JP2005064807A - ネットワーク機器の帯域調整システム、帯域調整装置および通信機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ネットワークに通信機器が追加、削除されたときに各通信機器の使用帯域を自動調整し、人手による各通信機器の使用帯域の調整作業を省けるようにする。
【解決手段】 帯域調整装置を備え、追加接続された通信機器から帯域要求情報を受信した場合または当該ネットワークから削除された通信機器を検出した場合、帯域要求情報および現在割り当てている通信機器の使用帯域を考慮して当該ネットワークに現在接続されている通信機器の台数で当該ネットワークの許容帯域を分割し、分割された帯域を現在接続されている各通信機器の使用帯域としてそれぞれ割り当て、割り当てた各使用帯域を帯域使用許可情報として対応するそれぞれの通信機器に通知する。
【選択図】 図1

Description

この発明は、ネットワーク上で通信を行う各通信機器の使用帯域を自動調整する帯域調整システム、帯域調整装置および通信機器に関するものである。
ネットワーク上でデジタル通信を行う場合、通信機器には、送信するデータを有効にするビットレート、すなわち使用帯域が要求される。また、ネットワークには単位時間当たりの伝送量を有効にする許容帯域がある。同一のネットワークに接続されている複数の通信機器の使用帯域の合計がネットワークの許容帯域を超えた場合、パケットロスやリトライなどが発生し、正常な通信が行えなくなる。データ転送の場合、これは転送遅延、映像の伝送ではコマ落ちなどの問題となって現れる。このことを防ぐには、同一のネットワークに接続する通信機器の数とそれらの使用帯域をあらかじめ決めておく必要がある。そのため従来は、人手によって各通信機器の使用帯域を設定することにより、ネットワークの許容帯域を超えないように管理してきた。
これに対し、人手によらずにネットワークの許容帯域を超過しないようにネットワークに接続されている複数の通信機器の使用帯域を動的に制御する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−18161号公報
従来のネットワーク機器の帯域調整方法は、以上のように構成されているが、以下のような問題があった。
まず人手による場合、ネットワークに新たな通信機器を追加した場合、その通信機器を含めた使用帯域がネットワークの許容帯域を超えないように、ネットワーク管理者がネットワークに接続された全通信機器の使用帯域を再設定する必要があり、人手による煩雑な作業が発生する。特に、ネットワーク管理者の目の届かない場所で通信機器の追加がなされた場合、ネットワーク管理者が通信機器の追加に気付き、通信機器の再設定を行うまでネットワーク機器の使用帯域超過が発生し、通信に支障が生じてしまう。また、逆にネットワークから通信機器を削除した場合、その通信機器が使用していた帯域は空き状態となり、ネットワークの帯域が有効に利用されなくなる。空いた帯域を使用するためには、やはり人間がネットワークに接続された通信機器の使用帯域を再設定しなければならず、煩雑な作業が発生するなどの問題があった。
また、特許文献1に開示されたものは、イベントの検出をトリガとして一定数の通信機器の間で使用帯域の割り当てを動的に変化させるもので、ネットワークへの通信機器の追加や削除に関連する帯域制御については解決していないという問題があった。
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、第1の目的は、ネットワークに接続された通信機器の使用帯域を自動調整し、特にネットワークに通信機器が追加、削除されたときに対応可能とするネットワーク機器の帯域調整システム、帯域調整装置および通信機器を得るものである。
