JP2005057620A - Transmission quality control method and its device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission quality control method achieving a packet discarding method for maintaining TCP transmission quality while suppressing a queuing delay in a buffer which affects UDP transmission quality, and its device. <P>SOLUTION: The speed of a relay link is set to C, and a maximum window size in TCP transmission is set to Wmax. A TCP user i's access link speed Ca(i) multiplexed on the relay link, and a minimum value RTTmin(i) of a reciprocating propagation delay time in the TCP transmission of the user i, are held beforehand. When a packet from the user i arrives at a buffer, the packet is discarded if an output waiting queue length Q (byte) in the buffer is over the value of (Wmax/Ca(i)-RTTmin(i)) * C. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、IPネットワークにおいて、バッファを効率的に利用してTCP通信品質並びにUDP通信品質を維持・管理するために有効な、通信品質制御方法およびその装置に関するものである。   The present invention relates to a communication quality control method and apparatus effective for maintaining and managing TCP communication quality and UDP communication quality by efficiently using a buffer in an IP network.

IPネットワークが広く利用されてくるに伴って、IPネットワーク上での通信品質保証に対する要求が高まっている。現状のIPネットワークにおけるバッファ管理は、用意されたバッファが一杯になるまでパケットを蓄積し、バッファが一杯になったらそのときに到着したパケットを廃棄するというDrop-Tailが最も一般的である。   As IP networks are widely used, there is an increasing demand for communication quality assurance on IP networks. The most common buffer management in the current IP network is Drop-Tail, in which packets are accumulated until the prepared buffer is full, and when the buffer is full, the packet that arrives at that time is discarded.

この方法では、バッファが一杯になるまでパケットを蓄積するため、ネットワークが輻輳するとバッファでのキューイング遅延やゆらぎが非常に大きくなり、TCP通信およびストリーム系・音声系アプリケーションを転送するUDP通信の両方の性能を劣化させてしまう。特にUDP通信品質はリアルタイム性が重視されるため、遅延時間の影響を大きく受けてしまう。   In this method, packets are accumulated until the buffer is full. When the network is congested, the queuing delay and fluctuation in the buffer become very large, and both TCP communication and UDP communication that transfers stream / voice applications are performed. Will degrade the performance. In particular, since the real-time property is important for UDP communication quality, it is greatly affected by the delay time.

TCPスループットとTCPフロー間の公平性を向上させるためのパケット廃棄法として、RED(Randam Early Detection)(例えば、非特許文献1参照)が一般的に知られている。REDは、確率的なパケット廃棄を行うことでバースト的なパケット廃棄を防止し、平均キュー長を利用した輻輳検出方式に基づいている。この方法は設定すべきパラメータがいくつかあり、その設定値に依存して、トラヒック条件によってはDrop Tailよりも性能が劣化してしまう場合もあるという問題点があった(例えば、非特許文献2参照)。   As a packet discarding method for improving the fairness between the TCP throughput and the TCP flow, RED (Randam Early Detection) (for example, see Non-Patent Document 1) is generally known. RED is based on a congestion detection method that uses an average queue length to prevent bursty packet discard by performing stochastic packet discard. This method has a number of parameters to be set, and depending on the set value, there is a problem in that the performance may be worse than Drop Tail depending on the traffic condition (for example, Non-Patent Document 2). reference).

その他にも、TCPスループットとTCPフロー間の公平性を改善するためのバッファ管理方法はいくつか提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。しかしながら、これらは、いずれも、TCP品質のみを改善することを目標とした方式であり、UDPトラヒックが混在した時にUDP通信品質への影響を考慮して、そのバッファでのキューイング遅延を抑えるということは考慮されていないという問題点があった。   In addition, several buffer management methods for improving the fairness between the TCP throughput and the TCP flow have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). However, both of these methods are aimed at improving only the TCP quality, and when the UDP traffic is mixed, the influence on the UDP communication quality is considered and the queuing delay in the buffer is suppressed. There was a problem that this was not considered.

一方、従来のバッファ設計法として、パケット(あるいは、ATM通信のセル)損失率を予め定めた目標値以下に抑えるのに必要なバッファサイズを算出する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、この方法における品質目標値は、IPレベル(あるいは、ATMレベル)におけるものであり、直接TCP品質を考慮した設計方法ではなかった。   On the other hand, as a conventional buffer design method, there has been proposed a method for calculating a buffer size necessary for suppressing a packet (or ATM communication cell) loss rate to a predetermined target value or less (for example, Patent Document 3). reference). However, the quality target value in this method is at the IP level (or ATM level), and is not a design method that directly considers the TCP quality.

