JP2003101574A

JP2003101574A - 帯域調停装置、帯域調停方法、帯域調停プログラム

Info

Publication number: JP2003101574A
Application number: JP2001286493A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Honda; 博保本田
Original assignee: NTT Data Corp; Telecommunications Advancement Organization
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology; NTT Data Group Corp
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】新たに発生した重要度の高い通信についても
通信を確保でき、重要度に応じた帯域の割り当てを行う
ことができる帯域調停装置を提供する。【解決手段】伝送路に送信されるパケットを検出する
パケット検出手段と、パケットを特定するための識別情
報と通信の重要性を示す重要度とを対応づけて記憶する
ポリシー保存手段と、ポリシー保存手段に記憶されてい
る情報に基づいて、パケット検出手段が検出するパケッ
トの識別情報を検出し、該検出した識別情報に対応する
重要度を読み出す重要度検索手段と、重要度検索手段が
読み出した重要度と、伝送路に既に確保されている帯域
確保要求に設定されている重要度とのうち、所定の重要
度以上のパケットについて、伝送路の分配可能な帯域
を、重要度の高いパケットから順に要求された帯域を割
り当てる帯域割り当て手段と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インターネットや
LANなどの情報通信ネットワーク内に設けられた帯域調
停機能において、帯域確保要求のあった通信に対して、
ユーザが通信に対して設けた重要度や通信アプリケーシ
ョンの必要とする帯域幅を考慮した帯域確保幅を調停す
るアルゴリズムに関する。

【０００２】

【従来の技術】インターネット環境での通信において一
定の通信品質を提供する技術として、ＩＥＴＦ（Intern
et Engineering Task Force）ではＲＳＶＰ(Resource r
eSerVation setup Protocol)などの帯域予約プロトコル
が標準化されている。RSVPは、送信元IPアドレスとポー
ト番号、送信先IPアドレスとポート番号、プロトコル番
号の５つのパラメータによってフローを識別し、フロー
毎の帯域を予約することができる。

【０００３】従来のＲＳＶＰを利用した帯域制御管理技
術では、フロー毎に割り当てる帯域を決定する際に、デ
ータのパターンやアプリケーションの種類に応じて設定
された必要帯域とユーザの要求した帯域とを元に要求帯
域を決定し、回線容量に空きがあれば要求帯域を確保す
る、というものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの方法では、
フロー毎に設けられた最低帯域保証値と最高帯域保証値
の範囲内の帯域確保を保証することは可能だが、要求帯
域が空き回線容量に満たなければ、後から要求が発生し
た通信の帯域は全く確保されないという「早い者勝ち方
式」となってしまう。そのため、例えば後から帯域確保
要求をした重要度の高い通信の帯域確保が行われない、
というケースが起こりうる。つまり、この方式では、通
信の重要度を状況に応じて判断し、その重要度に従って
帯域の割り当てを行うことができないという問題点が生
じてしまう。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、新たに発生した重要度の高い通
信についても通信を確保でき、かつ、重要度に応じた帯
域の割り当てを行うことができる帯域調停装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、伝送路における通信帯域の割り当てを制
御する帯域制御装置であって、前記伝送路に送信される
パケットを検出するパケット検出手段と、パケットを特
定するための識別情報と通信の重要性を示す重要度とを
対応づけて記憶するポリシー保存手段と、前記ポリシー
保存手段に記憶されている情報に基づいて、前記パケッ
ト検出手段が検出するパケットの識別情報を検出し、該
検出した識別情報に対応する重要度を読み出す重要度検
索手段と、前記重要度検索手段が読み出した重要度と、
前記伝送路に既に確保されている帯域確保要求に設定さ
れている重要度とのうち、所定の重要度以上のパケット
について、前記伝送路の分配可能な帯域を、重要度の高
いパケットから順に要求された帯域を割り当てる帯域割
り当て手段と、を有することを特徴とする。

【０００７】また、本発明は、上述の帯域調停装置にお
いて、前記割り当て手段は、前記伝送路の分配可能な帯
域を所定の重要度以上のパケットに要求された帯域を割
り当てた後、帯域確保要求された帯域幅に満たない残り
の分配可能な帯域を、所定の重要度以上のパケットのう
ち、要求された帯域が割り当てられていないパケットに
対し、該パケットに設定された重要度に応じて割り当て
ることを特徴とする。

【０００８】また、本発明は、上述の帯域調停装置にお
いて、前記割り当て手段は、前記伝送路の分配可能な帯
域を所定の重要度以上のすべてのパケットに帯域確保要
求された帯域を割り当てた後に、さらに前記伝送路の分
配可能な帯域が存在する場合、該伝送路の分配可能な残
りの帯域を、前記所定の重要度以下のパケットに対し割
り当てることを特徴とする。

【０００９】また、本発明は、上述の帯域調停装置にお
いて、前記割り当て手段は、前記伝送路の分配可能な帯
域のうちの残りの割り当て可能な帯域を前記所定の重要
度以下のパケットに対し割り当てる場合に、前記所定の
重要度以下のパケットの全要求帯域幅と割り当て対象の
パケットの要求帯域との比に基づいて割り当てることを
特徴とする。

