JP2012028850A - 通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラム - Google Patents

通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】各通信制御装置に接続された全ての通信装置に収容された全ユーザ間の転送品質の公平性を担保することを可能とする通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラムは、多段接続された通信中継装置(以下、通信中継装置をSWと記載することがある。)の1つを親、他は子とし、子SWは配下(OLT等)からのベストエフォート(BE)トラフィックに関して入力量(ユーザ毎)と出力量(合計)を観測して親SWに通知し、親SWは子SWから通知された情報をもとに子SWごとに合計出力レートに関する制限レートを算出して通知し、子SWは優先トラフィックを常に優先して転送した上で、合計出力速度が制限レートに近づくようにBEトラフィック出力を制限することとした。
【選択図】図1

Description

本発明は、1つ以上の通信装置を配下として接続し、優先度に応じたトラフィック制御を行う複数の通信中継装置を多段接続して構築されるネットワークの通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラムに関する。
一般に、パソコン等のユーザ端末はONU(Optical Network Unit)等のユーザ側通信装置を介してアクセスネットワークに接続される。アクセスネットワークにおいて、データの転送制御を行う通信中継装置は、配下の複数のOLT(Optical Line Terminal)等の通信装置の集線を行い、各トラフィックを多重した上でコアネットワーク(通信事業者間を結ぶ大容量の基幹通信回線)に接続する。各通信中継装置は、配下の通信装置から受信したトラフィックに関して、VLANID等のユーザ識別子を用いて、送信元となるユーザを識別する。特にユーザ規模の小さい地域においては、大規模な通信中継装置を用いたネットワークを構成することは困難であり、小規模な通信中継装置を多段接続することで集線を行い、コアネットワークに接続する構成が必要となる。
しかし、通信中継装置を多段接続した際には、各通信中継装置に接続される通信装置に収容される各ユーザ側通信装置間のトラフィックに関して、スループットや遅延などといった転送品質に不公平が生じる。これは、コアネットワークから遠い通信中継装置に接続された通信装置が収容するユーザのトラフィックほど、集線回数が増え、それに伴ってキュー(Queue)での転送順待ちの回数と遅延が増大し、スループットが減少するためである。このような不公平性を改善するためには、転送品質の公平性を実現するための装置構成やトラフィック制御が必要である。尚、キュー(Queue)とは、待ち行列のことであり、ここでは、通信中継装置により受信され振り分けられたフレームが、宛先通信ポートへの送信に備えて先入れ先出しのリスト構造で保持されたものである。
このような転送品質の公平性を実現するための第1の従来技術として、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、通信中継装置としてのイーサネット(登録商標)スイッチやL3スイッチ(layer 3 switch)等のネットワークスイッチを直列にカスケード接続(多段接続)した通信ネットワークにおけるトラフィック制御技術に関するものであり、スレーブスイッチ側において、マスタスイッチからの接続段数と、配下に接続された送信ホストとのインタフェース速度とを取得し、これらの情報をマスタスイッチに通知し、マスタスイッチ側において、通知された情報を用いて、各スレーブスイッチのスケジューラに設定すべき重みを算出して各スレーブスイッチに通知し、各スレーブスイッチは通知された重み付けに従って制御を行うことで、各送信ホストのスループットを公平化する技術である。
転送品質の公平性を実現するための第2の従来技術として、非特許文献1に記載の技術がある。この技術は、通信中継装置を多段接続した通信ネットワークにおけるトラフィック制御技術に関するものであり、各ノードにおいて観測したユーザ端末ごとの低優先流量を集約ノードに対して通知し、集約ノードにおいて各ユーザ端末の低優先流量を基に各ノードの制限出力レートを算出して各ノードに対して制限出力レートを通知し、各ノードは制限出力レートに従ってフレームを転送する、という処理を一定周期で繰り返すことにより、ユーザ端末間のスループットの公平化を図る技術である。
これらの技術を用いることで、各通信中継装置に帯域を分配し、異なる通信中継装置に接続された通信装置のトラフィックの転送品質の不公平性を改善することができる。
しかし、これらの技術では、様々なトラフィックの変動に際して公平性の低下や帯域利用率の低下など転送品質の劣化が発生する場合があった。
例えば、特許文献1の技術において、送信ホスト(通信装置)において既にユーザ(ユーザ端末)の多重がなされている場合には、各ユーザ(ユーザ端末)に対して公平な重み付けを行うことはできず、また、重み付けのみを行うことで公平化を図るため、輻輳区間が一部区間に留まっているような場合には、非輻輳区間においては重み付けに関わらず全てのトラフィックを転送するため、割当帯域は非制御時と同様となり、その後の輻輳区間においてどのような重み付けを行っても非輻輳区間のトラフィック内の割当帯域を公平化することができない。
また、非特許文献1の技術においては、ある周期に観測された流量を基にして次の周期の帯域割当を行っているため、次の周期においてトラフィックが変動した場合に、転送品質の不公平性や、帯域利用効率の低下が発生する。すなわち、次の周期に優先トラフィックが増加した場合には、一部の通信中継装置において割り当てられた帯域を利用しきれずスループットが割当より低下する。逆に次の周期に優先トラフィックが減少した場合には、低優先トラフィックが輻輳しているにも関わらず、未利用帯域が発生し、スループット低下と遅延増大を招く。
特開2001−053797号公報
アクセス系集線における多段接続方式の研究、電子情報通信学会2010年総合大会講演論文集、B−37、pp.188
従来技術では、様々なトラフィックの変動に際して公平性の低下や帯域利用率の低下など転送品質の劣化が発生することがあるという課題がある。例えば、非輻輳区間が発生した場合に重み付けのみでは公平性を担保できず、任意の周期の各ユーザのベストエフォート流量を基に各通信中継装置に制限レートを割り当てても、次の周期に優先トラフィックが増加した場合には公平性を担保できず、減少した場合には帯域利用効率が低下する。
そこで、上述する課題を解決すべく、本発明は、各通信制御装置に接続された全ての通信装置に収容された全ユーザ間の転送品質の公平性を担保することを可能とする通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラムは、多段接続された通信中継装置(以下、通信中継装置をSWと記載することがある。)の1つを親、他は子とし、子SWは配下(OLT等)からのベストエフォート(BE)トラフィックに関して入力量(ユーザ毎)と出力量(合計)を観測して親SWに通知し、親SWは子SWから通知された情報をもとに子SWごとに合計出力レートに関する制限レートを算出して通知し、子SWは優先トラフィックを常に優先して転送した上で、合計出力速度が制限レートに近づくようにBEトラフィック出力を制限することとした。
具体的には、本発明に係る通信システムは、一端がコアネットワークに接続しており、
配下に1以上のユーザが接続された通信中継装置を多段に接続し、優先度が異なるトラフィックを転送する多段ネットワークを有する通信システムである。前記通信中継装置は、予め定められた周期ごとに、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうちベストエフォート(BE)のトラフィックを前記ユーザ毎に測定した個別BEトラフィック入力量、外部へ転送した前記BEトラフィックを測定したBEトラフィック送出量、及び外部へ転送した全てのトラフィックを測定した合計送出量を取得する。前記通信中継装置のうちの1の通信中継装置は、他の通信中継装置からの前記個別BEトラフィック入力量及び前記BEトラフィック送出量と自装置の前記個別BEトラフィック入力量及び前記BEトラフィック送出量とに基づいて、前記通信中継装置毎に前記合計送出量を制限する制限レートを算出し、自装置の前記制限レートに収まるように前記BEトラフィックより優先度の高い優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記BEトラフィックを転送する。前記他の通信中継装置は、前記1の通信中継装置からそれぞれに通知された前記制限レートに収まるように前記優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記BEトラフィックを転送する。
また、本発明に係るトラフィック制御方法は、一端がコアネットワークに接続しており、配下に1以上のユーザが接続された通信中継装置を多段に接続し、優先度が異なるトラフィックを転送する多段ネットワークを有する通信システムのトラフィック制御方法である。本トラフィック制御方法は、予め定められた周期ごとに、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうちBEトラフィックを前記ユーザ毎に測定した個別BEトラフィック入力量、外部へ転送した前記BEトラフィックを測定したBEトラフィック送出量、及び外部へ転送した全てのトラフィックを測定した合計送出量を測定する。本トラフィック制御方法は、前記通信中継装置のうちの1の通信中継装置で、他の通信中継装置からの前記個別BEトラフィック入力量及び前記BEトラフィック送出量と自装置の前記個別BEトラフィック入力量及び前記BEトラフィック送出量とに基づいて、前記通信中継装置毎に前記合計送出量を制限する制限レートを算出し、自装置の前記制限レートに収まるように前記BEトラフィックより優先度の高い優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記BEトラフィックを転送する。本トラフィック制御方法は、前記他の通信中継装置で、前記1の通信中継装置からそれぞれに通知された前記制限レートに収まるように前記優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記BEトラフィックを転送することを特徴とする。
本発明に係る通信システム及びトラフィック制御方法は、ユーザを含む1つ以上の通信装置を配下として接続し、優先度に応じたトラフィック制御を行う複数の通信中継装置(SW)を多段接続してなるネットワークにおいて、各通信中継装置において、ユーザごとのベストエフォート(BE)トラフィックの入力量とキュー長、ユーザごとのBEトラフィックの出力量の合計をもとに、制限レートを算出し、公平化を図る。
具体的には、多段接続されたSWの1つを親、他を子とし、子SWは、配下のOLT(Optical Line Terminal)等の通信装置からのBEトラフィックに関して、VLANID等のユーザ識別子を用いて送信元となるユーザを識別し、ユーザごとに振り分けてキューイングし、ユーザごとの入力量を観測し、出力量の合計を観測する。子SWは、他SWからのBEトラフィックに関して、ユーザごとの振り分けと入力量観測を行わず、親SWに対して観測された入力量から算出された要求速度と出力速度を通知する。親SWは、子SWから通知された情報をもとに、子SWごとに合計出力速度に関する制限レートを算出し、各子SWに通知する。子SWは、合計出力量を観測することで、通知された制限レートに従って出力制御を行うことで、ユーザごとの転送品質を公平化する。