特表2001−522183号公報JP-T-2001-522183 特開平10−233802号公報JP-A-10-233802 特開平3−235550号公報JP-A-3-235550 S.Floyd and V.Jacobson, "Random early detection gateways for congestion avoidance, "IEEE/ACM Transaction on Networking, vol.1,pp.397-413,Aug.1993.S. Floyd and V. Jacobson, "Random early detection gateways for congestion avoidance," IEEE / ACM Transaction on Networking, vol.1, pp. 397-413, Aug. 1993. 長谷川,板谷,村田 “バックボーンルータにおけるREDの動的閾値制御方式”、信学技報(NS2001-11)、2001年4月Hasegawa, Itaya, Murata “Dynamic threshold control method of RED in backbone router”, IEICE Technical Report (NS2001-11), April 2001

本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、UDP通信品質へ影響を与えるバッファでのキューイング遅延を抑えつつ、TCP通信品質も維持できるようなパケット廃棄法を実現できるような通信品質制御方法およびその装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、TCP通信品質を維持するのに必要なバッファサイズを、設定が容易なパラメータのみを用いて算出することで、無駄なバッファリソースの削減を実現できるバッファ設計法を実現できるような通信品質制御方法およびその装置を提供することにある。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a communication quality control method capable of realizing a packet discarding method that can maintain TCP communication quality while suppressing queuing delay in a buffer that affects UDP communication quality. And providing an apparatus thereof. Another object of the present invention is to provide a buffer design method capable of reducing useless buffer resources by calculating a buffer size necessary for maintaining TCP communication quality using only parameters that can be easily set. Is to provide a communication quality control method and apparatus capable of realizing the above.

上記目的を達成するために、本発明に係る通信品質制御方法およびその装置は、以下に述べるTCPトラヒック特性を利用することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a communication quality control method and apparatus according to the present invention are characterized by utilizing the TCP traffic characteristics described below.

本発明者の検討によれば、以下のようなTCPトラヒック特性が見出された。
すなわち、リンク速度がCである中継リンクにTCPコネクションが多重されているとし、TCP通信における最大ウインドーサイズをWmaxとし、前記中継リンクに多重されるTCPユーザのアクセスリンク速度をCa、往復伝播遅延時間の最小値をRTTminとするとき、バッファサイズBf(あるいは、TCPパケット廃棄閾値)が(Wmax/Ca−RTTmin)*C[bytes]より大きいとき、当該中継リンクを通過するTCPコネクションにおけるファイル転送時間の平均値が劣化し始めるリンク使用率は、Bfの値にかかわらず一定であるという特性が得られた。
According to the study of the present inventor, the following TCP traffic characteristics have been found.
That is, assuming that a TCP connection is multiplexed on a relay link having a link speed of C, the maximum window size in TCP communication is Wmax, the access link speed of a TCP user multiplexed on the relay link is Ca, and the round-trip propagation delay When the minimum time value is RTTmin, when the buffer size Bf (or TCP packet discard threshold) is larger than (Wmax / Ca-RTTmin) * C [bytes], the file transfer time in the TCP connection passing through the relay link The link utilization rate at which the average value of the link starts to deteriorate is constant regardless of the value of Bf.

図1に、その評価例を示す。これは、C=22.5Mbps×{512byte/(512+40)byte}(TCPデータセグメントサイズ=512byte、TCP/IPヘッダサイズ=40byteとし、そのオーバーヘッドを考慮してリンク速度22.5Mbpsを補正)、Ca=2Mbps×{512byte/(512+40)byte}とし、ポアソン到着過程に従って発生したTCPコネクションが、平均10KBの指数分布に従うファイルをダウンロードするというシミュレーション実験を行った結果である。   FIG. 1 shows an example of the evaluation. This is C = 22.5 Mbps × {512 bytes / (512 + 40) bytes} (TCP data segment size = 512 bytes, TCP / IP header size = 40 bytes, and the link speed 22.5 Mbps is corrected in consideration of the overhead), Ca = 2 Mbps × {512 bytes / (512 + 40) bytes} This is a result of a simulation experiment in which a TCP connection generated according to the Poisson arrival process downloads a file according to an exponential distribution with an average of 10 KB.

