線毎や、出力回線毎、サービスクラス毎等の集約された
単位毎にキューを用意し、各キュー内には複数のフロー
を収容するが、フロー毎にパケットの廃棄制御を行うこ
とによって公平性を実現する方式である。第二の方式の
一例として、文献３（特開平１１−８８３４３号公報）
において、最低保証帯域以上のコネクションでかつ共用
帯域に余裕がないコネクションのセルをパケット単位で
通過阻止して廃棄することにより、コネクション毎の公
平性を実現する方式が示されている。

【０００７】第三の方式は、網の入り口の比較的低速な
ノード装置（以下エッジノード）において、各フローの
使用帯域に応じてパケットの廃棄優先度をヘッダに書き
込み、網内部の高速なノード装置（以下コアノード）に
おいては、ヘッダに書き込まれている廃棄優先度の情報
に基づいてパケットの廃棄制御を行う方式である。網内
部のノード装置においては、輻輳が発生すると廃棄優先
度の高いパケットを優先して廃棄することにより公平性
を実現する。

【０００８】この第三の方式の一例として、文献４に示
される方式では、エッジノードにおいて設定帯域以上の
帯域を使用しているフローに関しては、このフローのパ
ケットのうち設定帯域以上に相当する個数のパケットの
廃棄優先度を高優先に設定し、コアノードにおいては高
優先に設定されたパケットを優先的に廃棄する（文献
４：S. Blake他, "An Architecture for Diffentiated
Services" (IETF RFC-2475, 1998)）。

【０００９】第四の方式は、第三の方式とほぼ同様であ
るが、エッジノードにおいてパケットの優先度をヘッダ
に書き込むのではなく、このパケットが属するフローの
使用帯域をパケットのヘッダに書き込む点が異なる。本
方式の一例として、文献５に示される方式では、エッジ
ノードにおいて各フローが使用している帯域をパケット
のヘッダに書き込み、コアノードではフロー１本あたり
の公平な使用帯域量を計算し、前記帯域量を超えている
パケットに対しては超えている帯域量に応じて確率的に
パケットを廃棄する（文献５：I. Stoica他, "Core-sta
teless Fair Queueing: Achieving Approximately Fair
Bandwidth Allocations in High SpeedNetworks" (SIG
COMM'98, 1998)）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】第一の問題点は、前記
第一の方式を広帯域網に適用することが難しいことであ
る。広帯域網においては回線速度が非常に高速であり、
また収容するフロー数も膨大であるため、第一の方式で
は多くのキューを高速にスケジューリングする必要があ
る。しかしながら、現在のハードウエア技術ではＬＳＩ
外部の大容量なメモリは高速に動作させることができ
ず、またＬＳＩ内蔵の高速なメモリはこの容量が限定さ
れるため、第一の方式に必要な大規模かつ高速な記憶資
源を実現することが困難な状況である。

【００１１】第二の問題点は、前述した第二の方式を広
帯域網に適用することが難しいことである。第二の方式
においては、管理するキューの数が少ないためこれらの
キューを高速に実現することは可能であるが、廃棄制御
に関してはフロー毎に管理する必要がある。このため、
やはり大規模かつ高速な記憶資源が必要であり、第一の
方式と同様に広帯域網に対応することは難しい。

【００１２】第三の問題点は、前記第三の方式では正確
な公平性を実現できないことである。第三の方式では、
廃棄優先と非優先の２種類の情報しかパケットが持たな
い。このため、第三の方式では、廃棄優先度を決める閾
値以上のフローと閾値以下のフローの公平性は向上して
も、閾値以上のフロー間の公平性や、閾値以下のフロー
間の公平性は向上しない。

【００１３】また、エッジノードでは、網内部の輻輳と
は無関係に廃棄優先度が決められるため、エッジノード
での輻輳度とネットワーク内部での輻輳度が大きく異な
れば公平性は大きく劣化する。例えば、エッジノードに
比べて網内部が遥かに輻輳している場合、エッジノード
では殆どのパケットの廃棄優先度が低く設定され、コア
ノードでは廃棄優先度の低いパケットが多数廃棄され
る。このため、第三の方式では、わずかしか帯域を使用
していないフローのパケットでも、廃棄されることにな
る。

【００１４】第四の問題点は、前記第四の方式ではパケ
ットヘッダ内に帯域情報を持たせるため、プロトコルの
変更が必要であることである。第四の方式を実装してい
ないルータでは、拡張されたパケットヘッダを扱うこと
ができないため、網内の全てのノードを更新する必要が
ある。

【００１５】以上をまとめると、第一および第二の問題
点は、ノード装置においてフロー毎の情報を持たなけれ
ばならない点である。高速性を要求されるノード装置に
おいては、多くの情報を保持することは難しい。また第
三および第四の問題点は、パケット自身にフローの関す
る情報を保持させる点にある。パケット自身に詳細な情
報を持たせるためには、プロトコル変更が必要であり実
現性に乏しい。また、より実現しやすくするため、パケ
ットに持たせる情報を廃棄優先度に限定してプロトコル
変更を最小限とした場合、網帯域使用の公平性が劣化す
る。

【００１６】本発明は、以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、広帯域網においても、フロ
ー間で公平に帯域を利用できるようにすることを目的と
する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のノード装置は、
入力したパケットを、このパケットの属性情報に基づい
て複数のキューのいずれかに格納し、キューからスケジ
ューラを用いてパケットを出力回線に出力するノード装
置において、入力パケットのヘッダ情報，入力回線の識
別子，波長を含む属性情報を用いて格納するキューを決
定するフロー識別部と、キューに対する割り当て帯域の
スケジューリングに必要な情報を保持するキュー情報管
理部と、キューからのパケット出力を制御するスケジュ
ーラと、キュー各々に対応してキューに収容しているフ
ローの数を推定し、収容するフロー数に応じて対応する
キューに対して割り当てる帯域を変更する複数のフロー
数推定部とを備えたものである。この発明によれば、各
キューに対応してこのキューのフロー数が推定され、各
キューにおいて推定されたフロー数によって、各キュー
へ割り当てられる帯域が変更される。

【００１８】上記発明において、スケジューラからの出
力回線上の余剰帯域を求める余剰帯域計算部と、この余
剰帯域に基づいて割り当て帯域を再計算してキュー情報
管理部における情報を変更する割り当て帯域計算部とを
新たに備え、フロー数推定部は、出力回線上に余剰帯域
がある場合は、対応するキューの収容フロー数に応じて
余剰帯域を各キューに再度割り当てるようにしてもよ
い。

【００１９】本発明の他の形態のノード装置は、入力し
たパケットを複数のポリサを用いて廃棄制御を行い、廃
棄を行わなかった場合にはパケットをＦＩＦＯキューに
格納し、このＦＩＦＯキューからパケットを出力回線に
出力するノード装置において、入力パケットのヘッダ情
報，入力回線の識別子，波長を含む属性情報を用いて適
用するポリサを決定するフロー識別部と、ポリサに対す
る割り当て帯域を含むポリシングに必要な情報を保持す
るポリシング情報管理部と、入力したパケットを格納す
るＦＩＦＯキューと、ポリサに対応してこのポリサに収
容されているフローの数を推定し、収容されているフロ
ーの数に応じて各々のポリサに対して割り当てる帯域を
変更するフロー数推定部と、出力回線上の余剰帯域を求
める余剰帯域計算部と、この余剰帯域計算部が求めた余
剰帯域に基づいて割り当て帯域を再計算する割り当て帯
域計算部とを備えたものであり、フロー数推定部は、出
力回線上に余剰帯域がある場合にはポリサの収容フロー
数に応じて余剰帯域をポリサに再度割り当てる。

