JP2007325012A - ルータ装置およびトラフィック振分方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単一のアクセス回線上で複数の論理インタフェースを同時に確立可能なルータ装置において、通信帯域を有効に利用できるように動的に通信トラフィックを振り分ける。
【解決手段】端末側送信／受信部１が端末側通信情報を受信すると、ルーティング処理部２は、新規のＴＣＰコネクションかどうか判別する。新規のＴＣＰコネクションである場合には、論理インタフェース選択処理部３は、論理インタフェース１処理部４および論理インタフェース２処理部５に、各ＩＳＰ通信セッションに同時にＩＣＭＰリクエストを送信させる。そして、アクセス送信／受信部６を介して、論理インタフェース１処理部４と論理インタフェース２処理部５とのそれぞれがＩＣＭＰエコーを受信したことを確認する。論理インタフェース選択処理部３は、先にＩＣＭＰエコーを受信したＩＳＰ通信セッションを選択し、ルーティング処理部２にＴＣＰコネクションを接続させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、単一のアクセス回線上で複数の論理インタフェースを同時に確立できるルータ装置およびトラフィック振分方法に関する。

通信ネットワーク網の発達によりコンピュータを用いた通信が広く利用されるようになっている。特に、ブロードバンド通信の一般化に伴い、単一のアクセス回線を利用している場合でも複数のインターネットサービスプロバイダ（以下、ＩＳＰという。）を契約して利用できるサービスが開始されている。ユーザは、複数のＩＳＰと契約することで、単一回線で複数の通信セッションを使用することができる。

ＩＳＰ通信セッションの振り分けを行うことができるルータ装置は、アクセス先の設定とアクセス先の判別にもとづく各ＩＳＰ通信セッションへの帯域振り分け機能や、ラウンドロビン等の設定ポリシにもとづく帯域振り分け機能を用いて、アクセス側からの通信トラフィックを各ＩＳＰ通信セッションに振り分けて通信している。

しかし、通常各ＩＳＰが提供するサービスはベストエフォートなサービスであるため、各通信セッションにおいて利用できる通信帯域（スループットに相当。）は常時変化している。ルータ装置による上記の帯域振り分け機能を用いる場合には、通信帯域の変化に関係なく通信トラフィックがＩＳＰ通信セッションに振り分けられる。その結果、ユーザが、より有効な通信帯域（スループット）を利用できない状況が発生する。

さらに、ピアツーピア（Peer To Peer：以下、Ｐ ＴＯ Ｐと記す。）アプリケーション等を利用したファイル交換等の高い通信トラフィックを発生するアプリケーション利用は増加傾向にあり、単一ＩＳＰ上の通信セッションへ通信トラフィックが集中する傾向がある。単一ＩＳＰ上の通信セッションへ過度に通信トラフィックが集中することにより、他のＩＳＰ利用者やＩＳＰバックバーン回線上の通信トラフィックへ影響を与える等の問題も現れ始めている。場合によっては、ＩＳＰ側からユーザ側の通信トラフィックに利用制限を加える等の処置がとられる場合がある。なお、各ＩＳＰの提供できる通信帯域はバックボーン回線に依存しているが、バックボーン回線を増強することは、アクセス回線を増強することに比べて容易ではない。

また、光ファイバーによる家庭向けのデータ通信サービス（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ：ＦＴＴＨ。以下、ＦＴＴＨと記す。）等の高速アクセス回線を利用した場合でも、各ＩＳＰが混み合っている時間帯等において、個別ＩＳＰの提供できる通信帯域がかなり制限された状態になる。また、各ＩＳＰ内部の通信トラフィックが多い等の理由や、同じセグメント内にアクセス対象サーバがない等の条件により、アクセス状況によっては通信帯域が制限された状態になる。その結果、高速アクセス回線を利用するユーザも、高速アクセス回線を利用しているにもかかわらず低い通信帯域でしか回線を利用できない状況に陥ることがある。

