JP2004241952A

JP2004241952A - System and method for packet transfer control, and program and router

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Publication number: JP2004241952A
Application number: JP2003027794A
Authority: JP
Inventors: Ryo Kuroda; 涼黒田; Akihiro Otaka; 明浩大高
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: JP3922567B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable stable distribution or the like of streaming which is weak to delay fluctuations through a packet communication network. <P>SOLUTION: When priority control is performed by determining discarding priority for packets according to values close to reception amounts by classification units such as users, profile meters provided on house routers 2a to 2c connected to user's terminals 1a to 1c calculates not only communication quantities by the users, but also priority levels by using kinds of packets and markers provided on edge routers 7a and 7b impart them to the packets to evade mixture of a plurality of kinds of packets at a packet temporary holding function part of a dropper provided on packet communication networks 4 and 5, thereby suppressing influence of resulting delay fluctuations etc. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット通信網におけるパケット転送技術に係わり、特に、ストリーミングデータの安定配信などに好適なパケット転送制御技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パケット通信網において、輻輳が発生した場合には、パケット破棄が発生する。従来のルータやスイッチ類を用いたパケット通信網においては、このパケット破棄は確率論的にランダムに行われ、特定の通信を優先することや、利用者ごとの公平性などは考慮されていなかった。
【０００３】
このため、近年、ルータやスイッチ類といったネットワーク機器に優先制御機能や帯域制御機能を持たせることにより、この問題を解決しようという試みがなされている。
【０００４】
まず、帯域制御機能を有するネットワーク機器を用いた場合について説明を行う。この場合には、パケット通信網に配置された各ネットワーク機器は、すべて帯域制御機能を有する必要がある。このようなパケット通信網においては、利用者ごとに帯域を管理する必要があるため、各ネットワーク機器に利用者毎に使用帯域を設定する。
【０００５】
このため、各ネットワーク機器においては、利用者毎にパケットを一時的に保持する機能部の管理を行い、複数の利用者に宛てられたパケットが混在した状態で受信した複数のパケットを一旦それぞれの利用者毎に分類し、利用者毎に管理されたパケット一時保持機能部に収納する。
【０００６】
さらに、分類されたパケットを利用者毎の設定に従ってパケット一時保持機能部から読み出して転送するという動作を行う。このような動作を行うために、大規模な利用者に対応するためには、大規模なメモリ管理、および、大容量のメモリが必要となり、実現が非常に困難であった。
【０００７】
次に、優先制御機能を有するネットワーク機器を用いた場合について説明を行う。
【０００８】
この場合には、パケット通信網内部に配置された各ネットワーク機器は、すべて優先制御機能を有する必要があり、また、パケット通信網の入り口に配置されたネットワーク機器は、利用者毎に優先度を付与する機能を有する必要がある。
【０００９】
パケット通信網内部に配置された優先制御機能を有するネットワーク機器は、例えば８段階といった優先度毎にパケットを一時的に保持する機能部を管理し、受信したパケットに記述された優先度に従ってパケット一時保持機能部に収納し、優先度毎に定められた条件に従ってパケット一時保持機能部から読み出し転送を行う。
【００１０】
このため、前述の帯域制御機能を持つネットワーク機器と比較してパケット一時保持機能部の管理数が非常に少なく、また、利用者毎に一定のメモリ領域を確保する必要がなくなることから、メモリ容量も前述の形態と比較して少なくてすみ、簡易に実現可能である。
【００１１】
しかし、パケット通信網の入り口に配置されたネットワーク機器においては、大規模な利用者数に対応することが困難である。すなわち、パケット通信網の入り口に配置されたネットワーク機器においては、受信したパケットを利用者ごとに分類し、それぞれ利用者の通信量を測定し、通信量に従って定められた優先度を付与しなければならない。
【００１２】
特に、この通信量の測定は、例えば８段階の優先度に応じた閾値の設定、バースト通信量の許容度の設定を行う必要があるため、精密かつこまかな時間単位で行う必要がある。このため、一つの装置内に利用者数と同じ数の精密な通信量測定器を実装する必要があり、大規模な利用者数に対応することは非常に困難である。
【００１３】
また、この場合には、通信量はパケット通信網の入り口で測定されているために、利用者が実際に受信した通信量と同一である保証がなく、利用者毎の通信量や帯域を保証している確証が得られないといった運用上の問題もあった。
【００１４】
このような問題を解決するために、端末の受信量に近い値からパケットの破棄優先度を決定して優先制御を行うパケット通信技術が、例えば、特許文献１に提案されている。
【００１５】
この特許文献１に記載の通信制御技術を図１１〜図１３を用いて説明する。
【００１６】
図１１は、従来のパケット通信網におけるパケット制御システムの構成例を示すブロック図であり、図１２は、図１１におけるドロッパの処理例を示す説明図、図１３は、図１１におけるパケット制御システムの処理特性を示す説明図である。
【００１７】
図１１におけるパケット制御システムは、パケット通信網１１０４を通じて各利用者の端末１１０１に配信される方向（ここでは下り方向と呼ぶ）の通信について、利用者（端末１１０１）毎の帯域を制御するものである。
【００１８】
パケット通信網１１０４内部には、上述の優先制御機能を有するネットワーク機器（図中「ドロッパ」と記載）１１０５，１１０６を配置し、利用者側の直近に配置されたプロファイルメータ１１０２において通信量を測定し、その通信量が予め設定された通信量より少なかった場合には、マーカ１１０３において、利用者からパケット通信網へ向かう方向（ここでは上り方向と呼ぶ）のパケットに高優先度付与することにより高優先度を要求し、予め設定された通信量より多い場合には同様に低優先度を要求し、パケット通信網１１０４の入り口に配置されたネットワーク機器（マーカ）１１０３，１１０７において、要求された優先度を利用者毎に記憶し、該当利用者に宛てられたパケットにその記憶した優先度を付与して転送する。
【００１９】
ドロッパ１１０５，１１０６は、高優先のパケットを一時的に保持する高優先キュー１１０５ａと、低優先のパケットを一時的に保持する低優先キュー１１０５ｂとを持ち、ネットワーク輻輳時には、高優先キュー１１０５ａのパケットを優先的に出力する。
【００２０】
このようなパケット出力制御技術を用いることにより、利用者毎に優先度を管理するだけとなり、一つの装置で利用者毎にバッファメモリを管理あるいは、通信量測定装置を有する前述の構成と比較して、装置が容易に実現できかつ大規模な利用者数にも対応可能であるという利点が得られる。
【００２１】
また、通信量を利用者の直近で測定するので、実際に利用者が受信したデータ量を知ることができるという利点がある。
【００２２】
しかし、この技術においては、パケットの種類に関係なく、利用者ごとの通信量の大小のみでパケットの優先度を判定している。そのため、ネットワーク（パケット通信網１１０４、ドロッパ１１０５，１１０６）が持つパケットを一時的に保持する機能部（１１０５ａ，１１０５ｂ）に、図１２に示すようにして、複数種類のデータのパケットが混在する。
【００２３】
図１２においては、パケットを一時的に保持する一つの機能部（パケット一時保持機能部１２０１）に、ストリーミングパケット（一定データ量を通信時間中ずっと流し続ける例えば映像配信データパケット）ＳとＷｅｂパケット（大容量データのダウンロードや大容量静止画像の伝送など、一時的にバースト的に送られるパケット）Ｗが混在した場合の様子を示している。
【００２４】
この状態では、Ｗｅｂパケットの割り込みにより、その後のストリーミングパケットに遅延が発生する。特にＷｅｂパケットはＴＣＰ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）で送信されているが、ＴＣＰのデータはバースト性を持つため、ＴＣＰパケットの割り込みによる遅延は非常に大きなものとなる。
【００２５】
図１３におけるグラフでは、０．５Ｍｂｐｓから３Ｍｂｐｓまでのビットレートのストリーミングデータが正常に再生できる限界遅延ゆらぎを示す。
【００２６】
ここでは、０．５Ｍｂｐｓのストリーミングデータでは約３５ｍｓｅｃまでの遅延ゆらぎに耐えることができるが、パケットを一時的に保持する機能部にストリーミングパケットとＷｅｂパケットが混在した場合（例えば、２Ｍｂｐｓ以上のビットレートになる）、それよりも遥かに大きな遅延ゆらぎが発生する。このため、従来の技術ではストリーミングの安定配信を行うことができない。
【００２７】
このように、従来の技術である、端末の受信量に近い値からパケットの破棄優先度を決定して優先制御を行うパケット通信技術では、中継網にあるネットワーク機器が持つ、パケットを一時的に保持する機能部に複数種類のパケットが混在するため遅延ゆらぎが発生し、遅延ゆらぎに対して脆弱なストリーミングの安定配信に影響を及ぼすという問題があった。
【００２８】
【特許文献１】
特開２００２−３４７２９５号公報
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、従来の技術では、パケット通信網にあるネットワーク機器が持つ、パケットを一時的に保持する機能部に、複数種類のパケットが混在することによる遅延ゆらぎの発生を抑えることができない点である。
【００３０】
本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決し、遅延ゆらぎに対して脆弱なストリーミングの安定配信等を可能とすることである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、利用者等の分類単位毎の受信量に近い値からパケットの廃棄優先度を決定して優先制御を行う場合において、利用者毎の通信量のみでなく、パケットの種類も使用して優先度を算出する。例えば、パケットをストリーミングパケットとそれ以外のパケットに分類し、ストリーミングパケットを第１および第３優先パケット、それ以外のパケットを第２および第３優先パケットとし、パケット一時保持機能部内において高優先のストリーミングパケットを、それ以外のパケットから完全に保護する。この際、ビットレートが設定した閾値を超えないストリーミングパケットには常に第１優先を付与し、第１のパケット一時保持機能部に入力することにより、第１のパケット一時保持機能部に高優先ストリーミングパケット以外のパケットが混在することのないようにして、高優先ストリーミングパケットの遅延を完全に抑え、ストリーミング配信を安定させる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係わるパケット転送制御システムの第１の構成例を示すブロック図であり、図２は、ドロッパの構成例を示すブロック図、図３は、ドロッパの第１の処理動作例を示す説明図、図４は、ドロッパの第２の処理動作例を示す説明図、図５は、ドロッパの第３の処理動作例を示す説明図、図６は、プロファイルメータの処理動作例を示す説明図である。
【００３４】
図１において、１ａ〜１ｃは各ユーザが利用する端末、２ａ〜２ｃは各端末１ａ〜１ｃを収容してパケット通信網に接続する宅内ルータ、３はパケット通信網、４，５はパケット通信網３を構成するネットワーク機器としてのルータ、６ａ，６ｂは端末１ａ〜１ｃへのデータ配信等を行うサーバ、７ａ，７ｂはそれぞれサーバ６ａ，６ｂを収容してパケット通信網３に接続するエッジルータである。
【００３５】
端末１ａ〜１ｃ、宅内ルータ２ａ〜２ｃ、ルータ４，５、サーバ６ａ，６ｂ、エッジルータ７ａ，７ｂのそれぞれは、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）や主メモリ、表示装置、入力装置、外部記憶装置等を具備したコンピュータ構成からなり、光ディスク駆動装置等を介してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記録されたプログラムやデータを外部記憶装置内にインストールした後、この外部記憶装置から主メモリに読み込みＣＰＵで処理することにより、本発明に係わる各機能を実行する。
【００３６】
以下、ＩＰパケットの転送網であるパケット通信網３に本発明を適用した場合の例をとり説明を行うが、本発明はパケットに優先度を付与できる転送プロトコルであればいかなるプロトコルであっても適用可能である。
【００３７】
図１に示すパケット転送システムでは、利用者側の端末１ａ〜１ｃに接続された宅内ルータ２ａ〜２ｃに、パケット内のいくつかの部位に従ってパケットを一つあるいは複数の種別に分類し、各種別についてパケットの一定時間の転送量を測定し、測定した値と予め定められた値とを比較して、該当種別に属するパケットの転送の優先度を決定するプロファイルメータを設けている。
【００３８】
また、サーバ６ａ，６ｂ側に接続されたエッジルータ７ａ，７ｂに、プロファイルメータにより決定された優先度を、当該種別に属するパケットに付与するマーカを設け、さらに、パケット通信網３内のルータ４，５に、マーカにより優先度が付与されたパケットを、予め定められた規則に従って転送あるいは廃棄するドロッパを設けている。
【００３９】
マーカは、Ｎが３以上となるＮ種類の優先度をパケットに付与することができ、また、全てのドロッパは、パケットを一時的に保持するための少なくともＮ個以上の機能部を持っている。例えば、ドロッパがＮ個のパケットを一時的に保持する機能部を持っているとすると、ドロッパ内部は図２のようになる。
【００４０】
図２に示すように、ドロッパ２０においてパケットを一時的に保持する各第１〜第Ｎパケット保持機能部２０ａ〜２０ｃのそれぞれには、第１に優先度が高いパケット、第２に優先度が高いパケット、…、第Ｎに優先度が高いパケットが入力され、優先度の高いパケットを一時的に保持する第１パケット保持機能部２０ａから優先的にパケットが出力される。
【００４１】
このパケットの出力には、図３に示すような重み付きラウンドロビン、もしくは図４に示すような完全優先、もしくは図５に示すような両方の組み合わせ等がある。
【００４２】
図３に示す重み付きラウンドロビンでは、パケットの出力確率は、第１のパケット一時保持機能部２０ａ、第２のパケット一時保持機能部２０ｂ、…、第Ｎのパケット一時保持機能部２０ｃの順に低くなる。
【００４３】
これに対し、図４に示す完全優先では、Ｍを３以上Ｎ以下とすると、第Ｍ−１パケット一時保持機能部２０ｄ以前の全てのパケット一時保持機能部にパケットがないときに限り、第Ｍパケット一時保持機能部２０ｅのパケットを出力する。
【００４４】
