JP2012023442A - フェアネス制御回路、ノード装置、フェアネス制御方法およびフェアネス制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】トラフィックを中継するノード装置において通信帯域が低下する現象を回避するフェアネス制御回路を提供する。
【解決手段】フェアネス制御を行うために自ノード装置10における適正な通信レートを含むフェアネスフレームを上流のノード装置20に送信する所定の広告処理を実行する広告処理手段2と、自ノード装置10が中継ノードであるか否かを判定する中継ノード判定手段3とを備え、広告処理手段2は、中継ノード判定手段3によって中継ノードであると判定された場合には、自ノード装置10に関して所定の広告処理を行わないように制御する。
【選択図】図19
【解決手段】フェアネス制御を行うために自ノード装置10における適正な通信レートを含むフェアネスフレームを上流のノード装置20に送信する所定の広告処理を実行する広告処理手段2と、自ノード装置10が中継ノードであるか否かを判定する中継ノード判定手段3とを備え、広告処理手段2は、中継ノード判定手段3によって中継ノードであると判定された場合には、自ノード装置10に関して所定の広告処理を行わないように制御する。
【選択図】図19
Description
本発明は、パケットリングネットワークのフェアネス制御を行うフェアネス制御回路、ノード装置、フェアネス制御方法およびフェアネス制御プログラムに関する。
通信事業者が運営するレイヤ2ネットワークは、波長分割多重方式(WDM:Wavelength Division Multiplexing)にレイヤ2スイッチ(L2SW)を組み合わせた構成、または多重化装置(ADM:Add Drop Multiplexing )にL2SWを組み合わせた構成によって構築されることが一般的であった。
しかし、WDMまたはADMによって構成されたネットワークは、一般的には、ノード間を1対1で接続するポイント・ツー・ポイントの伝送に用いられ、1対複数で接続するポイント・ツー・マルチポイントの伝送には不向きである。また、WDMまたはADMによって構成されたネットワークは、波長またはSTS(Synchronous Transport )パスを固定的に使用するので、イーサネット(Ethernet:登録商標)フレーム(MACフレーム)の特性であるバーストトラフィックを効率的に伝送することができなかった。
また、既存のレイヤ2ネットワークでは、障害発生時に、L2SWが有するプロテクション機能を使用することができる。しかし、IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. )によって標準規格として規定されている技術を採用した場合に、プロテクション機能によるネットワーク経路の切替時間は、一般的には、IEEE802.1dで規定されているSTP(Spanning Tree Protocol)で40秒程度、IEEE802.1wで規定されているRSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)で2秒程度かかり、通信事業者が保持する障害回復能力としては不十分な時間であった。
その結果、多対多の伝送、統計多重効果を用いたバーストトラフィックへの対応、およびSDH(Synchronous Digital Hierarchy )/SONET(Synchronous Optical Network )の伝送装置並みの50ミリ秒以下の障害回復能力を持つレイヤ2ネットワーク技術に対するニーズが高まり、トラフィッククラス毎に利用可能なネットワーク帯域(以下、通信帯域、または帯域と呼ぶ。)を有効かつ公平に活用できる標準化技術として、RPR(Resilient Packet Ring )がIEEE802.17で規定された。RPRは、時分割多重化伝送用やメッシュトポロジ用に最適化された規格とは異なり、リングトポロジのパケット伝送用途として最適化された規格である。
RPRネットワークでは、リングネットワーク全体のトラフィック状態に応じて、リングネットワークを構成するノード装置である各RPRステーション(以下、ステーションと呼ぶ)が自律的に使用帯域を調整、抑制し合い、各ステーションが公平に通信帯域を使用可能にするフェアネス機能が規定されている。フェアネス機能は、リング状に通信可能に接続された各ステーションが、トラフィックの状態から算出される適性帯域(localFairRate )を、データフレームの流れとは逆の方向に転送すること、すなわち、フェアレートを上流方向に広告することによって実現される(例えば、特許文献1参照)。
図20は、フェアネス機能を有するRPRネットワークを示す説明図である。図20を参照して、IEEE802.17(またはIEEE802.17b)で規定されているフェアネス機能の仕組みを説明する(例えば、非特許文献1,非特許文献2参照)。
図20に示すRPRネットワークは、IEEE802.17(またはIEEE802.17b)(以下、標準規格と呼ぶ)で規定されているフェアネス機能を有する。図20に示すRPRネットワークでは、フェアネスフレーム(SCFF:Single-Choke Fairness Frame )によってフェアレートが広告される。
SCFFによって広告されるフェアレートは、RPRネットワークにおけるトラフィックの状態に依存して決定される。例えば、RPRネットワークにおいて輻輳が発生していない状態であれば、SCFFによって広告されるフェアレートは、トラフィックの帯域の最大値(FULL_RATE )になる。すなわち、このとき、各ステーションから送出される(ADDされる)トラフィックには、何ら制限は加えられない。
また、例えば、あるステーションで輻輳が発生した場合には、輻輳を検出したステーションは、上流のステーションに対して、自ステーションからADDすべき帯域(すなわち、平滑化されたADDレート)をlocalFairRate として広告する。
