JP2007221529A - Traffic controller by token bucket, traffic control method, and program for allowing computer to function as traffic controller - Google Patents

Traffic controller by token bucket, traffic control method, and program for allowing computer to function as traffic controller Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a traffic controller in which a network state is estimated so as to use the estimated network state for control of a token bucket. <P>SOLUTION: The traffic controller is provided with a rate determination means for determining a token output frequency, a token generation means for outputting tokens at the token output frequency, and a read-out means for reading out a prescribed amount of data by consuming tokens in a token buffer. The rate determination means determines a value after update of the token output frequency from throughput of data in a token reduced state in which the tokens held by the token buffer are reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、トークンバケットを用いたトラヒック制御技術に関する。   The present invention relates to a traffic control technique using a token bucket.

通信装置におけるトラヒック制御方式の1つとして、トークンバケットと呼ばれる方式が提案され、使用されている(例えば、非特許文献1参照。)。図4は、トークンバケットによるトラヒック制御のブロック図であり、通信装置の送信側及び/又は受信側に設けられる。   As one of traffic control systems in communication apparatuses, a system called a token bucket has been proposed and used (for example, see Non-Patent Document 1). FIG. 4 is a block diagram of traffic control using a token bucket, which is provided on the transmission side and / or reception side of the communication apparatus.

図4によると、トークンバケットによるトラヒック制御は、トークン生成部11と、トークンバッファ12と、読出部13と、データバッファ14とを備えている。   According to FIG. 4, the traffic control by the token bucket includes a token generation unit 11, a token buffer 12, a reading unit 13, and a data buffer 14.

トークン生成部11は、トークン10をある周期(以後、トークン出力頻度という)で生成してトークンバッファ12に出力し、トークンバッファ12は、トークン生成部11が生成するトークン10を保持する。一方、データバッファ14は、データ20を保持するバッファである。尚、通信装置の送信側におけるトラヒック制御の場合、データ20は、ネットワークに送信されるデータ又はパケットであり、通信装置の受信側におけるトラヒック制御の場合、ネットワークから受信するデータ又はパケットであり、通信装置内の他の機能ブロックや、共通バス等に出力される。   The token generation unit 11 generates the token 10 at a certain cycle (hereinafter referred to as a token output frequency) and outputs the token 10 to the token buffer 12. The token buffer 12 holds the token 10 generated by the token generation unit 11. On the other hand, the data buffer 14 is a buffer that holds the data 20. In the case of traffic control on the transmission side of the communication device, the data 20 is data or a packet transmitted to the network. In the case of traffic control on the reception side of the communication device, the data 20 is data or a packet received from the network. It is output to other functional blocks in the device, a common bus, or the like.

トークン10とは読出し権利のことであり、読出部13はトークンバッファ12に保持されているトークン10を1つ消費するごとに、所定量のデータ20をデータバッファ14から読み出して出力する。ここで、1つのトークン10を消費する度にデータバッファ14から読み出すことができるデータ量(ビット)と、トークン生成部11によるトークン出力頻度(トークン/秒)との積を、以後トークンレートと呼ぶ。つまり、トークンレートは、データ20の量が十分にあるとしたきの読出部13によるデータ20の読出し速度の平均値に等しい値である。   The token 10 is a right to read, and the reading unit 13 reads and outputs a predetermined amount of data 20 from the data buffer 14 every time one token 10 held in the token buffer 12 is consumed. Here, the product of the amount of data (bits) that can be read from the data buffer 14 each time one token 10 is consumed and the token output frequency (tokens / second) by the token generator 11 is hereinafter referred to as a token rate. . That is, the token rate is a value equal to the average value of the reading speed of the data 20 by the reading unit 13 when the amount of the data 20 is sufficient.

トークンバケットによるトラヒック制御では、出力すべきデータ20が少ない場合、使用しないトークン10をトークンバッファ12に蓄えておくため、読出部13は、一時的に、トークンレートを超える速度でデータ20を読み出すことが可能であるという特徴がある。   In the traffic control using the token bucket, when the data 20 to be output is small, the unused token 10 is stored in the token buffer 12, so the reading unit 13 temporarily reads the data 20 at a speed exceeding the token rate. There is a feature that is possible.

