JP2008005096A - Apparatus, method and program for traffic control using token bucket - Google Patents
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Abstract
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.
ここで、通信装置の送信側への適用は、通信装置がネットワークへ送信するトラヒックの直接的な制御を目的とし、受信側への適用は、対向通信装置がネットワークへ送信するトラヒックの間接的な制御を目的としている。つまり、受信側にて通信装置内部に取り込むデータを制限することで、上位レイヤでのフロー制御を働かせ、よって、対向通信装置がネットワークへ送信するトラヒックの制限を行うことを企図している。 Here, the application of the communication device to the transmission side is aimed at direct control of traffic transmitted from the communication device to the network, and the application to the reception side is indirect traffic transmitted from the opposite communication device to the network. For control purposes. In other words, it is intended to restrict the data to be taken into the communication device on the receiving side, so that the flow control in the upper layer works, and thus the traffic transmitted from the opposite communication device to the network is restricted.
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
トークン生成部11は、所定数のトークン10(以後、トークン出力数という。)をある周期(以後、トークン出力周期という)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
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、例えば1ビットや1バイトといった所定量のデータ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/個)と、トークン生成部11によるトークン出力周期(回/秒)と、トークン出力数(個/回)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
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
上記、トークンバケットによるトラヒック制御において、トークンレートの設定値の決定が問題になる。つまり、トークンレートを大きくし過ぎると、トラヒック制御を何ら実施していないに等しくなり、トークンレートを小さくしすぎると、通信可能な帯域が有り余っているにもかかわらず、少量のデータしか送受できないこととなってしまう。 In the traffic control using the token bucket, determination of the set value of the token rate becomes a problem. In other words, if the token rate is too high, it is equivalent to not performing any traffic control, and if the token rate is too low, only a small amount of data can be transmitted / received even though there is a surplus bandwidth. End up.
したがって、本発明は、ネットワークの状態に応じてトークンレートの制御を行う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 for controlling the token rate according to the state of the network.
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、トークンレートを決定して、決定したトークンレートに基づきトークン出力周期及び/又はトークン出力数を更新するレート決定手段と、前記トークン出力周期ごとに、前記トークン出力数に等しい数の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、ネットワークとの接続リンクに適用可能な通信速度であるリンク速度情報を取得する速度情報取得手段と、ネットワークとの接続リンクの混雑度を示す接続リンク輻輳情報を取得する接続リンク輻輳情報取得手段とを備え、レート決定手段は、トークンバッファにトークンが保持された状態における、リンク速度情報と接続リンク輻輳情報とに基づきトークンレート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,
A data buffer for holding data; a rate determining means for determining a token rate and updating the token output period and / or the number of token outputs based on the determined token rate; and for the number of token outputs for each token output period A token generator that outputs an equal number of tokens, a token buffer that holds the token output by the token generator, and reads out a predetermined amount of data from the data buffer each time the token held in the token buffer is consumed Means, a token buffer monitoring means for monitoring a token held in the token buffer, a speed information obtaining means for obtaining link speed information that is a communication speed applicable to a connection link with the network, and a connection link with the network Connection link congestion information indicating the congestion level of A connection link congestion information acquisition means for determining a value after updating the token rate based on the link speed information and the connection link congestion information in a state where the token is held in the token buffer. Features.
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、
接続リンク輻輳情報は、ネットワークとの接続リンクを共用する通信装置数である保留チャネル数であることも好ましい。
According to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
The connection link congestion information is also preferably the number of reserved channels, which is the number of communication devices sharing the connection link with the network.
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、
接続リンク輻輳情報は、割当て可能な無線リソース量と、割り当てられた無線リソース量の比であることも好ましい。
According to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
The connection link congestion information is also preferably a ratio between the assignable radio resource amount and the assigned radio resource amount.
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、
接続リンク輻輳情報は、無線リンクの設定先である基地局より報知される、無線リンクを共用する通信装置の無線リソース利用量であることも好ましい。
Furthermore, according to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
The connection link congestion information is also preferably a radio resource usage amount of a communication apparatus sharing a radio link, which is notified from a base station which is a radio link setting destination.
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、
ネットワークとの接続には、符号分割多元接続方式による無線リンクを使用し、無線リソース利用量は、無線リンクを共用する通信装置からの干渉信号による雑音電力であることも好ましい。
Furthermore, according to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
It is also preferable that a radio link based on a code division multiple access method is used for connection to the network, and the radio resource usage amount is noise power due to an interference signal from a communication device sharing the radio link.
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、決定するトークンレートを、混雑度が大きくなるほど小さくすることも好ましい。
Furthermore, according to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
It is also preferable that the rate determining unit decreases the determined token rate as the degree of congestion increases.
