JP2003258881A - アダプティブ品質制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、重要トラヒックに対しての低
遅延性や、パケット廃棄確率を抑えることができ、トラ
ヒックフローの品質を向上できるアダプティブ品質制御
方式を提供することにある。 【解決手段】本発明は、ポリシーネットワーク管理にお
いて、トラヒックフローごとのレスポンス時間、ボトル
ネック帯域計算を行い、それらに基づいてトラヒックフ
ローの品質を保つ制御パラメータを決定し、リアルタイ
ムに変更可能なシェーピング技術により柔軟なトラヒッ
クシェーピング制御が可能となりネットワークの輻輳状
態に応じた適切なシェーピングを行い、ウィンドウサイ
ズを制御する方式に比べてもトラヒックバーストを抑え
た送信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒ
ｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワークにおけるトラ
ヒックフローごとの品質測定技術とトラヒック制御技
術、ポリシーネットワーク制御技術よりなるアダプティ
ブ品質制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ネットワーク利用者数の増大、アプリケ
ーションの高度化に伴い、ネットワーク上のトラヒック
は急激に増大している。それに対してネットワーク品質
を高める手段として、ネットワーク機器、回線速度の高
速化とともにネットワークに対して輻輳や、トラヒック
を優先度別に制御を行って帯域を確保することによりネ
ットワーク品質を向上させＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏ
ｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御技術が検討されている。これ
らのＱｏＳ制御技術を実際のネットワークに導入してネ
ットワーク全体の品質を向上させるためには、複数のネ
ットワークノードのトラヒック制御のパラメータに一貫
性が欠ける構成ではネットワークトラブルや不具合の原
因にも成りえることから、これらのパラメータに対して
一貫性を持たせネットワーク品質を管理するポリシーベ
ースネットワーク管理が管理手法として検討されてい
る。ポリシーネットワーク管理では、ユーザー単位、サ
ブネットワーク単位、アプリケーション単位等の対象に
対して制御の方法を明示的に指定する。これをネットワ
ーク全体で管理することにより、制御パラメータに対し
て一貫性を持たせたルールにより対象ごとの品質を管理
することが出来る。ポリシーを管理する機能としては以
下の３つが挙げられる。 ・監視機能 決められた制御対象がポリシーネットワークでのルール
に対して違反しているかどうかを監視する機能である。
ネットワークの品質状態を能動的に試験パケットにより
検出するか、受動的にネットワークパケットを取り込ん
でネットワークおよび構成するネットワーク機器を監視
する。 ・ポリシー判断機能 ネットワーク上のあらゆるパケットに対して制御対象と
して決められている対象を検出し、それぞれの制御ポリ
シーをマッピングすることによりネットワーク機器へ制
御指示を行う。 ・制御機能 ポリシー判断機能により指示されている制御対象に対し
て制御ポリシーのマッピング結果を受け取ることにより
指定された制御を行う。

【０００３】ＱｏＳ制御にこのポリシーネットワーク管
理を用いた場合には、ある対象トラヒックフローに対し
て帯域値、優先度値を与え、それにしたがって各ネット
ワークノードが制御を行う。したがってネットワーク管
理者が対象トラヒックフローに対する帯域、優先度を決
めることによって制御を行うことになる。この帯域値、
優先度値を決定する際にはネットワーク管理者がネット
ワークとしての品質を分析し、それに見合った設定値を
見出す必要があるが、ネットワーク上のトラヒック量が
随時変動する今のＩＰネットワークでは、その最適な値
を見出すことは非常に困難であり、問題となっている。

【０００４】ネットワーク管理者が行うネットワーク品
質測定としては、プローブを用いることによりトラヒッ
クをダンプしトラヒック情報を分析することによる測定
と、ネットワーク上に試験パケットを送出しそのパケッ
トの遅延、トラヒックスループットを計測することによ
る測定の２つの方式がある。前者の測定法は後者に比べ
てネットワーク負荷を与えないという点で利点がある
が、このような装置はトラヒック情報の表示あるいはフ
ィルタリングを行うことによる解析結果を表示する機能
のみをもっており、これらを基に制御を行うためには人
手を介した判断が必要である。