A.Parekh、R.Gallerger、“A generalized processor sharing approach to flow control in integrated services network: the single node case”、IEEE/ACM transaction on Networking Vol.1、 no.3、 1993年1月A. Parekh, R.A. Gallerger, “A generalized processor sharing approach to flow control in integrated services network: the single node acces to N. 1, no. 3. January 1993

トークンバケットによるトラヒック制御を通信装置の送信側に適用する場合を考える。このとき、ネットワーク内部で輻輳が発生した場合でも、読出部13は、トークンバッファ12に保持されているトークン10を消費して、データ20をネットワークに送信しようとする状態が発生する。これらデータ20は、ネットワーク内部にて廃棄される可能性が高く、トークン10が無駄に消費されてしまうことになる。   Consider a case where traffic control using a token bucket is applied to the transmission side of a communication apparatus. At this time, even when congestion occurs in the network, the reading unit 13 consumes the token 10 held in the token buffer 12 and a state of attempting to transmit the data 20 to the network occurs. The data 20 is likely to be discarded inside the network, and the token 10 is consumed wastefully.

特に、複数の異なる優先度の通信を並行して行っている場合、優先度の高低に係らずデータ20の廃棄が生じ得るが、各通信に対するトークン10の生成頻度を、つまり、トークンレートを、ネットワークの状態等及び各通信の優先度に応じて変更することで、データ廃棄を回避して、優先度に応じた帯域を割り当てることが可能となる。   In particular, when a plurality of communications with different priorities are performed in parallel, the data 20 may be discarded regardless of the priority, but the generation frequency of the token 10 for each communication, that is, the token rate, By changing according to the state of the network and the like and the priority of each communication, it becomes possible to avoid discarding data and allocate a band according to the priority.

したがって、本発明は、ネットワークの状態を推定して、推定したネットワークの状態をトークンバケットの制御に使用するトラヒック制御装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a traffic control device, method, and program that estimate a network state and use the estimated network state for token bucket control.

本発明によるトラヒック制御装置によれば、
データを保持するデータバッファと、トークン出力頻度を決定するレート決定手段と、レート決定手段が決定するトークン出力頻度でトークンを出力するトークン生成手段と、トークン生成手段が出力したトークンを保持するトークンバッファと、トークンバッファに保持されているトークンを消費するたびに、データバッファから所定量のデータを読み出す読出手段と、トークンバッファに保持されているトークンを監視するトークンバッファ監視手段と、読出手段の出力側又はデータバッファの入力側でデータのスループットを監視するスループット監視手段とを備え、レート決定手段は、トークンバッファに保持されたトークンが減少しているトークン減少状態におけるデータのスループットから、トークン出力頻度の更新後の値を決定することを特徴とする。
According to the traffic control device of the present invention,
Data buffer for holding data, rate determining means for determining token output frequency, token generating means for outputting tokens at token output frequency determined by the rate determining means, and token buffer for holding tokens output by token generating means A reading means for reading out a predetermined amount of data from the data buffer every time the token held in the token buffer is consumed, a token buffer monitoring means for monitoring the token held in the token buffer, and an output of the reading means Throughput monitoring means for monitoring the data throughput at the data buffer input side or the data buffer input side, and the rate determining means determines the token output frequency from the data throughput in the token reduced state where the number of tokens held in the token buffer is reduced. Determine the updated value of Characterized in that it.

本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
レート決定手段は、トークン減少状態からトークンバッファのトークンが枯渇しているトークン枯渇状態に遷移したときに、トークン出力頻度を、前記更新後の値に更新することも好ましい。
According to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
It is also preferable that the rate determining means updates the token output frequency to the updated value when transitioning from a token depletion state to a token depletion state where tokens in the token buffer are depleted.

また、本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
レート決定手段は、トークン枯渇状態遷移時に、遷移前のトークン減少状態におけるデータのスループットの最大又は最後の値と、所定の係数からトークン出力頻度の更新後の値を決定することも好ましい。
According to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
It is also preferable that the rate determining means determines the updated value of the token output frequency from the maximum or final value of the data throughput in the token decrease state before the transition and a predetermined coefficient during the token exhaustion state transition.

更に、本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
トークン調整手段を備え、レート決定手段は、トークン枯渇状態が第1の所定時間以上継続した場合、トークンバッファに追加するトークンの数を決定し、トークン調整手段は、前記決定した数のトークンをトークンバッファに追加することも好ましい。
Furthermore, according to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
A token adjusting unit, wherein the rate determining unit determines the number of tokens to be added to the token buffer when the token depletion state continues for a first predetermined time or more, and the token adjusting unit tokens the determined number of tokens It is also preferable to add to the buffer.

更に、本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
レート決定手段は、トークンバッファに保持されたトークンの増加が第2の所定時間以上継続した場合、トークン出力頻度を減少させることも好ましい。
Furthermore, according to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
It is also preferable that the rate determining means decreases the token output frequency when the increase of the token held in the token buffer continues for the second predetermined time or more.