この際、SWは、優先トラフィックを制限レートに関わらずに常に優先的に転送を行い、BEトラフィックに対する出力制御を行うことで、合計出力速度を常に制限レートに近づける。さらに、SWは、以上の制御を更新周期ごとに繰り返すことで、トラフィック状況が変動した際にもその変動に制御を追随させることができる。特に、親SWは、制限レート算出時に、前周期に観測されたBEトラフィックの出力速度が制限レートより小さいSWに対して、その差分を予約レートとして割り当てた上で、制限レートの算出を行い、予約レートを制限レートに加えることで、周期を跨いだレート制御を行い、更新周期の長さに関わらず、常にユーザ間の転送品質の公平性を担保する。
従って、本発明は、各通信制御装置に接続された全ての通信装置に収容された全ユーザ間の転送品質の公平性を担保することを可能とする通信システム及びトラフィック制御方法を提供することができる。
本発明に係る通信システム及びトラフィック制御方法は、次の3つの形態がある。
(形態1)
本形態は、配下のユーザ毎のキュー長、及び出力キューから送出された配下のユーザのBEトラフィックのBEトラフィック送出量を測定している。
本発明に係る通信システムの前記通信中継装置は、他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部と、前記個別BEトラフィック入力量を測定する配下BE入力量測定部と、前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量として測定する配下BE送出量測定部と、前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、コントローラと、を備える。前記通信中継装置が前記1の通信中継装置の場合、コントローラは、前記配下BE入力量測定部が測定した前記個別BEトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記配下BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記配下BE入力量測定部が測定した前記個別BEトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記配下BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記コントローラは、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整する。
本発明に係るトラフィック制御方法は、他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定し、前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量とする。そして、前記通信中継装置が前記1の通信中継装置の場合、前記個別BEトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記個別BEトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする。
(形態2)
本形態は、配下のユーザ毎のキュー長を測定せず、BEトラフィック送出量のみを測定している。
本発明に係る通信システムの前記通信中継装置は、他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、前記個別BEトラフィック入力量を測定する配下BE入力量測定部と、前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量として測定する配下BE送出量測定部と、前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、コントローラと、を備える。前記コントローラは、最新b(bは正の整数)周期の前記配下BE入力量測定部が測定した前記個別BEトラフィック入力量の合計値をIとし、最新b周期の前記配下BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量をOとして、要求閾値をO÷通信中継装置の最大収容ユーザ数として求め、Iが要求閾値以上のユーザに関してIから前記要求閾値を減じ、Iが要求閾値より小さいユーザに関して前記要求閾値とIの差分を合計した値をOに代入し、Iを0とする要求量算出処理を行う。そして、前記コントローラは、Oが正であれば前記要求量算出処理を繰り返し、Oが0のとき、Iから要求量を算出する。前記通信中継装置が前記1の通信中継装置の場合、前記コントローラは、前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記配下BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記配下BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記コントローラは、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整する。
本発明に係るトラフィック制御方法は、他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量とする。そして、最新b(bは正の整数)周期で測定した前記個別BEトラフィック入力量の合計値をIとし、最新b周期で測定した前記BEトラフィック送出量をOとして、要求閾値をO÷通信中継装置の最大収容ユーザ数として求め、Iが要求閾値以上のユーザに関してIから前記要求閾値を減じ、Iが要求閾値より小さいユーザに関して前記要求閾値とIの差分を合計した値をOに代入し、Iを0とする要求量算出処理を行い、Oが正であれば前記要求量算出処理を繰り返し、Oが0のとき、Iから要求量を算出する。前記通信中継装置が前記1の通信中継装置の場合、前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする。
(形態3)
本形態は、配下のユーザ毎のキュー長、及び出力キューから送出された全てのBEトラフィックのBEトラフィック送出量を測定している。
本発明に係る通信システムの前記通信中継装置は、他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部と、前記個別BEトラフィック入力量を測定する配下BE入力量測定部と、前記出力キューから送出されるフレームのうち、全ての前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量として測定する合計BE送出量測定部と、前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、コントローラと、を備える。前記通信中継装置が前記1の通信中継装置の場合、前記コントローラは、前記配下BE入力量測定部が測定した前記個別BEトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記合計BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出する。前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記コントローラは、前記配下BE入力量測定部が測定した前記個別BEトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記合計BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記コントローラは、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整する。
本発明に係るトラフィック制御方法は、他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定し、前記出力キューから送出されるフレームのうち、全ての前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量として測定とする。そして、前記通信中継装置が前記1の通信中継装置の場合、前記個別BEトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記個別BEトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする。
上記した形態1及び2において制限レートは、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記BEトラフィック送出量とを読み出し、前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、前記BEトラフィック送出量と前記BEトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、前記予約レートが正のとき、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を(各通信中継装置の予約レート)÷(各通信中継装置の通信中ユーザ数)として求め、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をnとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(予約閾値)×nを加え、前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする前記予約レート割当処理を行い、なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、前記予約レートが0のとき、配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を(割当可能レート)÷(全通信中ユーザ数)として求め、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をNとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(配下閾値)×Nを加え、前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする配下レート割当処理を行い、なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、前記割当可能レートが0のとき、前記割当可能レートが0の前記1の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、外部に接続される前記割当可能レートが0の前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが0の前記1の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行うことで算出できる。
