JP2003023448A - Device for packet abortion - Google Patents

Device for packet abortion

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JP2003023448A
JP2003023448A JP2001205997A JP2001205997A JP2003023448A JP 2003023448 A JP2003023448 A JP 2003023448A JP 2001205997 A JP2001205997 A JP 2001205997A JP 2001205997 A JP2001205997 A JP 2001205997A JP 2003023448 A JP2003023448 A JP 2003023448A
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崇 栗本
Naoaki Yamanaka
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for packet abortion, that is installed in a communication network and that impartially distributes an extra band among connections normally (in a non-congested state), while warranting a minimum contracted band even in a congested state for each connection established in the communication network so as to more efficiently utilize a network resource, economically realizes it, even in a high-speed channel, and is installed in a node so as to realize a simple hardware configuration, thereby realizing congestion avoidance in a node, with high efficiency. SOLUTION: The packet abort device provides a delay for a prescribed time to packets of a connection the reception of which is decided to be rejected.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は通信網に収容される
各コネクションの最低帯域の保証を行う装置に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、インターネットやLANの急速な
普及から、IPトラヒック等のデータ系トラヒックが指
数関数的に増加している。これにともないネットワーク
上で輻輳発生頻度が増加しており、ユーザに対するサー
ビス品質の低下が問題となっている。例えば、従来のイ
ンターネットでは転送品質を保証しないベストエフォー
トサービスが主流であったが、ベストエフォートサービ
スのみでは十分なスループットが得られないケースが増
えており、ISP(Internet Service Provider)間や企
業間を高速回線で接続する場合に回線毎に最低帯域や遅
延品質を保証するようなサービスの要求が今後ますます
増加すると考えられる。 【0003】ユーザ毎に契約している最低帯域を保証す
るサービスとしてはGFR(Guaranteed Frame Rate)サ
ービスがある。非輻輳時には各ユーザは互いに利用可能
帯域(残余帯域)を共有して利用できる。 【0004】GFRサービスを実現する方式に関しては
数多くの提案がなされているが、その一つにWRR(Wei
ghted Round Robin)方式がある。図16はWRR方式の
概略を表す図である。WRR方式はコネクション毎にキ
ューを持ち、コネクション毎に重みが付けられており、
重みに応じた読出制御を各キューに対して行うことでコ
ネクション間に帯域を分配する。 【0005】WRRに、帯域を共有する全てのコネクシ
ョンを収容することによって、収容コネクションの重み
に応じて帯域を分配することができる。WRR方式によ
り、最低帯域を保証しつつ、余剰帯域をある規則にした
がってコネクション間に公平に分配することが可能であ
る。 【0006】しかし、WRR方式のハードウェアの複雑
さは収容するコネクション数に比例し、高速化のボトル
ネックとなる。また、コネクション毎にキューを持つ必
要があるため、バッファ部のハード量も問題となる。つ
まり、WRR方式は高速になり、収容されるコネクショ
ン数が増加すると、経済的にGFRサービスを実現する
ことが困難である。したがって、簡易なハードウェア構
成でGFRサービスを実現する方式が求められている。 【0007】簡易なハードウェア構成でGFRサービス
を実現する方式として、FIFO−Tagging方式
が知られている。この方式では、バッファはコネクショ
ン毎に持つ必要はなく、回線毎に一つあればよい。FI
FO−Tagging方式ではコネクション毎に網の入
り口で網への入力レートを観測し、計測されたレートが
MCR(Minimum Cell Rate)以下であれば、そのコネク
ションのパケットはそのまま通過し、MCRを超えてい
ればパケットのヘッダ部にTagが付けられる。ここ
で、MCRとは網がコネクションに対して転送を保証す
る帯域のことである。 【0008】FIFOバッファには閾値が設けられてお
り、キュー長が閾値を超えているか否か常に観測してい
る。仮にキュー長が設定された閾値を超えている場合に
は、ヘッダ部にTagが付けられているパケットはFI
FOバッファに入る前に廃棄され、FIFOバッファに
はTagが付いていないパケット、つまり網への入力レ
ートがMCR以下のコネクションのパケットのみ通過す
る。 【0009】FIFO−Tagging方式では、FI
FOバッファの出力速度を収容するコネクションのMC
Rの合計以上にすることで、輻輳時におけるMCRの保
証が可能である。また、非輻輳時、各コネクションのM
CRの和を超えた部分の帯域、余剰帯域がある場合に
は、その帯域は複数コネクションでシェアされる。 【0010】 【発明が解決しようとする課題】しかし、この方式では
複数コネクションでバッファを共用するので、各コネク
ションのMCRの和を超えた部分の帯域、余剰帯域に関
しては、FIFOバッファへの入力レートに比例するか
たちで各コネクション間に分配されるため、「公平性」
という面で問題があった。FIFO−Tagging方
式では余剰帯域が生じた場合にその帯域をどのようにコ
ネクション間で分配するかという規定がないため、極端
な場合では余剰帯域を一つのコネクションが占有してし
まうという不公平な状況が生じるという問題があった。 【0011】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、通信網内に設置することにより、通信網に収
容されている各コネクションに対し、輻輳時においても
契約している最低帯域を保証しつつ、通常時(非輻輳
時)には、余剰帯域をコネクション間で公平に分配し、
より効率的な網資源の利用を可能にすることができるパ
ケット廃棄装置を提供することを目的とする。本発明
は、高速回線においても経済的に実現可能なパケット廃
棄装置を提供することを目的とする。さらに、パケット
交換スイッチ等のノード内に設置することにより、簡単
なハードウェア構成を実現し、効率の良いノード内の輻
輳回避を実現することができるパケット廃棄装置を提供
することを目的とする。 【0012】 【課題を解決するための手段】本発明は、到着するパケ
ットの受付可否を判定する手段と、この判定により受付
拒否されたパケットについてはこれを廃棄する手段とを
備えたパケット廃棄装置である。 【0013】ここで、本発明の特徴とするところは、前
記廃棄する手段は、前記判定する手段が受付拒否と判定
したコネクションのパケットに一定時間の遅延を与える
手段を備えたところにある。 【0014】これにより、パケットの廃棄を行わなくと
