JP2015065527A - 通信システム及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 伝送ネットワークにおいて、対象とするパケットについては、地理的に異なる場所にいるどのユーザから受けた場合でも当該ネットワークを通過するための経過時間を等しくすることを保証する。【解決手段】 伝送ネットワークにおいて、遅延等化制御装置２−１、２−２は、ネットワークに入ってきたパケットに対して時刻を含むタイムスタンプ情報を付与する。遅延等化制御装置２−３は、ネットワークから出ていくパケットに対しては、付与されているタイムスタンプ情報の時刻を元に、当該ネットワーク内で遅延させるべき時間を算出し、その時間分滞留させた後で送出を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、通信システム及び通信装置に係り、特に、制御信号／データ信号別に伝送ネットワーク通過時の遅延量を制御する通信システム及び通信装置に関する。

ＰＣや携帯端末の普及によって、Ｗｅｂ上の情報配信サービス、ＴＶやラジオ放送、ＩＰ電話やＳＮＳなどインターネットを利用した情報サービスの開発が加速している。ユーザ数の増加とインターネット上のコンテンツの充実に伴い、通信インフラでは更なる大容量化と高信頼化、及びより高いレベルの安全性が求められている。特に商用目的でのインターネット利用が増加し、消費活動に対しオンライン商取引が占める割合が年々高まっていることから、通信インフラにおいては、通信システムの安定運用に加えて、情報漏洩、改ざん、成りすまし等を含む正否様々なユーザ活動を想定した機能設計が重要となる。
このような状況下でユーザのインターネット利用を促進する施策の一つに、公平性の確保が挙げられる。インターネットなどのＩＰネットワークではベストエフォート型のパケット処理が基本である。そのため、例えば二人のユーザがそれぞれ地理的に離れた場所から携帯端末を用いてインターネットに接続し、それぞれが同時刻に、同一の情報サーバに対して情報配信要求や（商取引における）発注／注文処理をした場合でも、当該情報サーバから両者までの物理的距離（通信回線の長さ）や信号中継装置（ＩＰルータやＬ２スイッチなど）のパケット処理能力の違いなどにより生じる情報サーバと各ユーザ端末との通信時間の差違により情報サーバにおけるサービス受付時刻が異なることが想定される。このようにサービス受付時刻が異なると、多くの場合に先着優先でサービスが提供されるため、この地理条件に起因する通信時間の差分によりユーザ間において不公平が生じてしまうことが想定される。
そのような中で、このネットワークに依存する不公平感を低減する方法が検討されている。ＩＰルータやＬ２スイッチなどに具備されるＱｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（以下ＱｏＳと称す）機能では、ネットワークを流れる多くのトラフィックの中から優先度の高いものを識別して、当該トラフィックを優先的にネットワーク内を通過させる（該当するパケットを各通信装置で優先的に処理する）ことで遅延差を縮小させるなどの技術が知られている。
また、特許文献１に記載の通り、ユーザと情報サーバとを接続するネットワークにおいて、ユーザに近い位置に設置した通信装置が、ユーザが発行する情報サーバ宛てのパケットについて、当該パケットを受信した時刻をタイムスタンプとして付与しておき、サーバ側に近い位置に設置した別の通信装置で当該パケット内のタイムスタンプを参照して、ネットワーク外への転送順序を変更する技術が知られている。また、特許文献１では、ネットワークの遅延時間の公平性を提供するためにサーバ側に近い位置に設置した装置でネットワークの受信時刻から送信元毎に事前に設定された網の遅延時間経過後に宛先へ送出するという手法が開示されている。

特開２０１２−１９９７２８号公報

特許文献１では、ネットワーク内部におけるパケット処理の予期しない輻輳の発生などにより、ユーザ発行のパケットがサーバ側に近い通信装置に到達する時刻が想定時刻よりも遅れた場合であっても、送信元毎に設定された遅延時間の待ち合わせを行うため、パケットが当該ネットワークを通過するために要する時間が通常より長くなる可能性がある。反対にネットワーク内部におけるパケット処理の優先度の変更や経路変更に伴う通過する通信装置数の減少などにより、パケットが想定時刻よりも早くサーバ側に近い通信装置に到達する場合には、パケットが当該ネットワークを通過する時間が通常より早くなる。このようにパケットが通過するのに必要な遅延時間を一定とすることができないといった課題がある。
特許文献１では更に、ユーザに近い通信装置がネットワーク内にパケットを送出する際に時刻情報を含む順序情報を付与する。この場合、Ｗｅｂコンテンツ等のベストエフォートのデータ通信に代表される、遅延時間の公平性と無関係なパケットにも時刻情報及び順序情報が付与されるため、ネットワークを通過する際に該当コネクションに対して余計な帯域が必要となる。また、当該パケットを受信するサーバ側に近い通信装置では、全てのパケットに対して遅延付与を行うため、ネットワーク内でのパケット滞留時間が長びき、トラフィック処理効率が低下する可能性がある。更にサーバ側に近い通信装置では、遅延増大によるサービス停滞を回避するために、ある一定時間をパケット保持時間の上限として処理を実施しなければならないが、遅延時間の揺らぎによって規定時間内に未達となったパケットは破棄される可能性がある。このとき公平性と無関係なパケットが含まれてしまう場合も想定される。

本発明のひとつの目的は、以上の点に鑑み、通信区間に遅延時間を保証することが困難なベストエフォート型ネットワークを含む場合にも、遅延時間を安定させることで高い公平性を確保できる通信システム及び通信装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、公平性を確保すると同時に、ベストエフォート通信のように公平性を必要としないトラフィックの処理効率を低下させない遅延制御機能を備える通信システム及び通信装置を提供することである。

本発明の第１の解決手段によると、
通信システムであって、
第１のネットワーク若しくは第１の装置と伝送ネットワークとを相互接続する第１の通信装置と、
第２のネットワーク若しくは第２の装置と前記伝送ネットワークとを相互接続する第２の通信装置と
を備え、

前記第１の通信装置は、
前記第１のネットワーク若しくは第１の装置から受信するパケットから遅延制御対象となる第１の特定パケットを抽出すると、前記第１の特定パケットを受信した時刻を前記第１の特定パケットにタイムスタンプ時刻として挿入する受信パケット処理部
を備え、前記第１のパケットを前記伝送ネットワークに送信し、

前記第２の通信装置は、
前記伝送ネットワークから受信するパケットから前記タイムスタンプ時刻を含む前記第１のパケットを抽出する送信パケット抽出部と、
前記送信パケット抽出部において抽出された前記第１の特定パケットからタイムスタンプ時刻を読出し、予め定められた前記伝送ネットワーク内の指定遅延時間から、前記第１の特定パケットを受信した時刻と前記タイムスタンプ時刻との差の時間を、引き算して追加遅延時間を算出し、前記第１の特定パケットを前記追加遅延時間が経過するまで保持するための遅延制御部と、
前記追加遅延時間が経過したら、前記遅延制御部から前記第１の特定パケットを受け取り、他のパケットに優先して前記第１の特定パケットを送信するための優先制御部
を備えた
ことを特徴とする通信システムが提供される。

本発明の第２の解決手段によると、
通信装置であって、
第１のネットワーク若しくは第１の装置と伝送ネットワークとを相互接続する場合、
前記第１のネットワーク若しくは第１の装置から受信するパケットから遅延制御対象となる第１の特定パケットを抽出すると、前記第１の特定パケットを受信した時刻を前記第１の特定パケットにタイムスタンプ時刻として挿入する受信パケット処理部
を備え、前記第１のパケットを前記伝送ネットワークに送信し、

第２のネットワーク若しくは第２の装置と前記伝送ネットワークとを相互接続する場合、
前記伝送ネットワークから受信するパケットから前記タイムスタンプ時刻を含む前記第１のパケットを抽出する送信パケット抽出部と、
前記送信パケット抽出部において抽出された前記第１の特定パケットからタイムスタンプ時刻を読出し、予め定められた前記伝送ネットワーク内の指定遅延時間から、前記第１の特定パケットを受信した時刻と前記タイムスタンプ時刻との差の時間を、引き算して追加遅延時間を算出し、前記第１の特定パケットを前記追加遅延時間が経過するまで保持するための遅延制御部と、
前記追加遅延時間が経過したら、前記遅延制御部から前記第１の特定パケットを受け取り、他のパケットに優先して前記第１の特定パケットを送信するための優先制御部
を備えた
ことを特徴とする通信装置が提供される。

本発明によると、通信区間に遅延時間を保証することが困難なベストエフォート型ネットワークを含む場合にも、遅延時間を安定させることで高い公平性を確保できる通信システム及び通信装置を提供することができる。また、本発明によると、公平性を確保すると同時に、ベストエフォート通信のように公平性を必要としないトラフィックの処理効率を低下させない遅延制御機能を備える通信システム及び通信装置を提供することができる。

