JP2014060528A - 通信システム、ネットワーク制御サーバ、及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークにおいて設けられている共有帯域をユーザに割当てる際の公平性を向上させる。
【解決手段】通信システムは、複数のネットワーク構成ノード及びネットワーク構成ノードを接続するリンクから構成されるユーザ用ネットワークと、ネットワーク構成ノードに接続されユーザ用ネットワークを利用する複数のユーザ端末と、ネットワーク構成ノードのトラヒックを制御するネットワーク制御サーバとを具備し、ネットワーク制御サーバは、リンクにおいて、ユーザ端末を利用するユーザごとに契約に基づいて予め定められた帯域であるユーザ契約帯域の比率に基づいて、各ユーザが共有する帯域を分配するトラヒック制御を行う帯域割当処理部を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信システム、ネットワーク制御サーバ、及び通信制御方法に関する。

近年、インターネット等の普及によりネットワーク回線のサービス提供形態は多様化している。インターネット等のネットワークの回線契約においては帯域の利用率向上を図るため、固定ユーザが帯域を占有できる回線、及び各ユーザに共有帯域を含んだ回線を提供する方式が普及している。

共有帯域を含むネットワーク回線では、一部のユーザが多くのデータの送受信を行うことでそれ以外のユーザのトラヒックが圧迫され問題となることがある。これに対して、特許文献１には、帯域制御サーバがユーザの過去の平均使用帯域に応じて各ユーザの使用帯域を予測し帯域制御の要否を判定する技術が開示されている。

特開２０１２−３９５１２号公報

ところで、ネットワークの回線容量や処理能力を超えるパケットの送受信によりトラヒックが輻輳する場合には、予め設定された優先度に従ってパケットは破棄される。例えば、ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network；仮想ローカルエリアネットワーク）（ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ） Ｃ−ＰＣＰフィールドなどに設定されている優先度の値に従って破棄をしている。輻輳が生じると、優先度が同じ値の場合は使用中のトラヒックが優先され、遅れて通信を試みたトラヒックは破棄される。そのため、輻輳が生じた場合には、共有帯域を利用するユーザはネットワーク回線を介した通信速度が著しく遅くなってしまう。

特許文献１に開示されている技術では、それぞれのユーザのある期間の使用状況に基づいて帯域割当を行うことによりユーザ間の公平性を保っている。しかしながら、トラヒックが輻輳した場合には、上述したように先に使用していたユーザのトラヒックが優先されることにより、後から接続したユーザに対してはパケットが破棄されてしまうので、特許文献１に開示されている技術を適用しても帯域が十分に割当てられない状況が生じる。そのためユーザ間の公平性を保つことができないという問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、ネットワークにおいて設けられている共有帯域をユーザに割当てる際の公平性を向上させる通信システム、ネットワーク制御サーバ、及び通信制御方式を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、複数のネットワーク構成ノード及び前記ネットワーク構成ノードを接続するリンクから構成されるユーザ用ネットワークと、前記ネットワーク構成ノードに接続され前記ユーザ用ネットワークを利用する複数のユーザ端末と、前記ネットワーク構成ノードのトラヒックを制御するネットワーク制御サーバとを具備する通信システムであって、前記ネットワーク制御サーバは、前記リンクにおいて、前記ユーザ端末を利用するユーザごとに契約に基づいて予め定められた帯域であるユーザ契約帯域の比率に基づいて、各ユーザが共有する帯域を分配するトラヒック制御を行う帯域割当処理部を備えることを特徴とする通信システムである。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記帯域割当処理部は、前記リンク毎に、各ユーザからの要求帯域の合計値が、予め設定された上限閾値を超えた場合、前記トラヒック制御を開始することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記帯域割当処理部は、前記リンク毎に、各ユーザからの要求帯域の合計値が、予め設定された下限閾値以下となった場合、前記トラヒック制御を解除することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記帯域割当処理部は、前記トラヒック制御において、前記リンクにおける帯域を前記ユーザ契約帯域に基づき共有帯域に分配し、分配した帯域よりも使用帯域が小さいユーザが存在する場合、該ユーザに対して使用帯域を割当て、これにより生じる空き帯域を他のユーザに対して割当てる再分配を行うことを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記ユーザ用ネットワークにおいて前記ユーザが利用するリンクのうち、２つ以上のリンクで要求帯域が上限閾値を超える場合、該ユーザに割当てられた帯域うち最小の帯域を、該リンクにおける該ユーザの割当帯域にするリンク間帯域調整部を更に備えることを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記帯域割当処理部は、前記リンク間帯域調整部が前記ユーザの割当帯域を変更したことにより前記リンクに空き帯域が生じた場合、該リンクにおいて前記トラヒック制御を再度行うことを特徴とする。

また、上記問題を解決するために、本発明は、複数のネットワーク構成ノード及び前記ネットワーク構成ノードを接続するリンクから構成されるユーザ用ネットワークと、前記ネットワーク構成ノードに接続され前記ユーザ用ネットワークを利用する複数のユーザ端末と、前記ネットワーク構成ノードのトラヒックを制御するネットワーク制御サーバとを具備する通信システムにおけるネットワーク制御サーバであって、前記リンクにおいて、前記ユーザ端末を利用するユーザごとに契約に基づいて予め定められた帯域であるユーザ契約帯域の比率に基づいて、各ユーザが共有する帯域を分配するトラヒック制御を行う帯域割当処理部を備えることを特徴とするネットワーク制御サーバである。