【００１０】また、本発明は、伝送路における通信帯域
の割り当てを制御する帯域制御方法であって、前記伝送
路に送信されるパケットを検出し、パケットを特定する
ための識別情報と通信の重要性を示す重要度とを対応づ
けて記憶された情報に基づいて、前記パケットの識別情
報を検出し、該検出した識別情報に対応する重要度を読
み出し、前記読み出した重要度と、前記伝送路に既に確
保されている帯域確保要求に設定されている重要度との
うち、所定の重要度以上のパケットについて、前記伝送
路の分配可能な帯域を、重要度の高いパケットから順に
要求された帯域を割り当てることを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、伝送路における通信帯域
の割り当てを制御する帯域制御プログラムであって、前
記伝送路に送信されるパケットを検出するパケット検出
ステップと、パケットを特定するための識別情報と通信
の重要性を示す重要度とを対応づけて記憶された情報に
基づいて、前記検出ステップにおいて検出されるパケッ
トの識別情報を検出し、該検出した識別情報に対応する
重要度を読み出すステップと、前記読み出した重要度
と、前記伝送路に既に確保されている帯域確保要求に設
定されている重要度とのうち、所定の重要度以上のパケ
ットについて、前記伝送路の分配可能な帯域を、重要度
の高いパケットから順に要求された帯域を割り当てるス
テップとをコンピュータに行わせることを特徴とする。

【００１２】上述した構成によれば、ユーザがフローに
対して設定した重要度を反映させた帯域割り当てを行う
ために、最低帯域保証値から最高帯域保証値の間を要求
帯域とし、各フローの要求帯域の範囲内で確保できる比
率を重要度に比例させて決定する。しかし、帯域確保率
が１００％を超えた、つまり要求帯域を超えて帯域が配
分されたフローがあった場合、超えた分の帯域を要求帯
域を超えていないフローに対して同様に、要求帯域の範
囲内で確保できる比率を重要度に比例させて決定する。
これを回線容量内で最も多くのフローを帯域確保率１０
０％にできるパターンが見つかるまで繰り返す。また、
重要度が０のフローに関しては、重要度が０以外のフロ
ーがすべて帯域確保率１００％で確保された場合にのみ
帯域を分配する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
帯域調停装置を図面を参照して説明する。図１は、この
発明の一実施形態による帯域調停装置を適用した帯域調
停システムの構成を示す概略ブロック図である。この図
において、帯域管理部１０は、パケット検出部１１と、
帯域制御部１２と、ＲＳＶＰデーモン１３とによって構
成される。パケット検出部１１は、伝送路上を流れるト
ラフィックを常に監視し、伝送路に送出されるパケット
を検出し、検出したパケットからヘッダ情報を抽出し、
抽出したヘッダ情報を帯域計算部３２に出力する。ここ
でいうヘッダ情報とは、例えば、図２に示すように、基
本情報、パケットの送信先や送信元に関する情報などで
あるフロー情報、トラフィック情報などが含まれる、パ
ケットに付加される制御情報である。このヘッダ情報に
よって、通信の開始時および終了時を特定し、データの
転送の開始から終了までのパケットの一連の通信となる
フローを特定することができる。ここで、通信のセッシ
ョンの識別は、例えば、送信元ＩＰアドレス、送信元ポ
ート番号、送信先ＩＰアドレス、送信先ポート番号、プ
ロトコル番号の５つのパラメータで行う。

【００１４】帯域制御部１２は、後述する帯域計算部３
２の帯域確保幅の割り当ての処理結果に基づき、ＲＳＶ
Ｐデーモン１３を介して、ＲＳＶＰルータ４０に接続さ
れる伝送路の帯域確保幅の確保や開放などの制御を行
う。

【００１５】ポリシー管理部２０は、ポリシー保存デー
タベース２１とポリシー設定部２２とによって構成され
る。ポリシー保存データベース２１は、例えば、図３に
示すように、パケットを特定するための識別情報と通信
の重要性を示す重要度と最低帯域保証値と最高帯域保証
値とを対応づけて記憶する。識別情報は、例えば、送信
元のＩＰアドレスと、送信元の端末を示すカテゴリ、送
信先のサーバを示すアプリケーションの情報が対応づけ
られて記憶される。また、図示されていないが、必要に
応じてアプリケーションを利用するためのポート番号も
記憶される。この最高帯域保証値と最低帯域保証値と
は、アプリケーションの必要帯域を考慮して決定され
る。最高帯域保証値とは、フローに与えられる帯域幅の
最大値を示すものであり、そのフローに対して割り当て
が要求される確保要求の帯域幅に相当する。最低帯域保
証値とは、フローに与えられる帯域幅の最小値を示すも
のである。また、この最高帯域保証値と最低帯域保証値
との差が確保帯域である。

【００１６】重要度とは、通信する上で、そのパケット
が優先される度合いを示す情報であり、その数値が大き
いほど、重要度が高く、優先される。また、重要度は、
０以上の整数または実数で示される。この重要度は、利
用時間、送信元ユーザ、アプリケーションの優先度など
を考慮して決定される。この重要度は、送信元と送信先
との間において行われる通信毎（フロー毎）に設定され
る。

【００１７】なお、この実施形態においては、端末１０
０のＩＰアドレスがＩＰ（ａ）、端末１０１のＩＰアド
レスがＩＰ（ｂ）、端末１０２のＩＰアドレスがＩＰ
（ｃ）、サーバ２００がＡ１に対応する。また、アプリ
ケーションとして、例えば、ウェブサーバ、ＴＶ会議、
ＶｏＤ（ＶｉｄｅｏＯｎＤｅｍａｎｄ）等があげら
れる。

【００１８】次に、図１に戻り、ポリシー設定部２２
は、ポリシー管理部２０の外部に接続されるキーボード
やマウスなどの入力装置を介し、管理者２３からの入力
に基づいて、識別情報、重要度、最低帯域保証値などの
各種情報をポリシー保存データベース２１に記憶する。

【００１９】帯域調停部３０には、重要度検索部３１を
有する帯域計算部３２が設けられる。重要度検索部３１
は、パケット検出部１１が抽出するヘッダ情報に対応す
る識別情報に基づいて、ポリシー保存データベース２１
に記憶されている重要度、最低帯域保証値、最高帯域保
証値等の各種情報をポリシー保存データベース２１から
読み出す。このヘッダ情報と識別情報との対応付けは、
セッション情報に基づいて行われる。