【０００５】トラヒック制御機能に関しては現在のネッ
トワークノードに実装されている方式から以下の２つに
分類できる。 ・オープンループ（Ｏｐｅｎ−ｌｏｏｐ）方式 複数のバッファからパケット読み出しを行うＷＲＲ（Ｗ
ｅｉｇｈｔｅｄ Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｂｉｎ）やＷＦＱ
（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｆａｉｒ Ｑｕｅｕｉｎｇ）に代
表されるパケットスケジューリング方式、フローごとに
送出レートを明示的に指定しトラヒックコントロールを
行うリーキーバケットに代表されるシェーピング方式が
ある。 ・クローズドループ（Ｃｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ）方式 ＩＰパケットを送受信する端末間で輻輳状態を考慮しな
がらウィンドウ（Ｗｉｎｄｏｗ）サイズの制御を行うＴ
ＣＰに代表されるフィードバック制御方式。

【０００６】オープンループ方式は主に決められたパラ
メータに従い、ネットワーク上の輻輳状態とは無関係に
制御を行っているため、常時最適なパラメータ値が設定
されているとは限らず、ＱｏＳ制御の効果として重要ト
ラヒックに対して低遅延性や、パケット廃棄確率を抑え
ることが出来ておらず、問題となっている。また、クロ
ーズドループ方式では一つのコネクション通信の効率性
を重視してバースト的な転送を行っており、そのためネ
ットワークの帯域に対して複数のバーストが重なる場合
には極端に輻輳発生確率が大きくなり、パケット廃棄が
起きると転送レートを下げる仕組みであるため、ネット
ワーク帯域全体からみると有効に帯域を利用できていな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のポリシーネット
ワーク管理において、監視機能、ポリシー判断機能、制
御機能が独立しており、制御パラメータを決定する場合
にはネットワーク管理者によるトラヒック設計、帯域設
計が必要であるという課題があり、またシェーピング方
式において従来方式ではあらかじめ制御パラメータを設
定する必要があるが、このパラメータはネットワーク上
のトラヒックフローごとの品質を保つ制御パラメータを
ネットワーク管理者が測定装置を用いて分析をすること
によって決定しなければならず、シェーピング制御パラ
メータを決定するための測定方式も決められていないた
め、リアルタイムに適切な制御パラメータを決定するこ
とが困難でありその制御パラメータによって行う制御に
より得られる品質向上効果が上がらないという課題があ
り、さらにネットワークの輻輳状態を考慮したフロー制
御としてはウィンドウサイズの制御をする方式がある
が、バースト的なパケット送出を行うため、あらかじめ
パケット輻輳確率を抑える制御を行うことが出来ないと
いう課題があった。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、ポリシーネットワーク管理において適切な制御パラ
メータを設定することが困難である問題をトラヒックフ
ローごとのレスポンス時間、ボトルネック帯域計算を行
い、それらに基づいてトラヒックフローの品質を保つ制
御パラメータを決定することにより解決し、また３つの
制御パラメータによるシェーピング技術により柔軟なト
ラヒックシェーピング制御が可能となりネットワークの
輻輳状態に応じた適切なシェーピングを行うため、重要
トラヒックに対しての低遅延性や、パケット廃棄確率を
抑えることができ、ウィンドウサイズを制御する方式に
比べてもトラヒックバーストを抑えた送信を行うため、
パケット廃棄確率を抑えることができるアダプティブ品
質制御方式を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のアダプティブ品質制御方式は、ＩＰパケット
を伝送するネットワークにおいてネットワーク上を流れ
るＩＰパケットをキャプチャし、イーサネットヘッダ情
報、ＩＰヘッダ情報、およびデータグラム中の情報を基
にトラヒックフローとして認識するプローブ機能部と、
前記プローブ機能部により識別されたトラヒックフロー
に対してレスポンス時間を計算し、予め設定されたレス
ポンス要求値と比較するレスポンス計算処理部と、ＴＣ
Ｐトラヒックの確認応答パケットの到着間隔からネット
ワーク内のボトルネックとなっている帯域を計算するボ
トルネック帯域計算処理部と、レスポンス計算処理部に
よって算出した値からピークレートを算出し、ボトルネ
ック帯域計算処理部によって算出した帯域を平均レート
とするシェーピングパラメータ計算処理部とからなるア
クティブ制御処理部と、前記アクティブ制御処理部によ
り決定された該当トラヒックフローのシェーピングパラ
メータである平均レートとピークレートを受け取り、３
パラメータトークンバケットシェーパの平均レート、ピ
ークレートの２つのパラメータに設定し、リアルタイム
に平均レート、ピークレートを変更させながらシェーピ
ングを行う主信号処理部とを具備することを特徴とする
ものである。