また、本発明は、複数のネットワーク構成ノード及び前記ネットワーク構成ノードを接続するリンクから構成されるユーザ用ネットワークと、前記ネットワーク構成ノードに接続され前記ユーザ用ネットワークを利用する複数のユーザ端末と、前記ネットワーク構成ノードのトラヒックを制御するネットワーク制御サーバとを具備する通信システムにおける通信制御方法であって、前記リンクにおいて、前記ユーザ端末を利用するユーザごとに契約に基づいて予め定められた帯域であるユーザ契約帯域の比率に基づいて、各ユーザが共有する帯域を分配するトラヒック制御を行う帯域割当処理ステップを有することを特徴とする通信制御方法である。

この発明によれば、ユーザが要求するトラヒックを制御するネットワーク制御サーバが、ユーザ用ネットワークを構成しパケットを転送する各ノードを接続するリンクにおいて、ユーザ契約帯域の比率に基づいて、各ユーザに共有帯域を分配する。このように、ユーザ用ネットワークを構成するリンクにおいて、ユーザの契約帯域に基づいて共有帯域をユーザに割当てることにより帯域割当の公平性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る通信システム１の構成の一例を示す構成図である。 同実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０の構成の一例を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０に備えられるユーザ情報記憶部１１３が記憶するユーザ情報管理テーブルの一例を示す図である。 同実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０のパス情報記憶部１１１が記憶するパス情報管理テーブルの一例を示す図である。 同実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０のトポロジ情報記憶部１１２が記憶するトポロジ情報管理テーブルの一例を示す図である。 同実施形態におけるネットワーク構成ノード３０の構成の一例を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるパス帯域記憶部３３が記憶するパス帯域情報テーブルの一例を示す図である。 同実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０の帯域割当処理の一例を示す第１のフローチャートである。 同実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０の帯域割当処理の一例を示す第２のフローチャートである。 同実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０の帯域割当処理の一例を示す第３のフローチャートである。 同実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０の帯域割当処理の一例を示す第４のフローチャートである。 同実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０の帯域割当処理の一例を示す第５のフローチャートである。 同実施形態におけるステップＳ１１３、及びステップＳ１２１でのリンクにおける各パスへの帯域割当の処理を示した概略図である。 同実施形態におけるステップＳ１１５、及びステップＳ１１７に対応した、任意のパスにおいて２つ以上のリンクで上限閾値を超える場合の帯域割当の処理を示した概略図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

図1は、本発明の一実施形態に係る通信システム１の構成の一例を示す構成図である。通信システム１は、ネットワーク制御サーバ１０、管理用ネットワーク２０、複数のネットワーク構成ノード３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，・・・，３０Ｆ）、複数のリンク４０（４０−１，４０−２，・・・，４０−５）、及び複数のユーザ端末５０（５０−１，５０−２，・・・，５０−５）を具備する。

各ネットワーク構成ノード３０は、リンク４０を介して接続されユーザ用ネットワーク７０を構成している。同図に示す通信システム１では、ネットワーク構成ノード３０Ａは、リンク４０−１を介してネットワーク構成ノード３０Ｂに接続されている。また、ネットワーク構成ノード３０Ａは、リンク４０−２を介してネットワーク構成ノード３０Ｄに接続されている。ネットワーク構成ノード３０Ｃは、リンク４０−３を介してネットワーク構成ノード３０Ｅに接続されている。ネットワーク構成ノード３０Ｄは、リンク４０−４を介してネットワーク構成ノード３０Ｅに接続されている。また、ネットワーク構成ノード３０Ｄは、リンク４０−５を介してネットワーク構成ノード３０Ｆに接続されている。以下の説明において、ネットワーク構成ノード３０Ａ、３０Ｂ、・・・、３０ＦはそれぞれノードＡ、ノードＢ、・・・、ノードＦに対応する。リンク４０−１、リンク４０−２、・・・リンク４０−５はそれぞれリンクＬ１、リンクＬ２、・・・、リンクＬ５に対応する。パス６０−１、パス６０−２、・・・、パス６０−５はそれぞれパスＰ１、パスＰ２、・・・、パスＰ５に対応する。

ネットワーク構成ノード３０Ａには、ユーザ端末５０−１とユーザ端末５０−２とが接続されている。ネットワーク構成ノード３０Ｂには、ユーザ端末５０−３が接続されている。ネットワーク構成ノード３０Ｃには、ユーザ端末５０−４とユーザ端末５０−５とが接続されている。それぞれのユーザ端末５０は、ネットワーク構成ノード３０を介してユーザ用ネットワーク７０に接続される。

ユーザ端末５０―１は、ネットワーク構成ノード３０Ａ、リンク４０−２、ネットワーク構成ノード３０Ｄ、リンク４０−５、ネットワーク構成ノード３０Ｆを経由するパス６０−１を通信経路とする。ユーザ端末５０−２は、ユーザ端末５０−１と同じ経路のパス６０−２を通信経路とする。ユーザ端末５０−３は、ネットワーク構成ノード３０Ｂ、リンク４０−１、ネットワーク構成ノード３０Ａ、リンク４０−２、ネットワーク構成ノード３０Ｄ、リンク４０−５、ネットワーク構成ノード３０Ｆを経由するパス６０−３を通信経路とする。ユーザ端末５０−４は、ネットワーク構成ノード３０Ｃ、リンク４０−３、ネットワーク構成ノード３０Ｅ、リンク４０−４、ネットワーク構成ノード３０Ｄ、リンク４０−５、ネットワーク構成ノード３０Ｆを経由するパス６０−４を通信経路とする。ユーザ端末５０−５は、ユーザ端末５０−４と同じ経路のパス６０−５を通信経路とする。例えば、ユーザ端末５０−１は、パス６０−１を介して他のユーザやネットワークサーバと通信を行う。