【００２０】帯域計算部３２は、重要度検出部３１が読
み出した重要度と伝送路において既に帯域が確保されて
いる帯域確保要求に設定されている重要度とのうち、所
定の重要度以上のパケットについて、伝送路の分配可能
な帯域を、重要度の高いパケットから順に、要求された
帯域を割り当てる。ここで、所定の重要度以上とは、重
要度をＰとした場合、０＜Ｐとなる重要度のことであ
る。また、分配可能な帯域とは、伝送路の回線容量のう
ち、最低帯域保証値に基づいて確保される帯域以外の帯
域である。なお、この帯域計算部３２が、上述の帯域割
り当て手段に相当する。

【００２１】また、帯域計算部３２は、伝送路の分配可
能な帯域を所定の重要度以上のフローに要求された帯域
を割り当てた後、帯域確保要求された帯域幅に満たない
残りの分配可能な帯域を、所定の重要度以上のパケット
のうち、要求された帯域が割り当てられていないパケッ
トに対し、該パケットに設定された重要度に応じて割り
当てる。

【００２２】例えば、図４に示すように、通信回線の容
量が３３６（ｋｂｐｓ）である場合、この回線容量のう
ち分配可能な帯域を重要度が高いフロー（符号（ａ））
から順に確保帯域として割り当てる。そして、確保帯域
を順位割り当てる際に、フロー５において、このフロー
５の帯域確保要求された帯域幅を、残りの分配可能な帯
域によって割り当てできない場合、フロー５とフロー６
とに、重要度に基づいて残りの分配可能な帯域を割り当
てる。ここで、フロー５とフロー６とにおいて、重要度
が高いフローほど、割り当てられる帯域幅が多いので、
確保率も重要度に応じて高くなる。なお、この図４の例
では、通信回線の容量３３６（ｋｂｐｓ）のうち、３３
５（ｋｂｐｓ）が全てのフローの確保帯域として割り当
てられることとなる。

【００２３】また、帯域計算部３２は、伝送路の分配可
能な帯域を所定の重要度以上のすべてのパケットに帯域
確保要求された帯域を割り当てた後に、さらに伝送路の
分配可能な帯域が存在する場合、該伝送路の分配可能な
残りの帯域を、所定の重要度以下のフローに対し割り当
てる。例えば、図５に示すように、通信回線の容量が４
００（ｋｂｐｓ）である場合、０以外の重要度が設定さ
れたフロー１からフロー６（符号（ａ））に分配可能な
帯域を割り当てた後、さらに分配可能な帯域がある場
合、重要度０のフロー７、フロー８（符号（ｂ））にも
分配可能な帯域を割り当てる。この割り当ては、フロー
の全要求帯域幅と割り当て対象のフローの要求帯域との
比に基づいて割り当てる。これにより、フロー７とフロ
ー８との帯域の確保率が等しくなり、重要度０のフロー
に対して等しく帯域を確保させることができる。また、
帯域計算部３２は、新たに通信が発生した時点と、通信
が終了する時点において上述した帯域の割り当て処理を
行う。

【００２４】図１に戻り、各ユーザが利用する端末１０
０、端末１０１、端末１０２、…、と、ＶｏＤ等のサー
ビスを提供するためのサーバ２００とが、伝送路によっ
て、ＲＳＶＰルータ４０を介して相互に接続される。こ
の伝送路には、端末１００、端末１０２、端末１０３、
…、サーバ２００以外にも、ネットワークなどを介して
複数の端末やサーバが接続される。

【００２５】次に、図１の構成における帯域調停システ
ムの動作について、図面を用いて説明する。ここでは、
回線容量が３３６（ｋｂｐｓ）である場合について説明
する。図６は、図１の構成における帯域調停システムの
動作について説明するためのフローチャートである。ま
ず、端末１００からサーバ２００あての通信開始を示す
パケットが伝送路を介してＲＳＶＰルータ４０に送信さ
れると、パケット検出部１１は、このパケットを検知
し、通信開始パケットであるか否かを検出する（ステッ
プＳ１）。この通信開始パケットであるか否かの判断
は、例えば、ヘッダ情報に含まれる通信開始パケットで
あるか、通信の途中のパケットであるか否かを示すフラ
グを参照することにより行われる。そして、通信開始パ
ケットである場合、この検出したパケットからヘッダ情
報を抽出し、抽出したヘッダ情報を帯域計算部３２に出
力する。このパケットの検出動作は、ＲＳＶＰルータ４
０にパケットが送信される毎に行われる。

【００２６】帯域計算部３２は、重要度検索部３１によ
って、パケット検出部１１が抽出するヘッダ情報に対応
する識別情報（送信元ＩＰアドレス、送信先ＩＰアドレ
ス、ポート番号など）に対応する識別情報がポリシー保
存データベース２１に記憶されているか否かを検出する
（ステップＳ２）。この検出動作が、制御対象のパケッ
トであるか否かの検出動作に相当する。この検出結果に
おいて、対応する識別番号がポリシー保存データベース
２１に記憶されていない場合、制御対象のパケットでは
ないものとして、ステップＳ１に移行する。

【００２７】一方、検出結果において、対応する識別番
号がポリシー保存データベース２１に記憶されている場
合、帯域計算部３２は、重要度検索部３１によって、ポ
リシー保存データベース２１に記憶されている重要度、
最低帯域保証値、最高帯域保証値等の各種情報を読み出
す（ステップＳ３）。次に、重要度検索部３１によって
重要度が読み出されると、帯域計算部３２は、帯域確保
を行うフローを決定する（ステップＳ４）。この図６ス
テップＳ４の処理について、図７のフローチャートを用
いて説明する。帯域確保を行う対象となるフローについ
ては、各フローに少なくとも最低帯域保証値以上の帯域
を確保しなければならないため、回線容量に空きがなか
った場合は、優先度の低いフローを帯域確保の対象外と
し、使用できる帯域を与えない。ここでは、帯域計算部
３２は、フローの最低帯域保証値の合計値を求め（ステ
ップＳ４０１）、回線容量と比較する（ステップＳ４０
２）。

