JP2004007256A

JP2004007256A - ネットワーク帯域制御装置

Info

Publication number: JP2004007256A
Application number: JP2002160378A
Authority: JP
Inventors: Muneki Sekimizu; 関水　宗樹
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP3816835B2

Abstract

【課題】ネットワーク相互間のデータ伝送におけるパケット消失を抑制する。
【解決手段】ＬＡＮ１から送受信回路９を介して入力されるパケット１２に組込まれたデータの周波数帯域を変更して送受信回路１０を介してＷＡＮ２へ送出するネットワーク帯域制御装置１１である。そして、送受信回路９から入力されるパケット数Ｎを計数するパケット数カウンタ１３と、同じく入力されるデータ数Ｍを計数するデータ数カウンタ１４と、データ数Ｍをパケット数Ｎで除算して平均パケット長Ｌ_Ｐを算出する平均パケット長算出部１５と、使用周波数帯域と送受信回路９から出力されるデータの周波数帯域と平均パケット長とからデータ送出の停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）を算出する停止時間算出部１６と、停止時間を組込んだ停止パケットＰａ（Ｎ・Ｔ_Ｒ）を送受信回路９及びＬＡＮ１を介してパケットの送信元装置６へ送出する停止パケット送出部１８とを備えている。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワーク相互間を中継するネットワーク中継装置に係わり、特に、このネットワーク中継装置内に組込まれ、一方のネットワークから入力されたデータの伝送速度に対応する周波数帯域を変更して他方のネットワークへ送出するネットワーク帯域制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図４に示すように、Ｇｂｐｓオーダの高速データ通信を実施するＬＡＮ１と、２００〜３００Ｍｂｐｓオーダの低速データ通信を実施するＷＡＮ２との間のデータ伝送を中継するネットワーク中継装置３が実用化されている。なお、ＬＡＮ１及びＷＡＮ２上において各データはパケットに組込まれた状態で送受信される。
【０００３】
このネットワーク中継装置３内には、ＬＡＮ１に対してパケットを送受信するための送受信回路４と、ＷＡＮ２に対してパケットを送受信するための送受信回路５とが組込まれている。各送受信回路４、５は受信したパケットを、この受信したパケットの伝送速度に対応する周波数帯域を送信先の伝送速度に対応する周波数帯域に変換して、相手側の送受信回路５、４へ転送する。
【０００４】
このようなネットワークシステムにおいて、ＬＡＮ１に接続された情報提供サーバ６から各種の情報をＷＡＮ２に接続された利用者の端末７へ送信する場合、例えば、情報提供サーバ６から出力されるデータの速度（周波数帯域）が１Ｇｂｐｓで、利用者の端末７の処理可能なデータの速度（周波数帯域）が２００Ｍｂｐｓの場合、このまま送信し続けると、速度低下が発生する入口であるネットワーク中継装置３で受信されたデータが処理されずにオーバーフローする。そこで、ネットワーク中継装置３において、単位時間内にＷＡＮ２へ送出するパケット数が処理可能な予め定められた限界パケット数に達すると、ＬＡＮ１を介して送信元の情報提供サーバ６へデータの送信停止指令を送信して、情報提供サーバ６からのデータ送信を予め定められた一定時間停止させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示したネットワーク中継装置３においてもまだ解消すべき次のような課題があった。
【０００６】
すなわち、前述したように、ＬＡＮ１やＷＡＮ２上を伝送されるデータはそれぞれパケットに組込まれて伝送される。しかし、各パケットに組込まれるデータ数は設計者が任意に設定可能である。したがって、各パケットのパケット長は一定しない。例えば、ある情報提供サーバ６から出力されるパケットのパケット長は長く設定され、別の情報提供サーバ６から出力されるパケットのパケット長は短く設定されている。