つまり、第１のパケット一時保持機能部２０ａにパケットがある限り、第１パケット保持機能部２０ａからパケットを出力し、第１のパケット一時保持機能部２０ａにパケットがなく、かつ第２のパケット一時保持機能部２０ｂにパケットがあるときに限り第２パケット一時保持機能部２０ｂからパケットを出力し、以下同様にして、第１パケット一時保持機能部２０ａから第Ｎ−１パケット一時保持機能部の全てにパケットがなく、かつ第Ｎのパケット一時保持機能部２０ｃにパケットがあるときに限り第Ｎパケット一時保持機能部２０ｃからパケットを出力する。
【００４５】
また、図５に示す完全優先と重み付きラウンドロビンの組み合わせでは、Ｍを３より大きくＮより小さいとして、第１パケット一時保持機能部２０ａから第Ｍ−１パケット一時保持機能部２０ｄでは完全優先でパケットを出力し、第Ｍ−１パケット一時保持機能部２０ｄまでの各パケット一時保持機能部の全てにパケットがないときに限り、第Ｍパケット一時保持機能部２０ｅから第Ｎパケット一時保持機能部２０ｃにおいて、重み付きラウンドロビンに従ってパケットを出力する。パケット出力確率は、第Ｍパケット一時保持機能部２０ｅ、第Ｍ＋１パケット一時保持機能部、…、第Ｎパケット一時保持機能部２０ｃの順に低くなる。
【００４６】
図１において、利用者の端末１ａ〜１ｃに接続された宅内ルータ２ａ〜２ｃに設けられたプロファイルメータでは、利用者毎の通信量測定のほか、利用者のパケットの分類も行う。例えば、マーカがＮ種類の優先度をパケットに与えることができる場合、プロファイルメータではパケットを最大Ｎ−１種類に分類することができる。
【００４７】
従来提案されている技術では、マーカにおいて、プロファイルメータで測定された利用者毎の通信量のみを使用して、通信量が設定された閾値を超えた利用者のパケットには低優先を、通信量が設定された閾値以下となる利用者のパケットには高優先を付与している。
【００４８】
これに対し、本例では、マーカは、図６に示すように、利用者毎の通信量に、プロファイルメータで分類されたパケットの種類（小容量データパケット、Ｗｅｂパケット（バースト性のあるデータ）、ストリーミングパケット（一定流量のデータ）等）を組み合わせて優先度を算出する。
【００４９】
すなわち、サーバ６ａ，６ｂ側のエッジルータ７ａ，７ｂに設けられたマーカでは、利用者毎の通信に従って高優先、低優先に分類した後、Ｎ−１種類に分類されたパケットのうち第１パケットで高優先のものは第１優先度を、第１パケットで低優先のものは第Ｎ優先度を付与し、第２パケットで高優先のものは第２優先度を、第２パケットで低優先のものは第Ｎ優先度を付与し、以下同様にして、第Ｎ−１パケットで高優先のものは第Ｎ−１優先度を、第Ｎ−１パケットで低優先のものは第Ｎ優先度を付与する。
【００５０】
このように、本例では、同じ高優先のパケットであっても、パケットの種類に従って別のパケット一時保持機能部に入力する。こんことにより、他のパケットによる影響を回避することができ、バースト的なデータが入力されることによる遅延ゆらぎを抑えることが可能である。
【００５１】
上述の例では、利用者の端末１ａ〜１ｃに接続された宅内ルータ２ａ〜２ｃに設けたプロファイルメータでパケットを分類する技術について説明を行ったが、例えば、プロファイルメータでは従来通り利用者毎の通信量の測定のみを行い、サーバ６ａ，６ｂ側に設置されたマーカ７ａ，７ｂにおいてパケットの分類を行うことでも良い。以下、このような技術について説明を行う。
【００５２】
図７は、本発明に係わるパケット転送制御システムの第２の構成例を示すブロック図である。
【００５３】
本図７の例では、利用者側の端末７１ａ〜７１ｃに接続された宅内ルータ７２ａ〜７２ｃにプロファイルメータを設け、サーバ７６ａ，７６ｂ側に接続されたエッジルータ７７ａ，７７ｂにマーカを設け、パケット通信網７３内のルータ７４，７５にドロッパを設けている。
【００５４】
マーカは、Ｎが３以上となるＮ種類の優先度をパケットに付与することができ、全てのドロッパは少なくともＮ以上のパケットを一時的に保持する機能部を持っている。
【００５５】
図１〜図６で示した例と同様、各ドロッパは、少なくともＮ以上のパケットを一時的に保持する機能部を持っており、それぞれの機能部には、第１に優先度が高いパケット、第２に優先度が高いパケット、…、第Ｎに優先度が高いパケットが入力され、そして、重み付きラウンドロビンや完全優先、もしくはそれらの組み合わせにより、優先度の高いパケットから順に出力する。
【００５６】
プロファイルメータでは、利用者の通信量を測定し、通信量が設定した閾値を超えた利用者は低優先を、通信量が閾値以下となる利用者は高優先を、サーバ７６ａ，７６ｂ側のエッジルータ７７ａ，７７ｂに返す。
【００５７】
エッジルータ７７ａ，７７ｂに設けられたマーカでは、まずパケットの種類に従って最大Ｎ−１種類にパケットを分類する。さらに、その分類結果と、プロファイルメータで測定された利用者毎の高優先、低優先に基づき、Ｎ段階の優先度を算出する。
【００５８】
この優先度の算出は、図６に示すように、Ｎ−１種類に分類されたパケットのうち第１パケットで高優先のものは第１優先、低優先のものは第Ｎ優先度とし、第２パケットで高優先のものは第２優先、低優先のものは第Ｎ優先とし、以下同様にして、第Ｎ−１パケットで高優先のものは第Ｎ−１優先、低優先のものは第Ｎ優先とする。
【００５９】
最終的に、図１の例と同様、高優先パケットをパケットの種類に従って別のパケット一時保持機能部に入力することで、他のパケットによる影響を回避することができ、バースト的なデータが入力されることによる遅延ゆらぎを抑えることが可能である。
【００６０】
以下、パケットをストリーミングパケットとＷｅｂパケットの２種類に分類する形態について説明を行う。
【００６１】
図８は、本発明に係わるパケット転送制御システムのストリーミングパケットとＷｅｂパケットに対する処理動作例を示す説明図であり、図９は、ストリーミングパケットとＷｅｂパケットの分類状態を示す説明図、図１０は、図８におけるパケット制御システムの処理特性を示す説明図である。
【００６２】
本図８は、利用者の端末８１ａ〜８１ｃに接続された宅内ルータ８２ａ〜８２ｃに設けたプロファイルメータで通信量の測定とパケットの分類を行い、サーバ８６ａ，８６ｂ側に接続されたエッジルータ８７ａ，８７ｂに設けたマーカでパケットに優先度を付与する形態を示す。
【００６３】
パケットの種類は２種類であるため、マーカは３段階の優先度をパケットに付与することができ、パケット通信網８３内の各ルータ８４，８５に設けたドロッパは少なくとも３個以上のパケットを一時的に保持する機能部を持つ。
【００６４】
従来の図１３に示すように、ストリーミングデータは遅延許容量が非常に小さいため、本例では、高優先ストリーミングパケットを第１優先パケットとし、高優先Ｗｅｂパケットは第２優先とする。つまり、ドロッパ内のパケット一時保持機能部へのパケット振り分けは図９のようになる。
【００６５】
図９においては、高優先ストリーミングパケットを第１優先パケットとして第１キューに振り分け、高優先の他のパケットとしての高優先Ｗｅｂパケットを第２優先パケットとして第２キューに振り分け、さらに、低優先のストリーミングパケットおよびＷｅｂパケットを第３キューに振り分けている。
【００６６】
パケットがストリーミングデータかそれ以外であるかの判定は、パケット内のプロトコルヘッダを参照しても良いし、トラフィックのバースト性から判定しても良い。
【００６７】
このようにして、測定した通信量が予め設定した閾値を超えない高優先のストリーミングパケットは、Ｗｅｂパケットとは別の、独立したパケット一時保持機能部に入力されるため、バースト的なＷｅｂパケットによる割り込みを受けることがない。
【００６８】
図１０は、高優先ストリーミングデータの遅延ゆらぎを示すグラフであり、この図１０のグラフが示すように、高優先ストリーミングパケットがＷｅｂパケットから保護されているため、利用者の数が増加しても遅延ゆらぎが増えることはなく、ストリーミングの安定配信が可能である。
【００６９】
以上、図１〜図１０を用いて説明したように、本例では、プロファイルメータもしくはマーカでパケットを種類ごとに分類し、パケットを一時的に保持する機能部をその数以上用意してパケットを種類ごとに別々に入力する。このことにより、従来のように、ドロッパ内のパケットを一時的に保持する機能部に複数種類のデータが混在した場合に、互いのパケットによる割り込みによって遅延ゆらぎが起こり、遅延ゆらぎに弱いストリーミング等のデータに影響を及ぼすとの問題に対処できる。
【００７０】
具体的には、本例では、少なくとも一つの端末（１ａ〜１ｃ）が少なくとも一つの回線を用いて通信網（パケット通信網３）と接続されたコンピュータネットワークシステムにおいて、まず第１の手段として、回線と通信網との接続区間に配置した宅内ルータ２ａ〜２ｃに、回線を端末に向かって伝送するパケットを当該パケット内のいくつかの部位に従って一つあるいは複数の種別に分類し、各種別についてパケットの一定時間の転送量を測定し、測定した値と予め定められた値とを比較して、該当種別に属するパケットの転送の優先度を決定するプロファイルメータを設け、第２の手段として、通信網内に配置したルータ４，５に、プロファイルメータにより決定された優先度を当該種別に属するパケットに付与するマーカを設け、第３の手段として、マーカとプロファイルメータまでの通信経路区間内に配置したエッジルータ７ａ，７ｂに、マーカにより優先度を付与したパケットを予め定められた規則に従って転送あるいは廃棄する少なくとも一つのドロッパを設け、そして、マーカでは、少なくとも３種類以上の優先度を付与可能であるとし、また、ドロッパは、マーカが付与した優先度と少なくとも同数のパケットを一時的に保持する機能部（パケット一時保持機能部２０ａ〜２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）を有し、各パケット一時保持機能部からマーカが付与した優先度に従ってパケットを転送する。
【００７１】
あるいは、マーカにおいて、該当端末に向かって伝送するパケットを、このパケット内のいくつかの部位に従って一つあるいは複数の種別に分類し、分類した種別と、プロファイルメータから通知された優先度とに従って、パケットに付与する優先度を決定する。
【００７２】
また、ドロッパ内には、パケットを一時的に保持する機能部がＮ個存在し、各パケット一時保持機能部は、それぞれ、第１に高い優先度、第２に高い優先度、…、第Ｎに高い優先度に対応したパケットを一時的に保持し、各パケット一時保持機能部から重み付きラウンドロビンでパケットを出力し、パケットの出力確率を第１のパケットを一時的に保持する機能部、第２のパケットを一時的に保持する機能部、…、第Ｎのパケットを一時的に保持する機能部の順に小さくする。
【００７３】
あるいは、ドロッパによるＮ個の各パケット一時保持機能部からの出力は、第１のパケットを一時的に保持する機能部にパケットがある限り、この機能部からパケットを出力し、この第１パケット一時保持機能部にパケットがなく、かつ第２のパケットを一時的に保持する機能部にパケットがある限り、この第２パケット一時保持機能部からパケットを出力し、以下同様に、第１パケット一時保持機能部から第Ｎ−１のパケットを一時的に保持する機能部の全てにパケットがなく、かつ第Ｎのパケットを一時的に保持する機能部にパケットがあるときのみ、この第Ｎパケット一時保持機能部からパケットを出力するものとする。
【００７４】
または、ドロッパによるＮ個の各パケット一時保持機能部からの出力は、第１パケット一時保持機能部にパケットがある限り、この第１パケット一時保持機能部からパケットを出力し、第１パケット一時保持機能部にパケットがなく、かつ第２のパケットを一時的に保持する機能部にパケットがある限り、この第２パケット一時保持機能部からパケットを出力し、以下同様にして、ＭをＮより小さい数とし、第１パケット一時保持機能部から第Ｍ−１パケット一時保持機能部の全てにパケットがなく、かつ第Ｍから第Ｎのいずれかのパケットを一時的に保持する機能部にパケットがあるときのみ、第Ｍ〜第Ｎパケット一時保持機能部からのパケットを重み付けラウンドロビンでパケットを出力するものとし、パケットの出力確率が、第Ｍのパケットを一時的に保持する機能部、第Ｍ＋１のパケットを一時的に保持する機能部、…、第Ｎのパケットを一時的に保持する機能部の順に小さくなるようにする。
【００７５】
また、端末に向かうパケットを、マーカあるいはプロファイルメータはＮ−１種に分類し、プロファイルメータが決定した優先度に従ってマーカが付与する優先度が、第１の分類に属するパケットは第１に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとし、第２の分類に属するパケットは第２に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとし、以下同様にして、第Ｎ−１の分類に属するパケットは第Ｎ−１に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとする。
【００７６】
このように、本例では、利用者等の分類単位毎の受信量に近い値からパケットの廃棄優先度を決定して優先制御を行う場合において、利用者毎の通信量のみでなく、パケットの種類も使用して優先度を算出することにより、ネットワーク機器内のパケットを一時的に保持する機能部に複数種類のパケットが混在することを回避し、それによる遅延ゆらぎ等の影響を抑えることが可能である。
【００７７】
例えば、パケットをストリーミングパケットとそれ以外のパケットに分類し、ストリーミングパケットを第１および第３優先パケット、それ以外のパケットを第２および第３優先パケットとした場合、パケット一時保持機能部内において高優先のストリーミングパケットをそれ以外のパケットから完全に保護することができる。
【００７８】
ストリーミングデータが全くバースト性を持っていないと仮定すると、ビットレートが設定した閾値を超えないストリーミングパケットは常に第１優先が付与され、第１のパケット一時保持機能部に入力される。これにより、高優先ストリーミングパケットの遅延を完全に抑えることができるため、ストリーミング安定配信が可能である。
【００７９】
尚、本発明は、図１〜図１０を用いて説明した例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、本例では、ＩＰパケットの転送網であるパケット通信網３に本発明を適用した場合の例をとり説明を行ったが、本発明はこれに限るものではなく、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等のパケットに優先度を付与できる転送プロトコルであればいかなるプロトコルであっても適用可能である。
【００８０】
また、本例では、プロファイルメータ、マーカ、ドロッパのそれぞれを、ネットワーク機器（宅内ルータ２ａ〜２ｃ、ルータ４，５、サーバ６ａ，６ｂ、エッジルータ７ａ，７ｂ）内に設けた構成としているが、ネットワーク機器とは別に設けた構成としても良い。また、パケットの種別の分類に基づく優先度は、プロファイルメータ、マーカ、ドロッパのいずれにおいても設定可能である。
【００８１】
また、本例における端末１ａ〜１ｃ、宅内ルータ２ａ〜２ｃ、ルータ４，５、サーバ６ａ，６ｂ、エッジルータ７ａ，７ｂ等、各ネットワーク機器のコンピュータ構成例においても、キーボードや光ディスクの駆動装置の無いコンピュータ構成としても良い。また、本例では、光ディスクを記録媒体として用いているが、ＦＤ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＤｉｓｋ）等を記録媒体として用いることでも良い。また、プログラムのインストールに関しても、通信装置を介してネットワーク経由でプログラムをダウンロードしてインストールすることでも良い。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、利用者等の分類単位毎の受信量に近い値からパケットの廃棄優先度を決定して優先制御を行う場合において、利用者毎の通信量のみでなく、パケットの種類も使用して優先度を算出することにより、ネットワーク機器内のパケットを一時的に保持する機能部に複数種類のパケットが混在することを回避し、それによる遅延ゆらぎ等の影響を抑えることが可能である。
【００８３】
例えば、パケットをストリーミングパケットとそれ以外のパケットに分類し、ストリーミングパケットを第１および第３優先パケット、それ以外のパケットを第２および第３優先パケットとした場合、パケット一時保持機能部内において高優先のストリーミングパケットをそれ以外のパケットから完全に保護することができる。
【００８４】