【００１０】また本発明は、前記アダプティブ品質制御
方式において、プローブ機能部のパケットキャプチャに
より得られる情報からＴＣＰコネクションのＳＹＮパケ
ットの通過する時刻とＳＹＮ−ＡＣＫパケットとそれに
対応する確認応答パケットの通過する時刻、またはバル
クデータパケットが通過する時刻と、そのバルクデータ
パケットに対する確認応答パケットを測定し、制御時間
間隔でそのトラヒックフロー対地間のレスポンス時間と
してデータベースに蓄積し、ユーザーインターフェース
から設定されデータベースに格納されているレスポンス
要求値と比較し、計測したレスポンス時間が上回った場
合に該当トラヒックフローのピークレートを入力変更す
ることを特徴とするものである。

【００１１】また本発明は、前記アダプティブ品質制御
方式において、プローブ機能部のパケットキャプチャに
より得られる情報からトラヒックフローを認識し、その
中のＴＣＰフローの複数の確認応答パケットの通過時間
間隔とそれらのシーケンス番号の差分を利用してそのト
ラヒックフローが通過したネットワークパス内のボトル
ネックとなっている実効スループット計算することを特
徴とするものである。

【００１２】また本発明は、前記アダプティブ品質制御
方式において、制御時間間隔で測定されるネットワーク
パス内の実効スループット値を、該当トラヒックフロー
の平均レートとして入力変更することを特徴とするもの
である。

【００１３】また本発明は、前記アダプティブ品質制御
方式において、プローブ機能部のパケットキャプチャに
より得られる情報からＤＮＳのＵＤＰによるリクエスト
パケットの通過する時刻とそれに対応する応答パケット
の通過する時刻、またはＳＮＭＰのＵＤＰによるリクエ
ストパケットの通過する時刻とそれに対応する応答パケ
ットの通過する時刻を計測することによって、設定され
ている制御時間間隔でそのトラヒックフロー対地間のレ
スポンス時間としてデータベースに蓄積し、設定されて
いるレスポンス要求値と比較することにより、制御判断
を行い、該当トラヒックフローのピークレートを入力変
更することを特徴とするものである。

【００１４】また本発明は、前記アダプティブ品質制御
方式において、トラヒックフローごとの平均レートを決
定しその平均レートと、ピークレートを到着ピークレー
トとしたシェーピングを行い、ユーザーインターフェー
スから設定されデータベースに格納されているレスポン
ス要求値に対して計算により得られたレスポンス時間が
上回った場合に、同時にレスポンス時間が上回った他の
トラヒックフローとトラヒックフローごとに設定されて
いる優先度を比較し、優先度の高いトラヒックフローが
そのピークレートを増加させることによって帯域を配分
することを特徴とするものである。