もRTT(Round Trip Time)が大きくなり、パケット送
出元に対して送出レートを下げさせる効果が期待できる
ため、パケットを廃棄してしまう場合と比較してトラヒ
ックを有効に利用することができる。なお、パケットは
固定長パケットであるセルであっても同様に説明するこ
とができる。 【0015】これにより、通信網内に設置することによ
り、通信網に収容されている各コネクションに対し、輻
輳時においても契約している最低帯域を保証しつつ、通
常時(非輻輳時)には、余剰帯域をコネクション間で公
平に分配し、より効率的な網資源の利用を可能にするこ
とができ、高速回線においても経済的に実現可能なパケ
ット廃棄装置を実現することができる。さらに、パケッ
ト交換スイッチ等のノード内に設置することにより、簡
単なハードウェア構成を実現し、効率の良いノード内の
輻輳回避を実現することができる。 【0016】 【発明の実施の形態】(第一実施例)本発明のパケット
廃棄装置が適用される本発明第一実施例の多重化装置を
図1および図12を参照して説明する。図1は多重化装
置のブロック構成図である。図12はモニタリングパケ
ットを用いるキュー長検出を説明するための図である。 【0017】本発明のパケット廃棄装置5が適用される
多重化装置は、図1に示すように、到着するパケットの
属するコネクション1〜kを識別するコネクション識別
部1と、当該パケットの受付可否を判定するパケット廃
棄装置5と、このパケット廃棄装置5の判定結果にした
がってパケットを一時蓄積するFIFO型のバッファ6
と、複数コネクションのパケットがバッファ6に蓄積さ
れている中からコネクションi毎のバッファ6のキュー
長Xiを検出するキュー長監視部7および仮想キュー管
理部3と、コネクションi毎にあらかじめ定められた重
みWiの値を保持するコネクション情報格納部2とを備
え、バッファ6にはあらかじめ閾値となる最大キュー長
Qmaxが設定され、当該最大キュー長Qmaxを超え
るとほぼゼロとなる前記キュー長Xiの総和ΣXiの連
続関数をα(ΣXi)とし、バッファ6に1以上のパケ
ットが蓄積されているコネクションiの前記重みの和を
Wactとし、許可キュー長計算部4は、許可キュー長
AQiを AQi=α(ΣXi)・Wi/Wact として計算し、パケット廃棄装置5は、コネクション毎
のキュー長Xiが当該許可キュー長AQi以下のコネク
ションに属するパケットについてはこれを受付許可と判
定する。 【0018】本実施例では、複数コネクションが混在し
て一つのバッファ6に蓄積されている状況下における実
際のバッファ6のキュー長に対してキュー長監視部7お
よび仮想キュー管理部3によりコネクションi毎にバッ
ファ6のキュー長Xiを検出したものを仮想キュー長と
いう。以下では、説明を簡単にするために、仮想キュー
長を単にキュー長XiまたはXjということにする。 【0019】パケット廃棄装置5は、受付拒否したコネ
クションjのキュー長Xjが前記許可キュー長AQjを
超えている割合を算出し、この算出された割合に応じた
確率で受付拒否と判定したコネクションjのパケットに
ついてもその一部を受付許可と判定されたパケットとみ
なしてバッファ6に蓄積することもできる。 【0020】また、パケット廃棄装置5は、受付拒否と
判定すべきコネクションjのパケットがバッファ6に存
在しないときにはこの受付拒否と判定すべきパケットを
受付許可と判定することもできる。 【0021】最低保証帯域を超えてネットワークに到着
するパケットについてはこれにタグが付与され、パケッ
ト廃棄装置5は、受付拒否と判定すべきパケットに前記
タグが付与されているときにはこの受付拒否と判定すべ
きパケットを受付許可と判定する。 【0022】本発明の特徴として、パケット廃棄装置5
は、受付拒否したコネクションjのキュー長Xjが前記
許可キュー長AQjを超えている割合を算出し、受付拒
否と判定したコネクションjのパケットに算出された割
合に応じて一定時間の遅延を与えた後にバッファ6に蓄
積する。 【0023】キュー長監視部7は、キュー長Xiの所定
の変化周期以下の変化周期についてキュー長Xiを検出
する。あるいは、キュー長監視部7は、単位時間内のキ
ュー長Xの最大値をキュー長Xiの検出結果として当該
単位時間毎に出力する。 【0024】また、図12に示すように、バッファ6に
モニタリングパケットを送出するモニタリングパケット
挿入部18を備え、キュー長監視部7は、このモニタリ
ングパケット挿入部18から送出されたモニタリングパ
ケットがバッファ6に入力された時刻と当該モニタリン
グパケットがバッファ6から出力された時刻との時間差
にしたがってキュー長Xiを検出することもできる。 【0025】また、複数のサービスクラスが設けられ、
コネクション識別部1では、到着するパケットのコネク
ションと共にそのパケットが属する前記サービスクラス
も同時に識別し、仮想キュー管理部3では、コネクショ
ンi毎のバッファ6の前記サービスクラス毎のキュー長
Xiを検出し、コネクション情報格納部2では、コネク
ションi毎にあらかじめ定められた前記サービスクラス
毎の重みWiの値を保持し、パケット廃棄装置5は、前
記サービスクラス毎の許可キュー長AQiを AQi=α(ΣXi)・Wi/Wact として計算し、コネクションi毎の前記サービスクラス
毎のキュー長Xiがサービスクラス毎の当該許可キュー
長AQi以下のコネクションに属するパケットについて
はこれを受付許可と判定することもできる。 【0026】以下では、本発明第一実施例をさらに詳細
に説明する。 【0027】図14は本発明を適用して最低帯域保証サ
ービスの提供を行うネットワークの構成図である。発側
ユーザは着側ユーザへとネットワークを通してパケット
を送出する。ネットワークはユーザに対して契約してい
る最低帯域までの転送レートの保証を行う。ネットワー
クの各リンクには複数ユーザが収容されており、余剰帯
域に関しては料金や最低保証帯域などに基づいて決めら
れる重みにしたがってユーザ間に分配される。 【0028】このように、本発明のパケット廃棄装置を
備えた多重化装置は、図14に示すように、ネットワー
クに設けることにより、帯域制御装置(UPC:Usage
Parameter Control)として用いることができる。ま
た、パケット交換スイッチ内に設けることにより、当該
スイッチ内のバッファの輻輳の回避にも利用できる。 【0029】まず、発側ユーザがネットワークにパケッ
トを送出すると、ネットワークの入側エッジに位置する
レート観測装置でユーザのネットワークへのパケット送
出レートが計測される。パケットの送出レートが最低保
証帯域を超えていれば、パケットのヘッダにTagが付
けられ、最低保証帯域以下で送出されるパケットに関し
てはそのままネットワークへと送出される。Tagが付
けられていないパケットをネットワーク内で廃棄するこ
となく着側ユーザまで転送することで最低帯域の保証を
行う。本発明の多重化装置は中継ノード内に位置し、複
数ユーザで共用しているリンク帯域を各ユーザに重みに
したがって分配するという処理を行う。 【0030】多重化装置は、図1に示すように、コネク
ション識別部1、帯域制御部10、バッファ部11から
構成されている。コネクション識別部1では到着したパ
ケットのヘッダからコネクションを識別する。帯域制御
部10では、そのコネクション情報をもとに帯域制御に
関する処理を行う。バッファ部11は単純なFIFO型
のバッファ6でリンクに収容されている全ユーザ間で共
用されている。 【0031】バッファ6にはキュー長監視部7が接続さ
れており、バッファ6のキュー長とパケット入出力時に
入出力パケットに関する情報を前段の仮想キュー管理部
3に伝達する。ここで、入出力パケットに関する情報と
は、バッファ6に入力またはバッファ6から出力される
パケットのパケット長およびそのパケットが属している
コネクションの識別番号を含む。 【0032】入力回線側からパケットが到着すると、コ
ネクション識別部1でパケットのコネクション識別が行
われ、後段の帯域制御部10に送られ、バッファ6に入
力するか否かの判定を行い、廃棄と判定されたパケット
はその場で廃棄され、廃棄と判定されなかったパケット
は後段のバッファ部11へと入力されFIFO規範にし
たがって出力回線へと出力される。 【0033】本発明では帯域制御部10でのパケット廃
棄に基づく帯域制御が重要な役割を果たす。したがっ
て、帯域制御部10の処理について詳細に説明する。帯
域制御部10は、仮想キュー管理部3、許可キュー長計
算部4、コネクション情報格納部2、パケット廃棄装置
