JP2014017705A

JP2014017705A - 中継装置及びメッセージ中継方法

Info

Publication number: JP2014017705A
Application number: JP2012154502A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takada; 高田　　誠
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2014-01-30

Abstract

【課題】通信ネットワークのトラヒックが増大した場合でも、メッセージの到達率の低下やメッセージの伝送遅延の増大を抑制できる中継装置及びメッセージ中継方法を提供する。
【解決手段】中継装置は、予め優先度が付与されたメッセージ要素を含むメッセージを受信すると、該メッセージの転送に必要な帯域である必要帯域と該メッセージの転送先となる通信回線の空き帯域とを比較する。そして、必要帯域が空き帯域よりも大きい場合、必要帯域が空き帯域よりも小さくなるまで、または該メッセージに削除可能なメッセージ要素が無くなるまで、優先度の低いメッセージ要素から順次削除し、処理後のメッセージを転送先となる通信回線へ送信する。
【選択図】図３

Description

本発明は通信ネットワークが備える中継装置及び該中継装置によるメッセージ中継方法に関する。

通信ネットワークが備える中継装置では、限られた通信回線の帯域を有効に利用しつつ、アプリケーションから要求される通信品質を確保するために、該中継装置を通過するメッセージを分類し、分類したメッセージに対して必要な帯域を割り当てたり、帯域を制限したりする帯域制御が従来から実施されている。

例えばＩＰ電話のように伝送遅延を小さくしたいメッセージについては必要な帯域を確保し、電子メールのように伝送遅延が発生しても大きな問題とならないメッセージについては割り当てる帯域を制限することがある。

なお、帯域制御については、例えば特許文献１や２にも記載されている。

特許文献１には、ＱｏＳ（Quality of Service）制御のために、通信区間毎の帯域状況（回線容量と使用中の帯域）を示す情報とユーザ毎の帯域状況（契約帯域と使用中の帯域）を示す情報とを同期させるための技術が記載されている、また、特許文献２には移動端末に対して必要な帯域を確報するための技術が記載されている。なお、ＱｏＳとは、通信ネットワーク上で、ある特定の通信の帯域を確保するための技術であり、上記帯域制御もＱｏＳを実現するための手法の一つである。

特開２０１２−０３９３２５号公報特開２００４−２４８１８２号公報

上述した帯域制御では、通信ネットワークのトラヒックが増大すると、メッセージの到達率が低下する問題がある。

通信ネットワークで伝送容量を超えるトラヒックが発生して輻輳状態となり、中継装置が直ぐにメッセージを転送できない状態になると、該メッセージは転送可能な状態となるまで中継装置が備えるキューで一旦保持される。ここで、キューで保持されたメッセージは、予め決められた規則にしたがって廃棄されることがある。例えば、キューの最大容量を越えて受信したメッセージ、あるいは予め設定された最大滞在時間を越えてキューで保持されているメッセージは、中継装置で廃棄されてしまう。そのため、送信したメッセージが宛先に届かずにメッセージの到達率が低下してしまう。

また、通信ネットワークのトラヒックが増大し、中継装置においてメッセージが転送可能となるまでキューで保持される状態、すなわち転送待ち状態が発生すると、メッセージの伝送遅延も大きくなってしまう。

本発明は上述したような背景技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、通信ネットワークのトラヒックが増大した場合でも、メッセージの到達率の低下やメッセージの伝送遅延の増大を抑制できる中継装置及び該中継装置によるメッセージ中継方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の中継装置は、通信回線を介して接続された隣接装置とメッセージを送受信する、前記通信回線毎に設けられた複数の通信回線インタフェース入出力部と、
予め優先度が付与されたメッセージ要素を含む前記メッセージを受け取ると、該メッセージの転送に必要な帯域である必要帯域と該メッセージの転送先となる通信回線の空き帯域とを比較し、前記必要帯域が前記空き帯域よりも大きい場合、前記必要帯域が前記空き帯域よりも小さくなるまで、または該メッセージに削除可能なメッセージ要素が無くなるまで、前記優先度の低いメッセージ要素から順次削除し、処理後のメッセージを転送先となる通信回線に対応する通信回線インタフェース入出力部へ出力するメッセージ要素削除部と、
前記通信回線インタフェース入出力部で受信したメッセージを受け取ると、該メッセージを転送すべき通信回線を選択すると共に、該メッセージを前記メッセージ要素削除部へ出力するメッセージ中継部と、
を有する。

