JP2006324988A - トラヒック制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＰＬＳ網の最低保証帯域型クラスにおいて、最低保証帯域型クラスの余剰帯域が、ＵＤＰトラヒックに対してより公平に配分できるようにする。
【解決手段】
ＬＳＰ毎ＵＤＰ廃棄確率算出部１０６は、ＡＦ^udpバッファ１４２、ＡＦ^tcpバッファ１４３のキュー長ｑ，ｌいずれかがが、しきい値ｑ_out ^m _i ⁿ，ｌ_out ^m _i ⁿを超えていた場合に、まず、トラヒック測定部１０２で測定している各ＬＳＰ_iのＥＥ，ＡＦ_in ^tcp，ＡＦ_in ^udpのトラヒックレートｅ_i，ａ_i ^tcp，ａ_i ^udpを用いて出力リンク（リンク帯域Ｃ）におけるＡＦ余剰帯域ｅｘを求め、各ＬＳＰ_iのＵＤＰトラヒックヘ配分すべきＡＦ余剰帯域Ｂ_i ^udpを求め、求めた各ＬＳＰ_iのＵＤＰトラヒックヘ配分すべきＡＦ余剰帯域Ｂ_i ^udpとＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpのトラヒックレートｂ_i ^udpからＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpを算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＤｉｆｆＳｅｒｖ（Differentiated Services）をサポートするＭＰＬＳ（Multiprotocol Label Switching ）網におけるパケット廃棄及びパケット交換を行うトラヒック制御装置及び方法に関し、特に、輻輳を検出した装置の出力インタフェースを共有する複数のラベルスイッチパス（ＬＳＰ：Label Switched Path）毎に、ＵＤＰトラヒックの廃棄率を算出するトラヒック制御装置に及び方法に関するものである。

ＭＰＬＳ（Multiprotocol Label Switching ）は、データリンクヘッダとＩＰパケットヘッダとの間に、固定長のＳｈｉｍヘッダ（ＭＰＬＳラベル）を付与し、Ｓｈｉｍヘッダ内のラベルの値に基づいて、当該パケットを高速に転送する技術である。ＭＰＬＳによるパケットの転送経路は、ＬＳＰ（Label Switched Path）とよばれている。ＬＳＰには、要求帯域を設定することが可能であり、例えば、ＣＲ−ＬＤＰ（Constraint Routed Label Distribution Protocol）やＲＳＶＰ−ＴＥ（Resource Reservation Protocol Traffic Engineering）などのシグナリングプロトコルを用い、ＬＳＰが通過する各リンクにおいて要求される帯域以上の空き帯域がある経路を、明示的に設定しまた制御することが可能となっている。

また、ＭＰＬＳにおいても、ＤｉｆｆＳｅｒｖ（Differentiated Services）とよばれる 通信品質（ＱｏＳ）を提供することが可能となっている。ＭＰＬＳにおけるＤｉｆｆＳｅｒｖでは、ＩＰパケットヘッダに記入されたコード（ＤＳコードポイント）に従ってクラス別に定義されるトラヒック制御（ＰＨＢ：Per Hop Behavior）と同様な制御を、Ｓｈｉｍヘッダ内のＥＸＰフィールド値を用いて、通信品質の提供を実現しており、ＥＦ（Expedited Forwarding）クラスとＡＦ（Assured Forwarding）クラスのＰＨＢが定義されている。

ＥＦクラスのＰＨＢは、専用線型サービスを実現するものであり、ＭＰＬＳノードの出力ポートにおいて、ＥＦクラスのパケット（ＥＦパケット）が収容されるキューの出力優先度を最優先にすることで、遅延，パケット廃棄確率，及びジッターなどの低い高品質な専用線的サービスを実現する。このＰＨＢでは、通常、ＬＢＰの起点ノードである送信側エッジノード（エッジルータ：ＬＥＲ）において、ＥＲパケットによるＬＳＰへの入力ＥＦトラヒックは、ＬＳＰの要求帯域以下となるように制限される。

ＡＦクラスのＰＨＢは、最低保証帯域型サービスを実現するものである。このＰＨＢでは、ＡＦクラスのパケット（ＡＦパケット）は、ＬＳＰの要求帯域からＥＦクラスのトラヒックが使用した残りである残余域を、ＡＦ最低保証帯域（ＡＦ保証帯域）として使用し、ＡＦ保証帯域内であれば、ＡＦパケットによるＬＳＰへの入力ＡＦトラヒックは、ＭＰＬＳ網内で損失されることなく転送が保証される。さらに、ＬＳＰの起点ノードである送信側エッジノードにおいて、ＬＳＰが通過する出力リンクに空き帯域があれば、ＡＦ保証帯域以上の帯域を使用し、ＡＦトラヒックをＬＳＰを通してＭＰＬＳ網内に流入させることが、このＰＨＢでは許されている。

この際、ＡＦパケットに違反を表すマーキングが付与される。なお、以降では、上記マーキングが付与されたＡＦパケットをＡＦ_outクラスのパケットとしてＡＦ_outパケットと呼び、上記マーキングが付与されていないＡＦパケットは、ＡＦ_inクラスのパケットとしてＡＦ_inパケットとよぶ。ＭＰＬＳノードのＡＦバッファでキュー長が輻輳検出のしきい値を超えて輻輳状態と判定された場合に、ＲＩＯ（RED with IN/OUT）とよばれる手法で、予めキュー長に応じて定義された廃棄確率で、ＡＦ_outパケットが、優先的に廃棄される。

なお、ＭＰＬＳ網では、上述したように、ＣＲ−ＬＤＰなどのシグナリングプロトコルを用いてＬＳＰの要求帯域を収容することが可能な経路を選択してＬＳＰが設定でき、網全体の負荷の偏りを回避して網の資源（リソース）を有効に利用できる。このことから、ＭＰＬＳ網では、出力インタフェースで競合するＬＳＰの要求帯域の総和は、出力リンク帯域以下（オーバプロビジョニング）であるとし、輻輳時においても、網内の転送が保証されているＡＦ_inパケットは、廃棄されないものとしている。

以下、ＭＰＬＳ網について図を用いて簡単に説明する。図３は、ＭＰＬＳ網の構成例を概略的に示す構成図である。網事業者によって運営されるＭＰＬＳ網３００は、エッジノード３０１，エッジノード３０２，エッジノード３０３，エッジノード３０４，エッジノード３０５，エッジノード３０６，エッジノード３０７，エッジノード３０８とコアノード３０９，コアノード３１０，コアノード３１１，コアノード３１２が、リンクによって相互に接続して構成されている。各エッジノードには、網事業者の顧客のネットワークであるカスタマ網３１３，カスタマ網３１４，カスタマ網３１５，カスタマ網３１６，カスタマ網３１７，カスタマ網３１８が接続されている。

例えば、ＣＲ−ＬＳＰやＲＳＶＰ−ＴＥなどのシグナリングプロトコルによって、カスタマ網３１３からカスタマ網３１６へのＩＰパケットをＭＰＬＳ網３００で転送する経路として、エッジノード３０１−コアノード３０９−コアノード３１２−エッジノード３０７を経由するＬＳＰ₁（要求帯域ｃ₁）が、収容可能なリンクの上に設定されている。また、カスタマ網３１４からカスタマ網３１７へのＩＰパケットをＭＰＬＳ網３００で転送する経路として、エッジノード３０２−コアノード３０９−コアノード３１２−エッジノード３０６を経由するＬＳＰ₂（要求帯域ｃ₂）が、収容可能なリンクの上に設定されている。また、カスタマ網３１５からカスタマ網３１８へのＩＰパケットをＭＰＬＳ網３００で転送する経路として、エッジノード３０３−コアノード３０９−コアノード３１２−エッジノード３０５を経由するＬＳＰ₃（要求帯域ｃ₃）が、収容可能なリンクの上に設定されている。また、図３中に矢印で示すように、ＬＳＰは片方向毎に設定される。