5により構成されている。 【0034】仮想キュー管理部3では、キュー長監視部
7からの情報をもとにバッファ6のキュー長とコネクシ
ョン毎のキュー長とを算出する。仮想キュー管理部3は
コネクション情報格納部2と接続されており、算出され
たコネクション毎の仮想的なキュー長はコネクション情
報格納部2に記録される。 【0035】各キュー長の算出方法について説明する。
まず、バッファ6のキュー長の算出に関しては、キュー
長監視部7から伝達されるキュー長情報をそのまま仮想
キュー管理部3に保持するだけである。次にコネクショ
ン毎の仮想キュー長の算出方法であるが、初期状態では
バッファ6は空であるため、各コネクションの仮想キュ
ー長はゼロである。バッファ6にパケットが入力される
と、そのパケットのパケット長とコネクション識別番号
とがキュー長監視部7を通して伝達される。その情報を
もとに仮想キュー管理部3はコネクション識別部1にア
クセスし、該当コネクションの仮想キュー長に送られて
きたパケット長を足し込むという処理を行う。パケット
出力時にはこれとは逆に仮想キュー長から伝達されたパ
ケット長を減算するという処理を行う。 【0036】図2はコネクション情報格納部2の一例
で、仮想キュー管理部3で算出されたコネクション毎の
仮想キュー長に関する情報、コネクションの重みに関す
る情報が格納されている。 【0037】次に、許可キュー長計算部4は、仮想キュ
ー管理部3およびコネクション情報格納部2からバッフ
ァ6のキュー長に関する情報と、コネクション毎の仮想
キュー長、重みに関する情報を受け取り、それらをもと
に許可キュー長を計算する機能を持つ。ここでコネクシ
ョンの許可キュー長とはバッファ6への入力が認められ
る最大キュー長を表す。 【0038】コネクションiの許可キュー長AQiの計
算方法について具体的に説明する。コネクションの重み
をWi、現在のバッファ6のキュー長をXiとすると、
AQi=α(ΣXi)・Wi/Wactで計算される。
α(ΣXi)はある連続関数で、図3ないし図9のグラ
フはキュー長の関数α(ΣXi)の一例である。横軸に
キュー長ΣXiをとり、縦軸に関数α(ΣXi)の値を
とる。Wactはアクティブなコネクションの重みの和
である。ここでアクティブなコネクションとは仮想キュ
ー長がゼロより大きなコネクション、つまり少なくとも
一つ以上のパケットがバッファ6に入っているコネクシ
ョンのことである。 【0039】関数α(ΣXi)はキュー長がある閾値
(図ではQmax)を超えるとゼロとなる。つまりキュ
ー長がある閾値を超えた場合には、輻輳であると判定さ
れ、各コネクションの許可キュー長はゼロとなる。 【0040】例えば、図3の例では閾値Qmaxを超え
ない範囲では、関数α(ΣXi)は一定の値をとり、閾
値Qmaxを超えたときには関数α(ΣXi)はゼロと
なる。すなわち、閾値Qmaxを超えない範囲で許可キ
ュー長AQiはコネクションの重みに比例して分配され
る。 【0041】図4の例では、キュー長ΣXiがゼロから
閾値Qmax未満の所定の値までの間で、途中までは関
数α(ΣXi)は緩やかに減少し、閾値Qmaxに近付
くにつれて急に減少し、閾値Qmaxではゼロとなる。
すなわち、許可キュー長AQiはキュー長ΣXiが小さ
いときには、コネクションiの重み以上に分配される
が、キュー長ΣXiが所定の値を超えると急峻に許可キ
ュー長AQiの分配率が低下する。 【0042】図5の例では、キュー長ΣXiと関数α
(ΣXi)の値とがリニアに反比例する。すなわち、許
可キュー長AQiはキュー長ΣXiにリニアに反比例す
る。最も単純かつ基本的な制御例である。 【0043】図6の例では、キュー長Xiと関数α(Σ
Xi)の値とが二次関数にしたがって反比例する。すな
わち、許可キュー長AQiはキュー長Xiが小さいとき
には大きいが、キュー長Xiが増加するとともに急に減
少を始め、キュー長Xiが閾値Qmaxに近付くにつれ
て減少が緩やかになる。これにより、キュー長Xiが増
え始めた時点でトラヒックの増加を強く抑えることがで
きる。 【0044】図7の例では、キュー長Xiと関数α(Σ
Xi)の値とが図6に示す二次関数とは逆転した二次関
数にしたがって反比例する。すなわち、許可キュー長A
Qiはキュー長Xiが小さいときには大きいが、キュー
長Xiが増加するとともに徐々に減り始め、キュー長X
iが閾値Qmaxに近付くにつれて減少が急になる。こ
れにより、キュー長Xiが閾値Qmaxに近付くにつれ
てトラヒックの増加を強く抑えることができる。 【0045】図8の例では、キュー長Xiと関数α(Σ
Xi)の値とが段階的に反比例する。すなわち、許可キ
ュー長AQiはキュー長Xiが小さいときには大きい
が、キュー長Xiが増加するとともに徐々に減り始め、
所定のキュー長Xiから急に減り始め、キュー長Xiが
閾値Qmaxに近付くにつれて再び減少が緩やかにな
る。これにより、キュー長Xiがゼロと閾値Qmaxと
の中間付近にあるときにトラヒックの増加を強く抑える
ことができる。 【0046】図9の例では、キュー長Xiと関数α(Σ
Xi)の値とが図8の例とは逆転して段階的に反比例す
る。すなわち、許可キュー長AQiはキュー長Xiが小
さいときには大きいが、キュー長Xiが増加するととも
に急に減り始め、所定のキュー長Xiから緩やかに減り
始め、キュー長Xiが閾値Qmaxに近付くにつれて再
び急に減り始める。これにより、キュー長Xiがゼロか
ら増え始めた時点と閾値Qmaxに近付いた時点とでト
ラヒックの増加を強く抑えることができる。 【0047】また、キュー長Xiとしては現在のキュー
長(パケット到着時のキュー長の瞬間値)を用いるとし
ているが、キュー長Xiとして一定時間内のキュー長の
平均値を採用してもよい。 【0048】パケット廃棄装置5は許可キュー長とコネ
クション毎の仮想キュー長から到着したパケットをバッ
ファ6へ入力するか廃棄するかの判定をする。図10は
確定的な廃棄処理を行うパケット到着時の処理フローを
示すフローチャートであるが、図10に示すように、仮
想キュー長Xiが許可キュー長AQi以下であればバッ
ファ6に入力し、許可キュー長AQiを超えていれば、
Tagが付けられているパケットは廃棄し、Tagが付
けられていないパケットはバッファ6へ入力することに
より、常に各コネクションの最低帯域は保証しつつ、バ
ッファ6の占有率が公平になるように制御する。 【0049】また、仮想キュー長が許可キュー長を超え
ていた場合には、上記のように確定的にパケット廃棄す
るのではなく、確率的にパケット廃棄することも可能で
ある。図11は確率的な廃棄処理を行うパケット到着時
の処理フローを示すフローチャートであるが、図11に
示すように、許可キュー長をAQi、仮想キュー長をX
iとすると、廃棄確率Pは、P=(Xi−AQi)/X
iで与えられる。つまり、仮想キュー長が許可キュー長
を超えた場合には、超えた割合だけ落すというものであ
る。確率的な廃棄によって帯域制御することで、一つの
コネクションに注目した場合には、仮想キュー長が許可
キュー長を超えたときでも、連続してパケットが廃棄さ
れる現象が、確定的にパケット廃棄する場合よりも減少
するため、TCPのレート制御との親和性が高くなると
いえる。バッファ6へと入力されたパケットはFIFO
規範にしたがって出力回線へと出力される。 【0050】図11における擬似乱数Randの生成
は、パケット到着毎に行われ、廃棄確率Pと擬似乱数R
andとを比較した結果に基づき廃棄を実行することに
より、実際に廃棄確率Pによる廃棄を実現することがで
きる。例えば、廃棄確率Pが0.5であるときに、擬似
乱数Randが0.5よりも大きい値をとる確率もまた
0.5であり、擬似乱数Randが0.5よりも大きい
場合に廃棄を実行することにより、廃棄確率Pにしたが
った廃棄が行われる。 【0051】本発明の多重化装置はキュー長をもとに網
の輻輳状態を推定し、輻輳であると判定されれば許可キ
ュー長はゼロに等しくなり、最低保証帯域以下のレート
で網に送出されているパケットのみを網は転送する。キ
ュー長がある閾値以下のときは、余剰帯域が存在すると
判断され、各コネクションは重みに比例したバッファの
占有によって、帯域をコネクション間に公平に配分され
る。 【0052】また、ハードウェア構成が簡易なFIFO
バッファでGFRサービスを実現しつつ、WRR方式等
のようなコネクション毎に個別にバッファを持ってパケ
ットの読出制御を行う方法と同様に余剰帯域を公平にコ
ネクション間の分配することが可能である。また、一つ
のバッファを多数のコネクションで共用するため、コネ