また、上記した形態3において制限レートは、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記BEトラフィック送出量とを読み出し、前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記BEトラフィック送出量の差分から前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の配下BEトラフィック送出量を算出し、前記配下BEトラフィック送出量と前記BEトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、前記予約レートが正のとき、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を(各通信中継装置の予約レート)÷(各通信中継装置の通信中ユーザ数)として求め、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をnとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(予約閾値)×nを加え、前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする前記予約レート割当処理を行い、なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、前記予約レートが0のとき、配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を(割当可能レート)÷(全通信中ユーザ数)として求め、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をNとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(配下閾値)×Nを加え、前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする配下レート割当処理を行い、なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、前記割当可能レートが0のとき、前記割当可能レートが0の前記1の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、外部に接続される前記割当可能レートが0の前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが0の前記1の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行うことで算出できる。
さらに、本発明に係るトラフィック制御プログラムは、前記トラフィック制御方法をコンピュータに実行させる。
本発明は、各通信制御装置に接続された全ての通信装置に収容された全ユーザ間の転送品質の公平性を担保することを可能とする通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラムを提供することができる。
本発明に係る通信システムを説明するブロック図である。 本発明に係る通信システムを説明する構成図である。 本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る通信システムの動作を説明するシーケンス図である。 本発明に係る通信システムを説明する構成図である。 本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る通信システムを説明する構成図である。 本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る通信システムを説明する構成図である。 本発明に係る通信システムを説明する構成図である。 本発明に係る通信システムを説明する構成図である。 本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る通信システムの動作を説明するシーケンス図である。
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
(実施形態1)
図1は、実施形態1の通信システムを説明するブロック図である。本通信システムは、一端がコアネットワーク200に接続しており、配下に1以上のユーザが接続された通信中継装置(1、2、3)を多段に接続し、優先度が異なるトラフィックを転送する多段ネットワークを有する通信システムである。本明細書では、ユーザは通信装置(4−1、4−2)に接続されているとして説明する。
通信中継装置(1、2、3)は、予め定められた周期ごとに、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうちベストエフォート(BE)のトラフィックを前記ユーザ毎に測定した個別BEトラフィック入力量、外部へ転送した前記BEトラフィックを測定したBEトラフィック送出量、及び外部へ転送した全てのトラフィックを測定した合計送出量を取得する。
ここで、通信中継装置3は、通信中継装置(1、2)からの前記個別BEトラフィック入力量及び前記BEトラフィック送出量と自装置の前記個別BEトラフィック入力量及び前記BEトラフィック送出量とに基づいて、前記通信中継装置毎に前記合計送出量を制限する制限レートを算出し、自装置の前記制限レートに収まるように前記BEトラフィックより優先度の高い優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記BEトラフィックを転送する。
一方、通信中継装置(1、2)は、通信中継装置3からそれぞれに通知された前記制限レートに収まるように前記優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記BEトラフィックを転送する。
エッジルータ100は、コアネットワーク200に接続している。通信中継装置(1〜3)は、配下にそれぞれ通信装置(4−1、4−2)を収容し、各通信装置(4−1、4−2)は、配下に接続された端末を介して、あるいは直接、図示していないパソコン等のユーザと接続しており通信を行う。また、通信装置(4−1、4−2)自身がパソコン等のユーザを指す場合もある。ここでは、通信中継装置1に収容された通信装置4−1,4−2のみを示す。なお、エッジルータ100から遠い側の通信中継装置2を上流側、エッジルータ100に近い側の通信中継装置3を下流側とする。
図2は、通信中継装置1を説明する構成図である。通信中継装置(2、3)も同様の構成である。通信中継装置(1〜3)は、図示されないCPU(Central Processing Unit)、主メモリ、表示装置、入力装置、及び外部記憶装置等を具備したコンピュータ構成からなる。通信中継装置(1〜3)は、光ディスク駆動装置等を介してCD−ROM等の記憶媒体に記録されたトラフィック制御プログラムやデータが外部記憶装置内にインストールされる。通信中継装置(1〜3)は、トラフィック制御プログラムやデータをこの外部記憶装置から主メモリに読み込みCPUで処理することで、以下に説明するコントローラ11を含む各処理部の機能を実行する。
パソコン等のユーザから送信されるフレームには、当該ユーザ側通信装置を識別するための情報(識別子)と当該フレームの優先度を示す情報が付与されており、通信中継装置(1〜3)は、このフレームの優先度に応じたトラフィック制御を行う。
ユーザが送信した通信データ(トラフィック)は、通信中継装置(1〜3)のいずれかを1ないし複数経由し、エッジルータ100に到達し、コアネットワーク200に転送される。例えば、通信装置4−1配下に接続されたユーザが送信した通信データは、通信装置4−1、通信中継装置1、通信中継装置3の順でエッジルータ100に到達する。
本実施例においては、通信中継装置は3台のみであるが、本発明は、通信中継装置の台数に制限されない。また、本実施形態では、トポロジがバス型となっているが、本発明は、トポロジに制限されない。
図2を用いて、通信中継装置1を説明する。実施形態1の通信中継装置1は、他の前記通信中継装置2からのトラフィックが入力される入力側通信ポート12と、
自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポート13と、
配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポート(22−1、22−2)と、
入力側通信ポート12から入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、配下側通信ポート(22−1、22−2)から入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キュー(16−1、16−2、26−1、26−21、26−22)と、
出力キュー(26−21、26−22)にバッファされたフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部(41−1、41−2)と、
前記個別BEトラフィック入力量を測定する配下BE入力量測定部(31−1、31−2)と、
出力キュー(26−21、26−22)から送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量として測定する配下BE送出量測定部32と、
前記合計送出量を測定する合計送出量測定部33と、
通信中継装置3の場合、
配下BE入力量測定部(31−1、31−2)が測定した前記個別BEトラフィック入力量とキュー長測定部(41−1、41−2)が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と配下BE入力量測定部(31−1、31−2)が測定した前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
他の通信中継装置(1、2)の場合、
配下BE入力量測定部(31−1、31−2)が測定した前記個別BEトラフィック入力量とキュー長測定部(41−1、41−2)が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と配下BE送出量測定部32が測定した前記BEトラフィック送出量を通信中継装置3へ通知するとともに通信中継装置3から前記制限レートを受信し、
出力キュー(16−1、26−1)から前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して出力側通信ポート13から出力すると共に、合計送出量測定部33が測定した合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように出力キュー(26−21、26−22)から前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラ11と、
を備える。
通信中継装置1と通信中継装置(2、3)とは、それぞれポート(12,13)を介して接続する。通信中継装置1と配下の通信装置(4−1,4−2)とは、通信ポート(22−1,22−2)を介してそれぞれ接続する。
通信中継装置1において、上流側の通信ポート12が通信中継装置(上流側)2から受信したフレームは、振り分け部14により、優先度に応じて出力キュー(16−1,16−2)にキューイングされる。この上流側の出力キューの数は優先度数と同数であり、図2においては、2つ(出力キュー16−1,16−2)の場合を示している。