このとき、上流のステーションは、下流のステーションから受信したSCFFの格納情報に含まれているフェアレートがFULL_RATE とは異なることによって、輻輳の発生を通知される。輻輳の発生を通知されたステーションは、輻輳の発生点(輻輳ポイント)までの距離(ホップ数)を算出する。同時に、当該ステーションは、ADDするfairness eligible トラフィックについて、輻輳ポイントを越えるトラフィックの帯域が広告されたフェアレート以下となるように帯域を抑制する。
なお、SCFFによって広告されるフェアレートは正規化されているため、内部回路で使用する場合には、正規化と逆の操作を行って復元する必要がある。すなわち、ステーションのweightが1以外に設定されている場合には、復元時に設定されているweightを加味(受信フェアレートのweight倍に復元)する。輻輳を検出したステーションは、フェアレートを計算し、上流のステーションに広告するが、広告された上流のステーションは、広告されたフェアレートにしたがってADD量を調整する。その結果、上流からの流入帯域が変更され、ステーションは、当該ステーションにおいて調整されたフェアレートを、さらに上流のステーションに広告する。このように、各ステーションで調整されたフェアレートが上流方向に広告されることによって、フィードバックがかかり、適正な帯域に調整することができる。
特許文献2には、ノード装置間の往復伝搬時間を用いてリング型ネットワークのフェアネス機能を実行するRPRネットワークが記載されている。特許文献2に記載されたRPRネットワークでは、ノード装置間の往復伝搬時間に基づいて、ノード装置の下位のレイヤのネットワークの構成の変化にも対応可能なフェアネス機能を実現する。
特許文献3には、通信の遮断を抑制し、通信帯域の利用効率を向上させるノード装置が記載されている。特許文献3に記載されたノード装置では、フェアネス制御手段が、自ノード装置から送信したフェアネス制御対象トラフィックの通信帯域と、他のノード装置から送信されて自ノード装置を通過するフェアネス制御対象トラフィックの通信帯域とを加算することによって、フェアネス制御対象トラフィックが利用可能な通信帯域を算出する。
IEEE 802.17-2004: IEEE standard for information technology-telecommunications and information exchange between systems-local and metropolitan area networks-specific requirements-part 17: resilient packet ring (RPR) access method and physical layer specifications,2004年9月,第10章(Fairness)
IEEE 802.17b/ D2.0: IEEE Standard for Information Technology. Telecommunications and Information Exchange Between Systems-Local and Metropolitan Area Networks -Specific Requirements - Part 17: Resilient packet ring (RPR) access method and physical layer specifications,2006年7月,第1章(Overview)
しかし、標準規格に規定されたフェアネス制御のアルゴリズムでは、トラフィックが経由するステーションの数が増えると、疎通レートが低下してしまうことがある。疎通レートとは、所定の通信区間に流れるトラフィック量(通信帯域)である。図21は、図20に示すRPRネットワークで疎通レートが低下する状態を示す説明図である。図21を参照して、疎通レートが低下する原因を説明する。
図22,23は、nrXmitRateの検出量の一例を示す説明図である。nrXmitRateは、エイジング処理後のclassA0 以外のADD とTRANSIT との合計値を示す。図20に示すRPRネットワークにおけるフェアネス制御のアルゴリズムでは、nrXmitRateがUnreservedRateを超過する場合に、輻輳と判定されるが、エイジング処理後のnrXmitRateの値は、トラフィックの状態によって大きく変化する。
図22は、20回のageInterval の間に200000バイトのデータフレームが到着するときに、データフレームの到着が一様である場合のnrXmitRateの検出量を示し、図23は、データフレームの到着がバーストの状態である場合のnrXmitRateの検出量を示す。データフレームの到着がバーストの状態である場合には、nrXmitRateの値が瞬時的に増えることがある(例えば、図23に示すageInterval = 17の状態)。
ここで、輻輳ドメイン内のステーション(ノード装置:例えば、図21に示す「St.N-2」)がフレーム揺らぎによって瞬時的に増えたトラフィックを過敏に検知すると、本来は輻輳が発生しないはずの中継ステーションの出力端で不要な輻輳(不当な輻輳)を検出してしまう。例えば、UnreservedRateを30000とすると、図22では輻輳は検出されないが、図23では30000を超えるnrXmitRateが検知されるために、不要な輻輳が検出されてしまう。すなわち、中継ノードであるため輻輳は発生しないはずであるにもかかわらず、輻輳が発生したと誤検出してしまう。不要な輻輳が中継ステーションで発生すると、当該中継ステーションでは「不当な」フェアネス制御によって補正レートの調整が行われ、隣接する上流のステーション(例えば、図21に示す「St.N-1」)との間で疎通レートが低下してしまう。