ストリーミングデータが全くバースト性を持っていないと仮定すると、ビットレートが設定した閾値を超えないストリーミングパケットは常に第１優先が付与され、第１のパケット一時保持機能部に入力される。これにより、高優先ストリーミングパケットの遅延を完全に抑えることができるため、ストリーミング安定配信が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるパケット転送制御システムの第１の構成例を示すブロック図である。
【図２】ドロッパの構成例を示すブロック図である。
【図３】ドロッパの第１の処理動作例を示す説明図である。
【図４】ドロッパの第２の処理動作例を示す説明図である。
【図５】ドロッパの第３の処理動作例を示す説明図である。
【図６】プロファイルメータの処理動作例を示す説明図である。
【図７】本発明に係わるパケット転送制御システムの第２の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明に係わるパケット転送制御システムのストリーミングパケットとＷｅｂパケットに対する処理動作例を示す説明図である。
【図９】ストリーミングパケットとＷｅｂパケットの分類状態を示す説明図である。
【図１０】図８におけるパケット制御システムの処理特性を示す説明図である。
【図１１】従来のパケット通信網におけるパケット制御システムの構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１１におけるドロッパの処理例を示す説明図である。
【図１３】図１１におけるパケット制御システムの処理特性を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｃ，７１ａ〜７１ｃ，８１ａ〜８１ｃ：端末、２ａ〜２ｃ，７２ａ〜７２ｃ，８２ａ〜８２ｃ：宅内ルータ（プロファイルメータ）、３，７３，８３：パケット通信網、４，５，７４，７５，８４，８５：ルータ（ドロッパ）、６ａ，６ｂ，７６ａ，７６ｂ，８６ａ，８６ｂ：サーバ、７ａ，７ｂ，７７ａ，７７ｂ，８７ａ，８７ｂ：エッジルータ（マーカ）、２０：ドロッパ、２０ａ：第１パケット保持機能部、２０ｂ：第２パケット保持機能部、２０ｃ：第Ｎパケット保持機能部、２０ｄ：第Ｍ−１パケット保持機能部、２０ｅ：第Ｍパケット保持機能部、１１０１：端末、１１０２：プロファイルメータ、１１０３：マーカ（上り）、１１０４：パケット通信網、１１０５，１１０６：ドロッパ、１１０５ａ：高優先パケット一時保持機能部，１１０５ｂ：低優先パケット一時保持機能部、１１０７：マーカ（下り）、１２０１：パケット一時保持機能部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a packet transfer technique in a packet communication network, and more particularly to a packet transfer control technique suitable for stable distribution of streaming data.
[0002]
[Prior art]
When congestion occurs in a packet communication network, packet discarding occurs. In a conventional packet communication network using routers and switches, this packet discarding is performed stochastically at random, and no consideration was given to giving priority to specific communication or fairness for each user. .
[0003]
For this reason, in recent years, attempts have been made to solve this problem by providing a priority control function and a band control function to network devices such as routers and switches.
[0004]
First, a case where a network device having a band control function is used will be described. In this case, all network devices arranged in the packet communication network need to have a band control function. In such a packet communication network, since it is necessary to manage the bandwidth for each user, a bandwidth to be used is set for each network device.
[0005]
For this reason, each network device manages a functional unit that temporarily holds packets for each user, and temporarily receives a plurality of packets received in a state where packets addressed to a plurality of users are mixed. The packets are classified for each user and stored in a packet temporary holding function unit managed for each user.
[0006]
Further, an operation of reading and transferring the classified packets from the packet temporary holding function unit in accordance with the settings for each user is performed. In order to cope with a large-scale user in order to perform such an operation, a large-scale memory management and a large-capacity memory are required, which has been extremely difficult to realize.
[0007]
Next, a case where a network device having a priority control function is used will be described.
[0008]
In this case, all the network devices arranged inside the packet communication network need to have a priority control function, and the network devices arranged at the entrance of the packet communication network have a priority for each user. It is necessary to have the function of giving.
[0009]
A network device having a priority control function disposed inside the packet communication network manages a function unit that temporarily holds a packet for each priority such as eight steps, and temporarily stores a packet according to the priority described in a received packet. The packet is stored in the holding function unit, and is read out and transferred from the packet temporary holding function unit according to the condition determined for each priority.
[0010]
Therefore, compared with the network device having the above-mentioned bandwidth control function, the number of management of the packet temporary holding function unit is extremely small, and it is not necessary to secure a certain memory area for each user. Also, the number is smaller than that of the above-described embodiment, and can be easily realized.
[0011]
However, it is difficult for a network device arranged at the entrance of a packet communication network to cope with a large number of users. That is, in the network equipment located at the entrance of the packet communication network, the received packets must be classified for each user, the traffic of each user must be measured, and the priority determined according to the traffic must be given. No.
[0012]
In particular, the measurement of the communication traffic needs to be performed in a precise and detailed time unit because it is necessary to set a threshold value according to, for example, eight levels of priorities, and to set the tolerance of the burst communication traffic. For this reason, it is necessary to mount the same number of precise communication traffic measuring devices as the number of users in one device, and it is very difficult to cope with a large number of users.
[0013]
In this case, since the traffic is measured at the entrance of the packet communication network, there is no guarantee that the traffic is the same as the traffic actually received by the user. There was also an operational problem that no confirmation could be obtained.
[0014]
In order to solve such a problem, for example, Patent Document 1 proposes a packet communication technique in which a packet discarding priority is determined based on a value close to a reception amount of a terminal and priority control is performed.
[0015]
The communication control technique described in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS.
[0016]
11 is a block diagram showing a configuration example of a packet control system in a conventional packet communication network. FIG. 12 is an explanatory diagram showing a processing example of a dropper in FIG. 11, and FIG. 13 is a block diagram of the packet control system in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating processing characteristics.
[0017]
The packet control system in FIG. 11 controls the bandwidth of each user (terminal 1101) for communication in a direction (here, referred to as a downlink direction) distributed to each user terminal 1101 through a packet communication network 1104. is there.
[0018]
Inside the packet communication network 1104, network devices (described as "droppers") 1105 and 1106 having the above-described priority control function are arranged, and the traffic is measured by a profile meter 1102 arranged closest to the user side. If the traffic is smaller than the preset traffic, the marker 1103 assigns a high priority to the packet in the direction from the user to the packet communication network (herein, referred to as the upstream direction). When a high priority is requested, and when the traffic is larger than a preset communication amount, a low priority is similarly requested, and the request is sent to the network devices (markers) 1103 and 1107 arranged at the entrance of the packet communication network 1104. The priority is stored for each user, and the packet addressed to the user is assigned the stored priority and transferred.
