JP2004312492A - パケット中継装置及びパケット中継方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信途上においてパケットが廃棄される場合でも、優先度の高いパケットの廃棄される割合が、優先度の低いパケットの廃棄される割合よりも低くなるような、パケット中継装置およびその関連技術を提供する。
【解決手段】このパケット中継装置は、受信したパケットについて、高優先パケットを優先的に処理し、宛先までのスループットに応じて、パケットの宛先毎にパケットの流量を一定値以内に規制する第１制御手段３０６ａ、３０６ｂと、パケットの各宛先毎に帯域を割当て、アクセス回線の状況に応じて、第１制御手段から送出されたパケットの流量の和を一定値以内に規制して、パケットを外部ネットワークに送出する第２制御手段３０９とを備える。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット中継装置及びパケット中継方法に関するものであり、さらに詳しくは、ローカルエリアネットワークからアクセス回線を経由して外部ネットワークにパケットを送出するパケット中継装置の通信品質保証技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
企業や大学等において、複数の分散する拠点のローカルエリアネットワーク（以下ＬＡＮと略記）を接続して拠点間通信を実現するための方法として、例えば、拠点間を専用線で接続する専用線サービスがある。しかし、専用線サービスは非常に高価であるため、近年のＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）等によるアクセス回線のブロードバンド化を背景に、公衆通信網であるインターネットを利用して、分散する拠点を安価に接続するインターネットＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれるサービスや、キャリア（通信事業者）により独自に構築されたＩＰネットワーク（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）をインフラとして利用し、分散する拠点を接続するＩＰ−ＶＰＮサービスと呼ばれるサービスが提供されている。
【０００３】
一方、ＬＡＮ内のコンピュータには、様々なアプリケーションが動作しており、優先度の高いパケットと優先度の低いパケットが混在してインターネットやＩＰネットワークに送出されている。現状のインターネットでは、複数のユーザがベストエフォート方式で回線を共用しており、ネットワークが混雑した場合、通信に必要な資源が得られず、パケットは、その優先度によって区別されることなく、無差別に廃棄されてしまうことがある。
【０００４】
そこで、ネットワークを利用したパケット通信において、通信品質を保証するＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御技術が注目されており、パケットをＬＡＮから外部ネットワークへ送出するに際して、優先度に応じてパケットを送出するＰＱ方式（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｑｕｅｕｉｎｇ）と呼ばれる優先制御方式や、複数のキューからの送出パケット数を、ある重みに従って制御するＷＲＲ方式（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｂｉｎ）と呼ばれる帯域割当方式等が提案されている。これら技術については様々な文献に記載されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】
小泉ほか著、「ポリシーベースによるＱｏＳ制御」、旺文社、平成１３年、第１章
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
最近のＬＡＮは、イーサネット（登録商標）で各機器を接続して構築することが多く、その物理的な伝送速度は１００Ｍｂｐｓが主流である。ここで、ＡＤＳＬ１Ｍｂｐｓサービスのように、インターネットと接続するアクセス回線の伝送速度がＬＡＮの伝送速度より遅い場合、パケット中継装置の後段に、例えば、ＡＤＳＬモデムが接続されると、パケット中継装置で送出パケットを高優先パケットと低優先パケットとに分類（優先制御）して送出しても、ＡＤＳＬモデムにおいて、それらのパケットのうちのいくつかが、優先度によって区別されることなく、同レベルで無差別に廃棄されることがある。
【０００７】
ＦＴＴＨの伝送速度１００Ｍｂｐｓサービスを用いて、物理的伝送速度１００ＭｂｐｓのＬＡＮをインターネットに接続する場合、上述のようなアクセス回線の伝送速度に伴うパケットの無差別廃棄は起きない。しかし、この場合でも、インターネット上の宛先までの区間で、１００Ｍｂｐｓのスループットが実現されない区間がある場合は、その区間で伝送速度の低下が生じて、その結果、パケットのいくつかが、優先度によって区別されることなく、同レベルで無差別に廃棄されることになる。
【０００８】
また、複数拠点との通信を同時に行う場合は、共用するアクセス回線のトラフィック量が増大することになるため、このアクセス回線の混雑が原因でパケットの無差別廃棄が発生しやすくなる。したがって、このような場合には、共用するアクセス回線において、各宛先毎に一定の帯域を保証することにより、高優先パケットの廃棄をより少なくし、効率よく送信する方策が求められている。
【０００９】
上述の例では、アクセス回線をＡＤＳＬ１Ｍｂｐｓ、ＦＴＴＨ１００Ｍｂｐｓとして、それらの伝送速度を一定として記述した。しかし、特に電話回線を利用するＡＤＳＬでは、当該ＬＡＮから電話局側の集線装置までの距離によって、実際の伝送速度（アクセス回線のスループット）は変化するため、各ＬＡＮの置かれている環境と実際の伝送速度の関係を考慮する必要がある。
【００１０】