クション毎に個別にバッファを持つ方式に比べて、統計
多重効果により必要なバッファ量を削減できるという利
点もある。 【0053】また、パケット廃棄装置5の機能として、
受付拒否と判定すべきコネクションjのパケットがバッ
ファ6に存在しないときにはこの受付拒否と判定すべき
パケットを受付許可と判定する。 【0054】すなわち、バッファ6にコネクションjの
パケットが存在しないということは、コネクションjの
パケットは散発的であることを示している。このような
散発的なパケットを受付拒否して廃棄しても連続的なパ
ケットを廃棄する場合と比較して輻輳回避の効果はきわ
めて低い。したがって、このような散発的なパケットを
無意味に廃棄しないようにする。 【0055】また、本発明のパケット廃棄装置5の特徴
として、受付拒否と判定したコネクションjのパケット
に一定時間の遅延を与えた後にバッファ6に蓄積する。
この一定時間は、キュー長Xjが許可キュー長AQjを
超えた割合に応じて可変する。 【0056】これにより、パケットの廃棄を行わなくと
もRTT(Round Trip Time)が大きくなり、パケット送
出元に対して送出レートを下げさせる効果が期待できる
ため、パケットを廃棄してしまう場合と比較してトラヒ
ックを有効に利用することができる。 【0057】キュー長監視部7の機能として、キュー長
Xiの所定の変化周期以下の変化周期についてキュー長
Xiを検出する。これにより、瞬間的なキュー長Xiの
変化を吸収し、外乱によるトラヒック制御の誤動作を回
避することができる。 【0058】また、キュー長監視部7の機能として、単
位時間内のキュー長Xiの最大値をキュー長Xiの検出
結果として当該単位時間毎に出力する。これにより、瞬
間的なキュー長Xiの変化を吸収し、外乱によるトラヒ
ック制御の誤動作を回避することができる。 【0059】また、図12に示すように、バッファ6に
モニタリングパケットを送出するモニタリングパケット
挿入部18を備え、キュー長監視部7は、このモニタリ
ングパケット挿入部18から送出されたモニタリングパ
ケットがバッファ6に入力された時刻と当該モニタリン
グパケットがバッファ6から出力された時刻との時間差
にしたがってキュー長Xを検出する。 【0060】これにより、単にパケット蓄積数に基づく
キュー長Xiの検出と比較すると、実際の遅延時間等の
パラメータを含めた実効的なキュー長Xiを検出するこ
とができる。 【0061】また、一つのコネクションに属するパケッ
トをさらに二つのサービスクラスに分類して取り扱う例
である。一つのサービスクラスは、リアルタイム性を重
要視するパケットに対するリアルタイム(R)クラスで
あり、もう一つのサービスクラスは、リアルタイム性を
重要視しないパケットに対するノンリアルタイム(N
R)クラスである。 【0062】図1に示すコネクション識別部1におい
て、到着するパケットのコネクションを識別すると共に
そのパケットのサービスクラスを識別する。また、仮想
キュー管理部3では、バッファ6に蓄積されたパケット
のコネクションの情報と共にサービスクラスの情報も取
得する。これにより、コネクション情報格納部2には、
図13に示すようなテーブルを設けることができる。 【0063】例えば、コネクション#1についてみる
と、仮想キュー長としてリアルタイムクラスに属するX
1(R)およびノンリアルタイムクラスに属するX1
(NR)が記録されている。また、重みとしてリアルタ
イムクラスの重みW1(R)およびノンリアルタイムク
ラスの重みW1(NR)が記録されている。重みW1
(R)はW1(NR)よりも重く設定されており、リア
ルタイムクラスに属するパケットをノンリアルタイムク
ラスに属するパケットに優先して読出すことができる。 【0064】これにより、リアルタイム性を重要視する
パケットの遅延を少なくすることができるため、ユーザ
に対するQoSを向上させることができる。 【0065】(第二実施例)本発明のパケット廃棄装置
が適用される本発明第二実施例の多重化装置を図15を
参照して説明する。図15は本発明第二実施例の多重化
装置のブロック構成図である。 【0066】多重化装置は、図15に示すように、到着
する固定長パケットであるセルの属するコネクション1
〜kを識別するコネクション識別部1と、当該セルの受
付可否を判定する受付判定部15と、この受付判定部1
5の判定結果にしたがってセルを一時蓄積するFIFO
型のバッファ6と、コネクションi毎にセルの到着レー
トRiを検出するレート検出部8と、コネクションi毎
にあらかじめ定められた重みWiの値を保持するコネク
ション情報格納部2とを備え、セルの到着レートRiに
はあらかじめ閾値となる最大レートが設定され、当該最
大レートを超えるとほぼゼロになる前記セルの到着レー
トRiの総和ΣRiの連続関数をβ(ΣRi)とし、バ
ッファ部11のバッファ6に1以上のセルが蓄積されて
いるコネクションiの前記重みの和をWactとし、許
可到着レート計算部14は、許可到着レートACRiを
ACRi=β(ΣRi)・Wi/Wactとして計算
し、受付判定部15は、コネクションi毎のセルの到着
レートRiが当該許可到着レートACRi以下のコネク
ションに属するセルについてはこれを受付許可と判定す
る。 【0067】本実施例では、複数コネクションが混在し
て一つのバッファ6に蓄積されている状況下における実
際のバッファ6のキュー長に対してキュー長監視部7お
よび仮想キュー管理部3によりコネクションi毎にバッ
ファ6のキュー長Xiを検出したものを仮想キュー長と
いう。 【0068】図14は本発明を適用して最低帯域保証サ
ービスの提供を行うネットワークの構成図である。発側
ユーザは着側ユーザへとネットワークを通してパケット
を送出する。ネットワークはユーザに対して契約してい
る最低帯域までの転送レートの保証を行う。ネットワー
クの各リンクには複数ユーザが収容されており、余剰帯
域に関しては料金や最低保証帯域などに基づいて決めら
れる重みにしたがってユーザ間に分配される。 【0069】このように、本発明のパケット廃棄装置を
備えた多重化装置は、図14に示すように、ネットワー
クに設けることにより、帯域制御装置(UPC:Usage
Parameter Control)として用いることができる。ま
た、パケット交換スイッチ内に設けることにより、当該
スイッチ内のバッファの輻輳の回避にも利用できる。 【0070】まず、発側ユーザがネットワークにパケッ
トを送出すると、ネットワークの入側エッジに位置する
レート観測装置でユーザのネットワークへのパケット送
出レートが計測される。パケットの送出レートが最低保
証帯域を超えていれば、パケットのヘッダにTagが付
けられ、最低保証帯域以下で送出されるパケットに関し
てはそのままネットワークへと送出される。Tagが付
けられていないパケットをネットワーク内で廃棄するこ
となく着側ユーザまで転送することで最低帯域の保証を
行う。本発明の多重化装置は中継ノード内に位置し、複
数ユーザで共用しているリンク帯域を各ユーザに重みに
したがって分配するという処理を行う。 【0071】本発明第二実施例は受付判定部15の機能
として、受付拒否と判定したコネクションjのパケット
に一定時間の遅延を与えた後にバッファ6に蓄積する。
この一定時間は、到着レートRjが許可到着レートAC
Rjを超えた割合に応じて可変する。 【0072】これにより、パケットの廃棄を行わなくと
もRTT(Round Trip Time)が大きくなり、パケット送
出元に対して送出レートを下げさせる効果が期待できる
ため、パケットを廃棄してしまう場合と比較してトラヒ
ックを有効に利用することができる。 【0073】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通信網内に設置することにより、通信網に収容されてい
る各コネクションに対し、輻輳時においても契約してい
る最低帯域を保証しつつ、通常時(非輻輳時)には、余
剰帯域をコネクション間で公平に分配し、より効率的な
網資源の利用を可能にすることができる。また、高速回
線においても経済的に実現可能なパケット廃棄装置を実
現することができる。さらに、パケット交換スイッチ等
のノード内に設置することにより、簡単なハードウェア
構成を実現し、効率の良いノード内の輻輳回避を実現す
ることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is accommodated in a communication network.