また、Wmax=8KB、RTTmin=2.68msに設定した。ここで、Bf=162packets(パケットサイズは512byteなので、バイト換算ではBf=162×512byte)のときが、(Wmax/Ca−RTTmin)*C[byte]に相当する。
これより、Bf>162packetsのときは、ファイル転送時間のリンク使用率に対する劣化ポイントはBfによらず一定であり、逆にBf<162packetsだとBfが小さい方が劣化ポイントは低くなることがわかる。
Further, Wmax = 8 KB and RTTmin = 2.68 ms were set. Here, the case of Bf = 162 packets (the packet size is 512 bytes, so Bf = 162 × 512 bytes in terms of bytes) corresponds to (Wmax / Ca−RTTmin) * C [byte].
From this, it can be seen that when Bf> 162 packets, the deterioration point with respect to the link usage rate of the file transfer time is constant regardless of Bf, and conversely, when Bf <162 packets, the smaller the Bf, the lower the deterioration point.

この現象は、ある中継リンクに多重されている各ユーザのアクセス回線速度Caが、当該リンク速度Cよりも十分小さい場合には、平均ファイル転送時間はあるリンク使用率を超えるまでは負荷にによらず一定であるという特性と、かつ、その劣化ポイントはバッファサイズが(Wmax/Ca−RTTmin)*C[byte]より大きいと一定であるという特性の2つからなる。   This phenomenon depends on the load until the average file transfer time exceeds a certain link usage rate when the access line speed Ca of each user multiplexed on a certain relay link is sufficiently smaller than the link speed C. There are two characteristics: a characteristic that the buffer size is constant, and a deterioration point that is constant when the buffer size is larger than (Wmax / Ca-RTTmin) * C [byte].

この特性は、以下のように説明できる。すなわち、TCPの品質は、遅延とパケット損の2つの要因に左右される。まず、パケット損がない場合を考える。TCPスロースタートの影響を無視できるほど十分大きいファイルサイズを持つTCPコネクションにおいて、そのTCPスループット(Th)は以下で与えられる。
Th=min(Ca,Wmax/RTT)
RTT=Dq+RTTmin
ここで、Dqはキューイング遅延である。
This characteristic can be explained as follows. In other words, the quality of TCP depends on two factors: delay and packet loss. First, consider a case where there is no packet loss. In a TCP connection having a sufficiently large file size so that the influence of TCP slow start can be ignored, the TCP throughput (Th) is given as follows.
Th = min (Ca, Wmax / RTT)
RTT = Dq + RTTmin
Here, Dq is a queuing delay.

これより、Dq>(Wmax/Ca−RTTmin)となると、TCPは理想スループットであるCaを達成できず、品質が劣化してしまう。従って、Dqが大きくなってしまうと、たとえパケット損が生じなくてもTCP品質は劣化してしまうことになる。つまり、Dq>(Wmax/Ca−RTTmin)となり得る程の大きいバッファが用意されていれば、品質劣化ポイントはバッファサイズに寄らず一定となる(図1参照)。
一方、バッファサイズが(Wmax/Ca−RTTmin)*C[byte]より小さいと、遅延によるTCP品質劣化が始まる前にパケット損による品質劣化が生じるため、バッファサイズが小さい程、品質劣化ポイントは小さくなる(図1参照)。
Thus, when Dq> (Wmax / Ca−RTTmin), TCP cannot achieve the ideal throughput Ca, and the quality deteriorates. Therefore, when Dq increases, TCP quality deteriorates even if packet loss does not occur. That is, if a buffer large enough to satisfy Dq> (Wmax / Ca−RTTmin) is prepared, the quality degradation point is constant regardless of the buffer size (see FIG. 1).
On the other hand, if the buffer size is smaller than (Wmax / Ca−RTTmin) * C [byte], quality degradation due to packet loss occurs before TCP quality degradation due to delay starts. Therefore, the smaller the buffer size, the smaller the quality degradation point. (See FIG. 1).

また、Bf=∞の場合と、Bf=162[packets]の場合の平均キューイング遅延時間を比較すると、Bf=∞のときは遅延時間が発散するのに対し、Bf=162[packets]の場合は、20ms程度(<Wmax/Ca−RTTmin)に抑えることができる(図2参照)。従って、キュー長を(Wmax/Ca−RTTmin)に抑えることができる。従って、キュー長を(Wmax/Ca−RTTmin)*C[byte]以下に抑えれば、TCP品質に影響を与えることなく、UDP通信への影響を与えるキューイング遅延を抑えることが可能となる。   Further, when the average queuing delay time is compared between Bf = ∞ and Bf = 162 [packets], the delay time diverges when Bf = ∞, whereas Bf = 162 [packets]. Can be suppressed to about 20 ms (<Wmax / Ca-RTTmin) (see FIG. 2). Therefore, the queue length can be suppressed to (Wmax / Ca-RTTmin). Therefore, if the queue length is suppressed to (Wmax / Ca−RTTmin) * C [byte] or less, it is possible to suppress the queuing delay that affects the UDP communication without affecting the TCP quality.