【００１５】また本発明は、前記アダプティブ品質制御
方式において、トラヒックフローごとの平均レートを決
定し、ピークレートをそのトラヒックフローの到着ピー
クレートとしてシェーピングを行い、ユーザーインター
フェースから設置されデータベースに格納されているレ
スポンス要求値に対して計算により得られたレスポンス
時間が上回った場合に、トラヒックフローごとに設定さ
れている優先度を比較し、優先度の低いトラヒックフロ
ーのピークレートを平均レートとして、レスポンス時間
が上回ったトラヒックフローに対して帯域を配分するこ
とを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態例を詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の実施形態例に係るアダプテ
ィブ品質制御方式を示す構成説明図である。図におい
て、主信号処理部１１は入力側ＩＦ（インタフェース）
１２、フロー識別処理部１３、トークンバケットレート
計測部１４、バッファ管理部１５、（ｒ，ｐ）＝（ｒ
ｈ，ｐｈ）によるシェーピング部１６、および出力側Ｉ
Ｆ（インタフェース）１７よりなる。プローブ機能部１
８は前記トークンバケットレート計測部１４およびトラ
ヒックフロー処理部１９よりなる。アクティブ制御処理
部２０はレスポンス計算処理部２１、ボトルネック帯域
計算処理部２２、およびシェーピングパラメータ計算処
理部２３よりなる。なお、ｒは平均レート、ｐはピーク
レート、ｈは制御周期である。すなわち、ＩＰ（Ｉｎｔ
ｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを伝送する例え
ばイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）等のネットワーク
においてネットワーク上を流れるＩＰパケットをキャプ
チャし、イーサネットヘッダ情報、ＩＰヘッダ情報、お
よびデータグラム中の情報を基にトラヒックフローとし
て認識するプローブ機能部１８と、プローブ機能部１８
により識別されたトラヒックフローに対してレスポンス
時間を計算し、予め設定されたレスポンス要求値と比較
するレスポンス計算処理部２１と、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓ
ｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）
トラヒックの確認応答パケットの到着間隔とシーケンス
番号の差分（ＴＣＰフローのシーケンス番号は送受した
データ量を示している）からネットワーク内のボトルネ
ックとなっている帯域を計算するボトルネック帯域計算
処理部２２と、レスポンス計算処理部２１によって算出
したレスポンス時間からピークレートｐを算出し、ボト
ルネック帯域計算処理部２２によって算出した帯域を平
均レートｒとするシェーピングパラメータ計算処理部２
３とからなるアクティブ制御処理部２０と、アクティブ
制御処理部２０により決定された該当トラヒックフロー
のシェーピングパラメータである平均レートｒとピーク
レートｐを受け取り、図２に示す３パラメータトークン
バケットシェーパの平均レートｒ、ピークレートｐの２
つのパラメータに設定し、識別したトラヒックフローご
とに３パラメータトークンバケットシェーパにおいてト
ークンバケットへのトークンの入力レートである平均レ
ートを設定することより、データバッファからの送信の
許可判断を行い、リーキーバケットバッファで送信許可
されたトラヒックフローに対するピークレートを制限す
ることにより、平均レート、ピークレートでシェーピン
グを行う（決められたパラメータ（ここでは平均レート
とピークレート）でパケットを送信することをシェーピ
ングという）主信号処理部１１からなる。この場合、プ
ローブ機能部１８でパケットキャプチャを行うことによ
りトラヒックフローとして認識しているパケットの通過
時間を記録することにより、計測される遅延、スループ
ット情報をデータベースに格納し、設定入力されるトラ
ヒックフローごとの品質パラメータと比較することによ
ってシェーピングパラメータの変更判断を行い、リアル
タイムに平均レート、ピークレートを変更させながら制
御を行う。

【００１８】図２の３パラメータトークンバケットシェ
ーパについて説明する。現在のＩＰネットワークではあ
る経路にトラヒックが集中すると輻湊が発生し、パケッ
ト廃棄が発生する。ＩＰネットワークでの輻湊制御は、
主にエンドホスト間のＴＣＰによるウィンドウサイズコ
ントロールによるが、上記したようにクローズドループ
方式ではバースト的な転送を行うため、輻湊発生確率を
抑えることは困難である。それに対し、オープンループ
方式であるトラヒックシェーピングはトラヒックのバー
スト部分を平滑化することができ、有効である。リーキ
ーバケットアルゴリズムはバッファから一定のレートで
パケットを読み出す方式であり、そのバッファにおいて
パケットが滞留することを許可した場合は一定レートで
のトラヒックシェーピングが可能である。一定のレート
（ｒ）でトラヒックが成形されるリーキーバケットに対
して、トークンバケットは一定のレート（ｒ）で増加
し、バケットサイズ（ｂ）まで保持することが出来るト
ークンを管理しており、到着したパケットはこのトーク
ンがある場合に限り転送を許可される。このトークンバ
ケットにバッファを組み合わせ、そのバッファにトーク
ンが生成されるまでパケットが滞留することを許したも
のをトークンバケットシェーパと呼ぶ。したがってトー
クンバケットシェーパではこの平均レート（ｒ）、バケ
ットサイズ（ｂ）を設定することにより、柔軟にトラヒ
ックのバースト部分を制御することが可能になる。さら
に出力側にピークレート（ｐ）制御用のバッファを具備
することにより、平均レート、バケットサイズにより、
バーストを制御することに加えて、送信される際のピー
クレートを制御することができ、これを３パラメータト
ークンバケットと呼ぶ。この３パラメータトークンバケ
ットでは高度にトラヒックのバーストをコントロールす
ることができるが、これらのパラメータは固定値を設定
することになるので、ネットワークの輻湊状況を考慮し
ながら最適値を設定することは困難である。