ＩＰパケットを端末間で送受信するトランスポートプロトコルにＴＣＰを利用したＩＰパケットのみがＡＦクラスであるとした場合、図３に示すコアノード３０９の出力port1のように、複数のＬＳＰが競合する出力portにおいてＡＦバッファが輻輳し、ＲＩＯが定める廃棄確率で違反マーキングのあるＡＦパケットが優先的に廃棄されると、各ＬＳＰに入力されたＡＦクラスのＴＣＰトラヒックの特性を表すパラメータの相違により、ＡＦ余剰帯域がＬＳＰの間に不公平に配分される場合が発生する。なお、上記パラメータには、ＲＴＴ，パケットサイズ，ＴＣＰコネクション数，ＴＣＰプロトコル実装バージョンなどがある。例えば、あるＬＳＰのＡＦ保証帯域の方が他のＬＳＰのＡＦ保証帯域より多くても、配分されるＡＦ保証帯域は他より少なく、この結果、配分されたすべてのＡＦ帯域（ＡＦ保証帯域，ＡＦ余剰帯域）も他より少なくなることがある。

上述した不公平なＡＦ余剰帯域配分あるいは不公平なＡＦ帯域配分は、より多くのＡＦ保証帯域を獲得してＡＦトラヒックの品質を向上させるために、多くのＬＳＰ要求帯域を購買あるいは契約しようとするＬＳＰユーザの意欲を減退させ、網事業者がＬＳＰユーザにＡＦトラヒック品質向上のために、ＬＳＰ要求帯域増設を勧めるというビジネスモデルを妨げる。

上述したＡＦ帯域不公正配分の問題を解消するために、ＴＣＰトラヒックのみをＡＦクラスとした場合を想定し、ＬＳＰユーザが契約したＡＦ保証帯域に見合ったＡＦ帯域をＬＳＰユーザが享受できるように、各ＬＳＰのＡＦ保証帯域に比例したＬＳＰ間ＡＦ帯域配分を実現しようとしたトラヒック制御装置が提案されている（非特許文献１参照）。非特許文献１では、ＷＦ−ＲＩＯ（Weighted Fair RIO）とよばれるトラヒック制御処理が提案されている。

以下、非特許文献１に示されたトラヒック制御装置について説明する。このトラヒック制御装置は、ＴＣＰトラヒックのみをＡＦクラスとした場合を想定し、ＭＰＬＳ網のノードの各出力portにおいて、ＡＦバッファの輻輳を検知した際に、出力portを競合している複数のＬＳＰ間で、「各ＬＳＰのＡＦ保証帯域の比で、ＡＦ余剰帯域（ＡＦ帯域）をＬＳＰ間に配分する」というＡＦ帯域配分ポリシに則り、ＬＳＰ要求帯域からＥＦトラヒックレートを差し引いた残帯域であるＡＦ保証帯域の比で、ＡＦ余剰帯域を各ＬＳＰへ配分するＬＳＰ毎のＡＦ_outパケット廃棄率を算出して適用している。

より詳細に説明すると、図４に示すように、非特許文献１によるトラヒック制御装置４０１は、トラヒック測定部４０２，トラヒック制御部４０３，出力バッファ管理部４０４，ＬＳＰ毎廃棄確率算出部４０５を備えている。また、出力バッファ４０４は、ＥＦバッファ４０１及びＡＦバッファ４４２を含む複数のバッファを備えている。

トラヒック測定部４０２は、トラヒック制御装置４０１へ入力されるパケットのＳｈｉｍヘッダのラベル値及びＥＸＰ値から、各ＬＳＰiの各クラス（ＥＦ，ＡＦ_in，ＡＦ_out）の流入トラヒックレート（ｅ_i，ａ_i，ｂ_i）を測定する。出力バッファ管理部４０４において、ＡＦバッファ４４２には、キュー長qにしきい値（ｑ_out ^mini,ｑ_out ^max,ｑ_out ^min＜ｑ_out ^max）が設けられている。パケットが出力バッファ管理部４０４へ入力される度に、このパケットのＥＸＰ値からパケットのクラス（ＥＦ，ＡＦ_in，ＡＦ_out）を読み取り、ＥＦクラスであれば、ＥＦバッファを選択して上記パケットを挿入する。また、出力バッファ管理部４０４へ入力されたパケットのクラスが、ＡＦ_in，ＡＦ_outのいずれかであれば、ＡＦバッファ４２２が選択され、入力されたパケットをＡＦバッファ４２２に挿入する。また、出力バッファ管理部４０４は、各バッファにキューイングされているパケットの出力サービス順序規律を管理し、ＥＦバッファ４４１，ＡＦバッファ４２２の優先順位で出力サービスを行う。

ＬＳＰ毎廃棄確率算出部４０５は、ＡＦバッファ４２２のキュー長qが輻輳検出のしきい値ｑ_out ^miniを超えていた場合に、ＲＩＯによって予め定められているキュー長qに応じたＡＦ_out ^tcpパケットのパケット廃棄確率Ｐｂを以下の（１）式により求める。

さらに、各ＬＳＰ_iのクラス（ＥＦ，ＡＦ_in，ＡＦ_out）別のトラヒックレート（ｅ_i，ａ_i，ｂ_i）を用いて以下の（２）式で示されるＬＳＰ_i毎の重み付け値ｗ_iをＰｂに乗じ、ＬＳＰ_iのＡＦ_outパケットの廃棄確率Ｐｂ_i（＝Ｐｂ×ｗ_i）を算出する。（２）式におけるｗ_i’は、更新前の重み付け値であり、ｗ_i’の初期値は１である。（２）式におけるｒ_iは、以下の（４）式に示すように、各ＬＳＰ_i（要求帯域ｃ₁）のＡＦ保証帯域ａi（＝ｃ_i−ｅ_i）に対してＡＦトラヒックが使用している、すなわち各ＬＳＰ_iに配分されたＡＦ帯域（ａ_i＋ｂ_i）の比を示している。また、ＡＦ帯域配分ポリシを表す（３）式に示すように、各ＬＳＰ_iのｒ_iは等しいことが望ましく、このＡＦ帯域配分ポリシへの適合度を、ｒ_iの分散の程度で示した（５）式のＩｎｄｅｘ値で評価し、ｒ_iのＬＳＰ間のバラツキが大きくなると、Ｉｎｄｅｘ値が低下するため、Ｉｎｄｅｘ値からＡＦ帯域配分ポリシへの適合度が低下したと判断できる。このように適合度が低下したと判断すると、（２）式を用いて更新する。

（２）式の重み付け値ｗ_iは、ＴＣＰトラヒックレートがパケット廃棄確率の平方根に反比例する特性や公平ポリシなどを利用して導出される。各ＬＳＰのＡＦクラスに収容されるＴＣＰトラヒックの特性を表すパラメータ（ＲＴＴ，パケットサイズ，ＴＣＰフロー数，ＴＣＰバージョン）は、導出の過程で相殺され、重み付け値ｗ_iの算出に不要であるという特徴を持つ。なお、導出の過程については、非特許文献１に詳細が示されている。

トラヒック制御部４０３は、トラヒック制御装置４０１へ入力されたパケットのクラスがＡＦ_out以外であれば、これを出力バッファ管理部４０４へ渡す。これに対し、入力したパケットのクラスがＡＦ_out ^udpであれば、ＡＦバッファ４２２のキュー長ｑがしきい値ｑ_out ^miniを超えていた場合に、このパケットのラベル値からＬＳＰ_iを判別し、ＬＳＰ毎廃棄確率算出部４０５が算出するＬＳＰ_iのＡＦ_outパケットの廃棄確率Ｐｂ_iでパケットを廃棄する。

次に、トラヒック制御装置４０１における一連のトラヒック制御処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ５００で、トラヒック制御装置４０１が起動されてトラヒック制御処理が開始されると、トラヒック即測定部４０２がトラヒック制御装置４０１に入力されるパケットのＳｈｉｍヘッダのラベル値及びＥＸＰ値からＬＳＰ及びクラスを識別子、各ＬＳＰ_iへの各クラス（ＥＦ，ＡＦ_in，ＡＦ_out）の流入トラヒックレートを測定すると共に、当該パケットをトラヒック制御部４０３へ渡す（ステップＳ５０２）。