以上のTCP特性を利用して、本発明に係る第1の通信品質制御方法は、通信網におけるある中継リンクにTCPコネクションとUDPコネクションが多重されているとし、前記中継リンクの出力待ちパケットバッファのキュー長に応じてパケット廃棄を行う通信品質制御方法であって、前記中継リンクの速度をC、TCP通信における最大ウインドーサイズをWmaxとし、前記中継リンクに多重されるTCPユーザiのアクセスリンク速度Ca(i)および前記ユーザiのTCP通信における往復伝播遅延時間の最小値RTTmin(i)を予め保持しておき、前記ユーザiからのパケットがバッファに到着したときに、当該バッファにおける出力待ちキュー長Q[byte]が(Wmax/Ca(i)−RTTmin(i))*Cを超えている場合にはそのパケットを廃棄することを特徴とする。   Using the above TCP characteristics, the first communication quality control method according to the present invention assumes that a TCP connection and a UDP connection are multiplexed on a certain relay link in the communication network. A communication quality control method for discarding packets according to a queue length, wherein the speed of the relay link is C, the maximum window size in TCP communication is Wmax, and the access link speed of a TCP user i multiplexed on the relay link Ca (i) and the minimum value RTTmin (i) of the round trip propagation delay time in the TCP communication of the user i are stored in advance, and when a packet from the user i arrives at the buffer, an output waiting queue in the buffer If the length Q [byte] exceeds (Wmax / Ca (i) −RTTmin (i)) * C, the packet is discarded. It is characterized in.

ここで、RTT(i)の値は、ユーザ毎,通信毎によって様々な値をとるが、小さめの値(0でも可)に設定しておけば、閾値は大きめになり、安全側の閾値設定となる。   Here, the value of RTT (i) takes various values for each user and for each communication. However, if the value is set to a smaller value (or 0), the threshold value becomes larger, and the threshold value setting on the safe side is set. It becomes.

本発明に係る第2の通信品質制御方法は、通信網におけるある中継リンクにTCPコネクションとUDPコネクションが多重されているとし、前記中継リンクの出力待ちパケットバッファのキュー長に応じてパケット廃棄を行う通信品質制御方法であって、前記中継リンクの速度をC、TCP通信における最大ウインドーサイズをWmaxとし、前記中継リンクに多重されるユーザのアクセスリンク速度の最小値Ca_minおよび前記ユーザiのTCP通信における往復伝播遅延時間の最小値RTTmin(i)の中で最も小さい値RTTmin_minを把握しておき、TCPユーザからのパケットがバッファに到着したときに、当該バッファにおける出力待ちキュー長Q[byte]が(Wmax/Ca_min−RTTmin_min)*Cを超えている場合にはそのパケットを廃棄することを特徴とする。   The second communication quality control method according to the present invention assumes that a TCP connection and a UDP connection are multiplexed on a certain relay link in a communication network, and discards a packet according to the queue length of an output waiting packet buffer of the relay link. A communication quality control method, wherein the speed of the relay link is C, the maximum window size in TCP communication is Wmax, the minimum value Ca_min of the user access link speed multiplexed on the relay link, and the TCP communication of the user i The minimum value RTTmin_min among the minimum values RTTmin (i) of the round-trip propagation delay time in FIG. 6 is grasped, and when a packet from the TCP user arrives at the buffer, the output waiting queue length Q [byte] in the buffer is (Wmax / Ca_min−RTTmin_min) * If it exceeds C, discard the packet. It is characterized by.

また、本発明に係る第3の通信品質制御方法は、上記第1または第2のいずれかの方法でTCPパケットを廃棄し、かつ、UDP通信に対する当該バッファでの許容遅延時間Dmax_UDPを予め定めておき、UDPパケットが当該バッファに到着したときに、当該バッファにおける出力待ちキュー長Q[byte]がDmax_UDP*Cを超えている場合にはそのパケットを廃棄することを特徴とする。   In the third communication quality control method according to the present invention, the TCP packet is discarded by either the first or second method, and the allowable delay time Dmax_UDP in the buffer for UDP communication is determined in advance. When the UDP packet arrives at the buffer, if the output waiting queue length Q [byte] in the buffer exceeds Dmax_UDP * C, the packet is discarded.

