JP2003023449A - パケット廃棄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通信網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）、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。高速回線において
も経済的に実現する。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。 【解決手段】 コネクション識別番号があらかじめグル
ープに分類され、受付拒否と判定すべきパケットのコネ
クション識別番号が所定の前記グループに属するパケッ
トについて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。

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、コ
ネクション識別番号があらかじめグループに分類され、
前記判定する手段は、受付拒否と判定すべきパケットの
コネクション識別番号が所定の前記グループに属するパ
ケットについて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手段を備えたところにある。 【００１４】これによれば、緩やかなトラヒック制御を
行い安定したトラヒック制御を実現することができる。
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】本発明のパケット廃棄装置を適用
する多重化装置を図１および図１２を参照して説明す
る。図１は本発明第一実施例の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を適用した多
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（ＸΣｉ）・Ｗｉ／Ｗａｃｔとして
計算し、パケット廃棄装置５は、コネクションｉ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】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。 【００２３】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。 【００２４】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。 【００２５】本発明のパケット廃棄装置５の特徴として
は、コネクション識別番号をあらかじめグループに分類
しておき、パケット廃棄装置５は、受付拒否と判定すべ
きパケットのコネクション識別番号が所定の前記グルー
プに属するパケットについて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ようにすることもでき
る。前記グループの分類例としては、コネクション識別
番号の偶数または奇数で分類することができる。 【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。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Ｘｉをとり、縦軸に関数α（Σ
Ｘｉ）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Ｘｉ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Ｘｉ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Ｘｉが所定の値を超えると急峻に許可キュー長Ａ
Ｑｉの分配率が低下する。 【００４２】図５の例では、キュー長Ｘｉと関数α（Σ
Ｘｉ）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Ｘｉ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Ｑｉｍａｘ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）／Ｘｉ 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】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】本発明のパケット廃棄装置５の機能とし
て、あらかじめコネクション識別番号をグループに分類
しておき、受付拒否と判定すべきパケットのコネクショ
ン識別番号が所定のグループに属するときには、そのパ
ケットを受付許可と判定することができる。例えば、偶
数または奇数のいずれか一方のパケットについてはこの
受付拒否と判定すべきパケットを受付許可と判定する。
これにより、緩やかなトラヒック制御を行い安定したト
ラヒック制御を実現することができる。 【００５６】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。 【００５７】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。 【００５８】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。 【００５９】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。 【００６０】また、図１３に示すように、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こともできる。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（ＮＲ）クラスである。 【００６１】これを実現するためには、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。 【００６２】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。 【００６３】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。 【００６４】（第二実施例）本発明のパケット廃棄装置
を適用す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は本発明実施例の多重化装置の
ブロック構成図である。 【００６５】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（ΣＲ
ｉ）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Ｗａ
ｃｔ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、パケット廃棄装置５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ＡＣＲ
ｉ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。 【００６６】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。 【００６７】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。 【００６８】これにより、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。 【００６９】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。 【００７０】本発明第二実施例におけるパケット廃棄装
置５の特徴としては、コネクション識別番号があらかじ
め複数のグループに分類され、受付拒否と判定すべきパ
ケットのコネクション識別番号が所定の前記グループに
属す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。例えば、コネクション識別番号が偶
数または奇数のいずれか一方のパケットについてはこの
受付拒否と判定すべきパケットを受付許可と判定する。
これにより、緩やかなトラヒック制御を行い安定したト
ラヒック制御を実現することができる。 【００７１】 【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。

【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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 直明 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5K030 GA13 HA08 HB17 HD03 JL07 KA03 KA13 LA03 LC11 LC15 MA04 MA13

Claims (1)

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、 コネクション識別番号があらかじめグループに分類さ
   れ、 前記判定する手段は、受付拒否と判定すべきパケットの
   コネクション識別番号が所定の前記グループに属するパ
   ケットについて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手段を備えたことを特徴とするパケ
   ット廃棄装置。