【００２８】この比較結果において、フローの最低帯域
保証値の合計値が回線容量を上回る場合、最も重要度の
低いフローを除き再び最低帯域保証値の合計値を求め
（ステップＳ４０３）、回線容量と比較する（ステップ
Ｓ４０２）。これを、フローの最低帯域保証値の合計値
が回線容量以下になるまで繰り返し、帯域確保を行うフ
ローを決定する（ステップＳ４０４）。ここでは、図３
に示すフローの最低帯域保証値の合計値が回線容量以下
であるので、図３に示すすべてのフローが帯域確保を行
うフローとして決定される。

【００２９】次に、図６に戻り、帯域確保を行うフロー
が決定すると、帯域計算部３２は、帯域確保を行うフロ
ーを重要度が高い順になるように並び替えを行う（ステ
ップＳ５）。本発明では、重要度の比に沿って帯域確保
率を決定し、あるフローにおいて帯域確保率が１００％
を超えた分の分配可能な帯域は、他のフローに分配する
という作業を繰り返すので、帯域確保率が１００％に達
するフローを重要度の高い順に基づいて決定していく。
そのため、帯域確保率が１００％となるフローの抽出を
容易に行えるよう、あらかじめフローを重要度の高い方
から昇順でソートする。ここでいう帯域確保率とは、最
高帯域保証値と実際に確保された帯域幅との比である。
この並び替えが行われると、図３に示すフローの順序が
図８の示すように並び替えが行われる。以下、説明を簡
単にするために、フロー番号を重要度の高い順に１〜８
として説明する。

【００３０】次に、帯域計算部３２は、重要度が０以外
のフローのテーブルをＴｂｌＡとし、重要度が０のフロ
ーのテーブルをＴｂｌＢとして作成する。図９は、重要
度が０と０以外のフローのテーブルを分けた一例であ
る。

【００３１】次に、帯域計算部３２は、ＴｂｌＡにおい
て、フローの重要度が高い順に分配可能な帯域を割り当
てた場合に、帯域確保率が１００％となるフローがある
か否かを探索し、あればそれらのフローの帯域確保を行
う（ステップＳ７）。そして、帯域計算部３２は、Ｔｂ
ｌＡにおいて、すべてのフローに対して帯域確保率が１
００％となるように確保できたか否かを検出する（ステ
ップＳ８）。ＴｂｌＡにおいて、すべてのフローに対し
て帯域確保率が１００％となるように確保できる場合、
残りの分配可能な帯域をＴｂｌＢのフローに割り当てる
（ステップＳ１０）。

【００３２】一方、ＴｂｌＡにおいて、すべてのフロー
に対して帯域確保率が１００％となるように確保できな
い場合、残りの分配可能な帯域をＴｂｌＡの残りのフロ
ーに割り当てる（ステップＳ９）。そして、帯域計算部
３２は、フローに対して分配可能な帯域を割り当てた
後、この割り当てした帯域と最低帯域保証値とに基づい
て、各フローの帯域を確保するように帯域制御部１２に
指示をする。帯域制御部１２は、帯域計算部３２からの
指示に基づき、各フローの帯域を確保するように、ＲＳ
ＶＰデーモン１３を介してＲＳＶＰルータ４０を制御す
る。これにより、重要度に応じた帯域を確保することが
できる。

【００３３】次に、図６のステップＳ７について、図１
０のフローチャートを用いてさらに詳細に説明する。帯
域確保率が１００％で確保できるフローの検索には、例
えば、二分探索が用いられる。すなわち、ＴｂｌＡに分
岐点のフローを定めこれをフローｈとし、最も重要度の
高いフローからフローｈまでを帯域確保率１００％で確
保すると仮定する。そして、その場合に必要になる帯域
確保幅を求め、回線容量と比較し、回線容量内で最も多
くのフローを帯域確保率１００％で確保できるパターン
が見つかるまでフローｈを探索する。

【００３４】ここでは、二分探索の０先頭をｂ、二分探
索の終了をｅ、ＴｂｌＡのフロー数すなわち、重要度が
０以外のフロー数をｎ、二分探索の分岐点をｈとして説
明する。ここでは、各パラメータの初期値は、二分探索
開始時の先頭点ｂが１（フロー１に相当）、終了点ｅが
ｎ（フローｎに相当。このときのｎは６）、ｈが０であ
る（ステップＳ７０１）。そして、ｂ≦ｅである場合に
（ステップＳ７０２）、分岐点ｈは、（ｂ＋ｅ）÷２なる式によって算出される（ステップＳ７０３）。ここ
では、ｈが３として算出される（小数点以下は、切り捨
て）。ここでは、図１１（ａ）に示すように、フロー１
がｂ、フロー３がｈ、フロー６がｅに対応する。

【００３５】次に、フローｈの帯域確保率を１００％と
なるように確保するときに必要になる帯域確保幅Ｗｆを
算出する（ステップＳ７０４）。すなわちフロー１から
フロー３を帯域確保率１００％で確保する場合の帯域幅
と、帯域確保率が100%未満となる各フロー（フロー４〜
フロー６）の、最低保証帯域から最高保証帯域の間の確
保帯域との合計を求める。この確保帯域の合計は、以下
に示す（１）式から（３）に基づいて算出される。ここ
では、Ｗｆ１は、ｈ番目までのフローを１００％で確保
した帯域幅の値であり、Ｗｆ２は、ｈ番目以降のフロー
が必要になる帯域確保幅の値、Ｆｐ［ｉ］は、フローｉ
の重要度、Ｆｒ［ｉ］は、フローｉの確保帯域（最高帯
域保証値−最低帯域保証値）である。