特定のプロバイダへの通信トラフィックの集中を回避するために、複数の通信ルートのスループットを予測してスループットが高いと予測されるアクセスポイントを選択してネットワークへの接続を可能とする接続システムがある（例えば、特許文献１参照。）。また、スループットを向上させるために、ユーザからの接続要求を受けたときに、セッション要求のパケットを同時に複数のルートに送信するルーティング装置もある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２０００−２０９２６８号公報（段落００１１−００２２、図１） 特開２００２−１８５５２１号公報（段落００４９−００５０、図１）

しかし、特許文献１に記載されているシステムでは、スループットを予測するために、使用可能な通信パスの混雑状況（通信帯域に対応）を示す情報を定期的に収集する。上記のように、混雑状況に対応する通信帯域は動的に変化している。すると、通信帯域を示す情報を定期的に収集することによってスループットを予測するような構成では、実際に通信が開始されるときに、高いスループットの通信が開始されるとは限らない。

特許文献２に記載されているルーティング装置は、セッション要求のパケットを同時に複数のルートに送信するので、実際には通信に使用されないことになるセッションにもセッション要求のパケットが送信されてしまい、セッションが確立してしまうおそれがある。その場合には、確立したセッションをキャンセルするための処理を行う必要が生ずる。

そこで、本発明は、単一のアクセス回線上で複数の論理インタフェースを同時に確立可能であり、論理インタフェースに通信トラフィックを振り分けるルータ装置およびセッション選択方法において、簡便に通信帯域を有効に利用できるように動的に通信トラフィックを振り分けることができるようにすることを目的とする。

本発明によるルータ装置は、単一のアクセス回線上で複数の論理インタフェース（例えば、ＩＳＰ通信セッション。）を同時に確立可能であり、論理インタフェースに通信トラフィックを振り分ける機能を有するルータ装置であって、ＴＣＰコネクションの開始要求を契機にして、論理インタフェースを確立する前に、各論理インタフェースのスループットを推定するスループット推定手段（例えば、論理インタフェース選択処理部３で実現される。）と、スループット推定手段がスループットが高いと推定した論理インタフェースに通信トラフィックを振り分ける論理インタフェース選択手段（例えば、論理インタフェース選択処理部３で実現される。）とを備えたことを特徴とする。

本発明による他の態様のルータ装置は、単一のアクセス回線上で複数の論理インタフェースを同時に確立可能であり、論理インタフェースに通信トラフィックを振り分ける機能を有するルータ装置であって、ＩＰアクセスの開始要求を契機にして、論理インタフェースを確立する前に、各論理インタフェースのスループットを推定するスループット推定手段と、スループット推定手段がスループットが高いと推定した論理インタフェースに通信トラフィックを振り分ける論理インタフェース選択手段とを備えたことを特徴とする。

スループット推定手段が、ＩＣＭＰリクエスト／エコー応答時間にもとづいて各論理インタフェースのスループットを推定するように構成されていてもよい。

スループット推定手段が、各論理インタフェースの通信トラフィックを監視する監視手段を含み、論理インタフェース選択手段が、監視手段が監視する通信トラフィックが所定値を超えている論理インタフェースがある場合には、その論理インタフェースを選択から除外するように構成されていてもよい。そのような構成を有している場合には、過大な通信アクセスが１つの論理インタフェースに集中することを防止することができる。

本発明によれば、単一のアクセス回線上で複数の論理インタフェースを同時に確立可能であり、論理インタフェースに通信トラフィックを振り分けるルータ装置およびセッション選択方法において、簡便に通信帯域を有効に利用できるように動的に通信トラフィックを振り分けることができる。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明によるルータ装置を含む通信システムの一例を示すシステム構成図である。図１に示すように、ブロードバンドルータ装置（以下、ルータ装置という。）１０は、単一のアクセス回線で一次ＩＳＰに接続され、さらに、一次ＩＳＰを経由して上位のＩＳＰ５１およびＩＳＰ５２と２本のＩＳＰ通信セッション（例えば、ＰＰＰｏＰセッション等。）を確立し、アクセス対象のサーバ６１〜６３への通信を可能にする。ルータ装置１０のユーザインターフェース（ＬＡＮ）側には、１台の端末装置（例えば、パーソナルコンピュータ）が接続されている。なお、図１には二次ＩＳＰとしてＩＳＰ５１とＩＳＰ５２とが例示されているが、通信システムは、２つの二次ＩＳＰを含む場合に限られず、３つ以上の二次ＩＳＰを含んでいてもよい。同様に、サーバの数は３つに限定されない。