本実施例における通信システムの基本的な構成例を示すネットワーク図である。 遅延等化制御装置（２−１、２−２、２−３）の機能構成例を示す機能ブロック図である。 伝送ネットワークのユーザ側エッジに設置されるユーザ回線制御インタフェース部の構成例である。 伝送ネットワークのサーバ側エッジに設置されるユーザ回線制御インタフェース部の構成例である。 本実施例におけるネットワーク回線制御インタフェース部の構成例である。 図３の受信パケット処理部２０２における、ユーザ側より受信したパケットに対する処理の流れを示すフローチャートである。 図４の送信パケット処理部２０５にて伝送ネットワーク５側より受信したパケットに対する処理の流れを示すフローチャートである。 本実施例における送信パケット処理部のタイマ満了処理フローチャートの一例である。 本実施例における時刻付与パケット判定テーブルの一例である。 本実施例におけるタイムスタンプ情報を付与されたパケットの一例である。 本実施例における測定パケット挿入部の遅延パケット送信処理フローチャートの一例である。 本実施例におけるパケット振分制御部の受信パケット振分け処理フローチャートの一例である。 本実施例における遅延時間算出部の遅延パケット受信処理フローチャートの一例である。 本実施例における送信情報管理テーブルの一例である。 本実施例における測定時間管理テーブルの一例である。 本実施例における装置管理部のネットワーク遅延時間判定処理のフローチャートの一例である。 本実施例における遅延時間測定の概略シーケンスの一例である。 実施例１の遅延等化ネットワークを適用した場合に異なるユーザ間での等化性を説明するためのタイミングチャートの一例である。 実施例１の遅延等化ネットワークを適用した場合にパケット種別による差分を説明するためのタイミングチャートの一例である。 実施例２における遅延時間管理テーブルの一例である。 実施例２における送信パケット処理部の送信パケット処理フローチャートの一例である。 実施例２の遅延等化ネットワークを適用した場合にパケット種別による差分を説明するためのタイミングチャートの一例である。 図４の優先制御部２０５４にてパケットの送信処理の流れを示すフローチャートである。 本実施例における優先送信時刻管理テーブルの一例である。

Ａ. 概要

本実施例によると、上記課題を解決するために、
伝送ネットワークを介して第１及び第２のネットワークを相互に接続する通信システムにおいて、
前記第１のネットワークと前記伝送ネットワーク、或いは前記第２のネットワークと前記伝送ネットワークとを相互接続する機能を備える遅延等化制御装置であって、
外部リファレンスタイミング情報に装置内部時刻を同期させるタイミング同期部と、
前記遅延等化制御装置が前記第１のネットワークから受信するパケットから特定のパケット種別を抽出する受信パケット抽出部と、
前記パケット抽出部において抽出された第１の特定パケットを受信した時刻を、前記タイミング同期部にて前記外部リファレンスクロックと同期された装置内部時刻情報から入手し、前記特定パケットに挿入するタイムスタンプ部と、
前記遅延等化制御装置が前記伝送ネットワークから受信するパケットから前記装置内部時刻情報を含むパケットを抽出する送信パケット抽出部と、
前記パケット抽出部において抽出された第２の特定パケットからタイムスタンプ情報を読出し、前記読出しタイムスタンプ情報から抽出される中継開始時刻と、外部設定端末より前記遅延等化制御装置に設定される、前記伝送ネットワーク内の指定遅延時間を加えた外部送出時刻と前記タイミング同期部にて同期された装置内部時刻とを比較し、前記第２の特定パケットを当該装置内で保持すべき追加遅延時間を算出し、当該パケットを前記追加遅延時間が経過するまで保持する遅延調整部と、
を具備することを特徴とすることができる。

Ｂ．第１の実施の形態

１．システム

図１は、本実施例における通信システムの基本的な構成例を示すネットワーク図である。伝送ネットワーク５は通信事業者によって提供される伝送ネットワークであり、本実施例はこのネットワーク５に対して遅延時間の等化を実現するものである。本明細書において、このネットワーク５を遅延等化ネットワークと呼ぶ場合がある。
同図に示す通り、伝送ネットワーク５は、中間ノード４−１および４−２と本明細書にて説明する遅延等化制御装置２−１、２−２および２−３を備える。中間ノード４−１および４−２で使用される伝送装置はＩＰルータやＬ２スイッチ等の一般的な伝送装置である。その他のアクセスネットワーク６−１、６−２および６−３とネットワーク５を接続する境界に遅延等化制御装置２−１、２−２および２−３が配置される。さらに、アクセスネットワーク６−１、６−２および６−３配下にユーザ端末１−１および１−２、サーバ３が接続される構成をとる。本図のネットワーク構成例では、遅延等化制御装置２−１、２−２、２−３を通信事業者の提供する伝送ネットワーク５の境界に設置される通信装置としているが、ホームゲートウェイなどの加入者宅内に設置される通信事業者が管理する通信装置としてもよい。
本図では、ユーザＡはユーザ端末１−１を使用し、アクセスネットワークＡ６−１、伝送ネットワーク５、アクセスネットワークＣ６−３を順に経由してサーバ３にアクセスする。ユーザＡは伝送ネットワーク５を経由する際、中間ノードＡ４−１、中間ノードＢ４−２を経由する。同様に、ユーザＢは、ユーザ端末１−２を使用し、アクセスネットワーク６−２、伝送ネットワーク５、アクセスネットワーク６−３を順に経由してサーバ３にアクセスする。ユーザＢは伝送ネットワーク５を経由する際、中間ノードＡ４−１を経由しないで、中間ノードＢ４−２を経由する。このため、通常にアクセスした場合、ユーザＢよりユーザＡの方が伝送ネットワーク５を通過するのに必要な通信の遅延時間が長い場合が多くなることが想定される。

２．遅延等化制御装置

２−１．機能ブロック
図２は、遅延等化制御装置（２−１、２−２、２−３）の機能構成例を示す機能ブロック図である。
遅延等化制御装置（２−１、２−２、２−３。以下、これらをまとめて指す場合は遅延等化制御装置２と称する）は、遅延等化制御装置２全体を管理する装置制御部１０、アクセスネットワーク側のインタフェースであるユーザ回路制御インタフェース部２０（２０−１、…、２０−ｎ）、伝送ネットワーク側のインタフェースであるネットワーク回線制御インタフェース部２１（２１−１、…、２１−ｍ）、それらを相互接続する内部スイッチ部３０、外部からの同期信号のインタフェースであるタイミング同期部４０を備える。なお、同図に出てくる設定端末５０は遅延等化制御装置２に対して設定を行うための端末であり、この例では、本装置の範囲外の装置である。ユーザ回路制御インタフェース部２０およびネットワーク回線制御インタフェース部２１について詳細は後述する。
本実施例において、遅延等化制御装置２−１、２−２はそれぞれアクセスネットワーク６−１、６−２から伝送ネットワーク５に入る遅延制御が必要なパケットに対して時刻情報（タイムスタンプ）を付与し、伝送ネットワーク５へ送信する。そのパケットを伝送ネットワーク５から受け取りサーバ３側に送信する遅延等化制御装置２−３では、遅延等化制御装置２−３が保持する時刻とパケット内の時刻情報（タイムスタンプ）を比較した上で、当該パケットの滞留時間を決定する。このように、ユーザ側の遅延等化制御装置２−１、２−２とサーバ３側の遅延等化制御装置２−３は双方が互いに認識している時刻を使用して連携した動作を行うため、複数の遅延等化制御装置２間で時刻同期（少なくともクロック同期）をとる必要がある。パケット処理の詳細については図３以降で後述する。
時刻／クロック同期（以下、時刻同期と称する）を実現するため、前述のタイミング同期部４０は、ＩＥＥＥ１５８８ｖ２で規定されるＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）やＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などの時刻同期機能を利用して時刻同期を実現する機能を具備する。時刻同期を実現する機能としてＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などの時刻取得機能を利用してもよい。タイミング同期部４０により外部時刻源や外部通信装置との同期が取れた時刻は内部インタフェース２０７を通じて装置内のユーザ回路制御インタフェース部２０、２１などに配られる。