【０００７】
このようにパケット長（データ数）が一定しないパケットを前述した限界パケット数だけ集めたとしも、合計のデータ数が大きく変動する。しかし、次のデータ送信停止時間は一定である。この場合、合計のデータ数が利用者の端末７の処理可能なデータ数より大きくなると、次のデータ送信停止時間が経過しても端末７に未処理のデータが残り、そのデータを含むパケットの消失が発生する。
【０００８】
この場合、利用者の端末７は、パケットの再送要求を情報提供サーバ６へ送信する。情報提供サーバ６は同一パケットを再送信するが、この同一パケットの再送信が頻発するとデータの送信効率が低下する。
【０００９】
さらに、図４に示したネットワーク中継装置３においは、高速のＬＡＮ１から低速のＷＡＮ２へデータの中継を行う場合、伝送速度（周波数帯域）はＷＡＮ２に接続された各端末７の最大データ処理能力に対応した伝送速度（周波数帯域）に変換される。
【００１０】
一般に、各端末７の利用者が有料でネットワークを使用する場合、高速（周波数帯域が広い）で通信を行うと高額になる傾向にある。しかし、各端末７の利用者のなかには、たとえ低速（周波数帯域が狭い）であっても、低額のほうがよいと考える者もいる。図４のネットワーク中継装置３においはこのような要望には対処できない。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ネットワークから順次入力されるパケットのパケット長からデータ送出の停止時間を算出しすることによって、たとえ高速のネットワークから低速のネットワークへデータを中継する場合においても、パケット消失を大幅に抑制でき、データの送信効率が向上し、かつ、利用者が自己の希望する伝送速度（周波数帯域）を選択できるネットワーク帯域制御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、第１のネットワークから第１のネットワーク送受信回路を介して入力されるパケットに組込まれたデータの周波数帯域を変更して第２のネットワーク送受信回路を介して第２のネットワークへ送出するネットワーク帯域制御装置である。
【００１３】
さらに、この発明のネットワーク帯域制御装置は、第１のネットワーク送受信回路から入力されるパケットの数を計数するパケット数カウンタと、第１のネットワーク送受信回路から入力されるデータの数を計数するデータ数カウンタと、このデータ数カウンタで計数されたデータ数をパケット数カウンタで計数されたパケット数で除算して一つのパケットに含まれる平均データ数を示す平均パケット長を算出する平均パケット長算出部と、外部から指定された使用周波数帯域と第１のネットワーク送受信回路から出力されるデータの周波数帯域と平均パケット長とから１個又は複数のパケットに対するデータ送出の停止時間を算出する停止時間算出部と、この停止時間算出部で算出された停止時間を組込んだ停止パケットを第１のネットワーク送受信回路及び第１のネットワークを介してパケットの送信元装置へ送出する停止パケット送出部とを備えている。
【００１４】
このように構成されたネットワーク帯域制御装置においては、第１のネットワーク送受信回路から入力されるパケットの平均パケット長が算出される。そして、外部から指定された使用周波数帯域と第１のネットワーク送受信回路から出力されるデータの周波数帯域と平均パケット長とから１個又は複数のパケットに対するデータ送出の停止時間が算出される。
【００１５】
したがって、例えば低速のネットワークに接続された端末の利用者においては、自己の端末の最大データ処理能力に対応した高速の伝送速度（周波数帯域）以外の低速の伝送速度（周波数帯域）を指定できる。
【００１６】
例えば、１個のパケットに対する停止時間を算出する場合、利用者が第１のネットワーク送受信回路から出力されるデータの周波数帯域の半分の使用周波数帯域を指定した場合は、停止時間は平均パケット長の所要時間と等しい時間となり、利用者が第１のネットワーク送受信回路から出力されるデータの周波数帯域と同一の使用周波数帯域を指定した場合は、停止時間は零となる。