【００２０】上記発明において、フロー数推定部は、過
去に到着したフローの履歴を格納する到着フロー履歴記
憶部を備え、パケット入力時に入力パケットのフロー識
別子を用いて履歴を検索することによってフロー数を推
定する。また、上記発明において、フロー数推定部は、
過去に到着したフローの履歴を格納する到着フロー履歴
記憶部を備え、自身に入力した全てのパケットの合計帯
域を計測し、パケット入力時にこのパケットのフロー識
別子を用いて履歴を検索することによってパケットが属
するフローの使用帯域を推定する帯域推定を複数回行っ
て自身で扱う全フローの平均帯域を推定し、自身への全
入力パケットの合計帯域と平均帯域を用いてフロー数を
推定する。

【００２１】上記発明において、フロー数推定部は、過
去に到着したフローの履歴を格納する到着フロー履歴記
憶部を備え、この到着フロー履歴記憶部に記憶された履
歴の各エントリが、フロー識別子，エントリが登録され
た時刻、入力パケットによってエントリが参照された回
数，エントリを参照した入力パケットのパケット長合計
を含む履歴情報のうちの少なくとも１つを備える。

【００２２】上記発明において、フロー数推定部は、過
去に到着したフローの履歴をエントリとして格納し、格
納されている格納エントリにフロー識別子を登録する到
着フロー履歴記憶部と、入力パケットのフロー識別子
と、到着フロー履歴記憶部に格納されている中から選ん
だエントリに登録されているフロー識別子とが一致する
一致確率を保存する一致確率保存部と、一致確率から推
定フロー数を計算するフロー数計算部とを備え、フロー
数推定部は、パケット入力時に入力パケットのフロー識
別子と到着フロー履歴から選んだ選択エントリに登録さ
れているフロー識別子とを比較して一致確率を求め、求
めた一致確率の平均を一致確率保存部に保存し、比較が
不一致であれば、ある確率で選択エントリに入力パケッ
トのフロー識別子を登録し、フロー数計算部は、一致確
率から算出した値を推定フロー数とする。

【００２３】上記発明において、フロー数推定部は、各
エントリにフロー識別子，ヒット数，パケット長合計を
エントリとして登録する到着フロー履歴記憶部と、全フ
ローの平均レートの推定値である推定平均レートを保存
する推定平均レート保存部と、対応するキューに到着す
るトラヒックを計測する入力トラヒック計測部と、推定
平均レートと入力トラヒック計測部が計測した入力トラ
ヒックとからフロー数を計算するフロー数計算部とを備
え、フロー数推定部は、パケット入力時に、入力した入
力パケットのフロー識別子と到着フロー履歴記憶部に登
録された中からランダムに選んだ選択エントリに登録さ
れているフロー識別子とを比較し、この比較が一致した
場合には、ヒット回数およびパケット長合計を更新し、
比較が不一致である場合は、所定の確率で選択エントリ
に入力パケットのフロー識別子を登録し、ヒット数およ
びパケット長合計を１および入力パケットのバイト数へ
と設定し、入力パケットが属するフローが使用している
帯域をヒット数およびパケット長合計をもとにして推定
して推定帯域を求め、推定帯域をもとに自身に収容され
ている全フローの平均帯域の推定値を更新し、自身への
全パケットの合計帯域と平均帯域を用いてフロー数を推
定する。

【００２４】上記発明において、到着したフローの履歴
を用いてパケット制御を行う廃棄制御部を備え、この廃
棄制御部は、特定パケットが到着した時に、到着したフ
ローの履歴のヒット数またはパケット長合計が所定の閾
値を超えた場合には、キュー情報管理部における特定パ
ケットの廃棄優先度を高くするようにしてもよい。

【００２５】上記発明において、１本あたりのフローに
与えるべき帯域を計算する目標帯域計算部と、この目標
帯域計算部が算出した目標帯域と到着フロー履歴を用い
てパケット廃棄の制御を行う廃棄制御部とを備え、目標
帯域計算部は、出力回線の容量と全フロー数推定部にお
ける推定フロー数を用いて目標帯域を計算し、特定パケ
ットが到着した時に特定パケットが属するフローの帯域
を計算した際、この計算した帯域が目標帯域を超えた場
合には、キュー情報管理部における特定パケットの廃棄
優先度を高くするようにしてもよい。

【００２６】上記発明において、パケットのヘッダに廃
棄優先度の書き込みを行う廃棄優先度設定部を備え、到
着したフローの履歴におけるヒット数およびパケット長
合計がある閾値を超えている場合、または、入力した入
力パケットの属するフローの推定帯域が予め設定されて
いる目標帯域を超えている場合において、対応するキュ
ーのキュー長がある閾値を超えていなければ、入力パケ
ットの廃棄を行わず、キュー情報管理部における入力パ
ケットの廃棄優先度を高くし、キュー情報管理部におい
て入力パケットが高廃棄率に設定されてあり、かつ入力
パケットを格納するキューのキュー長が、予め定められ
た閾値を超えている場合には、入力パケットを廃棄する
ようにしてもよい。

【００２７】上記発明において、キューに到着するフロ
ー数が、キューに用意された到着フロー履歴数以下にな
ったことを検出する手段と、キューに到着するフロー数
が、キューに用意された到着フロー履歴数よりも多くな
ったことを検出する手段とを備え、キューに到着するフ
ロー数が、キューに用意された到着フロー履歴数以下の
場合には、到着フロー履歴に登録されているフロー数か
ら推定フロー数を求めるようにしてもよい。

【００２８】上記発明において、キューに到着するフロ
ー数が、キューに用意された到着フロー履歴数以下にな
ったことを検出する手段と、キューに到着するフロー数
が、キューに用意された到着フロー履歴数よりも多くな
ったことを検出する手段とを備え、キューに到着するフ
ロー数がキューに用意された到着フロー履歴数以下にな
った場合には、到着フロー履歴を削減し、キューに到着
するフロー数がキューに用意された到着フロー履歴数よ
りも多くなった場合には、到着フロー履歴を増加するよ
うにしてもよい。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。 ＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形態におけるノ
ード装置の構成を示す構成図である。このノード装置
は、到着したパケットを格納するキューを決定するフロ
ー識別部１０１、キュー毎に収容するフロー数を推定す
る複数のフロー数推定部１０３、フロー数推定部１０３
と対の複数のキュー１０４、割り当て帯域やキュー長等
のスケジューリングに必要な情報を保持するキュー情報
管理部１０２、キュー情報管理部１０２の情報をもとに
各キューからのパケット出力を制御するスケジューラ１
０５を備える。

【００３０】フロー識別部１０１は、入力パケットが属
するフローの識別子と、このフローが属する品質クラス
と、入力回線番号等のフロー毎に一意である情報とを用
い、入力したパケットを格納すべきキューを選択する。
なお、フローの識別子とは、「ＩＰ ｖｅｒｓｉｏｎ
４」を例に説明すると、送信元ＩＰアドレス，送信先Ｉ
Ｐアドレス，第四層プロトコル番号，送信元ポート番
号，送信先ボート番号の組である。また、品質クラス
は、「ＩＰ ｖｅｒｓｉｏｎ４」を例に説明すると、Ｉ
Ｐヘッダ中のＴＯＳフィールドとなる。