ネットワーク制御サーバ１０は、管理用ネットワーク２０を介してネットワーク構成ノード３０と通信を行う。それぞれのネットワーク構成ノード３０は、管理用ネットワーク２０を介してネットワーク制御サーバ１０からユーザ毎の通信帯域を割当てられた場合に、各ユーザに割当てられた通信帯域を超えない範囲でデータの中継を行う。すなわち、ネットワーク制御サーバ１０は、ユーザが利用する帯域を制御するトラヒック制御を各ネットワーク構成ノード３０に対して行う。

図２は、本実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０の構成の一例を示す概略ブロック図である。ネットワーク制御サーバ１０は、記憶部１１０、通信部１２０、ポーリング部１３０、及び帯域割当処理部１４０を備える。

記憶部１１０は、パス情報記憶部１１１、トポロジ情報記憶部１１２、ユーザ情報記憶部１１３を有する。パス情報記憶部１１１はパス情報管理テーブルを記憶する。トポロジ情報記憶部１１２はトポロジ情報管理テーブルを記憶する。ユーザ情報記憶部１１３はユーザ情報管理テーブルを記憶する。以下、ユーザ情報管理テーブル、パス情報管理テーブル、及びトポロジ情報管理テーブルについて説明する。

図３は、本実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０に備えられるユーザ情報記憶部１１３が記憶するユーザ情報管理テーブルの一例を示す図である。ユーザ情報管理テーブルは、ユーザＩＤ、パスＩＤ、及び、ユーザ契約帯域の３つの項目を有する。ユーザ情報管理テーブルには、ユーザ用ネットワーク７０に接続するユーザ毎に各項目の値を含むユーザ情報が記憶されている。

ユーザＩＤは、ユーザ用ネットワーク７０に接続するユーザを識別する情報である。パスＩＤは、パス６０を識別する情報である。ユーザ契約帯域は、パス単位のサービス契約内容を示す情報であって、ユーザに提供される帯域を示す情報である。ユーザ契約帯域には、ＣＩＲ（Committed Information Rate；認定情報速度）とＰＩＲ（Peak Information Rate；最大情報速度）が含まれる。ＣＩＲは、ユーザ用ネットワーク７０を提供する回線業者がユーザに保証する最低保証帯域である。ＣＩＲは、ユーザに必ず確保する帯域のため他ユーザと共有はされない。ＰＩＲは、ユーザが利用可能な帯域の最大値であり、常に保証される値ではない。

例えば、図３に示されているユーザ情報管理テーブルには、ユーザＩＤ「Ｔ１」、パスＩＤ「Ｐ１」、ユーザ契約帯域「ＣＩＲａ」、「ＰＩＲａ」を含むユーザ情報が記憶されている。

図４は、本実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０のパス情報記憶部１１１が記憶するパス情報管理テーブルの一例を示す図である。パス情報管理テーブルは、パスＩＤ、パス要求帯域、パス割当帯域、暫定帯域、制御リンク、変更フラグ、及び経路の７つの項目を有する。パス情報管理テーブルには、ユーザ用ネットワーク７０に接続するユーザに対応するパス毎に各項目の値を含むパス情報が記憶されている。

パスＩＤは、ユーザ情報管理テーブルにおけるパスＩＤと同様に、パスを識別する情報である。パス要求帯域は、各ユーザが要求するトラヒック容量を示す情報である。パス割当帯域は、ネットワーク制御サーバ１０が演算により各パスに割当てる帯域を示す情報である。暫定帯域は、各パスに暫定的に割当てられる割当帯域の情報である。制御リンクは、対応するパスを制御する要因となっているリンクを示す情報である。変更フラグは、演算で割当帯域又は暫定帯域に変更が起こったことを示す情報である。経路は、対応するパスが経由するノード、リンクを示す情報である。また、経路が示すノードは、パスを利用するユーザ端末５０が接続されるネットワーク構成ノード３０の一方から順に示している。すなわち、経路が示すノードのうち、最初のノードと最後のノードとにユーザ端末５０が接続されることになる。

例えば、図４に示されているパス情報管理テーブルには、パスＩＤ「Ｐ１」、パス要求帯域「Ｘａ」、パス割当帯域「Ｘ２」、暫定帯域「Ｚａ」、制御リンク「Ｌ２」、変更フラグ「レ」、経路「ノードＡ→ノードＤ→ノードＦ」、「Ｌ２、Ｌ５」を含むパス情報が記憶されている。なお、変更フラグにおける「レ」は、パスＩＤ「Ｐ１」のパスにおいて、割当帯域又は暫定帯域が変更されたことを示している。また、この場合の経路は、パスＰ１を使用するユーザ端末Ｔ１がノードＡに接続され、パスＰ１を使用する他のユーザ端末（不図示）がノードＦに接続されていることを示している。

図５は、本実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０のトポロジ情報記憶部１１２が記憶するトポロジ情報管理テーブルの一例を示す図である。トポロジ情報管理テーブルは、リンクＩＤ、帯域情報、上限閾値、下限閾値、設定値、収容パスの６つの項目を有する。トポロジ情報管理テーブルには、リンク４０毎に各項目の値を含むリンク情報が記憶されている。