このように、インターネットやＩＰネットワークを介して拠点間のパケット通信を行う場合、一拠点のＬＡＮから送出したパケットが、宛先拠点までのトラフィック量、アクセス回線の伝送速度、ネットワークの伝送速度などの条件により、通信途上においてパケットの優先度とは無関係に廃棄されるという問題がある。
【００１１】
そこで本発明は、通信途上においてパケットが廃棄される場合でも、優先度の高いパケットの廃棄される割合が、優先度の低いパケットの廃棄される割合よりも低くなるような、パケット中継装置およびその関連技術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】
請求項１記載のパケット中継装置は、受信したパケットについて、高優先パケットを優先的に処理し、宛先までのスループットに応じて、パケットの宛先毎にパケットの流量を一定値以内に規制する第１制御手段と、パケットの各宛先毎に帯域を割当て、アクセス回線の状況に応じて、第１制御手段から送出されたパケットの流量の和を一定値以内に規制して、パケットを外部ネットワークに送出する第２制御手段とを備える。
【００１３】
この構成により、各宛先毎にアクセス回線での一定の帯域を保証しながら、各宛先毎の途中の経路で優先度の高いパケットの廃棄される割合を小さくすることができる。
【００１４】
請求項２記載のパケット中継装置は、受信したパケットについて、少なくとも宛先数と優先度数とがとり得る場合の数だけ設けられるキューと、パケットの宛先と優先度とを参照して、複数のキューのうちから該当するキューにこのパケットを格納するクラス分類手段と、複数のキューからパケットを入力し、パケットの宛先毎にパケットの流量を規制する第１制御手段と、第１制御手段から送出されたパケットの流量の和を規制して、外部ネットワークに送出する第２制御手段とを備え、第１制御手段は、受信したパケットの各宛先までのスループットに関するデータを保持するスループットデータ保持手段と、スループットデータ保持手段に保持されたスループットに関するデータに基づき、複数のキューから入力されたパケットを、優先度の高い順に処理する第１スケジューラとを有し、第２制御手段は、アクセス回線の物理的な伝送速度に関するデータを保持する送出速度データ保持手段と、送出速度データ保持手段に保持された伝送速度に関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出する第２スケジューラとを有する。
【００１５】
この構成により、受信したパケットを宛先毎に、優先度にしたがって分類し、各宛先までのスループットの値に基づいて宛先毎に優先度にしたがって送出パケット割合を決定し、さらに、アクセス回線の物理的な伝送速度の値に基づいて各宛先毎に許容される帯域を割り当てることができ、宛先毎に優先度の高いパケットが廃棄される割合を低減できる。
【００１６】
請求項３記載のパケット中継装置は、受信したパケットの宛先と優先度とを参照して、パケットを分類するクラス分類手段と、パケットの宛先毎に用意されるキューと、クラス分類手段によって分類されたパケットの優先度と、このパケットに対応するキューのキュー長とに基づき、対応するキューにこのパケットを格納するか廃棄するかを決定する廃棄制御手段と、受信したパケットの宛先毎にパケットの流量を規制する第１制御手段と、第１制御手段から送出されたパケットの流量の和を規制して、外部ネットワークに送出する第２制御手段とを備え、第１制御手段は、受信したパケットの各宛先までのスループットに関するデータを保持するスループットデータ保持手段と、スループットデータ保持手段に保持されたスループットに関するデータに基づき、パケットの帯域抑制処理をする第１スケジューラを有し、第２制御手段は、アクセス回線の物理的な伝送速度に関するデータを保持する送出速度データ保持手段と、送出速度データ保持手段に保持された伝送速度に関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出する第２スケジューラとを有する。
【００１７】
この構成により、受信したパケットを宛先毎に分類するとともに、優先度にしたがって宛先毎に設けられたキューに格納するか廃棄するかを決定し、各宛先までのスループットの値に基づいて、宛先毎の帯域抑制処理を行い、さらに、アクセス回線の物理的な伝送速度の値に基づいて各宛先毎に許容される帯域を割り当てることができ、宛先毎に優先度の高いパケットが廃棄される割合を低減できる。
【００１８】
請求項４記載のパケット中継装置は、第２制御手段が、パケット中継器に接続されるアクセス回線のスループットに関するデータを保持する送出速度データ保持手段と、送出速度データ保持手段に保持されたスループットに関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出する第２スケジューラとを有する。
【００１９】
この構成により、アクセス回線のスループットの値に基づいて各宛先毎に許容される帯域を割り当てることができ、アクセス回線の実効的伝送速度に基づいて、宛先毎に優先度の高いパケットが廃棄される割合を低減できる。
【００２０】
請求項５記載のパケット中継方法では、受信したパケットについて、少なくとも宛先数と優先度数とがとり得る場合の数だけキューを設けるキュー設定ステップと、受信したパケットの宛先と優先度とを参照して、複数のキューのうちから該当するキューにこのパケットを分類して格納するクラス分類ステップと、複数のキューからパケットを取得し、パケットの宛先毎にパケットの流量を規制する優先転送ステップと、優先転送のステップによって送出されたパケットの流量の和を規制して、外部ネットワークに送出する送出量制御ステップを含み、優先転送ステップは、受信したパケットの各宛先までのスループットに関するデータをスループットデータ保持手段に格納するステップと、前記スループットデータ保持手段に格納されたスループットに関するデータに基づき、複数のキューから入力されたパケットを、優先度の高い順にスケジュール処理するステップとを含み、送出量制御ステップは、アクセス回線の物理的な伝送速度に関するデータを送出速度データ保持手段に格納するステップと、送出速度データ保持手段に格納された伝送速度に関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出すべくスケジュール処理するステップとを含む。