【００１９】そこで、本発明の実施形態例に係るアダプ
ティブ品質制御方式では、トラヒックフローを解析しな
がら、通信を行っているネットワークを介している場合
のエンドホスト間のレスポンス時間、通信を行っている
ネットワークパス上におけるボトルネック帯域をリアル
タイムに計算することにより、随時トラヒックフローご
とのトラヒックシェーピングパラメータを計算し、その
パラメータによるシェーピングをリアルタイムに行うこ
とを特徴とする。。

【００２０】本発明の実施形態例に係るアダプティブ品
質制御方式ではＩＰパケットが到着するとプローブ機能
部１８においてパケットキャプチャを行い、トラヒック
フローの時系列情報からＴＣＰコネクションのＳＹＮ
（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ）パケット、それに対するＳ
ＹＮ−ＡＣＫ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ−Ａｃｋｎｏｗ
ｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）パケットとそれに対応する確認応
答パケットを検出し、またバルクデータの転送量と、そ
のデータに対する複数のＡＣＫの到着時刻を検出する。
プローブ機能部１８において検出されたＴＣＰコネクシ
ョンのＳＹＮパケットとＳＹＮ−ＡＣＫパケットとそれ
に対応する確認応答パケットの到着時刻データはアクテ
ィブ制御部２０に送られ、図３に示すように、本発明の
実施形態例に係るアダプティブ品質制御方式はクライア
ントとサーバの中間に設置し、 Ｔｓ＝ｔ２−ｔ１，Ｔｃ＝ｔ３−ｔ２（式１） によりサーバ側、クライアント側のレスポンス時間を計
算する。計算されたレスポンス時間に対してデータベー
ス上に設定されているそのトラヒックフローのレスポン
ス要求値と比較し、その後の制御としては以下の２通の
動作をする。 ・動作１ 計測されるレスポンス時間がレスポンス要求値を上回る
トラヒックフローがない場合は、図２に示すトークンバ
ケットパラメータのピークレートｐの設定はせずに、該
当トラヒックフローのレスポンス要求値に対してレスポ
ンス時間が上回ったときに他のアクティブなトラヒック
フローのうち優先度の低いトラヒックから順にそのトラ
ヒックフローに対してピークレートｐを下げる動作。 ・動作２ 計測されるレスポンス時間がレスポンス要求値を上回る
トラヒックフローがない場合にすべてのアクティブなト
ラヒックフローに対しピークレートｐを平均レートｒと
同じ値としてシェーピングを行い、あるトラヒックフロ
ーがレスポンス要求値に対してレスポンス時間が上回
り、該当トラヒックフローが単一フローである場合、ピ
ークレートｐを増加させ、該当トラヒックフローが複数
である場合は各トラヒックフロー間で優先度を比較し、
優先度の高いトラヒックフローのピークレートｐを増加
させる可否判定を行い、ピークレートｐを増加させる動
作。

【００２１】送信されたデータに対するＡＣＫパケット
の到着時刻と、そのシーケンス番号の情報はアクティブ
制御処理部２０に送られ、ＴＣＰフローの定常状態の送
受信を示す図４より、パケットの通過する経路上におい
て１番小さい帯域幅によりその間隔が広げられる事か
ら、 ｔ０１−ｔ１１＝ｍａｘ（Ｄｓ／Ｂ１，ｔ０−ｔ１） 同様に逆方向に関してもＡＣＫパケットの間隔が広がる
事から、 ｔｓ０１−ｔａ１１＝ｍａｘ（Ａｓ／Ｂ２，ｔａ０−ｔ
ａ１） データパケットに対してＡＣＫパケットは十分小さく、
データ到着間隔とそれに対応するＡＣＫパケットの送信
時刻はおよそ一致しているとき、 ｉｆ （Ｄｓ／Ｂ１）＞（Ａｓ／Ｂ２），ｔ０１−ｔ１１＝ｔａ０−ｔａ１ ｔａ０１−ｔａ１１＝ｍａｘ（Ｄｓ／Ｂ１，ｔ０−ｔ１） （式２） となる。したがって、ｔａ０１−ｔａ１１＝Ｄｓ／Ｂ１
のとき、 Ｂ１＝Ｄｓ／（ｔａ０１−ｔａ１１） となる。Ｄｓはそれぞれｔａ０１，ｔａ１１に受け取ら
れたＡＣＫパケットのシーケンス番号の差分を用いる事
によりＢ１すなわち、データ送信方向のボトルネック帯
域を計算する。図４において、Ｄｓはデータパケットサ
イズ、ＡｓはＡｃｋデータサイズ、Ｂ１はデータ送信方
向ボトルネック帯域、Ｂ２はＡｃｋ送信方向ボトルネッ
ク帯域である。計算されたボトルネック帯域はその該当
トラヒックフローに対するトークンバケットパラメータ
の平均レートとする。