次に、ステップＳ５０２で、トラヒック制御部４０３が、入力されたパケットのクラスを判定する。トラヒック制御部４０３は、入力されたパケットのクラスがＡＦ_out以外であれば、このパケットを出力バッファ管理部４０４へ渡す。一方、トラヒック制御部４０３は、入力されたパケットのクラスがＡＦ_outであれば、このパケットのラベル値からＬＳＰ_iを判別し、ＬＳＰ_iのＡＦ_outパケットの廃棄確率Ｐｂ_iの算出をＬＳＰ毎廃棄確率算出部４０５に依頼する。

上述したトラヒック制御部４０３の判定の結果、ＬＳＰ_iのＡＦ_outパケットの廃棄確率Ｐｂ_iの算出依頼を受けたＬＳＰ毎廃棄確率算出部４０５は、ＲＩＯによって予め定められているキュー長ｑに応じたＡＦ_out ^tcpパケットのパケット廃棄確率Ｐｂを、上記（１）式のように求め、さらに、各ＬＳＰ_iのクラス（ＥＦ，ＡＦ_in，ＡＦ_out）別のトラヒックレート（ｅ_i，ａ_i，ｂ_i）を用い、（２）式で表されるＬＳＰ_i毎の重み付け値ｗ_iをＰｂに乗じ、ＬＳＰ_iのＡＦ_outパケットの廃棄確率Ｐｂ_i（＝Ｐｂ×ｗ_i）を算出する（ステップＳ５０３）。また、ＬＳＰ毎廃棄確率算出部４０５は、算出した廃棄確率Ｐｂ_iを、トラヒック制御部４０３へ応答する。

ＬＳＰ毎廃棄確率算出部４０５より算出結果の応答を受け付けたトラヒック制御部４０３は、受け付けた廃棄確率Ｐｂ_iでＬＳＰ_iのＡＦ_outパケットを廃棄するため、例えば０以上１以下の乱数を発生させ、廃棄確率Ｐｂ_i以下の値が出ればこのパケットを廃棄し、発生した乱数が廃棄確率Ｐｂ_iを超えていれば、当該パケットを出力バッファ管理部４０４へ渡す（ステップＳ５０４）。

以上のことにより、ＡＦ_out以外のパケットもしくはＡＦ_outパケットをトラヒック制御部４０３より受けた出力バッファ管理部４０４は、受け付けたパケットのＥＸＰ値からこのパケットのクラス（ＥＦ，ＡＦ_in，ＡＦ_out）を読み取り、まず、クラスがＥＦであればＥＦバッファ４４１に受け付けたパケットを挿入し、クラスがＡＦであればＡＦバッファ４４２に受け付けたパケットを挿入する。また、出力バッファ管理部４０４は、各バッファにキューイングされているパケットの出力サービス順序規律を管理し、ＥＦバッファ４４１，ＡＦバッファ４４２の優先順位で出力する（ステップＳ５０５）。

以上のステップＳ５０１〜Ｓ５０５の各処理は、トラヒック制御装置４０１が停止するまで行われ（ステップＳ５０６）、トラヒック制御装置４０１が停止されると、上述したトラヒック制御処理が終了する（ステップＳ５０７）。

K.Tsunekawa, "Weighted Fair RIO for AF Bandwidth Allocation in a Diffserv-Capable MPLS Network", IFIP/IEEE MMNS2004, pp.152-163, Oct.2004. N.Seddigh, et al., "Bandwitdth Assurance Issue for TCP Flows in a Diffserentiated Service Net-work", IEEE GLOBECOM'99, pp.1792-1798. 恒川 健司、"ＡＦ最低保証帯域のＴＣＰ／ＵＤＰ配分比をコントロールするマーキング法の提案"、電子情報通信学会総合大会、Ｂ−７−６６，Mar. ２００５．

上述した従来の技術では、ＴＣＰトラヒックのみをＡＦクラスとした場合を想定し、ＬＳＰ毎に求めたＡＦ_outパケット廃棄確率を適用することで、「各ＬＳＰ_iのＡＦ保証帯域ａ_iに比例してＡＦ余剰帯域ｂ_iを求める」というＡＦ帯域配分ポリシに則り、ＬＳＰ間のＡＡＦ余剰帯域配分を実現している。

しかしながら、ＩＰパケットを端末間で送受信するトラスポートプロトコルには、ＴＣＰ以外にもＵＤＰ（User Datagram Protocol）がある。ＴＣＰプロトコルには、輻輳時にパケット廃棄を検出し、送信レートを自立的に抑制するなどの輻輳制御機能を備えているが、このような輻輳制御機能が、ＵＤＰプロトコルにはない。

ＴＣＰトラヒックとＵＤＰトラヒックとがＡＦクラスに混在した場合、パケット廃棄を検知して送信レートを抑制するＴＣＰプロトコルに対し、ＵＤＰプロトコルは、パケットは危険値や送信レート抑制を行わないため、輻輳時のＴＣＰトラヒックの使用帯域の減少幅は、ＵＤＰトラヒックに対して大きいことが報告されている（非特許文献２参照）。従って、従来の技術では、ＬＳＰ間のＡＦ余剰帯域配分は、各ＬＳＰのＡＦクラスに混在するＵＤＰトラヒックの影響を受けることになる。例えば、ＵＤＰトラヒックが多いＬＳＰが、ＡＦ帯域をより多く使用するなどの不公平が生じる。

また、ＬＳＰ内においても、ＵＤＰトラヒックとＴＣＰトラヒックとの間で使用するＡＦ保証帯域やＡＦ余剰帯域に不公平が生じる。例えば、輻輳時の各ＬＳＰへのＡＦ帯域配分は、各ＬＳＰのＡＦクラスに占めるＵＤＰトラヒック及びＴＣＰトラヒックの割合の際の影響を受けて不公平が生じることになる。これは、ＡＦクラスにＴＣＰトラヒック及びＵＤＰトラヒックが混在した場合、ＡＦクラスに占めるＵＤＰトラヒックの割合が少ない（ＴＣＰトラヒックの割合が多い）ＬＳＰは、ＵＤＰトラヒックの割合が多いＬＳＰより輻輳によるＡＦクラス使用帯域の減少の程度が大きいことを意味する。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ＭＰＬＳ網の最低保証帯域型クラスにおいて、最低保証帯域型クラスの余剰帯域が、ＵＤＰトラヒックに対してより公平に配分できるようにすることを目的とする。

本発明に係るトラヒック制御装置は、ＭＰＬＳ網の最低保証帯域型クラスにおいて、各ラベルスイッチパスにおいて算出された廃棄確率でＵＤＰパケットを廃棄することで、各ラベルスイッチパスのＵＤＰトラヒックが使用している保証帯域に比例して、最低保証帯域型クラスの余剰帯域を各ラベルスイッチパスのＵＤＰトラヒックに配分するトラヒック制御装置であって、入力されたパケットのトラヒックレートを測定するトラヒック測定手段と、トラヒック測定手段が測定したトラヒックレートをもとに入力されたＵＤＰパケットの廃棄確率を算出するＵＤＰ廃棄確率算出手段と、ＵＤＰ廃棄確率算出手段が算出したＵＤＰパケットの廃棄確率を元にＵＤＰパケットを廃棄するトラヒック制御手段と、トラヒック制御手段による廃棄対象外のＵＤＰパケットをＵＤＰバッファに格納して格納されているパケットを出力する出力バッファ管理手段とを少なくとも備え、ＵＤＰ廃棄確率算出手段は、ｉ番目のラベルスイッチパスにおいて最優先とされたクラスのトラヒックレートｅ_i，最低保証帯域型クラスで保証された帯域を使用しているＴＣＰのトラヒックレートａ_i ^tcp，最低保証帯域型クラスで保証された帯域を使用しているＵＤＰのトラヒックレートａ_i ^udp，出力バッファ管理手段により出力される先のリンクの帯域Ｃ，予め設定されているＵＤＰトラヒックのキュー長の最小しきい値ｌ_out ^min及びｍａｘしきい値ｌ_out ^max，実測されたＵＤＰバッファの平均キュー長ｌから、（ｉ）式及び（ｉｉ）式により出力先リンクにおける総合的な余剰帯域ｅｘを求め、ｉ番目のラベルスイッチのＵＤＰトラヒックへ配分する余剰帯域Ｂ_i ^udpを（ｉｉｉ）式により求め、ｉ番目のラベルスイッチにおいて測定されたＵＤＰパケットのトラヒックレートｂ_i ^udpからｉ番目のラベルスイッチパスにおけるＵＤＰパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpを（ｉｖ）式により求めるようにしたものである。