【００２１】
この方法により、受信したパケットを宛先毎に、優先度にしたがって分類し、各宛先までのスループットの値に基づいて宛先毎に優先度にしたがった送出パケット割合を決定し、さらに、アクセス回線の物理的な伝送速度の値に基づいて各宛先毎に許容される帯域を割り当てることができ、宛先毎に優先度の高いパケットが廃棄される割合を低減できる。
【００２２】
請求項６記載のパケット中継方法では、受信したパケットの宛先と優先度とを参照して、パケットを分類するクラス分類ステップと、クラス分類ステップによって分類されたパケットの優先度と、パケットの宛先毎に用意されたキューのうちこのパケットに対応するキューのキュー長に基づき、対応するキューにこのパケットを格納するか廃棄するかを決定する廃棄制御ステップと、受信したパケットの宛先毎にパケットの流量を規制する流量規制ステップと、流量規制ステップによって送出されたパケットの流量の和を規制して、外部ネットワークに送出する送出量制御ステップを含み、流量規制ステップは、受信したパケットの各宛先までのスループットに関するデータをスループットデータ保持手段に格納するステップと、スループットデータ保持手段に格納されたスループットに関するデータに基づき、パケットの帯域抑制を行うステップとを含み、送出量制御ステップは、アクセス回線の物理的な伝送速度に関するデータを送出速度データ保持手段に格納するステップと、送出速度データ保持手段に格納された伝送速度に関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出すべくスケジュール処理するステップとを含む。
【００２３】
この方法により、受信したパケットを宛先毎に分類するとともに、優先度にしたがって宛先毎に設けられたキューに格納するか廃棄するかを決定し、各宛先までのスループットの値に基づいて、宛先毎の帯域抑制処理を行い、さらに、アクセス回線の物理的な伝送速度の値に基づいて各宛先毎に許容される帯域を割り当てることができ、宛先毎に優先度の高いパケットが廃棄される割合を低減できる。
【００２４】
請求項７記載のパケット中継方法では、送出量制御ステップは、パケット中継装置に接続されるアクセス回線のスループットに関するデータを送出速度データ保持手段に格納するステップと、送出速度データ保持手段に格納されたスループットに関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出すべくスケジュール処理するステップとを含む。
【００２５】
この方法により、アクセス回線のスループットの値に基づいて各宛先毎に許容される帯域を割り当てることができ、アクセス回線の実効的伝送速度に基づいて、宛先毎に優先度の高いパケットが廃棄される割合を低減できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施の形態におけるパケット通信システムの構成図である。同図は３拠点における拠点間パケット通信を例示したものである。図示した各拠点Ａ，Ｂ，Ｃの内部にはそれぞれのＬＡＮが構築されている。
【００２８】
拠点Ｃはノード１０４からアクセス回線１０１を経て公衆データ網（インターネットなど）のノード１０５に接続されている。同様に、拠点Ａはノード１０６からアクセス回線１０２を経てノード１０７に、拠点Ｂはノード１０８からアクセス回線１０３を経てノード１０９に、それぞれ接続されている。
【００２９】
アクセス回線１０１、１０２、１０３は、それぞれＡＤＳＬで上り伝送速度が最大１Ｍｂｐｓで接続されているものとする。ただし、電話回線を利用するＡＤＳＬでは、当該ＬＡＮから電話局側の集線装置までの距離によって、実際の伝送速度は変化することが知られている。
【００３０】
以下の説明では、図１に示したパケット通信システムの構成図を用いる。各拠点のノードは、後述するパケット中継装置を介して、ＬＡＮとアクセス回線とを接続する。
【００３１】
図２は、本発明のパケット中継装置のブロック図である。同図はパケット中継装置の一般的な構成を示している。
【００３２】
パケット中継装置２００は、ＬＡＮ内の複数個の副拠点とパケットの送受を行う複数個のＬＡＮ側入力インターフェイス２０１ａ、・・・２０１ｎと、複数個のＬＡＮ側出力インターフェイス２０２ａ、・・・２０２ｎを備え、これらのインターフェイス２０１ａ、・・・２０１ｎ、２０２ａ、・・・２０２ｎはパケットを転送するフォワーディングモジュール２０３に接続される。
【００３３】
送出パケットは、フォワーディングモジュール２０３から経路２０６を経て、ＷＡＮ側出力インターフェイス２０４に送られ、その内部で適当な処理が施された後、経路２０７を経て、アクセス回線１０１に送出される。
【００３４】
また、図１に示す公衆データ網からの受信パケットは、まず、アクセス回線１０１から経路２０９を経て、ＷＡＮ側入力インターフェイス２０５に入る。そして、そこより、経路２０８を経てフォワーディングモジュール２０３に送られた後、宛先の副拠点に接続されているＬＡＮ側出力インターフェイスに送られる。
【００３５】
本発明は、パケット中継装置２００から送出されるパケットの通信品質をできるだけ高めるための制御技術（以下ＱｏＳ制御技術と略称する）に関するもので、より具体的には、ＷＡＮ側出力インターフェイス２０４において、ＱｏＳ制御を行おうとするものである。
【００３６】
次に、本発明のＷＡＮ側出力インターフェイス２０４について詳述する。
【００３７】
（実施の形態１）
【００３８】
図３は、本発明の実施の形態１におけるＷＡＮ側出力インターフェイス２０４のブロック図である。以下の説明では、パケットは、拠点Ｃから宛先である拠点Ａあるいは拠点Ｂに送られるものとし、パケットの持つ優先度は、高優先と低優先の２レベルのうちのいずれかとする。
【００３９】