この発明に係るネットワーク機器の帯域調整システムは、ネットワークの許容帯域に対応させてネットワークに接続される複数の通信機器の使用帯域を設定するネットワーク機器の帯域調整システムにおいて、当該ネットワークに接続され、各通信機器と使用帯域の設定に係る情報を交換する帯域調整装置を備えている。これらの通信機器は、当該ネットワークに追加接続された時には自らが要求する使用帯域を帯域要求情報として帯域調整装置に通知し、当該ネットワークに接続されている状態では、帯域調整装置から割り当てられた使用帯域を示す帯域使用許可情報を受信すると当該割り当てられた使用帯域に適合するよう自通信機器が扱う通信データを制御設定するものである。一方、帯域調整装置は、前記帯域要求情報を受信した場合または当該ネットワークから削除された通信機器を検出した場合、帯域要求情報および現在割り当てている通信機器の使用帯域を考慮して当該ネットワークに現在接続されている通信機器の台数で当該ネットワークの許容帯域を分割し、分割された帯域を現在接続されている各通信機器の使用帯域としてそれぞれ割り当て、割り当てた各使用帯域を帯域使用許可情報として対応するそれぞれの通信機器に通知するようにしたものである。
この発明は、ネットワークへの通信機器の追加、削除に対して連動して各通信機器の使用帯域を自動的に再計算、再設定するため、人による通信機器の帯域設定の手間を省くと共に、帯域超過による通信の支障を防止し、かつネットワークの許容帯域を最大限に使用して通信を行えるという効果がある。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるネットワーク機器の帯域調整システムの構成を示すブロック図である。図において、ネットワーク6は、例えばEthernet(登録商標)のようなLAN(ローカルエリアネットワーク)である。通信機器1〜4は、ネットワーク6に接続され相互にあるいは他に設けられた装置と通信を行う機器である。帯域調整装置5は、ネットワーク6に通信機器1〜4と同種の通信機器が新たに追加された場合あるいは削除される通信機器があった場合、ネットワーク6の許容帯域を超過しないように各通信機器の使用帯域を計算して割り当てる手段である。
図4はネットワークに接続された通信機器(代表して符号「1」で示す。)の内部構成を示すブロック図である。通信機器1は、この発明に係る部分の機能構成として、帯域要求情報送信手段8、帯域使用許可情報受信手段9および使用帯域制御手段10を備えている。帯域要求情報送信手段8は、ネットワーク6に追加接続された時に自らが要求する使用帯域を帯域要求情報として帯域調整装置5に対して送信する手段である。帯域使用許可情報受信手段9は、帯域調整装置5から割り当てられた使用帯域を示す帯域使用許可情報を受信する手段である。使用帯域制御手段10は、受信した帯域使用許可情報に基づいて自らの使用帯域に適合するよう通信装置が扱う通信データを制御し設定する手段である。
図5は帯域調整装置5の内部構成を示すブロック図である。帯域調整装置5は、帯域要求情報受信手段11、使用帯域計算手段12および帯域使用許可情報送信手段13を備えている。帯域要求情報受信手段11は、各通信機器からの帯域要求情報を受信する手段である。使用帯域計算手段12は、ネットワーク6の許容帯域を超過あるいは余剰させないように通信機器1〜5の各使用帯域を計算する手段である。帯域使用許可情報送信手段13は、計算した通信機器の各使用帯域を、対応するそれぞれの通信機器に対して通知する手段である。
先ず、ネットワークに通信機器が追加接続されたときの動作について図2により説明する。図2において太線枠で示される通信機器7は、ネットワーク6に新たに追加された機器とする。
通信機器7がネットワーク6に追加されると、通信機器7は自らが要求する使用帯域を帯域要求情報S000として帯域調整装置5に通知する。帯域調整装置5では、この帯域要求情報S000を帯域要求情報受信手段11で受信し、使用帯域計算手段12が、この情報S000に基づいてネットワーク6の許容帯域を超過しないように各通信機器1〜4,7の使用帯域を計算する。具体的例として図6により後述するが、ネットワーク6に接続されている通信機器の台数(図2では、通信機器1〜4,7からなる5台)でネットワーク6の許容帯域を分割し、分割された帯域を、接続されている通信機器の使用帯域としてそれぞれ割り当てるよう算出する。この計算に用いるネットワーク6の許容帯域、接続されている通信機器の台数等のデータは、帯域調整装置5が把握し記憶装置(図示せず)で保持している。