[0019]
The droppers 1105 and 1106 have a high-priority queue 1105a for temporarily storing high-priority packets and a low-priority queue 1105b for temporarily storing low-priority packets. Is output with priority.
[0020]
By using such a packet output control technique, it is only necessary to manage the priority for each user, and it is possible to manage the buffer memory for each user with one device or to compare with the above-described configuration having the communication amount measuring device. Therefore, there is obtained an advantage that the apparatus can be easily realized and can cope with a large number of users.
[0021]
Further, since the communication amount is measured in the vicinity of the user, there is an advantage that the data amount actually received by the user can be known.
[0022]
However, in this technique, regardless of the type of packet, the priority of a packet is determined based only on the amount of communication for each user. Therefore, as shown in FIG. 12, a plurality of types of data packets are mixed in the functional units (1105a, 1105b) for temporarily holding the packets of the network (packet communication network 1104, droppers 1105, 1106).
[0023]
In FIG. 12, a streaming packet (for example, a video distribution data packet that keeps a constant amount of data flowing throughout the communication time) S and a Web packet ( The figure shows a case where packets (W) temporarily sent in bursts, such as downloading of large-capacity data and transmission of large-capacity still images, are mixed.
[0024]
In this state, the interruption of the Web packet causes a delay in the subsequent streaming packet. Particularly, the Web packet is transmitted by TCP (Transmission Control Protocol). However, since the data of TCP has a burst property, the delay due to the interruption of the TCP packet becomes very large.
[0025]
The graph in FIG. 13 shows a marginal delay fluctuation at which streaming data of a bit rate from 0.5 Mbps to 3 Mbps can be normally reproduced.
[0026]
Here, 0.5 Mbps streaming data can withstand delay fluctuations of up to about 35 msec. However, when streaming packets and Web packets coexist in the functional unit that temporarily holds packets (for example, a bit rate of 2 Mbps or more). ), A much larger delay fluctuation occurs. For this reason, stable delivery of streaming cannot be performed by the conventional technology.
[0027]
As described above, in the packet communication technology of the prior art, which determines the discard priority of a packet from a value close to the reception amount of the terminal and performs priority control, the packet held by the network device in the relay network is temporarily stored. There is a problem that delay fluctuation occurs because a plurality of types of packets are mixed in the held functional unit, and the delay fluctuation affects the stable distribution of streaming which is vulnerable to the delay fluctuation.
[0028]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-347295
[0029]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved is that, in the conventional technology, the occurrence of delay fluctuation due to the mixture of multiple types of packets in the functional unit that temporarily holds packets in a network device in a packet communication network is suppressed. Is not possible.
[0030]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the related art and to enable stable distribution of streaming which is vulnerable to delay fluctuation.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in the case where packet discard priority is determined from a value close to the amount of reception for each classification unit of a user or the like and priority control is performed, not only the communication amount for each user but also , And the type of packet is also used to calculate the priority. For example, the packets are classified into streaming packets and other packets, the streaming packets are first and third priority packets, and the other packets are second and third priority packets. Fully protect packets from other packets. At this time, the first priority is always given to the streaming packet whose bit rate does not exceed the set threshold value, and is input to the first packet temporary holding function unit, so that the high priority streaming By preventing packets other than packets from being mixed, delay of high-priority streaming packets is completely suppressed, and streaming distribution is stabilized.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0033]
FIG. 1 is a block diagram showing a first configuration example of a packet transfer control system according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a dropper, and FIG. 3 is a first processing operation example of the dropper. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a second processing operation example of the dropper, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a third processing operation example of the dropper, and FIG. 6 is a processing operation example of the profile meter. FIG.
[0034]
In FIG. 1, 1a to 1c are terminals used by each user, 2a to 2c are home routers accommodating each terminal 1a to 1c and connected to a packet communication network, 3 is a packet communication network, and 4, 5 are packet communication networks. Routers serving as network devices constituting 3; servers 6a and 6b for delivering data to the terminals 1a to 1c; and 7a and 7b being edge routers that house the servers 6a and 6b and connect to the packet communication network 3 respectively. is there.
[0035]
Each of the terminals 1a to 1c, the home routers 2a to 2c, the routers 4 and 5, the servers 6a and 6b, and the edge routers 7a and 7b includes a CPU (Central Processing Unit), a main memory, a display device, an input device, an external storage device, and the like. After installing programs and data recorded on a storage medium such as a CD-ROM via an optical disk drive or the like into an external storage device, the computer reads the program or data from the external storage device into a main memory and uses a CPU. By performing the processing, each function according to the present invention is executed.
[0036]
Hereinafter, an example in which the present invention is applied to the packet communication network 3 which is an IP packet transfer network will be described. However, the present invention is applicable to any transfer protocol that can assign a priority to a packet. Applicable.
[0037]
In the packet transfer system shown in FIG. 1, the home routers 2a to 2c connected to the user terminals 1a to 1c classify the packets into one or a plurality of types according to some parts in the packets, and , A transfer meter for measuring a transfer amount of the packet for a certain period of time, comparing the measured value with a predetermined value, and determining a transfer priority of the packet belonging to the corresponding type is provided.
[0038]
The edge routers 7a and 7b connected to the servers 6a and 6b are provided with markers for assigning the priority determined by the profile meter to the packets belonging to the type. , 5 are provided with a dropper for transferring or discarding a packet given a priority by a marker in accordance with a predetermined rule.
[0039]