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、
読出手段は、混雑度が所定の値以上である場合に、データバッファからのデータ読み出しを停止することも好ましい。
Furthermore, according to another embodiment of the traffic control device of the present invention,
The reading unit preferably stops reading data from the data buffer when the degree of congestion is equal to or greater than a predetermined value.
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、ネットワークとの接続リンクに適用可能な通信速度であるリンク速度情報を取得するステップと、ネットワークとの接続リンクの混雑度を示す接続リンク輻輳情報を取得するステップとを有し、トークンバッファにトークンが保持された状態における、リンク速度情報と接続リンク輻輳情報とに基づきトークンレートを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, the step of acquiring link speed information that is a communication speed applicable to a connection link with a network, and connection link congestion information indicating a degree of congestion of the connection link with the network And a token rate is determined based on link speed information and connection link congestion information in a state where the token is held in the token buffer.
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.
トークンバケットによるトラヒック制御が行われていない状態におけるリンク速度情報と、接続リンク輻輳情報とによりトークンレートを決定することで、通信リソースを共用している通信装置数を考慮したトラヒック制御が可能となる。 Traffic control considering the number of communication devices sharing communication resources is possible by determining the token rate based on link speed information and connection link congestion information when traffic control by token bucket is not performed. .
本発明を実施するための最良の形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図2は、基地局と無線リンクにより接続する複数の移動機からなる通信システムを示し、本発明によるトラフィック制御装置は、図2の移動機に適用される。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 2 shows a communication system composed of a plurality of mobile devices connected to the base station by radio links, and the traffic control device according to the present invention is applied to the mobile device of FIG.
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り、受信側に適用した場合の構成を示している。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、速度情報取得部5と、接続リンク輻輳情報取得部6と、トークンバッファ監視部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 device according to the present invention, showing a configuration when applied to a receiving side. According to FIG. 1, the traffic control device includes a token generation unit 1, a
トークン生成部1は、トークン出力周期ごとに、トークン出力数に等しい数のトークン10を生成してトークンバッファ2に出力する。トークン出力周期及び/又はトークン出力数は後述するようにレート決定部8が決定する。また、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を保持するバッファであり、データバッファ4は、ネットワークから受信するデータ20を保持するバッファである。
The token generation unit 1 generates a number of
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
速度情報取得部5は、ネットワークとの接続リンクに適用可能な速度であるリンク速度情報を取得する。リンク速度情報を取得する方法としては、ネットワークと接続しているリンク速度をそのまま使用する方法であっても、ネットワークから設定可能なリンク速度の値を直接受信する方法であっても、スループットの実績値を使用する方法であっても良い。本実施形態においては、単位時間当たりに基地局が割り当てたスロット数と、基地局が送信するパイロット信号を観測することにより算出した、1つのスロットで実現可能な受信ビットレートとを乗じることによりリンク速度情報を取得する。なお、単位時間当たりの割当スロット数は、通常、基地局に接続する複数の移動機に対するデータ転送要求量に基づいて移動通信網の基地局が決定し、各移動機に通知する。速度情報取得部5は、取得したリンク速度情報をレート決定部8に通知する。
The speed information acquisition unit 5 acquires link speed information that is a speed applicable to a connection link with the network. The link speed information can be obtained either by using the link speed connected to the network as it is or by directly receiving a link speed value that can be set from the network. A method using values may be used. In this embodiment, the link is obtained by multiplying the number of slots allocated by the base station per unit time by the reception bit rate that can be realized in one slot, which is calculated by observing the pilot signal transmitted by the base station. Get speed information. Note that the number of slots allocated per unit time is normally determined by the base station of the mobile communication network based on the data transfer request amount for a plurality of mobile devices connected to the base station, and is notified to each mobile device. The speed information acquisition unit 5 notifies the
接続リンク輻輳情報取得部6は、ネットワークとの接続リンクの混雑度を示す接続リンク輻輳情報をネットワークから取得して、取得した接続リンク輻輳情報をレート決定部8に通知する。接続リンク輻輳情報の例としては、無線リンクを共用する通信装置数である保留チャネル数があり、この情報は、通常、移動通信網における基地局が移動機に送信するものである。また、タイムスロットや、周波数帯域等、移動機に割当て可能な無線リソースの総量と、自装置に実際に割り当てられた無線リソース量との比を用いることもできる。
The connection link congestion
更に、接続リンク輻輳情報として、無線リンクの設定先である基地局より報知される、無線リンクを共用する通信装置の無線リソース利用量、特に、無線リンクとして符号分割多元接続方式を使用する場合には、無線リソースを共用する移動機からの干渉信号による雑音電力とすることもできる。この場合、基地局は、ある移動機に対して干渉信号となる他の移動機からの信号の電力量の総和を複数ビットで量子化した値を当該移動機に通知する。 Furthermore, as the connection link congestion information, the radio resource usage of the communication device sharing the radio link, which is notified from the base station that is the radio link setting destination, particularly when the code division multiple access method is used as the radio link Can also be noise power due to interference signals from mobile devices sharing radio resources. In this case, the base station notifies the mobile device of a value obtained by quantizing the sum of power amounts of signals from other mobile devices that are interference signals to a certain mobile device with a plurality of bits.