帯域調整装置5は、計算の結果得られた帯域使用許可情報S001を帯域使用許可情報送信手段13により各通信機器1〜4,7に通知する。各通信機器1〜4,7は、それぞれの帯域使用許可情報受信手段9により自己に対する帯域使用許可情報S001を受信する。帯域使用許可情報S001には、受信した通信機器に割り当てられた使用帯域が示されている。使用帯域制御手段10は、その帯域使用許可情報に基づいて、通信機器が扱う通信データを自らの使用帯域に適合するよう制御する。
ここで、使用帯域制御手段10の動作としては、通信装置がメインとして扱う通信データ(送信しようとするデータ)が自らに割り当てられた使用帯域よりデータ量が大きかった場合、その通信データのビットレートを落とす処理を行うことになる。例えば通信データが画像データであり、使用帯域が10Mbit/secとした場合、フレームレートを小さくしたり、1画像あたりのデータサイズを小さくしたりすることでビットレートを落とし適合させることになる。
次にネットワークから通信機器が削除されたときの動作について図3により説明する。破線で示される通信機器4はネットワーク6から削除された機器を示す。
ネットワーク6から通信機器4が削除されると、帯域調整装置5は、削除された機器を検出し、通信機器4が使用していた帯域を含めて通信機器1〜3が新たに使用できる使用帯域を再計算する。図3の場合、ネットワーク6に接続されている通信機器1〜3の台数(図3では3台)で、ネットワーク6の許容帯域を分割し、分割された帯域を、接続されている通信機器1〜3の使用帯域としてそれぞれ割り当てる。計算の結果、更新した帯域使用許可情報S002を、接続されている通信機器1〜3に送信する。なお、帯域使用許可情報S002を受信した通信機器1〜3の動作は、機器を追加したときに説明した動作と同様であるのでここでは説明を省略する。
上述の動作で、帯域調整装置5はネットワーク6に対して通信機器が追加または削除されたことを検出しているが、そのために帯域調整装置5は定期的にネットワーク6に接続されている通信機器に対して応答を求める短いパケットを送信している。帯域調整装置5は、図2のように通信機器7から新しい応答があった場合にはネットワーク6に追加された機器であることを判断する。一方、パケットを送ったところ、図3のように通信機器4からの応答が無かった場合にはネットワーク6から削除された機器であると判断する。この判断にあたっては、前に確認し記憶している接続状態のデータと照合することで行えばよい。なお、応答信号として帯域要求情報を用いるようにしてもよい。
図6はネットワークに対する通信機器の追加、削除時における使用帯域の変更状況を示すが、ここでは、ネットワークの許容帯域を通信機器の台数で等分割して使用帯域を得る例について説明する。図において、中央に示される標準設定は、通信機器が4台接続されていることを示すものとする。矢印で示される「(1)機器削除」後は、図3で説明したように通信機器が1台削除され、ネットワークに接続されている通信機器が3台になったときの状況について示す。この場合、削除された通信機器が最初に使用していた使用帯域が空くことで、ネットワークの許容帯域の使用効率が低下しようとする。そのため、使用帯域計算手段12が、残りの接続された各通信機器の1台あたりの使用帯域を増加させるように計算することにより、ネットワークの許容帯域を最大限に利用できるように調整する。
一方、矢印で示される「(2)機器追加」後は、標準設定に対して新たに通信機器が1台追加され、図2で説明したようにネットワークに接続される通信機器が5台になったときの状況について示す。この場合、追加された機器が他の4台の使用帯域と同じ帯域を使用することになると、ネットワークの許容帯域をオーバーし、通信に支障を来たすことになる。そのため、使用帯域計算手段12が、通信機器1台あたりの使用帯域を縮小して機器5台の合計使用帯域がネットワークの許容帯域を超過しないように調整する。
なお、通信機器に使用帯域を割り当てる場合、優先順位を予め設定しておけばよい。優先順位としては、例えば通信機器の接続順がある。また、要求する使用帯域が大きい機器順にその使用帯域を割り当てるようにしてもよい。
以上のように、この実施の形態1によれば、ネットワークへの通信機器の追加、削除に連動して各通信機器の使用帯域を自動的に再計算、再設定するので、人間による通信機器の帯域設定の手間を省き、ネットワークの許容帯域に対して帯域超過による通信の支障を防止し、かつ使用効率の低下をなくして通信を行えるようにする効果が得られる。
実施の形態2.