また、本発明に係る第4の通信品質制御方法は、通信網におけるある中継リンクにTCPコネクションのみが多重されているとし、前記中継リンクの出力待ちパケットバッファにパケットが到着したときに、バッファに空きがなかった場合に、そのパケットを廃棄する通信品質制御方法であって、前記中継リンクの速度をC、TCP通信における最大ウインドーサイズをWmaxとし、前記中継リンクに多重されるユーザのアクセスリンク速度の最小値Ca_minおよび各ユーザのTCP通信における往復伝播遅延時間の最小値の中で最も小さい値RTTmin_minを把握しておき、当該バッファサイズを(Wmax/Ca_min−RTTmin_min)*Cに設定してバッファ設計を行うことを特徴とする。   The fourth communication quality control method according to the present invention assumes that only a TCP connection is multiplexed on a certain relay link in the communication network, and when a packet arrives at the output waiting packet buffer of the relay link, A communication quality control method for discarding a packet when there is no free space, wherein the speed of the relay link is C, the maximum window size in TCP communication is Wmax, and the user access link multiplexed on the relay link The smallest value RTTmin_min among the minimum speed Ca_min and the minimum round-trip propagation delay time in each user's TCP communication is grasped, and the buffer size is set to (Wmax / Ca_min−RTTmin_min) * C It is characterized by designing.

一方、本発明に係る通信品質制御装置は、通信品質制御を行う装置であって、上記第1から第3のいずれかに記載の方法でパケットの廃棄閾値を決定する手段と、パケット到着時に出力待ちキュー長Q[bytes]を測定する手段と、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法でパケット廃棄を行う手段を具備することを特徴とする。   On the other hand, a communication quality control device according to the present invention is a device for performing communication quality control, and means for determining a packet discard threshold by the method according to any one of the first to third aspects, and outputs when a packet arrives A means for measuring a waiting queue length Q [bytes] and a means for discarding a packet by the method according to any one of claims 1 to 3 are provided.

本発明によれば、UDP通信品質へ影響を与えるバッファでのキューイング遅延を抑えつつ、TCP通信品質も維持できるようなパケット廃棄方法、もしくは、TCP通信品質を維持するのに必要なバッファサイズを、設定が容易なパラメータのみを用いて算出することにより無駄なバッファリソースの削減を実現できるバッファ設計方法に基づく有効な通信品質制御方法およびその装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, a packet discarding method that can maintain TCP communication quality while suppressing queuing delay in a buffer that affects UDP communication quality, or a buffer size required to maintain TCP communication quality. Therefore, it is possible to provide an effective communication quality control method and apparatus based on a buffer design method capable of realizing useless buffer resource reduction by calculating using only parameters that are easy to set.

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図3は、本発明が適用されるIPネットワークの基本構成の一例を示す図である。本実施例に係る通信品質制御装置は、図3における入側ノード内に配備する形で利用されるものである。また、図4は、本発明の通信品質制御方法を用いた通信品質制御装置の構成例を表すブロック図、図5〜図8は、図4に示した各部の動作を説明する動作フロー図である。   FIG. 3 is a diagram showing an example of a basic configuration of an IP network to which the present invention is applied. The communication quality control apparatus according to the present embodiment is used in the form of being deployed in the ingress node in FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a communication quality control apparatus using the communication quality control method of the present invention, and FIGS. 5 to 8 are operation flowcharts for explaining the operation of each unit shown in FIG. is there.

図4に示されている通り、本実施例に係る通信品質制御装置は、ユーザ情報管理部11,キュー長監視部12,パケット廃棄決定部13,廃棄閾値算出部14,パケット蓄積部(バッファ)15並びにパケット転送部16から構成される。   As shown in FIG. 4, the communication quality control apparatus according to this embodiment includes a user information management unit 11, a queue length monitoring unit 12, a packet discard determination unit 13, a discard threshold calculation unit 14, and a packet storage unit (buffer). 15 and a packet transfer unit 16.

ユーザから到着したパケットは、ユーザ情報管理部11,キュー長監視部12ならびにパケット廃棄決定部13へ送信される。ユーザ情報管理部11では、図5に示すような手順で、パケットが到着すると(ステップ21)、パケットヘッダ情報を解析し(ステップ22)、ヘッダ部を解析してどのユーザからのパケットかを把握し、ユーザiからのパケットであると判断されたら(ステップ23)、予め用意されている管理テーブル11aから、ユーザiの情報としてアクセス速度Ca(i)および往復伝播遅延時間の最小値RTTmin(i)を読み出し、廃棄閾値算出部14へ通知する。   A packet arriving from the user is transmitted to the user information management unit 11, the queue length monitoring unit 12, and the packet discard determination unit 13. When the packet arrives in the procedure shown in FIG. 5 (step 21), the user information management unit 11 analyzes the packet header information (step 22), and analyzes the header part to determine which user the packet is from. If it is determined that the packet is from the user i (step 23), the access speed Ca (i) and the minimum round-trip propagation delay time value RTTmin (i) are stored as information on the user i from the management table 11a prepared in advance. ) And notify the discard threshold value calculation unit 14.