The present invention relates to a device that guarantees the minimum bandwidth of each connection. [0002] In recent years, the rapid growth of the Internet and LAN
Due to widespread use, data traffic such as IP traffic
It is increasing in a number function. Network with this
Congestion occurrence frequency is increasing
Deterioration of screw quality is a problem. For example, conventional
Best Effort that does not guarantee transfer quality on the Internet
Service was mainstream, but best effort service
In some cases, sufficient throughput cannot be obtained with just
ISPs (Internet Service Providers)
When connecting between businesses via high-speed lines, the minimum bandwidth and delay
The demand for services that guarantees extended quality will increase in the future
It is expected to increase. [0003] Guaranteed minimum bandwidth contracted for each user
Services include GFR (Guaranteed Frame Rate) services.
Service. Users can use each other during non-congestion
Bandwidth (remaining bandwidth) can be shared and used. [0004] Regarding the method for realizing the GFR service,
Many proposals have been made, one of which is WRR (Wei
ghted Round Robin) method. FIG. 16 shows the WRR method.
It is a figure showing an outline. The WRR method uses a key for each connection.
Has a queue, weighted for each connection,
By performing read control according to the weight for each queue,
Distribute bandwidth between connections. [0005] All connectors sharing a band are assigned to the WRR.
By accommodating the connection, the weight of the accommodation connection
Band can be distributed according to. According to WRR method
The surplus bandwidth was set to a certain rule while guaranteeing the minimum bandwidth.
It is possible to distribute fairly among connections
You. However, the hardware of the WRR system is complicated.
The speed is proportional to the number of connections to accommodate
It becomes a neck. Also, it is necessary to have a queue for each connection.
Therefore, the amount of hardware in the buffer unit also becomes a problem. One
In short, the WRR method has become faster and accommodated connections.
As the number of services increases, GFR services will be realized economically
It is difficult. Therefore, a simple hardware configuration
There is a need for a method for realizing a GFR service. [0007] GFR service with simple hardware configuration
FIFO-Tagging method
It has been known. In this scheme, the buffer is connected
You do not need to have one for each line, just one for each line. FI
In the FO-Tagging method, the network is entered for each connection.
Observes the input rate to the network at the entrance, and the measured rate
If it is below MCR (Minimum Cell Rate),
Packet passes through as it is and exceeds the MCR.
Then, Tag is added to the header of the packet. here
So, MCR means that the network guarantees the transfer for the connection.
Bandwidth. [0008] A threshold value is provided in the FIFO buffer.
And always monitors whether the queue length exceeds the threshold.
You. If the queue length exceeds the set threshold,
Means that the packet with Tag in the header is FI
Discarded before entering the FO buffer,
Is the packet without Tag, that is, the input level to the network.
Only packets with connections below the MCR are passed.
You. [0009] In the FIFO-Tagging method, the FI
MC of the connection that accommodates the output speed of the FO buffer
R is not less than the sum of R to maintain MCR during congestion.
Proof is possible. Also, when there is no congestion, M
If there is a surplus band that exceeds the sum of CR
, The bandwidth is shared by multiple connections. [0010] However, in this method,
Since multiple connections share a buffer, each connection
Of the band exceeding the sum of the MCR of the
Is it proportional to the input rate to the FIFO buffer?
Is distributed among each connection, so "fairness"
There was a problem in that. FIFO-Tagging
In the formula, if a surplus band occurs,
Because there is no provision on whether to distribute between connections,
In some cases, one connection occupies the surplus bandwidth.
There was a problem that an unfair situation occurred. The present invention has been made in such a background.
However, by installing it in a communication network,
For each connected connection, even during congestion
Normal time (non-congestion) while guaranteeing the contracted minimum bandwidth
Time), the surplus bandwidth is distributed fairly among the connections,
A network that enables more efficient use of network resources
It is an object to provide a device for discarding a ket. The present invention
Is economically feasible for packet discard even on high-speed lines.
It is intended to provide a disposal device. In addition, the packet
Easy installation by installing in a node such as an exchange switch
Hardware configuration and efficient intra-node traffic.
Provide a packet discarding device that can achieve congestion avoidance
The purpose is to do. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an
Means for determining whether or not a packet can be accepted, and accepting by this determination
Means to discard rejected packets
It is a packet discarding device provided. The features of the present invention are as follows.
The discarding means determines that the determining means is rejected.
A delay of a certain amount of time for packets on a connection
There is a means. [0014] Thereby, the packet must be discarded.
RTT (Round Trip Time) also increases, and packet transmission
The effect of lowering the sending rate for the source can be expected
Traffic compared to when packets are discarded.
Can be used effectively. The packet is
The same applies to cells that are fixed-length packets.
Can be. [0015] Thereby, by installing in a communication network,
For each connection accommodated in the communication network,
Even at times of congestion, while guaranteeing the contracted minimum bandwidth,
At all times (when there is no congestion), excess bandwidth is
Distributing them more evenly and enabling more efficient use of network resources
That can be economically realized even on high-speed lines.
A waste disposal device can be realized. In addition, the packet
By installing the switch inside a node such as a switch,
Realizes a simple hardware configuration and enables efficient
Congestion avoidance can be realized. (First Embodiment) Packet of the present invention
The multiplexing device of the first embodiment of the present invention to which the discarding device is applied
This will be described with reference to FIGS. Figure 1 shows a multiplexing device
FIG. 2 is a block diagram of a device. Figure 12 shows the monitoring packet
FIG. 9 is a diagram for explaining queue length detection using a packet. The packet discarding device 5 of the present invention is applied.
The multiplexing device, as shown in FIG.
Connection identification for identifying connections 1 to k to which they belong
Unit 1 and packet discard to determine whether the packet can be accepted
Discard device 5 and the packet discard device 5
FIFO buffer 6 for temporarily storing packets
And packets of a plurality of connections are stored in the buffer 6.
Queue of buffer 6 for each connection i
Queue length monitoring unit 7 for detecting length Xi and virtual queue tube
And the weight determined in advance for each connection i.
And a connection information storage unit 2 for holding the value of Wi.
The buffer 6 has a maximum queue length which is a threshold value in advance.
Qmax is set and exceeds the maximum queue length Qmax
Then, the sum of the queue lengths Xi, which is substantially zero, is a series of Xi.
The continuation function is α (ΣXi), and one or more packets are stored in the buffer 6.
The sum of the weights of connection i in which
Wact, and the permitted queue length calculation unit 4
AQi is calculated as AQi = α (ΣXi) · Wi / Wact, and the packet discarding device 5
Is smaller than the permissible queue length AQi.
For packets belonging to the
Set. In this embodiment, a plurality of connections are mixed.
In the situation stored in one buffer 6
The queue length monitoring unit 7 and the queue length monitoring buffer 7
And the virtual queue management unit 3
The detection of the queue length Xi of the f6 is defined as a virtual queue length.
Say. In the following, for the sake of simplicity, the virtual queue
Let the length be simply the queue length Xi or Xj. The packet discarding device 5 checks the connection rejected
The queue length Xj of the action j is the permission queue length AQj.