上記トラヒック制御装置において、トラヒック測定手段が測定したトラヒックレートをもとに入力されたＴＣＰパケットの廃棄確率を算出するＴＣＰ廃棄確率算出手段を備え、トラヒック制御手段は、ＵＤＰ廃棄確率算出手段が算出したＵＤＰパケットの廃棄確率を元にＵＤＰパケットを廃棄するとともに、ＴＣＰ廃棄確率算出手段が算出したＴＣＰパケットの廃棄確率を元にＴＣＰパケットを廃棄し、出力バッファ管理手段は、トラヒック制御手段による廃棄対象外のＵＤＰパケットはＵＤＰバッファに格納するとともにトラヒック制御手段による廃棄対象外のＴＣＰパケットはＴＣＰバッファに格納し、ＵＤＰバッファ，ＴＣＰバッファの順に格納されているパケットを出力し、ＴＣＰ廃棄確率算出手段は、ｉ番目のラベルスイッチパスにおいて最優先とされたクラスのトラヒックレートｅ_i，トラヒックレートａ_i ^tcp，トラヒックレートａ_i ^udp，最低保証帯域型クラスにおける余剰帯域を使用しているＴＣＰのトラヒックレートｂ_i ^tcpから、ＴＣＰパケットの廃棄確率をｉ番目のラベルスイッチパス毎に重み付けする重み付け値Ｗ_iを更新前の重み付け値Ｗ’_iも用いて（ｖ）式及び（ｖｉ）式により更新し、ＴＣＰバッファの平均キュー長ｑから定められるＴＣＰパケットのパケット廃棄確率に上記重み付け値Ｗ_iを乗じ、ｉ番目のラベルスイッチパスのＴＣＰパケットの廃棄確率を算出し、各ラベルスイッチパスのＵＤＰトラヒックが使用している保証帯域及び各ラベルスイッチパスのＴＣＰトラヒックが使用している保証帯域に比例して、最低保証帯域型クラスの余剰帯域をＵＤＰトラヒック及びＴＣＰトラヒックに配分するようにしてもよい。

本発明に係るトラヒック制御方法は、ＭＰＬＳ網の最低保証帯域型クラスにおいて、各ラベルスイッチパスにおいて算出された廃棄確率でＵＤＰパケット及びＴＣＰパケットを廃棄することで、各ラベルスイッチパスのＵＤＰトラヒック及びＴＣＰトラヒックが使用している保証帯域に比例して、最低保証帯域型クラスの余剰帯域を各ラベルスイッチパスのＵＤＰトラヒック及びＴＣＰトラヒックに配分するトラヒック制御方法であって、入力されたパケットのトラヒックレートを測定し、廃棄対象外のＵＤＰパケットをＵＤＰバッファに格納し、廃棄対象外のＴＣＰパケットをＴＣＰバッファに格納し、ＵＤＰバッファ，ＴＣＰバッファの順に格納されているパケットを出力し、ｉ番目のラベルスイッチパスにおいて最優先とされたクラスのトラヒックレートｅ_i，最低保証帯域型クラスで保証された帯域を使用しているＴＣＰのトラヒックレートａ_i ^tcp，最低保証帯域型クラスで保証された帯域を使用しているＵＤＰのトラヒックレートａ_i ^udp，ＵＤＰバッファ及びＴＣＰバッファに格納されているパケットが出力される先のリンクの帯域Ｃ，予め設定されているＵＤＰトラヒックのキュー長の最小しきい値ｌ_out ^min及びｍａｘしきい値ｌ_out ^max，実測されたＵＤＰバッファの平均キュー長ｌから、（ｉ）式及び（ｉｉ）式により出力先リンクにおける総合的な余剰帯域ｅｘを求め、ｉ番目のラベルスイッチのＵＤＰトラヒックへ配分する余剰帯域Ｂ_i ^udpを（ｉｉｉ）式により求め、ｉ番目のラベルスイッチにおいて測定されたＵＤＰパケットのトラヒックレートｂ_i ^udpからｉ番目のラベルスイッチパスにおけるＵＤＰパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpを（ｉｖ）式により求め、ｉ番目のラベルスイッチパスにおいて最優先とされたクラスのトラヒックレートｅ_i，トラヒックレートａ_i ^tcp，トラヒックレートａ_i ^udp，最低保証帯域型クラスにおける余剰帯域を使用しているＴＣＰのトラヒックレートｂ_i ^tcpから、ＴＣＰパケットの廃棄確率をｉ番目のラベルスイッチパス毎に重み付けする重み付け値Ｗ_iを更新前の重み付け値Ｗ’_iも用いて（ｖ）式及び（ｖｉ）式により更新し、ＴＣＰバッファの平均キュー長ｑから定められるＴＣＰパケットのパケット廃棄確率に上記重み付け値Ｗ_iを乗じ、ｉ番目のラベルスイッチパスのＴＣＰパケットの廃棄確率を算出し、各ラベルスイッチパスのＵＤＰトラヒックが使用している保証帯域及び各ラベルスイッチパスのＴＣＰトラヒックが使用している保証帯域に比例して、最低保証帯域型クラスの余剰帯域をＵＤＰトラヒック及びＴＣＰトラヒックに配分するようにしたものである。

以上説明したように、本発明では、ｉ番目のラベルスイッチパスにおいて最優先とされたクラスのトラヒックレートｅ_i，最低保証帯域型クラスで保証された帯域を使用しているＴＣＰのトラヒックレートａ_i ^tcp，最低保証帯域型クラスで保証された帯域を使用しているＵＤＰのトラヒックレートａ_i ^udp，出力バッファ管理手段により出力される先のリンクの帯域Ｃ，予め設定されているＵＤＰトラヒックのキュー長の最小しきい値ｌ_out ^min及びｍａｘしきい値ｌ_out ^max，実測されたＵＤＰパケットのキュー長ｌから余剰帯域ｅｘを求め、ｉ番目のラベルスイッチのＵＤＰトラヒックへ配分する余剰帯域Ｂ_i ^udpを求め、ｉ番目のラベルスイッチにおいて測定されたＵＤＰパケットのトラヒックレートｂ_i ^udpからｉ番目のラベルスイッチパスにおけるＵＤＰパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpを求め、求めた廃棄確率によりＵＤＰパケットを廃棄するようにした。この結果、本発明によれば、ＭＰＬＳ網の最低保証帯域型クラスにおいて、最低保証帯域型クラスの余剰帯域が、各ラベルスイッチパスのＵＤＰトラヒックに対してより公平に配分できるようになるという優れた効果が得られる。また、各ラベルスイッチパスのＴＣＰトラヒックに対しても、最低保証帯域型クラスの余剰帯域が、より公平に配分できるようになる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、ＭＰＬＳのエッジノードにおいて、マーク無となったＡＦパケットは、プロトコル種別（ＴＣＰ，ＵＤＰ）毎に、ＡＦ_in ^tcp，ＡＦ_in ^udpのＥＸＰ値がＭＰＬＳのＳｈｉｍヘッダに付与されているものとし、マーク有となったＡＦパケットは同様にＡＦ_in ^tcp，ＡＦ_in ^udpのＥＸＰ値がＭＰＬＳのＳｈｉｍヘッダに付与されているものとする。

図１は、本発明の実施の形態におけるトラヒック制御装置１０１の構成を示す構成図である。トラヒック制御装置１０１は，トラヒック測定部１０２，トラヒック制御部１０３，出力バッファ管理部１０４，ＬＳＰ毎ＴＣＰ廃棄確率算出部１０５，ＬＳＰ毎ＵＤＰ廃棄確率算出部１０６から構成されている。