図２は、ルータ装置１０の動作状況を示す説明図である。ルータ装置１０は、図２に示すように、１本のアクセス回線と一次ＩＳＰを経由して、ＩＳＰ５１の通信セッションおよびＩＳＰ５２の通信セッションを確立し、単一のアクセス回線を使用して２つの通信セッションを同時に使用して通信することが可能である。

図３は、ルータ装置１０の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、ルータ装置１０は、端末装置１０と通信を行う端末側送信／受信部１と、ＴＣＰコネクションを確立するルーティング処理部２と、論理インタフェースを選択する論理インタフェース選択処理部３と、論理インタフェース１処理部４と、論理インタフェース２処理部５と、アクセス側と通信を行うアクセス側送信／受信部６とを含む。

ルーティング処理部２は、端末側送信／受信部１で受信された端末側通信情報が、新規なＴＣＰコネクションであるか判定する機能を有する。ルーティング処理部２が新規なＴＣＰコネクションであると判定した場合には、論理インタフェース選択処理部３は、論理インタフェース１処理部４および論理インタフェース２処理部５から各ＩＳＰ通信セッションに対して同時にＩＣＭＰリクエストを送信させる。そして、論理インタフェース１処理部４および論理インタフェース２処理部５のそれぞれがアクセス側送信／受信部６を介して、ＩＣＭＰエコーを受信したことを確認する。論理インタフェース選択処理部３は、先にエコー応答を得たＩＳＰ通信セッションを選択し、ルーティング処理部２にＴＣＰコネクションを接続させる。

ルータ装置１０は、ＩＳＰ５１の通信セッションまたはＩＳＰ５２の通信セッションを選択するときに、各ＩＳＰ通信セッションの通信帯域をリアルタイムに評価する。

各ＩＳＰ通信セッションのスループットをリアルタイムに評価するために、ルータ装置１０は、端末装置２０からのＴＣＰコネクションの開始要求をトリガにして、各アクセス先に対するｐｉｎｇ（Packet INternet Groper ）応答時間（ＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol ）リクエスト／エコー応答時間。以下、応答時間という。）の応答を評価する機能を有する。

まず、本発明によるルータ装置は、各ＴＣＰコネクション開始時にアクセス先に対して、それぞれのＩＳＰ通信セッションから応答時間を評価する。そして、それぞれのＩＳＰ通信セッション経由でのアクセス先までの通信帯域のどちらが広い（スループットが高い）のかを推定する。

より具体的には、各ＩＳＰ通信セッションに同時にＩＣＭＰレクエストを送信し、先に応答を得たＩＳＰ通信セッションを選択する。そして、応答時間の短いＩＳＰ通信セッションはアクセス先のサーバへの経路の込み具合が少ないと推定し、ＴＣＰコネクションを接続させる。

応答時間が短い経路の方が通信帯域が広い（スループットが高い）と推定されるため、個々のＩＳＰ通信セッションへ通信トラフィックが効率的に分配される。その結果、ユーザインタフェース側のよりスループットを得ることができる。

このように本発明によるルータ装置は、１本のアクセス回線に設定された複数のＩＳＰ通信セッションに対して動的に通信トラフィックを振り分けできる。したがって、複数のＩＳＰ通信セッションを利用できるユーザは、それぞれの通信セッション上で効率的に通信トラフィックを振り分けて、同時に複数のＩＳＰ通信セッションを利用することができる。そのような構成を有する場合、ＦＴＴＨサービス等の高速回線をより有効的に利用することができる。

次に、本実施の形態におけるルータ装置の動作を説明する。ルータ装置１０は、ユーザインタフェース側に接続された端末装置２０の通信トラフィックを振り分けのルールに従い、アクセス回線側に設定された複数の通信セッションに振り分けて転送する。その動作例として、図２には、１本のアクセス回線に流れる第１ＴＣＰセッションのトラフィック（「１」、「３」で示す。）と第２ＴＣＰセッションのトラフィック（「２」、「４」で示す。）とが区分けして示されている。各ＩＳＰ通信セッションに分配された通信トラフィックは、１本のアクセス回線を経由して一次ＩＳＰに転送される。