Calculate the percentage that exceeds, and according to the calculated percentage
To the packet of connection j that was determined to be rejected with probability
Some of the packets are regarded as packets judged to be accepted.
Alternatively, it can be stored in the buffer 6. Further, the packet discarding device 5 determines that the acceptance is rejected.
The packet of the connection j to be determined exists in the buffer 6.
If it is not present, the
It can be determined that the reception is permitted. Arrive at network beyond minimum guaranteed bandwidth
For packets that do, a tag is added to the
The packet discarding device 5 sends the packet to be determined
When a tag is attached, it should be judged that this acceptance is rejected.
Packet is determined to be accepted. As a feature of the present invention, the packet discarding device 5
Indicates that the queue length Xj of the connection
Calculate the ratio exceeding the permitted queue length AQj and reject
The percentage calculated for the packet of connection j determined to be no
After a certain time delay is given,
Stack. The queue length monitoring unit 7 determines the queue length Xi
Queue length Xi is detected for a change cycle less than the change cycle of
I do. Alternatively, the queue length monitoring unit 7
The maximum value of the queue length X as the detection result of the queue length Xi.
Output every unit time. Further, as shown in FIG.
Monitoring packet to send out monitoring packet
An insertion unit 18 is provided, and the queue length monitoring unit 7
Monitoring packet transmitted from the
The time when the packet was input to buffer 6 and the monitoring
Time difference from the time when the packet was output from buffer 6
The queue length Xi can be detected according to the following equation. Also, a plurality of service classes are provided,
In the connection identification unit 1, the connection of the arriving packet is
Service class to which the packet belongs along with the
At the same time, and the virtual queue management unit 3
Queue length for each service class in the buffer 6 for each i
Xi, and the connection information storage unit 2
Service class predetermined for each service i
The packet discarding device 5 holds the value of the weight Wi for each
Calculate the permissible queue length AQi for each service class as AQi = α (ΣXi) · Wi / Wact, and calculate the service class for each connection i.
Queue length Xi for each service class
Packets belonging to connections of length AQi or less
Can be determined to be a reception permission. In the following, the first embodiment of the present invention will be described in more detail.
Will be described. FIG. 14 shows a minimum bandwidth guarantee service to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a configuration diagram of a network that provides services. Originating side
The user sends a packet to the destination user through the network.
Is sent. Network is contracted for user
It guarantees the transfer rate up to the minimum bandwidth. Network
Each link has multiple users, and
Determine the area based on the fee and the minimum guaranteed bandwidth.
Distributed among the users according to the weights. As described above, the packet discarding apparatus of the present invention
The multiplexing device provided has a network as shown in FIG.
In the bandwidth control device (UPC: Usage
Parameter Control). Ma
In addition, by providing it in the packet switching switch,
It can also be used to avoid buffer congestion in the switch. First, the calling user sends a packet to the network.
Outgoing port is located at the ingress edge of the network
Packet transmission to user's network by rate observation device
The exit rate is measured. Packet transmission rate must be kept at a minimum.
If it exceeds the authentication band, Tag is added to the header of the packet.
Packets sent below the minimum guaranteed bandwidth.
Is sent out to the network as is. Tag attached
Packets that have not been dropped can be discarded in the network.
Guaranteeing the minimum bandwidth by transferring to the destination user
Do. The multiplexing device of the present invention is located in the relay node,
Link bandwidth shared by several users as weight for each user
Therefore, a process of distributing is performed. As shown in FIG. 1, the multiplexing device
From the service identification unit 1, the bandwidth control unit 10, and the buffer unit 11
It is configured. The connection identification unit 1
Identify the connection from the packet header. Bandwidth control
The unit 10 performs bandwidth control based on the connection information.
Related processing. Buffer section 11 is simple FIFO type
Shared by all users accommodated in the link in the buffer 6
Have been used. A buffer 6 is connected to a queue length monitor 7.
The queue length of the buffer 6 and the packet input / output
The virtual queue manager in the previous stage
3 Where information about input and output packets
Is input to or output from the buffer 6
The packet length of the packet and to which it belongs
Contains the connection identification number. When a packet arrives from the input line side,
The connection identification of the packet is performed by the connection identification unit 1.
Is sent to the subsequent band control unit 10 and enters the buffer 6.
Packets to be discarded and discarded
Is a packet discarded on the spot and not determined to be discarded
Is input to the buffer unit 11 at the subsequent stage and is
Therefore, it is output to the output line. In the present invention, the packet discard in the band control unit 10 is
Bandwidth control based on discarding plays an important role. Accordingly
Next, the processing of the band control unit 10 will be described in detail. band
The area control unit 10 includes a virtual queue management unit 3 and a permitted queue length meter.
Calculation unit 4, connection information storage unit 2, packet discarding device
5. In the virtual queue management unit 3, a queue length monitoring unit
7 and the queue length of buffer 6 based on the information from
Calculate the queue length for each application. The virtual queue manager 3
Connected to the connection information storage unit 2 and calculated
The virtual queue length for each connection
The information is stored in the information storage unit 2. A method for calculating each queue length will be described.
First, regarding the calculation of the queue length of the buffer 6,
The queue length information transmitted from the length monitoring unit 7 is virtually used
It is only stored in the queue management unit 3. Next, connection
This is the method of calculating the virtual queue length for each application.
Since the buffer 6 is empty, the virtual queue of each connection is
-The length is zero. Packet is input to buffer 6
And the packet length and connection identification number of the packet
Is transmitted through the queue length monitoring unit 7. That information
Originally, the virtual queue management unit 3
Access to the virtual queue length of the connection
A process of adding the length of the received packet is performed. packet
At the time of output, on the contrary, the data transmitted from the virtual queue length
A process of subtracting the packet length is performed. FIG. 2 shows an example of the connection information storage unit 2.
Then, for each connection calculated by the virtual queue management unit 3,
Information on virtual queue length, connection weight
Information is stored. Next, the permission queue length calculation unit 4
-Buffer from the management unit 3 and the connection information storage unit 2
Information about the queue length of key 6 and virtual
Receives information about queue length and weight, and
Has a function to calculate the permitted queue length. Here
The entry's permitted queue length is
Indicates the maximum queue length. The total of the permitted queue length AQi of the connection i
The calculation method will be specifically described. Connection weight
Is Wi, and the queue length of the current buffer 6 is Xi.
AQi = α (ΣXi) · Wi / Wact
α (ΣXi) is a continuous function and is a graph of FIGS.
Is an example of a queue length function α (ΣXi). On the horizontal axis
Taking the queue length ΣXi, the vertical axis represents the value of the function α (ΣXi)
Take. Wact is the sum of the active connection weights
It is. An active connection is a virtual queue
Connections with a length greater than zero, at least
A connection where one or more packets are in buffer 6
It is an option. The function α (ΣXi) is a threshold having a queue length.
(Qmax in the figure), it becomes zero. That is,
-If the length exceeds a certain threshold, it is determined that there is congestion.
As a result, the permitted queue length of each connection becomes zero. For example, in the example of FIG.
In the range where no function exists, the function α (ΣXi) takes a constant value,
When the value exceeds the value Qmax, the function α (ΣXi) becomes zero.
Become. That is, the permission key is set within a range not exceeding the threshold value Qmax.
The queue length AQi is distributed in proportion to the weight of the connection.
You. In the example of FIG. 4, the queue length ΣXi is changed from zero.
In the interval up to a predetermined value less than the threshold value Qmax,
The number α (ΣXi) gradually decreases and approaches the threshold value Qmax
The threshold value suddenly decreases as the value increases, and becomes zero at the threshold value Qmax.
That is, the permitted queue length AQi is smaller than the queue length ΣXi.