【００１７】
したがって、例えば低速のネットワークに接続された端末の利用者においては、自己の端末の最大データ処理能力に対応した高速の伝送速度（周波数帯域）以外の低速の伝送速度（周波数帯域）を指定できる。
【００１８】
そして、この算出された停止時間は、停止パケットに組込まれて第１のネットワーク内における、例えば情報提供サーバ等のパケットの送信元装置へ送信される。パケットの送信元装置は、停止パケットを受信すると、停止パケットが指定する停止時間だけパケットの送出を停止する。
【００１９】
また、たとえ、外部から指定された使用周波数帯域が一定であったとしても平均パケット長が変化すると停止時間が変化する。具体的には、平均パケット長が長くなると停止時間も長くなる。したがって、この長い停止時間内にパケット送信先の端末はデータ処理が可能となり、端末における未処理データが残留することが防止され、パケットの消滅が抑制される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施形態に係るネットワーク帯域制御装置が組込まれたネットワークシステムの概略構成を示すブロック図である。図４に示す従来のネットワークシステムと同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。
【００２１】
例えば、Ｇｂｐｓオーダの高速データ通信を実施する第１のネットワークとしてのＬＡＮ１と、２００〜３００Ｍｂｐｓオーダの低速データ通信を実施する第２のネットワークとしてのＷＡＮ２との間にデータ伝送を中継するネットワーク中継装置８が接続されている。ＬＡＮ１には各種の情報を提供する情報提供サーバ６が接続され、ＷＡＮ２には利用者の端末７が接続されている。ＬＡＮＬ１及びＷＡＮ２上において各データはパケットに組込まれた状態で送受信される。
【００２２】
ネットワーク中継装置８内には、ＬＡＮ１に対してパケットを送受信するための第１のネットワーク送受信回路としての送受信回路９と、ＷＡＮ２に対してパケットを送受信するための第２のネットワーク送受信回路としての送受信回路１０と、ネットワーク帯域制御装置１１とが組込まれている。
【００２３】
ＬＡＮ１に対する送受信回路９は、受信したパケットの例えば１Ｇｂｐｓ（Ｈｚ）の伝送速度（周波数帯域）を６２２Ｍｂｐｓ（Ｈｚ）の伝送速度（周波数帯域）に変換してネットワーク帯域制御装置１１へ送出する。
【００２４】
ＷＡＮ２に対する送受信回路１０は、ネットワーク帯域制御装置１１から受信した伝送速度（周波数帯域）が指定された伝送速度（周波数帯域）に変換されたパケットをＷＡＮ２を介して利用者の端末７へ送信する。
【００２５】
ネットワーク帯域制御装置１１において、送受信回路９から入力される図２に示すパケット信号ａを構成する各パケット１２においては、先頭の開始フラグと終端の終了フラグとの間に複数のデータが組込まれている。開始フラグ、終了フラグ及び各データはそれぞれ８ビットで形成されている。このパケット１２のパケット長Ｌはデータ数に両端の開始フラグ及び終了フラグを加算した値である。
【００２６】
送受信回路９から入力される図２に示すパケット信号ａは、ＷＡＮ２に接続された送受信回路１０、パケット数カウンタ１３、及びデータ数カウンタ１４へ送出される。
【００２７】
パケット数カウンタ１３は、入力されるパケット信号ａに含まれるパケット１２の終了フラグを検出することにより、入力されるパケット信号ａに含まれるパケット数を計数し、パケット数が例えば１２８（＝Ｎ）の所定値に達した時点で、図２に示すように、カウントアップ信号ｂを次の平均パケット長算出部１５及びデータ数カウンタ１４へ送出し、その後、計数値をリセットし、パケット数の計数を再開する。
【００２８】