一方、本発明のメッセージ中継方法は、通信回線を介して接続された隣接装置とメッセージを送受信する中継装置によるメッセージ中継方法であって、
前記中継装置が、
予め優先度が付与されたメッセージ要素を含む前記メッセージを受信すると、該メッセージの転送に必要な帯域である必要帯域と該メッセージの転送先となる通信回線の空き帯域とを比較し、
前記必要帯域が前記空き帯域よりも大きい場合、前記必要帯域が前記空き帯域よりも小さくなるまで、または該メッセージに削除可能なメッセージ要素が無くなるまで、前記優先度の低いメッセージ要素から順次削除し、
処理後のメッセージを転送先となる通信回線へ送信する方法である。

本発明によれば、通信ネットワークのトラヒックが増大した場合でも、メッセージの到達率の低下やメッセージの伝送遅延の増大を抑制できる。

本発明の中継装置の転送対象となるメッセージの一例を示すテーブルである。通信ネットワークの一例を示すブロック図である。本発明の中継装置の一構成例を示すブロック図である。図３に示したメッセージ要素削除部の処理手順を示すフローチャートである。

次に本発明について図面を用いて説明する。

本発明の中継装置が転送対象とするメッセージは、該メッセージに含まれる一部のメッセージ要素が削除されても、該メッセージの受信側で問題とならない（何等かの意味を有する情報として受け取ることができる）ものとする。端末装置間で送受信されるメッセージには、該端末装置で使用するアプリケーションの要件等によっては必ずしも必要ではないメッセージ要素が含まれていることがある。また、端末装置間で送受信されるメッセージには、アプリケーションによる処理やメッセージフォーマットの共通化等によって含まれてしまうメッセージ要素もある。

例えば、企業内や学校内に形成される閉じた通信ネットワークでは、汎用のアプリケーションを使用することで、該企業内や学校内では不要のメッセージ要素が送受信するメッセージに含まれていることがある。また、図１に示すように複数の端末装置から現在の状況を報告させるためのメッセージを送信させる構成では、該メッセージに含まれる全ての情報（メッセージ要素）が重要であるとは限らない。そこで、本実施形態では、このようなメッセージ要素を含むメッセージを送受信する場合に、アプリケーションの要件等を考慮して予め各メッセージ要素に優先度を付与しておく。優先度は、メッセージの送信元となる端末装置でアプリケーションにしたがってユーザが予め付与してもよく、該アプリケーションを管理する管理者等によって予め付与しておいてもよい。本発明の中継装置は、優先度が付与されたメッセージ要素を含むメッセージを受信すると、必要に応じて優先度の低いメッセージ要素から順次削除することでメッセージサイズを削減し、小さい帯域でもメッセージを転送できるようにする。

図２は、通信ネットワークの一例を示すブロック図である。

図２に示すように、通信ネットワークは、端末装置１₁〜１₃、中継装置２及び通信回線３₁〜３₃を有する。以下では、端末装置１₁〜１₃を総称する場合は端末装置１と記す。また、以下では、通信回線３₁〜３₃を総称する場合は通信回線３と記す。

端末装置１₁〜１₃は、アプリケーション（ソフトウェア）にしたがって処理を実行することで、通信回線３₁〜３₃及び中継装置２を介して他の端末装置１とメッセージを送受信する。

中継装置２は、通信回線３₁〜３₃を介して受信したメッセージに付与された宛先情報（送信先を示す情報）に基づいて転送先の通信回線３を選択し、該選択した通信回線３を介して宛先となる端末装置１へメッセージを送信する。宛先情報は、送信元の端末装置１にて、例えばアプリケーションを利用してユーザが指定することでメッセージに付与される。

通信回線３₁〜３₃は、メッセージの送受信に用いられる、端末装置１₁〜１₃と中継装置２とを有線や無線により通信可能に接続する周知の伝送線路である。

端末装置１₁〜１₃は、アプリケーションにしたがって処理を実行する、通信機能を備えた周知の情報処理装置である。端末装置１₁〜１₃としては、例えばノート型、タブレット型、据え置き型等のパーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Data Assistance，Personal Digital Assistants：個人向け携帯型情報通信機器）、ゲーム機等が考えられる。

なお、図２では、説明を簡単にするために、１台の中継装置２に３台の端末装置１₁〜１₃が接続された通信ネットワークを例示しているが、通信ネットワークは、より多くの中継装置２や端末装置１を備えた構成でもよい。その場合、各端末装置１は、複数の中継装置２や通信回線３を介して他の端末装置１と通信可能に接続される。