Is distributed more than the weight of connection i
However, if the queue length ΣXi exceeds a predetermined value,
The distribution rate of the queue length AQi decreases. In the example of FIG. 5, the queue length ΣXi and the function α
The value of () Xi) is linearly inversely proportional to the value of (ΣXi). That is,
Available queue length AQi is linearly inversely proportional to queue length ΣXi
You. This is the simplest and basic control example. In the example of FIG. 6, the queue length Xi and the function α (Σ
Xi) is inversely proportional to the quadratic function. sand
That is, the permitted queue length AQi is when the queue length Xi is small.
Is large, but suddenly decreases as the queue length Xi increases.
As the queue length Xi approaches the threshold value Qmax
And decrease gradually. This increases the queue length Xi.
At the very beginning, the increase in traffic can be strongly suppressed.
Wear. In the example of FIG. 7, the queue length Xi and the function α (Σ
Xi) is a quadratic function whose value is the inverse of the quadratic function shown in FIG.
It is inversely proportional to the number. That is, the permission queue length A
Qi is large when the queue length Xi is small,
As the length Xi increases, it begins to gradually decrease, and the queue length X
As i approaches the threshold value Qmax, the decrease becomes steeper. This
Accordingly, as the queue length Xi approaches the threshold value Qmax,
As a result, an increase in traffic can be strongly suppressed. In the example of FIG. 8, the queue length Xi and the function α (Σ
Xi) is inversely proportional to the value in a stepwise manner. That is, the permission key
The queue length AQi is large when the queue length Xi is small.
However, as the queue length Xi increases, it gradually begins to decrease,
It suddenly starts to decrease from the predetermined queue length Xi, and the queue length Xi becomes
The decrease gradually decreases as the threshold value Qmax is approached.
You. As a result, the queue length Xi is zero and the threshold value Qmax is
Strongly suppresses traffic increase when near the middle of
be able to. In the example of FIG. 9, the queue length Xi and the function α (Σ
The value of Xi) is inversely proportional to the example of FIG.
You. That is, the permitted queue length AQi is smaller than the queue length Xi.
Large at the time, but the queue length Xi increases
Suddenly begins to decrease and gradually decreases from the predetermined queue length Xi.
At first, as the queue length Xi approaches the threshold Qmax,
Suddenly begin to decrease. This determines whether the queue length Xi is zero.
Between the time when the threshold value starts to increase and when the threshold value Qmax is approached.
The increase in traffic can be strongly suppressed. The queue length Xi is the current queue
Length (the instantaneous value of the queue length when a packet arrives)
However, as the queue length Xi,
An average value may be adopted. The packet discarding device 5 determines the connection between the permitted queue length and the connection.
Packets arriving from the virtual queue length for each
It is determined whether the input is made to the file 6 or discarded. FIG.
The processing flow at the time of packet arrival for deterministic discard processing
It is a flowchart shown in FIG.
If the virtual queue length Xi is equal to or smaller than the permitted queue length AQi,
If the input exceeds the permitted queue length AQi,
Packets with Tag are discarded, and Tag is added.
Packets that have not been dropped are input to buffer 6.
Therefore, while always guaranteeing the minimum bandwidth of each connection,
The occupancy of the buffer 6 is controlled to be fair. The virtual queue length exceeds the permitted queue length.
If the packet has been dropped, the packet is discarded deterministically as described above.
It is also possible to stochastically discard packets instead of
is there. FIG. 11 shows the arrival of a packet for performing a stochastic discard process.
12 is a flowchart showing the processing flow of FIG.
As shown, the allowed queue length is AQi, and the virtual queue length is X
If i, the discard probability P is P = (Xi-AQi) / X
given by i. That is, the virtual queue length is the allowed queue length
If the number exceeds the limit,
You. By controlling the bandwidth by stochastic discard,
When paying attention to the connection, the virtual queue length is permitted
Even when the queue length is exceeded, packets are discarded continuously.
Phenomena are less than when packets are discarded deterministically
Therefore, if the affinity with TCP rate control increases,
I can say. The packet input to the buffer 6 is FIFO
Output to the output line according to the norm. Generation of pseudo random number Rand in FIG.
Is performed every time a packet arrives, and the discard probability P and the pseudo random number R
and discarding based on the result of comparing
Thus, it is possible to actually realize the discard with the discard probability P.
Wear. For example, when the discard probability P is 0.5,
The probability that the random number Rand takes a value larger than 0.5 is also
0.5, and the pseudo-random number Rand is larger than 0.5
By executing the discarding in the case, the discard probability P
Is disposed of. The multiplexer according to the present invention uses a network based on the queue length.
The congestion state of the
The queue length is equal to zero and the rate is below the minimum guaranteed bandwidth.
The network forwards only the packet sent to the network in step (1). Ki
If the queue length is less than a certain threshold, there is an excess band
Each connection is buffered in proportion to the weight.
Occupation allows bandwidth to be distributed fairly among connections
You. A FIFO having a simple hardware configuration is used.
While realizing GFR service with buffer, WRR method etc.
Packet with separate buffers for each connection, such as
In a manner similar to the method of controlling readout of
It is possible to distribute between connections. Also one
Connection is shared by many connections.
Compared to the method that has a buffer for each
The advantage is that the required buffer amount can be
There are points. The function of the packet discarding device 5 is as follows.
If the packet of connection j that should be
If it does not exist in Fa6, it should be judged that this acceptance is rejected
The packet is determined to be accepted. That is, the connection j
The absence of a packet means that connection j
The packet indicates sporadic. like this
Even if sporadic packets are rejected and discarded, continuous
The effect of avoiding congestion is significantly lower than when discarding
Low. Therefore, such sporadic packets
Avoid discarding uselessly. The features of the packet discarding device 5 of the present invention
As a packet of connection j determined to be rejected
After a certain time delay, the data is accumulated in the buffer 6.
During this fixed time, the queue length Xj is equal to the permitted queue length AQj.
Varies according to the ratio exceeded. As a result, the packet must be discarded.
RTT (Round Trip Time) also increases, and packet transmission
The effect of lowering the sending rate for the source can be expected
Traffic compared to when packets are discarded.
Can be used effectively. As a function of the queue length monitoring unit 7, the queue length
Queue length for a change cycle less than or equal to a predetermined change cycle of Xi
Xi is detected. As a result, the instantaneous queue length Xi
Absorbs changes to prevent traffic control malfunctions due to disturbances.
Can be avoided. The function of the queue length monitoring unit 7 is simply
The maximum value of the queue length Xi within the unit time is detected as the queue length Xi.
As a result, output is performed for each unit time. As a result,
Absorbs inter-queue changes in queue length Xi, and
The malfunction of the lock control can be avoided. Further, as shown in FIG.
Monitoring packet to send out monitoring packet
An insertion unit 18 is provided, and the queue length monitoring unit 7
Monitoring packet transmitted from the
The time when the packet was input to buffer 6 and the monitoring
Time difference from the time when the packet was output from buffer 6
, The queue length X is detected. In this way, it is simply based on the number of stored packets.
Compared to the detection of the queue length Xi, the actual delay time
Detect effective queue length Xi including parameters
Can be. Also, packets belonging to one connection
Example of classifying service into two service classes
It is. One service class emphasizes real-time
In the real-time (R) class for important packets
Yes, another service class is real-time
Non-real-time (N
R) Class. In connection identification unit 1 shown in FIG.
To identify the connection of the arriving packet and
Identify the service class of the packet. Also virtual
In the queue management unit 3, packets stored in the buffer 6
Service class information as well as connection information
Get. Thus, the connection information storage unit 2 stores
A table as shown in FIG. 13 can be provided. For example, consider connection # 1
And X belonging to the real-time class as the virtual queue length
1 (R) and X1 belonging to the non-real-time class
(NR) is recorded. In addition, Realta
Im class weight W1 (R) and non-real-time
A lath weight W1 (NR) is recorded. Weight W1
(R) is set heavier than W1 (NR),
Packets belonging to the real-time class
The packet can be read out prior to the packet belonging to the class. With this, real-time characteristics are regarded as important.