また、配下側の通信ポート(22−1,22−2)が通信装置(4−1,4−2)から受信したフレームは、振り分け部24において、フレームに付与された優先度に応じて出力キュー(26−1、26−21、26−22)にキューイングされる。このとき、優先度がベストエフォート(BE)であるフレームに関しては、ユーザ識別子に応じてユーザごとの出力キュー(26−21,26−22)にキューイングされる。なお、この配下側の出力キューの数は、通信中継装置1に収容され得る最大のユーザ数分であり、図2では2つの場合を示す。
キュー読み出し部19は、優先度が高いキューにキューイングされたフレームを常に優先して読み出し、優先度がBEのキュー(16−2,26−21,26−22)にキューイングされたフレームに関しては、スケジューラ18の読出しスケジュールに従って読み出し、読み出されたフレームは、出力側の通信ポート13から下流側の通信中継装置3に送信される。
通信装置(4−1,4−2)から受信したトラフィックの入力量は、配下BE入力量測定部(31−1、31−2)により測定される。具体的には、通信装置(4−1,4−2)から受信したBEトラフィックのうち、出力キュー26−21に入力される当該ユーザのトラフィックは配下BE入力量測定部31−1により、出力キュー26−22に入力される当該ユーザのトラフィックは配下BE入力量測定部31−2により、それぞれ測定される。
同様に、キュー長測定部(41−1,41−2)により、出力キュー(26−21,26−22)のキュー長がそれぞれ測定される。
また、出力キュー(26−21,26−22)から読み出されて下流側通信中継装置3へ転送されたBEトラフィック送出量は、配下BE送出量測定部32において測定される。
図2において、接続されていないが、コントローラ(Cont)11は、配下BE入力量測定部(31−1、31−2)により測定されたそれぞれの個別BEトラフィック入力量と、キュー長測定部(41−1,41−2)により測定されたそれぞれのキュー長と、配下BE送出量測定部32により測定されたBEトラフィック送出量とを取得する。
また、コントローラ11は、上流側の通信ポート12及び下流側の通信ポート13と、直接あるいは振り分け部14を通じて接続される。
また、コントローラ11は、取得した個別BEトラフィック入力量、キュー長及びBEトラフィック送出量に基づき、要求量通知メッセージ(制御メッセージ)を生成し、通信中継装置3に送信すると共に、通信中継装置3からの制御メッセージを受信し、受信した要求量通知メッセージに従ってスケジューラ18に対してフレーム読出しスケジュールを指示する。なお、要求量通知メッセージによる制御が行われていない場合には、下流側の通信ポート13の速度に従って、上流側の出力キュー(16−1,16−2)にキューイングされたフレームを常に優先して読み出すよう制御する。
コントローラ11が生成した要求量通知メッセージの宛先となる通信中継装置を、集約装置として、予め決めておく。この集約装置の決定方法は特に制限されない。本実施例では、便宜上、通信中継装置3が集約装置を担当するものとする。
この場合、集約装置を担当する通信中継装置3が備える前述のコントローラ11は、要求量通知メッセージ(制御メッセージ)の受信と、各通信中継装置の合計出力速度に関する制限レートの算出、および、制御メッセージ(要求量通知メッセージ)の生成と送信も行う。
図5は、本通信システムの動作を説明するシーケンス図である。図5は、本発明に係わるトラフィック制御を実現するための、各通信中継装置間でのメッセージの授受処理の様子を表しており、以下、その処理内容を説明する。
ネットワーク内の全ての通信中継装置(1,2,3)は、cを任意の周期として、c周期の最後に配下の通信装置(4−1,4−2)からのトラフィック(配下トラフィック)に関して、ユーザごとの個別BEトラフィック入力量とキュー長と、通信中継装置ごとのBEトラフィック送出量を観測する。そして、図3に示すアルゴリズムを用いて要求量を算出する。すなわち、sを任意の通信中継装置、uを任意のユーザとして、ユーザごとの個別BEトラフィック入力量iBE c,s,uにキュー長を加え、更新周期の長さtで除すことによって、ユーザごとの要求レートrc,s,uを算出する。同様に、通信中継装置ごとのBEトラフィック出力量oBE c,sを更新周期の長さtで除すことで、BE出力レートOBE c,sを算出する。
そして、c+1周期のはじめに、c周期最後に算出されたユーザごとの要求レートrc+1,s,uと配下BE出力レートOBE c,sをもとに要求量通知メッセージ(制御メッセージ)を生成し、集約装置として定めた通信中継装置3に対して要求量通知メッセージを送信する。
自装置を含めたネットワーク内の全ての通信中継装置(1,2,3)から要求量通知メッセージを受信した通信中継装置3は、全ての要求量の合計が、エッジルータ100へ接続されるリンク(図1における通信装置3とエッジルータ100を接続するリンク)容量を上回り輻輳しているか否かを判断する。輻輳している場合、通信中継装置3は、図4に示すアルゴリズムを用いて、各通信中継装置(1,2,3)のc+1周期における制限レートを算出する。
そして、算出した制限レートをもとに、自装置を含めたネットワーク内の全ての通信中継装置(1,2,3)に対する制御メッセージを生成して送信する。
通信中継装置3からの制御メッセージを受信したネットワーク内の全ての通信中継装置(1,2,3)は、制御メッセージに記載された制限レートに従い、直ちにスケジューラ18に対してフレーム読出しスケジュールを指示することで、トラフィックの制御を行う。
以上のシーケンス開始からシーケンス終了までの処理を更新周期t毎に繰り返す。
以下、各通信中継装置(1,2,3)による観測処理と要求量通知処理の詳細を、図2,3を用いて説明する。
コントローラ11は、予め定められた更新周期tごとに、配下BE入力量測定部(31−1、31−2)を用いて、各配下側出力キュー(26−21,26−22)への入力量iBE c,s,uを測定し、また、キュー長測定部(41−1,41−2)を用いて、各配下側出力キュー(26−21,26−22)のキュー長qBE c,s,uを測定し、配下BE送出量測定部32を用いて、スケジューラ18によって各配下側出力キュー(26−21,26−22)から読み出される出力量の合計oBE c,s,uを測定し、図3に示すアルゴリズムを用いて要求量を算出する。すなわち、ユーザごとのBEトラフィック入力量iBE c,s,uにキュー長qBE c,s,uを加え、更新周期tで除すことによって、ユーザごとの要求レートrc+1,s,uを算出し、配下BEトラフィック出力量oBE c,sを更新周期tで除すことで、配下BE出力レートOBE c,sを算出する。
次の周期のはじめに、コントローラ11は、通信ポート13から集約装置へ要求量通知メッセージを送ることで、ユーザごとの要求量rc,s,uと、通信中継装置ごとの配下BE出力レートOBE c−1,sを通信中継装置3に通知する。
次に、図4を用いて、図5における通信中継装置3での各通信中継装置(1,2,3)に指示する制限レートの計算処理に関し説明する。
集約装置となっている通信中継装置のコントローラ11は、出力リンク輻輳時に、ネットワーク内の全ての通信中継装置から通知された情報をもとに、図4のフローチャートで示す処理を行い、トラフィック制御を実行する。ここで、通信中継装置の数はkとする。
すなわち、集約装置となっている通信中継装置のコントローラ11は、まず、通知された要求レートrc,s,uの和がリンク速度を上回り、輻輳が発生する場合に、「L c,s=L c−1,s−OBE c−1,s」とすることで、各通信中継装置から通知された配下BE出力レートの、前周期の制限レートに対する差分を求め、予約レートとする。次に、リンク速度から予約レートの和を減じることで、割当可能レートを算出する。
各通信中継装置の通信中ユーザ数N を、要求レートrc,s,u>0のユーザ数として求める。予約レートL c,sの和が0より大きいとき、予約レート割当処理を実行する。すなわち、d=0、通信中継装置ごとの予約閾値th =L c,s÷N とし、rc,s,uとth の大小判定を、要求レートrc,s,u>0である全ユーザに対して1度ずつ行う。要求レートrc,s,uが予約閾値th 以上であれば、配下レートL c,sにth を加え、要求レートrc,s,uからth を減じ、要求レートrc,s,uが予約閾値th より小さければ、配下レートL c,sに要求レートrc,s,uを加え、dにth とrc,s,uの差分を加え、rc,s,uに0を代入する。これを要求レートrc,s,u>0である全ユーザに対して1度ずつ行った後、予約レートL c,sにdを代入する。再び各通信中継装置の通信中ユーザ数N を求めた上で、予約レートの和と0の大小判定を行い、予約レートが0より大きい場合、再度予約レート割当処理を実行する。
予約レートが0の場合、配下レート割当処理を実行する。すなわち、d=0、配下閾値th=L÷ΣN とし、rc,s,uとthの大小判定を、要求レートrc,s,u>0である全ユーザに対して1度ずつ行う。要求レートrc,s,uが配下閾値th以上であれば、配下レートL c,sにthを加え、要求レートrc,s,uからthを減じ、要求レートrc,s,uが配下閾値thより小さければ、配下レートL c,sに要求レートrc,s,uを加え、dにthとrc,s,uの差分を加え、rc,s,uに0を代入する。これを要求レートrc,s,u>0である全ユーザに対して1度ずつ行った後、dと0との大小判定を行い、dが0より大きい場合には、割当可能レートLにdを代入し、再び各通信中継装置の通信中ユーザ数N を求めた上で、再度配下レート割当処理を実行する。
が0である場合、制限レートL c,sにL c,kの和を加える。ここで、kは整数であり、k=0のとき、最上流通信中継装置を指し、kが1増えると、1段下流側の通信中継装置を指すものとし、L c,kの和は、最上流から当該k段目の通信中継装置までの配下レートの和を意味する。
そして、算出した通信中継装置ごと制限レートをネットワーク内の全ての通信中継装置に対して、制御メッセージを用いて通知する。
このようにして集約装置となっている通信中継装置から通知された制御メッセージを受信したネットワーク内の全ての通信中継装置において、コントローラ11は以下のトラフィック制御を行う。
すなわち、コントローラ11は、制御メッセージに記載された制限レートに従い、スケジューラ18に対してフレーム読み出しスケジュールを指示することで、トラフィックの制御を行う。この際、優先出力キュー(16−1,26−1)に蓄積されたフレームに関しては、制限レートに関わらず常に最高速で転送を行い、また合計送出量測定部33により、合計送出量を常に計測する。BEトラフィックに関しては、合計送出量が制限レートを超えない場合には制限レートでフレーム読み出しを指示し、一方で合計送出量が制限レートを超える場合には読み出しを遅らせ、合計送出量が制限レートを超えないようにする。
このようなトラフィック制御により、各通信中継装置に接続された全ユーザに関して、高優先トラフィックを遅延なく転送した上で、BEトラフィックに関しては、周期を跨いだレート制御を行い、更新周期の長さに関わらず、常にユーザ間の転送品質の公平性を担保することができる。
(実施形態2)
図6は、本実施形態の通信中継装置1を説明する構成図である。図7及び図8は、本実施形態の通信システムのトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。図6,7,8を用いて通信中継装置1を説明する。実施形態2の通信中継装置1は、通信中継装置2からのトラフィックが入力される入力側通信ポート12と、
自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポート13と、