The marker can give N types of priorities to the packet, where N is 3 or more, and all the droppers have at least N or more functional units for temporarily holding the packet. . For example, assuming that the dropper has a function unit for temporarily holding N packets, the inside of the dropper is as shown in FIG.
[0040]
As shown in FIG. 2, each of the first to N-th packet holding function units 20 a to 20 c that temporarily holds a packet in the dropper 20 has a packet having a first higher priority and a second having a higher priority. The high-priority packet,..., The N-th high-priority packet is input, and the packet is preferentially output from the first packet holding function unit 20a that temporarily holds the high-priority packet.
[0041]
The packet output includes weighted round robin as shown in FIG. 3, full priority as shown in FIG. 4, or a combination of both as shown in FIG.
[0042]
In the weighted round robin shown in FIG. 3, the output probabilities of the packets are lower in the order of the first packet temporary holding function unit 20a, the second packet temporary holding function unit 20b,..., And the N-th packet temporary holding function unit 20c. Become.
[0043]
On the other hand, in the full priority shown in FIG. 4, if M is 3 or more and N or less, the M-th packet temporary holding function unit and the M-th packet temporary holding function unit 20d only have the M-th packet temporary holding function unit. The packet of the packet temporary holding function unit 20e is output.
[0044]
In other words, as long as there is a packet in the first packet temporary holding function unit 20a, the packet is output from the first packet holding function unit 20a, and there is no packet in the first packet temporary holding function unit 20a and the second packet temporary holding function unit 20a Only when there is a packet in the holding function unit 20b, a packet is output from the second packet temporary holding function unit 20b, and so on. The N-th packet temporary holding function unit 20c outputs a packet only when there is no packet and the N-th packet temporary holding function unit 20c has a packet.
[0045]
In the combination of full priority and weighted round robin shown in FIG. 5, M is larger than 3 and smaller than N, and the first packet temporary holding function unit 20a to the (M-1) th packet temporary holding function unit 20d have full priority. A packet is output, and only when there is no packet in all the packet temporary holding function units up to the (M-1) th packet temporary holding function unit 20d, the M-th packet temporary holding function unit 20e to the N-th packet temporary holding function unit 20c Output packets in accordance with weighted round robin. The packet output probability decreases in the order of the M-th packet temporary holding function unit 20e, the (M + 1) th packet temporary holding function unit,..., The N-th packet temporary holding function unit 20c.
[0046]
In FIG. 1, the profile meters provided in the home routers 2a to 2c connected to the user terminals 1a to 1c not only measure the traffic for each user but also classify the packets of the user. For example, if the marker can give N types of priorities to the packet, the profile meter can classify the packet into a maximum of N-1 types.
[0047]
In the conventionally proposed technology, the marker uses only the communication amount of each user measured by the profile meter, and assigns a low priority to a packet of a user whose communication amount exceeds a set threshold, and High priority is given to user packets whose amount is equal to or less than the set threshold value.
[0048]
On the other hand, in this example, as shown in FIG. 6, the marker indicates the type of packet (small-capacity data packet, Web packet (burst data)) classified by the profile meter according to the communication amount for each user. , And streaming packets (data with a constant flow rate) are combined to calculate the priority.
[0049]
That is, the markers provided in the edge routers 7a and 7b on the servers 6a and 6b are classified into high priority and low priority according to the communication of each user, and then the first packet among the packets classified into N-1 types. , A high-priority packet has the first priority, a low-priority packet has the N-th priority, a high-priority packet has the second priority, and a second packet has a low priority. Are given the N-th priority, and so on. In the same manner, the N-1th packet has the N-1th priority when the packet has the high priority, and the N-1th packet has the Nth priority when the packet has the low priority. Is given.
[0050]
As described above, in this example, even the same high-priority packet is input to another packet temporary holding function unit according to the type of the packet. As a result, the influence of other packets can be avoided, and delay fluctuation due to input of burst data can be suppressed.
[0051]
In the above-described example, the technique of classifying packets using the profile meters provided in the home routers 2a to 2c connected to the user terminals 1a to 1c has been described. It is also possible to measure only the traffic and classify the packets at the markers 7a and 7b installed on the servers 6a and 6b. Hereinafter, such a technique will be described.
[0052]
FIG. 7 is a block diagram showing a second configuration example of the packet transfer control system according to the present invention.
[0053]
In the example of FIG. 7, the home routers 72a to 72c connected to the user terminals 71a to 71c are provided with profile meters, the edge routers 77a and 77b connected to the servers 76a and 76b are provided with markers, The routers 74 and 75 in the communication network 73 have droppers.
[0054]
The marker can give N types of priorities, where N is 3 or more, to the packet, and all the droppers have a function unit that temporarily holds at least N or more packets.
[0055]
As in the examples shown in FIGS. 1 to 6, each dropper has a function unit for temporarily holding at least N or more packets, and each function unit includes a packet having the first highest priority, .., N-th packets with the highest priority are input, and the packets are output in order from the packets with the highest priority by weighted round robin, full priority, or a combination thereof.
[0056]
The profile meter measures the traffic of the user, and if the traffic exceeds the set threshold, the user has a low priority. If the traffic is below the threshold, the user has high priority. Return to routers 77a and 77b.
[0057]
The markers provided in the edge routers 77a and 77b first classify the packets into N-1 types in accordance with the type of the packet. Further, N levels of priority are calculated based on the classification result and the high priority and low priority of each user measured by the profile meter.
[0058]
As shown in FIG. 6, the calculation of the priority is such that, of the packets classified into N-1 types, the first one of the first packets is the first priority, the one of the low priority is the N-th priority, and the first one is the N-th priority. A high-priority two-packet has a second priority, a low-priority one has an N-th priority, and so on. N priority is given.
[0059]