本発明によるトラヒック制御方法によれば、
通信装置における、トークンバケットによるトラヒック制御方法であって、トークンバッファに保持されているトークンと、データバッファの入力側又は出力側でデータのスループットを監視する第1のステップと、第1のステップでの監視結果からトークン出力頻度の更新後の値を決定する第2のステップとを有し、前記更新後の値は、トークンバッファに保持されたトークンが減少している間の、データのスループットから決定することを特徴とする。
According to the traffic control method of the present invention,
A traffic control method using a token bucket in a communication device, comprising: a token stored in a token buffer; a first step of monitoring data throughput on an input side or an output side of the data buffer; And a second step of determining an updated value of the token output frequency from the monitoring result of the above, and the updated value is obtained from the data throughput while the number of tokens held in the token buffer is decreasing. It is characterized by determining.

本発明によるプログラムによれば、コンピュータを上記トラヒック制御装置として機能させることを特徴とする。   According to the program of the present invention, a computer is caused to function as the traffic control device.

レート決定手段が決定するトークンレートに、平均的なデータの出力スループットを制限するトラヒック制御装置において、トークンバッファのトークンが減少又は増加している状態とは、トークンによるスループットの制限が行われていない状態である。このうち、トークンが減少している状態のスループットを使用してトークンレートを増加させるように更新し、トークンが増加している状態のスループットを使用してトークンレートを減少させるように更新する。これにより、ネットワークの状態に応じ自律的にトークンレートを更新することが可能となる。   In the traffic control apparatus that limits the average data output throughput to the token rate determined by the rate determining means, the token buffer token is decreasing or increasing, and the token throughput is not limited. State. Among them, the token rate is updated to increase using the throughput in a state where the token is decreasing, and the token rate is updated to decrease using the throughput in the state where the token is increasing. This makes it possible to update the token rate autonomously according to the network state.

以下では、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明によるトラヒック制御装置のブロック図である。図1によると、トラヒック制御装置は、トークン生成部1と、トークンバッファ2と、読出部3と、データバッファ4と、スループット監視部5と、トークンバッファ監視部6と、トークン調整部7と、レート決定部8とを備えている。   FIG. 1 is a block diagram of a traffic control apparatus according to the present invention. According to FIG. 1, the traffic control device includes a token generation unit 1, a token buffer 2, a reading unit 3, a data buffer 4, a throughput monitoring unit 5, a token buffer monitoring unit 6, a token adjusting unit 7, A rate determining unit 8.

トークン生成部1は、レート決定部8が決定するトークン出力頻度でトークン10を生成してトークンバッファ2に出力し、トークンバッファ2は、トークン生成部1が生成するトークン10を保持する。一方、データバッファ4は、ネットワークに送信されるデータ20を保持するバッファである。   The token generation unit 1 generates a token 10 with the token output frequency determined by the rate determination unit 8 and outputs the token 10 to the token buffer 2. The token buffer 2 holds the token 10 generated by the token generation unit 1. On the other hand, the data buffer 4 is a buffer that holds data 20 transmitted to the network.

読出部3はトークンバッファ2に保持されているトークン10を1つ消費するごとに、所定量のデータ20をデータバッファ4から読み出して出力する。   The reading unit 3 reads a predetermined amount of data 20 from the data buffer 4 and outputs it every time one token 10 held in the token buffer 2 is consumed.

スループット監視部5は、読出部3の出力から、ネットワークへ送信されるデータ20のスループットを測定してレート決定部8に出力し、トークンバッファ監視部6は、トークンバッファ2に保持されているトークン10が減少しているか、増加しているか、枯渇しているかを監視して、監視結果をレート決定部8に出力する。   The throughput monitoring unit 5 measures the throughput of the data 20 transmitted to the network from the output of the reading unit 3 and outputs the measured data 20 to the rate determining unit 8. The token buffer monitoring unit 6 stores the tokens held in the token buffer 2. Whether 10 is decreasing, increasing, or depleted is monitored, and the monitoring result is output to the rate determining unit 8.