【００２２】計算された各トラヒックフローの平均レー
ト、ピークレートはある制御周期に従い、主信号処理部
１１は３パラメータトークンバケットシェーパに対して
該当するトラヒックフロー変更制御を行う。

【００２３】尚、プローブ機能部１８のパケットキャプ
チャにより得られる情報からＤＮＳ（Ｄｏｍａｉｎ Ｎ
ａｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ）のＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａ
ｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によるレクエストパケッ
トの通過する時刻とそれに対応する応答パケットの通過
する時刻、またはＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔｗｏ
ｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のＵ
ＤＰによるレクエストパケットの通過する時刻とそれに
対応する応答パケットの通過する時刻を計測することに
よって、ある制御時間間隔でそのトラヒックフロー対地
間のレスポンス時間としてデータベースに蓄積し、設定
されているレスポンス要求値と比較することにより、制
御判断を行い、該当トラヒックフローのピークレートを
入力変更することによりトラヒックフローシェーピング
を実現するようにしてもよい。 ［実施例１］図５に示すようにプローブ機能処理部３１
のアプリケーションフロー登録別処理部３２およびアド
レスｐｒｅｆｉｘ別処理部３３においてキャプチャした
トラヒックフローに対して識別を行い、ＧＵＩ（Ｇｒａ
ｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部に表
示することにより、ＧＵＩ部からユーザーはアプリケー
ションごとに優先度、レスポンス時間要求値を設定す
る。主信号処理部１１ではトラヒックが到着すると３パ
ラメータトークンバケットシェーパは初期値（ｈ＝０）
として、 平均レート（ｒ（０））＝到着平均レート ピークレート（Ｐ（０））＝到着ピークレート とし、ｒ（０）、Ｐ（０）でのシェーピングを行う。そ
れぞれのトラヒックフローに対しアクティブ制御処理部
２０のレスポンス計算部３４およびボトルネック帯域推
定部３５ではトラヒックフローごとにレスポンス時間、
ボトルネック帯域を計算し、計算されたレスポンス時間
はデータベース上に設定されているそのトラヒックフロ
ーに対するレスポンス要求値と比較することによって、
レスポンス要求値に対してレスポンス時間が上回ったと
きに他のトラヒックフローのうち優先度の低い順のトラ
ヒックフローに対して次の計算式でピークレートを計算
する。 Ｐ（ｈ＋１）＝Ｐ（ｈ）−（Ｐ（ｈ）−ｒ（ｈ））／２ （式３） （式２）によって計算されたボトルネック帯域はその優
先度の低いトラヒックフローの平均レートとし、式によ
って計算されたピークレートを優先度の低いトラヒック
フローのピークレートとして主信号処理部１１に入力
し、主信号処理部１１ではそれらのパラメータの変更を
行い、シェーピングすることにより、リアルタイムに適
切な制御を行うことができ、アプリケーションのレスポ
ンスを考慮しつつ、またそのトラヒックフローのネット
ワークパス内における輻輳確率を抑えた制御を行うこと
ができるため、本発明の目的であるトラヒックフローの
品質向上効果をあげることができる。 ［実施例２］図６に示すようにプローブ機能処理部３１
のアプリケーションフロー登録別処理部３２およびアド
レスｐｒｅｆｉｘ別処理部３３においてキャプチャした
トラヒックフローに対して識別を行い、ＧＵＩ部に表示
することにより、ＧＵＩ部からユーザーはアプリケーシ
ョンごとに優先度、レスポンス時間要求値を設定する。
主信号処理部１１ではトラヒックが到着すると３パラメ
ータトークンバケットシェーパのパラメータの初期値
（ｈ＝０）として、 平均レート（ｒ（０））＝到着平均レート ピークレート（Ｐ（０））＝到着ピークレート としｒ（０）でのシェーピングを行うとする。アクティ
ブ制御処理部２０のレスポンス計算部３４およびボトル
ネック帯域推定部３５ではトラヒックフローごとにレス
ポンス時間、ボトルネック帯域を計算し、計算されたレ
スポンス時間はデータベース上に設定されているそのト
ラヒックフローに対するレスポンス要求値と比較され
る。レスポンス要求値に対してレスポンス時間が上回
り、上回ったトラヒックフローが単一フローである場
合、図２に示す３パラメータトークンバケットシェ−パ
のパラメータを次の計算式のようにピークレートを計算
し、主信号処理部１１へわたす。 Ｐ（ｈ＋１）＝ｒ（ｈ）＋（Ｐ（ｈ）−ｒ（ｈ））／２ （式４） この場合、レスポンス時間がレスポンス要求値を上回っ
たトラヒックフローが単一のときは上回ったトラヒック
フローについて計算を実施し、レスポンス時間がレスポ
ンス要求値を上回ったトラヒックフローが複数である場
合は各上回ったトラヒックフロー間で優先度を比較し、
優先度の高いトラヒックフローから式により計算を実施
し、ピークレートを上げる可否判断を行う。