リンクＩＤは、リンクを識別する情報である。帯域情報には、該当リンクの物理帯域、要求帯域、使用帯域が含まれる。物理帯域は、リンクの物理的仕様、例えば、光ファイバケーブルのインタフェース速度が、１Ｇｂｐｓ（bit per second；ビット毎秒）、１０Ｇｂｐｓなどの情報である。要求帯域は、該当リンクを通る各パス要求帯域の合計値の情報である。使用帯域は、該当リンクを流れるトラヒックの合計値の情報である。上限閾値は、帯域制御を開始するか否かを判定する際に用いる値である。下限閾値は、帯域制御を解除するか否かを判定する際に用いる値である。設定値は、リンクの使用帯域を制御する際に目標とする値である。収容パスは、該当リンクが収容するパスを示す。

例えば、図５に示されているトポロジ情報管理テーブルには、リンクＩＤ「Ｌ１」、帯域情報；物理帯域「１Ｇ」、要求帯域「５５０Ｍ」、使用帯域「４５０Ｍ」、上限閾値「９５０Ｍ」、下限閾値「９００Ｍ」、設定値「９２０Ｍ」、収容パス「Ｐ２」を含むリンク情報が記憶されている。

図２に戻って、ネットワーク制御サーバ１０の説明を続ける。通信部１２０は、ポーリング部１３０や帯域割当処理部１４０からの要求に応じて、各ネットワーク構成ノード３０と通信する。ポーリング部１３０は、各ネットワーク構成ノード３０におけるパス要求帯域を定期的に収集するための要求を通信部１２０へ出力する。

帯域割当処理部１４０は、通信部１２０を介し各ネットワーク構成ノード３０と通信する。帯域割当処理部１４０は、ネットワーク構成ノード３０から収集されたパス要求帯域に基づいて各リンク４０の共有帯域を各パス６０に分配する。帯域割当処理部１４０は、記憶部１１０に対して情報の書込みと読込みとを行う。帯域割当処理部１４０は、リンク要求帯域算出部１４１、帯域割当部１４２、リンク間帯域調整部１４３、制御情報生成部１４４、及び帯域制御解除部１４５を有する。

リンク要求帯域算出部１４１は、パス情報記憶部１１１からパス要求帯域を読出し、読出したパス要求帯域に基づいて各リンク４０における要求帯域を算出する。リンク要求帯域算出部１４１は、算出した要求帯域とトポロジ情報管理テーブルに含まれる上限閾値とを比較して帯域制御の要否を判定する。帯域割当部１４２は、リンク要求帯域算出部１４１の判定結果に応じて、記憶部１１０よりユーザ情報、パス情報、トポロジ情報を読出し、読出した各情報に基づいて各パスに割当てる帯域を算出する。リンク間帯域調整部１４３は、帯域割当部１４２によって帯域が割当てられたリンクを２つ以上経由する各パスに対して、それぞれのリンクに割当てられた帯域に基づいた調整を行う。

制御情報生成部１４４は、リンク要求帯域算出部１４１が判定した帯域制御の要否をパス情報記憶部１１１へ書込み、更新する。制御情報生成部１４４は、通信部１２０を介しネットワーク構成ノード３０へ、更新したパス割当帯域を含む制御情報を送信する。帯域制御解除部１４５は、パス要求帯域とトポロジ情報管理テーブルに含まれる下限閾値とを比較して帯域制御解除の判定をする。帯域制御解除部１４５は、判定結果に基づいて帯域制御の解除を行い、パス情報記憶部１１１の情報を更新する。

図６は、本実施形態におけるネットワーク構成ノード３０の構成の一例を示す概略ブロック図である。ネットワーク構成ノード３０は、制御情報通信部３１、ノード制御部３２、パス帯域記憶部３３、及びトラヒック制御部３４を備える。

制御情報通信部３１は、管理用ネットワーク２０を介してネットワーク制御サーバ１０と通信を行う。例えば、制御情報通信部３１は、ネットワーク制御サーバ１０のポーリング部１３０からの要求帯域等の問い合わせを受信したり、当該問い合わせに対する情報をネットワーク制御サーバ１０に送信したり、ネットワーク制御サーバ１０の制御情報生成部１４４から割当帯域を受信する。ノード制御部３２は、ユーザ端末５０が要求する帯域や、制御情報通信部３１を介してネットワーク制御サーバ１０から受信した制御帯域をパス帯域記憶部３３に記憶させる。パス帯域記憶部３３は、パス要求帯域及び制御帯域を含むパス帯域情報テーブルを記憶する。トラヒック制御部３４は、ノード制御部３２からの指示を受けて自ノードを経由するトラヒック量を制御する。また、トラヒック制御部３４は、ユーザ端末５０、又はネットワーク構成ノード３０との間でパケット等の情報を転送する。

図７は、本実施形態におけるパス帯域記憶部３３が記憶するパス帯域情報テーブルの一例を示す図である。パス帯域情報テーブルは、パスＩＤ、パス要求帯域、及び制御帯域の３つの項目を有する。パス帯域情報テーブルには、自ノードを経由するパス６０毎に各項目の値を含むパス帯域情報が記憶されている。