２−２．ユーザ回路制御インタフェース部２０
図３に本実施例においてユーザ側に設置される遅延等化制御装置２−１および２−２のユーザ回路制御インタフェース部２０の機能ブロック構成の一例を示す。後述する図４に示すサーバ側に設置される遅延等化制御装置２−３のユーザ回路制御インタフェース部２０と区別するために、本図の説明においては２０Ａと区分する。
ユーザ回線制御インタフェース部２０Ａは、ユーザネットワークインタフェース（以下、ＵＮＩと略す）側からのパケットの受信を行う物理層（ＰＨＹ）終端部２０１、ＵＮＩ側より受信したパケットに対する処理を行う受信パケット処理部２０２、内部スイッチ部へ送信するパケットを一時的に蓄える内部スイッチ部送信バッファ２０３、タイミング同期部４０より時刻情報を取得するためのインタフェースである同期タイミング制御ＩＦ２０７、装置制御部１０より各種設定を行うためのインタフェースであるＣＰＵ間通信ＩＦ２０８、ユーザ回線制御インタフェース部の管理を行うユーザ回線制御ＩＦ管理部２０９、設定データを保持しておくための不揮発メモリであるバックアップ情報２００を備える。図中には記載をしていないが、ユーザ回線制御インタフェース部２０Ａは、内部スイッチ部側より受信したパケットをＵＮＩ側に送信する一般的な転送機能も有する。
このうち、受信パケット処理部２０２については、受信パケット抽出部２０２１およびタイムスタンプ部２０２２を構成する少なくとも１つ以上のＣＰＵに搭載されたプログラムにて実現することが可能であるし、それぞれの機能に特化した専用ハードウェアとして実現することも可能である。
ユーザ回線制御ＩＦ管理部２０９は、ＣＰＵ間通信ＩＦ２０８を通して装置制御部１０より行われる各種設定を適宜ユーザ回線制御インタフェース部２０Ａに反映させることを可能とする。また、ユーザ回線制御ＩＦ管理部２０９は、前述したようにタイミング同期部４０にて同期が実現された時刻情報をタイミング制御ＩＦ２０７経由で受け取り、ユーザ回線制御インタフェース部２０内の各機能に配信する。さらに、ユーザ回線制御ＩＦ管理部２０９は、ユーザ回線制御インタフェース部２０Ａに設定された情報をパックアップ情報２００に保存しておき、当該機能部がリブートした場合には、バックアップ情報２００を用いて保持された状態へ自律に復帰することを可能とする。
前述のユーザ回線制御インタフェース部２０Ａ内の受信パケット処理部２０２は、機能ブロック部として、受信パケット抽出部２０２１およびタイムスタンプ部２０２２を具備する。
これらの機能は、ユーザ端末１より受信したパケットに対して事前に設定された条件に合致するか判定し、合致したパケットに対して時刻情報を付与する機能を実現する。受信パケット抽出部２０２１では、前述の事前に設定された条件に合致するかどうかの判定を行い、合致したパケットはタイムスタンプ部２０２２に、合致しなかったパケットは内部スイッチ部受信バッファ２０３にそれぞれ渡す処理を行う。事前に設定される条件としては、宛先ＩＰアドレスおよび、宛先ポート番号、ＶＬＡＮ ＩＤ、プロトコル種別など特定のコネクションやサービスを特定するための条件およびそれらの組合せによる条件である。タイムスタンプ部２０２２では、受信パケット抽出部２０２１により選定された特定のパケットのみに対して、装置内で同期されている時刻を付与する処理を行う。

図４に本実施例においてサーバ側に設置される遅延等化制御装置２−３のユーザ回路制御インタフェース部２０の機能ブロック構成の一例を示す。前述した図３に示すユーザ側に設置される遅延等化制御装置２−１、２−２のユーザ回路制御インタフェース部２０と区別するために、本図の説明においては２０Ｂと区分する。
同図に示すように、ユーザ回線制御インタフェース部２０Ｂは、内部スイッチ側から受信したパケットを一時的に蓄える内部スイッチ部受信バッファ２０４、内部スイッチ側より受信したパケットに対する処理を行う送信パケット処理部２０５、ＵＮＩ側へのパケットの物理レイヤ層の送信処理を行うＰＨＹ終端部２０６、タイミング同期部４０より時刻情報を取得するためのインタフェースである同期タイミング制御ＩＦ２０７、装置制御部１０より各種設定を行うためのインタフェースであるＣＰＵ間通信ＩＦ２０８、ユーザ回線制御インタフェース部の管理を行うユーザ回線制御ＩＦ管理部２０９、設定データを保持しておくための不揮発メモリであるバックアップ情報２００を備える。図中には記載をしていないが、ユーザ回線制御インタフェース部２０Ｂは、ＵＮＩ側より受信したパケットを内部スイッチ側に送信する一般的な転送機能も有する。
このうち、送信パケット処理部２０５については、各処理部を構成する少なくとも１つ以上のＣＰＵに搭載されたプログラムにて実現することが可能であるし、それぞれの機能に特化した専用ハードウェアとして実現することも可能である。
既に説明した図３で示した番号と同じ番号を振られた機能部については、同じ機能を実現するものであり、説明は省略する。
前述のユーザ回線制御インタフェース部２０Ｂ内の送信パケット処理部２０５は、機能ブロックとして、送信パケット抽出部２０５１、遅延制御部２０５２、優先制御部２０５４を具備し、また、パケットを遅延させる際に貯めておく調整バッファ２０５３を具備する。
これらの機能は、伝送ネットワーク５より受信したパケットをサーバ３側に送出する際に、他の遅延等化制御装置２にて付与された時刻情報を含むパケットに対して事前に設定された遅延時間を経過した後で送信する機能を実現する。送信パケット抽出部２０５１では、他の遅延等化制御装置２にて付与された時刻情報が含まれるかどうか判定を行い、含まれている場合には遅延制御部２０５２に、含まれていない場合には通常送信キュー２０５７を経て優先制御部２０５４へ渡す処理を行う。遅延制御部２０５２では、パケットに含まれている時刻情報に事前に設定された遅延時間を加算した時刻が、現在時刻を超過しているか判定を行う。超過している場合には、遅延制御部２０５２は、優先送信キュー２０５６を経て優先制御部２０５４へパケットを渡す。この際にパケットに対して超過した時間などの補正情報を付与してもよい。また、超過したパケットは送信不要であれば廃棄してもよい。超過していない場合には、遅延制御部２０５２は、調整バッファ２０５３に該当パケットをプールすると共に超過する時刻までのタイマを起動する。タイマが満了した時点で遅延制御部２０５２は調整バッファ２０５３より該当パケットを取り出し、優先送信キュー２０５６を経て優先制御部２０５４へパケットを渡す。優先制御部２０５４では、送信パケット抽出部２０５１および遅延制御部２０５２からパケットを受け取るが、遅延制御部２０５２より受け取ったパケットを優先して送信する制御処理を行う。詳細については後述するが、厳密な遅延制御を行うために、優先制御部２０５４では、優先送信キュー２０５６内のパケットの送出予定時間およびパケットサイズを読み出すことで、そのパケット送出の帯域を確保するために、そのタイミングでの通常送信キュー２０５７からの読み出しを停止する機能も持つ。

図２４は、優先送信時間管理テーブルＴ６０の構成の一例を示す。同図に示すように、優先送信時間管理テーブルは、エントリを管理する管理番号Ｔ６０１、優先パケットを送信する（予定）時刻を表す優先送信時刻Ｔ６０２、その優先パケットのパケット長Ｔ６０３、該当エントリが送信済みか未送信かを示す送信フラグＴ６０４を含む。例えば後述の図２３にて説明するように、優先送信時刻Ｔ６０２は、エントリの中から次に送信すべき優先パケットの送信時刻を検索するのに用いられる。パケットサイズＴ６０３は送信完了時刻を想定するための補助情報である。送信フラグＴ６０４は、送信済みか未送信かを判定するフラグであり、登録時は未送信で登録され、優先制御部２０５４により送信が完了した時点で送信済みに変更される。

図３および図４にて示したユーザ回線制御インタフェース部２０は、本装置が収容する回線に応じて１つの本装置に対してユーザ回線制御インタフェース部２０Ａまたは２０Ｂのどちらかのみを割り当ててもよいが、収容する回線が混在する場合などは、１つの本装置に対してユーザ回線制御インタフェース２０Ａおよび２０Ｂを割り当てることも可能である。また、図３および図４に示した機能を併せ持つ１つのユーザ回線制御インタフェース部としてもよい。
図６は、図３に示す受信パケット処理部２０２にてユーザ側より受信したパケットを処理するフローチャートの具体例を示している。受信パケット抽出部２０２１では、ＰＨＹ終端点にて受信したパケットの内容（例えば、宛先ＩＰアドレス、宛先ポート番号、プロトコル種別など）を確認して、事前に登録されている後述する図９に示すような時刻付与パケット判定テーブル内の条件に一致するパケットかどうか判定する（Ｓ１０１）。前述Ｓ１０１の処理の判定条件に一致したパケットの場合には、タイムスタンプ部２０２２において本装置内で管理している時刻を基に受信時刻を示すタイムスタンプ情報を付与する（Ｓ１０２）。すなわち、前述Ｓ１０１の処理において判定条件に一致しなかったパケットの場合には、タイムスタンプ情報は付与しない。その後、内部スイッチ３０側の送信バッファに受信パケットを格納する（Ｓ１０３）。その後内部スイッチ部３０を通じて出力先に通じるネットワーク回線制御インタフェース部２１に転送され、ネットワーク回線制御インタフェース２１より伝送ネットワーク５へ送信される。
なお、タイムスタンプを付与する特定パケットには、例えば、ＩＥＥＥ１５８８ ＰＴＰの通信所要時間測定信号と、電子商取引における商品又は情報の発注乃至要求信号と、音声通信や放送などリアルタイムストリーミング信号のうちいずれかを含むことができる。