また、図２では、端末装置１₁〜１₃と中継装置２とが通信回線３₁〜３₃を介して直接接続された例を示しているが、端末装置１₁〜１₃と中継装置２とは直接接続されている必要はない。例えば端末装置１₁〜１₃と中継装置２とが無線区間を含む通信回線３₁〜３₃で接続される場合、端末装置１₁〜１₃と中継装置２間には、周知の無線基地局やアクセスポイント等のように、端末装置１₁〜１₃との無線通信を実現する通信装置が接続されていてもよい。

図３は、本発明の中継装置の一構成例を示すブロック図である。

図３に示すように、本発明の中継装置２は、通信回線インタフェース入出力部２１₁〜２１₃、メッセージ中継部２２及びメッセージ要素削除部２３₁〜２３₃を有する。通信回線インタフェース入出力部２１₁〜２１₃及びメッセージ要素削除部２３₁〜２３₃は、例えば通信回線３₁〜３₃に対応して個別に設けられている。以下では、通信回線インタフェース入出力部２１₁〜２１₃を総称する場合は通信回線インタフェース入出力部２１と記す。また、以下では、メッセージ要素削除部２３₁〜２３₃を総称する場合はメッセージ要素削除部２３と記す。なお、メッセージ要素削除部２３₁〜２３₃は、必ずしも通信回線３₁〜３₃に対応して設ける必要はなく、１台のメッセージ要素削除部２３で各通信回線３₁〜３₃に対応する構成でもよい。

通信回線インタフェース入出力部２１₁〜２１₃は、例えばＯＳＩ（Open Systems Interconnection）７階層の物理層及びデータリンク層に相当する機能を備え、通信回線３₁〜３₃を介して接続された隣接装置（図２に示す例では端末装置１₁〜１₃）とメッセージを送受信するインタフェース回路である。通信回線インタフェース入出力部２１₁〜２１₃は、例えばイーサネット（登録商標）インタフェース等、汎用のインタフェース回路で実現できる。

メッセージ中継部２２は、通信回線インタフェース入出力部２１₁〜２１₃で受信したメッセージから宛先情報を抽出し、該宛先情報及び予め備えた経路表に基づいて該メッセージを転送すべき通信回線３₁〜３₃を選択し、該選択した通信回線３₁〜３₃に対応するメッセージ要素削除部２３₁〜２３₃へ該メッセージを出力する。メッセージ中継部２２は、例えばＯＳＩ７階層のネットワーク層に相当する機能を有し、ＩＰ（Internet Protocol）プロトコル等の汎用の通信プロトコルに対応する通信装置で実現できる。なお、上記イーサネット（登録商標）インタフェースやＩＰプロトコルは、当業者によく知られているため、ここではその詳細な説明を省略する。なお、メッセージ要素削除部２３₁〜２３₃を１つのメッセージ要素削除部２３で実現する場合、メッセージ中継部２２は、通信回線インタフェース入出力部２１₁〜２１₃で受信したメッセージをメッセージ要素削除部２３へ出力すると共に、該メッセージを転送すべき通信回線３₁〜３₃をメッセージ要素削除部２３へ通知すればよい。

メッセージ要素削除部２３₁〜２３₃は、予め優先度が付与されたメッセージ要素を含むメッセージをメッセージ中継部２２から受け取ると、該メッセージの転送に必要な帯域である必要帯域と該メッセージの転送先となる通信回線３の空き帯域とを比較し、必要帯域が空き帯域よりも大きい場合、必要帯域が空き帯域よりも小さくなるまで、または該メッセージに削除可能なメッセージ要素が無くなるまで、優先度の低いメッセージ要素から順次削除することでメッセージサイズを削減する。また、メッセージ要素削除部２３₁〜２３₃は、処理後のメッセージを転送先となる通信回線３に対応する通信回線インタフェース入出力部２１₁〜２１₃へ出力する。メッセージ要素削除部２３₁〜２３₃は、例えばプログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵやメモリを含む情報処理装置や情報処理用ＩＣで実現できる。

次に、図２及び図３に示した中継装置２の動作について図面を用いて説明する。

以下では、図２に示した端末装置１₁から端末装置１₂へ中継装置２を介してメッセージを送信する１対１通信を例にして中継装置２の動作を説明する。中継装置２の動作は、他の端末装置１間でメッセージを送受信する場合も同様である。

中継装置２は、通信回線３₁を介して端末装置１₁から端末装置１₂を宛先とするメッセージを通信回線インタフェース入出力部２１₁で受信すると、通信回線インタフェース入出力部２１₁により該メッセージをメッセージ中継部２２へ出力する。

メッセージ中継部２２は、受信したメッセージに付与された宛先情報から該メッセージを転送する通信回線（ここでは通信回線３₂）を決定し、該通信回線３₂に対応するメッセージ要素削除部２３₂へ該メッセージを出力する。