パスＩＤは、ユーザ情報管理テーブルにおけるパスＩＤと同様に、パスを識別する情報である。パス要求帯域は、パス帯域情報管理テーブルにおけるパス要求帯域と同様に、各ユーザが要求するトラヒック容量を示す情報である。制御帯域は、パス情報管理テーブルにおけるパス割当帯域と同様に、帯域制御の演算により各パスに割当てる帯域を示す情報である。

例えば、図７に示されているパス帯域情報テーブルには、パスＩＤ「Ｐ１」、パス要求帯域「Ｘａ」、制御帯域「Ｘ２」を含むリンク情報が記憶されている。

図８から図１２は、本実施形態におけるネットワーク制御サーバ１０の帯域割当処理の一例を示すフローチャートである。

＜ポーリングによる状況把握＞
ネットワーク制御サーバ１０において、帯域割当処理が開始されると、ポーリング部１３０は、ユーザ用ネットワーク７０を構成するネットワーク構成ノード３０に要求帯域等のネットワーク情報を問合せる。リンク要求帯域算出部１４１は、各ネットワーク構成ノード３０に対して各パスのパス要求帯域の送信を要求し、パス要求帯域の値を受信する。このとき、ネットワーク構成ノード３０は、パス帯域記憶部３３に記憶されているパス帯域情報テーブルの各パス帯域情報に含まれるパス要求帯域の値をリンク要求帯域算出部１４１に送信する。リンク要求帯域算出部１４１は、受信したパス要求帯域の値をパス情報記憶部１１１に書込み、更新する（ステップＳ１０１）。

リンク要求帯域算出部１４１は、取得した各パス要求帯域の値を用いて各リンク要求帯域を算出する。具体的には、リンク要求帯域算出部１４１は、パス情報記憶部１１１に記憶されているパス情報管理テーブルの各パス情報から各リンクを通過するパスを読出す。リンク要求帯域算出部１４１は、リンクを通過する各パスの要求帯域を合計し、その値を当該リンクに対するリンク要求帯域とする（ステップＳ１０３）。リンク要求帯域算出部１４１は、算出したリンク要求帯域の値をトポロジ情報記憶部１１２に記憶されているトポロジ情報管理テーブルの要求帯域の項目に書込み、更新する（ステップＳ１０５）。

＜既設定有無の判断＞
リンク要求帯域算出部１４１は各リンクに対して帯域制御の実施有無を判定する（ステップＳ１０７）。具体的には、リンク要求帯域算出部１４１は、パス情報管理テーブルにおける制御リンクの項目に対して記憶されているリンクを読出す。すなわち、リンク要求帯域算出部１４１は、帯域割当制御が行われているリンクを検出する。

リンクに帯域割当制御が行われている場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、リンク要求帯域算出部１４１は、処理をステップＳ１２５に進め、該当リンクに対して制御解除判定のフローを実施する。リンクが制御されていない場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、リンク要求帯域算出部１４１は、処理をステップＳ１０９に進める。

＜制御の必要性の判断＞
リンク要求帯域算出部１４１は、帯域割当制御されていないリンクに対して上限閾値を用いた判定を行う。具体的には、リンク要求帯域算出部１４１は、トポロジ情報記憶部１１２よりリンク情報を読出す。リンク要求帯域算出部１４１は、読出したリンク情報に含まれる要求帯域が、読出したリンク情報に含まれる上限閾値を超えているかの判定を行う（ステップＳ１０９）。

リンクの要求帯域が上限閾値を超えている場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、リンク要求帯域算出部１４１は、処理をステップＳ１１１に進め該当リンクに対して帯域割当算出のフローを実施する。
一方、リンクの要求帯域が上限閾値を超えていない場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、リンク要求帯域算出部１４１は、帯域割当処理の一連のフローを完了する。

＜割当演算の実施＞
帯域割当部１４２は、要求帯域が上限閾値を超えているリンクに対して、リンクＩＤの順等の予め定められた順序でリンク情報を読出し、収容パスを特定する。具体的には、帯域割当部１４２は、トポロジ情報記憶部１１２からトポロジ管理テーブルを読出し、要求帯域が上限閾値を超えているリンクに対する収容パスを読出す（ステップＳ１１１）。

帯域割当部１４２は、帯域割当算出に必要な情報をリンク毎に、パス情報記憶部１１１、トポロジ情報記憶部１１２、及びユーザ情報記憶部１１３から読出し、読出した情報に基づいて各パスに割当てる帯域を算出する。ここで、帯域割当算出に必要な情報には、ユーザ情報管理テーブルのユーザ契約帯域と、パス情報管理テーブルのパス要求帯域、パス割当帯域及び暫定帯域と、トポロジ情報管理テーブルの物理帯域及び要求帯域とが含まれる。
帯域割当部１４２は、読出した各情報に基づいて、要求帯域が上限閾値を超えているリンクにおいて当該リンクを経由するパスに割当てる帯域を算出する。帯域割当部１４２は、各パスに対する帯域割当算出結果をパス情報記憶部１１１の暫定帯域の項目に書込む。また、帯域割当部１４２は、パス情報管理テーブルの制御リンクの項目にパス帯域制御の要因となったリンクＩＤを書込む（ステップＳ１１３）。

リンク間帯域調整部１４３は、トポロジ情報記憶部１１２の要求帯域、及び上限閾値の値を読出し、各パスに対して２つ以上のリンクで要求帯域が上限閾値を超えているかの判定を行う。具体的には、リンク間帯域調整部１４３は、パス情報記憶部１１１が記憶するパス情報管理テーブルにおいて、要求帯域が上限閾値を超えているパスに対応するパス情報の制御リンクの項目を読出し、２つ以上のリンクが収容されているかを判定する（ステップＳ１１５）。