図７は、図４に示す送信パケット処理部２０５の点線で囲まれた範囲内に含まれる機能にてネットワーク側より受信したパケットを処理するフローチャートの具体例を示している。送信パケット抽出部２０５１では、内部スイッチ部受信バッファより送られてきたパケットにタイムスタンプ情報があるかどうかの判定を行う（Ｓ２０１）。タイムスタンプが付与されていた場合には、遅延制御部２０５２にてパケットに付与されているタイムスタンプ情報から伝送ネットワーク５に入った時刻（受信時刻Ｔｔとする）を読み取る（Ｓ２０２）。さらに、遅延制御部２０５２は、後述する算出方法により該当パケットを本装置内で遅延させる時間（追加遅延時間Ｄ）の算出を行い（Ｓ２０３）、ユーザ側の遅延等化制御装置２−１、２−２にてパケットに付与されたタイムスタンプ情報を削除する（Ｓ２０４）。つぎに、遅延制御部２０５２は、タイムスタンプ情報を削除後のパケット長を算出する（Ｓ２０５）。遅延制御部２０５２は、優先送信時間管理テーブルＴ６０に対して、現在時刻にＳ２０３で算出した値を足した時刻を該当パケットの優先送信時刻Ｔ６０２として、ステップＳ２０５の算出結果をパケットサイズＴ６０３としてそれぞれ登録する（Ｓ２０６）。遅延制御部２０５２は、ステップＳ２０３の算出処理で求めた追加遅延時間が０より大きいか判定を行う（Ｓ２０７）。追加遅延時間が０より大きい場合は、遅延制御部２０５２は、その追加遅延時間が満了するまでのタイマを登録し（Ｓ２０９）、調整バッファ２０５３に該当パケットを格納する（Ｓ２１０）。なお、Ｓ２０６の登録処理の際、既に優先送信時間管理テーブルＴ６０が一杯となっていた場合には、送信フラグＴ６０４が送信済みとなっているエントリに上書きする。
遅延制御部２０５２においてステップＳ２０７の算出処理で求めた追加遅延時間が０以下である場合には、遅延制御部２０５２は、該当パケットを優先送信キュー２０５６に格納する（Ｓ２０８）。なお、ステップＳ２０８で、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄ等の適宜のフィールドに補正情報を付加して該当パケットを優先送信キュー２０５６へ格納するようにしてもよいし、あるいは、該当パケットを廃棄するようにしてもよい。例えば、時刻同期用のＰＴＰを遅延等化処理対象とした場合、指定遅延時間超過パケットをそのまま出力すると、パケットの揺らぎが発生するなどにより同期精度への影響などが懸念される場合があるため、この場合には、廃棄、又は補正情報付加によるメリットが考えられる。
前述のステップＳ２０１の処理において、タイムスタンプが付与されていないと判定されたパケットは、送信パケット抽出部２０５１により、通常送信キュー２０５７へ格納される（Ｓ２１１）。
前述のパケットを本装置内で遅延させる時間（追加遅延時間）Ｄは下式（１）で算出する。

Ｄ＝Ｔｔ＋Ｄｎｅｔ−Ｔｒ ・・・・・・・・・・・・・・・（１）

このとき、Ｄｎｅｔは事前に設定された該当ネットワークで遅延させる指定遅延時間、Ｔｒはパケットを受信した遅延制御装置内の時刻である。Ｄｎｅｔを事前に設定するにあたっては、例えば、該当ネットワークで想定される最大遅延時間を調査し、その値に許容可能なマージン時間を足した値をＤｎｅｔとして設定することができる。また、式（１）による算出結果が０より小さい値になった場合には、０とする。

図８は、図４に示す送信パケット処理部２０５にて調整バッファ２０５３に貯めておいたパケットを送出するタイミングが来たことを示すタイマが満了した場合の処理フローチャートの具体例を示している。遅延制御部２０５２では、タイマ満了した該当するパケットを特定しバッファから取り出し（Ｓ２５１）、優先送信キュー２０５６に格納する（Ｓ２５２）。

図２３は、図４に示す送信パケット処理部２０５にて優先制御部２０５４の優先送信制御処理フローチャートの具体例を示している。優先制御部２０５４は、図２４で上述した優先送信時間管理テーブルＴ６０より、送信フラグＴ６０４が未送信となっているエントリが存在するか確認する（Ｓ７０１）。該当するエントリが１つ以上ある場合、優先制御部２０５４は、未送信となっているエントリの中で優先送信時刻Ｔ６０２の中から一番小さい時刻を次に優先的に送信すべきパケットの送信予定時刻（Ｔｎｅｘｔ）として取得する（Ｓ７０２）。優先制御部２０５４は、非優先パケットが送信可能な時間（Ｄｎｏｎ）を、次に優先的に送信すべきパケットの送信予定時刻（Ｔｎｅｘｔ）から現在時刻を引いた値として算出する（Ｓ７０３）。優先制御部２０５４は、ステップＳ７０３で算出した値が０より大きいか判定を行う（Ｓ７０５）。０より大きい場合には、優先制御部２０５４は、非優先キューにパケットがあるか確認する（Ｓ７０６）。非優先キューにパケットがある場合は、優先制御部２０５４は、非優先パケット送信可能な時間（Ｄｎｏｎ）内にそのパケットが送信完了するかを該当非優先パケットのパケット長により判定を行う（Ｓ７０７）。非優先パケットが送信可能な時間（Ｄｎｏｎ）内に送信完了する場合には、優先制御部２０５４は、非優先キューよりパケットを取得しＰＨＹ終端部２０６へ送信し（Ｓ７０８）、先頭の処理ステップＳ７０１に戻る。ステップＳ７０６の判定処理にて非優先キューにパケットがない場合、およびステップＳ７０７の判定処理にて非優先パケット送信可能な時間（Ｄｎｏｎ）内に非優先キューのパケットを送信不可の場合には、優先制御部２０５４は、次に優先的に送信すべきパケットの送信予定時刻（Ｔｎｅｘｔ）まで待機する（Ｓ７０９）。優先制御部２０５４は、待機した後に、優先キューよりパケットを取得しＰＨＹ終端部２０６へ送信を行う（Ｓ７１０）。優先制御部２０５４は、送信したパケットに対する優先送信時間管理テーブルＴ６０内の送信フラグＴ６０４を送信済みに変更して先頭の処理ステップＳ７０１に戻る。ステップＳ７０５の判定にて、非優先パケットが送信可能な時間（Ｄｎｏｎ）が０以下の場合には、優先制御部２０５４は、優先キューよりパケット取り出しＰＨＹ終端部２０６へ送信を行う（Ｓ７１０）。ステップＳ７０１の判定にて、優先送信時間管理テーブルＴ６０内に送信フラグＴ６０４が未送信となっているエントリが１つも登録されていない場合には、優先制御部２０５４は、非優先パケット送信時間を予め定められた最大値とする（Ｓ７０４）。以降の処理はステップＳ７０５以下の同様な処理を行うため説明は省略する。

図９では、ユーザに近い遅延等化制御装置２−１、２−２においてタイムスタンプ情報を付与するパケットを判定するための条件を保持しておく時刻付与パケット判定テーブルＴ１０の一例を示している。本テーブルは管理番号Ｔ１０１と時刻付与パケット判定条件Ｔ１０２〜Ｔ１０５により構成される。この例では、時刻付与パケット判定条件として、宛先ＩＰアドレスＴ１０２、宛先ポート番号Ｔ１０３、プロトコル種別Ｔ１０４およびＶＬＡＮ ＩＤＴ１０５を含む場合を示している。これらの条件は、保守者により設定端末５０より装置制御部１０を通して設定され、装置制御部より各ユーザ回線制御インタフェース部２０に対して設定された契機で条件の追加・更新・削除が行われる。また、時刻付与パケット判定条件のうち、１つまたは複数の条件を組み合わせて使用することを可能とする。
タイムスタンプ情報は、中間ノード４−Ａおよび４−Ｂの伝送処理に影響を及ぼさない位置に挿入する必要がある。例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）上でＩＰアドレスによる通信を行う場合には、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ヘッダおよびＩＰアドレスヘッダの情報を元にＱｏＳ制御や伝送処理が行われることが想定される。