Finally, as in the example of FIG. 1, by inputting the high-priority packet to another packet temporary holding function unit according to the type of the packet, it is possible to avoid the influence of other packets and input burst-like data. It is possible to suppress the delay fluctuation caused by the operation.
[0060]
Hereinafter, a form in which packets are classified into two types, streaming packets and Web packets, will be described.
[0061]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a processing operation for a streaming packet and a Web packet in the packet transfer control system according to the present invention. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a classification state of the streaming packet and the Web packet. FIG. 9 is an explanatory diagram showing processing characteristics of the packet control system in FIG.
[0062]
FIG. 8 shows the measurement of communication traffic and the classification of packets by profile meters provided in home routers 82a to 82c connected to the user terminals 81a to 81c, and the edge router 87a connected to the servers 86a and 86b. , 87b by giving priority to packets by markers.
[0063]
Since there are two types of packets, the marker can assign three levels of priority to the packets, and the droppers provided in each of the routers 84 and 85 in the packet communication network 83 temporarily store at least three or more packets. It has a functional part that keeps the information.
[0064]
As shown in FIG. 13 of the related art, streaming data has a very small delay allowance. Therefore, in this example, a high-priority streaming packet is set to a first priority packet, and a high-priority Web packet is set to a second priority. That is, the packet distribution to the packet temporary holding function unit in the dropper is as shown in FIG.
[0065]
In FIG. 9, a high-priority streaming packet is distributed to the first queue as a first priority packet, a high-priority Web packet as another high-priority packet is distributed to the second queue as a second priority packet, and a low-priority streaming packet is further distributed to the second queue. Streaming packets and Web packets are distributed to the third queue.
[0066]
Whether the packet is streaming data or not may be determined by referring to the protocol header in the packet or by determining the burstiness of the traffic.
[0067]
In this manner, a high-priority streaming packet whose measured communication amount does not exceed a preset threshold is input to an independent packet temporary holding function unit different from the Web packet, so that a burst-like Web packet No interruptions.
[0068]
FIG. 10 is a graph showing the delay fluctuation of the high-priority streaming data. As shown in the graph of FIG. 10, since the high-priority streaming packet is protected from the Web packet, even if the number of users increases. The delay fluctuation does not increase, and stable streaming can be delivered.
[0069]
As described above with reference to FIGS. 1 to 10, in this example, packets are classified by type using a profile meter or a marker, and at least the number of functional units that temporarily hold the packets are prepared and the packets are prepared. Enter separately for each type. As a result, when a plurality of types of data are mixed in the functional unit that temporarily holds packets in the dropper as in the related art, delay fluctuation occurs due to interruption by each other's packets, and streaming and the like that are vulnerable to delay fluctuation are generated. Address issues that affect data.
[0070]
Specifically, in this example, in a computer network system in which at least one terminal (1a to 1c) is connected to a communication network (packet communication network 3) using at least one line, first, The home routers 2a to 2c arranged in the connection section between the line and the communication network classify packets transmitting the line toward the terminal into one or a plurality of types according to some parts in the packet. A profile meter that measures a transfer amount of a packet for a certain period of time, compares the measured value with a predetermined value, and determines a transfer priority of a packet belonging to the corresponding type, and as a second unit, The routers 4 and 5 arranged in the communication network are provided with markers for assigning the priority determined by the profile meter to the packets belonging to the type. As means, at least one dropper for transferring or discarding a packet assigned a priority by a marker in accordance with a predetermined rule is provided in the edge routers 7a and 7b arranged in a communication path section between the marker and the profile meter; , The marker can be given at least three types of priorities, and the dropper is a function unit (temporary packet holding function units 20a to 20a to temporarily hold at least the same number of packets as the priority given by the marker) 20c, 20d, and 20e), and transfers the packet from each packet temporary holding function unit according to the priority given by the marker.
[0071]
Alternatively, in the marker, the packet transmitted toward the corresponding terminal is classified into one or more types according to some parts in the packet, and according to the classified type and the priority notified from the profile meter, Determine the priority assigned to the packet.
[0072]
Also, there are N functional units that temporarily hold packets in the dropper, and each packet temporary holding functional unit has a first high priority, a second high priority,. A function unit for temporarily holding a packet corresponding to a high priority, outputting a packet by weighted round robin from each packet temporary holding function unit, and temporarily holding the output probability of the first packet, The functional units that temporarily hold the second packet,..., And the functional units that temporarily hold the Nth packet are reduced in order.
[0073]
Alternatively, the output from each of the N packet temporary holding function units by the dropper outputs packets from this function unit as long as there is a packet in the function unit that temporarily holds the first packet, As long as there is no packet in the holding function unit and there is a packet in the function unit that temporarily holds the second packet, a packet is output from the second packet temporary holding function unit, and so on. This N-th packet is temporarily held only when there is no packet in all of the function units that temporarily hold the (N-1) th packet from the function unit and there is a packet in the function unit that temporarily holds the N-th packet. It is assumed that a packet is output from the functional unit.
[0074]
Alternatively, as for the output from each of the N packet temporary holding function units by the dropper, as long as there are packets in the first packet temporary holding function unit, the packets are output from this first packet temporary holding function unit and the first packet temporary holding unit is output. As long as there is no packet in the function unit and there is a packet in the function unit that temporarily holds the second packet, a packet is output from the second packet temporary holding function unit. The first packet temporary holding function unit to the (M-1) th packet temporary holding function unit have no packet, and the functional unit that temporarily holds any of the Mth to Nth packets has a packet. Only when the packet is output from the Mth to Nth packet temporary holding function units in a weighted round robin manner, the output probability of the packet is set to the Mth packet. Functional unit that temporarily holds Tsu bets, functional unit for temporarily holding the first M + 1 packets, ..., to be smaller in the order of the functional unit packets temporarily holding the first N.