図４は、ＴＣＰコネクションの振り分け処理を示すシーケンス図である。ルータ装置１０は、図４に示すように、端末装置２０からのＴＣＰコネクションの開始要求をトリガにして、各アクセス先に対する応答時間を評価する機能を持ち、それぞれのＴＣＰコネクションの各ＩＳＰ通信セッションへの振り分けを行う機能を有している。各ＴＣＰコネクション開始時に、アクセス先に対して、それぞれのＩＳＰ通信セッションにおける応答時間を評価することで、それぞれのＩＳＰ通信セッション経由でのアクセス先までの通信帯域（スループット）のどちらが広い（スループットが高い）のかを推定する。

具体的には、まず、図３における端末側送信／受信部１に端末側通信情報を受信した場合に、ルーティング処理部２は新しいＴＣＰコネクションかどうかを判別する（ステップＳ１）。新規ＴＣＰコネクションではない場合、ＩＳＰ通信セッションの選択処理は実行しない。一方、新規のＴＣＰコネクションである場合には、論理インタフェース選択処理部３は、論理インタフェース１処理部４および論理インタフェース２処理部５から各ＩＳＰ通信セッションに同時にＩＣＭＰリクエストを送信させる（ステップＳ２）。そして、アクセス側送信／受信部６を介して、論理インタフェース４と論理インタフェース５とのそれぞれがＩＣＭＰエコーを受信したことを確認する（ステップＳ３）。

ここで、どのＩＳＰ通信セッションを選択するかの判定方法として、リアルタイムで、最も早く応答が得られた通信セッションを選択する方法を用いる（ステップＳ４）。論理インタフェース選択処理部３は、最も早く応答が得られた通信セッションの方がアクセス先のサーバへの経路の混み具合が少ないと推定し、ルーティング処理部２にＴＣＰコネクッションを接続させる（ステップＳ５）。その後、ルータ装置において通常のＴＣＰコネクションの通信処理が実施される（ステップＳ６）。応答が速い経路の方が、通信帯域（スループット）が高いと推定できるため、この機能により個々のＩＳＰ通信セッションへ通信トラフィックが効率的に分配され、ユーザインタフェース側においてより高い通信帯域（スループット）を得ることができる。したがって、ＦＴＴＨサービスなどの高速回線をより有効的に利用することができる。また、複数ＩＳＰ通信セッションに通信トラフィックを分配するため、複数ＩＳＰのうちのいずれかがダウンした場合でも、自動的にダウンしていないＩＳＰ経由で通信を継続することができ、通信不可となる状況を回避できる。

実施の形態２．
次に、本発明によるルータ装置の第２の実施の形態を図面を参照して説明する。図５は、ＴＣＰコネクションの振り分け処理を示すシーケンス図である。本実施の形態におけるルータ装置の基本的な構成は第１の実施の形態の構成と同じであるが、図５に示すように、第１の実施の形態における通信トラフィックの振り分け方法をさらに拡張した点で第１の実施の形態と異なる。本実施の形態では、各ＩＳＰ通信セッションへの振り分けの動作に対し、各ＩＳＰ通信セッションのトラフィックの統計情報も判定に加えている。トラフィックの統計情報を含めて判定する機能の追加例として、例えば、各ＩＳＰ通信セッションへの通信量を判定する場合等が想定できる。なお、ここでいうトラフィックの統計情報としてのＩＳＰ通信セッションの通信量とは、単位時間あたりの送信データ量である。

具体的な動作を、図面を参照して説明する。図５に示すように、本実施の形態におけるＴＣＰコネクションの振り分け処理は、図４に示された処理に対して、ステップＳ７の処理が追加されている。本実施の形態は、各ＩＳＰ通信セッションへの通信量に制限値を設定し、通信トラフィックの振り分けの実施時に制限値を超えたＩＳＰ通信セッションへの振り分けを中止することを特徴とする。