図１０に、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームかつＩＰパケット通信をする場合のタイムスタンプを付与したフレーム構成の一例を示す。この例ではＩＰヘッダの独自のオプションフィールドとして、ヘッダの最後にタイムスタンプ情報を付与している。タイムスタンプ情報は、独自のオプション種別を表すタイプ情報と、タイムスタンプ情報の長さ情報、時刻情報を含む。この独自オプションの代わりに、当該ネットワーク内でｔｉｍｅｓｔａｍｐオプションを使用する予定が無い場合には、ＩＰのオリジナルオプションｔｉｍｅｓｔａｍｐを使用してもよい。この図ではＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームの場合を示しているがＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈ）パケットの場合でも、ＭＰＬＳのペイロード内にＩＰアドレスを含む場合は同様な構成が可能となる。ＭＰＬＳのペイロード内にＩＰアドレスを含まない場合には、ＭＰＬＳヘッダとＭＰＬＳペイロード間にタイムスタンプ情報を付与することで実現可能である。

２−３．ネットワーク回路制御インタフェース部２１
図５に本実施例におけるネットワーク回路制御インタフェース部２１のブロック図の一例を示す。同図に示すように、ネットワーク回線制御インタフェース部２１は、内部スイッチ部から受信したパケットを一時的に保持する内部スイッチ部受信バッファ２１１、パケット転送制御を行うパケット転送制御部２１２、伝送ネットワークインタフェース（以下、ＮＮＩと略す）側とパケットの送受信を行うＰＨＹ終端部２１３、ＮＮＩ側のネットワーク遅延時間の測定を行うネットワーク遅延測定部２１４、ＮＮＩ側より受信したパケットの振分けを行うパケット振分制御部２１５、内部スイッチ部に送信するパケットを一時的に保持する内部スイッチ部送信バッファ２１６、ネットワーク回線制御インタフェース部の管理を行うユーザ回線制御ＩＦ管理部２１７、タイミング同期部４０より時刻情報を取得するためのインタフェースである同期タイミング制御ＩＦ２１８、装置制御部１０より各種設定を行うためのインタフェースであるＣＰＵ間通信ＩＦ２１９、設定データを保持しておくための不揮発メモリであるバックアップ情報２１Ａを備える。
前述のネットワーク回線制御インタフェース部２１内のネットワーク遅延測定部２１４は、機能ブロックとして測定パケット挿入部２１４１および遅延時間算出部２１４２、時間管理部２１４３を具備する。
これらの機能は、ユーザ側に近い方に設置される遅延等化制御装置２−１および２−２と、サーバ側に近い方に設置される遅延等化制御装置２−３との間のネットワーク遅延時間を測定する機能を実現する。時刻管理部２１４３では、特定の時刻になった時点で測定パケット挿入部に対して定期的に通知を行う。測定パケット挿入部２１４１では、事前に登録されている対向装置に対して（図１の例ではユーザ側に近い方に設置される遅延制御装置２−１および２−２からサーバ側に近い方に設置される遅延制御装置２−３に向けて）自装置で管理している時刻情報を載せた遅延測定パケットを送出する。遅延時間算出部２１４２では、パケット振分制御部２１５から受信した前述の遅延測定パケット内に含まれる時刻情報と送信元ＩＰアドレスより、該当装置間の遅延時間を自装置の現在時刻からパケット内に含まれる時刻情報の時刻を引くことで算出しその情報をネットワーク回線制御ＩＦ管理部２１７に通知する。
本機能は保守者により設定端末５０より装置制御部１０を通して機能を停止する、または利用するといった設定が可能である。また、本機能により測定されたネットワーク遅延時間は、装置管理部１０に集められ、該当ネットワークに対する遅延等化時間を算出するのに使用される。保守者により設定端末５０より装置制御部１０を通して設定することが可能なネットワーク遅延時間の代わりに、この機能により算出された値をネットワーク遅延時間として使用することを可能とする。
ネットワーク回線制御ＩＦ管理部２１７では、パケット振分け制御部２１５から通知された送信元ＩＰアドレスと遅延時間情報の組合せの情報をＣＰＵ間通信ＩＦ２１９経由で装置管理部１０に通知する。

図１４に、前述した送信情報管理テーブルＴ３０の一例を示す。同図に示すように、送信情報管理テーブルＴ３０は、エントリを管理する管理番号（Ｔ３０１）、送信対象のネットワーク名称（Ｔ３０２）、どのようなパケットとして送信するかといった送信パケット条件（Ｔ３０３）、該当エントリが有効か無効かを示す有効/無効フラグ（Ｔ３０４）を含む。この例では、送信パケット条件（Ｔ３０３）として宛先ＩＰアドレス（Ｔ３０３１）、プロトコル種別（Ｔ３０３２）、ＶＬＡＮ ＩＤ（Ｔ３０３３）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレーム長（Ｔ３０３４）で構成された場合である。これらの管理情報は、保守者により設定端末５０より装置制御部１０を通して設定され、装置制御部より各ネットワーク回線制御インタフェース部２１に対して設定された契機で条件の追加・更新・削除が行われる。また、送信パケット条件のうち、１つまたは複数の条件を組み合わせて使用することを可能とする。

図１１では、ネットワーク遅延測定部２１４にて遅延等化制御装置２−１又は２−２と遅延等化制御装置２−３間のネットワーク遅延時間を測定するためのパケットを送信するフローチャートの具体例を示している。同図に示す処理は前述の通り、時刻管理部２１４３から定期的に通知を受け起動される。測定パケット挿入部２１４１では、上述した図１４の送信情報管理テーブルＴ３０の先頭から順に判定を行い、事前に登録されている宛先ＩＰアドレスの中から送信すべき宛先があるか判定を行う（Ｓ３０１）。送信すべき宛先がある場合には、測定パケット挿入部２１４１は、さらに該当宛先ＩＰアドレスは有効設定（Ｔ３０４）されているか判定を行う（Ｓ３０２）。宛先ＩＰアドレスが有効である場合には、測定パケット挿入部２１４１は、送信情報管理テーブルＴ３０（例えば、送出パケット条件Ｔ３０３）に従ったパケットを生成する（Ｓ３０３）。さらに、測定パケット挿入部２１４１は、自装置で管理している時刻をタイムスタンプ情報に入れて付与し（Ｓ３０４）、該当パケットをパケット転送制御部２１２向けのキューに格納する（Ｓ３０５）。その後、測定パケット挿入部２１４１は、送信情報管理テーブルＴ３０内の次のエントリに変更し（Ｓ３０６）、ステップＳ３０１の処理に戻る。ステップＳ３０２の判定において、無効に設定されていた場合には、測定パケット挿入部２１４１は、該当アドレスに対する遅延測定パケットは送信せず、次のエントリに変更し（Ｓ３０６）、ステップＳ３０１の処理に戻る。測定パケット挿入部２１４１は、他の宛先アドレスに対しても同様な処理を行い、送信すべき宛先が無くなるまで送信処理を行う。ステップＳ３０１の処理で送信すべきアドレスが無くなった場合には処理を終了する。

図１２では、ネットワーク回線制御インタフェース部２１のパケット振分け制御部２１５にてＰＨＹ終端部２１３より受信パケットが送られてきた際の振分け制御のフローチャートの具体例を示している（Ｓ４００）。パケット振分け制御部２１５では、受信したパケットの宛先ＩＰアドレスが自装置のＩＰアドレスであるか判定を行う（Ｓ４０１）。受信したパケットが自装置ＩＰアドレスであった場合には、パケット振分け制御部２１５は時刻情報が含まれているかどうかの判定を行う（Ｓ４０２）。時刻情報が含まれている場合には、パケット振分け制御部２１５はそのパケットを遅延測定パケットと判断してネットワーク遅延測定部２１４に該当パケットを渡す（Ｓ４０３）。ステップＳ４０１の処理で自装置のＩＰアドレスで無かった場合および、ステップＳ４０２の処理で時刻情報が含まれていなかった場合には、パケット振分け制御部２１５は、遅延測定パケット以外のパケットと判断して該当パケットを内部スイッチ送信バッファへ格納する（Ｓ４０４）。