各パスに対して２つ以上のリンクで要求帯域が上限閾値を超えていない場合（ステップＳ１１５：ＮＯ）、リンク間帯域調整部１４３は、ステップＳ１２３へ処理を進め、ネットワーク構成ノード３０への帯域割当のフローへ進む。
一方、各パスに対して２つ以上のリンクで要求帯域が上限閾値を超えている場合（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、リンク間帯域調整部１４３は、該当するパスに対して各リンクの割当帯域が最小の値を各パスの暫定帯域として確定し、パス情報記憶部１１１の暫定帯域の項目に書込む（ステップＳ１１７）。

＜ネットワーク利用効率向上への対応＞
リンク間帯域調整部１４３が各パスの暫定帯域をステップＳ１１７で更新した結果により生じたいずれのパスにも割当てられない帯域である空き帯域を有効に利用するため、帯域割当部１４２は再度帯域割当処理を行う。帯域割当部１４２は、パス情報記憶部１１１が記憶するパス情報管理テーブルに対し、制御リンクの項目に値が書込まれているパスＩＤを検出する。検出されたパスＩＤは帯域制御を実施しているパスＩＤとなる。帯域割当部１４２は、帯域制御を実施しているパスＩＤをパス情報記憶部１１１から読出す。また、帯域割当部１４２は、帯域制御を実施しているリンクに対するリンク情報をトポロジ情報記憶部１１２から読出す（ステップＳ１１９）。

帯域割当部１４２は、帯域割当算出に必要な情報をリンク毎に記憶部１１０から読出し、読出した情報より各パスに割当てる帯域を算出する。帯域割当算出に必要な情報は、具体的には、ユーザ情報管理テーブルのユーザ契約帯域と、パス情報管理テーブルのパス要求帯域、パス割当帯域及び暫定帯域と、トポロジ情報管理テーブルの物理帯域及び要求帯域とが含まれる。また、帯域割当部１４２は、帯域割当算出結果をパス情報記憶部１１１の暫定帯域、制御リンクの欄に書込む（ステップＳ１２１）。

＜ネットワーク構成ノードへの指示＞
制御情報生成部１４４は、パス情報記憶部１１１からパス割当帯域が定められているパス情報を読出す。制御情報生成部１４４は、読出したパス情報に含まれる経路情報から制御対象のネットワーク構成ノード３０を検出する。具体的には、経路は接続順に記載されており、最初のノードと最後のノードとにユーザ端末が接続されているため、制御情報生成部１４４は、ユーザ端末が接続されている制御対象のネットワーク構成ノード３０を検出できる。制御情報生成部１４４は、検出したネットワーク構成ノード３０に対して、パス割当帯域が定められているパスに対するパス割当帯域と、制御の開始を示す制御指令とを含む制御情報を送信し（ステップＳ１２３）、処理をステップＳ１０１に戻して再びポーリング処理のフローへ移る。

＜帯域設定解除の必要性判断＞
ステップＳ１０７において、リンクに帯域割当制御が行われている場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、帯域制御解除部１４５は、各リンクの要求帯域が下限閾値以下となっているかを判定する（ステップＳ１２５）。
各リンクの要求帯域が下限閾値以下となっていない場合（ステップＳ１２５：ＮＯ）、処理をステップＳ１０９に進め、帯域割当算出のフローに移行する。一方、各リンクの要求帯域が下限閾値以下となっている場合（ステップＳ１２５：ＹＥＳ）、該当するパスの制御解除フローに移行する。

帯域制御解除部１４５は、各リンクの要求帯域が下限閾値以下となっている場合（ステップＳ１２５：ＹＥＳ）、パス情報管理テーブルの該当するパスの制御リンクを削除し更新する（ステップＳ１２７）。

帯域制御解除部１４５は、帯域制御を解除するパスに対応するユーザ契約帯域をユーザ情報記憶部１１３より読出し、読出したユーザ契約帯域でネットワーク構成ノード３０の制御帯域情報を更新する（ステップＳ１２９）。以上のフローにより帯域割当制御の一連の動作は完了し、再び状況把握のためのポーリング処理を開始する。

＜帯域割当算出について＞
図１３は、本実施形態におけるステップＳ１１３、及びステップＳ１２１でのリンクにおける各パスへの帯域割当算出を示した概略図である。ここでは、あるリンク４０において６つのパスａ〜パスｆが存在する場合を説明する。同図に示されているように、共有帯域は、リンクの物理帯域から各パスが占有する帯域の合計値（ΣＣＩＲ）を差引いた帯域である。帯域割当部１４２は、共有帯域を各ユーザ契約帯域比率に基づき各パスに分配する。図１３において、Ｘａ〜Ｘｆは、各パスのパス要求帯域である。Ｚａ〜Ｚｆは、割当帯域が確定したパスである。ａからｅは、帯域算出中のパスを表す。

共有帯域は、例えば以下の手順にて割当てられる。帯域割当部１４２は、各パスの要求比率を（ＰＩＲ−ＣＩＲ）値の比率から算出する。同図において、要求比率は、{（ＰＩＲａ−ＣＩＲａ）：（ＰＩＲｂ−ＣＩＲｂ）：（ＰＩＲｃ−ＣＩＲｃ）：（ＰＩＲｄ−ＣＩＲｄ）：（ＰＩＲｅ−ＣＩＲｅ）：（ＰＩＲｆ−ＣＩＲｆ）｝＝{４：２：３：１：５：３｝となる。