本実施の形態では、ルーティング処理部２が端末側送信／受信部１が受信した通信情報が新規のＴＣＰコネクションであると判定した場合には、論理インタフェース選択処理部３は、通信トラフィックが各ＩＳＰ通信セッションへの通信量の制限値を超えているか確認する（ステップＳ７）。制限値を超えていない場合にはステップＳ２の処理に移行し、第１の実施の形態と同様に最適なＩＳＰ通信セッションを選択するための処理を実行する。なお、ルーティング処理部２は、各ＩＳＰ通信セッションへの通信量を監視し、単位時間あたりの通信量を算出している。

ステップＳ７において制限値を超えていることを確認した場合には、論理インタフェース選択処理部３は、通信量が制限値を超えているＩＳＰ通信セッションを選択候補から除外する。そして、制限値を超えていないＩＳＰ通信セッションに対し新規ＴＣＰコネクションを割り振り、ルーティング処理部２でＴＣＰコネクッションを接続させる（ステップＳ５）。すなわち、利用できるＩＳＰ通信セッションが２つ存在して一方が通信量の制限値を超えている場合には、図５におけるステップＳ２〜ステップＳ４の処理は実行されず、新規ＴＣＰコネクションは制限値を超えていないＩＳＰ通信セッションへ自動的に割り振られる。

また、本実施の形態では、２つのＩＳＰ通信セッションが利用できる場合が想定されているが、利用できるＩＳＰ通信セッションが３つ以上存在する場合にも、本実施の形態の方法を適用可能である。例えば、図５におけるステップＳ７で制限値を超えているＩＳＰ通信セッションを除外してもなお複数の選択肢が存在する場合、論理インタフェース選択処理部３は、各論理インタフェース処理部にＩＣＭＰリクエストを送信させる（ステップＳ２）。そのような構成を有すれば、制限値を超えているＩＳＰ通信セッションに新規のＴＣＰコネクションを割り振ることなく、さらに、通信帯域（スループット）が高いＩＳＰ通信セッションへ効率的に通信トラフィックを分配することができる。なお、利用できるすべてのＩＳＰ通信セッションで制限値を超えている場合には、新たなコネクションを許可しないよう制御することが好ましい。

以上に説明したように、本実施の形態によると、各ＩＳＰ通信セッションへの通信トラフィックが過大になりすぎる事態を防止することができる。また、本実施の形態によれば、ＩＳＰサービスによっては、ある期間の最大ダウンロード数の制限を持つサービス等を利用している場合や、あるいは、Ｐ ＴＯ Ｐアクセス等により過大なアクセスが１つのＩＳＰに集中する状態を防止することに利用できる。また、本実施の形態は、利用できるＩＳＰ通信セッションが３つ以上存在する場合に特に好適に適用できる。

実施の形態３．
次に、本発明による第３の実施の形態を説明する。本実施の形態では、振り分ける対象がＴＣＰコネクションからＩＰアクセスに変更されている。なお、本実施の形態におけるルータ装置の基本的な構成は、第１の実施の形態の構成と同じである。

本実施の形態におけるルータ装置１０は、図６に示すように、端末装置２０からの新規のＩＰアクセス開始要求をトリガとして、各アクセス先に対し応答時間を評価する機能を持つ。そして、それぞれのＩＰアクセス先について各ＩＳＰ通信セッションへ振り分けを行う。

本実施の形態では、ルーティング処理部２は、端末側送信／受信部１が受信した通信情報が新規のＩＰアクセスかどうか判定する（ステップＳ８）。新規のＩＰアクセスではない場合には、ＩＳＰ通信セッションの選択処理を実行しない。一方、新規のＩＰアクセスである場合には、インタフェース選択処理部３は、ステップＳ２〜Ｓ４の処理で最適なＩＳＰ通信セッションを選択する。そして、ルーティング処理部２にＩＰアクセスを接続させる（ステップＳ９）。