図9に、ユーザ情報管理部11内に用意されている管理テーブル11aの内容の一部を例示した。図9に示されているように、管理テーブル11aには、各ユーザ対応に、そのユーザのアクセス速度(Ca(i)),往復伝播遅延時間の最小値(RTTmin(i))等が予め記憶されている。   FIG. 9 illustrates a part of the contents of the management table 11 a prepared in the user information management unit 11. As shown in FIG. 9, in the management table 11a, the access speed (Ca (i)) of the user, the minimum value of the round trip propagation delay time (RTTmin (i)), etc. are stored in advance for each user. Has been.

廃棄閾値算出部14は、図6に示すような手順で、ユーザ情報管理部11から通知された(ステップ31)Ca(i)、RTTmin(i)と、予め記憶してある最大ウインドーサイズWmaxおよび中継リンク速度Cを用いて(ステップ32)、ステップ33で、パケット廃棄閾値を(Wmax/Ca(i)−RTT(i))*Cにより算出し、この閾値をパケット廃棄決定部13に通知する(ステップ34)。   The discard threshold value calculation unit 14 performs the procedure as shown in FIG. 6 (step 31) Ca (i), RTTmin (i) notified from the user information management unit 11, and the maximum window size Wmax stored in advance. Then, using the relay link speed C (step 32), in step 33, the packet discard threshold is calculated by (Wmax / Ca (i) -RTT (i)) * C, and this threshold is notified to the packet discard determination unit 13 (Step 34).

一方、ユーザからのパケットを受け取ったキュー長監視部12は、図7に示すような手順で、到着したパケット(ステップ41で「到着」の場合)についてはパケットサイズを読み出し、現在のキュー長Q[byte]をQ←Q+{該パケットサイズ}により更新し(ステップ42)、パケット廃棄決定部13に新たなQの値を通知する(ステップ43)。   On the other hand, the queue length monitoring unit 12 that has received the packet from the user reads the packet size for the arrived packet (in the case of “arrival” in step 41) by the procedure shown in FIG. [Byte] is updated by Q ← Q + {the packet size} (step 42), and the new Q value is notified to the packet discard determination unit 13 (step 43).

パケット廃棄決定部13は、パケットを受信すると(ステップ51)、図8に示すような手順で、キュー長監視部12から通知されたQの値と、廃棄閾値算出部14から通知された閾値(Wmax/Ca(i)-RTT(i))*Cの値を比較し(ステップ52,53)、Q>(Wmax/Ca(i)−RTT(i))*C、かつ、ユーザパケットがTCPであれば、受信した上記パケットを廃棄する(ステップ54)。   When the packet discard determination unit 13 receives the packet (step 51), the Q value notified from the queue length monitoring unit 12 and the threshold value notified from the discard threshold calculation unit 14 (step 51) Wmax / Ca (i) -RTT (i)) * C values are compared (steps 52 and 53), Q> (Wmax / Ca (i) -RTT (i)) * C, and the user packet is TCP If so, the received packet is discarded (step 54).

また、上述のQの値と閾値(Wmax/Ca(i)-RTT(i))*Cの値の比較の結果が、Q<(Wmax/Ca(i)−RTT(i))*C、あるいは、ユーザパケットがTCPでなければ、ユーザパケットを受け付け、パケット蓄積部(バッファ)15へ送る。パケット転送部16は、パケット蓄積部15からパケットを取り出して、転送処理を行う(ステップ55)。   Further, the result of comparison between the above-described Q value and the threshold value (Wmax / Ca (i) −RTT (i)) * C is Q <(Wmax / Ca (i) −RTT (i)) * C, Alternatively, if the user packet is not TCP, the user packet is accepted and sent to the packet storage unit (buffer) 15. The packet transfer unit 16 takes out the packet from the packet storage unit 15 and performs a transfer process (step 55).

その後、パケット転送部16は、パケット蓄積部15にまだパケットがあるか否かを確認して、あれば、パケット蓄積部15から次のパケットを取り出して、転送処理を行うという動作を、パケット蓄積部15内にパケットがなくなるまで繰り返す。また、パケット転送部16は、パケットを読み出したときには、そのパケットのサイズをキュー長監視部12へ通知する。キュー長監視部12は、パケット転送部16からパケットサイズを受信した場合には、キュー長Qを、Q←Q−{該パケットサイズ}により更新する。   Thereafter, the packet transfer unit 16 checks whether or not there is still a packet in the packet storage unit 15. If there is, the packet transfer unit 16 takes out the next packet from the packet storage unit 15 and performs transfer processing. Repeat until there are no more packets in section 15. Further, when the packet transfer unit 16 reads a packet, the packet transfer unit 16 notifies the queue length monitoring unit 12 of the size of the packet. When receiving the packet size from the packet transfer unit 16, the queue length monitoring unit 12 updates the queue length Q by Q ← Q− {the packet size}.