図１３では、ネットワーク回線制御インタフェース部２１のネットワーク遅延測定部２１４にて、前述のようにパケット振分け制御部２１５より遅延測定パケットと判断されたパケットが送られてきた際のフローチャートの具体例を示している（Ｓ４５０）。遅延時間算出部２１４２では、送信元ＩＰアドレスが予め事前に登録されている監視対象ＩＰアドレスのリストに含まれるか確認し、該当パケットを送信してきた対向装置が監視対象であるか判定を行う（Ｓ４５１）。監視対象である場合には、遅延時間算出部２１４２は、受信パケットよりタイムスタンプ情報を取得する（Ｓ４５２）。遅延時間算出部２１４２は、送られてきたタイムスタンプ情報より取得した時刻より自装置の現在時刻が新しい時刻であるか判定を行う（Ｓ４５３）。自装置の現在時刻の方が新しい時刻であった場合、遅延時間算出部２１４２は、タイムスタンプ情報と自装置の現在時刻の差分を算出する（Ｓ４５４）。遅延時間算出部２１４２は、その算出した値と送信元ＩＰアドレスの情報をネットワーク回線制御ＩＦ管理部２１７へ通知し（Ｓ４５５）、受信パケットを解放して（Ｓ４５６）処理を終了する。ステップＳ４５１の判定にて送信元ＩＰアドレスが監視対象外であった場合および、ステップＳ４５３の判定にてタイムスタンプ情報の時刻が自装置の現在時刻よりも新しいと判定された場合には、遅延時間算出部２１４２は、受信パケットを解放し（Ｓ４５６）処理を終了する。

２−４．ネットワークに対する指定遅延時間Ｄｎｅｔ
装置制御部１０では複数のネットワーク回線制御インタフェース部より前述のネットワーク遅延時間の測定結果および対向装置のＩＰアドレス情報が送られてくるため、装置全体でまとめて管理する必要がある。
図１５に、装置制御部１０で管理する測定遅延時間管理テーブルＴ４０の一例を示す。同図に示すように、測定情報管理テーブルは、エントリを管理する管理番号Ｔ４０１、本装置が収容する複数の伝送ネットワークから特定のネットワークを識別し、当該ネットワーク単位で最大遅延時間を管理するネットワーク情報Ｔ４０２、送信元を識別し、送信元単位での情報を管理する送信元情報Ｔ４０３を含む。この例では、ネットワーク情報Ｔ４０２は、ネットワーク名称Ｔ４０２１および最大遅延時間Ｔ４０２２で構成されている。また、送信元情報Ｔ４０３は、送信元ＩＰアドレスＴ４０３１、最大遅延時間Ｔ４０３２、過去の測定結果（過去データ）Ｔ４０３３で構成されている。本テーブルの具体的な使用方法は図１６の中で説明する。

図１６では、図１３の処理フローチャートにより算出されたネットワーク遅延時間の測定結果および対向装置のＩＰアドレスが送られてきた際、装置制御部１０での処理フローチャートの具体例を示す。装置制御部１０では、前述の図１５の測定遅延時間管理テーブルＴ４０内に該当する送信元ＩＰアドレスが存在するか確認し管理対象であるか判定する（Ｓ６０１）。管理対象である場合には、装置制御部１０は、該当ＩＰアドレスの一定期間保持されている過去の測定結果（過去データ）Ｔ４０３３の中で期間を過ぎた古い情報を削除し、今回送られてきた情報を追加することで、遅延時間測定情報を更新する（Ｓ６０２）。装置制御部１０は、該当ＩＰアドレスの遅延時間測定情報の中で最大となるものを算出し、送信元ＩＰアドレス毎の最大遅延時間Ｔ４０３２の情報を更新する（Ｓ６０３）。さらに、装置制御部１０は、その更新された情報を含めて該当ＩＰアドレスが属するネットワークの遅延時間の中で最大遅延時間となる値を算出し、ネットワークＴ４０２毎の最大遅延時間Ｔ４０２２情報を更新する（Ｓ６０４）。装置制御部１０は、その更新されたネットワークＴ４０２内の最大遅延時間Ｔ４０２２が更新前の前回の値と変更があるか判定する（Ｓ６０５）。変更があった場合には、装置制御部１０は、該当ネットワークに対する遅延時間を後述する式（２）を用いて算出する（Ｓ６０６）。装置制御部１０は、事前に外部の設定端末５０より設定されている遅延等化装置に対するコンフィグ情報が、遅延測定により算出された値をネットワーク遅延時間として使用する設定となっているか判定を行う（Ｓ６０７）。使用する設定となっている場合には、装置制御部１０は、該当ネットワーク遅延時間が変更されたことをユーザ回線インタフェース制御部２０に通知し（Ｓ６０８）、処理を終了する。ステップＳ６０１の処理にて送信元ＩＰアドレスが管理対象外であった場合には、装置制御部１０は、処理を終了する。また、ステップＳ６０５の処理にて最大遅延時間が前回値と同じであった場合および、ステップＳ６０７の処理にてネットワーク遅延時間としては使用しない設定になっていた場合には、装置制御部１０は、ユーザ回線インタフェース制御部２０への通知は行わず処理を終了する。
ネットワーク内の最大遅延時間Ｄｍａｘを元にネットワークに対する遅延時間（指定遅延時間）Ｄｎｅｔを算出する式を式（２）に示す。

Ｄｎｅｔ ＝ Ｄｍａｘ ＋ Ｄｅｑｐ ＋ Ｄｍｒｇ ・・・・・・（２）

このとき、Ｄｅｑｐは遅延装置内の遅延時間、Ｄｍｒｇは該当ネットワークに対して取り得るマージン時間である。Ｄｍｒｇについては、例えば、Ｄｍａｘの１／１０の時間と決めてもよいし、保守者により設定端末５０より装置制御部１０を通して設定された値としてもよい。

３．シーケンス
図１７に、図１のネットワーク構成において本実施例が適用された場合に自律でネットワーク遅延時間を測定する遅延等化制御装置２間の概略シーケンスの具体例を示す。同図においてユーザ側に近い遅延等化制御装置２−１（図中の「本装置Ａ」）および２−２（図中の「本装置Ｂ」）は、前述の図１１の処理にて自装置内の送信時点での時刻情報を含むタイムスタンプ情報付きのパケットをサーバ側に近い遅延等化制御装置２−３（図中の「本装置Ｃ」）に対して送信する。それぞれのパケットは伝送ネットワーク５内のネットワーク経路に従い中間ノードＡ４−１および中間ノードＢ４−２を経由してサーバ側に近い遅延等化制御装置２−３（図中の「本装置Ｃ」）に到達する。サーバ側に近い遅延等化制御装置２−３（図中の「本装置Ｃ」）では、前述の図１２および図１３の処理にて該当対向装置との遅延時間を算出する。ユーザ側に近い遅延等化制御装置２−１（図中の「本装置Ａ」）および２−２（図中の「本装置Ｂ」）では、前述のパケットの送信を定期的に行う。
図１８は、図１のネットワーク構成において、本実施例が適用された場合に複数のユーザに対して伝送ネットワーク５を通過する遅延時間が等化される例のタイミングチャートを示す。この例では、伝送ネットワーク５は、遅延時間Ｄｎｅｔで等化する遅延等化ネットワークと定義する。
同図において、ユーザＡおよびユーザＢからサーバＣに向けて送られるパケットは、図９に示す時刻付与パケット判定テーブルＴ１０に登録された条件に合致する遅延等化対象パケットとする。ユーザＡよりサーバＣに向けて送られたパケットは遅延等化制御装置２−１（図中の「本装置Ａ」）に届くと、到着した時刻Ｔａをタイムスタンプ情報として付与されて中間ノードＡ４−１に送付される。その後、中間ノードＡ４−１より中間ノードＢ４−２に転送される際に、輻輳などによる揺らぎが発生し通常より遅れて中間ノードＢ４−２に到着し、さらに転送されて遅延等化制御装置２−３（図中の「本装置Ｃ」）に時刻Ｔｃａに到着したものとする。一方、ユーザＢよりサーバＣに向けて送られたパケットは遅延等化制御装置２−２（図中の「本装置Ｂ」）に届くと、到着した時刻Ｔｂをタイムスタンプ情報として付与された中間ノードＢ４−２に送付される。その後、中間ノードＢ４−２より転送され遅延等化制御装置２−３（図中の「本装置Ｃ」）に時刻Ｔｃｂに到着したものとする。従って、この例では事前に想定できる物理的なネットワーク構成により発生する通常の遅延差に加えて、実際にパケットを通してみないと分らない輻輳などによる揺らぎの遅延差によりネットワーク通過時間に差分が発生していることになる。
ユーザＡおよびＢからのパケットを受け取った遅延等化制御装置２−３（図中の「本装置Ｃ」）では、前述の式（１）に沿って同図中に示すように遅延時間ＤａおよびＤｂを算出しその時間分装置内で遅延させてから送信を行うため、ユーザＡから送られたパケットは時刻Ｔｓａに、ユーザＢから送られたパケットは時刻Ｔｓｂにそれぞれ送られることとなる。これにより、次式のように、ユーザＡ、Ｂのパケットが遅延等化ネットワークに到着した時間ＴａおよびＴｂ間の時間差と、それぞれが遅延等化ネットワークから送出された時間ＴｓａおよびＴｓｂ間の時間差を同じとすることが可能となる。言い換えればユーザＡのパケットが遅延等化ネットワークに到着した時間Ｔａから送出された時間Ｔｓａまでの時間差と、ユーザＢのパケットが遅延等化ネットワークに到着した時間Ｔｂから送出された時間Ｔｓｂまでの時間差を同じＤｎｅｔとすることが可能になる。
Ｄａ＝Ｄｎｅｔ−（Ｔｃａ−Ｔａ）
Ｄｂ＝Ｄｎｅｔ−（Ｔｃｂ−Ｔｂ）
Ｔｓａ＝Ｔｃａ＋Ｄａ＝Ｄｎｅｔ＋Ｔａ
Ｔｓｂ＝Ｔｃｂ＋Ｄｂ＝Ｄｎｅｔ＋Ｔｂ
Ｔｓｂ−Ｔｓａ＝Ｔｂ−Ｔａ