[0075]
The packets destined for the terminal are classified into N-1 types by the marker or the profile meter, and the priority given by the marker according to the priority determined by the profile meter is higher than that of the packet belonging to the first classification. Or the Nth highest priority, and packets belonging to the second classification are either the second highest priority or the Nth highest priority, and so on. Are assigned to either the (N-1) th highest priority or the Nth highest priority.
[0076]
As described above, in this example, when priority control is performed by determining a packet discard priority from a value close to the reception amount for each classification unit of a user or the like, not only the communication amount for each user but also the packet By calculating the priority by using the type, it is possible to prevent multiple types of packets from being mixed in the functional unit that temporarily holds the packets in the network device, and to suppress the effects of delay fluctuations and the like due to this. It is possible.
[0077]
For example, if the packets are classified into streaming packets and other packets, and the streaming packets are first and third priority packets and the other packets are second and third priority packets, the high priority Streaming packets can be completely protected from other packets.
[0078]
Assuming that the streaming data has no burstiness at all, streaming packets whose bit rate does not exceed the set threshold are always given the first priority and input to the first packet temporary holding function unit. As a result, the delay of the high-priority streaming packet can be completely suppressed, and stable streaming distribution is possible.
[0079]
The present invention is not limited to the examples described with reference to FIGS. 1 to 10 and can be variously modified without departing from the gist thereof. For example, in the present embodiment, an example has been described in which the present invention is applied to the packet communication network 3 which is a network for transferring IP packets. However, the present invention is not limited to this, and Ethernet (registered trademark) or the like is used. Any protocol can be applied as long as it is a transfer protocol that can give a priority to the packet.
[0080]
Further, in this example, each of the profile meter, the marker, and the dropper is provided in a network device (home routers 2a to 2c, routers 4, 5, servers 6a and 6b, and edge routers 7a and 7b). A configuration provided separately from the network device may be adopted. The priority based on the classification of the packet type can be set in any of the profile meter, the marker, and the dropper.
[0081]
Also, in the computer configuration example of each network device such as the terminals 1a to 1c, the home routers 2a to 2c, the routers 4 and 5, the servers 6a and 6b, and the edge routers 7a and 7b in this example, the keyboard and the optical disk drive are also used. It is good also as a computer structure without. In this example, the optical disk is used as the recording medium, but an FD (Flexible Disk) or the like may be used as the recording medium. As for the installation of the program, the program may be downloaded and installed via a network via a communication device.
[0082]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the case where packet discard priority is determined from a value close to the amount of reception for each classification unit such as a user and priority control is performed, not only the amount of communication for each user but also the type of packet By calculating the priority by using it, it is possible to avoid mixing multiple types of packets in the functional unit that temporarily holds the packets in the network device, and to suppress the influence of delay fluctuation and the like due to this. is there.
[0083]
For example, if the packets are classified into streaming packets and other packets, and the streaming packets are first and third priority packets and the other packets are second and third priority packets, the high priority Streaming packets can be completely protected from other packets.
[0084]
Assuming that the streaming data has no burstiness at all, streaming packets whose bit rate does not exceed the set threshold are always given the first priority and input to the first packet temporary holding function unit. As a result, the delay of the high-priority streaming packet can be completely suppressed, and stable streaming distribution is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first configuration example of a packet transfer control system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a dropper.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a first processing operation example of a dropper.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a second processing operation example of the dropper.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a third processing operation example of the dropper.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a processing operation of a profile meter.
FIG. 7 is a block diagram showing a second configuration example of the packet transfer control system according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a processing operation for a streaming packet and a Web packet in the packet transfer control system according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a classification state of a streaming packet and a Web packet.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing processing characteristics of the packet control system in FIG.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of a packet control system in a conventional packet communication network.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a processing example of a dropper in FIG. 11;
FIG. 13 is an explanatory diagram showing processing characteristics of the packet control system in FIG. 11;
[Explanation of symbols]
1a to 1c, 71a to 71c, 81a to 81c: terminal, 2a to 2c, 72a to 72c, 82a to 82c: home router (profile meter), 3, 73, 83: packet communication network, 4, 5, 74, 75 , 84, 85: router (dropper), 6a, 6b, 76a, 76b, 86a, 86b: server, 7a, 7b, 77a, 77b, 87a, 87b: edge router (marker), 20: dropper, 20a: first Packet holding function unit, 20b: second packet holding function unit, 20c: Nth packet holding function unit, 20d: M-1th packet holding function unit, 20e: Mth packet holding function unit, 1101: terminal, 1102: profile Meter, 1103: Marker (up), 1104: Packet communication network, 1105, 1106: Dropper, 1105a: High priority packet Time retention feature, 1105b: low priority packet temporary retention feature, 1107: Marker (down), 1201: packet temporary retention feature.