図３に示すように、本実施の形態１におけるＷＡＮ側出力インターフェイス２０４は、受信パケットを宛先と優先度によって分類するクラス分類手段３０１と、拠点Ａ宛の高優先パケットを格納するキュー３０２と、拠点Ａ宛の低優先パケットを格納するキュー３０３と、拠点Ｂ宛の高優先パケットを格納するキュー３０４と、拠点Ｂ宛の低優先パケットを格納するキュー３０５と、拠点Ａ宛のパケットの送出制御を行う第１制御手段３０６ａと、拠点Ｂ宛のパケットの送出制御を行う第１制御手段３０６ｂと、各宛先拠点毎に帯域を割当て、アクセス回線にパケットを送出する第２制御手段３０９とを備える。以下、各要素について説明する。
【００４０】
クラス分類手段３０１は、フォワーディングモジュール２０３から経路２０６経由で受信したパケットを、宛先毎に優先度に基づいて分類し、キュー３０２、３０３、３０４、３０５のいずれかに格納する。
【００４１】
第１制御手段３０６ａ、３０６ｂは、それぞれ、スループットデータ保持手段３０７ａ、３０７ｂと、第１スケジューラ３０８ａ、３０８ｂとを有する。スループットデータ保持手段３０７ａ、３０７ｂは、それぞれ、あらかじめ取得した拠点Ｃから宛先拠点Ａおよび宛先拠点Ｂまでのスループットの値を保持している。第１スケジューラ３０８ａ、３０８ｂは、ＰＱ方式（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｑｕｅｕｉｎｇ）によるパケット優先処理方式を採用し、スループットデータ保持手段３０７ａ、３０７ｂに保持されているスループットの値を参照しつつ、各宛先毎のパケットをそれぞれの優先度に応じて処理する。
【００４２】
第２制御手段３０９は、送出速度データ保持手段３１０と、第２スケジューラ３１１とを有する。送出速度データ保持手段３１０は、アクセス回線１０１の物理的な伝送速度の値、あるいは、アクセス回線１０１のスループットの値を保持している。第２スケジューラ３１１は、ＷＲＲ方式（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｂｉｎ）によるパケット処理方式を採用し、送出速度データ保持手段３１０に保持されている送出速度の値を参照しつつ、各宛先拠点毎に重みをつけた帯域割り当てを行い、パケットを経路２０７経由でアクセス回線１０１に送出する。
【００４３】
次に、動作例について説明する。ここで、図１において、拠点Ｃから拠点Ａまでのスループットを６００ｋｂｐｓとし、拠点Ｃから拠点Ｂまでのスループットを８００ｋｂｐｓと仮定する。この時、スループットデータ保持手段３０７ａには６００ｋｂｐｓ、スループットデータ保持手段３０７ｂには８００ｋｂｐｓの値が、それぞれ格納されていることになる。
【００４４】
また、送出速度データ保持手段３１０には、アクセス回線の上り最大伝送速度である１Ｍｂｐｓの値が格納されている。第２スケジューラ３１１は、ＷＲＲ方式で設定されている重みに従って、拠点Ａ宛および拠点Ｂ宛の帯域（または、その逆数に相当するレート）を割り当てることになる。
【００４５】
今、拠点Ａ宛および拠点Ｂ宛の重みづけが等しいと仮定すると、第２スケジューラ３１１は、送出速度データ保持手段３１０に格納されている伝送速度の値に基づいて、両拠点宛のパケットを公平に送出しようと動作するので、拠点Ａ宛および拠点Ｂ宛のパケットを、それぞれ５００ｋｂｐｓのレートで送出することになる。
【００４６】
今、一例として、パケット中継装置が、拠点Ａ宛のパケットとして、高優先パケットを６００ｋｂｐｓ、低優先パケットを４００ｋｂｐｓ、合わせて１Ｍｂｐｓのレートで受信し、拠点Ｂ宛のパケットとして、高優先パケットを３００ｋｂｐｓ、低優先パケットを９００ｋｂｐｓ、合わせて１．２Ｍｂｐｓのレートで受信したとする。
【００４７】
受信したパケットは、まず、クラス分類手段３０１によって、該当するキューにそれぞれ分類格納される。すなわち、キュー３０２には拠点Ａ宛の高優先パケットが６００ｋｂｐｓのレートで格納され、キュー３０３には拠点Ａ宛の低優先パケットが４００ｋｂｐｓのレートで格納され、キュー３０４には拠点Ｂ宛の高優先パケットが３００ｋｂｐｓのレートで格納され、キュー３０５には拠点Ｂ宛の低優先パケットが９００ｋｂｐｓのレートで格納される。
【００４８】
第１制御手段３０６ａにおいては、第１スケジューラ３０８ａが、スループットデータ保持手段３０７ａに保持されている値である６００ｋｂｐｓを上限として、まず、キュー３０２から、高優先パケットを選択し、余裕があれば、キュー３０３から、低優先パケットを選択する。すなわち、この時点で、送出の対象候補となる拠点Ａ宛のパケットは、高優先パケットの６００ｋｂｐｓ分のみとなる。
【００４９】
第１制御手段３０６ｂにおいても、同様に、第１スケジューラ３０８ｂが、スループットデータ保持手段３０７ｂに保持されている値である８００ｋｂｐｓを上限として、まず、キュー３０４から、高優先パケットを選択し、余裕があれば、キュー３０５から、低優先パケットを選択する。すなわち、この時点で、送出の対象候補となる拠点Ｂ宛のパケットは、高優先パケットのすべての３００ｋｂｐｓ分と、低優先パケットのうちの５００ｋｂｐｓ分となる。
【００５０】
従って、この時点で送出対象パケットのレート割り当ては、拠点Ａ宛が６００ｋｂｐｓ（高優先パケット６００ｋｂｐｓ）、拠点Ｂ宛が８００ｋｂｐｓ（高優先パケット３００ｋｂｐｓ、低優先パケット５００ｋｂｐｓ）である。しかし、その総レート量は上り伝送速度最大１Ｍｂｐｓを越えている。
【００５１】
第２制御手段３０９においては、ＷＲＲ方式の重みづけを両拠点宛に等しくしているので、第２スケジューラ３１１は、送出速度データ保持手段３１０に保持されている値である１Ｍｂｐｓを上限として、両宛先毎のパケットを、それぞれ公平に５００ｋｂｐｓのレートで送出する。したがって、本パケット中継装置２００からは、拠点Ａ宛の高優先パケットが５００ｋｂｐｓ、拠点Ｂ宛の高優先パケットが３００ｋｂｐｓ、低優先パケットが２００ｋｂｐｓ、のレートで、それぞれ送出されることになる。
【００５２】
このように、各宛先毎に高優先パケットが優先的に選択される結果、低優先パケットに比べて、高優先パケットが廃棄される割合は軽減されることになる。
【００５３】
（実施の形態２）
【００５４】