不要な輻輳を検出したステーション(例えば、図21に示す「St.N-2」)が、実際には中継ステーションであるにもかかわらず、中継ステーションではないと誤認識されたステーションである場合には、本来は適正レートの補正を行う必要がないにもかかわらず、輻輳制御として、「不当な」フェアネス制御によって適正レートの調整が行われ、隣接する上流のステーション(例えば、図21に示す「St.N-1」)との間で疎通レートが低下してしまう。
このように、標準規格で規定されたフェアネス機能のアルゴリズムでは、中継ステーションの状態によって輻輳の検出およびフェアネス制御が過剰に行われ、その結果、トラフィックを中継するノード装置を経由するたびに通信帯域が低下してしまう現象が発生する可能性がある。また、特許文献1に記載された通信システムおよび特許文献2に記載されたRPRネットワークも、ノード装置を経由するたびに通信帯域が低下してしまう現象に対応するものではない。
また、特許文献3に記載されたノード装置では、フェアレートの初期値を算出することによって、フェアレートの初期値が0となるために生じる通信の遮断や帯域利用効率の低下を防止するが、ノード装置を経由するたびに通信帯域が低下してしまう現象を防止するものではない。
そこで、本発明は、トラフィックを中継するノード装置において通信帯域が低下する現象を回避するフェアネス制御回路、ノード装置、フェアネス制御方法およびフェアネス制御プログラムを提供することを目的とする。
本発明によるフェアネス制御回路は、フェアネス制御を行うために自ノード装置における適正な通信レートを含むフェアネスフレームを上流のノード装置に送信する所定の広告処理を実行する広告処理手段と、自ノード装置が中継ノードであるか否かを判定する中継ノード判定手段とを備え、広告処理手段は、中継ノード判定手段によって中継ノードであると判定された場合には、自ノード装置に関して所定の広告処理を行わないように制御することを特徴とする。
本発明によるノード装置は、フェアネス制御を行うために自ノード装置における適正な通信レートを含むフェアネスフレームを上流のノード装置に送信する所定の広告処理を実行する広告処理手段と、自ノード装置が中継ノードであるか否かを判定する中継ノード判定手段とを備え、広告処理手段は、中継ノード判定手段によって中継ノードであると判定された場合には、自ノード装置に関して所定の広告処理を行わないように制御することを特徴とする。
本発明によるフェアネス制御方法は、自ノード装置が中継ノードであるか否かを判定し、中継ノードであると判定された場合には、フェアネス制御を行うために自ノード装置における適正な通信レートを含むフェアネスフレームを上流のノード装置に送信する所定の広告処理を、自ノード装置に関して実行しないように制御することを特徴とする。
本発明によるフェアネス制御プログラムは、ノード装置に備えられたコンピュータに、自ノード装置が中継ノードであるか否かを判定する処理と、中継ノードであると判定された場合には、フェアネス制御を行うために自ノード装置における適正な通信レートを含むフェアネスフレームを上流のノード装置に送信する所定の広告処理を、自ノード装置に関して実行しないように制御する処理とを実行させることを特徴とする。
本発明によれば、トラフィックを中継するノード装置において通信帯域が不当に低下する現象を、簡易な拡張によって回避することができる。
図1は、本発明によるフェアネス制御回路の一実施形態の構成を示すブロック図である。図1を参照して、本発明によるフェアネス制御回路の一実施形態の構成を説明する。
図1に示すフェアネス制御回路100、フレーム受信部110、フレーム送信部120、帯域制御部130および受信制御部140は、RPRネットワークを構成する各ステーション(すなわち、パケットリングネットワークのノード装置)に備えられている。パケットリングネットワークのノード装置とは、具体的には、ルータ等のネットワーク装置や、トラフィック制御機能を備えたコンピュータである。
フレーム受信部110は、主信号のデータフレームの通信方向側である下流のステーションから送信されたフレームを受信する。なお、「下流」とは、ネットワークで通信される主信号データフレームの送信先方向を示す。また、「上流」とは、ネットワークで通信される主信号データフレームの送信元方向を示す。フレーム受信部110は、受信したフレームのうち、フェアネスフレーム(以下、SCFFという)をSCFF処理部101に転送する。フレーム送信部120は、下流のステーションにデータフレームを送信する。
帯域制御部130は、主信号パス202の帯域を制御する。例えば、帯域制御部130は、AGE処理部104からの要求に応じて、帯域の測定値をAGE処理部104に提供する。
受信制御部140は、受信フレームに対する処理を行う。例えば、受信制御部140は、FDDフレームを受信する。
フェアネス制御回路100は、SCFFを受信し、フェアレートを広告し、SCFFを送出する。「広告する」とは、フェアレート(適性帯域)等の情報を上流側のノード装置に対して通知または送信することである。フェアネス制御回路100は、SCFF処理部101、FDD生成部102、SCFF送信部103、AGE処理部104、FRTT比較部105、隣接カードインタフェース部106を備える。なお、フェアネス制御回路100の構成の少なくとも一部は、プログラムにしたがって動作するCPUによって実現されてもよい。
SCFFによって広告されるフェアレートは、RPRネットワークにおけるトラフィックの状態に依存して、自ステーションで計算したフェアレート、下流のステーションから受信したSCFFの格納情報に含まれているフェアレート、またはFULL_RATE のいずれかから決定される。なお、本実施形態では、SCFF処理部101が、トラフィックの状態に応じて、SCFFによって広告されるフェアレートを決定する。