配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポート(22−1、22−2)と、
入力側通信ポート12から入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、配下側通信ポート(22−1、22−2)から入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キュー(16−1、16−2、26−1、26−21、26−22)と、
出力キュー(26−21、26−22)にバッファされたフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部(41−1、41−2)と、
前記個別BEトラフィック入力量を測定する配下BE入力量測定部(31−1、31−2)と、
出力キュー(16−2、26−21、26−22)から送出されるフレーム量を前記BEトラフィック送出量として測定する合計BE送出量測定部34と、
前記合計送出量を測定する合計送出量測定部33と、
通信中継装置3の場合、
配下BE入力量測定部(31−1、31−2)が測定した前記個別BEトラフィック入力量とキュー長測定部(41−1、41−2)が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と合計BE送出量測定部34が測定した前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
通信中継装置(1,2)の場合、
配下BE入力量測定部(31−1、31−2)が測定した前記個別BEトラフィック入力量とキュー長測定部(41−1、41−2)が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と合計BE送出量測定部34が測定した前記BEトラフィック送出量を通信中継装置3へ通知するとともに通信中継装置3から前記制限レートを受信し、
出力キュー(16−1、26−1)から前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して出力側通信ポート13から出力すると共に、合計送出量測定部33が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように出力キュー(16−2、26−21、26−22)から前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラ11と、
を備える。
実施形態2の通信中継装置1は、実施形態1の通信中継装置1とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
図6に示すように、実施形態1の通信中継装置1のように、配下BE送出量測定部32を用いて配下のユーザからのBEトラフィックの送出量を測定する代わりに、実施形態2の通信中継装置1は、合計BE送出量測定部34を用いて全てのBEトラフィックの送出量を測定する。
このような構成とすることで、コントローラ11は、図7に示すように測定された合計BE出力量oallBE c,sを更新周期tで除すことで、合計BE出力レートOallBE c,sを算出し、通信ポート13から集約装置へ要求量通知メッセージを送ることで合計BE出力レートOallBE c,sを通信中継装置3に通知し、通信中継装置3のコントローラ11は、次の周期のはじめに、図8に示すように「L c,s=L c−1,s−(OallBE c−1,s−OallBE c−1,s−1)」により各通信中継装置の予約レートを算出する。
本構成により、BEトラフィックの送出量測定を簡略化することができる。
(実施形態3)
図9は、本実施形態の通信中継装置1を説明する構成図である。図10は、本実施形態の通信システムのトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。図9,10を用いて通信中継装置1を説明する。実施形態3の通信中継装置1は、他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポート12と、
自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポート13と、
配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポート(22−1、22−2)と、
入力側通信ポート12から入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、配下側通信ポート(22−1、22−2)から入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キュー(16−1、16−2、26−1、26−21、26−22)と、
前記個別BEトラフィック入力量を測定する配下BE入力量測定部(31−1、31−2)と、
出力キュー(26−21、26−22)から送出されるフレーム量を前記BEトラフィック送出量として測定する配下BE送出量測定部32と、
前記合計送出量を測定する合計送出量測定部33と、
最新b(bは正の整数)周期の配下BE入力量測定部(31−1、31−2)が測定した前記個別BEトラフィック入力量の合計値をIとし、最新b周期の配下BE送出量測定部32が測定した前記BEトラフィック送出量をOとして、要求閾値をO÷通信中継装置の最大収容ユーザ数として求め、Iが要求閾値以上のユーザに関してIから前記要求閾値を減じ、Iが要求閾値より小さいユーザに関して前記要求閾値とIの差分を合計した値をOに代入し、Iを0とする要求量算出処理を行い、
Oが正であれば前記要求量算出処理を繰り返し、
Oが0のとき、Iから要求量を算出し、
通信中継装置3の場合、
前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と配下BE送出量測定部32が測定した前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
通信中継装置(1,2)の場合、
前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と配下BE送出量測定部32が測定した前記BEトラフィック送出量を通信中継装置3へ通知するとともに通信中継装置3から前記制限レートを受信し、
出力キュー(16−1、26−1)から前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して出力側通信ポート13から出力すると共に、合計送出量測定部33が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように出力キュー(26−21、26−22)から前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラ11と、
を備える。
実施形態3の通信中継装置1は、実施形態1の通信中継装置1とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
図9に示すように、実施形態1の通信中継装置1のように、キュー長測定部(41−1、41−2)を保持する構成をとらない。この構成によって、実施形態1の通信中継装置1のように、キュー長測定部(41−1、41−2)を用いてキュー長を測定し、観測されたキュー長を配下BEトラフィック入力量に加算して更新周期tで除すことで要求レートrc+1,s,uを算出する代わりに、図10に示すフローによって要求レートrc+1,s,uを算出する。すなわち、bを正の整数として、最新b周期のユーザごとのBE入力量の合計値SiBE c,s,u、最新b周期の配下BE出力量の合計値SoBE c,s,uを算出し、要求レート算出処理を実行する。Nを通信中継装置の最大収容ユーザ数として、d=0、配下閾値th=SoBE c,s,u÷Nとし、Sic,s,uとthの大小判定を全ユーザに対して1度ずつ行う。入力量Sic,s,uが閾値th以上であれば、入力量Sic,s,uからthを減じ、入力量Sic,s,uが閾値thより小さければ、dにthとSic,s,uの差分を加え、Sic,s,uに0を代入する。これを全ユーザに対して1度ずつ行った後、dと0との大小判定を行い、dが0より大きい場合には、SoBE c,sにdを代入して再度要求レート算出処理を実行する。dが0である場合には、要求レートrc+1,s,uに入力量Sic,s,uを更新周期tで除した値を代入し、要求レートを確定する。
本構成により、キュー長測定部が不要となり、通信中継装置の構成を簡略化することが可能となる。
(実施形態4)
図11は、本実施形態の通信中継装置1を説明する構成図である。実施形態4の通信中継装置1は、実施形態1の通信中継装置1とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
実施形態1の通信中継装置1は、出力キュー16−1と出力キュー26−1を持ち、上流側通信中継装置から受信した優先トラフィックを出力キュー16−1に振り分けてキューイングし、配下の通信装置から受信した優先トラフィックを出力キュー26−1に振り分けてキューイングし、キュー読み出し部19を用いて、制限レートに関わらず常に最高速で、出力キュー16−1のフレームを優先して読み出し、出力キュー26−1のフレームを次に優先して読み出していた。一方、実施形態4の通信中継装置1は、優先トラフィック用に出力キュー16−1のみを持つ。そして、受信した優先フレームを、上流側、配下のユーザに関わらずに全て出力キュー16−1に振り分けてキューイングする。キュー読み出し部19は、制限レートに関わらず常に最高速で出力キュー16−1のフレームを優先して読み出す。
本構成により、通信中継装置1のキュー構成を簡略化することが可能となる。
(実施形態5)
図12は、本実施形態の通信中継装置1を説明する構成図である。実施形態5の通信中継装置1は、実施形態2の通信中継装置1とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
実施形態2の通信中継装置1は、出力キュー16−1と出力キュー26−1を持ち、上流側通信中継装置から受信した優先トラフィックを出力キュー16−1に振り分けてキューイングし、配下の通信装置から受信した優先トラフィックを出力キュー26−1に振り分けてキューイングし、キュー読み出し部19を用いて、制限レートに関わらず常に最高速で、出力キュー16−1のフレームを優先して読み出し、出力キュー26−1のフレームを次に優先して読み出していた。一方、実施形態5の通信中継装置1は、優先トラフィック用に出力キュー16−1のみを持つ。そして、受信した優先フレームを、上流側、配下のユーザに関わらずに全て出力キュー16−1に振り分けてキューイングする。キュー読み出し部19は、制限レートに関わらず常に最高速で出力キュー16−1のフレームを優先して読み出す。
本構成により、通信中継装置のキュー構成を簡略化することが可能となる。
(実施形態6)
図13は、本実施形態の通信中継装置1を説明する構成図である。実施形態6の通信中継装置1は、実施形態3の通信中継装置1とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