図４は、本発明の実施の形態２におけるＷＡＮ側出力インターフェイスのブロック図である。なお、図４において、図１〜図３と同様の構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
【００５５】
本実施の形態２のＷＡＮ側出力インターフェイス２０４はクラス分類手段３０１と、拠点Ａ宛のパケットを格納するキュー４０２と、拠点Ｂ宛のパケットを格納するキュー４０３と、クラス分類手段３０１によって分類されたパケットを前記キューに格納するか廃棄するかを決定する廃棄制御手段４０１と、拠点Ａ宛のパケットの送出制御を行う第１制御手段４０４ａと、拠点Ｂ宛のパケットの送出制御を行う第１制御手段４０４ｂと、各宛先拠点毎に帯域を割当て、アクセス回線にパケットを送出する第２制御手段３０９とを備える。以下、各要素について説明する。
【００５６】
第１制御手段４０４ａ、４０４ｂは、それぞれ、スループットデータ保持手段３０７ａ、３０７ｂと第１スケジューラ４０５ａ、４０５ｂを有し、ＰＱ方式によリ、各宛先毎のパケットをそれぞれの優先度に応じて処理する。
【００５７】
廃棄制御手段４０１は、クラス分類手段３０１によって分類されたパケットについて、このパケットに対応するキューに格納されているパケット数とこのパケットの優先度に対応して設けられる閾値を大小比較し、対応するキューにこのパケットを格納するか廃棄するかを決定する。
【００５８】
具体的には、すでにキューの中にあるパケット数が、設定されている閾値より大きい場合は、到着パケットを廃棄し、小さい場合は、到着パケットを当該キューに格納する。
【００５９】
例えば、高優先パケットの閾値を６４個、低優先パケットの閾値を５個とすると、すでにキューの中にパケットが１０個ある場合、到着パケットが、高優先パケットならばキューに格納するが、低優先パケットならば廃棄することになる。すなわち、高優先パケットの閾値を低優先パケットの閾値より大きく設定することにより、高優先パケットの方が優先的にキューに格納されることになり、その結果、高優先パケットが優先的に送出されることになる。
【００６０】
今、実施の形態１と同様に、スループットデータ保持手段３０７ａには６００ｋｂｐｓ、スループットデータ保持手段３０７ｂには８００ｋｂｐｓ、また、送出速度データ保持手段３１０には１Ｍｂｐｓの値がそれぞれ格納されているとする。
【００６１】
そして、パケット中継装置２００が、拠点Ａ宛のパケットとして、高優先パケットを６００ｋｂｐｓ、低優先パケットを４００ｋｂｐｓ、合わせて１Ｍｂｐｓのレートで受信し、拠点Ｂ宛のパケットとして、高優先パケットを３００ｋｂｐｓ、低優先パケットを９００ｋｂｐｓ、合わせて１．２Ｍｂｐｓのレートで受信したとする。
【００６２】
この場合、スループットデータ保持手段３０７ａ、３０７ｂに格納されているレートの値より、クラス分類手段３０１に流入する受信パケットのレートの値の方が大きいため、それぞれのキューにパケットが格納されることになる。その結果、廃棄制御手段４０１は、高優先パケットを優先的にキューに格納することになる。
【００６３】
第１制御手段４０４ａにおいては、第１スケジューラ４０５ａが、キュー４０２から送出されるパケットに対して、スループットデータ保持手段３０７ａに保持されている値の６００ｋｂｐｓを送出レートの上限値として設定する。この時点で、すでにキュー４０２には高優先パケットが優先的に格納されており、送出の対象となるパケットは、高優先パケットの６００ｋｂｐｓ分となる。
【００６４】
第１制御手段４０４ｂにおいては、第１スケジューラ４０５ｂが、キュー４０３から送出されるパケットに対して、スループットデータ保持手段３０７ｂに保持されている値の８００ｋｂｐｓを送出レートの上限として設定する。この時点で、すでにキュー４０３には高優先パケットが優先的に格納されており、送出の対象となるパケットは、高優先パケットのすべての３００ｋｂｐｓ分と、低優先パケットのうちの５００ｋｂｐｓ分となる。
【００６５】
したがって、この時点で送出対象パケットのレート割り当ては、拠点Ａ宛が６００ｋｂｐｓ（高優先パケット６００ｋｂｐｓ）、拠点Ｂ宛が８００ｋｂｐｓ（高優先パケット３００ｋｂｐｓ、低優先パケット５００ｋｂｐｓ）である。しかし、その総レート量は上り伝送速度最大１Ｍｂｐｓを越えている。
【００６６】
第２制御手段３０９においては、ＷＲＲ方式の重みづけを両拠点宛に等しく設定しているので、第２スケジューラ３１１は、送出速度データ保持手段３１０に保持されている値である１Ｍｂｐｓを上限として、両宛先のパケットを、それぞれ公平に５００ｋｂｐｓのレートで送出する。したがって、パケット中継装置からは、拠点Ａ宛の高優先パケットが５００ｋｂｐｓ、拠点Ｂ宛の高優先パケットが３００ｋｂｐｓ、低優先パケットが２００ｋｂｐｓ、のレートで、それぞれ送出されることになる。
【００６７】
このように、廃棄制御手段４０１によって、高優先パケットを優先的にキューに格納することができるため、低優先パケットに比べて、高優先パケットが廃棄される割合は軽減されることになる。
【００６８】
（実施の形態３）
【００６９】
次に本発明の実施の形態３における、パケット中継装置のＷＡＮ側出力インターフェイス２０４について説明する。なお、実施の形態３は、送出速度データ保持手段３１０にアクセス回線のスループットの値が格納されている点のみが、実施の形態１および実施の形態２と異なる。したがって、説明には図３を用いることとする。
【００７０】
前述したように、電話回線を利用するＡＤＳＬでは、当該ＬＡＮから電話局側の集線装置までの距離によって、アクセス回線のスループットが変化することがある。ここでは、ＡＤＳＬ上り伝送速度最大１Ｍｂｐｓに対して、実際には７００ｋｂｐｓの伝送速度しか得られないものと仮定し、送出速度データ保持手段３１０には７００ｋｂｐｓの値が格納されているとする。
【００７１】
パケットの優先処理は実施の形態１で説明した内容と同じである。
【００７２】
パケット中継装置２００が、拠点Ａ宛のパケットとして、高優先パケットを６００ｋｂｐｓ、低優先パケットを４００ｋｂｐｓ、合わせて１Ｍｂｐｓのレートで受信し、拠点Ｂ宛のパケットとして、高優先パケットを３００ｋｂｐｓ、低優先パケットを９００ｋｂｐｓ、合わせて１．２Ｍｂｐｓのレートで受信していると仮定する。