トラヒック測定部１０２は、トラヒック制御装置１０１へ入力されるパケットのｓｈｉｍヘッダのラベル値及びＥＸＰ値から、各ＬＳＰ_i（ＬＳＰ要求帯域ｃ_i）の各クラス（ＥＥ，ＡＦ_in ^tcp，ＡＦ_in ^udp，ＡＦ_out ^tcp，ＡＦ_out ^udp）の流入トラヒックレート（ｅ_i，ａ_i ^tcp，ａ_i ^udp，ｂ_i ^tcp，ｂ_i ^udp）を測定する。

出力バッファ管理部１０４は、複数のバッファを管理しており、ＥＦバッファ１４１，ＡＦ^udpバッファ１４２，ＡＦ^tcpバッファ１４３を有している。ＡＦ^udpバッファ１４２には、キュー長ｌにしきい値ｌ_out ^m _i ⁿ及びｌ_out ^max（０＜ｌ_out ^m _i ⁿ＜ｌ_out ^max）が設けられている。また、ＡＦ^tcpバッファ１４３にも、キュー長ｑにしきい値ｑ_out ^m _i ⁿ及びｑ_out ^max（０＜ｑ_out ^m _i ⁿ＜ｑ_out ^max）が設けられている。パケットが出力バッファ管理部１０４へ入力される度に、このパケットのＥＸＰ値からパケットのクラス（ＥＥ，ＡＦ_in ^tcp，ＡＦ_in ^udp，ＡＦ_out ^tcp，ＡＦ_out ^udp）を読み取り、ＥＦであればＥＦバッファ１４１を、ＡＦ_in ^udpあるいはＡＦ_out ^udpであればＡＦ^udpバッファ１４２を、ＡＦ_in ^tcpあるいはＡＦ_out ^tcpであればＡＦ^tcpバッファ１４３を選択し、入力されたパケットを挿入（格納）する。また、出力バッファ管理部１０４は、各バッファにキューイングされているパケットの出力サービス順序規律を管理しており、ＥＦバッファ１４１，ＡＦ^udpバッファ１４２，ＡＦ^tcpバッファ１４３の優先順位で出力サービスを行う。

ＭＰＬＳ網のコアノードでは、ＡＦクラスバッファをＴＣＰプロトコルを利用したＡＦパケット用のＡＦ^tcpバッファと、ＵＤＰプロトコルを利用したＡＦパケット用のＡＦ^udpバッファに分け、ＥＸＰ値がＡＦ_in ^tcpあるいはＡＦ_out ^tcpであるＴＣＰパケットをＡＦ^udpバッファへ収容し、ＥＸＰ値がＡＦ_in ^udpあるいはＡＦ_out ^udpであるＵＤＰパケットをＡＦ^udpバッファへ収容し、ＥＦ＞ＡＦ^udp＞ＡＦ^tcpの順でプライオリティキューイングを行う。また、ＡＦ^udpバッファのキュー長ｌに、しきい値ｌ_out ^min及びｌ_out ^max（０＜ｌ_out ^min＜ｌ_out ^max）を設け、ＡＦ^tcpバッファのキュー長ｑにしきい値ｑ_out ^min及びｑ_out ^max（０＜ｑ_out ^min＜ｑ_out ^max）を設けている。

ＬＳＰ毎ＵＤＰ廃棄確率算出部１０６は、ＡＦ^udpバッファ１４２、ＡＦ^tcpバッファ１４３のキュー長ｑ，ｌいずれかが、しきい値ｑ_out ^m _i ⁿ，ｌ_out ^m _i ⁿを超えていた場合に、まず、トラヒック測定部１０２で測定している各ＬＳＰ_iのＥＥ，ＡＦ_in ^tcp，ＡＦ_in ^udpのトラヒックレートｅ_i，ａ_i ^tcp，ａ_i ^udpを用いて出力リンク（リンク帯域Ｃ）におけるＵＤＰトラヒックへ配分する総合的なＡＦ余剰帯域ｅｘを（６）式のように求める。また、ＬＳＰ毎ＵＤＰ廃棄確率算出部１０６は、各ＬＳＰ_iのＵＤＰトラヒックへ配分すべきＡＦ余剰帯域Ｂ_i ^udpを（７）式のように求める。なお（６）式におけるαは、以下の（８）式に示すように、ＡＦ^udpバッファ１４２のキュー長ｌがしきい値ｌ_out ^minを超過した際に、このキュー長ｌに応じてＵＤＰへ配分するＡＦ余剰帯域ＥＸを絞り込むための係数である。また、ＬＳＰ毎ＵＤＰ廃棄確率算出部１０６は、求めた各ＬＳＰ_iのＵＤＰトラヒックへ配分すべきＡＦ余剰帯域Ｂ_i ^udpとＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpのトラヒックレートｂ_i ^udpからＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpを（９）式のように算出する。

以下、ＬＳＰ毎のＵＤＰパケット廃棄確率の算出についてより詳細に説明する。まず、出力リンク（出力先リンク）における総合的なＡＦ余剰帯域ｅｘは、前述した（６）式のように表される。また、各ＬＳＰ_iのＵＤＰトラヒックへ配分されるべきＡＦ余剰帯域Ｂ_i ^udpは、ＡＦ帯域配分ポリシを表す以下の（１０）式，（１１）式から前述した（７）式のように表される。

輻輳時においてもパケット廃棄され、一定の品質が保証される各ＬＳＰのＡＦ保証帯域のうち、ＴＣＰトラヒック，ＵＤＰトラヒックが使用した帯域をＡＦ余剰帯域への需要と見なし、上記（１０）式に示すように「各ＬＳＰiのＴＣＰトラヒック，ＵＤＰトラヒックヘ配分したＡＦ保証帯域ａ_i ^tcp，ＡＦ保証帯域ａ_i ^udpに比例し，各ＬＳＰ_iのＴＣＰトラヒック，ＵＤＰトラヒックヘＡＦ余剰帯域ｂ_i ^tcp，ｂ_i ^udpを分配する」というＡＦ帯域配分ポリシを定義し、これに則したＬＳＰ間及びＴＣＰ，ＵＤＰトラヒック間に公平なＡＦ余剰帯域配分を行う。また、（１０）式からｓは、（１１）式のように表される。

ここで、（１０）式は以下に示す（１２）式のように変形できることから、本ＡＦ帯域配分ポリシは従来技術で用いた「各ＬＳＰのＡＦ保証帯域の比でＡＦ余剰帯域をＬＳＰ間に配分する」というＡＦ帯域配分ポリシも満たす。

なお、各ＬＳＰのＡＦ保証帯域のＴＣＰトラヒック及びＵＤＰトラヒックヘの配分ａ_i ^tcp，ａ_i ^udpについては、非特許文献３に示されているＡＦパケットヘのマーキング手法をＭＰＬＳ網にあるエッジノード（ルータ）で行うことにより、ＬＳＰユーザが意図的に制御できる。なお、ＭＰＬＳ網のエッジノードにおいて、マーク無となったＡＦパケットはプロトコル種別（ＴＣＰ，ＵＤＰ）毎にＡＦ_in ^tcp，ＡＦ_in ^udpのＥＸＰ値をＭＰＬＳのＳｈｉｍヘッダに付与し、マーク有となったＡＦパケットは同様にＡＦ_out ^tcp，ＡＦ_out ^udpのＥＸＰ値をＭＰＬＳのＳｈｉｍヘッダに付与し、ＭＰＬＳノードの出力インタフェース（出力リンク帯域Ｃ）において、パケットのＳｈｉｍヘッダ内ラベル値及びＥＸＰ値から測定した各ＬＳＰ_i（ＬＳＰ要求帯域ｃ_i）の各クラス（ＥＥ，ＡＦ_in ^tcp，ＡＦ_in ^udp，ＡＦ_out ^tcp，ＡＦ_out ^udp）の流入トラヒックレート（ｅ_i，ａ_i ^tcp，ａ_i ^udp，ｂ_i ^tcp，ｂ_i ^udp）を用いて上述のＡＦ帯域配分ポリシを実現する。

