JP2003023452A - 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】 少なくもと２個連続してパケットを受付
拒否する手段と、連続した受付拒否を禁止する手段とを
備え、前記２個連続してパケットを受付拒否する手段と
前記連続した受付拒否を禁止する手段とを切替選択する
手段を備える。

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
記判定する手段は、少なくもと２個連続してパケットを
受付拒否する手段を備えたところにある。

【００１４】さらに、前記判定する手段は、連続した受
付拒否を禁止する手段を備えることもでき、この場合に
は、前記２個連続してパケットを受付拒否する手段と前
記連続した受付拒否を禁止する手段とを切替選択する手
段を備えることもできる。

【００１５】例えば、急激にキュー長Ｘｊが許可キュー
長ＡＱｊを超えたときには、輻輳発生を回避するために
急激なトラヒック制御を行う必要がある。そのような事
態が発生したときには、パケットを連続して廃棄するこ
とにより対処することができる。反対に、緩やかにキュ
ー長Ｘｊが許可キュー長ＡＱｊを超えたときには、緩や
かなトラヒック制御を行って安定したトラヒック制御を
実現することができる。このような相反する制御形態
は、状況に応じて切替えて用いることが望ましい。この
ような切替制御は、前記判定する手段の付加機能として
備えることが望ましい。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。

【００１６】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。

【００１７】

【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。

【００１８】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
がってパケットを多重化する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の総和であるΣＸ
ｉ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。

【００１９】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。

【００２０】本発明のパケット廃棄装置５の特徴として
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
出された割合が所定の値を超えているときには少なくと
も２個連続して前記コネクションｊのパケットを受付拒
否し、また、この算出された割合が所定の値以下である
ときには受付拒否したコネクションｊのパケットについ
て連続した受付拒否を禁止することもできる。いずれの
受付判定ポリシを採用するかはユーザの操作によって切
替選択することができる。

【００２１】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。

【００２２】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。

【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】本発明第一実施例を図１ないし図１１を参
照して説明する。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ＦＩＦ
Ｏ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ΣＸｉと関数α
（ΣＸｉ）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ΣＸｉが小さ
いときには大きいが、キュー長ΣＸｉが増加するととも
に急に減少を始め、キュー長ΣＸｉ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ΣＸｉ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ΣＸｉと関数α
（ΣＸｉ）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ＡＱｉはキュー長ΣＸｉが小さいときには大きいが、
キュー長ΣＸｉが増加するとともに徐々に減り始め、キ
ュー長ΣＸｉ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ΣＸｉ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ΣＸｉと関数α
（ΣＸｉ）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ΣＸｉが小さいときには大
きいが、キュー長ΣＸｉが増加するとともに徐々に減り
始め、所定のキュー長ΣＸｉから急に減り始め、キュー
長ΣＸｉ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ΣＸｉ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ΣＸｉと関数α
（ΣＸｉ）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ΣＸ
ｉが小さいときには大きいが、キュー長ΣＸｉが増加す
るとともに急に減り始め、所定のキュー長ΣＸｉから緩
やかに減り始め、キュー長ΣＸｉ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
ΣＸｉ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ΣＸｉ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ΣＸｉ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ΣＸｉ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Σ
Ｘｉとすると、廃棄確率Ｐは、 Ｐ＝（ΣＸｉ−ＡＱｉ）／ΣＸｉ 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】本発明のパケット廃棄装置５が適用される
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】次に、本発明第一実施例におけるパケット
廃棄装置５の特徴として、パケット廃棄装置５が受付拒
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
合が所定の値を超えているときには少なくとも２個連続
してコネクションｊのパケットを受付拒否し、この算出
された割合が所定の値以下であるときには受付拒否した
コネクションｊのパケットについて連続した受付拒否を
禁止する。

【００５４】すなわち、急激にキュー長Ｘｊが許可キュ
ー長ＡＱｊを超えたときには、輻輳発生を回避するため
に急激なトラヒック制御を行う必要がある。そのような
事態が発生したときには、パケットを連続して廃棄する
ことにより対処することができる。反対に、緩やかにキ
ュー長Ｘｊが許可キュー長ＡＱｊを超えたときには、緩
やかなトラヒック制御を行って安定したトラヒック制御
を実現することができる。

【００５５】また、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。

【００５６】あるいは、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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】このためには、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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】（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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】本発明第二実施例におけるパケット廃棄装
置としての図１５に示す受付判定部１５の特徴として、
受付判定部１５が受付拒否したコネクションｊの到着レ
ートＲｊが許可到着レートＡＣＲｊを超えている割合を
算出し、この算出された割合が所定の値を超えていると
きには少なくとも２個連続してコネクションｊのパケッ
トを受付拒否し、この算出された割合が所定の値以下で
あるときには受付拒否したコネクションｊのパケットに
ついて連続した受付拒否を禁止する。

【００７０】すなわち、急激に到着レートＲｊが許可到
着レートＡＣＲｊを超えたときには、輻輳発生を回避す
るために急激なトラヒック制御を行う必要がある。その
ような事態が発生したときには、パケットを連続して廃
棄することにより対処することができる。反対に、緩や
かに到着レートＲｊが許可到着レートＡＣＲｊを超えた
ときには、緩やかなトラヒック制御を行って安定したト
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】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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記判定する手段は、少なくもと２個連続してパケット
   を受付拒否する手段を備えたことを特徴とするパケット
   廃棄装置。
2. 【請求項２】 前記判定する手段は、連続した受付拒否
   を禁止する手段を備えた請求項１記載のパケット廃棄装
   置。
3. 【請求項３】 前記２個連続してパケットを受付拒否す
   る手段と前記連続した受付拒否を禁止する手段とを切替
   選択する手段を備えた請求項１または２記載のパケット
   廃棄装置。