【００３１】キュー選択に関しては、同一のフローに属
するパケットは同一のキューへと格納するという条件さ
え満たしていればよい。従って、キューを選択する際に
は、上述したフローの識別子全ての情報を用いる必要は
無い。例えば、キュー数が少ない場合には、入力ポート
番号のみでキューを選択しても良く、またキュー数が多
い場合には、全ての情報を用いてキューを選択しても良
い。また、上述した情報からキューを選択する際のアル
ゴリズムも任意であり、例えば、上述した情報の値の合
計をキュー数で割った剰余をキューの識別子として用い
たり、また情報をビット列として羅列しこれをＣＲＣ−
ｘで割った剰余をキューの識別子として用いても良い。

【００３２】スケジューラ１０５はキュー情報管理部１
０２において設定された各キューの割り当て帯域に従っ
てってパケット出力が可能なスケジューリングアルゴリ
ズムを採用していれば、この構成は任意である。ただ
し、本実施の形態においては出力回線に余剰帯域がある
場合、この余剰帯域を各キューに対して公平に分配する
機構を備えているとする。このようなスケジューリング
アルゴリズムとしては、ＷＲＲやＤＲＲなどが挙げられ
る。

【００３３】キュー情報管理部１０２の構成例を図２に
示す。キュー情報管理部１０２はスケジューリングを行
う際に必要な情報を格納するテーブルであり、例えば図
２のように、各キューの割り当て帯域およびキュー長等
を格納する。各キューへの割り当て帯域はこのキューに
対応するフロー数推定部１０３において推定フロー数が
更新される毎に動的に変更される。

【００３４】フロー数推定部１０３は対応するキュー１
０４内に収容されているフローの数を推定する。フロー
数推定部においてフロー毎の情報が管理できればフロー
数を正確に推定することができるが、フロー数に比例し
ない情報量を実現することが本発明の目的であるため、
フロー数推定のアルゴリズムとしてはフロー数に比例し
ない固定量の記憶資源のみを用いて推定を行わなければ
ならない。条件を満たすアルゴリズムとして文献６に紹
介されている方式があり、本実施の形態ではこの方式を
参考にフロー数推定を行う（文献６：T. J. Ott他, "SR
ED: StabilizedRED", IEEE INFOCOM'96）。

【００３５】図３は、本実施の形態におけるフロー数推
定部１０３の構成を示す構成図である。フロー数推定部
１０３は、複数のフロー識別子を保持する到着フロー履
歴記憶部１０６、一致確率保存部１０７、フロー数計算
部１０８を備える。文献６に示された方式では、回線全
体のフロー数を推定するため到着フロー履歴は１つであ
るが、本実施の形態においては、キュー毎にフロー数を
推定するため、到着フロー履歴を各フロー数推定部毎に
用いる。すなわち、本実施の形態では、各フロー数推定
部１０３毎に、到着フロー履歴記憶部１０６を備えるよ
うにした。

【００３６】以下、フロー数推定部１０３の動作につい
て、図４のフローチャートを用いて説明する。図１に示
すノード装置にパケットが到着したとき、フロー識別部
１０１において到着したパケットが属するフローの識別
子や品質クラス，入力回線番号などを用い、到着したパ
ケットを格納するキュー１０４を決定する。次いで、格
納先のキュー１０４に対応するフロー数推定部１０３に
おいて、キュー１０４内の推定フロー数を以下の様に更
新する。

【００３７】まず、ステップＳ４０１で、フロー数推定
部１０３のフロー数計算部１０８は、到着フロー履歴記
憶部１０６に記憶されている到着フロー履歴から、１つ
のエントリ（履歴エントリ）をランダムに選択する。次
いで、ステップＳ４０２で、フロー数計算部１０８は、
ランダムに選択した履歴エントリに書かれているフロー
識別子と入力したパケットのフロー識別子を比較する。
この比較の結果、２つが一致しなければ、ステップＳ４
０３に進み、一致確率保存部１０７に保存されている一
致確率の時間平均に（１−α）を乗じて新たな一致確率
とする。なお、αは、予め設定されている規定値であ
る。次いで、フロー数計算部１０８は、任意の確率ｑ
（ステップＳ４０４）によって、エントリのフロー識別
子を入力したパケットのフロー識別子に更新する（ステ
ップＳ４０５）。

【００３８】一方、ステップＳ４０２の比較で一致した
場合、ステップＳ４０６に進み、フロー数計算部１０８
は、一致確率保存部１０７に保存されている一致確率の
時間平均に（１−α）を乗じ、かつαを加算して新たな
一致確率とする。この後、ステップＳ４０７で、フロー
数計算部１０８は、更新された新たな一致確率の逆数を
求め、これを推定フロー数とする。

【００３９】以上のように推定フロー数が更新された
後、フロー数推定部１０３は、更新された推定フロー数
に定数を乗じた値を割り当て帯域としてキュー情報管理
部１０２に書き込む。最後に、フロー数推定部１０３
は、入力パケットを適切なキュー１０４に格納して処理
を終了する。なお、本実施の形態においては、余剰帯域
が生じた場合スケジューラ１０５が、これを公平に分配
する機構を備えているとしているため、割り当て帯域の
総合計がリンク容量以下となってもよい。一方、パケッ
ト出力時には、キュー情報管理部１０２に書き込まれた
割り当て帯域に従ってい、スケジューラ１０５が、各キ
ュー１０４からのパケット出力を行う。

【００４０】＜実施の形態２＞つぎに、本発明の他の形
態について説明する。図５は、本発明の他の形態におけ
るノード装置の構成を示す構成図である。本実施の形態
のノード装置は、前述した実施の形態の構成に加え、出
力回線上の余剰帯域を求める余剰帯域計算部２０６と、
割り当て帯域計算部２０７とを新たに備えるようにした
ものである。割り当て帯域計算部２０７は、回線容量を
全キューの推定フロー数の合計で割ることにより、フロ
ー１本あたりの割り当て帯域を計算し、これに各キュー
の推定フロー数を乗じて各キューの割り当て帯域を計算
する。

【００４１】本実施の形態において、スケジューラ１０
５は、割り当て帯域と等しい帯域でのみパケット出力を
行い、出力回線上に余剰帯域が生じてもこの余剰帯域を
各キューに再配分しない。他の構成は、図１に示したノ
ード装置と同様である。

【００４２】つぎに、図５を参照して本実施の形態にお
けるノード装置の動作について説明する。図５のノード
装置にパケットが到着したとき、フロー識別部１０１に
おいて、到着したパケットが属するフローの識別子や品
質クラス，入力回線番号などを用い、到着したパケット
の格納先のキュー１０４を決定する。また、この決定さ
れたキュー１０４に対応するフロー数推定部１０３が、
前述の実施の形態でも説明したように、このキュー１０
４内の推定フロー数を更新する。

【００４３】つぎに割り当て帯域計算部２０７におい
て、全てのキュー１０４の推定フロー数を合計して出力
回線上の全フロー数を推定し、出力回線の容量を推定し
た全フロー数で割ることで、フロー１本あたりの帯域を
求める。次いで、求めた帯域に推定フロー数を乗ずるこ
とで割り当てる帯域を計算し、これをキュー情報管理部
１０２に書き込む。最後に、入力パケットを適切なキュ
ー１０４に格納して処理を終了する。パケット出力時の
処理については、前述した実施の形態と同様である。さ
らに、本実施の形態では、余剰帯域計算部２０６によっ
て余剰帯域が検出された場合、余剰帯域量に応じて各キ
ュー１０４の割り当て帯域を増加させる。