【００７３】
第１制御手段３０６ａと第１制御手段３０６ｂにより、送出対象パケットのレート割り当ては、実施の形態１と同様、拠点Ａ宛が６００ｋｂｐｓ（高優先パケット６００ｋｂｐｓ）、拠点Ｂ宛が８００ｋｂｐｓ（高優先パケット３００ｋｂｐｓ、低優先パケット５００ｋｂｐｓ）である。
【００７４】
第２制御手段３０９においては、ＷＲＲ方式の重みづけを両拠点宛に等しくしているので、送出速度データ保持手段３１０に保持されている値である７００ｋｂｐｓを送出レートの上限値として、両宛先のパケットを、それぞれ公平に３５０ｋｂｐｓのレートで送出する。したがって、パケット中継装置２００からは、拠点Ａ宛の高優先パケットが３５０ｋｂｐｓ、拠点Ｂ宛の高優先パケットが３００ｋｂｐｓ、低優先パケットが５０ｋｂｐｓ、のレートで送出されることになる。
【００７５】
このように、送出速度の上限値がアクセス回線のスループットで制限されていて、多くのパケット廃棄が生じる場合においても、宛先毎のパケットに対して、ＰＱ方式による優先度処理をすることにより、低優先パケットに比べて、高優先パケットが廃棄される割合を軽減できる。
【００７６】
図５は、本発明の実施の形態１における、第１制御手段が行う処理の流れを示したものである。図５を参照して、宛先拠点Ａ用の第１制御手段３０６ａの処理の流れを説明する。
【００７７】
処理がスタートすると、ステップ５０１において、第１スケジューラ３０８ａは、高優先パケット用であるキュー３０２にパケットがあるかどうかを判定する。判定結果が「Ｙｅｓ」ならば、第１スケジューラ３０８ａは、次の処理ステップを、ステップ５０３に進め、「Ｎｏ」ならばステップ５０２に進める。
【００７８】
ステップ５０２において、第１スケジューラ３０８ａは、低優先パケット用であるキュー３０３にパケットがあるかどうかを判定する。判定結果が「Ｙｅｓ」ならば、第１スケジューラ３０８ａは、次の処理ステップを、ステップ５０３に進め、「Ｎｏ」ならばステップ５０１に戻して、再び、次の高優先パケットがあるかどうかを判定する。
【００７９】
ステップ５０３では、第１スケジューラ３０８ａは、キュー３０２あるいはキュー３０３にあるパケットのレートを、スループットデータ保持手段３０７ａに格納されているスループットデータの値と比較し、パケットのレートがスループットデータの値以内であれば、次の処理ステップを、ステップ５０４に進め、以内でなければステップ５０５に進める。
【００８０】
ステップ５０４では、第１スケジューラ３０８ａは、キュー３０２あるいはキュー３０３にある対象パケットをそのまま送出候補としてセットした後、ステップ５０１に戻って、再び、次の高優先パケットがあるかどうかを判定する。
【００８１】
ステップ５０５では、第１スケジューラ３０８ａは、キュー３０２あるいはキュー３０３にある対象パケットを、スループットデータの値を上限として、その範囲内で送出候補としてセットした後、ステップ５０１に戻って、再び、次の高優先パケットがあるかどうかを判定する。
【００８２】
宛先拠点Ｂ用の第１制御手段３０６ｂにおける処理の流れも、上述した宛先拠点Ａ用の第１制御手段３０６ａにおける処理の流れと同様である。
【００８３】
第１制御手段が行う上記一連の処理の流れによって、高優先パケットが優先的に送出候補にセットされる結果、低優先パケットに比べて、高優先パケットが廃棄される割合が軽減されることになる。
【００８４】
次に、図６は、本発明の実施の形態２における、クラス分類手段３０１、および廃棄制御手段４０１が行う処理の流れを示したものである。図６を参照して、宛先拠点Ａ用のキュー４０２にパケットを格納する処理の流れを説明する。
【００８５】
処理がスタートすると、ステップ６０１において、クラス分類手段３０１は、パケットが到着したかどうかを判定する。到着していれば（「Ｙｅｓ」）、クラス分類手段３０１は、次の処理ステップを、ステップ６０２に進め、到着していなければ（「Ｎｏ」）、再度、パケットが到着したかどうかを判定する。
【００８６】
ステップ６０２では、クラス分類手段３０１は、到着パケットを宛先によって分類する。宛先が拠点Ａならば、クラス分類手段３０１は、次の処理ステップを、宛先拠点Ａ用のパケット廃棄制御ステップであるステップ６１０に進め、宛先が拠点Ｂならば、宛先拠点Ｂ用のパケット廃棄制御ステップであるステップ６１１に進める。
【００８７】
ステップ６１０の内部のステップ６０３では、クラス分類手段３０１は、拠点Ａ宛の到着パケットが高優先パケットかどうかを判定する。判定結果が「Ｙｅｓ」（高優先パケット）ならば、クラス分類手段３０１は、次の処理ステップを、ステップ６０４に、「Ｎｏ」（低優先パケット）ならば、ステップ６０５に進める。
【００８８】
ステップ６０４では、廃棄制御手段４０１は、宛先拠点Ａ用のキュー４０２のキュー長が、あらかじめ設定されている高優先パケットの閾値以下かどうかを判定する。判定結果が「Ｙｅｓ」ならば、廃棄制御手段４０１は、ステップ６０６に進み、対象のパケットをキュー４０２に格納した後、次の処理ステップを、ステップ６０１に戻す。判定結果が「Ｎｏ」ならば、廃棄制御手段４０１は、ステップ６０７に進み、対象パケットを廃棄した後、次の処理ステップを、ステップ６０１に戻す。
【００８９】
ステップ６０５では、廃棄制御手段４０１は、宛先拠点Ａ用のキュー４０２のキュー長が、あらかじめ設定されている低優先パケットの閾値以下かどうかを判定する。判定結果が「Ｙｅｓ」ならば、廃棄制御手段４０１は、ステップ６０８に進み、対象のパケットをキュー４０２に格納した後、次の処理ステップを、ステップ６０１に戻す。判定結果が「Ｎｏ」ならば、廃棄制御手段４０１は、ステップ６０９に進み、対象パケットを廃棄した後、次の処理ステップを、ステップ６０１に戻す。
【００９０】
ステップ６１１では、宛先拠点Ｂ用のパケットに対して、ステップ６１０と同様なステップで、パケットの廃棄制御が行われる。
【００９１】