トークンバッファ監視部7は、トークンバッファ2にトークン10が保持されているか否かを監視してレート決定部8に出力する。なお、トークンバッファ2にトークン10が保持されていることは、トークンバケットによるトラヒック制限が行われていない状態であり、以後、非制限状態と、逆に、トークンバッファ2にトークン10が保持されていないことは、トークンバケットによるトラヒック制限が行われている状態であり、以後、制限状態と呼ぶ。図3は、トークンバッファ2に保持されているトークン量と、各状態との関係を示す図である。
The token buffer monitoring unit 7 monitors whether the token 10 is held in the
レート決定部8は、非制限状態における速度情報取得部5からのリンク速度情報と、接続リンク輻輳情報取得部6からの接続リンク輻輳情報に基づきトークンレートを決定し、決定したトークンレートから、更新後のトークン出力周期及び/又はトークン出力数を算出してトークン生成部1に通知する。ここで、トークン出力周期(回/秒)とトークン出力数(個/回)の積(個/秒)は、決定したトークンレート(ビット/秒)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/個)で除することにより求められる。レート決定部8は、トークン出力周期とトークン出力数の積から、更新後のトークン出力周期とトークン出力数を決定するが、トークン出力周期を固定としてトークン出力数のみ変化させる方法でも、トークン出力数を固定としてトークン出力周期のみ変化させる方法でも、トークン出力周期及びトークン出力数の両方を変化させる方法であっても良い。トークン出力周期又はトークン出力数を固定とする場合には、可変とする一方の値のみをトークン生成部1に通知する。なお、例えば、スループット等をリンク速度情報に使用する場合等において、トークンバケットにより制限されたスループットを新たなトークンレートの値の決定に使用することを避けるため、非制限状態時の値のみをトークンレートの決定に使用する。なお、トークンレートの更新は、非制限状態から制限状態に変更になったときに実施するが、非制限状態が所定の時間以上続く場合には、所定時間経過毎に実施しても良い。
The
ここで、レート決定部8が決定する更新後のトークンレートは、非制限状態におけるリンク速度情報の平均値をBとすると、
更新後のトークンレート=B×Y
により求める。ここで、Yは、非制限状態における接続リンク輻輳情報が示す混雑度の値の平均値に応じたパラメータである。以下に、接続リンク輻輳情報として保留チャネル数を使用した場合における数値例を示す。
Here, the updated token rate determined by the
Updated token rate = B x Y
Ask for. Here, Y is a parameter corresponding to the average value of the congestion level indicated by the connection link congestion information in the unrestricted state. The following is a numerical example when the number of reserved channels is used as connection link congestion information.
また、保留チャネル数が、ある閾値、表1においては45を超えた場合には、読出部3によるデータバッファ4からの読出制御を強制的に停止させ、上位レイヤでのフロー制御により、対向通信装置によるネットワークへのデータ送信を停止させる。これにより、同一基地局と通信している移動機が大変多いときに、ネットワークに与える負荷を小さくすることができる。
Also, when the number of reserved channels exceeds a certain threshold, 45 in Table 1, the reading control from the
なお、トークンレート更新に使用するリンク速度情報及び接続リンク輻輳情報については、非制限状態となったときから一定期間の間に取得した値のみや、非制限状態から制限状態となるまでの一定期間の間に取得した値のみのように、非制限状態時に速度情報取得部5及び接続リンク輻輳情報取得部6から通知された総ての値を使用する必要はなく、ある一定の期間に通知された値に制限してもよい。さらには、平均値ではなく、非制限状態の最後に通知された値の様に、通知される値そのものを使用しても良い。
As for the link speed information and connection link congestion information used for token rate update, only the values acquired during the fixed period from when the non-restricted state is entered, or the fixed period from when the non-restricted state enters the restricted state It is not necessary to use all the values notified from the speed information acquisition unit 5 and the connection link congestion
続いて、本発明によるトラヒック制御装置の送信側への適用について述べる。通常、基地局は、移動機に対して基地局での受信状態に関する情報を通知しないため、速度情報取得部5は、非制限状態における自装置のスループットの平均値Sから、
更新後のトークンレート=S×Y
として決定する。ここで、Yは受信側への適用にて説明したのと同様、表1に示す様に、接続リンク輻輳情報に応じたパラメータである。
Next, application of the traffic control device according to the present invention to the transmission side will be described. Usually, since the base station does not notify the mobile device of information related to the reception state at the base station, the speed information acquisition unit 5 uses the average value S of its own throughput in an unrestricted state,
Updated token rate = S x Y
Determine as. Here, Y is a parameter corresponding to the connection link congestion information as shown in Table 1 as described in the application to the receiving side.