【数１】

【数２】

【数３】

【００３６】この式（１）から式（３）に基づいて演算
すると、Ｗｆ１は、フロー１〜フロー３の確保帯域の合
計であるので１００（ｋｂｐｓ）であり、Ｗｆ２は、６
０＋１５＋１２．５＝８７．５（ｋｂｐｓ）であるの
で、Ｗｆは、１８７．５である。

【００３７】Ｗｆが算出されると、帯域計算部３２は、
分配可能な帯域幅とＷｆとを比較する（ステップＳ７０
５）。分配可能な帯域幅をＢａとすると、Ｂａは、回線
容量と最低帯域保証値の合計値との差によって算出され
る。ここでは、Ｂａが２２６（ｋｂｐｓ）であり、Ｗｆ
は、１８７．５であるので、比較結果は、Ｂａ≧Ｗｆで
ある。この場合、現在の分岐点ｈに１を加え（ステップ
Ｓ７０６）、新たなｂとし、ｂとｅを比較する（ステッ
プＳ７０７）。この場合、ｂが４、ｅが６であるので、
ステップＳ７０３に移行し、分岐点ｈを再計算する。再
計算の結果は、図１１（ｂ）に示すように、ｂが４（フ
ロー４）、ｈが５（フロー５）、ｅは６（フロー６）で
ある。そして、この結果に基づいて、再度Ｗｆを計算す
る（ステップＳ７０４）。この場合、Ｗｆ１＝２０＋１０＋７０＋８０＋３０＝２１０Ｗｆ２＝２５であるので、Ｗｆは２３５となる。

【００３８】そして、算出されたＷｆとＢａとを比較す
ると（ステップＳ７０５）、Ｂａ＜Ｗｆであるので、ｈ
から１を引き、新たなｅとして（ステップＳ７１２）、
ｂとｅを比較する（ステップＳ７０７）。このとき、ｂ
≦ｅであるので、ステップＳ７０３に移行し、分岐点ｈ
を再計算する。

【００３９】このときの分岐点ｈは、図１１（ｃ）に示
すように４であり、また、ｂおよびｅについても４とな
る。この場合のＷｆは、Ｗｆ１＝２０＋１０＋７０＋８０Ｗｆ２＝２０＋１６．６より、２１６．６であるので、分配可能な帯域幅Ｂａと
Ｗｆとを比較すると（ステップＳ７０５）、Ｂａ＞Ｗｆ
であるので、ｈに１を加えて新たなｂとする（ステップ
Ｓ７０６）。そして、ｂとｅとを比較する（ステップＳ
７０７）。

【００４０】この場合、ｂ≦ｅの関係ではなくなったの
で、二分検索を終了する。このｅとｂとの間が帯域確保
率１００％で確保できるフローの境目となる。すなわ
ち、フロー１からフロー４までが帯域確保率１００％で
確保できるフローとなる。そして、帯域計算部３２は、
ｈ＝ｂであるか否かを検出する（ステップＳ７０８）。
ｈ＝ｂである場合、フロー１からｈ番目のフローすなわ
ちフロー４まで帯域確保率１００％で確保する（ステッ
プＳ７０９）。帯域確保率１００％で確保するフローの
確保帯域の合計された値は、次に示す（４）式によって
算出される。ただし、Ｆｍａｘ〔ｉ〕は、ｉ番目のフロ
ーの最高帯域保証値であり、Ｆｇ〔ｉ〕は、ｉ番目のフ
ローに割り当てられる帯域であり、ｉが１からｈについ
て算出される。

【数４】

【００４１】そして、帯域計算部３２は、帯域確保率１
００％とならないフローへ分配できる帯域Ｗｌを、次の
（５）式によって算出する。

【数５】ここでは、Ｂａが２２６（ｋｂｐｓ）であり、Ｗｆ１が
１８０であるので、Ｗｌは、４６（ｋｂｐｓ）となる。
このＷｌが図６ステップＳ９においてＴｂｌＡの残りの
フロー５、フロー６に割り当てられる。

【００４２】一方、ｈ＝ｂではない場合、ｈから１を引
いて新たなｈとし（ステップＳ７１０）、ステップＳ７
０４において算出したＷｆからフローｂ（ここでは、フ
ロー５）における確保帯域の値を引く（ステップＳ７１
１）。そして、ステップＳ７０９に移行する。このステ
ップＳ７１０とステップＳ７１１において、１００％で
確保できるフローの（最高帯域保証値−最低帯域保証
値）の合計には、すでにステップＳ７０４において算出
されているＷｆ１を利用したいが、二分探索で最後に移
動するのがｂではなくｅである場合には、最高帯域保証
値を確保できるフローの分岐点ｈから１つ少なくなって
しまい、利用できなくなる。そこで、二分探索の最後に
ｅが移動した場合には、Ｗｆ１からフローｂの（最高帯
域保証値−最低帯域保証値）を除き、ｈもｈから１を引
く。

【００４３】次に、図１０ステップＳ７０４のＷｆを算
出する処理について図１２のフローチャートを用いて説
明する。帯域計算部３２は、Ｗｆ１およびＷｆ２を０と
し（ステップＳ７２１）、ｉを１とし（ステップＳ７２
２）、ｈとｉを比較する（ステップＳ７２３）。ｈ≧ｉ
である場合、Ｗｆ１にＦｒ〔ｉ〕を加えて新たなＷｆ１
とする（ステップＳ７２４）。一方、ｈ＜ｉである場
合、現在のＷｆ２に、上述の（３）式に基づいて算出さ
れるＷｆ２を加えて新たなＷｆ２とする（ステップＳ７
２５）。