メッセージ要素削除部２３₂は、メッセージ中継部２２からメッセージを受け取ると、図４に示す手順で該メッセージに対する処理を実行する。

図４は、図３に示したメッセージ要素削除部の処理手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、メッセージ要素削除部２３₂は、メッセージ中継部２２からメッセージを受信すると（ステップＡ１）、該メッセージが削除可能なメッセージ要素を含むメッセージであるか否かを判定する（ステップＡ２）。メッセージ要素削除部２３₂は、ステップＡ１で受信したメッセージが削除可能なメッセージ要素を含む場合、ステップＡ３の処理へ移行する。また、メッセージ要素削除部２３₂は、ステップＡ１で受信したメッセージが削除可能なメッセージ要素を含まない場合、ステップＡ８の処理へ移行して該メッセージを転送先の通信回線に対応する通信回線インタフェース入出力部２１₂へ出力する。削除可能なメッセージ要素を含むメッセージであるか否かは、例えばインターネットプロトコルを用いる場合、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）ヘッダあるいはＵＤＰ（User Datagram Protocol）ヘッダに含まれる宛先のポート番号を用いて判定すればよい。宛先のポート番号は、転送対象のメッセージの宛先のアプリケーションを識別するための番号であり、アプリケーションに割り当てることができるポート番号の範囲は予め決められている。そのため、宛先のポート番号を読み取れば、メッセージを使用する宛先のアプリケーションを判別することが可能であり、アプリケーションが判別できれば、削除可能なメッセージ要素を含んでいるか否かを判断できる。

ステップＡ３において、メッセージ要素削除部２３₂は、通信回線インタフェース入出力部２１₂から通信回線３₂の伝送速度及び回線使用率（通信回線情報）を取得し、該伝送速度及び回線使用率から通信回線３₂の空き帯域（＝伝送速度×（１−回線使用率））を算出する（ステップＡ４）。なお、ここで言う「伝送速度」とは、通信回線３を用いて一定時間内に転送できるデータ量であり、通信回線３の伝送容量に相当する。

次に、メッセージ要素削除部２３₂は、ステップＡ４で算出した通信回線３₂の空き帯域と、メッセージの転送に必要な帯域とを比較し、メッセージの転送に必要な帯域（必要帯域）が通信回線３₂の空き帯域よりも大きい否かを判定する（ステップＡ５）。

必要帯域が通信回線３₂の空き帯域よりも小さい場合、メッセージ要素削除部２３₂は、ステップＡ８の処理に移行して該メッセージを通信回線インタフェース入出力部２１₂へ出力する。

必要帯域が通信回線３₂の空き帯域よりも大きい場合、メッセージ要素削除部２３₂は、該メッセージに削除可能なメッセージ要素があるか否かを判定する（ステップＡ６）。ステップＡ６において、メッセージ要素削除部２３₂は、例えばメッセージに含まれる各メッセージ要素の優先度をそれぞれ確認し、最も高い優先度以外の優先度が設定されたメッセージ要素がある場合、削除可能なメッセージ要素があると判定すればよい。

転送対象のメッセージに削除可能なメッセージ要素が無い場合、メッセージ要素削除部２３₂は、ステップＡ８の処理に移行して該メッセージを通信回線インタフェース入出力部２１₂へ出力する。

転送対象のメッセージに削除可能なメッセージ要素がある場合、メッセージ要素削除部２３₂は、優先度が最も低いメッセージ要素を削除し（ステップＡ７）、ステップＡ５の処理に戻ってステップＡ５〜Ａ７の処理を繰り返す。この場合、メッセージ要素削除部２３₂は、メッセージの転送に必要な帯域が通信回線３₂の空き帯域よりも小さくなるまで、または転送対象のメッセージに削除可能なメッセージ要素が無くなるまでステップＡ５〜Ａ７の処理を繰り返し、最終的に、ステップＡ５またはＡ６の処理からステップＡ８の処理へ移行して通信回線インタフェース入出力部２１₂へ処理後のメッセージを出力する。

通信回線インタフェース入出力部２１₂は、メッセージ要素削除部２３₂から受け取ったメッセージを、通信回線３₂を介して端末装置１₂へ送信する。

本実施形態によれば、メッセージ要素削除部２３によって、メッセージの転送に必要な帯域が通信回線３の空き帯域よりも小さくなるまで、または転送対象のメッセージに削除可能なメッセージ要素が無くなるまで、優先度の低いメッセージ要素から順次削除することでメッセージサイズが削減されるため、少ない帯域でもメッセージを転送できるようになる。そのため、中継装置２でメッセージが廃棄される機会が低減され、エンドツーエンド通信におけるメッセージの到達率の低下が抑制される。