SCFF処理部101は、SCFFに対して種々の処理を行う。例えば、SCFF処理部101は、フレーム受信部110から受信したSCFFに格納されている内容(例えば、SCFFの送信元の情報およびフェアレート)を抽出する。SCFF処理部101は、抽出したSCFFに含まれる内容に基づいて、自ステーションが輻輳ドメインのテイルステーションであるか否かを判定し、自ステーションから輻輳ポイントまでの距離(ホップ数)を算出する。ホップ数は、主に送信フレームの宛先が輻輳ポイントを超えるか否かの判定に使用される。
また、SCFF処理部101は、AGE処理部104によって収集された帯域値に所定の処理を行って帯域計算のベースとし、一定周期(Advertising Interval)で広告するフェアレート(自ステーションで計算したフェアレート)を決定する。
SCFF処理部101は、トラフィックの状態に応じて広告するフェアレートを決定する。SCFF処理部101は、決定したフェアレートを乗せたSCFFの送出要求および送出情報を、隣接カードインタフェース部106を介して隣接カード(図示せず)に通知する。隣接カードのフレーム送信部(図示せず)は、通知されたSCFFの送出要求および送出情報にしたがって送信バッファでSCFFを送出する。
FDD生成部102は、FDD(Fairness Differential Delay )フレームの送出処理を行う。
AGE処理部104は、自ステーションを通過するトラフィック、あるいは自ステーションからADDされるフェアネス制御の対象トラフィックの帯域を測定する。AGE処理部104は、帯域制御部130に要求を行って、一定のaging interval周期で帯域の測定値を収集する。
FRTT比較部105は、受信制御部140が受信した異なるクラスのFDDフレームの到着時間の差を比較して、特定のステーションまでのSCFFの到達時間を示すFRTT(Fairness Round Trip Time)を求める。
SCFF送信部103は、FDD生成部102から送出されるFDDフレームと、隣接カードから隣接カードインタフェース部106を介して出力されるSCFF送出要求等とにしたがって、フレームを組み立て主信号パスにSCFFを転送する。
また、本実施形態におけるSCFF処理部101は、標準規格のフェアネス制御で発生する疎通レートの低下を回避する制御を行う。疎通レートとは、所定の通信区間に流れるトラフィック量(通信帯域)である。疎通レートの低下を回避する制御は、具体的には、輻輳ドメイン内のステーションで不要な輻輳の検出をしない(すなわち、疎通レートの検出感度を下げる)ことによって実現される。また、特に、中継ステーション(中継ノード)の判定条件を適正化し、中継ステーションにおいて輻輳制御(フェアネス制御)を実行しないことによって実現される。すなわち、中継ノードである場合には、輻輳は発生しえないのであるから輻輳制御を行う必要はない。そこで、本実施形態では、中継ノードであるか否かを適正に判定できるようにし、中継ノードであると判定したノードに関しては、広告処理を行わない(スルーする)ことによって、無駄に輻輳制御を行うことを防止し、通信帯域の低下を防止している。
SCFF処理部101による中継ステーションの判定条件について、具体的なアルゴリズムを例に挙げて説明する。
まず、SCFF処理部101は、自ステーションが通信区間内にあるか否かを確認する。なお、標準規格のアルゴリズムでは、通信区間の外に出た時点でSCFFに含まれるTTL(Time To Live)の値は復元される(TTL = MAX STATIONS)。また、SCFF処理部101が中継ステーションで行われるSCFFのTTL減算処理の要否を判別するために、上流からのトラフィックの有無を監視する必要がある。
次に、SCFF処理部101は、ADDされるデータフレームの有無によって(例えば、addRateの値(「addRate=0 」か否か)を判定条件に用いる。)、自ステーションが中継ステーションであるか否かを判定する。すなわち、「addRate=0 」であれば、自ステーションから新たに発信可能となるデータがない状態であると判定できるので、SCFF処理部101は、自ステーションが中継ステーションであると判定できる。
なお、「addRate=0 」の状態には、「ADDするトラフィックが全くない場合」と、「ADDするトラフィックがあるが、ADDできない場合」とが含まれるため、「addRate=0 」だけを中継ステーションの判定条件とすると、上流から大量のトラフィックが送信された場合には、自ステーションからADDするデータフレームがあるにもかかわらず、中継ステーションであると誤認識される可能性も考えられる。誤認識された中継ステーションで輻輳が検出されると、中継ステーションにおける輻輳の誤検出となり、フェアネス制御が行われないという誤動作を引き起こしてしまう。
そこで、上記のような場合でも中継ステーションであるか否かを適正に判定できるようにするために、SCFF処理部101は、ADD可能なデータフレームの有無も確認(例えば、nrXmitRate等の値を判定条件に用いる。)して、中継ステーションであるか否かを判定するようにすることが望ましい。この場合、例えば、SCFF処理部101は、「addRate=0 」であっても、発信可能なデータフレームが存在する状態であれば、nrXmitRateが0でなければ、中継ステーションではないと判定するようにすればよい(図2参照)。
図2は、中継ステーションの判定条件(広告判定)に対応した状態遷移のアルゴリズムの一例を示す説明図である。SCFF処理部101は、例えば図2に示されたアルゴリズムにしたがって、自ステーションを中継ステーションであると判定した場合には、標準規格で定義されている広告の処理を行わず、TTLの減算だけを行ってSCFFの内容をそのまま上流のステーションに送出するスルー処理(図2に示す「THRU」に相当)を行う。スルー処理では、フェアレートは変更されずに維持される。すなわち、当該中継ステーションに関しては、広告処理を行わないことである。その結果、当該中継ステーションを経由しても帯域は制限されないので、当該中継ステーションにおける帯域の減少を回避することができる。