以上のステップにおいて、宛先拠点Ａ用のキュー４０２と宛先拠点Ｂ用のキュー４０３にあらかじめ設定される、高優先パケットの閾値を低優先パケットのそれよりも高くすることによって、到着パケットを宛先毎に、高優先パケットをより多くキューに格納することができる。その結果、低優先パケットに比べて、高優先パケットが廃棄される割合が軽減されることになる。
【００９２】
図７は、本発明の実施の形態１〜３における第２制御手段３０９が行う処理の流れを示したものである。
【００９３】
処理がスタートすると、ステップ７０１において、第２スケジューラ３１１は、処理対象のキューとして最初のキューを指定し、ステップ７０２に進む。
【００９４】
ステップ７０２では、第２スケジューラ３１１は、指定されたキューに送出候補のパケットがあるかどうかを判定し、判定結果が「Ｙｅｓ」ならば、ステップ７０３に進み、「Ｎｏ」ならば、ステップ７０６に進む。
【００９５】
ステップ７０３では、第２スケジューラ３１１は、送出候補パケットのレートが、送出速度データ保持手段３１０に保持されている送出速度の値以下であるかどうかを判定する。判定結果が「Ｙｅｓ」ならば、第２スケジューラ３１１は、ステップ７０４に進み、送出候補パケットをそのまま経路２０７を介して外部に送出した後、ステップ７０６に進む。判定結果が「Ｎｏ」ならば、第２スケジューラ３１１は、ステップ７０５に進み、上記送出速度の値を上限として、送出候補パケットを経路２０７を介して外部に送出した後、ステップ７０６に進む。
【００９６】
ステップ７０６では、第２スケジューラ３１１は、今処理したキューが最後のキューかどうかを判定する。判定結果が最後のキューでなければ、第２スケジューラ３１１は、ステップ７０７に進み、次のキューを指定して、ステップ７０２に戻る。判定結果が最後のキューであれば、第２スケジューラ３１１は、処理を終了する。以上で第２制御手段における１回のラウンドロビンが終了する。
【００９７】
以上、実施の形態１〜３の説明では、図１に示したように３拠点における拠点間通信を例として示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、拠点の数は２拠点であっても、４拠点以上であってもよく、拠点の数に応じて、中継装置の第１制御手段を設ければよい。
【００９８】
また、パケットの優先度は２レベルで示したが、３レベル以上であっても、レベル数に応じてキューを設けるか、あるいは、レベル数に応じてそれぞれ閾値を設定すればよい。
【００９９】
また、本実施例では、第２制御手段に採用するＷＲＲ方式が各宛先拠点毎の重みが等しく、各宛先拠点毎にパケットを公平に送出するように設定していると仮定したが、この限りでなく、拠点の運用方針に基づいてそれぞれの宛先毎に重み付けをして帯域を割当ててもよい。
【０１００】
【発明の効果】
本発明によれば、パケット中継装置が、高優先パケットを優先的に送出するように処理し、受信したパケットの宛先までのスループットに応じて、各宛先毎のパケットの流量を一定値以内に規制し、アクセス回線の物理的な伝送速度、あるいは、アクセス回線のスループットに応じて、各宛先毎に帯域を割当てることにより、優先度に無関係にパケットが廃棄されることを防止し、高優先パケットを宛先まで効率よく送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるパケット通信システムの構成図
【図２】本発明の一実施の形態におけるパケット中継装置のブロック図
【図３】本発明の実施の形態１におけるＷＡＮ側出力インターフェイスのブロック図
【図４】本発明の実施の形態２におけるＷＡＮ側出力インターフェイスのブロック図
【図５】本発明の実施の形態１における、第１制御手段が行う処理の流れ図
【図６】本発明の実施の形態２における、クラス分類手段および廃棄制御手段が行う処理の流れ図
【図７】本発明の実施の形態１〜３における第２制御手段が行う処理の流れ図
【符号の説明】
１０１、１０２、１０３ アクセス回線
１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９ ノード
２００ パケット中継装置
２０１ａ、２０１ｎ ＬＡＮ側入力インターフェイス
２０２ａ、２０２ｎ ＬＡＮ側出力インターフェイス
２０３ フォワーディングモジュール
２０４ ＷＡＮ側出力インターフェイス
２０５ ＷＡＮ側入力インターフェイス
２０６、２０７、２０８、２０９ 経路
３０１ クラス分類手段
３０２、３０３、３０４、３０５ キュー
３０６ａ、３０６ｂ 第１制御手段
３０７ａ、３０７ｂ スループットデータ保持手段
３０８ａ、３０８ｂ 第１スケジューラ
３０９ 第２制御手段
３１０ 送出速度データ保持手段
３１１ 第２スケジューラ
４０１ 廃棄制御手段
４０２、４０３ キュー
４０４ａ、４０４ｂ 第１制御手段
４０５ａ、４０５ｂ 第１スケジューラ

Claims (7)

1. パケットをローカルエリアネットワークからアクセス回線を経由して外部ネットワークへ送出するパケット中継装置であって、
   受信したパケットについて、高優先パケットを優先的に処理し、宛先までのスループットに応じて、パケットの宛先毎にパケットの流量を一定値以内に規制する第１制御手段と、
   パケットの各宛先毎に帯域を割当て、前記アクセス回線の状況に応じて、前記第１制御手段から送出されたパケットの流量の和を一定値以内に規制して、パケットを外部ネットワークに送出する第２制御手段とを備えるパケット中継装置。
2. パケットをローカルエリアネットワークからアクセス回線を経由して外部ネットワークへ送出するパケット中継装置であって、
   受信したパケットについて、少なくとも宛先数と優先度数とがとり得る場合の数だけ設けられるキューと、
   パケットの宛先と優先度とを参照して、前記複数のキューのうちから該当するキューに、このパケットを格納するクラス分類手段と、
   前記複数のキューからパケットを入力し、パケットの宛先毎にパケットの流量を規制する第１制御手段と、
   前記第１制御手段から送出されたパケットの流量の和を規制して、外部ネットワークに送出する第２制御手段とを備え、