実施形態3の通信中継装置1は、出力キュー16−1と出力キュー26−1を持ち、上流側通信中継装置から受信した優先トラフィックを出力キュー16−1に振り分けてキューイングし、配下の通信装置から受信した優先トラフィックを出力キュー26−1に振り分けてキューイングし、キュー読み出し部19を用いて、制限レートに関わらず常に最高速で、出力キュー16−1のフレームを優先して読み出し、出力キュー26−1のフレームを次に優先して読み出していた。一方、実施形態6の通信中継装置1は、優先トラフィック用に出力キュー16−1のみを持つ。そして、受信した優先フレームを、上流側、配下のユーザに関わらずに全て出力キュー16−1に振り分けてキューイングする。キュー読み出し部19は、制限レートに関わらず常に最高速で出力キュー16−1のフレームを優先して読み出す。
本構成により、通信中継装置のキュー構成を簡略化することが可能となる。
(実施形態7)
図14は、本実施形態の通信システムのトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。図15は、本実施形態の通信システムの通信システムの動作を説明するシーケンス図である。実施形態7の通信中継装置は、実施形態1の通信中継装置1とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
実施形態1では、図4で説明したように、cを任意の周期として、通信中継装置3は、c周期のはじめに、c−1周期最後に算出されたユーザごとの要求レートrc,s,uをもとに、各通信中継装置(1,2,3)のc周期における制限レートを算出していた。一方、実施形態7の通信中継装置3は、図14のアルゴリズムを用いて、各通信中継装置(1,2,3)のc+1周期における制限レートを算出する。
図15のシーケンス図は、実施形態7におけるトラフィック制御を実現するための、各通信中継装置間でのメッセージの授受処理の様子を表しており、以下、その処理内容を説明する。ネットワーク内の全ての通信中継装置(1,2,3)は、cを任意の周期として、c周期の最後に配下の通信装置(4−1,4−2)からのトラフィック(配下トラフィック)に関して、ユーザごとの個別BEトラフィック入力量とキュー長と、通信中継装置ごとのBEトラフィック出力量を観測する。そして、図3に示すアルゴリズムを用いて要求量を算出する。すなわち、sを任意の通信中継装置、uを任意のユーザとして、ユーザごとのBEトラフィック入力量iBE c,s,uにキュー長を加え、更新周期の長さtで除すことによって、ユーザごとの要求レートrc+1,s,uを算出する。同様に、通信中継装置ごとのBEトラフィック出力量oBE c,sを更新周期の長さtで除すことで、BE出力レートOBE c,sを算出する。そして、c+1周期のはじめに、c周期最後に算出されたユーザごとの要求レートrc+1,s,uと配下BE出力レートOBE c,sをもとに要求量通知メッセージ(制御メッセージ)を生成し、通信中継装置3として定めた通信中継装置に対して要求量通知メッセージを送信する。自装置を含めたネットワーク内の全ての通信中継装置(1,2,3)から要求量通知メッセージを受信した通信中継装置3は、全ての要求量の合計が、エッジルータ100へ接続されるリンク(図1における通信装置3とエッジルータ100を接続するリンク)容量を上回り輻輳しているか否かを判断し、輻輳している場合、通信中継装置3は、図14に示すアルゴリズムを用いて、各通信中継装置(1,2,3)のc+2周期における制限レートを算出する。そして、算出した制限レートをもとに、自装置を含めたネットワーク内の全ての通信中継装置(1,2,3)に対する制御メッセージを生成して、送信する。通信中継装置3からの制御メッセージを受信したネットワーク内の全ての通信中継装置(1,2,3)は、制御メッセージに記載された制限レートに従い、c+2周期のはじめに、スケジューラ18に対してフレーム読出しスケジュールを指示することで、トラフィックの制御を行う。以上のシーケンス開始からシーケンス終了までの処理を更新周期t毎に繰り返す。
本アルゴリズムは、通知時間及び計算時間による観測周期と制御周期の位相差が、更新周期に対して無視できない大きさである場合にも、ユーザ間の転送品質を公平化することが可能となる。
(実施形態8)
実施形態8の通信中継装置は、実施形態2の通信中継装置1とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
実施形態2の通信中継装置3が、cを任意の周期として、c周期のはじめに、各通信中継装置(1,2,3)のc周期における制限レートを算出していたことに対して、本実施形態の通信中継装置は、実施形態7の説明のように各通信中継装置(1,2,3)のc+1周期における制限レートを算出する。
(実施形態9)
実施形態9の通信中継装置は、実施形態3の通信中継装置1とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
実施形態3の通信中継装置3が、cを任意の周期として、c周期のはじめに、各通信中継装置(1,2,3)のc周期における制限レートを算出していたことに対して、本実施形態の通信中継装置は、実施形態7の説明のように各通信中継装置(1,2,3)のc+1周期における制限レートを算出する。
(実施形態10)
実施形態10の通信中継装置は、実施形態4の通信中継装置1とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
実施形態4の通信中継装置3が、cを任意の周期として、c周期のはじめに、各通信中継装置(1,2,3)のc周期における制限レートを算出していたことに対して、本実施形態の通信中継装置は、実施形態7の説明のように各通信中継装置(1,2,3)のc+1周期における制限レートを算出する。
(実施形態11)
実施形態11の通信中継装置は、実施形態5の通信中継装置1とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
実施形態5の通信中継装置3が、cを任意の周期として、c周期のはじめに、各通信中継装置(1,2,3)のc周期における制限レートを算出していたことに対して、本実施形態の通信中継装置は、実施形態7の説明のように各通信中継装置(1,2,3)のc+1周期における制限レートを算出する。
(実施形態12)
実施形態12の通信中継装置は、実施形態6の通信中継装置1とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
実施形態6の通信中継装置3が、cを任意の周期として、c周期のはじめに、各通信中継装置(1,2,3)のc周期における制限レートを算出していたことに対して、本実施形態の通信中継装置は、実施形態7の説明のように各通信中継装置(1,2,3)のc+1周期における制限レートを算出する。
1:本発明の通信中継装置
2:通信中継装置(上流側)
3:通信中継装置(下流側)
4−1、4−2:通信装置(配下)
11:コントローラ
12:通信ポート(上流側又は入力側)
13:通信ポート(下流側又は出力側)
14:振り分け部(上流側)
16−1、16−2:出力キュー(上流側)
18:スケジューラ
19:キュー読み出し部
22−1、22−2:通信ポート(配下側)
24:振り分け部(配下側)
26−1、26−21、26−22:出力キュー(配下側)
31−1、31−2:配下BE入力量測定部
32:配下BE送出量測定部
33:合計送出量測定部
34:合計BE送出量測定部
41−1、41−2:キュー長測定部
100:エッジルータ
200:コアネットワーク

Claims (13)

  1. 一端がコアネットワークに接続しており、
    配下に1以上のユーザが接続された通信中継装置を多段に接続し、優先度が異なるトラフィックを転送する多段ネットワークを有する通信システムであって、
    前記通信中継装置は、
    予め定められた周期ごとに、
    配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうちベストエフォート(BE)のトラフィックを前記ユーザ毎に測定した個別BEトラフィック入力量、外部へ転送した前記BEトラフィックを測定したBEトラフィック送出量、及び外部へ転送した全てのトラフィックを測定した合計送出量を取得し、
    前記通信中継装置のうちの1の通信中継装置は、
    他の通信中継装置からの前記個別BEトラフィック入力量及び前記BEトラフィック送出量と自装置の前記個別BEトラフィック入力量及び前記BEトラフィック送出量とに基づいて、前記通信中継装置毎に前記合計送出量を制限する制限レートを算出し、自装置の前記制限レートに収まるように前記BEトラフィックより優先度の高い優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記BEトラフィックを転送し、
    前記他の通信中継装置は、
    前記1の通信中継装置からそれぞれに通知された前記制限レートに収まるように前記優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記BEトラフィックを転送することを特徴とする通信システム。
  2. 前記通信中継装置は、
    他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、
    自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、
    配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、
    前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、
    前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部と、
    前記個別BEトラフィック入力量を測定する配下BE入力量測定部と、
    前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量として測定する配下BE送出量測定部と、
    前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、
    前記1の通信中継装置の場合、
    前記配下BE入力量測定部が測定した前記個別BEトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記配下BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
    前記他の通信中継装置の場合、
    前記配下BE入力量測定部が測定した前記個別BEトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記配下BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
    前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラと、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  3. 前記通信中継装置は、
    他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、
    自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、
    配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、
    前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、
    前記個別BEトラフィック入力量を測定する配下BE入力量測定部と、