【００４４】＜実施の形態３＞つぎに、本発明の他の形
態について説明する。図６は、本発明の他の形態におけ
るノード装置の構成を示す構成図である。図６のノード
装置は、まず、前述した実施の形態と同様に、フロー識
別部１０１，フロー数推定部１０３，余剰帯域計算部２
０６，割り当て帯域計算部２０７を備える。加えて、本
実施の形態では、ノード装置に、設定された割り当て帯
域以上のパケットを廃棄する複数のポリサ３０４を設け
るようにした。また、割り当て帯域等のポリサ３０４毎
のパラメータを保持するポリシング情報管理部３０２
と、ＦＩＦＯキュー３０５を備えるようにした。

【００４５】ポリシング情報管理部３０２は、各ポリサ
３０４がポリシングを行うために必要な割り当て帯域等
の情報を保持し、ポリサ３０４は、ポリシング情報管理
部３０２の情報に従ってってポリシングを行う。図６の
ノード装置では、キューはＦＩＦＯキュー３０５のみで
あり、全てのフローのパケットは、ＦＩＦＯキュー３０
５に格納され、この先頭から出力される。

【００４６】つぎに、図６のノード装置の動作について
説明する。図６のノード装置にパケットが到着したと
き、フロー識別部１０１が、到着したパケットのフロー
の識別子や品質クラス，また入力回線番号などを用い、
到着したパケットを通過させるポリサ３０４を決定す
る。また、決定したポリサ３０４に対応するフロー数推
定部１０３が、このポリサ３０４を通過している推定フ
ロー数を更新する。

【００４７】つぎに、割り当て帯域計算部２０７が、全
ポリサ３０４の推定フロー数を合計して出力回線上の全
フロー数を推定し、出力回線の容量を全フロー数で割る
ことによってフロー１本あたりの帯域を求める。次い
で、求めた帯域に推定フロー数を乗ずることで上記ポリ
サ３０４に割り当てる帯域を計算し、これをポリシング
情報管理部３０２に記憶させる。つぎに、上記ポリサ３
０４を用いて入力パケットを廃棄するか否かを決定し、
廃棄しないと判断した場合には、入力したパケットをＦ
ＩＦＯキュー３０５に格納する。

【００４８】なお、パケット出力時の処理は、ＦＩＦＯ
キュー３０５の先頭からパケットを取り出して、これを
出力回線に出力するだけである。さらに、本実施の形態
では、余剰帯域計算部２０６によって余剰帯域が検出さ
れた場合、余剰帯域量に応じて各ポリサ３０４の割り当
て帯域を増加させる。またＦＩＦＯキュー３０５内のキ
ュー長に応じて割り当て帯域を増減させる処理も行う。

【００４９】＜実施の形態４＞つぎに、本発明の他の形
態について説明する。本実施の形態では、図１に示した
ノード装置のフロー数推定部１０３を、図７に示すよう
に構成されたフロー数推定部１０３ａとしたものであ
る。従って、本実施の形態のノード装置は、図１に示し
たノード装置に比較して、フロー数推定部１０３ａの構
成および動作が異なるのみであり、以下では他の構成に
関する説明は省略する。

【００５０】本実施の形態のフロー数推定部１０３ａ
は、キュー１０４（図１）内の各フローが使用している
帯域を推定し、帯域を推定したキュー１０４に収容され
ている全てのフローの平均帯域を推定し、このキュー１
０４への全入力帯域を平均帯域で割ることによって各キ
ュー１０４に収容されているフロー数を推定する。な
お、以下本実施の形態ではパケット長が一定であると仮
定している。

【００５１】本実施の形態におけるフロー数推定部１０
３ａは、図７に示すように、フロー識別子とヒット回数
をエントリとして持つ到着フロー履歴記憶部１０６ａ
と、キュー１０４に収容されている全フローの平均帯域
を保持する推定平均帯域保存部７０７と、フロー数計算
部１０８ａと、キュー１０４へのパケット到着率を計測
する入力トラヒック計測部７０９とを備える。到着フロ
ー履歴記憶部１０６ａが記憶しているヒット回数とは、
入力パケットのフロー識別子が、ランダムに選ばれたエ
ントリのフロー識別子と一致した回数である。

【００５２】以下、フロー数推定部１０３ａの動作につ
いて図８のフローチャートを用いて説明する。図１に示
したノード装置のフロー数推定部１０３と同様に、パケ
ットが到着すると、まず到着フロー履歴からランダムに
エントリを選択し（ステップＳ８０１）、選択したエン
トリに保存されているフロー識別子と入力パケットのフ
ロー識別子を比較する（ステップＳ８０２）。ステップ
Ｓ８０２の比較の結果、２つのフロー識別子が等しい場
合、選択したエントリのヒット回数に１を加える（ステ
ップＳ８０３）。

【００５３】一方、ステップＳ８０２の比較の結果、２
つのフロー識別子が等しくなければ、確率ｑ（ステップ
Ｓ８０４）で、ステップＳ８０５〜ステップＳ８０８に
示す推定フロー数の更新およびエントリの置き換えを行
う。まず、ステップＳ８０５で、ランダムに選択したエ
ントリのヒット回数より推定帯域を計算し、ステップＳ
８０６で、推定平均帯域保存部７０７に保存されている
推定平均帯域を更新する。次いで、ステップＳ８０７
で、推定フロー数を算出し、ステップＳ８０８で、エン
トリのヒット回数を０に戻し、また、フロー識別子を入
力パケットの識別子で置き換える。

【００５４】推定フロー数の算出について説明すると、
上述のようにエントリが置き替えられる場合、置き換え
前のヒット回数は、このエントリに対するヒット回数の
最大値となり、この値は置き換え前に上記エントリ登録
されていたフローの帯域と相関関係を持つ。従って、入
力パケットが属するフローの帯域は、以下の様に推定で
き、推定フロー数を更新することができる。

【００５５】ヒット回数の最大値は、対応するフローの
帯域に対して増加関数であり、この最大値を用いて対応
するフローの帯域を推定することができる。この帯域推
定のための関数としては、例えば、いずれかのキュー１
０４へのパケット到着率を用いてつぎのように計算でき
る。「推定帯域＝キュー１０４へのパケット到着率の合
計×｛ｑ×ヒット回数の最大値／（１＋ｑ×ヒット回数
の最大値）｝」。つぎに、得られた推定帯域から、キュ
ー１０４へ到着する全フローの帯域の平均を求める。

【００５６】ここで、ｋ回目の帯域推定で得られた推定
帯域Ｒ（ｋ）とすると、推定平均帯域は「｛Σ（１＜＝
ｋ＜＝Ｎ）Ｒ（ｋ）｝／Ｎ 」と求めることができる。
実際には、帯域の高いフローのパケットは到着回数が多
く、多くの回数の帯域推定が行われていることを考慮す
ると、推定平均帯域は、つぎに示すように、推定帯域の
逆数で重み付けして求めることが望ましい。推定平均帯
域＝｛Σ（１＜＝ｋ＜＝Ｎ）（Ｒ（ｋ）／Ｒ（ｋ））｝
／｛Σ（１＜＝ｋ＜＝Ｎ）（１／Ｒ（ｋ））｝。 フロー数計算部１０８ａは、入力トラヒック計測部７０
９が計測したキュー１０４へのパケット到着率を、上述
のことにより算出した推定平均帯域で割ることで、推定
フロー数を算出する。

【００５７】＜実施の形態５＞つぎに、本発明の他の形
態について説明する。本実施の形態においては、図１に
示したノード装置のフロー数推定部１０３を、図９に示
すように構成されたフロー数推定部１０３ｂとしたもの
である。従って、本実施の形態のノード装置は、図１に
示したノード装置に比較して、フロー数推定部１０３ｂ
の構成および動作が異なるのみであり、以下では他の構
成に関する説明は省略する。本実施の形態の特徴は、上
述した図７に示すフロー数推定部１０３ａを用いたノー
ド装置に比較して、可変長パケットに対応できるよう変
更した点である。