【００４４】そして、ｉに１を加えて、ｉ＝ｎとなるま
でステップＳ７２２に移行した後、Ｗｆ１とＷｆ２とを
加えてＷｆを算出する（ステップＳ７２７）。

【００４５】次に、図１０のステップＳ７０９について
図１３のフローチャートを用いて説明する。帯域計算部
３２は、ＢａをＷｌとした後（ステップＳ７３１）、ｈ
が１より小さいか否かを検出する（ステップＳ７３
２）。そして、ｈが１より小さい場合、この処理を終了
する。一方、ｈが１以上である場合、ＢａからＷｆ１を
引いた値をＷｌとする（ステップＳ７３３）。そして、
ｉを１に設定した後（ステップＳ７３４）、ｉ番目のフ
ローの最高帯域保証値Ｆｍａｘ〔ｉ〕をｉ番目のフロー
に割り当てられる帯域Ｆｇ〔ｉ〕とする（ステップＳ７
３５）。そして、ｉに１を加え、ｉがｈとなるまでステ
ップＳ７３５に移行する。

【００４６】なお、図６ステップＳ８における、全ての
フローを帯域確保率１００％で確保したか否かの判定
は、ｈ＝ｎであれば、ＴｂｌＡの全てを帯域確保率１０
０％であるまたは要求フローがない（ｈ＝０、ｎ＝０）
とみなす。ＴｂｌＡの全てを帯域確保率１００％で確保
している場合または要求フローがない場合には、重要度
が０であるＴｂｌＢのフローに帯域を分配する。Ｔｂｌ
Ａのフロー全てが帯域確保率１００％でない場合には、
ＴｂｌＡで重要度と確保帯域とに基づいて帯域を分配す
る。

【００４７】次に、図６のステップＳ９ついて、図１４
のフローチャートを用いて説明する。帯域計算部３２
は、帯域確保幅算出のための分母Ｆａを以下に示す
（６）式に基づいて、算出する（ステップＳ９０１）。
ただし、Ｆｐ〔ｋ〕をｋ番目のフローの重要度、Ｆｒ
〔ｋ〕をｋ番目のフローの（最高帯域保証値−最低帯域
保証値）とする。

【数６】ここでは、図９（ａ）に示すＴｂｌＡの場合、Ｆａは、
３０＋２５で算出されるので、５５となる。

【００４８】次に、ｈに１を加えた数をｉとし（ステッ
プＳ９０２）、ｉ番目のフローに分配される帯域Ｆｇ
〔ｉ〕を以下に示す（７）式に基づいて算出する（ステ
ップＳ９０３）。ただし、Ｆｐ〔ｉ〕をｉ番目のフロー
の重要度、Ｆｒ〔ｉ〕をｉ番目のフローの（最高帯域保
証値−最低帯域保証値）、Ｆｍｉｎ〔ｉ〕をｉ番目のフ
ローが要求する最低帯域保証値とする。

【数７】この式（７）に基づく算出をｉがｎとなるまで繰り返す
（ステップＳ９０４）。これにより、フロー５は、（１
×３０）÷５５×４６＋２０より４５（ｋｂｐｓ）、フ
ロー６は、（０．５×５０）÷５５×４６＋２０より４
０（ｋｂｐｓ）として算出される。

【００４９】次いで、帯域計算部３２は、ｉを１に設定
し（ステップＳ９０５）、（ｉ＋ｎ）番目のフローに分
配される帯域Ｆｇ〔ｉ＋ｎ〕を以下に示す（８）式に基
づいて決定する（ステップＳ９０６）。ただし、ｍをＴ
ｂｌＢのフロー数とする。

【数８】このＦｇ〔ｉ＋ｎ〕は、ｉがｍとなるまで行われる（ス
テップＳ９０７）。これにより、フロー７とフロー８と
に最低帯域保証値が割り当てられる。以上の処理によ
り、フロー１からフロー８には、図４に示すように、フ
ロー１からフロー４には、帯域確保率１００％すなわち
最高帯域保証値に相当する帯域が割り当てられ、フロー
５とフロー６とには、最低帯域保証値が割り当てられる
とともに、さらに、フロー１からフロー４に割り当てら
れた後の残りの分配可能な帯域が分配されて割り当てら
れる。また、ＴｂｌＢに相当するフロー７とフロー８に
は、最低帯域保証値に相当する帯域が割り当てられる。

【００５０】次に、図６におけるステップＳ１０につい
て、図１５のフローチャートを用いて説明する。Ｔｂｌ
Ａの全てのフローに帯域確保率１００％で帯域が確保さ
れると、残りの分配可能な帯域がＴｂｌＢに割り当てら
れる。ここでは、回線容量が４００（ｋｂｐｓ）として
説明する。ＴｂｌＢは、全てのフローについて重要度が
同じであるので、フロー１からフローｍまでの（最高帯
域保証値−最低帯域保証値）を合計し、帯域確保幅を算
出する分母Ｆｂとして用い、分子は、該当フローの（最
高帯域保証値−最低帯域保証値）を用いる。ステップＳ
９５１においては、以下に示す（９）式に基づいてＦｂ
を算出する。

【数９】ここでは、Ｆｂは、４０＋６０であるので、１００（ｋ
ｂｐｓ）となる。

【００５１】そして、ｉを１として（ステップＳ９５
２）、以下に示す（１０）式に基づいて、（ｉ＋ｎ）番
目のフローに分配される帯域Ｆｇ〔ｉ＋ｎ〕を算出する
（ステップＳ９５３）。