帯域割当部１４２は、分配帯域ΣＸζを算出された要求比率に応じて各パスに共有帯域を割当てる。割当てた帯域よりも使用帯域が小さいパスが存在する場合、割当てた帯域を以下の手順にて変更する。まず、帯域割当部１４２は、割当てた帯域と使用帯域の差分の合計を空き帯域とし、要求比率に応じて空き帯域を他のパスに再分配する。同図においては、パスｂ、パスｃ、及びパスｆの空き帯域が４：１：５の比率でパスａ、パスｄ、及びパスｅへ再分配される。このとき、帯域割当時に空き帯域が生じたパスｂ、パスｃ、及びパスｆへの再分配は行われない。

再分配後、割当てた帯域よりも使用帯域が小さいパスが更に存在する場合、帯域割当部１４２は、割当てた帯域と使用帯域との差分を算出し、差分の合計を要求領域に応じて空き帯域として再分配する。同図においては、パスｄ、及びパスｅの空き領域を再分配する。上記の分配処理を数回繰り返した後、所定の基準に基づき、処理を完了する。ここで、所定の基準は、例えば、空き帯域のあるパスが１つとなるまでといった条件が考えられる。上記処理における帯域の分配結果は、パス情報記憶部１１１が暫定帯域の項目の値として記憶する。

＜複数個所制御について＞
図１４は、本実施形態におけるステップＳ１１５、及びステップＳ１１７に対応した、任意のパスにおいて２つ以上のリンクで上限閾値を超える場合の帯域割当の処理を示した概略図である。同図上部に示す例では、リンクＡとリンクＢの２つのリンクが示されている。リンクＡに含まれるパスαの割当帯域がＸ１となり、リンクＢに含まれるパスαの割当帯域がＸ２となる。リンク間帯域調整部１４３は、それら２つのうち小さい値、この場合Ｘ２の値をパスαの割当帯域をＸ２として選択する。
リンクＡにおいて生じた空き帯域（Ｘ１−Ｘ２）については、リンクＡのパスα以外の各パスに分配されるか、又は共用帯域とされる。

また、同図にはステップＳ１１３、及びステップＳ１１５に対応したパス情報管理テーブルの更新手順の一例を示している。帯域割当部１４２は、リンクＡにおけるパスαの割当帯域を算出し、割当帯域と制御リンクの値をクリアした後、制御リンクの項目に「リンクＡ」を、暫定帯域の項目に「Ｘ１」を書込む。次に、帯域割当部１４２は、リンクＢにおけるパスαの割当帯域を算出する。

リンク間帯域調整部１４３は、リンクＡにおけるパスαの割当帯域とリンクＢにおけるパスαの割当帯域とを比較した結果、制御リンクの項目に「リンクＢ」を追記し、暫定帯域の項目を「Ｘ２」で更新する。ここで、リンク間帯域調整部１４３は、暫定帯域が変更されたことを示す変更フラグを立てる。リンク間帯域調整部１４３は、全てのリンクに対して同様の処理が一巡した結果、割当帯域を決定する。同図の例では、リンク間帯域調整部１４３は、暫定帯域Ｘ１より小さい暫定帯域の値Ｘ２をパスαの割当帯域としてパス情報管理テーブルの暫定帯域の項目に書込む。

リンク間帯域調整部１４３がパス情報管理テーブルの暫定帯域を更新した後に、帯域割当部１４２が、リンク間の帯域調整の結果生じたリンクの空き帯域に対して、再度リンクのパス帯域割当の算出を行う。このとき、帯域割当部１４２は、変更フラグが立てられたパスの帯域は再分配の対象外とする。

上述のようにネットワーク制御サーバ１０が動作することにより、通信システム１において、リンク４０の物理帯域を超える帯域がユーザから要求されて輻輳が生じた場合においても共有帯域を各ユーザの契約に応じて割当てることができ、共有帯域の利用における公平性を向上させることが可能となる。

なお、上述の実施形態では、ステップＳ１２７において、帯域制御解除部１４５は各リンクの要求帯域が下限閾値以下となっている場合に帯域制御を解除する構成について説明した。しかし、これに限ることなく、例えば、帯域制御を行っているリンクにおいてパケットの破棄等が生じていない場合にも帯域制御を解除するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、ネットワーク制御サーバ１０がパス情報記憶部１１１、トポロジ情報記憶部１１２及びユーザ情報記憶部１１３を備える構成について説明した。しかし、これに限ることなく、通信システム１は、パス情報記憶部１１１、トポロジ情報記憶部１１２及びユーザ情報記憶部１１３を備え管理用ネットワーク２０に接続されたサーバを具備し、ネットワーク制御サーバ１０が当該サーバにアクセスして、各処理に必要な情報を取得するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、ネットワーク制御サーバ１０が、記憶部１１０、通信部１２０、ポーリング部１３０、及び帯域割当処理部１４０とを備える構成について説明した。しかし、これに限ることなく、例えば、ネットワーク構成ノード３０が、ネットワーク構成サーバ１０の全ての機能、または一部を備え、自ら帯域割当算出から制御までを実施するようにしてもよい。また、記憶部１１０から帯域割当記憶部１４０を備えるネットワーク構成ノード３０が、他のネットワーク構成ノード３０の帯域を制御するようにしてもよい。また、記憶部１１０から帯域割当記憶部１４０それぞれの機能を複数のネットワーク構成ノード３０が分散して備え、それらのネットワーク構成ノード３０が協調して帯域割当算出から制御までの動作を行い、全てのネットワーク構成ノード３０の帯域を制御するようにしてもよい。
これにより、ネットワーク制御サーバ１０と各ネットワーク構成ノード３０との通信の遅延による制御の遅れを抑えることができ、より適切なタイミングで帯域の制御を行うことができる。