データ数カウンタ１４は、入力されるパケット信号ａに含まれる前記開始フラグ及び終了フラグを含む８ビットのデータを全てのパケット１２に亘って計数していく。そして、パケット数カウンタ１３からカウントアップ信号ｂが入力されると、この時点のデータ数Ｍを平均パケット長算出部１５へ送出し、その後、計数値をリセットし、データ数の計数を再開する。
【００２９】
平均パケット長算出部１５は、パケット数カウンタ１３からカウントアップ信号ｂが入力されると、データ数カウンタ１４から入力されたデータ数Ｍとパケット数Ｎ（＝１２８）とを用いて平均パケット長Ｌ_Ｐを算出する。
【００３０】
Ｌ_Ｐ＝Ｍ／Ｎ
次に、この平均パケット長Ｌ_Ｐの所要時間Ｔ_Ｐを送受信回路９からこのネットワーク帯域制御装置１１へ入力されるパケット信号ａの伝送速度（６２２Ｍｂｐｓ）を用いて算出する。この平均パケット長Ｌ_Ｐの所要時間Ｔ_Ｐを停止時間算出部１６へ送出する。
【００３１】
停止時間算出部１６には、使用帯域設定部１７から端末７の使用者が希望する使用周波周波数帯域（使用伝送速度）の設定値αが入力される。なお、この使用周波周波数帯域の設定値αは、図３に示すように、送受信回路９からこのネットワーク帯域制御装置１１へ入力されるパケット信号ａの伝送速度Ｂ（＝６２２Ｍｂｐｓ）に対する割合で示される。例えば、使用周波周波数帯域がパケット信号ａの伝送速度Ｂに等しい場合は設定値αは１であり、使用周波周波数帯域がパケット信号ａの伝送速度Ｂの半分の場合は設定値αは０．５である。
【００３２】
そして、停止時間算出部１６は、使用周波周波数帯域の設定値αと平均パケット長Ｌ_Ｐの所要時間Ｔ_Ｐとを用いて次式で、１個のパケット１２に対する停止時間Ｔ_Ｒの算出を行う。
【００３３】
Ｔ_Ｒ＝Ｔ_Ｐ（１―α）／α
この式によると、図３に示すように、使用周波周波数帯域（使用伝送速度）がパケット信号ａの伝送速度Ｂに等しい場合、設定値αは１であり、停止時間Ｔ_Ｒは０である。また、使用周波周波数帯域（使用伝送速度）がパケット信号ａの伝送速度Ｂの半分の場合、設定値αは０．５であり、停止時間Ｔ_Ｒは平均パケット長Ｌ_Ｐの所要時間Ｔ_Ｐに等しくなる。さらに、使用周波周波数帯域（使用伝送速度）がパケット信号ａの伝送速度Ｂの１／３の場合、設定値αは０．３３であり、停止時間Ｔ_Ｒは平均パケット長Ｌ_Ｐの所要時間Ｔ_Ｐの２倍となる。
停止時間算出部１６は算出した１個のパケット１２に対する停止時間Ｔ_ＲをＮ（＝１２８）倍してＮ個のパケット分の停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）を算出して、新たな停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）として、停止パケット送出部１８へ送出する。
【００３４】
したがって、図２に示すように、情報提供サーバ６からＬＡＮ１及び送受信回路９を介してＮ（＝１２８）個のパケット１２が入力される毎に、１個の停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）が算出されて停止停止パケット送出部１８へ送出される。
【００３５】
停止信号パケット送出部１８は、停止時間算出部１６からＮ個のパケット分の停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）を受領すると、この受領した停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）及びパケットの個数Ｎをパケットに組込んだ停止パケットＰａ（Ｎ・Ｔ_Ｒ）を作成する。そして、停止信号パケット送出部１８は、この作成した停止パケットＰａ（Ｎ・Ｔ_Ｒ）を送受信回路９及びＬＡＮ１を介して、パケット信号ａにおける各パケット１２の送信元装置である情報提供サーバ６へ送信する。
【００３６】
したがって、図２に示すように、情報提供サーバ６からＬＡＮ１及び送受信回路９を介してＮ（＝１２８）個のパケット１２が入力される毎に、１個の停止パケットＰａ（Ｎ・Ｔ_Ｒ）が情報提供サーバ６へ送信されることになる。
【００３７】