   前記第１制御手段は、受信したパケットの各宛先までのスループットに関するデータを保持するスループットデータ保持手段と、
   前記スループットデータ保持手段に保持されたスループットに関するデータに基づき、前記複数のキューから入力されたパケットを、優先度の高い順に処理する第１スケジューラとを有し、
   前記第２制御手段は、前記アクセス回線の物理的な伝送速度に関するデータを保持する送出速度データ保持手段と、
   前記送出速度データ保持手段に保持された伝送速度に関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出する第２スケジューラとを有するパケット中継装置。
3. パケットをローカルエリアネットワークからアクセス回線を経由して外部ネットワークへ送出するパケット中継装置であって、
   受信したパケットの宛先と優先度とを参照して、パケットを分類するクラス分類手段と、
   パケットの宛先毎に用意されるキューと、
   前記クラス分類手段によって分類されたパケットの優先度と、このパケットに対応するキューのキュー長とに基づき、前記対応するキューにこのパケットを格納するか廃棄するかを決定する廃棄制御手段と、
   受信したパケットの宛先毎にパケットの流量を規制する第１制御手段と、
   前記第１制御手段から送出されたパケットの流量の和を規制して、外部ネットワークに送出する第２制御手段とを備え、
   前記第１制御手段は、受信したパケットの各宛先までのスループットに関するデータを保持するスループットデータ保持手段と、
   前記スループットデータ保持手段に保持されたスループットに関するデータに基づき、パケットの帯域抑制処理をする第１スケジューラを有し、
   前記第２制御手段は、前記アクセス回線の物理的な伝送速度に関するデータを保持する送出速度データ保持手段と、
   前記送出速度データ保持手段に保持された伝送速度に関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出する第２スケジューラとを有するパケット中継装置。
4. 前記第２制御手段が、
   前記パケット中継器に接続されるアクセス回線のスループットに関するデータを保持する送出速度データ保持手段と、
   前記送出速度データ保持手段に保持されたスループットに関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出する第２スケジューラとを有する請求項２または３記載のパケット中継装置。
5. パケットをローカルエリアネットワークからアクセス回線を経由して外部ネットワークへ送出するパケット中継装置に実装されるパケット中継方法であって、
   受信したパケットについて、少なくとも宛先数と優先度数とがとり得る場合の数だけキューを設けるキュー設定ステップと、
   受信したパケットの宛先と優先度とを参照して、前記複数のキューのうちから該当するキューにこのパケットを分類して格納するクラス分類ステップと、
   前記複数のキューからパケットを取得し、パケットの宛先毎にパケットの流量を規制する優先転送ステップと、
   前記優先転送のステップによって送出されたパケットの流量の和を規制して、外部ネットワークに送出する送出量制御ステップを含み、
   前記優先転送ステップは、受信したパケットの各宛先までのスループットに関するデータをスループットデータ保持手段に格納するステップと、
   前記スループットデータ保持手段に格納されたスループットに関するデータに基づき、前記複数のキューから入力されたパケットを、優先度の高い順にスケジュール処理するステップとを含み、
   前記送出量制御ステップは、前記アクセス回線の物理的な伝送速度に関するデータを送出速度データ保持手段に格納するステップと、
   前記送出速度データ保持手段に格納された伝送速度に関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出すべくスケジュール処理するステップとを含むパケット中継方法。
6. パケットをローカルエリアネットワークからアクセス回線を経由して外部ネットワークへ送出するパケット中継装置に実装されるパケット中継方法であって、
   受信したパケットの宛先と優先度とを参照して、パケットを分類するクラス分類ステップと、
   前記クラス分類ステップによって分類されたパケットの優先度と、パケットの宛先毎に用意されたキューのうち、このパケットに対応するキューのキュー長に基づき、前記対応するキューにこのパケットを格納するか廃棄するかを決定する廃棄制御ステップと、
   受信したパケットの宛先毎にパケットの流量を規制する流量規制ステップと、
   前記流量規制ステップによって送出されたパケットの流量の和を規制して、外部ネットワークに送出する送出量制御ステップを含み、
   前記流量規制ステップは、受信したパケットの各宛先までのスループットに関するデータをスループットデータ保持手段に格納するステップと、
   前記スループットデータ保持手段に格納された前記スループットに関するデータに基づき、パケットの帯域抑制を行うステップとを含み、
   前記送出量制御ステップは、前記アクセス回線の物理的な伝送速度に関するデータを送出速度データ保持手段に格納するステップと、
   前記送出速度データ保持手段に格納された伝送速度に関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出すべくスケジュール処理するステップとを含むパケット中継方法。
7. 前記送出量制御ステップは、
   パケット中継装置に接続されるアクセス回線のスループットに関するデータを送出速度データ保持手段に格納するステップと、
   前記送出速度データ保持手段に格納されたスループットに関するデータに基づき、各宛先毎に帯域を割り当て、パケットをアクセス回線に送出すべくスケジュール処理するステップとを含む請求項５または６記載のパケット中継方法。

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