【００５８】フロー数推定部１０３ｂは、図９に示すよ
うに、フロー識別子とヒット回数と入力パケットのパケ
ット長の合計などの履歴情報をエントリとして持つ到着
フロー履歴記憶部１０６ｂと、キュー１０３（図１）に
収容されている全フローの平均帯域を保持する推定平均
帯域保存部７０７と、フロー数計算部１０８ｂと、キュ
ー１０４へのパケット到着率，全入力パケットの合計帯
域および全入力パケットの平均パケット長を計測する入
力トラヒック計測部９０９を備える。

【００５９】以下、本実施の形態のフロー数推定部１０
３の動作について、図１０のフローチャートを用いて説
明する。図１に示したノード装置のフロー数推定部１０
３と同様に、パケットが到着すると、まず到着フロー履
歴からランダムにエントリを選択し（ステップＳ１００
１）、選択したエントリに保存されているフロー識別子
と入力パケットのフロー識別子を比較する（ステップＳ
１００２）。ステップＳ１００２の比較の結果、２つの
フロー識別子が等しい場合、到着フロー履歴記憶部１０
６ｂの選択したエントリのヒット回数に１を加え、か
つ、パケット長合計に入力パケット長を加える（ステッ
プＳ１００３）。

【００６０】一方、ステップＳ１００２の比較で２つの
フロー識別子が等しくなければ、確率ｑ（ステップＳ１
００４）で、ステップＳ１００５〜ステップＳ１００８
に示すように推定フロー数の更新およびエントリの置き
換えを行う。まず、ステップＳ１００５で、ランダムに
選択したエントリのヒット回数より推定帯域を計算し、
ステップＳ１００６で、推定平均帯域保存部７０７に保
存されている推定平均帯域を更新する。次いで、ステッ
プＳ１００７で、推定フロー数を算出し、ステップＳ８
０９で、エントリのヒット回数を０に戻し、エントリの
パケット長合計を入力パケット長にし、エントリのフロ
ー識別子を入力パケットのフロー識別子とする。

【００６１】エントリの置き換えは、以下に示すように
帯域推定を行い、キュー１０４のフロー数の更新する。
本実施の形態においても、ヒット回数の最大値は、対応
するフローの帯域に対して増加関数とし、この最大値を
用いてフローの帯域を推定する。この帯域推定のための
関数としては、例えば、キュー１０４へのパケット到着
率と平均パケット長を用いてつぎに示すように計算す
る。

【００６２】推定帯域＝キュー１０４へのパケット到着
率×｛ｑ×ヒット回数最大値／（１＋ｑ×ヒット回数最
大値）｝×｛当該フロー上での平均パケット長／キュー
１０４全体での平均パケット長｝ここで、上記フロー上
の平均パケット長は、「平均パケット長＝当該エントリ
のパケット長合計／（当該エントリのヒット回数＋
１）」と推定できる。

【００６３】つぎに、得られた推定帯域から、キュー１
０４へ到着する全フローの帯域の平均を求める。本実施
の形態においても、平均推定帯域は、推定帯域の逆数で
重み付けして求めることが望ましく、ｋ回目の帯域推定
で得られた推定帯域Ｒ（ｋ）とすると、平均推定帯域
は、つぎに示すように求める。推定平均帯域＝｛Σ（１
＜＝ｋ＜＝Ｎ）（Ｒ（ｋ）／Ｒ（ｋ））｝／｛Σ（１＜
＝ｋ＜＝Ｎ）（１／Ｒ（ｋ））｝。最後に、フロー数計
算部１０８ｂは、入力トラヒック計測部９０９で得たキ
ュー１０４への到着するパケットの全帯域を、以上のこ
とにより求めた推定平均帯域で割ることで、推定フロー
数を求める。

【００６４】＜実施の形態６＞つぎに、本発明の他の形
態について説明する。図１１は本発明におけるノード装
置の他の形態を示す構成図である。図１１に示すノード
装置は、到着したパケットを格納するキューを決定する
フロー識別部１０１、キュー毎に収容するフロー数を推
定する複数のフロー数推定部１０３ｂ、複数のキュー１
０３、割り当て帯域やキュー長等のキュー毎のパラメー
タを保持するキュー情報管理部１０２、キュー情報管理
部１０２の情報をもとに各キュー１０３からのパケット
出力を制御するスケジューラ１０５、各フローに与える
べき帯域を計算する目標帯域計算部１１０６、目標帯域
と各フローの推定帯域を比較してパケットの廃棄を行う
複数の廃棄制御部１１０７で構成される。

【００６５】なお、図１１のノード装置において、フロ
ー識別部１０１、フロー数推定部１０３ｂ、キュー１０
４、キュー情報管理部１０２、スケジューラ１０５の動
作は、上述した図１０のフローチャートに示す動作をす
る実施の形態と同様である。本実施の形態は、上述した
実施の形態に比較し、目標帯域計算部１１０６と廃棄制
御部１１０７によって入力パケットの廃棄制御を行う点
が異なる。

【００６６】以下、図１１のノード装置の動作について
説明する。図１１のノード装置は、ランダムに選択した
到着フロー履歴のエントリのフロー識別子と、入力パケ
ットが属するフローの識別子が一致した場合、図１０の
フローチャートに動作を示した上述の実施の形態と同様
の処理に加え、以下のような処理を行う。まず、目標帯
域計算部１１０６において各フローに与えるべき目標帯
域を求める。目標帯域計算部１１０６では、各フロー数
推定部１０３において計算された推定フロー数を合計
し、出力回線の容量を推定フロー数の合計で割り、これ
を目標帯域とする。

【００６７】廃棄制御部１１０７では、フロー数推定部
１０３が計算した推定帯域と、目標帯域計算部１１０６
が計算した目標帯域を比較する。この比較で、推定帯域
が目標帯域を上回っており、かつ、入力パケットを格納
するキュー１０４のキュー長が、予め設定されている閾
値を上回っている場合、廃棄制御部１１０７は、入力パ
ケットをキュー１０４に格納せずに廃棄する。一方、上
記比較で、推定帯域が目標帯域を下回っている場合、廃
棄制御部１１０７は、入力したパケットの廃棄は行わな
い。

【００６８】＜実施の形態７＞つぎに、本発明の他の形
態について説明する。図１２は本発明におけるノード装
置の他の形態を示す構成図である。本実施の形態では、
図１２に示すように、前述の実施の形態のノード装置
に、廃棄制御部１１０７ａに対応して複数の廃棄優先度
設定部１２０８を設けるようにした。本実施の形態で
は、廃棄優先度設定部１２０８を設けることで、パケッ
トのヘッダに廃棄優先度を示すビットを設け、このビッ
トを用いて廃棄判断を行う。

【００６９】廃棄優先度設定部１２０８は、廃棄制御部
１１０７で推定帯域が目標均帯域を超えていながらキュ
ー長が閾値以下であったため廃棄されなかったパケット
に対し、このパケットのヘッダ中の廃棄優先度ビットを
高優先に設定する。一方、廃棄制御部１１０７では、前
述したようにパケット廃棄を行うとともに入力パケット
のヘッダの廃棄優先度ビットが高優先に設定され、かつ
入力パケットを格納するキューのキュー長が予め設定さ
れた閾値以上であれば、入力パケットを廃棄する。この
結果、本実施の形態によれば、次段以降のノード装置が
輻輳している場合には、上記パケットが廃棄されやすい
ものとなる。