上述したように、各ＬＳＰ_iのＵＤＰトラヒックへ配分されるべきＡＦ余剰帯域Ｂ_i ^udpが、（７）式のように表されるので、ＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpパケットが出力インタフェース到着した際、ＡＦ^tcpバッファ１４３，ＡＦ^udpバッファ１４２のキュー長ｑ，ｌのいずれかが、しきい値ｑ_out ^min，しきい値ｌ_out ^minを超えていた場合には、ＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpを（９）式のように決定しパケット廃棄を行う。ＵＤＰトラヒックへ配分する総合的なＡＦ余剰帯域ｅｘがαによって絞り込まれても、（７）式に示すように、ＵＤＰへ配分される各ＬＳＰのＡＦ余剰帯域ｂ_i ^udpの比は、ＵＤＰのＡＦ保証帯域ａ_i ^udpの比に保たれる。ＡＦ^udpバッファ１４２のキュー長ｌがしきいｌ_out ^minを超過すると、ＵＤＰへのＡＦ余剰帯域ｅｘが減少することになるが、双方向の音声／映像通信など低遅延を要求するアプリケーションのトラヒックがＵＤＰを利用することが考えられ、遅延を増長する過剰なキューイングを避ける効果がある。

次に、ＬＳＰ毎ＴＣＰ廃棄確率算出部１０５は、まず、ＡＦ^tcpバッファ１４３のキュー長ｑが輻輳検出のしきい値ｑ_out ^m _i ⁿを越えていた場合に、ＲＩＯによって予め定められているキュー長ｑに応じたＡＦ_out ^tcpパケットのパケット廃棄確率Ｐｂを（１）式のように求める。また、ＬＳＰ毎ＴＣＰ廃棄確率算出部１０５は、求めたＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂに、以下の式（１３）に表すＬＳＰ_i毎の重み付け値Ｗ_iを乗じてＬＳＰ_iのＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^tcp（＝Ｐｂ×Ｗ_i）を算出する。

ＴＣＰ，ＵＤＰトラヒックがＡＦクラスに混在した場合に、ＬＳＰ_i（要求帯域ｃi）のＡＦクラスのＴＣＰトラヒックに配分されたＡＦ保証帯域ａ_i ^tcp［＝ｃ_i−（ｅ_i＋ａ_i ^udp）］に対するＬＳＰ_iのＴＣＰトラヒックに配分される帯域（ａ_i ^tcp＋ｂ_i ^tcp）の比Ｒ_iは、以下に示す（１４）式のように表され、ＡＦ帯域配分ポリシを表す（１０）式から、各ＬＳＰ_iのＲ_iが等しくなることが望ましい。

従来技術に述べたように、ＴＣＰトラヒックのみをＡＦクラスとした従来方式では、（４）式に表される比ｒ_iがＬＳＰ間で等しくなるように各ＬＳＰ_iのＡＦバッファのキュー長ｑから求めるＡＦ_outパケット廃棄確率Ｐｂに、（２）式で表されるＬＳＰ_i毎の重み付け値Ｗ_iを乗じてＡＦ_outパケットの廃棄を行っていた。従って、（２）式におけるｒ_i，ａ_i，ｂ_iをＲ_i，ａ_i ^tcp，ｂ_i ^tcpに置き換えた（１３）式を用いれば、各ＬＳＰ_iのＲ_iが等しくなるようなＬＳＰ_i毎の重み付け値Ｗ_iが求められることになる。

このため、ＡＦ_out ^tcpパケットが出力インタフェースへ到着した際にＡＦ^tcpキュー長がしきい値ｑ_out ^minを超えていた場合、（１）式のようにしてキュー長ｑから求めるＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂに、（１３）式に表すＬＳＰ_i毎の重み付け値Ｗ_iを乗じた確率（Ｐｂ×Ｗ_i）で各ＬＳＰ_iのＡＦ_out ^tcpパケットを廃棄する。式（１３）におけるＷ’_iは、更新前の重み付け値であり、Ｗ’_iの初期値は１である。

（１３）式におけるＲ_iは、（１４）式に表されるように、ＡＦ余剰帯域を競合するｎ本のラベルスイッチパス（ＬＳＰ）の各ＬＳＰ_i（要求帯域ｃ_i）のＴＣＰトラヒックが使用しているＡＦ保証帯域ａ_i［＝ｃ_i−（ｅ_i＋ａ_i ^udp）］に対し、各ＬＳＰ_iのＴＣＰトラヒックの総合的なＡＦ帯域（α_i＋ｂ_i）の比を表している。ＡＦ帯域配分ポリシを表す（１０）式から、各ＬＳＰ_i，のＲ_iは等しいことが望ましく、このＡＦ帯域配分ポリシヘの適合度をＲ_iの分散の程度で表した（１５）式のIndex値で評価し、Ｒ_iのＬＳＰ間の分散が大きくなると、Indexの値が低下するため、Index値から上記ＡＦ帯域配分ポリシヘの適合度が低下したと判断した時、（１３）式を用いてＬＳＰ_i毎の重み付け値Ｗ_iを更新する。なお、ＡＦクラスとしてＴＣＰトラヒックのみが加わった場合、（１４）式におけるａ_i ^udpは０となり、（１３）式，（１４）式のＲ_i，Ｗ_iは、従来技術で述べたｒ_i，ｗ_iと等しくなる。

次に、トラヒック制御部１０３は、トラヒック制御装置１０１へ入力されたパケットのクラスがＡＦ_out ^tcp，ＡＦ_out ^udp以外であれば、出力バッファ管理部１０４へこのパケットを渡す。一方、トラヒック制御部１０３は、入力されたパケットのクラスがＡＦ_out ^udpであれば、ＡＦ^tcpバッファ１４３，ＡＦ^udpバッファ１４２のキュー長ｑ，ｌいずれかがしきい値ｑ_out ^m _i ⁿ，ｌ_out ^m _i ⁿを超えていた場合に、このパケットのラベル値からＬＳＰ_iを判別し、ＬＳＰ毎ＵＤＰ廃棄確率算出部１０６が算出するＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpでこのパケットを廃棄し、ＡＦ_out ^tcpであればＡＦ^tcpバッファ１４３のキュー長ｑが輻輳検出のしきい値ｑ_out ^m _i ⁿを越えていた場合に、このパケットのラベル値からＬＳＰ_iを判別し、ＬＳＰ毎ＴＣＰ廃棄確率算出部１０５が算出するＬＳＰ_iのＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^tcpでこのパケットを廃棄する。

なお、トラヒック制御装置１０１は、ＣＰＵと主記憶装置と外部記憶装置とネットワーク接続装置となどを備えたコンピュータ機器であり、主記憶装置に展開されたプログラムによりＣＰＵが動作することで、上述した各機能が実現される。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させるようにしてもよい。

次に、図１に示したトラヒック制御装置１０１の動作例について、図２のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ２００で、トラヒック制御装置１０１が起動され、トラヒック制御処理が開始されると、トラヒック測定部１０２がトラヒック制御装置１０１へ入力されるパケットのＳｈｉｍヘッダのラベル値及びＥＸＰ値から各ＬＳＰ_i（ＬＳＰ要求帯域ｃ_i）の各クラス（ＥＥ，ＡＦ_in ^tcp，ＡＦ_in ^udp，ＡＦ_out ^tcp，ＡＦ_out ^udp）の流入トラヒックレート（ｅ_i，ａ_i ^tcp，ａ_i ^udp，ｂ_i ^tcp，ｂ_i ^udp）を測定するとともに、入力されたパケットをトラヒック制御部へ渡す（ステップＳ２０１）。

次に、ステップＳ２０２において、トラヒック制御部１０３は、入力されたパケットのクラスがＡＦ_out ^tcp，ＡＦ_out ^udp以外であれば、出力バッファ管理部１０４へこのパケットを渡す。ここで、トラヒック制御部１０３は、入力されたＡＦ_out ^udpであれば、このパケットのラベル値からＬＳＰ_iを判別し、ＬＳＰ毎ＵＤＰ廃棄確率算出部１０６にＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpの算出を依頼する。また、入力されたパケットがＡＦ_out ^tcpであれば、このパケットのラベル値からＬＳＰ_iを判別し、ＬＳＰ毎ＴＣＰ廃棄確率算出部１０５にＬＳＰ_iのＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^tcpの算出を依頼する（ステップＳ２０３）。