図3は、RPRネットワークの動作検証モデルを示す説明図である。図3に示すRPR#1〜RPR#8は図1に示すフェアネス制御回路100を含むステーションとなるノード装置である。
図3に示す「広告判定」で中継ステーションであると判定された(Extension )ステーションでは、SCFF処理部101は、スルー処理を行う。中継ステーションではないと判定された(Normal)ステーションでは、SCFF処理部101は、標準規格で規定されたアルゴリズムにしたがって処理を行う。図3に示す「TTL (SCFF)」は、広告するSCFFのTTL値を示す。図3に示す「fairRate(SCFF)」は、広告するSCFFのフェアレートの値(FULLはFULL_RATE に相当)を示す。図3に示す「nrXmitRate」および「addRate 」の値は、トラフィックモニタによる測定値を示す。
図4は、図3に示すRPRネットワークで動作検証するトラフィック状態のパターンをまとめた説明図である。図4には、トラフィック通信数、トラフィック区間の重複、輻輳箇所および輻輳の種別について、14通りのパターン(ケース1〜ケース14)がまとめられている。
図5〜図18は、図4に示された各パターンにおけるRPRネットワークの動作を示す説明図である。図5〜図18は、図4に示されたケース1〜ケース14の各パターンに対応する。図5〜図18に示すRPRネットワークの構成は、図3に示すRPRネットワークの構成と同じ構成である。図5〜図18を参照して、図4に示されたケース1〜ケース14の各パターンにおける本実施形態の動作を説明する。
ケース1(図5に相当)は、トラフィックがなく、輻輳も発生していない状態を示す。ケース1では、輻輳が発生していないので、中継ステーションは存在しない。
ケース2(図6に相当)は、単独のトラフィックがあり、輻輳は発生していない状態を示す。ケース2では、輻輳が発生していないので、RPR#2〜RPR#5は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。
ケース3(図7に相当)は、単独のトラフィックがあり、複数個所で不当な輻輳検出が発生している状態を示す。不当な輻輳検出とは、図20〜23で説明したような一般的な制御方法を用いた場合に、トラフィックが瞬時的に増加した等の本来輻輳として検出すべきではない通信状態に対して、輻輳を誤って検出してしまうことである。本実施形態の方法を用いれば、図20〜23に示した制御方法を用いた場合に不当な輻輳が検出されてしまうステーションを中継ステーションと判定してスルー処理を実行し、不当に輻輳を検出することを防止できる。図7に示された不当な輻輳検出は、図20〜23に示した制御方法を用いた場合に検出される不当な輻輳検出を示したものであり、本実施形態の方法を用いた場合には実際には輻輳として検出されない。以下、各ケースにおいて同様である。
ケース3では、図20〜23に示した制御方法を用いると、RPR#2〜RPR#5で発生している不当な輻輳検出を行ってしまう。これに対して、本実施形態で示した制御方法を用いれば、RPR#2〜RPR#5は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。したがって、輻輳が発生していると誤判定することを防止し、フェアレートを下げることなく通信を行うことができる。
ケース4(図8に相当)は、単独のトラフィックがあり、複数個所で正常な輻輳検出が発生している状態を示す。正常な輻輳検出とは、フェアレートを制限するべき通信状態に対して、輻輳を検出することである。正常な輻輳が検出された場合には、標準規格に規定されたアルゴリズムにしたがって輻輳制御を実行し、フェアレートを制限する必要がある。ケース4では、RPR#2〜RPR#5で発生している輻輳検出は正常な輻輳検出であるので、RPR#2〜RPR#5は中継ステーションであると判定されず、標準規格に規定されたアルゴリズムが適用される。
ケース5(図9に相当)は、単独のトラフィックがあり、正常な輻輳検出と不当な輻輳検出とが混在している状態を示す。ケース5は、ケース3およびケース4を合わせた状態ともいえる。ケース5では、図20〜23に示した制御方法を用いると、RPR#2〜RPR#5で発生している不当な輻輳検出を行ってしまう。これに対して、本実施形態で示した制御方法を用いれば、RPR#2〜RPR#5は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。したがって、輻輳検出が混在していても、図20〜23に示した制御方法を用いると不当な輻輳検出を行ってしまうステーションで輻輳が発生していると誤判定することを防止し、フェアレートを下げることなく通信することができる。
ケース6(図10に相当)は、重複しない複数のトラフィックがあり、不当な輻輳検出が発生している状態を示す。ケース6では、図20〜23に示した制御方法を用いると、RPR#2,RPR#3,RPR#5で発生している不当な輻輳検出を行ってしまう。これに対して、本実施形態で示した制御方法を用いれば、RPR#2,RPR#3,RPR#5は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。したがって、輻輳が発生していると誤判定することを防止し、フェアレートを下げることなく通信することができる。
ケース7(図11に相当)は、重複しない複数のトラフィックがあり、正常な輻輳検出が発生している状態を示す。ケース7では、RPR#2,RPR#3,RPR#5は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。