上述したように、本実施の形態のルータ装置は、第１の実施の形態と同様に新規ＩＰアクセス開始時にアクセス先に対し、それぞれのＩＳＰ通信セッションから応答時間を評価することで、それぞれのＩＳＰセッション経由でアクセス先までの通信帯域のどちらが広い（スループットが高い）のかを推定できる。その結果、個々のＩＳＰ通信セッションへの通信トラフィックが効率的に分配され、ユーザインタフェース側のより高い通信帯域（スループット）を得ることができる。

なお、第３の実施の形態では通信トラフィックの振り分け時に通信量の制限値を設定しない場合について説明したが、第２の実施の形態の場合と同様に、ＩＳＰ通信セッションに通信量の制限値を設定することも可能である。そのような機能を有すれば、過大なＩＰアクセスが１つのＩＳＰに集中する事態を防止し、個々のＩＳＰ通信セッションへ効率的に通信トラフィックを分配することができる。

本発明は、複数の論理インタフェースを同時に確立可能な単一のアクセス回線に好適に適用される。

本発明によるルータ装置を含む通信システムの一例を示すシステム構成図である。 ルータ装置の動作状況を示す説明図である。 ルータ装置の構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態におけるＴＣＰコネクションの振り分け処理を示すシーケンス図である。 第２の実施の形態におけるＴＣＰコネクションの振り分け処理を示すシーケンス図である。 第３の実施の形態におけるＴＣＰコネクションの振り分け処理を示すシーケンス図である。

符号の説明

１ 端末側送信／受信部
２ ルーティング処理部
３ 論理インタフェース選択処理部
４ 論理インタフェース１処理部
５ 論理インタフェース２処理部
６ アクセス側送信／受信部
１０ ルータ装置

Claims (7)

1. 単一のアクセス回線上で複数の論理インタフェースを同時に確立可能であり、論理インタフェースに通信トラフィックを振り分ける機能を有するルータ装置において、
   ＴＣＰコネクションの開始要求を契機にして、論理インタフェースを確立する前に、各論理インタフェースのスループットを推定するスループット推定手段と、
   前記スループット推定手段がスループットが高いと推定した論理インタフェースに通信トラフィックを振り分ける論理インタフェース選択手段と
   を備えたことを特徴とするルータ装置。
2. 単一のアクセス回線上で複数の論理インタフェースを同時に確立可能であり、論理インタフェースに通信トラフィックを振り分ける機能を有するルータ装置において、
   ＩＰアクセスの開始要求を契機にして、論理インタフェースを確立する前に、各論理インタフェースのスループットを推定するスループット推定手段と、
   前記スループット推定手段がスループットが高いと推定した論理インタフェースに通信トラフィックを振り分ける論理インタフェース選択手段と
   を備えたことを特徴とするルータ装置。
3. スループット推定手段は、ＩＣＭＰリクエスト／エコー応答時間にもとづいて各論理インタフェースのスループットを推定する
   請求項１または請求項２記載のルータ装置。
4. スループット推定手段は、各論理インタフェースの通信トラフィックを監視する監視手段を含み、
   論理インタフェース選択手段は、前記監視手段が監視する通信トラフィックが所定値を超えている論理インタフェースがある場合には、その論理インタフェースを選択から除外する
   請求項３記載のルータ装置。
5. 単一のアクセス回線上で複数の論理インタフェースを同時に確立可能であり、論理インタフェースに通信トラフィックを振り分けるトラフィック振分方法において、
   ＴＣＰコネクションの開始要求を契機にして、論理インタフェースを確立する前に、各論理インタフェースのスループットを推定し、
   スループットが高いと推定された論理インタフェースに通信トラフィックを振り分ける
   ことを特徴とするトラフィック振分方法。
6. 単一のアクセス回線上で複数の論理インタフェースを同時に確立可能であり、論理インタフェースに通信トラフィックを振り分けるトラフィック振分方法において、
   ＩＰアクセスの開始要求を契機にして、論理インタフェースを確立する前に、各論理インタフェースのスループットを推定し、
   前記スループット推定手段がスループットが高いと推定した論理インタフェースに通信トラフィックを振り分ける
   ことを特徴とするトラフィック振分方法。
7. ＩＣＭＰリクエスト／エコー応答時間にもとづいて各論理インタフェースのスループットを推定する
   請求項５または請求項６記載のトラフィック振分方法。

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