以上、本発明の通信品質制御方法並びにその装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更や改良を行ってもよいことはいうまでもないことである。   The communication quality control method and apparatus of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. It goes without saying that you can go.

また、本発明の通信品質制御方法は、これを、TCP通信品質を維持するのに必要なバッファサイズを、設定が容易なパラメータのみを用いて算出する際に有効に用いることが可能であり、これにより無駄なバッファリソースを削減できるというバッファ設計の新たな方法をも提供するものである。   Further, the communication quality control method of the present invention can be used effectively when calculating the buffer size necessary for maintaining the TCP communication quality using only parameters that can be easily set, This also provides a new buffer design method capable of reducing useless buffer resources.

本発明の基になったTCP特性を説明する図で、バッファサイズを変えたときの、平均ファイル転送時間vsリンク使用率をシミュレーション実験により実測した結果を示すグラフである。It is a figure explaining the TCP characteristic based on this invention, and is a graph which shows the result of having measured the average file transfer time vs link utilization rate by the simulation experiment when changing the buffer size. 同、シミュレーション実験により、平均キューイング遅延時間vsリンク使用率を実測した結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the results of actual measurement of average queuing delay time vs link usage rate through simulation experiments. FIG. 本発明が適用されるネットワークの基本構成例を示す図である。It is a figure which shows the basic structural example of the network to which this invention is applied. 本発明における通信品質制御装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the communication quality control apparatus in this invention. 図4に示した通信品質制御装置のユーザ情報管理部11の動作を説明する動作フロー図である。FIG. 5 is an operation flowchart for explaining the operation of the user information management unit 11 of the communication quality control apparatus shown in FIG. 4. 図4に示した通信品質制御装置の廃棄閾値算出部14の動作を説明する動作フロー図である。FIG. 5 is an operation flowchart for explaining the operation of a discard threshold value calculation unit 14 of the communication quality control device shown in FIG. 4. 図4に示した通信品質制御装置のキュー長監視部12の動作を説明する動作フロー図である。FIG. 5 is an operation flowchart for explaining the operation of the queue length monitoring unit 12 of the communication quality control device shown in FIG. 4. 図4に示した通信品質制御装置のパケット廃棄決定部13の動作を説明する動作フロー図である。FIG. 5 is an operation flowchart for explaining the operation of the packet discard determination unit 13 of the communication quality control device shown in FIG. 4. 図4に示した通信品質制御装置のユーザ情報管理部11内に設けられる管理テーブル11aの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the management table 11a provided in the user information management part 11 of the communication quality control apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11 ユーザ情報管理部
12 キュー長監視部
13 パケット廃棄決定部
14 廃棄閾値算出部
15 パケット蓄積部(バッファ)
16 パケット転送部
21〜25,31〜34,41〜44,51〜55 処理ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 User information management part 12 Queue length monitoring part 13 Packet discard determination part 14 Discarding threshold calculation part 15 Packet accumulation part (buffer)
16 packet transfer part 21-25, 31-34, 41-44, 51-55 Processing step

Claims (5)