ケース8(図12に相当)は、重複しない複数のトラフィックがあり、正常な輻輳検出と不当な輻輳検出とが混在している状態を示す。ケース8は、ケース6およびケース7を合わせた状態ともいえる。ケース8では、図20〜23に示した制御方法を用いると、RPR#2,RPR#3,RPR#5で発生している不当な輻輳検出を行ってしまう。これに対して、本実施形態で示した制御方法を用いれば、RPR#2,RPR#3,RPR#5は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。したがって、正常な輻輳検出と不当な輻輳検出とが混在しているケース8においても、ケース6やケース7と同様に、図20〜23に示した制御方法を用いると不当な輻輳検出を行ってしまうステーションで輻輳が発生していると誤判定することを防止し、フェアレートを下げることなく通信することができる。すなわち、疎通しているトラフィックデータの数が増減しても、フェアレートを不要に下げることなく通信を実現することができる。
ケース9(図13に相当)は、重複する複数のトラフィックがあり、不当な輻輳検出が発生している状態を示す。ケース9では、図20〜23に示した制御方法を用いると、RPR#2でトラフィックが重複した状態で不当な輻輳検出を行ってしまう。これに対して、本実施形態で示した制御方法を用いれば、RPR#2は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。また、図20〜23に示した制御方法を用いると、RPR#6,RPR#7でも不当な輻輳検出を行ってしまう。これに対して、本実施形態で示した制御方法を用いれば、RPR#6,RPR#7も中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。したがって、トラフィックが重複していても、輻輳が発生していると誤判定することを防止し、フェアレートを下げることなく通信することができる。
ケース10(図14に相当)は、重複する複数のトラフィックがあり、正常な輻輳検出が発生している状態を示す。ケース10では、RPR#2,RPR#6,RPR#7は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。なお、RPR#3〜RPR#5は、標準規格に規定されたアルゴリズムが適用されるが、トラフィックの状態に応じて、下流からの広告値をスルーする制御にしてもよい。
ケース11(図15に相当)は、重複する複数のトラフィックがあり、正常な輻輳検出と不当な輻輳検出とが混在している状態を示す。ケース11は、ケース9およびケース10を合わせた状態ともいえる。ケース11では、図20〜23に示した制御方法を用いると、RPR#2でトラフィックが重複した状態で不当な輻輳検出を行ってしまう。これに対して、本実施形態で示した制御方法を用いれば、RPR#2は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。また、図20〜23に示した制御方法を用いると、RPR#6,RPR#7でも不当な輻輳検出を行ってしまう。これに対して、本実施形態で示した制御方法を用いれば、RPR#6,RPR#7も中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。また、RPR#3〜RPR#5は、標準規格に規定されたアルゴリズムが適用されるが、トラフィックの状態に応じて、下流からの広告値をスルーする制御にしてもよい。したがって、正常な輻輳検出と不当な輻輳検出とが混在しているケース11においても、ケース9やケース10と同様に、図20〜23に示した制御方法を用いると不当な輻輳検出を行ってしまうステーションで輻輳が発生していると誤判定することを防止し、RPR#2,RPR#6,RPR#7でフェアレートを不要に下げることなく通信することができる。すなわち、疎通区間のオーバーラップが発生しても、フェアレートを不要に下げることなく通信を実現することができる。
ケース12(図16に相当)は、重複するトラフィックが複数あり、不当な輻輳検出が発生している状態を示す。ケース12では、図20〜23に示した制御方法を用いると、RPR#2,RPR#3,RPR#5,RPR#7で不当な輻輳検出を行ってしまう。これに対して、本実施形態で示した制御方法を用いれば、RPR#2,RPR#3,RPR#5,RPR#7は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。したがって、輻輳が発生していると誤判定することを防止し、フェアレートを下げることなく通信することができる。
ケース13(図17に相当)は、重複するトラフィックが複数あり、正常な輻輳検出が発生している状態を示す。ケース13では、RPR#2,RPR#3,RPR#5,RPR#7は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。また、RPR#4,RPR#6では、正常な輻輳検出が発生しているので、標準規格に規定されたアルゴリズムが適用される。なお、RPR#4,RPR#6は、標準規格に規定されたアルゴリズムが適用されるが、トラフィックの状態に応じて、下流からの広告値をスルーする制御にしてもよい。
ケース14(図18に相当)は、重複するトラフィックが複数あり、正常な輻輳検出と不当な輻輳検出とが混在している状態を示す。ケース14は、ケース12およびケース13を合わせた状態ともいえる。ケース14では、図20〜23に示した制御方法を用いると、RPR#2,RPR#3,RPR#5,RPR#7で不当な輻輳検出を行ってしまう。これに対して、本実施形態で示した制御方法を用いれば、RPR#2,RPR#3,RPR#5,RPR#7は中継ステーションであると判定され、スルー処理が行われる。また、RPR#4,RPR#6では、正常な輻輳検出が発生しているので、標準規格に規定されたアルゴリズムが適用される。なお、RPR#4,RPR#6は、標準規格に規定されたアルゴリズムが適用されるが、トラフィックの状態に応じて、下流からの広告値をスルーする制御にしてもよい。その結果、RPR#4,RPR#6では標準規格に規定されたアルゴリズムにしたがってフェアレートが下げられるが、RPR#2,RPR#3,RPR#5,RPR#7では輻輳が発生していると誤判定されることが防止し、フェアレートを下げることなく通信することができる。すなわち、疎通区間のオーバーラップが混在して発生しても、フェアレートを不要に下げることなく通信を実現することができる。