以上、非制限状態、つまり、トークンバケットによるトラヒック制御が行われていない状態におけるリンク速度情報と、接続リンク輻輳情報とによりトークンレートを決定することで、通信リソースを共用している通信装置数を考慮したトラヒック制御が可能となる。なお、本発明は、通信リソースを共用している通信装置数をトラヒック制御装置において取得することが可能であれば、無線システムのみならず有線システムにおいても適用可能である。 As described above, the number of communication devices sharing communication resources is determined by determining the token rate based on link speed information and connection link congestion information in an unrestricted state, that is, in a state where traffic control by token bucket is not performed. Considerable traffic control is possible. Note that the present invention is applicable not only to a wireless system but also to a wired system as long as the number of communication devices sharing a communication resource can be acquired by the traffic control device.
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 速度情報取得部
6 接続リンク輻輳情報取得部
7 トークンバッファ監視部
8 レート決定部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
トークンレートを決定して、決定したトークンレートに基づきトークン出力周期及び/又はトークン出力数を更新するレート決定手段と、
前記トークン出力周期ごとに、前記トークン出力数に等しい数の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、
ネットワークとの接続リンクに適用可能な通信速度であるリンク速度情報を取得する速度情報取得手段と、
ネットワークとの接続リンクの混雑度を示す接続リンク輻輳情報を取得する接続リンク輻輳情報取得手段と、
を備え、
レート決定手段は、トークンバッファにトークンが保持された状態における、リンク速度情報と接続リンク輻輳情報とに基づきトークンレート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 a token rate and updating the token output period and / or the number of token outputs based on the determined token rate;
Token generating means for outputting a number of tokens equal to the number of token outputs for each token output period;
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;
Speed information acquisition means for acquiring link speed information, which is a communication speed applicable to a connection link with a network;
Connection link congestion information acquisition means for acquiring connection link congestion information indicating the degree of congestion of the connection link with the network;
With
The rate determining means determines a value after updating the token rate based on link speed information and connection link congestion information in a state where the token is held in the token buffer.
A traffic control device characterized by the above.
を特徴とする請求項1に記載のトラヒック制御装置。 The connection link congestion information is the number of reserved channels, which is the number of communication devices sharing the connection link with the network.
The traffic control device according to claim 1.
を特徴とする請求項1に記載のトラヒック制御装置。 The connection link congestion information is the ratio of the assignable radio resource amount and the assigned radio resource amount,
The traffic control device according to claim 1.
を特徴とする請求項1に記載のトラヒック制御装置。 The connection link congestion information is a radio resource usage amount of a communication device sharing a radio link, which is notified from a base station that is a radio link setting destination,
The traffic control device according to claim 1.
無線リソース利用量は、無線リンクを共用する通信装置からの干渉信号による雑音電力であること、
を特徴とする請求項4に記載のトラヒック制御装置。 For connection to the network, a wireless link using the code division multiple access method is used,
Radio resource usage is noise power due to interference signals from communication devices sharing a radio link,
The traffic control device according to claim 4.
を特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のトラヒック制御装置。 The rate determination means reduces the token rate to be determined as the degree of congestion increases,
The traffic control device according to any one of claims 1 to 5, wherein:
を特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のトラヒック制御装置。 The reading means stops reading data from the data buffer when the degree of congestion is a predetermined value or more;
The traffic control device according to any one of claims 1 to 6, wherein
ネットワークとの接続リンクに適用可能な通信速度であるリンク速度情報を取得するステップと、
ネットワークとの接続リンクの混雑度を示す接続リンク輻輳情報を取得するステップと、
を有し、
トークンバッファにトークンが保持された状態における、リンク速度情報と接続リンク輻輳情報とに基づきトークンレートを決定すること、
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,
Obtaining link speed information, which is a communication speed applicable to a connection link with a network;
Obtaining connection link congestion information indicating the degree of congestion of the connection link with the network;
Have
Determining the token rate based on link speed information and connection link congestion information in a state where the token is held in the token buffer;
A traffic control method characterized by the above.
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