図7はこの発明の実施の形態2による通信機器の内部構成を示すブロック図である。図において、図4と同一および相当する部分には同一符号を付す。ここでは、通信機器1が新たに帯域比較手段16およびアラーム送信手段17を備える。帯域比較手段16は、通知する帯域要求情報が示す要求する使用帯域と受信した帯域使用許可情報が示す許可された使用帯域を比較する手段である。アラーム送信手段17は、帯域比較手段16で比較された両使用帯域が異なることを示す出力に基づいてアラームを送信する手段である。
次に、前述の実施の形態1との相違点を中心に動作を説明する。
通信機器1は、自らが要求する使用帯域を帯域要求情報としてネットワーク6に対して通知するが、さらに同じ情報を帯域比較手段16にも通知する。一方、帯域使用許可情報受信手段9が受信した使用帯域情報は、使用帯域制御手段10と帯域比較手段16にも通知される。帯域比較手段16は、要求する使用帯域と許可された使用帯域を比較し、許可された使用帯域が要求する使用帯域の範囲外にある場合、アラーム送信手段17によりネットワーク6にアラームを通知する。
通信機器1が、要求する使用帯域として、例えば「XMbs以上、YMbps以下」というように一定の幅を持たせて帯域要求情報を送信し、帯域調整装置5から、許可する使用帯域ZMbpsを受信したとする。帯域比較手段16における比較処理で、X<Z<Yであれば、使用帯域ZMbpsを自己の使用帯域として受け入れることになる。一方、Z<X<Yであった場合には、不適当としてアラームを帯域調整装置5宛に送信する。ただし、帯域調整装置5は、X<Y<Zとすることはなく、Z=Yと設定する。
以上のように、この実施の形態2によれば、帯域自動調整の結果が通信機器の管理者あるいはネットワークの管理者の意図しない設定になったとしてもアラームで通知されるため、ネットワーク通信の支障を未然に防ぐことにつなげる効果が得られる。
実施の形態3.
図8はこの発明の実施の形態3によるネットワーク機器の帯域調整システムの構成を示すブロック図である。図において、図1と異なるのは単独の帯域調整装置を備えず、この実施の形態3の特徴を持つ通信機器18〜22と、これら機器が接続されるネットワーク6で構成されている。通信機器18〜22のそれぞれは、図9に代表して示される通信機器18の内部構成を備えており、図4の通信機器1の構成に相当する部分には同一符号を付して示す。図4と異なるのは使用帯域計算手段14および帯域使用情報受信手段15を備えている点である。
ここで、帯域要求情報送信手段8は、自らが要求する使用帯域の帯域要求情報と、最終的に決まった自らの使用帯域の帯域使用情報をネットワーク6に通知する手段である。帯域使用情報受信手段15は、他の通信機器からそれぞれに割り当てられた使用帯域を表す帯域使用情報を受信する手段である。また、使用帯域計算手段14は、受信した他の通信機器の帯域使用情報からネットワーク6の許容帯域を超過あるいは余剰させないように自らの使用帯域を計算する手段である。使用帯域制御手段10は、計算結果に基づいて通信装置が扱う通信データを、自らの使用帯域に適合するよう制御する制御手段である。
次に動作を説明する。
ネットワークに接続されている各通信機器同士が応答を求める短いパケットを互いに送信し合っており、各通信機器はその応答の有無により追加あるいは削除された機器を判断している。図8では、ネットワーク6に接続されている既存の通信機器18〜21に対して、通信機器22(太枠)が新たにネットワーク6に追加されたものとする。追加された通信機器22は、自らが要求する使用帯域を表す帯域要求情報S003を、既に接続されている通信機器18〜21に対して送信する。通信機器18〜21では、それぞれの帯域使用情報受信手段15で、通信機器22からの帯域要求情報S003を受信する。また、その前に、帯域使用情報受信手段15は、接続されている通信機器それぞれの帯域使用情報を受信して、記憶装置(図示せず)に保持させている。
使用帯域計算手段14は、受信した通信機器22の帯域要求情報S003、それ以外の通信機器の帯域使用情報およびネットワークの許容帯域を基に最終的な自らの使用帯域を計算する。使用帯域制御手段10は、その計算結果に基づいて通信装置が扱う通信データを自らの使用帯域に適合するよう制御する。一方、使用帯域計算手段14の計算結果、すなわち割り当てられた自らの使用帯域の帯域使用情報は、帯域要求情報送信手段8からネットワーク6を介して他の通信機器に送信され、他の通信機器がそれぞれの使用帯域を計算するための情報として用いられる。また、ネットワーク6からいずれかの通信機器が削除されたことが検出された場合、現在接続されている通信機器の帯域使用情報を考慮して自らの使用帯域を同様に算出する。ネットワーク6に接続されている通信機器は、それぞれの使用帯域を再設定し、ネットワークの許容帯域を有効に利用するように設定する。