このようなフェアネス制御回路を備えたノード装置では、フェアネス制御における広告判定アルゴリズムを拡張するという簡易な拡張によって、中継ステーションと判定した場合にスルー処理を行う。すなわち、フェアネス制御における広告判定から中継ステーションを例外とすることができる。その結果、本来は輻輳が発生しないはずの中継ステーションのノード装置において、トラフィックを中継するノード装置において通信帯域が不当に低下する現象を、回路規模を複雑にすることなく回避することができる。
また、このようなフェアネス制御回路を備えたノード装置は、障害発生時にも伝送路(パスを含む)を確保することができる冗長化構成をとりつつ、運用ポリシーに応じて制御を分離することが可能である。特に、下位レイヤで瞬時にバーストトラフィックが発生するようなパケットリングノード装置においては、収容するサービスへの影響を極小化することができ、ネットワークレベルでの品質の確保および運用における可用性の向上を両立可能なRPRネットワークのノード装置で、トラフィックを中継するノード装置において通信帯域が不当に低下する現象を回避することができる。
また、このようなトラフィックを中継するノード装置において通信帯域が不当に低下する現象に対する本発明以外の対応方法として、例えば、下位レイヤの通信方式の改善、ageCoef の拡張、またはアイドルフレーム生成回路の実装といった方法が考えられるが、回路規模の増加による装置コストの増加が懸念される。しかし、本発明によれば、フェアネス制御における広告判定アルゴリズムを拡張するという簡易な拡張によって対応することができ、装置コストの増加を抑えることができる。
なお、IEEE802.17規格では、フェアネス機能は基本的にはONの状態に固定されており、常時動作することを前提としているが、本実施形態のフェアネス制御回路は、フェアネス機能をOFFにするモードにも対応してもよい。このとき、fairness eligible トラフィックのシェーパは「ADD許可」に固定され、トラフィックはベストエフォートで処理される。
図19は、本発明によるフェアネス制御回路の主要部を示すブロック図である。図19に示すように、フェアネス制御回路1(例えば、図1に示すフェアネス制御回路100に相当)は、フェアネス制御を行うために自ノード装置10における適正な通信レート(例えば、フェアレート)を含むフェアネスフレームを上流のノード装置20に送信する所定の広告処理(例えば、IEEE802.17に規定されたフェアネス制御にしたがった処理)を実行する広告処理手段2(例えば、図1に示すSCFF処理部101およびSCFF送信部103に相当)と、自ノード装置10が中継ノードであるか否かを判定する中継ノード判定手段3(例えば、図1に示すSCFF処理部101に相当)とを備え、広告処理手段2は、中継ノード判定手段3によって中継ノードであると判定された場合には、自ノード装置10に関して所定の広告処理を行わない(例えば、本発明の実施形態に示すスルー処理によって実現される。)ように制御するように構成されている。
また、上記の実施形態では、以下の(1)〜(4)に示すようなフェアネス制御回路も開示されている。
(1)中継ノード判定手段3は、自ノード装置10から送出されるデータフレーム(例えば、実施形態における「ADDされるデータフレーム」に相当)の有無を含む判定条件を用いて、自ノード装置10が中継ノードであるか否かを判定するフェアネス制御回路。
(2)中継ノード判定手段3は、自ノード装置10から送出されるデータフレームがないと判定した場合であっても、新たに発信可能なデータフレーム(例えば、実施形態における「ADD可能なデータフレーム」に相当)が存在すると判定した場合には、中継ノードであると判定しないフェアネス制御回路。
(3)広告処理手段2は、中継ノード判定手段3によって中継ノードであると判定された場合には、下流のノード装置から受信したフェアネスフレームに含まれる通信レートを変更せずに、フェアネスフレームを上流のノード装置20に転送するフェアネス制御回路(例えば、図2に示す「THRU」の処理によって実現される。)。
(4)広告処理手段2は、中継ノード判定手段3によって中継ノードであると判定された場合には、下流のノード装置から受信したフェアネスフレームに含まれるTTLの値の減算処理を行い、減算処理を行ったフェアネスフレームを上流のノード装置20に転送するフェアネス制御回路(例えば、図2に示す「THRU」の処理によって実現される。)。
1 フェアネス制御回路
2 広告処理手段
3 中継ノード判定手段
10,20 ノード装置
100 フェアネス制御回路
101 SCFF処理部
102 FDD生成部
103 SCFF送信部
104 AGE処理部
105 FRTT比較部
106 隣接カードインタフェース部
110 フレーム受信部
120 フレーム送信部
130 帯域制御部
140 受信制御部
2 広告処理手段
3 中継ノード判定手段
10,20 ノード装置
100 フェアネス制御回路
101 SCFF処理部
102 FDD生成部
103 SCFF送信部
104 AGE処理部
105 FRTT比較部
106 隣接カードインタフェース部
110 フレーム受信部
120 フレーム送信部
130 帯域制御部
140 受信制御部
Claims (10)