図１９は、本実施例が適用された図１のネットワーク構成において、ユーザＡから遅延パケット対象のパケットとベストエフォートのパケットが送られた場合の処理を示すタイミングチャートの一例である。この例では、図１８と同様に、伝送ネットワーク５は、遅延時間Ｄｎｅｔで等化する遅延等化ネットワークと定義する。
同図では、ユーザＡはサーバＣに対して、図９に示す時刻付与パケット判定テーブルＴ１０に登録された条件に合致する遅延等化対象パケットを２つ（図中のＡ１およびＡ３）、および時刻付与パケット判定テーブルＴ１０に登録された条件に合致しない通常のベストエフォートのパケットを２つ（図中のＡ２およびＡ４）の合計４つのパケットを送信した場合の例を示している。遅延等化対象パケットは遅延等化制御装置２−１（図中の「本装置Ａ」）に届くと、到着した時刻ＴａおよびＴｃをタイムスタンプ情報として付与されて中間ノードＡ４−１に送付される。一方のベストエフォートパケットは、遅延等化制御装置２−１では時刻情報の付与はされずに中間ノードＡ４−１に送付される。その後、中間ノードＡの処理輻輳発生などの影響などを受け、遅延等化制御装置２−３（図中の「本装置Ｃ」）にそれぞれ時刻Ｔｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ３、Ｔｃ４に時刻に到着したものとする。
パケットを受け取った遅延等化制御装置２−３（図中の「本装置Ｃ」）では、タイムスタンプ情報を含む遅延等化対象パケットに対しては、前述の式（１）に沿って同図中に示すように遅延時間Ｄａ１およびＤａ３を算出し、その時間分装置内で遅延させてから送信を行う。これにより図１８と同じように遅延等化ネットワークをＤｎｅｔかけて通過する。
これに対して、通常のベストエフォートパケットについては、タイムスタンプ情報が付与されていないため、遅延等化制御装置２−３（図中の「本装置Ｃ」）では遅延処理などは行わず、そのままサーバＣ側へ転送されるため、通常通りの転送が可能となる。

Ｃ．第２の実施の形態

実施例１では、遅延対象パケットが伝送ネットワーク５を一律同じ時間で通過する例を示したが、本実施例では、パケット種別により通過させる時間を変更することが可能となる遅延等化制御装置の例を説明する。
ネットワーク構成例としては図１と同じであり、説明を省略する。
また、ユーザに近い側に設置する遅延等化制御装置２−１および２−２については、装置構成および機能ブロック、実施する処理については実施例１と同じであり、説明を省略する。
サーバ側に近い側に設置する遅延等化制御装置２−３については、装置構成および機能ブロックは実施例１と同じであり、説明を省略する。

図２０に、本実施例でサーバ側に設置する遅延等化制御装置２−３において管理する遅延時間管理テーブルＴ２０の一例を示す。本図に示すように、遅延時間管理テーブルＴ２０は管理番号Ｔ２０１および対象パケット判定条件Ｔ２０２〜Ｔ２０５、ネットワーク遅延時間Ｔ２０６を含む。この例では、対象パケット判定条件として、宛先ＩＰアドレスＴ２０２、宛先ポート番号Ｔ２０３、プロトコル種別Ｔ２０４、ＶＬＡＮ ＩＤＴ２０５の４つの組合せとしているが、パケットを特定することが可能であれば、これ以外の条件も含めて１つまたは複数の条件の組合せとしてもよい。ネットワーク遅延時間Ｔ２０６は、対象パケット判定条件に合致したパケットに対して、伝送ネットワーク５に到着した時刻から送出するまでに遅延させる時間（指定遅延時間）Ｄｎｅｔｉを示す。遅延時間管理テーブルＴ２０は、保守者により設定端末５０より装置制御部１０を通して設定され、装置制御部より各ユーザ回線制御インタフェース部２０に対して設定された契機で条件の追加・更新・削除が行われる。

図２１に本実施例でサーバ側に近い側に設置する遅延等化制御装置２−３において、図４に示す送信パケット処理部２０５にてネットワーク側より受信したパケットを処理するフローチャートの具体例を示している。送信パケット抽出部２０５１では、内部スイッチ部受信バッファより送られてきたパケットにタイムスタンプ情報があるかどうかの判定を行う（Ｓ５０１）。タイムスタンプ情報が含まれている場合には、遅延制御部２０５２に送られ、遅延制御部２０５２において、遅延時間管理テーブルＴ２０の対象パケット判定条件（図２０におけるＴ２０２〜Ｔ２０５）に合致するかどうかの判定を行う（Ｓ５０２）。対象パケット判定条件に合致した場合には、遅延制御部２０５２は、パケット内の時刻情報を取得し（Ｓ５０３）、その取得した時刻Ｔｔ、遅延時間管理テーブルＴ２０の該当条件に対するネットワーク遅延時間（指定遅延時間）（図２０におけるＴ２０６である）Ｄｎｅｔｉ、該当装置の時刻Ｔｒを利用して本装置で遅延させる時間（追加遅延時間）Ｄｉを算出する。下式（３）に算出方法を示す。

Ｄｉ＝Ｔｔ＋Ｄｎｅｔｉ−Ｔｒ ・・・・・・・・・（３）

以降のステップＳ５０５〜Ｓ５１１の処理については、図７のステップＳ２０４〜Ｓ２１０の処理と同じであるため、説明は省略する。また、同図のステップＳ５０１の判定にてタイムスタンプ情報がない場合の処理については、図７のステップＳ２０１の判定にてタイムスタンプ情報がない場合の処理と同じであるため、説明は省略する。
同図のステップＳ５０２の判定にて遅延時間管理テーブルＴ２０の条件に合致しなかった場合には、遅延制御部２０５２は、タイムスタンプ情報を削除し（Ｓ５１２）、通常送信キューに格納する（Ｓ５１３）。
上記以外の送信パケット処理部２０５の処理シーケンス（図８および図２３）については実施例１と同様なため、説明は省略する。

図２２に、本実施例が適用された図１のネットワーク構成において、ユーザＡから２種類（映像、音声）の遅延等化対象パケットが送られた場合の処理を示すタイミングチャートの一例を示す。この例では遅延等化ネットワークの通過時間として、片方向の通信である映像の遅延等化対象パケットには比較的余裕をもった値のＤｍｏｖの時間が、双方向の通信である音声の遅延等化対象パケットには比較的通過時間に近い値のＤｓｎｄの時間が事前に設定されているものとする。
同図では、ユーザＡがサーバＣに対して映像と音声の遅延等化対象パケットを２つずつ送信している。第１の映像の遅延等化対象パケットは、遅延等化制御装置２−１（図中の「本装置Ａ」）に届くと、到着した時刻Ｔ１をタイムスタンプ情報として付与され、中間ノードＡに対して送信される。同様に第１の音声の遅延等化対象パケットはＴ２、第２の音声の遅延等化対象パケットはＴ３、第２の映像の遅延等化対象パケットはＴ４のそれぞれの遅延等化制御装置２−１（図中の「本装置Ａ」）の到着時間をタイムスタンプ情報として付与され中間ノードＡ４−１に対して送信される。中間ノードＡ４−１では音声パケットの送信を優先して送信する優先制御が設定されており、輻輳が発生していたために、第１の音声パケット、第２の音声パケット、第１の映像パケット、第２の映像パケットの順で連続して送付したものとする。その後、それらのパケットは中間ノードＢ４−２を経由して、遅延等化制御装置２−３（図中の「本装置Ｃ」）に同じ順番でＴ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８に到着している。遅延等化制御装置２−３では、前述の式（３）に従ってそれぞれのパケット遅延時間を算出し遅延させる。この際、式（３）におけるＤｎｅｔｉには、第１の音声および第２の音声パケットに対してはＤｓｎｄを使用し、第１の映像パケットおよび第２の映像パケットに対してはＤｍｏｖを使用することでパケット種別による差別化を図る。その後、遅延時間が経過したパケットから順にサーバＣ側へ送出され、第１の音声パケットはＴ９に，第２の音声パケットはＴ１０に、第１の映像パケットはＴ１１に、第２の映像パケットはＴ１２にそれぞれ送出される。これにより、伝送ネットワーク５を通過する音声パケットをＤｓｎｄの等間隔でサーバ側へ通過させ、音声パケット間の遅延等化制御装置２−１（図中の「本装置Ａ」）に到着した時間差Ｔ３−Ｔ２と、遅延等化制御装置２−３（図中の「本装置Ｃ」）から送出される時間差Ｔ１０−Ｔ９を同じとすることで揺らぎをなくすと共に、映像パケットに比べて短時間で転送することが可能となる。