【００７０】＜実施の形態８＞つぎに、本発明の他の形
態について説明する。図１３は、本発明の他の形態にお
けるノード装置の構成を示す構成図である。本実施の形
態では、図１３に示すように、図１に示したノード装置
に複数の廃棄制御部１１０７ｂを備えるようにした。な
お、フロー数推定部１０３は、図９に示す構成である。
図１３のノード装置の廃棄制御部１１０７ｂは、フロー
数推定部１０３の到着フロー履歴をもとに、パケットの
廃棄を行う。

【００７１】本実施の形態の廃棄制御部１１０７ｂは、
入力パケットを格納するキュー１０４のキュー長が、予
め定められた閾値を超えており、かつエントリのヒット
回数もしくはパケット長合計が、予め設定された閾値を
超えておれば、パケットを廃棄するようにした。なお、
このパケットの廃棄は、パケットが到着したことにより
フロー数推定部１０３がランダムに選択した到着フロー
履歴のエントリのフロー識別子と、到着したパケット
（入力パケット）が属するフローの識別子が一致した場
合に行う。

【００７２】＜実施の形態９＞つぎに、本発明の他の形
態について説明する。本実施の形態では、図１に示した
ノード装置のフロー数推定部１０３を、図１４に示すよ
うに構成されたフロー数推定部１０３ｃとしたものであ
る。従って、本実施の形態のノード装置は、図１に示し
たノード装置に比較して、フロー数推定部１０３ｃの構
成および動作が異なるのみであり、以下では他の構成に
関する説明は省略する。フロー数推定部１０３ｃは、到
着フロー履歴から１つのエントリをランダムに選択する
のではなく、全エントリを参照するようにしたものであ
る。

【００７３】図１４に示すように、本実施の形態におけ
るフロー数推定部１０３ｃは、複数のフロー識別子を保
持する到着フロー履歴記憶部１０６、一致確率保存部１
０７、フロー数計算部１０８ｃ、置き換えられたフロー
識別子を保持しておく予備フロー識別子保存部１４０７
を備える。

【００７４】以下、図１５のフローチャートを参照して
フロー数推定部１０３ｃの動作について説明する。パケ
ットが到着した際、フロー数推定部１０３ｃは、到着フ
ロー履歴記憶部１０６に記憶されている到着フロー履歴
を全て参照し、入力パケットと同じフロー識別子を持つ
フロー履歴のエントリを探す（ステップＳ１５０１）。
次いで、ステップＳ１５０２で、一致確率保存部１０７
に一致するエントリの存在を判定する。

【００７５】ステップＳ１５０２の判定で一致するエン
トリが見つからない場合、ステップＳ１５０３で、新た
な一致確率「古い一致確率×（１−α）」を一致確率保
存部１０７に保存する。次いで、予備フロー識別子保存
部１４０７の保存されているフロー識別子と入力したパ
ケットのフロー識別子とが異なり、かつ現在のエントリ
数が当初のエントリ数より小さい場合（ステップＳ１５
０４）、エントリを１つ追加し（ステップＳ１５０
５）、追加したエントリのフロー識別子を入力したパケ
ットのフロー識別子とする（ステップＳ１５０６）。こ
の後、ステップＳ１５０７に進む。

【００７６】一方、予備フロー識別子保存部１４０７に
保存されているフロー識別子と入力したパケットのフロ
ー識別子とが等しい、または、現在のエントリ数が当初
のエントリ数より大きい場合（ステップＳ１５０４）、
到着フロー履歴からランダムに１つのエントリを選択し
（ステップＳ１５０８）、任意の確率ｑによって（ステ
ップＳ１５０９）、予備フロー識別子保存部１４０７
に、エントリのフロー識別子を保存し（ステップＳ１５
１０）、エントリのフロー識別子を入力パケットのフロ
ー識別子とする（ステップＳ１５１１）。なお、ステッ
プＳ１５０９において、確率ｑにはずれた場合、予備フ
ロー識別子保存部１４０７に、入力パケットのフロー識
別子を保存する（ステップＳ１５１２）。この後、ステ
ップＳ１５０７に進む。

【００７７】また、ステップＳ１５０２の判定で、一致
するエントリが存在した場合、ステップＳ１５１３で、
新たな一致確率「古い一致確率×（１−α）＋α」を一
致確率保存部１０７に保存する。ここで、新たな一致確
率が、１に近いある定数βを超えている場合（ステップ
Ｓ１５１４）、まず、到着フロー履歴のエントリ数を１
つ削減する（ステップＳ１５１５）。次いで、削減され
たエントリに書かれているフロー識別子を予備フロー識
別子保存部１４０７に保存し（ステップＳ１５１６）、
ステップＳ１５０７に移行する。フロー数が到着フロー
履歴のエントリ数より少ない場合、一致確率は常に１と
なるため、正しくフロー数を推定できない。このため、
上述したステップＳ１５１４〜Ｓ１５１６を行う。

【００７８】ステップＳ１５０７に移行したら、現在の
エントリ数と当初のエントリ数とを比較し、これらが等
しい場合、フロー数計算部１０８ｃは、エントリ数を一
致確率で除したものを推定フロー数とする（ステップＳ
１５１７）。一方、現在のエントリ数と当初のエントリ
数とが異なっている場合、フロー数計算部１０８ｃは、
現在のエントリ数に１を加えて推定フロー数とする（ス
テップＳ１５１８）。

【００７９】＜実施の形態１０＞つぎに、本発明の他の
形態におけるノード装置について説明する。本実施の形
態では、図１に示したノード装置のフロー数推定部１０
３を、図１６に示すように構成されたフロー数推定部１
０３ｄとしたものである。従って、本実施の形態のノー
ド装置は、図１に示したノード装置に比較して、フロー
数推定部１０３ｄの構成および動作が異なるのみであ
り、以下では他の構成に関する説明は省略する。

【００８０】本実施の形態では、キュー１０４内の各フ
ローが使用している帯域を推定し、キュー１０４に収容
されている全てのフローの平均帯域を推定し、キュー１
０４への全入力帯域を推定した平均帯域で割ることによ
って、キュー１０４に収容されているフロー数を推定す
る。また、本実施の形態でも、上述の実施の形態と同様
に、到着フロー履歴記憶部１０６から１つのエントリを
ランダムに選択するのではなく、全エントリを参照す
る。

【００８１】本実施の形態では、図１６に示すように、
フロー数推定部１０３ｄが、フロー識別子とヒット回数
をエントリとして持つ到着フロー履歴記憶部１０６と、
キュー１０４に収容されている全フローの平均帯域を保
持する推定平均帯域保存部７０７と、フロー数計算部１
０８ｄと、キュー１０４へのパケット到着率を計測する
入力トラヒック計測部９０９と、置き換えられたフロー
識別子を保持しておく予備フロー識別子保存部１４０７
とを備える。

【００８２】以下、本実施の形態のノード装置のフロー
数推定動作について、図１７のフローチャートを用いて
説明する。まず、パケットが到着した際、フロー数推定
部１０３ｄは、到着フロー履歴を全て参照し、入力パケ
ットと同じフロー識別子を持つフロー履歴のエントリを
探す（ステップＳ１７０１）。次いで、ステップＳ１７
０２で、一致確率保存部１０７に一致するエントリの存
在を判定する。

【００８３】ステップＳ１７０２の判定で一致するエン
トリが見つからない場合、ステップＳ１７０３で、新た
な一致確率「古い一致確率×（１−α）」を一致確率保
存部１０７に保存する。次いで、予備フロー識別子保存
部１４０７の保存されているフロー識別子と入力したパ
ケットのフロー識別子とが異なり、かつ現在のエントリ
数が当初のエントリ数より小さい場合（ステップＳ１７
０４）、まず、エントリを１つ追加し、追加したエント
リのヒット回数を０とする（ステップＳ１７０５）。次
いで、追加したエントリのフロー識別子を入力したパケ
ットのフロー識別子とする（ステップＳ１７０６）。こ
の後、ステップＳ１７０７に進む。