【数１０】この算出は、ｉがｍとなるまで繰り返し行われる（ステ
ップＳ９５４）。この算出結果は、フロー７が２２（ｋ
ｂｐｓ）、フロー８が３８（ｋｂｐｓ）となる。そし
て、この算出結果により、帯域は、図５に示すように、
フロー１からフロー６については最高帯域保証値の帯域
が割り当てられ、フロー７については、２２（ｋｂｐ
ｓ）、フロー８については、３８（ｋｂｐｓ）が割り当
てられる。

【００５２】なお、いずれかのフローの通信が終了する
と、終了したフローを除き、現在通信が確立されている
フローについて、上述した処理に基づき、通信の帯域の
割り当てが再度行われる。このように、通信の開始時と
終了時に帯域の割り当ての制御を行うようにしたので、
新たな通信が行われる毎に帯域の割り当てを行うことが
できる。これにより、後から発生した通信要求に対して
も帯域の割り当てを行うことができる。また、通信が終
了し、使用可能な帯域が発生すると、その使用可能な帯
域を含めて、現在通信中のフローに再度帯域の割り当て
を行うことができる。これにより、空き状態の通信帯域
をフローに割り当てるようにしたので、空き状態の通信
帯域を有効に利用することができる。

【００５３】以上説明した実施形態によれば、帯域確保
要求がなされたフローの帯域確保を行う場合に、個々の
フローに設けられた最低保証帯域と最高保証帯域の範囲
内で、かつ現在発生しているすべてのフローの相対的な
重要度を考慮して帯域の割り当てを行うことにより、フ
ローの特性に応じた通信品質を保ちつつ、ユーザが個々
のフローに対して定めた重要度を反映させた帯域確保を
行うことができる。

【００５４】以上説明した実施形態においては、フロー
の重要度を用いて、パケットの割り当てを行うようにし
たが、フローの重要度に、さらに、他の情報を用いるよ
うにしてもよい。例えば、図３の重要度にさらに帯域予
約開始時間と帯域予約終了時間との間、そのパケットを
優先するための時間重要度を設定しておく。そして、例
えば、フローの重要度を（フローの重要度＋時間重要
度）÷２として算出し、制御対象フローの優先度を決定
するようにしてもよい。

【００５５】また、ネットワークが、複数の組織単位で
利用される場合は、上述の実施形態に、さらに、コント
ロール係数を組織毎（フロー毎）に設けるようにしても
よい。例えば、このコントロール係数を重要度、時間重
要度にそれぞれ設定した場合、制御対象フローの優先度
は、以下に示す式（１１）に基づいて算出することがで
きる。

【数１１】

【００５６】また、回線容量を全てフローに割り当てて
もよいが、回線容量を利用する割合を設定し、回線容量
に空きを持たせ、帯域確保対象外の通信用に帯域を残し
ておくようにしてもよい。

【００５７】例えば、上記実施形態の帯域調停システム
を学校内に適用する場合について説明する。この場合、
先生が使用する端末と生徒が使用する端末がネットワー
クに対して接続される通信システムにおいて、生徒が使
用する端末より先生が使用する端末の重要度を高く設定
することにより、例えば、先生がサーバにアクセスする
通信が優先されるので、授業を円滑に進めることが可能
である。また、重要度を設けるとともに、最低保証帯域
を設けているので、他のユーザが新たに伝送路を使用す
る場合においても、既に伝送路を利用しているユーザの
所定の帯域を確保することができ、これにより、例え
ば、ＴＶ会議等においては、音声をとぎれることなく通
信することができる。

【００５８】また、図１の帯域管理部１０と、帯域調停
部３０と、ポリシー管理部２０とによって、１つの帯域
調停装置としてもよく、帯域管理部１０と、帯域調停部
３０と、ポリシー管理部２０とをそれぞれ独立した装置
によって構成するようにしてもよい。

【００５９】また、図１におけるパケット検出部１１、
重要度検索部３１、帯域計算部３２、帯域制御部１２の
機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取
り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録され
たプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実
行することにより帯域幅の管理を行ってもよい。なお、
ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺
機器等のハードウェアを含むものとする。

【００６０】また、「コンピュータシステム」は、ＷＷ
Ｗシステムを利用している場合であれば、ホームページ
提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。ま
た、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フ
レキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−
ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵され
るハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに
「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インタ
ーネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介
してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時
間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合の
サーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部
の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持し
ているものも含むものとする。また上記プログラムは、
前述した機能の一部を実現するためのものであっても良
く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすで
に記録されているプログラムとの組み合わせで実現でき
るものであっても良い。

【００６１】以上、この発明の実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計等も含まれる。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、伝送路に送信されるパ
ケットを検出し、このパケットに含まれる情報に対応す
る識別情報をポリシー保存手段から検出し、検出した識
別情報に対応する重要度を読み出し、この読み出した重
要度と伝送路に既に確保されている帯域確保要求に設定
されている重要度とのうち、所定の重要度以上のパケッ
トについて、伝送路の分配可能な帯域を、重要度の高い
パケットから順に要求された帯域を割り当てるようにし
たので、新たに発生した重要度の高い通信についても通
信を確保でき、かつ、その通信の特性に応じた通信品質
を保ちつつ、重要度に応じた帯域の割り当てを行うこと
が可能となる。

【００６３】また、本発明は、伝送路の分配可能な帯域
を所定の重要度以上のパケットに要求された帯域を割り
当てた後、帯域確保要求された帯域幅に満たない残りの
分配可能な帯域を、所定の重要度以上のパケットのう
ち、要求された帯域が割り当てられていないパケットに
対し、該パケットに設定された重要度に応じて割り当て
るようにしたので、所定の重要度以上のパケットにおい
て、重要度の高いパケットに確保要求に従った帯域を割
り当て、重要度が低いパケットに確保要求に満たない範
囲内で重要度に応じて帯域の割り当てを行うことができ
る。これにより、所定の重要度以下のパケットに対して
差別化を図り、帯域の割り当てを行うことができる。