トラヒック制御部１０３よりＬＳＰ_iのＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^tcpの算出依頼を受けたＬＳＰ毎ＵＤＰ廃棄確率算出部１０６は、出力バッファ管理部１０４におけるＡＦ^tcpバッファ１４３のキュー長ｑ，ＡＦ^udpバッファ１４２のキュー長ｌが、いずれもしきい値ｑ_out ^min，ｌ_out ^min以下であれば、ＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpを０と応答する。

これに対し、ＡＦ^tcpバッファ１４３のキュー長ｑ，ＡＦ^udpバッファ１４２のキュー長ｌいずれかがしきい値ｑ_out ^min，ｌ_out ^minを超えていた場合、まず、トラヒック測定部１０２で測定している各ＬＳＰ_iのＥＥ，ＡＦ_in ^tcp，ＡＦ_in ^udpのトラヒックレートｅ_i，ａ_i ^tcp，ａ_i ^udpを用い、出力リンク（リンク帯域Ｃ）における総合的なＡＦ余剰帯域ｅｘを（６）式のように求める。また、各ＬＳＰ_iのＵＤＰトラヒックヘ配分すべきＡＦ余剰帯域Ｂ_i ^udpを（７）式のように求める。この後、求めた各ＬＳＰ_iのＵＤＰトラヒックヘ配分すべきＡＦ余剰帯域Ｂ_i ^udpとＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpのトラヒックレートｂ_i ^udpから、ＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpを（９）式のように算出し、トラヒック制御部１０３へＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpを応答する（ステップＳ２０４）。

また、トラヒック制御部１０３よりＬＳＰ_iのＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^tcpの算出依頼を受けたＬＳＰ毎ＴＣＰ廃棄確率算出部１０５は、出力バッファ管理部１０４におけるＡＦ^tcpバッファ１４３のキュー長ｑがしきい値ｑ_out ^min以下であれば、ＬＳＰ_iのＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^tcpを０と応答するが、ＡＦ^tcpバッファ１４３のキュー長ｑがしきい値ｑ_out ^minを越えていた場合に、ＲＩＯによって予め定められているキュー長ｑに応じたＡＦ_out ^tcpパケットのパケット廃棄確率Ｐｂを（１）式のように求め、求めたＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂに式（１３）に表すＬＳＰ_i毎の重み付け値Ｗ_iを乗じ、ＬＳＰ_iのＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^tcp（＝Ｐｂ×Ｗ_i）を算出し、トラヒック制御部１０３へＬＳＰ_iのＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^tcpを応答する（ステップＳ２０５）。

なお（１３）式におけるＷ’_iは、更新前の重み付け値であり、Ｗ’_iの初期値は１である。また、（１３）式におけるＲ_iは、（１４）式に表されるように、各ＬＳＰ_i（要求帯域ｃ_i）のＴＣＰトラヒックが使用しているＡＦ保証帯域ａ_i［＝ｃ_i−（ｅ_i＋ａ_i ^udp）］に対して、各ＬＳＰ_iのＴＣＰトラヒックの総合的なＡＦ帯域（ａ_i＋ｂ_i）の比を表している。ＡＦ帯域配分ポリシを表す（１０）式にあるように、各ＬＳＰ_iのＲ_iは等しいことが望ましく、このＡＦ帯域配分ポリシヘの適合度をＲ_iの分散の程度で表した（１５）式のIndex値で評価し、Ｒ_iの分散が大きくなると、Index値が低下するため、Index値からこのＡＦ帯域配分ポリシヘの適合度が低下したと判断したとき、（１３）式を用いてＬＳＰ_i毎の重み付け値Ｗ_iを更新する。

次に、ステップＳ２０６で、ＬＳＰ毎ＵＤＰ廃棄確率算出部１０６からＬＳＰ_iのＡＦ_out ^udpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udp、あるいはＬＳＰ毎ＴＣＰ廃棄確率算出部１０５からＬＳＰ_iのＡＦ_out ^tcpパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^tcpの応答を受けたトラヒック制御部１０３は、例えば０以上１以下の乱数を発生させ、この確率値（乱数）以下の値が出れば応答を受けたパケットを廃棄し、発生させたこの確率値より大きい値が出れば応答を受けたパケットを出力バッファ管理部１０４へ渡す。

次に、トラヒック制御部１０３よりパケットを受けた出力バッファ管理部１０４は、このパケットのＥＸＰ値からパケットのクラス（ＥＥ，ＡＦ_in ^tcp，ＡＦ_in ^udp，ＡＦ_out ^tcp，ＡＦ_out ^udp）を読み取り、ＥＦであればＥＦバッファ１４１を、ＡＦ_in ^udpあるいはＡＦ_out ^udpであればＡＦ^udpバッファ１４２を、ＡＦ_in ^tcpあるいはＡＦ_out ^tcpであればＡＦ^tcpバッファ１４３を選択し、受け付けたパケットを挿入するとともに、各バッファにキューイングされているパケットをＥＦバッファ１４１，ＡＦ^udpバッファ１４２，ＡＦ^tcpバッファ１４３の優先順位で出力する（ステップＳ２０７）。

以上のステップＳ２０１〜Ｓ２０７の各処理は、トラヒック制御装置１０１が停止するまでパケットが到着する度に繰り返して行われ（ステップＳ２０８）、トラヒック制御装置１０１が停止されると、上述したトラヒック制御処理が終了する（ステップＳ２０９）。

上述したトラヒック制御装置１０１によれば、ＡＦクラスにＴＣＰトラヒック、ＵＤＰトラヒックが混在した場合のＡＦ帯域配分のポリシを定義し、このＡＦ帯域配分ポリシを実現するために、まず、エッジノードにおいてＡＦパケットにプロトコル種別（ＴＣＰ，ＵＤＰ）毎のＥＸＰ値を付与し、また、コアノードにおいてプロトコル種毎のＡＦバッファを設けるようにした。この中で、トラヒック制御装置１０１は、ＡＦバッファ輻輳検出時のＬＳＰ毎のＵＤＰパケット廃棄確率を算出し、また、ＡＦバッファ輻輳検出時のＬＳＰ毎のＴＣＰパケット廃棄確率を算出するようにした。

このようにしたトラヒック制御装置１０１によれば、ＴＣＰトラヒックとＵＤＰトラヒックがＡＦクラスに混在するＭＰＬＳ網において、ＭＰＬＳ網内ノードの出力portでＡＦクラスの出力帯域を競合する複数のＬＳＰに対し、「各ＬＳＰ_iのＴＣＰトラヒック，ＵＤＰトラヒックヘ配分したＡＦ保証帯域に比例して各ＬＳＰ_iのＴＣＰトラヒック及びＵＤＰトラヒックヘＡＦ余剰帯域を分配する」ＡＦ帯域配分ポリシに則したＬＳＰ間及びＴＣＰ及びＵＤＰトラヒック間に公平なＡＦ余剰帯域配分の実現が可能となる。

本発明の実施の形態におけるトラヒック制御装置１０１の構成を示す構成図である。 図１に示したトラヒック制御装置１０１の動作例について説明するためのフローチャートである。 ＭＰＬＳ網の構成例を概略的に示す構成図である。 従来よりあるトラヒック制御装置の構成を示す構成図である。 従来よりあるトラヒック制御方法について説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０１…トラヒック制御装置、１０２…トラヒック測定部、１０３…トラヒック制御部、１０４…出力バッファ管理部、１０５…ＬＳＰ毎ＴＣＰ廃棄確率算出部、１０６…ＬＳＰ毎ＵＤＰ廃棄確率算出部、１４１…ＥＦバッファ、１４２…ＡＦ^udpバッファ、１４３…ＡＦ^tcpバッファ。

Claims (3)