    前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量として測定する配下BE送出量測定部と、
    前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、
    最新b(bは正の整数)周期の前記配下BE入力量測定部が測定した前記個別BEトラフィック入力量の合計値をIとし、最新b周期の前記配下BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量をOとして、要求閾値をO÷通信中継装置の最大収容ユーザ数として求め、Iが要求閾値以上のユーザに関してIから前記要求閾値を減じ、Iが要求閾値より小さいユーザに関して前記要求閾値とIの差分を合計した値をOに代入し、Iを0とする要求量算出処理を行い、
    Oが正であれば前記要求量算出処理を繰り返し、
    Oが0のとき、Iから要求量を算出し、
    前記1の通信中継装置の場合、
    前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記配下BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
    前記他の通信中継装置の場合、
    前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記配下BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
    前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラと、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  4. 前記通信中継装置は、
    他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、
    自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、
    配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、
    前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、
    前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部と、
    前記個別BEトラフィック入力量を測定する配下BE入力量測定部と、
    前記出力キューから送出されるフレームのうち、全ての前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量として測定する合計BE送出量測定部と、
    前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、
    前記1の通信中継装置の場合、
    前記配下BE入力量測定部が測定した前記個別BEトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記合計BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
    前記他の通信中継装置の場合、
    前記配下BE入力量測定部が測定した前記個別BEトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記合計BE送出量測定部が測定した前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
    前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラと、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  5. 前記1の通信中継装置の前記コントローラは、
    自装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記BEトラフィック送出量とを読み出し、
    前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、
    前記BEトラフィック送出量と前記BEトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて自装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、
    前記予約レートが正のとき、
    自装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を(各通信中継装置の予約レート)÷(各通信中継装置の通信中ユーザ数)として求め、
    自装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をnとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(予約閾値)×nを加え、
    前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を自装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする前記予約レート割当処理を行い、
    なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、
    前記予約レートが0のとき、
    配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を(割当可能レート)÷(全通信中ユーザ数)として求め、
    自装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をNとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(配下閾値)×Nを加え、
    前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、自装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに自装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする配下レート割当処理を行い、
    なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、
    前記割当可能レートが0のとき、
    前記割当可能レートが0の自装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、前記割当可能レートが0の自装置又は前記他の通信中継装置の前記入力側通信ポートを通じて接続される前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが0の自装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行う
    ことを特徴とする請求項2又は3に記載の通信システム。
  6. 前記1の通信中継装置の前記コントローラは、
    自装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記BEトラフィック送出量とを読み出し、
    前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、
    自装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記BEトラフィック送出量の差分から自装置及び前記他の通信中継装置毎に配下の前記ユーザ毎に測定したBEトラフィックの合計である配下BEトラフィック送出量を算出し、
    前記配下BEトラフィック送出量と前記配下BEトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて自装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、
    前記予約レートが正のとき、
    自装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を(各通信中継装置の予約レート)÷(各通信中継装置の通信中ユーザ数)として求め、
    自装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をnとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(予約閾値)×nを加え、
    前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を自装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする前記予約レート割当処理を行い、
    なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、
    前記予約レートが0のとき、
    配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を(割当可能レート)÷(全通信中ユーザ数)として求め、
    自装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をNとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(配下閾値)×Nを加え、
    前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、自装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに自装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする配下レート割当処理を行い、
    なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、
    前記割当可能レートが0のとき、
    前記割当可能レートが0の自装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、前記割当可能レートが0の自装置又は前記他の通信中継装置の前記入力側通信ポートを通じて接続される前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが0の自装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行う
    ことを特徴とする請求項4に記載の通信システム。
  7. 一端がコアネットワークに接続しており、
    配下に1以上のユーザが接続された通信中継装置を多段に接続し、優先度が異なるトラフィックを転送する多段ネットワークを有する通信システムのトラフィック制御方法であって、
    予め定められた周期ごとに、
    配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうちBEトラフィックを前記ユーザ毎に測定した個別BEトラフィック入力量、外部へ転送した前記BEトラフィックを測定したBEトラフィック送出量、及び外部へ転送した全てのトラフィックを測定した合計送出量を測定し、