Because packet delay can be reduced, users
Can be improved. (Second Embodiment) Packet Discarding Device of the Present Invention
FIG. 15 shows a multiplexing apparatus according to a second embodiment of the present invention to which
It will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows multiplexing according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of the device. The multiplexing device, as shown in FIG.
Connection 1 to which the cell which is a fixed-length packet
Kk, a connection identification unit 1 for identifying
A reception determining unit 15 for determining whether or not the reception is possible, and the reception determining unit 1
FIFO for temporarily storing cells according to the judgment result of 5
Type buffer 6 and the cell arrival rate for each connection i.
A rate detection unit 8 for detecting the connection Ri and each connection i
That holds a value of a predetermined weight Wi
And a cell information storage unit 2 for storing the cell arrival rate Ri.
Is set in advance to a maximum rate that is a threshold,
The arrival rate of the cell, which becomes almost zero when exceeding the large rate
The continuous function of the sum ト Ri of Ri is β (ΣRi), and
One or more cells are stored in the buffer 6 of the buffer 11
Wact is the sum of the weights of connection i
The reachable arrival rate calculator 14 calculates the permitted arrival rate ACRi.
ACRi = β (ΣRi) · Calculated as Wi / Wact
Then, the reception determining unit 15 determines that a cell arrives for each connection i.
A connector whose rate Ri is equal to or less than the permissible arrival rate ACRi.
For cells belonging to the
You. In this embodiment, a plurality of connections are mixed.
In the situation stored in one buffer 6
The queue length monitoring unit 7 and the queue length monitoring buffer 7
And the virtual queue management unit 3
The detection of the queue length Xi of the f6 is defined as a virtual queue length.
Say. FIG. 14 shows a minimum bandwidth guarantee service to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a configuration diagram of a network that provides services. Originating side
The user sends a packet to the destination user through the network.
Is sent. Network is contracted for user
It guarantees the transfer rate up to the minimum bandwidth. Network
Each link has multiple users, and
Determine the area based on the fee and the minimum guaranteed bandwidth.
Distributed among the users according to the weights. As described above, the packet discarding apparatus of the present invention
The multiplexing device provided has a network as shown in FIG.
In the bandwidth control device (UPC: Usage
Parameter Control). Ma
In addition, by providing it in the packet switching switch,
It can also be used to avoid buffer congestion in the switch. First, the calling user sends a packet to the network.
Outgoing port is located at the ingress edge of the network
Packet transmission to user's network by rate observation device
The exit rate is measured. Packet transmission rate must be kept at a minimum.
If it exceeds the authentication band, Tag is added to the header of the packet.
Packets sent below the minimum guaranteed bandwidth.
Is sent out to the network as is. Tag attached
Packets that have not been dropped can be discarded in the network.
Guaranteeing the minimum bandwidth by transferring to the destination user
Do. The multiplexing device of the present invention is located in the relay node,
Link bandwidth shared by several users as weight for each user
Therefore, a process of distributing is performed. In the second embodiment of the present invention, the function of the
As a packet of connection j determined to be rejected
After a certain time delay, the data is accumulated in the buffer 6.
During this fixed time, the arrival rate Rj is equal to the permitted arrival rate AC.
It varies according to the ratio exceeding Rj. As a result, the packet must be discarded.
RTT (Round Trip Time) also increases, and packet transmission
The effect of lowering the sending rate for the source can be expected
Traffic compared to when packets are discarded.
Can be used effectively. As described above, according to the present invention,
By installing in a communication network,
Contracts for each connection during congestion.
In normal times (when there is no congestion),
Surplus bandwidth is distributed fairly among connections, making it more efficient
Network resources can be used. Also fast times
A packet discarding device that can be realized economically on the
Can be manifested. Furthermore, packet switching switches, etc.
Simple hardware by installing in a node
Configuration to achieve efficient congestion avoidance in nodes.
Can be

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明第一実施例の多重化装置のブロック構成
図。 【図2】コネクション情報格納部のテーブル例を示す
図。 【図3】関数α(ΣXi)の例を示す図。 【図4】関数α(ΣXi)の例を示す図。 【図5】関数α(ΣXi)の例を示す図。 【図6】関数α(ΣXi)の例を示す図。 【図7】関数α(ΣXi)の例を示す図。 【図8】関数α(ΣXi)の例を示す図。 【図9】関数α(ΣXi)の例を示す図。 【図10】確定的な廃棄処理を行うパケット到着時の処
理フローを示すフローチャート。 【図11】確率的な廃棄処理を行うパケット到着時の処
理フローを示すフローチャート。 【図12】モニタリングパケットを用いるキュー長検出
を説明するための図。 【図13】本発明第一実施例のコネクション情報格納部
のテーブル例を示す図。 【図14】本発明を適用したネットワーク構成の一例を
示す図。 【図15】本発明第二実施例の多重化装置のブロック構
成図。 【図16】従来のWRR方式の概要を説明するための
図。 【符号の説明】 1 コネクション識別部 2 コネクション情報格納部 3 仮想キュー管理部 4 許可キュー長計算部 5 パケット廃棄装置 6 バッファ 7 キュー長監視部 8 レート検出部 10 帯域制御部 11 バッファ部 14 許可到着レート計算部 15 受付判定部 18 モニタリングパケット挿入部
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a multiplexer according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a table example of a connection information storage unit. FIG. 3 is a diagram showing an example of a function α (ΣXi). FIG. 4 is a diagram showing an example of a function α (ΣXi). FIG. 5 is a diagram showing an example of a function α (ΣXi). FIG. 6 is a diagram showing an example of a function α (ΣXi). FIG. 7 is a diagram showing an example of a function α (ΣXi). FIG. 8 is a diagram showing an example of a function α (ΣXi). FIG. 9 is a diagram showing an example of a function α (ΣXi). FIG. 10 is a flowchart showing a processing flow at the time of arrival of a packet for performing deterministic discard processing. FIG. 11 is a flowchart showing a processing flow when a packet for performing a stochastic discard process arrives; FIG. 12 is a view for explaining queue length detection using a monitoring packet. FIG. 13 is a diagram showing an example of a table of a connection information storage unit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 14 is a diagram showing an example of a network configuration to which the present invention has been applied. FIG. 15 is a block diagram of a multiplexer according to a second embodiment of the present invention. FIG. 16 is a diagram for explaining an outline of a conventional WRR system. [Description of Code] 1 Connection identification unit 2 Connection information storage unit 3 Virtual queue management unit 4 Permission queue length calculation unit 5 Packet discarding unit 6 Buffer 7 Queue length monitoring unit 8 Rate detection unit 10 Band control unit 11 Buffer unit 14 Permitted arrival Rate calculation unit 15 Acceptance judgment unit 18 Monitoring packet insertion unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5K030 GA03 GA13 HA08 HB17 JL07 KA03 KA13 LA03 LC11 LC15 MA04 MA13    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    F term (reference) 5K030 GA03 GA13 HA08 HB17 JL07                       KA03 KA13 LA03 LC11 LC15                       MA04 MA13

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 到着するパケットの受付可否を判定する
手段と、この判定により受付拒否されたパケットについ
てはこれを廃棄する手段とを備えたパケット廃棄装置に
おいて、 前記廃棄する手段は、前記判定する手段が受付拒否と判
定したコネクションのパケットに一定時間の遅延を与え
る手段を備えたことを特徴とするパケット廃棄装置。
Claims: 1. A packet discarding device comprising: means for determining whether or not an incoming packet can be accepted; and means for discarding a packet rejected by the determination. The packet discarding apparatus further comprises means for delaying the packet of the connection determined to be rejected by the determining means for a predetermined time.
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