【００８４】一方、予備フロー識別子保存部１４０７に
保存されているフロー識別子と入力したパケットのフロ
ー識別子とが等しい、または、現在のエントリ数が当初
のエントリ数より大きい場合（ステップＳ１７０４）、
到着フロー履歴からランダムに１つのエントリを選択し
（ステップＳ１７０８）、任意の確率ｑによって（ステ
ップＳ１７０９）、まず、エントリのヒット数と一致確
率とにより推定帯域を計算する（ステップＳ１７１
０）。

【００８５】推定帯域の計算は、例えば、「推定帯域＝
（１-各エントリに登録されているフローの推定帯域の
合計）×ｑ／エントリ数×ヒット回数最大値」のような
式を用いて置き換えられるフローの推定帯域を計算し、
これをもとにして推定帯域を導出する。なお、各エント
リに登録されているフローの推定帯域の合計の導出は困
難であるので、「推定帯域＝（１-一致確率）×ｑ／エ
ントリ数×ヒット回数最大値」のような近似式でも構わ
ない。

【００８６】次いで、推定帯域を計算したら、以下のよ
うにして推定平均帯域を求め、推定帯域保存部７０７に
保存されている推定平均帯域を更新する（ステップＳ１
７１１）。推定平均帯域は、キュー１０４へ到着する全
フローの帯域の平均であり、例えば、帯域の高いフロー
では帯域推定の回数が多いとして重み付けを行い、「推
定平均帯域＝（１-β（ヒット回数最大値＋１）／推定
帯域）×前回の推定平均帯域＋β（ヒット回数最大値＋
１）／推定レート×推定帯域」のように推定平均帯域
（移動時間平均）を計算する。キュー１０４への入力帯
域を、計算した推定平均帯域で除したものを、推定フロ
ー数とする（ステップＳ１７１２）。

【００８７】次いで、予備フロー識別子保存部１４０７
に、エントリのフロー識別子を保存し（ステップＳ１７
１３）、エントリのフロー識別子を入力パケットのフロ
ー識別子とする（ステップＳ１７１４）。なお、ステッ
プＳ１７０９において、確率ｑにはずれた場合、予備フ
ロー識別子保存部１４０７に、入力パケットのフロー識
別子を保存する（ステップＳ１７１５）。この後、ステ
ップＳ１７０７に進む。

【００８８】また、ステップＳ１７０２の判定で、一致
するエントリが存在した場合、ステップＳ１７１６で、
新たな一致確率「古い一致確率×（１−α）＋α」を一
致確率保存部１０７に保存し、ステップＳ１７１１で、
エントリのヒット回数に１を加算する。ここで、新たな
一致確率が、１に近いある定数βを超えている場合（ス
テップＳ１７１８）、まず、到着フロー履歴のエントリ
数を１つ削減する（ステップＳ１７１９）。次いで、削
減されたエントリに書かれているフロー識別子を予備フ
ロー識別子保存部１４０７に保存し（ステップＳ１７２
０）、ステップＳ１７０７に移行する。フロー数が到着
フロー履歴のエントリ数より少ない場合、一致確率は常
に１となるため、正しくフロー数を推定できない。この
ため、上述したステップＳ１７１４〜Ｓ１７１６を行
う。

【００８９】ステップＳ１７０７に移行したら、現在の
エントリ数と当初のエントリ数とを比較し、これらが異
なっている場合、フロー数計算部１０８ｃは、現在のエ
ントリ数に１を加えて推定フロー数とする（ステップＳ
１７２１）。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各キューに対応してこのキューのフロー数が推定され、
各キューにおいて推定されたフロー数によって、各キュ
ーへ割り当てられる帯域が変更されるようにしたので、
広帯域網においても、フロー間で公平に帯域を利用でき
るようになるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態におけるノード装置の構
成を示す構成図である。

【図２】 キュー情報管理部１０２の構成例を示す説明
図である。

【図３】 図１のフロー数推定部１０３の構成を示す構
成図である。

【図４】 フロー数推定部１０３の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図５】 本発明の他の形態におけるノード装置の構成
を示す構成図である。