情報提供サーバ６は、１個の停止パケットＰａ（Ｎ・Ｔ_Ｒ）を受信すると、データを組込んだＮ（＝１２８）個のパケット１２のＬＡＮ１への送出が終了した時点で、停止パケットＰａ（Ｎ・Ｔ_Ｒ）が指定する停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）だけ次のパケット１２の送出を停止する。前述したように、Ｎ（＝１２８）個のパケット１２が入力される毎に新規の停止パケットＰａ（Ｎ・Ｔ_Ｒ）が入力されるので、結果的に、情報提供サーバ６からＬＡＮ１及び送受信回路９を介してネットワーク帯域制御装置１１へ入力されるパケット信号ａにおいては、Ｎ（＝１２８）個のパケット１２が連続した後に、Ｎ個のパケットに対応する停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）が挿入され、その後に、再度、Ｎ（＝１２８）個のパケット１２が続く形態となる。
【００３８】
したがって、パケット信号ａにおけるＮ（＝１２８）個のパケット１２毎に挿入される停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）は、１つ前のＮ（＝１２８）個のパケット１２における平均パケット長Ｌ_Ｐによって毎回更新される。
【００３９】
このようにして、Ｎ（＝１２８）個のパケット１２毎に停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）が挿入されたパケット信号ａはＷＡＮ２の送受信回路１０へ入力される。送受信回路１０は入力されたパケット信号ａをＷＡＮ２を介して利用者の端末７へ送信する。利用者の端末７は、自己が指定した使用周波周波数帯域（使用伝送速度）を有するパケット信号ａに含まれる各パケット１２を受信してデータ処理する。
【００４０】
このように構成されたネットワーク帯域制御装置１１においては、図２に示すように、ＬＡＮ１に接続された送受信回路９からネットワーク帯域制御装置１１内に入力されるパケット信号ａに含まれる各パケット１２の平均パケット長Ｌ_Ｐが算出され、さらに、平均パケット長Ｌ_Ｐの所要時間Ｔ_Ｐが算出される。そして、端末７の利用者が指定された使用周波数帯域（伝送速度）の設定値αと平均パケット長Ｌ_Ｐの所要時間Ｔ_Ｐとから１個のパケット１２に対するデータ送出の停止時間Ｔ_Ｒが算出される。
【００４１】
このように、端末７の利用者が使用周波数帯域（伝送速度）を任意に指定できる。したがって、例えば低速のＷＡＮ２に接続された端末７の利用者においては、自己の端末７の最大データ処理能力に対応した高速の伝送速度（周波数帯域）以外の低速の伝送速度（周波数帯域）を指定できる。この結果、伝送速度（周波数帯域）に応じたネットワークの使用料金を選択できる。
【００４２】
また、１個のパケット１２に対するデータ送出の停止時間Ｔ_Ｒは、平均パケット長Ｌ_Ｐの所要時間Ｔ_Ｐに応じて変化する。平均パケット長Ｌ_Ｐの所要時間Ｔ_Ｐが長くなると停止時間Ｔ_Ｒも長くなる。したがって、この長い停止時間Ｔ_Ｒ内に端末７はデータ量が多いパケット１２に対するデータ処理が可能となり、端末７における未処理データが残留することが防止され、パケット１２の消滅が抑制される。その結果、パケット１２の再送信の発生頻度が低下し、データの送信効率が向上する。
【００４３】
なお、この実施形態においては、送受信回路９から出力されるパケット信号ａにおいては、Ｎ（＝１２８）個のパケット１２を連続して出力したのち、Ｎ（＝１２８）個分の停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）を設けている。このように、停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）をまとめて設定することによって、Ｎ（＝１２８）個の各パケット１２のデータ数（パケット長）に変動があったとしても、このデータ数（パケット長）の変動は、利用者の端末７で停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）内に十分吸収できる。
【００４４】