レート決定部8は、トークンバッファ監視部6の監視結果に基づき、トークン減少状態と、トークン増加状態と、トークン枯渇状態の3つの状態を管理してトークンレートを決定し、決定したトークンレートとなるトークン出力頻度をトークン生成部1に通知する。ここで、トークン出力頻度(トークン/秒)は、決定したトークンレート(ビット/s)を、読出部3がトークン10を1つ消費するごとにデータバッファ4から読出すデータ量(ビット)で除することにより求められる。更に、レート決定部8は、必要に応じてトークン調整部7を制御して、トークンバッファ2に強制的にトークン10を追加させる。   Based on the monitoring result of the token buffer monitoring unit 6, the rate determination unit 8 manages the three states of the token decrease state, the token increase state, and the token depletion state, determines the token rate, and becomes the determined token rate. The token generation frequency is notified to the token generation unit 1. Here, the token output frequency (token / second) is obtained by dividing the determined token rate (bit / s) by the amount of data (bit) read from the data buffer 4 every time the reading unit 3 consumes one token 10. Is required. Furthermore, the rate determination unit 8 controls the token adjustment unit 7 as necessary to forcibly add the token 10 to the token buffer 2.

具体的には、トークン減少状態の間にスループット監視部5が監視するスループットに基づき、トークン枯渇状態への遷移時に更新して使用するトークンレートを決定する。また、トークン増加状態が一定時間以上継続したときには、トークンレートを減少させるように更新する。更に、トークン枯渇状態が一定時間以上継続したときには、トークン調整部7を制御してトークンバッファ2にトークン10を追加し、トークン減少状態に強制的に遷移させる。以下、その詳細について説明する。   Specifically, based on the throughput monitored by the throughput monitoring unit 5 during the token reduction state, the token rate to be updated and used at the time of transition to the token depletion state is determined. When the token increase state continues for a certain time or longer, the token rate is updated so as to decrease. Further, when the token depletion state continues for a certain time or longer, the token adjustment unit 7 is controlled to add the token 10 to the token buffer 2 and forcibly shift to the token decrease state. The details will be described below.

図2は、レート決定部8が管理する、トークンバッファ監視部6の監視結果に基づく状態遷移図である。図2において、トークン減少状態とは、読出部3の出力のスループットがトークンレートを上回っている状態、つまり、トークンバッファ2に入力されるトークン10以上に、読出部3がトークン10を消費している状態である。本状態は、トークン10によるトラフィックの制限が行われていない状態であり、本状態の間にスループット監視部5が測定するスループットは、ネットワークのスループットを表している。したがって、本状態時にスループット監視部5が測定するスループットから、トークン枯渇状態への遷移時に更新して使用するトークンレートを後述する方法にて決定する。   FIG. 2 is a state transition diagram based on the monitoring result of the token buffer monitoring unit 6 managed by the rate determining unit 8. In FIG. 2, the token reduction state is a state where the output throughput of the reading unit 3 exceeds the token rate, that is, the reading unit 3 consumes the token 10 more than the token 10 input to the token buffer 2. It is in a state. This state is a state in which the traffic is not restricted by the token 10, and the throughput measured by the throughput monitoring unit 5 during this state represents the network throughput. Therefore, the token rate to be updated and used at the time of transition to the token exhaustion state is determined by the method described later from the throughput measured by the throughput monitoring unit 5 in this state.

トークン増加状態とは、読出部3の出力のスループットがトークンレートを下回っている状態、つまり、読出部3が消費するトークン10以上に、トークンバッファ2にトークン10が入力されている状態である。本状態は、トークン10によるトラフィック制限が緩すぎる状態であるため、本状態が一定時間以上継続した場合、レート決定部8はトークンレートを後述する方法にて減少させる。   The token increase state is a state where the throughput of the output of the reading unit 3 is lower than the token rate, that is, a state where the token 10 is input to the token buffer 2 more than the token 10 consumed by the reading unit 3. Since this state is a state in which the traffic restriction by the token 10 is too loose, when this state continues for a certain time or longer, the rate determining unit 8 decreases the token rate by a method described later.

トークン枯渇状態とは、トークンバッファ2に入力されるトークン10が入力と同時に消費されている状態であり、読出部3の出力のスループットとトークンレートが一致している。本状態に遷移したことは規制が過剰であることを意味し、したがって、トークン減少状態時にスループット監視部5が測定するスループットから計算しておいた、新たなトークンレートに更新を行う。また、本状態が一定時間以上継続した場合、レート決定部8は、トークン調整部7を制御して、トークン10をトークンバッファ2に追加してトークン減少状態へ強制的に遷移させる。   The token depleted state is a state in which the token 10 input to the token buffer 2 is consumed simultaneously with the input, and the throughput of the output of the reading unit 3 and the token rate match. The transition to this state means that the regulation is excessive. Therefore, the token rate is updated to the new token rate calculated from the throughput measured by the throughput monitoring unit 5 in the token decreasing state. When this state continues for a certain time or longer, the rate determination unit 8 controls the token adjustment unit 7 to add the token 10 to the token buffer 2 and forcibly shift to the token decrease state.