    前記通信中継装置のうちの1の通信中継装置で、
    他の通信中継装置からの前記個別BEトラフィック入力量及び前記BEトラフィック送出量と自装置の前記個別BEトラフィック入力量及び前記BEトラフィック送出量とに基づいて、前記通信中継装置毎に前記合計送出量を制限する制限レートを算出し、自装置の前記制限レートに収まるように前記BEトラフィックより優先度の高い優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記BEトラフィックを転送し、
    前記他の通信中継装置で、
    前記1の通信中継装置からそれぞれに通知された前記制限レートに収まるように前記優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記BEトラフィックを転送することを特徴とするトラフィック制御方法。
  8. 他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、
    前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定し、
    前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量とし、
    前記通信中継装置が前記1の通信中継装置の場合、
    前記個別BEトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
    前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、
    前記個別BEトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
    前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする請求項7に記載のトラフィック制御方法。
  9. 他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、
    前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量とし、
    最新b(bは正の整数)周期で測定した前記個別BEトラフィック入力量の合計値をIとし、最新b周期で測定した前記BEトラフィック送出量をOとして、要求閾値をO÷通信中継装置の最大収容ユーザ数として求め、Iが要求閾値以上のユーザに関してIから前記要求閾値を減じ、Iが要求閾値より小さいユーザに関して前記要求閾値とIの差分を合計した値をOに代入し、Iを0とする要求量算出処理を行い、
    Oが正であれば前記要求量算出処理を繰り返し、
    Oが0のとき、Iから要求量を算出し、
    前記通信中継装置が前記1の通信中継装置の場合、
    前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
    前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、
    前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
    前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする請求項7に記載のトラフィック制御方法。
  10. 他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記BEトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、
    前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記BEトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定し、
    前記出力キューから送出されるフレームのうち、全ての前記BEトラフィックのフレーム量を前記BEトラフィック送出量として測定とし、
    前記通信中継装置が前記1の通信中継装置の場合、
    前記個別BEトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
    前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、
    前記個別BEトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記BEトラフィック送出量を前記1の通信中継装置へ通知するとともに前記1の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
    前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記BEトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする請求項7に記載のトラフィック制御方法。
  11. 前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記BEトラフィック送出量とを読み出し、
    前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、
    前記BEトラフィック送出量と前記BEトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、
    前記予約レートが正のとき、
    前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を(各通信中継装置の予約レート)÷(各通信中継装置の通信中ユーザ数)として求め、
    前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をnとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(予約閾値)×nを加え、
    前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする前記予約レート割当処理を行い、
    なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、
    前記予約レートが0のとき、
    配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を(割当可能レート)÷(全通信中ユーザ数)として求め、
    前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をNとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(配下閾値)×Nを加え、
    前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする配下レート割当処理を行い、
    なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、
    前記割当可能レートが0のとき、
    前記割当可能レートが0の前記1の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、外部に接続される前記割当可能レートが0の前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが0の前記1の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行う
    ことを特徴とする請求項8又は9に記載のトラフィック制御方法。
  12. 前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記BEトラフィック送出量とを読み出し、
    前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、
    前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記BEトラフィック送出量の差分から前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の配下BEトラフィック送出量を算出し、
    前記配下BEトラフィック送出量と前記BEトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、
    前記予約レートが正のとき、
    前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を(各通信中継装置の予約レート)÷(各通信中継装置の通信中ユーザ数)として求め、
    前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をnとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(予約閾値)×nを加え、
    前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする前記予約レート割当処理を行い、
    なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、
    前記予約レートが0のとき、
    配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を(割当可能レート)÷(全通信中ユーザ数)として求め、
    前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をNとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに(配下閾値)×Nを加え、
    前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに前記1の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を0とする配下レート割当処理を行い、
    なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、
    前記割当可能レートが0のとき、
    前記割当可能レートが0の前記1の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、外部に接続される前記割当可能レートが0の前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが0の前記1の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行う
    ことを特徴とする請求項10に記載のトラフィック制御方法。
  13. 請求項7から12のいずれかに記載のトラフィック制御方法をコンピュータに実行させるトラフィック制御プログラム。
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