【００２４】主信号処理部１１では入力されたパケット
に対してデータベースに格納されている制御対象トラヒ
ックフローの情報を読み込み、それにしたがってトラヒ
ックフロー識別を行い、アクティブ制御処理部２０から
の平均レート変更制御信号、ピークレート変更制御信号
を読み込みを行い、そのトラヒックパラメータにしたが
って図２に示すトラヒックシェーピングを行うことによ
り、リアルタイムに適切な制御をすることができ、その
トラヒックフローのネットワークパス内における輻輳確
率をトラヒックフロー到着直後から抑えつつ、アプリケ
ーションのレスポンスを考慮した制御を行うことができ
るため、本発明の目的であるトラヒックフローの品質向
上効果をあげることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ポ
リシーネットワーク管理において適切な制御パラメータ
を設定することが困難である問題をトラヒックフローご
とのレスポンス時間、ボトルネック帯域計算を行い、そ
れらに基づいてトラヒックフローの品質を保つ制御パラ
メータを決定することにより解決し、また３つの制御パ
ラメータによるシェーピング技術により柔軟なトラヒッ
クシェーピング制御が可能となりネットワークの輻輳状
態に応じた適切なシェーピングを行うため、重要トラヒ
ックに対しての低遅延性や、パケット廃棄確率を抑える
ことができ、ウィンドウサイズを制御する方式に比べて
もトラヒックバーストを抑えた送信を行うため、パケッ
ト廃棄確率を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例に係るアダプティブ品質制
御方式を示す構成説明図である。

【図２】本発明の実施形態例に係る３パラメータトーク
ンバケットシェーパの機能を示す説明図である。

【図３】本発明の実施形態例に係るレスポンス時間の計
算方式を示す説明図である。

【図４】本発明の実施形態例に係るボトルネック帯域の
計算方法を示す説明図である。

【図５】本発明の実施例１を示す構成説明図である。

【図６】本発明の実施例２を示す構成説明図である。

【符号の説明】

１１ 主信号処理部 １２ 入力側ＩＦ（インタフェース） １３ フロー識別処理部 １４ トークンバケットレート計測部 １５ バッファ管理部 １６ シェーピング部 １７ 出力側ＩＦ（インタフェース） １８ プローブ機能部 １９ トラヒックフロー処理部 ２０ アクティブ制御処理部 ２１ レスポンス計算処理部 ２２ ボトルネック帯域計算処理部 ２３ シェーピングパラメータ計算処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 宏 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 GA01 GA14 HA08 HB28 LA02 LC02 MA04 MB06 MC08