【図６】 本発明の他の形態におけるノード装置の構成
を示す構成図である。

【図７】 本発明の他の形態におけるノード装置の一部
構成を示す構成図である。

【図８】 図７のフロー数推定部１０３ａの動作を説明
するためのフローチャートである。

【図９】 本発明の他の形態におけるノード装置の一部
構成を示す構成図である。

【図１０】 図９のフロー数推定部１０３ｂの動作を説
明するためのフローチャートである。

【図１１】 本発明の他の形態におけるノード装置の構
成を示す構成図である。

【図１２】 本発明の他の形態におけるノード装置の構
成を示す構成図である。

【図１３】 本発明の他の形態におけるノード装置の構
成を示す構成図である。

【図１４】 本発明の他の形態におけるノード装置の一
部構成を示す構成図である。

【図１５】 図１４のフロー数推定部１０３ｃの動作を
説明するためのフローチャートである。

【図１６】 本発明の他の形態におけるノード装置の一
部構成を示す構成図である。

【図１７】 図１６のフロー数推定部１０３ｄの動作を
説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１０１…フロー識別部、１０２…キュー情報管理部、１
０３…フロー数推定部、１０４…キュー、１０５…スケ
ジューラ。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力したパケットを、このパケットの属
   性情報に基づいて複数のキューのいずれかに格納し、前
   記キューからスケジューラを用いてパケットを出力回線
   に出力するノード装置において、 入力パケットのヘッダ情報，入力回線の識別子，波長を
   含む属性情報を用いて格納するキューを決定するフロー
   識別部と、 前記キューに対する割り当て帯域のスケジューリングに
   必要な情報を保持するキュー情報管理部と、 前記キューからのパケット出力を制御するスケジューラ
   と、 前記キュー各々に対応して前記キューに収容しているフ
   ローの数を推定し、収容するフロー数に応じて対応する
   前記キューに対して割り当てる帯域を変更する複数のフ
   ロー数推定部とを備えたことを特徴とするノード装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のノード装置において、 前記スケジューラからの出力回線上の余剰帯域を求める
   余剰帯域計算部と、 この余剰帯域に基づいて割り当て帯域を再計算して前記
   キュー情報管理部における情報を変更する割り当て帯域
   計算部とを新たに備え、 前記フロー数推定部は、前記出力回線上に余剰帯域があ
   る場合は、対応するキューの収容フロー数に応じて前記
   余剰帯域を各キューに再度割り当てることを特徴とする
   ノード装置。
3. 【請求項３】 入力したパケットを複数のポリサを用い
   て廃棄制御を行い、廃棄を行わなかった場合には前記パ
   ケットをＦＩＦＯキューに格納し、このＦＩＦＯキュー
   からパケットを出力回線に出力するノード装置におい
   て、 入力パケットのヘッダ情報，入力回線の識別子，波長を
   含む属性情報を用いて適用するポリサを決定するフロー
   識別部と、 前記ポリサに対する割り当て帯域を含むポリシングに必
   要な情報を保持するポリシング情報管理部と、 入力したパケットを格納するＦＩＦＯキューと、 前記ポリサに対応してこのポリサに収容されているフロ
   ーの数を推定し、収容されているフローの数に応じて各
   々のポリサに対して割り当てる帯域を変更するフロー数
   推定部と、 前記出力回線上の余剰帯域を求める余剰帯域計算部と、 この余剰帯域計算部が求めた余剰帯域に基づいて割り当
   て帯域を再計算する割り当て帯域計算部とを備え、 前記フロー数推定部は、前記出力回線上に余剰帯域があ
   る場合には前記ポリサの収容フロー数に応じて前記余剰
   帯域を前記ポリサに再度割り当てることを特徴とするノ
   ード装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３いずれか１項に記載のノー
   ド装置において、 前記フロー数推定部は、過去に到着したフローの履歴を
   格納する到着フロー履歴記憶部を備え、パケット入力時
   に入力パケットのフロー識別子を用いて前記履歴を検索
   することによってフロー数を推定することを特徴とする
   ノード装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜３いずれか１項に記載のノー
   ド装置において、 前記フロー数推定部は、 過去に到着したフローの履歴を格納する到着フロー履歴
   記憶部を備え、 自身に入力した全てのパケットの合計帯域を計測し、パ
   ケット入力時にこのパケットのフロー識別子を用いて前
   記履歴を検索することによって前記パケットが属するフ
   ローの使用帯域を推定する帯域推定を複数回行って自身
   で扱う全フローの平均帯域を推定し、自身への全入力パ
   ケットの合計帯域と前記平均帯域を用いてフロー数を推
   定することを特徴とするノード装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載のノード装置にお
   いて、 前記フロー数推定部は、 過去に到着したフローの履歴を格納する到着フロー履歴
   記憶部を備え、 この到着フロー履歴記憶部に記憶された履歴の各エント
   リが、フロー識別子，エントリが登録された時刻、入力
   パケットによって前記エントリが参照された回数，前記
   エントリを参照した入力パケットのパケット長合計を含
   む履歴情報のうちの少なくとも１つを備えることを特徴
   とするノード装置。
7. 【請求項７】 請求項４または６記載のノード装置にお
   いて、 前記フロー数推定部が、 過去に到着したフローの履歴をエントリとして格納し、
   格納されている格納エントリにフロー識別子を登録する
   到着フロー履歴記憶部と、 入力パケットのフロー識別子と、前記到着フロー履歴記
   憶部に格納されている中から選んだエントリに登録され
   ているフロー識別子とが一致する一致確率を保存する一
   致確率保存部と、 前記一致確率から推定フロー数を計算するフロー数計算
   部とを備え、 前記フロー数推定部は、パケット入力時に入力パケット
   のフロー識別子と到着フロー履歴から選んだ選択エント
   リに登録されているフロー識別子とを比較して一致確率
   を求め、求めた一致確率の平均を前記一致確率保存部に
   保存し、前記比較が不一致であれば、ある確率で前記選
   択エントリに入力パケットのフロー識別子を登録し、 前記フロー数計算部は、前記一致確率から算出した値を
   推定フロー数とすることを特徴とするノード装置。
8. 【請求項８】 請求項５または６記載のノード装置にお
   いて、 前記フロー数推定部は、 各エントリにフロー識別子，ヒット数，パケット長合計
   をエントリとして登録する到着フロー履歴記憶部と、 全フローの平均レートの推定値である推定平均レートを
   保存する推定平均レート保存部と、 対応するキューに到着するトラヒックを計測する入力ト
   ラヒック計測部と、 前記推定平均レートと前記入力トラヒック計測部が計測
   した入力トラヒックとからフロー数を計算するフロー数
   計算部とを備え、 前記フロー数推定部は、 パケット入力時に、入力した入力パケットのフロー識別
   子と到着フロー履歴記憶部に登録された中からランダム
   に選んだ選択エントリに登録されているフロー識別子と
   を比較し、 この比較が一致した場合には、ヒット回数およびパケッ
   ト長合計を更新し、 前記比較が不一致である場合は、所定の確率で前記選択
   エントリに入力パケットのフロー識別子を登録し、ヒッ
   ト数およびパケット長合計を１および入力パケットのバ
   イト数へと設定し、 前記入力パケットが属するフローが使用している帯域を
   前記ヒット数およびパケット長合計をもとにして推定し
   て推定帯域を求め、 前記推定帯域をもとに自身に収容されている全フローの
   平均帯域の推定値を更新し、自身への全パケットの合計
   帯域と前記平均帯域を用いてフロー数を推定することを
   特徴とするノード装置。
9. 【請求項９】 請求項４〜８いずれか１項記載のノード
   装置において、 到着したフローの履歴を用いてパケット制御を行う廃棄
   制御部を備え、 この廃棄制御部は、 特定パケットが到着した時に、到着したフローの履歴の
   ヒット数またはパケット長合計が所定の閾値を超えた場
   合には、前記キュー情報管理部における前記特定パケッ
   トの廃棄優先度を高くすることを特徴とするノード装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項５，６，および８記載のノード
    装置において、 １本あたりのフローに与えるべき帯域を計算する目標帯
    域計算部と、 この目標帯域計算部が算出した目標帯域と到着フロー履
    歴を用いてパケット廃棄の制御を行う廃棄制御部とを備
    え、 前記目標帯域計算部は、 出力回線の容量と全フロー数推定部における推定フロー
    数を用いて目標帯域を計算し、 特定パケットが到着した時に前記特定パケットが属する
    フローの帯域を計算した際、この計算した帯域が目標帯
    域を超えた場合には、 前記キュー情報管理部における前記特定パケットの廃棄
    優先度を高くすることを特徴とするノード装置。
11. 【請求項１１】 請求項９または１０記載のノード装置
    において、 パケットのヘッダに廃棄優先度の書き込みを行う廃棄優
    先度設定部を備え、 到着したフローの履歴におけるヒット数およびパケット
    長合計がある閾値を超えている場合、または、入力した
    入力パケットの属するフローの推定帯域が予め設定され
    ている目標帯域を超えている場合において、 対応するキューのキュー長がある閾値を超えていなけれ
    ば、前記入力パケットの廃棄を行わず、前記キュー情報
    管理部における前記入力パケットの廃棄優先度を高く
    し、 前記キュー情報管理部において前記入力パケットが高廃
    棄率に設定されてあり、かつ前記入力パケットを格納す
    るキューのキュー長が、予め定められた閾値を超えてい
    る場合には、前記入力パケットを廃棄することを特徴と
    するノード装置。
12. 【請求項１２】 請求項４〜８のいずれか１項に記載の
    ノード装置において、 前記キューに到着するフロー数が、前記キューに用意さ
    れた到着フロー履歴数以下になったことを検出する手段
    と、 前記キューに到着するフロー数が、前記キューに用意さ
    れた到着フロー履歴数よりも多くなったことを検出する
    手段とを備え、 前記キューに到着するフロー数が、前記キューに用意さ
    れた到着フロー履歴数以下の場合には、前記到着フロー
    履歴に登録されているフロー数から推定フロー数を求め
    ることを特徴とするノード装置。
13. 【請求項１３】 請求項４〜８いずれか１項に記載のノ
    ード装置において、前記キューに到着するフロー数が、
    前記キューに用意された到着フロー履歴数以下になった
    ことを検出する手段と、 前記キューに到着するフロー数が、前記キューに用意さ
    れた到着フロー履歴数よりも多くなったことを検出する
    手段とを備え、 前記キューに到着するフロー数が前記キューに用意され
    た到着フロー履歴数以下になった場合には、前記到着フ
    ロー履歴を削減し、 前記キューに到着するフロー数が前記キューに用意され
    た到着フロー履歴数よりも多くなった場合には、前記到
    着フロー履歴を増加することを特徴とするノード装置。