続いて、図2の状態遷移の発生原因について説明する。トークン増加状態からトークン減少状態への遷移は、読出部3の出力のスループットが増加して、トークンレートを上回ったことにより、又は、レート決定部8がトークンレートをスループット以下に更新したことにより生じる。また、トークン減少状態からトークン増加状態への遷移は、読出部3の出力のスループットが減少して、トークンレートを下回ったことにより発生する。   Next, the cause of the state transition in FIG. 2 will be described. The transition from the token increase state to the token decrease state occurs when the throughput of the output of the reading unit 3 increases and exceeds the token rate, or when the rate determination unit 8 updates the token rate below the throughput. . The transition from the token decrease state to the token increase state occurs when the throughput of the output of the reading unit 3 decreases and falls below the token rate.

トークン枯渇状態からトークン増加状態への遷移は、読出部3の出力のスループットが減少して、トークンレートを下回ったことにより、または、トークン枯渇状態への遷移時におけるトークンレートの更新に伴い、スループットがトークンレートを下回ったことにより生じる。   The transition from the token depleted state to the token increased state is caused by a decrease in throughput of the output of the reading unit 3 and a drop in the token rate, or in accordance with the update of the token rate at the time of transition to the token depleted state. Is caused by a drop below the token rate.

トークン枯渇状態からトークン減少状態への遷移は、レート決定部8の制御により、トークン調整部7が強制的にトークンバッファ2にトークン10を挿入したことにより生じる。また、トークン減少状態からトークン枯渇状態への遷移は、トークン10が減少してトークンバッファ2が保持するトークン10が枯渇したときに生じる。   The transition from the token depletion state to the token decrease state occurs when the token adjustment unit 7 forcibly inserts the token 10 into the token buffer 2 under the control of the rate determination unit 8. The transition from the token decrease state to the token exhaustion state occurs when the token 10 decreases and the token 10 held in the token buffer 2 is exhausted.

図3は、上記各状態と、トークンレート及び読出部3の出力スループットの関係を示す図である。符号90から符号92で示す区間においては、トークンレートはスループットより大きく、トークン量は時間と共に増大していく。トークン増加状態が一定時間以上継続したため、符号91に示す時点で、トークンレートを減少させているが、スループットよりは大きいためトークン増加状態が継続している。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the above states, the token rate, and the output throughput of the reading unit 3. In a section indicated by reference numerals 90 to 92, the token rate is larger than the throughput, and the token amount increases with time. Since the token increase state has continued for a certain time or more, the token rate is decreased at the time indicated by reference numeral 91, but the token increase state is continued because it is greater than the throughput.

符号92に示す時点において、データバッファ4に入力されるデータ20が増加し、スループットがトークンレートより大きくなったため、トークン減少状態に遷移する。その後、符号93に示す時点において、トークンバッファ2に保持されているトークン10が枯渇し、トークン枯渇状態に遷移する。このときレート決定部8は、使用するトークンレートを、符号92から符号93に示す区間におけるスループットから求めた値に更新する。図3においては、トークンレートを若干上昇させている。しかしながら、データバッファ4に入力されるデータ20の量が依然多いことから、トークン枯渇状態が継続している。   At the time indicated by reference numeral 92, the data 20 input to the data buffer 4 increases, and the throughput becomes greater than the token rate. Thereafter, at the time indicated by reference numeral 93, the token 10 held in the token buffer 2 is depleted, and a transition is made to the token depleted state. At this time, the rate determining unit 8 updates the token rate to be used to a value obtained from the throughput in the section indicated by reference numerals 92 to 93. In FIG. 3, the token rate is slightly increased. However, since the amount of data 20 input to the data buffer 4 is still large, the token depletion state continues.

トークン枯渇状態が一定時間以上継続したことにより、符合94に示す時点において、レート決定部8は、トークン調整部7を制御し、トークン調整部7は、レート決定部8により指示された数のトークン10を、トークンバッファ2に追加する。これにより、トークンバッファ2に保持されているトークン10が一時的に増加して、トークン減少状態に遷移する。また、後述するようにレート決定部8は、トークン調整部7が追加したトークン10によるトークンレートの増加を補償するため、トークンレートを一時的に減少させる。図3においては、符号94から符号95に示す期間、トークンレートを減少させている。   When the token depletion state continues for a certain time or longer, the rate determining unit 8 controls the token adjusting unit 7 at the time indicated by reference numeral 94, and the token adjusting unit 7 controls the number of tokens instructed by the rate determining unit 8. 10 is added to the token buffer 2. As a result, the token 10 held in the token buffer 2 temporarily increases and transits to a token decrease state. As will be described later, the rate determination unit 8 temporarily decreases the token rate in order to compensate for the increase in the token rate caused by the token 10 added by the token adjustment unit 7. In FIG. 3, the token rate is decreased during the period indicated by reference numerals 94 to 95.