【００６４】また、本発明は、伝送路の分配可能な帯域
を所定の重要度以上のすべてのパケットに帯域確保要求
された帯域を割り当てた後に、さらに伝送路の分配可能
な帯域が存在する場合、伝送路の分配可能な残りの帯域
を、所定の重要度以下のパケットの全要求帯域幅と割り
当て対象のパケットの要求帯域との比に基づいて割り当
てるようにしたので、所定の重要度以下の各パケットに
対し、それぞれ要求された帯域に対して等しい割合で帯
域を割り当てることができ、重要度に即した帯域の割り
当てを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態による帯域調停装置を
適用した帯域調停システムの構成を示す概略ブロック図
である。

【図２】ヘッダ情報の一例を示す図面である。

【図３】ポリシー保存データベース２１に記憶される
情報の一例を示す図面である。

【図４】各フローに伝送路を割り当てた場合の一例に
ついて説明するための図面である。

【図５】各フローに伝送路を割り当てた場合の一例に
ついて説明するための図面である。

【図６】図１の構成における帯域調停システムの動作
について説明するためのフローチャートである。

【図７】図８ステップＳ４の処理について説明するた
めのフローチャートである。

【図８】図３に示すフローの順序を重要度の高い順に
並び替えた場合の一例を示す図面である。

【図９】重要度が０と０以外のフローのテーブルを分
けた一例を示す図面である。

【図１０】図６のステップＳ７の処理について説明す
るためのフローチャートである。

【図１１】分岐点ｈを検出する処理を説明するための
図面である。

【図１２】図１０ステップＳ７０４の処理について説
明するためのフローチャートである。

【図１３】図１０のステップＳ７０９について説明す
るためのフローチャートである。

【図１４】図６のステップＳ９ついて説明するための
フローチャートである。

【図１５】図６のステップＳ１０ついて説明するため
のフローチャートである。

【符号の説明】

１０帯域管理部１１パケッ
ト検出部１２帯域制御部１３ＲＳＶ
Ｐデーモン２０ポリシー管理部２１ポリシ
ー保存データベース２２ポリシー設定部３０帯域調
停部３１重要度検索部３２帯域計
算部４０ＲＳＶＰルータ１００、１０
１、１０２端末２００サーバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伝送路における通信帯域の割り当てを制
御する帯域制御装置であって、前記伝送路に送信されるパケットを検出するパケット検
出手段と、パケットを特定するための識別情報と通信の重要性を示
す重要度とを対応づけて記憶するポリシー保存手段と、前記ポリシー保存手段に記憶されている情報に基づい
て、前記パケット検出手段が検出するパケットの識別情
報を検出し、該検出した識別情報に対応する重要度を読
み出す重要度検索手段と、前記重要度検索手段が読み出した重要度と、前記伝送路
に既に確保されている帯域確保要求に設定されている重
要度とのうち、所定の重要度以上のパケットについて、
前記伝送路の分配可能な帯域を、重要度の高いパケット
から順に要求された帯域を割り当てる帯域割り当て手段
と、を有することを特徴とする帯域調停装置。
【請求項２】前記割り当て手段は、前記伝送路の分配
可能な帯域を所定の重要度以上のパケットに要求された
帯域を割り当てた後、帯域確保要求された帯域幅に満た
ない残りの分配可能な帯域を、所定の重要度以上のパケ
ットのうち、要求された帯域が割り当てられていないパ
ケットに対し、該パケットに設定された重要度に応じて
割り当てることを特徴とする請求項１記載の帯域調停装
置。
【請求項３】前記割り当て手段は、前記伝送路の分配
可能な帯域を所定の重要度以上のすべてのパケットに帯
域確保要求された帯域を割り当てた後に、さらに前記伝
送路の分配可能な帯域が存在する場合、該伝送路の分配
可能な残りの帯域を、前記所定の重要度以下のパケット
に対し割り当てることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の帯域調停装置。
【請求項４】前記割り当て手段は、前記伝送路の分配
可能な帯域のうちの残りの割り当て可能な帯域を前記所
定の重要度以下のパケットに対し割り当てる場合に、前
記所定の重要度以下のパケットの全要求帯域幅と割り当
て対象のパケットの要求帯域との比に基づいて割り当て
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の帯域
調停装置。
【請求項５】伝送路における通信帯域の割り当てを制
御する帯域制御方法であって、前記伝送路に送信されるパケットを検出し、パケットを特定するための識別情報と通信の重要性を示
す重要度とを対応づけて記憶された情報に基づいて、前
記パケットの識別情報を検出し、該検出した識別情報に
対応する重要度を読み出し、前記読み出した重要度と、前記伝送路に既に確保されて
いる帯域確保要求に設定されている重要度とのうち、所
定の重要度以上のパケットについて、前記伝送路の分配
可能な帯域を、重要度の高いパケットから順に要求され
た帯域を割り当てることを特徴とする帯域調停方法。
【請求項６】伝送路における通信帯域の割り当てを制
御する帯域制御プログラムであって、前記伝送路に送信されるパケットを検出するパケット検
出ステップと、パケットを特定するための識別情報と通信の重要性を示
す重要度とを対応づけて記憶された情報に基づいて、前
記検出ステップにおいて検出されるパケットの識別情報
を検出し、該検出した識別情報に対応する重要度を読み
出すステップと、前記読み出した重要度と、前記伝送路に既に確保されて
いる帯域確保要求に設定されている重要度とのうち、所
定の重要度以上のパケットについて、前記伝送路の分配
可能な帯域を、重要度の高いパケットから順に要求され
た帯域を割り当てるステップとをコンピュータに行わせ
ることを特徴とする帯域調停プログラム。