なお、図8では煩雑になるのを避けるため、通信機器22から通信機器18〜21への帯域使用情報の流れしか示していないが、実際は通信機器18〜21および22が互いの使用帯域を相互にやり取りして自分の使用帯域を調整するための流れもある。
次に、優先順位として、要求する使用帯域の大きい順に帯域を割り当てる方法を採用した場合についての動作例について述べる。新たにネットワーク6に接続された通信機器22から帯域要求情報が送信されると、その帯域要求情報を受信した他の通信機器18〜21は、使用帯域計算手段14において通信機器22の要求する使用帯域と自分の要求する使用帯域を比較する。相手の要求する使用帯域の方が優先順位が高い場合には、自分の使用帯域を削って通信機器22に帯域を与えるように計算を行う。一方、相手の要求する使用帯域の方が優先順位が低い場合には、現状の自分の使用帯域を維持する。また、優先順が等しい場合には、優先順位の等しい機器同士で帯域を等分割することで使用帯域を割り当てればよい。もう少し具体例をあげると、図8で100bit/secのネットワーク6で各通信機器18〜21が25Mbit/secの使用帯域で動作していたところに、要求する使用帯域30bit/secの通信機器22が追加接続された場合、最初に通信機器22が30bit/secを確保する。次に、残った帯域70bit/secを通信機器18〜21が4等分してそれぞれ使用帯域を17bit/secに設定するという方法をとることである。
上記実施の形態1および実施の形態2では、帯域調整装置が通信機器とは独立して設けられ、各通信機器の使用帯域を割り当てるようにしているが、この実施の形態3では、各通信機器が自律して自己の使用帯域を決めることができる。
以上のように、実施の形態3によれば、ネットワークに接続された各通信機器が使用帯域情報を相互に通信することによって自律的に使用帯域の設定を制御する構成にしたので、ネットワーク機器だけで使用帯域の自動調整を実現でき、実施の形態1で示したと同様の効果が得られる。また、通信機器だけで使用帯域の自動調整が実現でき、実施の形態1および実施の形態2のような帯域調整装置を別途用意する必要が無いため、システム構成を単純化できるという効果が得られる。
なお、以上のようにこの発明を実施の形態1乃至3について述べてきたが、通信機器および帯域調整装置において、この発明を構成する各手段の機能は、CPUおよび記憶装置を主体としてソフトウェアプログラムを適用することで実現できるものである。
この発明の実施の形態1によるネットワーク機器の帯域調整システムの構成を示すブロック図である。 同実施の形態1に係る新たに通信機器が追加されたときの動作を説明するブロック図である。 同実施の形態1に係る通信機器が削除されたときの動作を説明するブロック図である。 この発明の実施の形態1に係る通信機器の内部構成を説明するブロック図である。 この発明の実施の形態1に係る帯域調整装置の内部構成を説明するブロック図である。 この発明の実施の形態1に係る使用帯域の変更状況を示す説明図である。 この発明の実施の形態2に係る通信機器の内部構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態3によるネットワーク機器の帯域調整システムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態3に係る通信機器の内部構成を示すブロック図である。
符号の説明
1〜4,18〜22 通信機器、5 帯域調整装置、6 ネットワーク、8 帯域要求情報送信手段、9 帯域使用許可情報受信手段、10 使用帯域制御手段、11 帯域要求情報受信手段、13 帯域使用許可情報送信手段、12,14 使用帯域計算手段、15 帯域使用情報受信手段、16 帯域比較手段、17 アラーム送信手段。

Claims (6)

  1. ネットワークの許容帯域に対応させてネットワークに接続される複数の通信機器の使用帯域を設定するネットワーク機器の帯域調整システムにおいて、