符号96に示す時点において、再びトークン枯渇状態に遷移するが、このとき、レート決定部8は、トークンレートを符号94から符号96に示す区間におけるスループットから求めた値に更新する。図3においては、符号96に示す時点においてトークンレートを上昇させているが、データバッファ4に入力されるデータ20の量が依然多いことから、トークン枯渇状態が継続している。   At the time indicated by reference numeral 96, the state again transitions to the token depletion state. At this time, the rate determination unit 8 updates the token rate to a value obtained from the throughput in the section indicated by reference numeral 94 to reference numeral 96. In FIG. 3, the token rate is increased at the time indicated by reference numeral 96, but the token depletion state continues because the amount of data 20 input to the data buffer 4 is still large.

その後、符号97に示す時点にて、データバッファ4に入力されるデータ20が減少し、トークン増加状態に遷移している。   Thereafter, at the time indicated by reference numeral 97, the data 20 input to the data buffer 4 decreases and transitions to the token increase state.

続いて、トークン減少状態におけるスループットの値から、トークン枯渇状態へ遷移したときに更新して使用するトークンレートを算出する方法について説明する。まず、スループットに対するトークンレートの許容する割合を、許容係数と呼び、あらかじめトラフィック制御装置に設定されているものとする。トークンレートを算出する簡易な方法としては、トークン減少状態終了時点でのスループット又はトークン減少状態中の最大スループットに許容係数を乗じた値を、更新後のトークンレートとして使用する。   Next, a method for calculating the token rate to be updated and used when the token transitions to the token depletion state from the throughput value in the token decrease state will be described. First, it is assumed that the allowable ratio of the token rate to the throughput is called an allowable coefficient and is set in the traffic control device in advance. As a simple method for calculating the token rate, a value obtained by multiplying the throughput at the end of the token reduction state or the maximum throughput in the token reduction state by an allowable coefficient is used as the updated token rate.

また、トークン減少状態中に定期的にサンプリングしたスループットに対して、指数平滑化平均処理を行い、指数平滑化平均処理後の最大値、又は、最後の値に許容係数を乗じた値を使用してもよい。以下に指数平滑化平均処理の具体例を説明する。   Also, perform exponential smoothing averaging on the throughput sampled periodically during token reduction, and use the maximum value after exponential smoothing average processing or the value obtained by multiplying the last value by the allowable coefficient. May be. A specific example of the exponential smoothing averaging process will be described below.

スループットのn番目のサンプル値Xが時刻tで得られたとすると、指数平滑化平均処理後の値Aは、
=(1−C)An−1+CX
C=1−exp(−1/T)Δt
として求める。ここで、Δt=t−tn−1であり、Tは、任意の定数である。
And n-th sample value X n throughput is obtained at time t n, the values A n after exponential smoothing averaging process,
A n = (1-C) A n-1 + CX n
C = 1−exp (−1 / T) Δt
Asking. Here, Δt = t n −t n−1 , and T is an arbitrary constant.

更に、あらかじめ、最大トークンレート及び/又は最小トークンレートを決めておき、上記計算で求めたスループットが、最大トークンレートを超える場合には最大トークンレートに等しい値を、最小トークンレートを下回る場合には最小トークンレートに等しい値を、更新後に使用するトークンレートとすることも可能である。   Furthermore, the maximum token rate and / or the minimum token rate is determined in advance, and when the throughput obtained by the above calculation exceeds the maximum token rate, the value is equal to the maximum token rate. A value equal to the minimum token rate may be used as the token rate used after the update.

トークン増加状態が一定時間以上継続したときに、トークンレートを減少させる方法も上述した方法と基本的に同一である。つまり、トークン増加状態開始時から、一定時間経過時のスループット又はその間の最大スループットに許容係数を乗じた値や、その間のスループットのサンプル値に指数平滑化平均処理を行い、指数平滑化平均処理後の最大値や最後の値に許容係数を乗じた値を使用する。   The method of decreasing the token rate when the token increase state continues for a certain time or more is basically the same as the method described above. In other words, the exponential smoothing average processing is performed on the value obtained by multiplying the throughput after a certain period of time or the maximum throughput during that period from the start of the token increase state, or the sample value of the throughput in the meantime, and after the exponential smoothing average processing Use the value obtained by multiplying the maximum value or the last value of by the tolerance factor.