なお、以上の説明では、リアルタイム性の高いパケットの一例として音声パケットを挙げ、リアルタイム性の低いパケットの一例として映像パケットを挙げたが、これに限らず、それぞれ適宜のパケット種別を用いることができる。また、パケット種別は、2種類以上でもよい。そして、パケット種別が複数の存在する場合に、各パケット種別のリアルタイム性に応じてそれぞれ別の遅延時間（例えば、リアルタイム性が高いほど短い遅延時間）を設定することができる。

Ｄ．実施例の効果

本実施例により、遅延等化制御装置を用いたネットワーク内において、ネットワーク遅延に関する公平性が求められるパケットが遅延による揺らぎの影響を受けず、同じ遅延時間で当該ネットワークを通過し対向側のサーバへ送出することが可能となる。また、ベストエフォートや既存のＱｏＳで伝送される遅延に関する公平性が求められないパケットについては、従来通り転送することで不必要な帯域を占有せずに通信することが可能となる。

Ｅ．付記

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１：ユーザ端末
２：遅延等化制御装置
３：サーバ
４：中間ノードルータ
５：伝送ネットワーク
６：アクセスネットワーク

Claims (10)

1. 通信システムであって、
   第１のネットワーク若しくは第１の装置と伝送ネットワークとを相互接続する第１の通信装置と、
   第２のネットワーク若しくは第２の装置と前記伝送ネットワークとを相互接続する第２の通信装置と
   を備え、
   
   前記第１の通信装置は、
   前記第１のネットワーク若しくは第１の装置から受信するパケットから遅延制御対象となる第１の特定パケットを抽出すると、前記第１の特定パケットを受信した時刻を前記第１の特定パケットにタイムスタンプ時刻として挿入する受信パケット処理部
   を備え、前記第１のパケットを前記伝送ネットワークに送信し、
   
   前記第２の通信装置は、
   前記伝送ネットワークから受信するパケットから前記タイムスタンプ時刻を含む前記第１のパケットを抽出する送信パケット抽出部と、
   前記送信パケット抽出部において抽出された前記第１の特定パケットからタイムスタンプ時刻を読出し、予め定められた前記伝送ネットワーク内の指定遅延時間から、前記第１の特定パケットを受信した時刻と前記タイムスタンプ時刻との差の時間を、引き算して追加遅延時間を算出し、前記第１の特定パケットを前記追加遅延時間が経過するまで保持するための遅延制御部と、
   前記追加遅延時間が経過したら、前記遅延制御部から前記第１の特定パケットを受け取り、他のパケットに優先して前記第１の特定パケットを送信するための優先制御部
   を備えた
   ことを特徴とする通信システム。
   
2. 請求項１記載の通信システムであって、
   前記優先制御部は、前記遅延制御部における遅延調整後の前記第１の特定パケットを、前記第１の特定パケットの送出予定時刻及びパケットサイズに従い、送出する帯域を確保し、他のパケットよりも優先的に外部ネットワーク若しくは外部装置に送出することを特徴とする通信システム。
   
3. 請求項１記載の通信システムであって、
   前記受信パケット処理部は、前記第１の特定パケットに該当しないパケットを、前記タイムスタンプ時刻を挿入せず前記伝送ネットワークへ送出することを特徴とする通信システム。
   
4. 請求項１記載の通信システムであって、
   前記第２の通信装置が、前記伝送ネットワークから受信するパケットのうち、前記送信パケット抽出部において抽出される第１の特定パケット以外の他のパケットを受信した場合に、
   前記優先制御部は、前記第１の特定パケットへの送出予定時刻を確認し、前記第１の特定パケットの送出予定がなく外部ネットワーク若しくは外部装置へ出力可能な空時間帯を抽出し、前記空時間帯に前記他のパケットを特定の追加遅延を与えることなく送出することを特徴とする通信システム。
   
5. 請求項１記載の通信システムであって、
   前記送信パケット抽出部は、前記伝送ネットワークから受信するパケットが前記タイムスタンプ時刻を含むパケットでない場合、通常送信キューに該パケットを格納し、
   前記優先制御部は、前記通常送信キュー内のパケットを外部ネットワーク若しくは外部装置に出力する
   ことを特徴とする通信システム。
   
6. 請求項１記載の通信システムであって、
   前記遅延制御部は、
   前記伝送ネットワークから受信するパケットにタイムスタンプ時刻が含まれている場合には、当該タイムスタンプ時刻を取り除き、
   タイムスタンプ時刻を削除後のパケット長を算出し、現在時刻に前記追加遅延時間を足した時刻を該当パケットの優先送信時刻を求め、
   前記追加遅延時間が０より大きい場合は、該追加遅延時間が満了するまでのタイマを登録し、調整バッファに該当パケットを格納し、また、前記タイマが満了した該当パケットを前記調整バッファから取り出し、前記優先処理キューに格納し、
   一方、前記遅延調整時間が０以下である場合には、該当パケットを優先送信キューに格納し、又は、補正情報を付加して該当パケットを優先送信キューに格納し、又は、該当パケットを廃棄し、
   前記優先制御部は、前記優先送信キュー内のパケットを外部ネットワーク若しくは外部装置に出力する
   ことを特徴とする通信システム。
   
7. 請求項１記載の通信システムであって、
   前記遅延制御部が保持する前記指定遅延時間Ｄｎｅｔは、
   前記伝送ネットワーク内の最大遅延時間Ｄｍａｘ、
   前記通信装置内の遅延時間Ｄｅｑｐ、及び、
   予め定められた一定の余裕時間Ｄｍｒｇ、
   を加算して得られる時間であることを特徴とする通信システム。
   
8. 請求項１記載の通信システムであって、
   前記通信装置は、パケット判定条件に対応して指定遅延時間を記憶した遅延時間管理テーブルを
   備え、
   前記送信パケット抽出部は、前記遅延時間管理テーブルを参照して、前記第１の特定パケットのパケット判定条件に基づき前記指定遅延時間を定めることを特徴とする通信システム。
   
9. 請求項１記載の通信システムであって、
   前記送信パケット抽出部は、
   前記第１の特定パケットがリアルタイム性の高いパケットの場合に前記指定遅延時間として第１の値を用い、
   前記第１の特定パケットがリアルタイム性の低いパケットの場合に前記指定遅延時間として前記第１の値より長い第２の値を用いる
   ことを特徴とする通信システム。
   
10. 通信装置であって、
    第１のネットワーク若しくは第１の装置と伝送ネットワークとを相互接続する場合、
    前記第１のネットワーク若しくは第１の装置から受信するパケットから遅延制御対象となる第１の特定パケットを抽出すると、前記第１の特定パケットを受信した時刻を前記第１の特定パケットにタイムスタンプ時刻として挿入する受信パケット処理部
    を備え、前記第１のパケットを前記伝送ネットワークに送信し、
    
    第２のネットワーク若しくは第２の装置と前記伝送ネットワークとを相互接続する場合、
    前記伝送ネットワークから受信するパケットから前記タイムスタンプ時刻を含む前記第１のパケットを抽出する送信パケット抽出部と、
    前記送信パケット抽出部において抽出された前記第１の特定パケットからタイムスタンプ時刻を読出し、予め定められた前記伝送ネットワーク内の指定遅延時間から、前記第１の特定パケットを受信した時刻と前記タイムスタンプ時刻との差の時間を、引き算して追加遅延時間を算出し、前記第１の特定パケットを前記追加遅延時間が経過するまで保持するための遅延制御部と、
    前記追加遅延時間が経過したら、前記遅延制御部から前記第１の特定パケットを受け取り、他のパケットに優先して前記第１の特定パケットを送信するための優先制御部
    を備えた
    ことを特徴とする通信装置。
    
    
    
    

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