さらに、実際にＮ（＝１２８）個のパケット１２毎に停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）を挿入する処理は、パケット信号ａにおける各パケット１２の送信元装置である情報提供サーバ６が実施するので、ネットワーク帯域制御装置１１の処理負担が軽減される。なお、各パケット１２の送信元装置である情報提供サーバ６は、元来、パケットの送出停止要求が入力するとパケットの出力を一定時間停止する機能を有しているので、実施形態ネットワークシステムを採用することによって、情報提供サーバ６の処理負担が大幅に増加することはない。
【００４５】
なお、本発明は上述した実施形態装置に限定されるものではない。実施形態装置においては、Ｎ（＝１２８）個のパケット１２毎に１個の停止時間（Ｎ・Ｔ_Ｒ）を算出して、停止パケットＰａ（Ｎ・Ｔ_Ｒ）を情報提供サーバ６へ送信した。しかし、１個のパケット１２毎に１個分の停止時間（Ｔ_Ｒ）を算出して、停止パケットＰａ（Ｔ_Ｒ）を情報提供サーバ６へ送信することも可能である。この場合、送受信回路９からネットワーク帯域制御装置１１へ入力され、送受信回路１０からＷＡＮ２へ送出されるパケット信号ａにおいては、各パケット１２相互間に停止時間（Ｔ_Ｒ）が挿入されることになる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のネットワーク帯域制御装置においては、ネットワークから順次入力されるパケットのパケット長からデータ送出の停止時間を算出し、停止時間を停止パケットに組込んでパケットの送信元装置へ送出している。
【００４７】
したがって、たとえ高速のネットワークから低速のネットワークへデータを中継する場合においても、パケット消失を大幅に抑制でき、データの送信効率が向上し、かつ、利用者が自己の希望する伝送速度（周波数帯域）を選択できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るネットワーク帯域制御装置が組込まれたネットワークシステムの概略構成を示すブロック図
【図２】同実施形態のネットワーク帯域制御装置の動作を示すタイムチャート
【図３】同実施形態のネットワーク帯域制御装置における停止時間の算出方法を説明するための図
【図４】従来のネットワークシステムの概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
１…ＬＡＮ
２…ＷＡＮ
６…情報提供サーバ
７…端末
８…ネットワーク中継装置
９、１０…送受信回路
１１…ネットワーク帯域制御装置
１２…パケット
１３…パケット数カウンタ
１４…データ数カウンタ
１５…平均パケット長算出部
１６…停止時間算出部
１７…使用帯域設定部
１８…停止パケット送出部

Claims

第１のネットワーク（１）から第１のネットワーク送受信回路（９）を介して入力されるパケット（１２）に組込まれたデータの周波数帯域を変更して第２のネットワーク送受信回路（１０）を介して第２のネットワーク（２）へ送出するネットワーク帯域制御装置（１１）であって、
前記第１のネットワーク送受信回路から入力されるパケットの数を計数するパケット数カウンタ（１３）と、
前記第１のネットワーク送受信回路から入力されるデータの数を計数するデータ数カウンタ（１４）と、
このデータ数カウンタで計数されたデータ数を前記パケット数カウンタで計数されたパケット数で除算して一つのパケットに含まれる平均データ数を示す平均パケット長を算出する平均パケット長算出部（１５）と、
外部から指定された使用周波数帯域と前記第１のネットワーク送受信回路から出力されるデータの周波数帯域と前記平均パケット長とから１個又は複数のパケットに対するデータ送出の停止時間を算出する停止時間算出部（１６）と、
この停止時間算出部で算出された停止時間を組込んだ停止パケットを前記第１のネットワーク送受信回路及び第１のネットワークを介して前記パケットの送信元装置（６）へ送出する停止パケット送出部（１８）と
を備えたネットワーク帯域制御装置。