また、メッセージサイズが削減されて少ない帯域でもメッセージを転送できるようになることで、中継装置２におけるメッセージの転送待ち時間が低減されるため、伝送遅延の増大が抑制される。

さらに、本実施形態によれば、各メッセージ要素削除部２３₁〜２３₃が対応する通信回線３₁〜３₃の空き帯域に応じてメッセージ要素を削除するため、各通信回線３₁〜３₃に適したメッセージサイズでメッセージを送信できる。そのため、メッセージの宛先となる端末装置１₁〜１₃に対するメッセージの到達率や伝送遅延のばらつきも小さくなる。

なお、上記説明では１対１通信を例にしたが、本発明はＩＰマルチキャスト通信のように１対多通信にも適用可能である。例えば図２に示した端末装置１₁から端末装置１₂及び端末装置１₃へ同一のメッセージを送信する１対多通信の場合、メッセージ中継部２２は、通信回線インタフェース入出力部２１₁から受信したメッセージをメッセージ要素削除部２３₂（または２３₃）へ出力すると共に、該メッセージのコピーをメッセージ要素削除部２３₃（または２３₂）にも出力する。メッセージ要素削除部２３₂及び２３₃、並びに通信回線インタフェース入出力部２１₂及び２１₃の処理は、上述した１対１通信の場合と同様である。

１、１₁〜１₃ 端末装置
２中継装置
３、３₁〜３₃ 通信回線
２１、２１₁〜２１₃ 通信回線インタフェース入出力部
２２メッセージ中継部
２３、２３₁〜２３₃ メッセージ要素削除部

Claims

通信回線を介して接続された隣接装置とメッセージを送受信する、前記通信回線毎に設けられた複数の通信回線インタフェース入出力部と、
予め優先度が付与されたメッセージ要素を含む前記メッセージを受け取ると、該メッセージの転送に必要な帯域である必要帯域と該メッセージの転送先となる通信回線の空き帯域とを比較し、前記必要帯域が前記空き帯域よりも大きい場合、前記必要帯域が前記空き帯域よりも小さくなるまで、または該メッセージに削除可能なメッセージ要素が無くなるまで、前記優先度の低いメッセージ要素から順次削除し、処理後のメッセージを転送先となる通信回線に対応する通信回線インタフェース入出力部へ出力するメッセージ要素削除部と、
前記通信回線インタフェース入出力部で受信したメッセージを受け取ると、該メッセージを転送すべき通信回線を選択すると共に、該メッセージを前記メッセージ要素削除部へ出力するメッセージ中継部と、
を有する中継装置。
前記メッセージ要素削除部は、
前記メッセージに含まれる前記メッセージ要素に付与された優先度をそれぞれ確認し、最も高い優先度以外の優先度が設定されたメッセージ要素がある場合、該メッセージに削除可能なメッセージ要素があると判定する請求項１記載の中継装置。
前記メッセージ要素削除部は、
前記メッセージの転送先となる通信回線に対応する通信回線インタフェース入出力部から該通信回線の伝送速度及び回線使用率を取得し、該通信回線の空き帯域を、伝送速度×（１−回線使用率）で算出する請求項１または２記載の中継装置。
通信回線を介して接続された隣接装置とメッセージを送受信する中継装置によるメッセージ中継方法であって、
前記中継装置が、
予め優先度が付与されたメッセージ要素を含む前記メッセージを受信すると、該メッセージの転送に必要な帯域である必要帯域と該メッセージの転送先となる通信回線の空き帯域とを比較し、
前記必要帯域が前記空き帯域よりも大きい場合、前記必要帯域が前記空き帯域よりも小さくなるまで、または該メッセージに削除可能なメッセージ要素が無くなるまで、前記優先度の低いメッセージ要素から順次削除し、
処理後のメッセージを転送先となる通信回線へ送信するメッセージ中継方法。
前記中継装置は、
前記メッセージに含まれる前記メッセージ要素に付与された優先度をそれぞれ確認し、
最も高い優先度以外の優先度が設定されたメッセージ要素がある場合、該メッセージに削除可能なメッセージ要素があると判定する請求項４記載のメッセージ中継方法。
前記中継装置は、
前記メッセージの転送先となる通信回線に対応して設けられた、前記通信回線を介して接続された隣接装置と前記メッセージを送受信するインタフェース回路から該通信回線の伝送速度及び回線使用率を取得し、該通信回線の空き帯域を、伝送速度×（１−回線使用率）で算出する請求項４または５記載のメッセージ中継方法。