    当該ネットワークに接続され、各通信機器と使用帯域の設定に係る情報を交換する帯域調整装置を備え、
    前記通信機器は、当該ネットワークに追加接続された時には自らが要求する使用帯域を帯域要求情報として前記帯域調整装置に通知し、当該ネットワークに接続されている状態では、前記帯域調整装置から割り当てられた使用帯域を示す帯域使用許可情報を受信すると当該割り当てられた使用帯域に適合するよう自通信機器が扱う通信データを制御設定し、
    前記帯域調整装置は、前記帯域要求情報を受信した場合または当該ネットワークから削除された通信機器を検出した場合、前記帯域要求情報および現在割り当てている通信機器の使用帯域を考慮して当該ネットワークに現在接続されている通信機器の台数で当該ネットワークの許容帯域を分割し、分割された帯域を現在接続されている各通信機器の使用帯域としてそれぞれ割り当て、割り当てた各使用帯域を帯域使用許可情報として対応するそれぞれの通信機器に通知するようにしたことを特徴とするネットワーク機器の帯域調整システム。
  2. 通信機器が、自らが要求した使用帯域と受信した帯域使用許可情報が示す許可された使用帯域を比較し、前記自らが要求した使用帯域の条件が満たされていない場合にアラーム信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項1記載のネットワーク機器の帯域調整システム。
  3. ネットワークの許容帯域に対応させてネットワークに接続される複数の通信機器の使用帯域を設定する帯域調整装置であって、
    当該ネットワークに追加接続された通信機器からの帯域要求情報を受信した場合または当該ネットワークから削除された通信機器を検出した場合、前記帯域要求情報および現在割り当てている通信機器の使用帯域を考慮して当該ネットワークに現在接続されている通信機器の台数で当該ネットワークの許容帯域を分割し、分割された帯域を現在接続されている各通信機器の使用帯域としてそれぞれ割り当て、割り当てられた各使用帯域を帯域使用許可情報として対応するそれぞれの通信機器に通知するようにしたことを特徴とする帯域調整装置。
  4. ネットワークに追加接続された通信機器からの帯域要求情報を受信した場合または当該ネットワークから削除された通信機器を検出した場合、前記帯域要求情報および現在割り当てている通信機器の使用帯域を考慮して当該ネットワークに現在接続されている通信機器の台数で当該ネットワークの許容帯域を分割し、分割された帯域を現在接続されている各通信機器の使用帯域としてそれぞれ割り当て、割り当てられた各使用帯域を帯域使用許可情報として対応するそれぞれの通信機器に通知する帯域調整装置と使用帯域の設定に係る情報を交換するする通信機器であって、
    当該ネットワークに追加接続された時に自らが要求する使用帯域を帯域要求情報として前記帯域調整装置に送信し、当該ネットワークに現在接続されている状態では、前記帯域調整装置から割り当てられた使用帯域を示す帯域使用許可情報を受信すると当該割り当てられた使用帯域に適合するよう自己が扱う通信データを制御設定するようにしたことを特徴とする通信機器。
  5. 自らが要求した使用帯域と受信した帯域使用許可情報が示す許可された使用帯域を比較し、前記自らが要求した使用帯域の条件が満たされていない場合にアラーム信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項4記載の通信機器。
  6. 接続されるネットワークを介して通信データを送信する通信機器であって、
    当該ネットワークに追加接続されたときには自らが要求する使用帯域を帯域要求情報として他の通信機器に通知し、
    他の通信機器からの帯域要求情報を受信した場合または当該ネットワークから削除された通信機器を検出した場合、受信した帯域要求情報および既に保持している通信機器の帯域使用情報を考慮して当該ネットワークに現在接続されている通信機器の台数で当該ネットワークの許容帯域を分割し、分割された帯域から自らの使用帯域を算出し、
    算出した自らの使用帯域に適合するよう自己が扱う通信データを制御設定すると共に、当該算出した自らの使用帯域を帯域使用情報として他の通信機器に通知するようにしたことを特徴とする通信機器。
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