通信網におけるある中継リンクにTCPコネクションとUDPコネクションが多重されているとし、前記中継リンクの出力待ちパケットバッファのキュー長に応じてパケット廃棄を行う通信品質制御方法であって、
前記中継リンクの速度をC、TCP通信における最大ウインドーサイズをWmaxとし、前記中継リンクに多重されるTCPユーザiのアクセスリンク速度Ca(i)および前記ユーザiのTCP通信における往復伝播遅延時間の最小値RTTmin(i)を予め保持しておき、
前記ユーザiからのパケットがバッファに到着したときに、当該バッファにおける出力待ちキュー長Q[byte]が(Wmax/Ca(i)−RTTmin(i))*Cを超えている場合にはそのパケットを廃棄する
ことを特徴とする通信品質制御方法。
A communication quality control method in which a TCP connection and a UDP connection are multiplexed on a certain relay link in a communication network, and a packet is discarded according to a queue length of an output waiting packet buffer of the relay link,
The speed of the relay link is C, the maximum window size in TCP communication is Wmax, the access link speed Ca (i) of the TCP user i multiplexed on the relay link and the round-trip propagation delay time in the TCP communication of the user i The minimum value RTTmin (i) is held in advance,
When the packet from the user i arrives at the buffer, if the output waiting queue length Q [byte] in the buffer exceeds (Wmax / Ca (i) −RTTmin (i)) * C, the packet A communication quality control method characterized by discarding the communication.
通信網におけるある中継リンクにTCPコネクションとUDPコネクションが多重されているとし、前記中継リンクの出力待ちパケットバッファのキュー長に応じてパケット廃棄を行う通信品質制御方法であって、
前記中継リンクの速度をC、TCP通信における最大ウインドーサイズをWmaxとし、前記中継リンクに多重されるユーザのアクセスリンク速度の最小値Ca_minおよび前記ユーザiのTCP通信における往復伝播遅延時間の最小値RTTmin(i)の中で最も小さい値RTTmin_minを把握しておき、
TCPユーザからのパケットがバッファに到着したときに、当該バッファにおける出力待ちキュー長Q[byte]が(Wmax/Ca_min−RTTmin_min)*Cを超えている場合にはそのパケットを廃棄する
ことを特徴とする通信品質制御方法。
A communication quality control method in which a TCP connection and a UDP connection are multiplexed on a certain relay link in a communication network, and a packet is discarded according to a queue length of an output waiting packet buffer of the relay link,
The speed of the relay link is C, the maximum window size in TCP communication is Wmax, the minimum value Ca_min of the user's access link speed multiplexed on the relay link and the minimum value of the round-trip propagation delay time in the TCP communication of the user i Know the smallest value RTTmin_min in RTTmin (i),
When a packet from a TCP user arrives at a buffer, if the output waiting queue length Q [byte] in the buffer exceeds (Wmax / Ca_min−RTTmin_min) * C, the packet is discarded. Communication quality control method.
請求項1または2のいずれかに記載の方法でTCPパケットを廃棄し、
かつ、UDP通信に対する当該バッファでの許容遅延時間Dmax_UDPを予め定めておき、
UDPパケットが当該バッファに到着したときに、当該バッファにおける出力待ちキュー長Q[byte]がDmax_UDP*Cを超えている場合にはそのパケットを廃棄する
ことを特徴とする通信品質制御方法。
Discarding the TCP packet by the method according to claim 1 or 2;
In addition, an allowable delay time Dmax_UDP in the buffer for UDP communication is determined in advance,
A communication quality control method characterized in that, when a UDP packet arrives at the buffer, if the output waiting queue length Q [byte] in the buffer exceeds Dmax_UDP * C, the packet is discarded.
通信網におけるある中継リンクにTCPコネクションのみが多重されているとし、
前記中継リンクの出力待ちパケットバッファにパケットが到着したときに、バッファに空きがなかった場合に、そのパケットを廃棄する通信品質制御方法であって、
前記中継リンクの速度をC、TCP通信における最大ウインドーサイズをWmaxとし、
前記中継リンクに多重されるユーザのアクセスリンク速度の最小値Ca_minおよび各ユーザのTCP通信における往復伝播遅延時間の最小値の中で最も小さい値RTTmin_minを把握しておき、
当該バッファサイズを(Wmax/Ca_min−RTTmin_min)*Cに設定してバッファ設計を行う
ことを特徴とする通信品質制御方法。
Assume that only a TCP connection is multiplexed on a certain relay link in the communication network,
When a packet arrives at the output waiting packet buffer of the relay link, if there is no space in the buffer, a communication quality control method for discarding the packet,
The speed of the relay link is C, the maximum window size in TCP communication is Wmax,
Knowing the minimum value Ca_min of the user access link speed multiplexed on the relay link and the smallest value RTTmin_min among the minimum values of the round-trip propagation delay time in the TCP communication of each user,
A communication quality control method, wherein the buffer size is designed by setting the buffer size to (Wmax / Ca_min−RTTmin_min) * C.
通信品質制御を行う装置であって、
請求項1から3のいずれか1項に記載の方法でパケットの廃棄閾値を決定する手段と、
パケット到着時に出力待ちキュー長Q[bytes]を測定する手段と、
請求項1から3のいずれか1項に記載の方法でパケット廃棄を行う手段
を具備する
ことを特徴とする通信品質制御装置。
An apparatus for performing communication quality control,
Means for determining a packet discard threshold by the method according to any one of claims 1 to 3;
Means for measuring the output waiting queue length Q [bytes] when a packet arrives;
A communication quality control apparatus comprising means for discarding a packet by the method according to any one of claims 1 to 3.
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