また、上述の実施形態では、ユーザ契約帯域には他ユーザと共有されないＣＩＲがある構成について説明した。しかし、これに限ることなく、ＣＩＲに空き帯域がある場合、他ユーザに分配できるようにしてもよい。これにより、各リンクのＣＩＲにおいて帯域に余裕がある場合に、その空き帯域の有効利用を図ることができる。

１…通信システム
１０…ネットワーク制御サーバ
２０…管理用ネットワーク
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ…ネットワーク構成ノード
３１…制御情報通信部
３２…ノード制御部
３３…パス帯域記憶部
３４…トラヒック制御部
４０，４０−１，４０−２，４０−３，４０−４，４０−５…リンク
５０，５０−１，５０−２，５０−３，５０−４，５０−５…ユーザ端末
６０，６０−１，６０−２，６０−３，６０−４，６０−５…パス
７０…ユーザ用ネットワーク
１１０…記憶部
１１１…パス情報記憶部
１１２…トポロジ情報記憶部
１１３…ユーザ情報記憶部
１２０…通信部
１３０…ポーリング部
１４０…帯域割当処理部
１４１…リンク要求帯域算出部
１４２…帯域割当部
１４３…リンク間帯域調整部
１４４…制御情報生成部
１４５…帯域制御解除部

Claims (8)

1. 複数のネットワーク構成ノード及び前記ネットワーク構成ノードを接続するリンクから構成されるユーザ用ネットワークと、前記ネットワーク構成ノードに接続され前記ユーザ用ネットワークを利用する複数のユーザ端末と、前記ネットワーク構成ノードのトラヒックを制御するネットワーク制御サーバとを具備する通信システムであって、
   前記ネットワーク制御サーバは、
   前記リンクにおいて、前記ユーザ端末を利用するユーザごとに契約に基づいて予め定められた帯域であるユーザ契約帯域の比率に基づいて、各ユーザが共有する帯域を分配するトラヒック制御を行う帯域割当処理部
   を備えることを特徴とする通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムであって、
   前記帯域割当処理部は、
   前記リンク毎に、各ユーザからの要求帯域の合計値が、予め設定された上限閾値を超えた場合、前記トラヒック制御を開始する
   ことを特徴とする通信システム。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の通信システムであって、
   前記帯域割当処理部は、
   前記リンク毎に、各ユーザからの要求帯域の合計値が、予め設定された下限閾値以下となった場合、前記トラヒック制御を解除する
   ことを特徴とする通信システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の通信システムであって、
   前記帯域割当処理部は、
   前記トラヒック制御において、前記リンクにおける帯域を前記ユーザ契約帯域に基づき共有帯域に分配し、分配した帯域よりも使用帯域が小さいユーザが存在する場合、該ユーザに対して使用帯域を割当て、これにより生じる空き帯域を他のユーザに対して割当てる再分配を行う
   ことを特徴とする通信システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の通信システムであって、
   前記ユーザ用ネットワークにおいて前記ユーザが利用するリンクのうち、２つ以上のリンクで要求帯域が上限閾値を超える場合、該ユーザに割当てられた帯域うち最小の帯域を、該リンクにおける該ユーザの割当帯域にするリンク間帯域調整部を更に備える
   ことを特徴とする通信システム。
6. 請求項５に記載の通信システムであって、
   前記帯域割当処理部は、
   前記リンク間帯域調整部が前記ユーザの割当帯域を変更したことにより前記リンクに空き帯域が生じた場合、該リンクにおいて前記トラヒック制御を再度行う
   ことを特徴とする通信システム。
7. 複数のネットワーク構成ノード及び前記ネットワーク構成ノードを接続するリンクから構成されるユーザ用ネットワークと、前記ネットワーク構成ノードに接続され前記ユーザ用ネットワークを利用する複数のユーザ端末と、前記ネットワーク構成ノードのトラヒックを制御するネットワーク制御サーバとを具備する通信システムにおけるネットワーク制御サーバであって、
   前記リンクにおいて、前記ユーザ端末を利用するユーザごとに契約に基づいて予め定められた帯域であるユーザ契約帯域の比率に基づいて、各ユーザが共有する帯域を分配するトラヒック制御を行う帯域割当処理部
   を備えることを特徴とするネットワーク制御サーバ。
8. 複数のネットワーク構成ノード及び前記ネットワーク構成ノードを接続するリンクから構成されるユーザ用ネットワークと、前記ネットワーク構成ノードに接続され前記ユーザ用ネットワークを利用する複数のユーザ端末と、前記ネットワーク構成ノードのトラヒックを制御するネットワーク制御サーバとを具備する通信システムにおける通信制御方法であって、
   前記リンクにおいて、前記ユーザ端末を利用するユーザごとに契約に基づいて予め定められた帯域であるユーザ契約帯域の比率に基づいて、各ユーザが共有する帯域を分配するトラヒック制御を行う帯域割当処理ステップ
   を有することを特徴とする通信制御方法。

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