続いて、トークン枯渇状態が一定時間以上継続したときに行う、トークン10のトークンバッファ2への追加について説明する。トークン枯渇状態は、トークン10によるトラフィック制限が行われている状態であり、本状態におけるスループットはネットワークのスループットを表したものではない。したがって、トークン調整部7がトークン10をトークンバッファ2に追加して、トークン減少状態に強制的に遷移させた上で、新しいスループットの計算を行う。そのため、まずレート決定部8は、トークン調整部7に対して追加するトークン10の数を通知する。トークンバッファ2に追加するトークン10の数は、あらかじめ固定的に決めておくことも、所定の時間をあらかじめ決めおき、現在のトークンレートに所定の時間を乗じて得られるデータ量に相当するトークン10の数とすることも可能である。   Next, the addition of the token 10 to the token buffer 2 performed when the token depletion state continues for a certain time or more will be described. The token depleted state is a state in which traffic is restricted by the token 10, and the throughput in this state does not represent the network throughput. Therefore, the token adjustment unit 7 adds the token 10 to the token buffer 2 and forcibly makes a transition to the token decrease state, and then calculates a new throughput. Therefore, first, the rate determining unit 8 notifies the token adjusting unit 7 of the number of tokens 10 to be added. The number of tokens 10 to be added to the token buffer 2 can be fixed in advance, or a predetermined time can be determined in advance and the token 10 corresponding to the amount of data obtained by multiplying the current token rate by the predetermined time. It is also possible to use a number of.

また、トークン調整部7がトークン10を追加することは、その瞬間におけるトークンレートが増加したこと等価であり、この増加分を補償するため、レート決定部8は、トークン10追加後の一定期間トークンレートを減少させる。トークンレートの減少については、あらかじめ期間を定めておき、その期間から減少後のトークンレートを決定する方法と、トークンレートの減少割合をあらかじめ定めておき、減少割合から算出される減少後のトークンレートに基づき、減少させる期間を決定する方法とがある。   In addition, the addition of the token 10 by the token adjustment unit 7 is equivalent to an increase in the token rate at that moment. In order to compensate for the increase, the rate determination unit 8 Decrease the rate. Regarding the token rate decrease, a period is determined in advance and the token rate after the decrease is determined, and the token rate decrease rate is determined in advance, and the token rate is calculated from the decrease rate. There is a method of determining the period of decrease based on the above.

図1に示す実施形態においては、スループット監視部5が、読出部3の出力側でデータのスループットを監視する形態で説明を行ったが、データバッファ4の入力側でスループットを測定しても良い。その理由を以下に説明する。まず、スループット監視部5がデータバッファ4の入力側でスループを測定する場合、トークン枯渇状態における測定スループットは、図3に示す読出部3の出力側で測定したトークンレートと一致するスループットより大きな値を示すことになるが、トークン増加状態及びトークン減少状態におけるスループットは、図3に示す読出部3の出力側で測定したスループットと同じ値になる。本発明によるトラヒック制御では、トークン増加状態及びトークン減少状態のスループットに基づき、更新して使用する新たなトークンレートを決定するため、スループット監視部5によるデータのスループット監視位置がデータバッファ4の入力側であっても、読出部3の出力側であっても、決定されるトークンレートは同じ値となるからである。   In the embodiment shown in FIG. 1, the throughput monitoring unit 5 has been described in the form of monitoring the data throughput on the output side of the reading unit 3, but the throughput may be measured on the input side of the data buffer 4. . The reason will be described below. First, when the throughput monitoring unit 5 measures the loop on the input side of the data buffer 4, the measured throughput in the token depleted state is a value larger than the throughput that matches the token rate measured on the output side of the reading unit 3 shown in FIG. However, the throughput in the token increasing state and the token decreasing state is the same value as the throughput measured on the output side of the reading unit 3 shown in FIG. In the traffic control according to the present invention, since the new token rate to be updated and used is determined based on the throughput in the token increasing state and the token decreasing state, the throughput monitoring position of the data by the throughput monitoring unit 5 is the input side of the data buffer 4. This is because the determined token rate has the same value on the output side of the reading unit 3.

本発明によるトラヒック制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the traffic control apparatus by this invention. レート決定部が管理する状態遷移図である。It is a state transition diagram which a rate determination part manages. 各状態と、トークンレート及びスループットの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between each state, a token rate, and a throughput. トークンバケットによるトラヒック制御のブロック図である。It is a block diagram of traffic control by a token bucket.