- フェアネス制御を行うために自ノード装置における適正な通信レートを含むフェアネスフレームを上流のノード装置に送信する所定の広告処理を実行する広告処理手段と、
自ノード装置が中継ノードであるか否かを判定する中継ノード判定手段とを備え、
前記広告処理手段は、前記中継ノード判定手段によって中継ノードであると判定された場合には、自ノード装置に関して前記所定の広告処理を行わないように制御する
ことを特徴とするフェアネス制御回路。 - 中継ノード判定手段は、自ノード装置から送出されるデータフレームの有無を含む判定条件を用いて、自ノード装置が中継ノードであるか否かを判定する
請求項1記載のフェアネス制御回路。 - 中継ノード判定手段は、自ノード装置から送出されるデータフレームがないと判定した場合であっても、新たに発信可能なデータフレームが存在すると判定した場合には、中継ノードであると判定しない
請求項1または請求項2記載のフェアネス制御回路。 - 広告処理手段は、中継ノード判定手段によって中継ノードであると判定された場合には、下流のノード装置から受信したフェアネスフレームに含まれる通信レートを変更せずに、前記フェアネスフレームを上流のノード装置に転送する
請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載のフェアネス制御回路。 - 広告処理手段は、中継ノード判定手段によって中継ノードであると判定された場合には、下流のノード装置から受信したフェアネスフレームに含まれるTTLの値の減算処理を行い、前記減算処理を行ったフェアネスフレームを上流のノード装置に転送する
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載のフェアネス制御回路。 - フェアネス制御を行うために自ノード装置における適正な通信レートを含むフェアネスフレームを上流のノード装置に送信する所定の広告処理を実行する広告処理手段と、
自ノード装置が中継ノードであるか否かを判定する中継ノード判定手段とを備え、
前記広告処理手段は、前記中継ノード判定手段によって中継ノードであると判定された場合には、自ノード装置に関して前記所定の広告処理を行わないように制御する
ことを特徴とするノード装置。 - 自ノード装置が中継ノードであるか否かを判定し、
中継ノードであると判定された場合には、フェアネス制御を行うために自ノード装置における適正な通信レートを含むフェアネスフレームを上流のノード装置に送信する所定の広告処理を、自ノード装置に関して実行しないように制御する
ことを特徴とするフェアネス制御方法。 - 自ノード装置から送出されるデータフレームの有無を含む判定条件を用いて、自ノード装置が中継ノードであるか否かを判定する
請求項7記載のフェアネス制御方法。 - ノード装置に備えられたコンピュータに、
自ノード装置が中継ノードであるか否かを判定する処理と、
中継ノードであると判定された場合には、フェアネス制御を行うために自ノード装置における適正な通信レートを含むフェアネスフレームを上流のノード装置に送信する所定の広告処理を、自ノード装置に関して実行しないように制御する処理とを実行させるための
フェアネス制御プログラム。 - コンピュータに、
自ノード装置から送出されるデータフレームの有無を含む判定条件を用いて、自ノード装置が中継ノードであるか否かを判定する処理を実行させるための
請求項9記載のフェアネス制御プログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010157926A JP2012023442A (ja) | 2010-07-12 | 2010-07-12 | フェアネス制御回路、ノード装置、フェアネス制御方法およびフェアネス制御プログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010157926A JP2012023442A (ja) | 2010-07-12 | 2010-07-12 | フェアネス制御回路、ノード装置、フェアネス制御方法およびフェアネス制御プログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2012023442A true JP2012023442A (ja) | 2012-02-02 |
Family
ID=45777356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2010157926A Pending JP2012023442A (ja) | 2010-07-12 | 2010-07-12 | フェアネス制御回路、ノード装置、フェアネス制御方法およびフェアネス制御プログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2012023442A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023078123A1 (zh) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | 支付宝(杭州)信息技术有限公司 | 区块链中继通信网络的中立性验证 |
-
2010
- 2010-07-12 JP JP2010157926A patent/JP2012023442A/ja active Pending
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WO2023078123A1 (zh) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | 支付宝(杭州)信息技术有限公司 | 区块链中继通信网络的中立性验证 |
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