1. ＭＰＬＳ網の最低保証帯域型クラスにおいて、各ラベルスイッチパスにおいて算出された廃棄確率でＵＤＰパケットを廃棄することで、各ラベルスイッチパスのＵＤＰトラヒックが使用している前記保証帯域に比例して、最低保証帯域型クラスの余剰帯域を各ラベルスイッチパスの前記ＵＤＰトラヒックに配分するトラヒック制御装置であって、
   入力されたパケットのトラヒックレートを測定するトラヒック測定手段と、
   前記トラヒック測定手段が測定したトラヒックレートをもとに入力された前記ＵＤＰパケットの廃棄確率を算出するＵＤＰ廃棄確率算出手段と、
   前記ＵＤＰ廃棄確率算出手段が算出した前記ＵＤＰパケットの廃棄確率を元に前記ＵＤＰパケットを廃棄するトラヒック制御手段と、
   前記トラヒック制御手段による廃棄対象外の前記ＵＤＰパケットをＵＤＰバッファに格納して格納されているパケットを出力する出力バッファ管理手段と
   を少なくとも備え、
   前記ＵＤＰ廃棄確率算出手段は、ｉ番目の前記ラベルスイッチパスにおいて最優先とされたクラスのトラヒックレートｅ_i，最低保証帯域型クラスで保証された帯域を使用しているＴＣＰのトラヒックレートａ_i ^tcp，最低保証帯域型クラスで保証された帯域を使用している前記ＵＤＰのトラヒックレートａ_i ^udp，前記出力バッファ管理手段により出力される先のリンクの帯域Ｃ，予め設定されている前記ＵＤＰトラヒックのキュー長の最小しきい値ｌ_out ^min及びｍａｘしきい値ｌ_out ^max，実測された前記ＵＤＰバッファの平均キュー長ｌから、（ｉ）式及び（ｉｉ）式により出力先リンクにおける総合的な余剰帯域ｅｘを求め、ｉ番目の前記ラベルスイッチの前記ＵＤＰトラヒックへ配分する余剰帯域Ｂ_i ^udpを（ｉｉｉ）式により求め、ｉ番目の前記ラベルスイッチにおいて測定された前記ＵＤＰパケットのトラヒックレートｂ_i ^udpからｉ番目の前記ラベルスイッチパスにおける前記ＵＤＰパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpを（ｉｖ）式により求める
   ことを特徴とするトラヒック制御装置。
2. 請求項１記載のトラヒック制御装置において、
   前記トラヒック測定手段が測定したトラヒックレートをもとに入力されたＴＣＰパケットの廃棄確率を算出するＴＣＰ廃棄確率算出手段を備え、
   前記トラヒック制御手段は、前記ＵＤＰ廃棄確率算出手段が算出した前記ＵＤＰパケットの廃棄確率を元に前記ＵＤＰパケットを廃棄するとともに、前記ＴＣＰ廃棄確率算出手段が算出した前記ＴＣＰパケットの廃棄確率を元に前記ＴＣＰパケットを廃棄し、
   前記出力バッファ管理手段は、前記トラヒック制御手段による廃棄対象外の前記ＵＤＰパケットはＵＤＰバッファに格納するとともに前記トラヒック制御手段による廃棄対象外の前記ＴＣＰパケットはＴＣＰバッファに格納し、前記ＵＤＰバッファ，前記ＴＣＰバッファの順に格納されているパケットを出力し、
   ＴＣＰ廃棄確率算出手段は、
   ｉ番目の前記ラベルスイッチパスにおいて最優先とされたクラスのトラヒックレートｅ_i，前記トラヒックレートａ_i ^tcp，前記トラヒックレートａ_i ^udp，最低保証帯域型クラスにおける余剰帯域を使用している前記ＴＣＰのトラヒックレートｂ_i ^tcpから、前記ＴＣＰパケットの廃棄確率をｉ番目の前記ラベルスイッチパス毎に重み付けする重み付け値Ｗ_iを更新前の重み付け値Ｗ’_iも用いて（ｖ）式及び（ｖｉ）式により更新し、
   前記ＴＣＰバッファの平均キュー長ｑから定められる前記ＴＣＰパケットのパケット廃棄確率に上記重み付け値Ｗ_iを乗じ、ｉ番目のラベルスイッチパスのＴＣＰパケットの前記廃棄確率を算出し、
   各ラベルスイッチパスのＵＤＰトラヒックが使用している前記保証帯域及び各ラベルスイッチパスのＴＣＰトラヒックが使用している前記保証帯域に比例して、最低保証帯域型クラスの余剰帯域を前記ＵＤＰトラヒック及び前記ＴＣＰトラヒックに配分する
   ことを特徴とするトラヒック制御装置。
3. ＭＰＬＳ網の最低保証帯域型クラスにおいて、各ラベルスイッチパスにおいて算出された廃棄確率でＵＤＰパケット及びＴＣＰパケットを廃棄することで、各ラベルスイッチパスのＵＤＰトラヒック及びＴＣＰトラヒックが使用している前記保証帯域に比例して、最低保証帯域型クラスの余剰帯域を各ラベルスイッチパスの前記ＵＤＰトラヒック及びＴＣＰトラヒックに配分するトラヒック制御方法であって、
   入力されたパケットのトラヒックレートを測定し、
   廃棄対象外の前記ＵＤＰパケットをＵＤＰバッファに格納し、
   廃棄対象外の前記ＴＣＰパケットをＴＣＰバッファに格納し、
   前記ＵＤＰバッファ，前記ＴＣＰバッファの順に格納されているパケットを出力し、
   ｉ番目の前記ラベルスイッチパスにおいて最優先とされたクラスのトラヒックレートｅ_i，最低保証帯域型クラスで保証された帯域を使用しているＴＣＰのトラヒックレートａ_i ^tcp，最低保証帯域型クラスで保証された帯域を使用している前記ＵＤＰのトラヒックレートａ_i ^udp，前記ＵＤＰバッファ及び前記ＴＣＰバッファに格納されているパケットが出力される先のリンクの帯域Ｃ，予め設定されている前記ＵＤＰトラヒックのキュー長の最小しきい値ｌ_out ^min及びｍａｘしきい値ｌ_out ^max，実測された前記ＵＤＰバッファの平均キュー長ｌから、（ｉ）式及び（ｉｉ）式により出力先リンクにおける総合的な余剰帯域ｅｘを求め、ｉ番目の前記ラベルスイッチの前記ＵＤＰトラヒックへ配分する余剰帯域Ｂ_i ^udpを（ｉｉｉ）式により求め、ｉ番目の前記ラベルスイッチにおいて測定された前記ＵＤＰパケットのトラヒックレートｂ_i ^udpからｉ番目の前記ラベルスイッチパスにおける前記ＵＤＰパケットの廃棄確率Ｐｂ_i ^udpを（ｉｖ）式により求め、
   ｉ番目の前記ラベルスイッチパスにおいて最優先とされたクラスのトラヒックレートｅ_i，前記トラヒックレートａ_i ^tcp，前記トラヒックレートａ_i ^udp，最低保証帯域型クラスにおける余剰帯域を使用している前記ＴＣＰのトラヒックレートｂ_i ^tcpから、前記ＴＣＰパケットの廃棄確率をｉ番目の前記ラベルスイッチパス毎に重み付けする重み付け値Ｗ_iを更新前の重み付け値Ｗ’_iも用いて（ｖ）式及び（ｖｉ）式により更新し、
   前記ＴＣＰバッファの平均キュー長ｑから定められる前記ＴＣＰパケットのパケット廃棄確率に上記重み付け値Ｗ_iを乗じ、ｉ番目のラベルスイッチパスのＴＣＰパケットの前記廃棄確率を算出し、
   各ラベルスイッチパスのＵＤＰトラヒックが使用している前記保証帯域及び各ラベルスイッチパスのＴＣＰトラヒックが使用している前記保証帯域に比例して、最低保証帯域型クラスの余剰帯域を前記ＵＤＰトラヒック及び前記ＴＣＰトラヒックに配分する
   ことを特徴とするトラヒック制御方法。
   

   

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