符号の説明Explanation of symbols

10 トークン
20 データ
1、11 トークン生成部
2、12 トークンバッファ
3、13 読出部
4、14 データバッファ
5 スループット監視部
6 トークンバッファ監視部
7 トークン調整部
8 レート決定部
90〜97 位置
10 tokens 20 data 1, 11 token generating unit 2, 12 token buffer 3, 13 reading unit 4, 14 data buffer 5 throughput monitoring unit 6 token buffer monitoring unit 7 token adjusting unit 8 rate determining unit 90 to 97 position

Claims (7)

データを保持するデータバッファと、
トークン出力頻度を決定するレート決定手段と、
レート決定手段が決定するトークン出力頻度でトークンを出力するトークン生成手段と、
トークン生成手段が出力したトークンを保持するトークンバッファと、
トークンバッファに保持されているトークンを消費するたびに、データバッファから所定量のデータを読み出す読出手段と、
トークンバッファに保持されているトークンを監視するトークンバッファ監視手段と、
読出手段の出力側又はデータバッファの入力側でデータのスループットを監視するスループット監視手段と、
を備え、
レート決定手段は、トークンバッファに保持されたトークンが減少しているトークン減少状態におけるデータのスループットから、トークン出力頻度の更新後の値を決定すること、
を特徴とするトラヒック制御装置。
A data buffer to hold the data,
Rate determining means for determining the token output frequency;
A token generating means for outputting a token at a token output frequency determined by the rate determining means;
A token buffer that holds the token output by the token generating means;
Reading means for reading a predetermined amount of data from the data buffer each time the token held in the token buffer is consumed;
Token buffer monitoring means for monitoring tokens held in the token buffer;
Throughput monitoring means for monitoring the data throughput on the output side of the reading means or on the input side of the data buffer;
With
The rate determining means determines an updated value of the token output frequency from the data throughput in the token decrease state where the token held in the token buffer is decreasing,
A traffic control device characterized by the above.
レート決定手段は、トークン減少状態からトークンバッファのトークンが枯渇しているトークン枯渇状態に遷移したときに、トークン出力頻度を、前記更新後の値に更新すること、
を特徴とする請求項1に記載のトラヒック制御装置。
The rate determining means updates the token output frequency to the updated value when transitioning from a token depletion state to a token depletion state in which token tokens are depleted,
The traffic control device according to claim 1.
レート決定手段は、トークン枯渇状態遷移時に、遷移前のトークン減少状態におけるデータのスループットの最大又は最後の値と、所定の係数からトークン出力頻度の更新後の値を決定すること、
を特徴とする請求項2に記載のトラヒック制御装置。
The rate determining means determines the updated value of the token output frequency from the maximum or final value of the data throughput in the token decrease state before the transition and a predetermined coefficient at the time of the token exhaustion state transition,
The traffic control device according to claim 2.
トークン調整手段を備え、
レート決定手段は、トークン枯渇状態が第1の所定時間以上継続した場合、トークンバッファに追加するトークンの数を決定し、
トークン調整手段は、前記決定した数のトークンをトークンバッファに追加すること、
を特徴とする請求項2又は3に記載のトラヒック制御装置。
With token adjustment means,
The rate determining means determines the number of tokens to be added to the token buffer when the token depletion state continues for a first predetermined time or more,
The token adjusting means adds the determined number of tokens to the token buffer;
The traffic control device according to claim 2 or 3, wherein
レート決定手段は、トークンバッファに保持されたトークンの増加が第2の所定時間以上継続した場合、トークン出力頻度を減少させること、
を特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のトラヒック制御装置。
The rate determining means reduces the token output frequency when the increase of the token held in the token buffer continues for the second predetermined time or more.
The traffic control device according to claim 1, wherein:
通信装置における、トークンバケットによるトラヒック制御方法であって、
トークンバッファに保持されているトークンと、データバッファの入力側又は出力側でデータのスループットを監視する第1のステップと、
第1のステップでの監視結果からトークン出力頻度の更新後の値を決定する第2のステップと、
を有し、
前記更新後の値は、トークンバッファに保持されたトークンが減少している間の、データのスループットから決定すること、
を特徴とするトラヒック制御方法。
A traffic control method using a token bucket in a communication device,
A token stored in the token buffer, and a first step of monitoring data throughput on the input side or output side of the data buffer;
A second step of determining an updated value of the token output frequency from the monitoring result in the first step;
Have
The updated value is determined from the data throughput while the number of tokens held in the token buffer is decreasing;
A traffic control method characterized by the above.
コンピュータを、請求項1から5のいずれか1項に記載のトラヒック制御装置として機能させることを特徴とするプログラム。   A program that causes a computer to function as the traffic control device according to any one of claims 1 to 5.
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