Claims

Connected between a communication network and a terminal device, measures a transfer amount of a packet transferred from the communication network to the terminal device in a fixed time, and compares the measured transfer amount with a predetermined value, and First means for determining packet priority;
Connected to the terminal device via the communication network, stores the priority determined by the first means in association with the transfer destination of the packet, and stores the priority in the packet transferred to the transfer destination. Second means for adding and outputting;
The packet installed in the communication network and output from the second means is temporarily stored in a different storage device according to the priority assigned to the packet, and the transfer or transfer of the temporarily stored packet is performed according to the priority. A third means for discarding, wherein in the third means different types of packets having the same priority are assigned to different storage devices and temporarily stored therein. system.

Connected between a communication network and a terminal device, measures a transfer amount of a packet transferred from the communication network to the terminal device in a fixed time, and compares the measured transfer amount with a predetermined value, and First means for determining packet priority;
Connected to the terminal device via the communication network, stores the priority determined by the first means in association with the transfer destination of the packet, and stores the priority in the packet transferred to the transfer destination. If the packet is of a different type to which the same priority has been given while being given and output, the priority of each packet is changed to a priority corresponding to the type, and the changed priority is given to the packet. Second means for outputting
The packet installed in the communication network and output from the second means is temporarily stored in a different storage device according to the priority assigned to the packet, and the transfer or transfer of the temporarily stored packet is performed according to the priority. And a third means for discarding the packet.

The packet transfer control system according to claim 2, wherein
The second means assigns three or more different priorities,
The packet transfer control system according to claim 3, wherein said third means has at least as many storage devices as the number of priorities assigned by said second means.

Between the communication network and the terminal device, the transfer amount of the packet transferred from the communication network to the terminal device over a certain period of time is measured, and based on a comparison between the measured transfer amount and a predetermined value, A first procedure for determining priority;
The priority determined in the first procedure is stored in association with the transfer destination of the packet, and the priority is given to the packet transferred to the terminal device via the communication network and output. Steps and
In the communication network, the packet output in the second procedure is temporarily stored in a different storage device according to the priority assigned to the packet, and transfer or discarding of the temporarily stored packet is performed according to the priority. A third step to be performed;
A packet transfer control method, comprising: in the third procedure, a different procedure in which different types of packets having the same priority are assigned to different storage devices and temporarily stored therein.

Between the communication network and the terminal device, the transfer amount of the packet transferred from the communication network to the terminal device over a certain period of time is measured, and based on a comparison between the measured transfer amount and a predetermined value, A first procedure for determining priority;
Storing the priority determined in the first procedure in association with the transfer destination of the packet, assigning the priority to the packet transferred to the terminal device via the communication network, and outputting the packet; If the same priority is given to different types of packets, a second procedure of changing the priority of each packet to a priority corresponding to the type, assigning the changed priority to the packet, and outputting the packet When,
In the communication network, the packet output in the second procedure is temporarily stored in a different storage device according to the priority assigned to the packet, and transfer or discarding of the temporarily stored packet is performed according to the priority. And a third procedure to be performed.

The packet transfer control method according to claim 5, wherein
In the second procedure, three or more different priorities are given,
In the third procedure, a packet transfer control method is characterized in that the packets are temporarily held by being distributed to the same number or more of the storage devices as the number of priorities assigned in the second procedure.

A packet transfer control method according to any one of claims 4 to 6, wherein
In the third procedure,
In each of the above storage devices, each packet is temporarily held in the order of the highest priority, packets are output from each of the storage devices by weighted round robin, and the output probability of the packet from each of the storage devices is set to a higher priority. A packet transfer control method characterized by decreasing in order from a storage device holding packets to a storage device holding packets of lower priority.

A packet transfer control method according to any one of claims 4 to 6, wherein
In the third procedure,
When outputting the packets temporarily held from each of the storage devices,
A packet transfer control method comprising: outputting all the packets of a storage device holding the highest priority packet, and then outputting the packet from the storage device holding the next highest priority packet.

A packet transfer control method according to any one of claims 4 to 6, wherein
In the third procedure,
When outputting the packets temporarily held by each of the N storage devices,
After outputting all the packets of the storage device holding the highest priority packet, the process of outputting the packet from the storage device holding the next highest priority packet is repeated up to a predetermined number of storage devices,
Thereafter, from the remaining storage devices, each packet is temporarily held in the order of higher priority, the packets are output from the storage device by weighted round robin, and the output probability of the packet from each storage device is determined by the higher priority. A packet transfer control method characterized by decreasing in order from a storage device holding packets to a storage device holding packets of lower priority.

A packet transfer control method according to any one of claims 4 to 6, wherein
In the first procedure,
Classifying the packets destined for the terminal device from the first to the (N-1) th type;
The priority given in the second procedure according to the priority determined in the first procedure is such that the packet belonging to the first type is either the first high priority or the Nth high priority,
The packet belonging to the second type has either the second highest priority or the Nth highest priority, and
Similarly, in the packet transfer control method, the packets belonging to the (N-1) -th type have either the (N-1) -th priority or the (N) -th priority.

A packet transfer control method according to any one of claims 4 to 6, wherein
In the above second procedure,
Classifying the packets destined for the terminal device from the first to the (N-1) th type;
The priority given in the second procedure according to the priority determined in the first procedure is such that the packet belonging to the first type is either the first high priority or the Nth high priority,
The packet belonging to the second type has either the second highest priority or the Nth highest priority, and
Similarly, in the packet transfer control method, the packets belonging to the (N-1) -th type have either the (N-1) -th priority or the (N) -th priority.

A program for causing a computer to execute each procedure in the packet transfer control method according to any one of claims 4 to 11.

Between the communication network and the terminal device, the transfer amount of the packet transferred from the communication network to the terminal device over a certain period of time is measured, and the priority of the packet is determined based on a comparison between the measured transfer amount and a predetermined value. A first means for determining
Connected to the terminal device via the communication network, stores the priority determined by the first means in association with the transfer destination of the packet, and stores the priority in the packet transferred to the transfer destination. Second means for adding and outputting;
The packet installed in the communication network and output from the second means is temporarily stored in a different storage device according to the priority assigned to the packet, and the transfer or transfer of the temporarily stored packet is performed according to the priority. A third means for discarding, and a system for controlling packet transfer, wherein the router is connected between the communication network and the terminal device,
A router comprising the first means, and further comprising means for setting different priorities to different types of packets to which the same priority has been given by the first means.

Connected between a communication network and a terminal device, measures a transfer amount of a packet transferred from the communication network to the terminal device in a fixed time, and compares the measured transfer amount with a predetermined value, and First means for determining packet priority;
Second means for storing the priority determined by the first means in association with the destination terminal of the packet, assigning the priority to the packet transferred to the destination terminal, and outputting the packet; ,
The packet installed in the communication network and output from the second means is temporarily stored in a different storage device according to the priority assigned to the packet, and the transfer or transfer of the temporarily stored packet is performed according to the priority. A third means for discarding, and a router for controlling packet transfer, wherein the router is connected to the terminal device via the communication network,
A router comprising the second means and a means for setting different priorities to different types of packets to which the same priority has been given by the second means.

Connected between a communication network and a terminal device, measures a transfer amount of a packet transferred from the communication network to the terminal device in a fixed time, and compares the measured transfer amount with a predetermined value, and First means for determining packet priority;
The terminal device is connected via the communication network, stores the priority determined by the first means in association with the transfer destination terminal device of the packet, and stores the priority in the packet transferred to the transfer destination terminal device. Second means for assigning and outputting the priority,
A third means for temporarily holding the packet output from the second means in a different storage device according to the priority assigned to the packet, and transferring or discarding the temporarily held packet in accordance with the priority; In a system that performs packet transfer control, a router installed in the communication network,
Means for setting the different priorities for different types of packets to which the same priority has been given by the second means, and temporarily storing the packets in different storage devices; A router that transfers or discards temporarily held packets according to the priority based on the transfer amount and type of the router.