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＰパケットを伝送するネットワークに
   おいてネットワーク上を流れるＩＰパケットをキャプチ
   ャし、イーサネット（登録商標）ヘッダ情報、ＩＰヘッ
   ダ情報、およびデータグラム中の情報を基にトラヒック
   フローとして認識するプローブ機能部と、 前記プローブ機能部により識別されたトラヒックフロー
   に対してレスポンス時間を計算し、予め設定されたレス
   ポンス要求値と比較するレスポンス計算処理部と、ＴＣ
   Ｐトラヒックの確認応答パケットの到着間隔からネット
   ワーク内のボトルネックとなっている帯域を計算するボ
   トルネック帯域計算処理部と、レスポンス計算処理部に
   よって算出した値からピークレートを算出し、ボトルネ
   ック帯域計算処理部によって算出した帯域を平均レート
   とするシェーピングパラメータ計算処理部とからなるア
   クティブ制御処理部と、 前記アクティブ制御処理部により決定された該当トラヒ
   ックフローのシェーピングパラメータである平均レート
   とピークレートを受け取り、３パラメータトークンバケ
   ットシェーパの平均レート、ピークレートの２つのパラ
   メータに設定し、リアルタイムに平均レート、ピークレ
   ートを変更させながらシェーピングを行う主信号処理部
   とを具備することを特徴とするアダプティブ品質制御方
   式。
2. 【請求項２】 請求項１記載のアダプティブ品質制御方
   式において、プローブ機能部のパケットキャプチャによ
   り得られる情報からＴＣＰコネクションのＳＹＮパケッ
   トの通過する時刻とＳＹＮ−ＡＣＫパケットとそれに対
   応する確認応答パケットの通過する時刻、またはバルク
   データパケットが通過する時刻と、そのバルクデータパ
   ケットに対する確認応答パケットを測定し、制御時間間
   隔でそのトラヒックフロー対地間のレスポンス時間とし
   てデータベースに蓄積し、ユーザーインターフェースか
   ら設定されデータベースに格納されているレスポンス要
   求値と比較し、計測したレスポンス時間が上回った場合
   に該当トラヒックフローのピークレートを入力変更する
   ことを特徴とするアダプティブ品質制御方式。
3. 【請求項３】 請求項１記載のアダプティブ品質制御方
   式において、プローブ機能部のパケットキャプチャによ
   り得られる情報からトラヒックフローを認識し、その中
   のＴＣＰフローの複数の確認応答パケットの通過時間間
   隔とそれらのシーケンス番号の差分を利用してそのトラ
   ヒックフローが通過したネットワークパス内のボトルネ
   ックとなっている実効スループット計算することを特徴
   とするアダプティブ品質制御方式。
4. 【請求項４】 請求項３記載のアダプティブ品質制御方
   式において、制御時間間隔で測定されるネットワークパ
   ス内の実効スループット値を、該当トラヒックフローの
   平均レートとして入力変更することを特徴とするアダプ
   ティブ品質制御方式。
5. 【請求項５】 請求項１記載のアダプティブ品質制御方
   式において、プローブ機能部のパケットキャプチャによ
   り得られる情報からＤＮＳのＵＤＰによるリクエストパ
   ケットの通過する時刻とそれに対応する応答パケットの
   通過する時刻、またはＳＮＭＰのＵＤＰによるリクエス
   トパケットの通過する時刻とそれに対応する応答パケッ
   トの通過する時刻を計測することによって、設定されて
   いる制御時間間隔でそのトラヒックフロー対地間のレス
   ポンス時間としてデータベースに蓄積し、設定されてい
   るレスポンス要求値と比較することにより、制御判断を
   行い、該当トラヒックフローのピークレートを入力変更
   することを特徴とするアダプティブ品質制御方式。
6. 【請求項６】 請求項４記載のアダプティブ品質制御方
   式において、トラヒックフローごとの平均レートを決定
   しその平均レートと、ピークレートを到着ピークレート
   としたシェーピングを行い、ユーザーインターフェース
   から設定されデータベースに格納されているレスポンス
   要求値に対して計算により得られたレスポンス時間が上
   回った場合に、同時にレスポンス時間が上回った他のト
   ラヒックフローとトラヒックフローごとに設定されてい
   る優先度を比較し、優先度の高いトラヒックフローがそ
   のピークレートを増加させることによって帯域を配分す
   ることを特徴とするアダプティブ品質制御方式。
7. 【請求項７】 請求項４記載のアダプティブ品質制御方
   式において、トラヒックフローごとの平均レートを決定
   し、ピークレートをそのトラヒックフローの到着ピーク
   レートとしてシェーピングを行い、ユーザーインターフ
   ェースから設置されデータベースに格納されているレス
   ポンス要求値に対して計算により得られたレスポンス時
   間が上回った場合に、トラヒックフローごとに設定され
   ている優先度を比較し、優先度の低いトラヒックフロー
   のピークレートを平均レートとして、レスポンス時間が
   上回ったトラヒックフローに対して帯域を配分すること
   を特徴とするアダプティブ品質制御方式。