JP2015201772A - ネットワークシステム、通信端末、管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＥユーザ間の公平性を保持しつつ、空き帯域を最大限有効活用する。【解決手段】管理システムは、複数の中継装置から収集した優先ユーザのトラフィック情報に基づいてベストエフォートユーザ装置収容端末毎に第１の周期で長周期シェーピングレートを算出するシェーバレート設定部と、ベストエフォートユーザ装置収容端末毎に算出した長周期シェーピングレートを対応するベストエフォートユーザ装置収容端末に送信する送信部と、を備え、各ベストエフォートユーザ装置収容端末は、設定されたシェーピングレートに従って動的に帯域を制御する帯域制御部と、所定のパケットを受信したとき、該所定のパケットにより輻輳状態を検出し、検出した輻輳状態に基づいて短周期シェーピングレートを算出し、長周期シェーピングレートと短周期シェーピングレートとを用いて帯域制御部のシェーピングレートを設定するシェーピングレート計算部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、ネットワークシステムに関し、特に複数のサービス統合網に多くのベストエフォートユーザを収容するのに好適なものである。

通信キャリア網では、電話回線網、専用線網、インターネット網などのサービスの統合が行われている。統合網を流れるトラヒックは、電話、専用線サービス等の一定レートの保証が必要な優先データトラヒックと、インターネットサービス等のベストエフォート（ＢＥ）データトラヒックと、に分類される。

これに対し、現在の通信キャリア網では、ＭＰＬＳ（ＭｕｌｔｉＰｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）を使用することによるユーザ単位のパス割り当てと、契約レートでのデータパケット送信保証を行うシェーパ機能と、各端末からのトラヒック量測定と、転送優先順位づけを行うポリサ機能と、を使い、優先ユーザ及びＢＥユーザに対し、ユーザ単位で優先順位付けと帯域保証を行っている。優先ユーザに対しては、ネットワーク管理システムから通信キャリア網内の各装置に、パス、シェーパやポリサの契約帯域、及び、最優先で転送させるポリシ情報を設定する。ＢＥユーザに対しては、ポリサで優先度を落として転送する方式と、シェーパに一定レートの帯域を設定する方式と、があり、物理帯域から優先ユーザの契約帯域を差し引いた空き帯域が割り当てられる。

特開２００２−２９０４３３号公報 特開２０１０−２１９８０２号公報

このように、優先ユーザに一定の帯域を割り当ててはいるが、時間帯によってはトラヒック量が変動し、ネットワークにおいて空き帯域が発生する。しかし、現在の通信キャリア網では、ＢＥユーザに一定の帯域を割り当てる方式を採用していることから、通信キャリア網に空き帯域が発生してもＢＥユーザは空き帯域を使用できない。そこで統合網においては、空き帯域をＢＥユーザ間の公平性を保持しかつ最大限有効活用することが重要となる。

特許文献１には、データ中継装置は、長周期で各ユーザのレートを予測し、ユーザ毎にレートに応じたシェーピングレートを設定することが開示されている。しかし、特許文献１では、予測が外れて収容ユーザのレートが設定シェーピングレートに満たない場合に空き帯域が生じる。

特許文献２には、車載移動局が、ＴＣＰのＡＣＫに基づいて、パケットロス数を算出し、パケット消失が発生している場合には、輻輳状態によりトラヒックを制限する必要があると判断し、シェーピング部にレートを減らすことを指示すること、さらに、パケット消失が発生していない場合には、シェーピング部にレートを増やすことを指示することが開示されている。しかし、特許文献２では、前記複数の車載移動局それぞれが自律的にシェーピングレートの制御を行うため、周辺装置のレートを考慮した最適化ができず、複数の車載移動局のスループット公平性が保たれていない。

そこで、本発明は、ＢＥユーザ間の公平性を保持しつつ、空き帯域を最大限有効活用することを目的とする。

複数の中継装置に接続される管理システムと、ベストエフォートユーザ装置に接続される複数のベストエフォートユーザ装置収容端末と、を備えたネットワークシステムであって、前記管理システムは、前記複数の中継装置から収集した優先ユーザのトラフィック情報に基づいてベストエフォートユーザ装置収容端末毎に第１の周期で長周期シェーピングレートを算出するシェーバレート設定部と、前記ベストエフォートユーザ装置収容端末毎に算出した長周期シェーピングレートを対応するベストエフォートユーザ装置収容端末に送信する送信部と、を備え、前記各ベストエフォートユーザ装置収容端末は、設定されたシェーピングレートに従って動的に帯域を制御する帯域制御部と、所定のパケットを受信したとき、該所定のパケットにより輻輳状態を検出し、検出した輻輳状態に基づいて短周期シェーピングレートを算出し、前記長周期シェーピングレートと前記短周期シェーピングレートとを用いて前記帯域制御部のシェーピングレートを設定するシェーピングレート計算部と、を備えることを特徴とする。

本発明のネットワークシステムによれば、ＢＥユーザ間の公平性を保持しつつ、空き帯域を最大限有効活用することが出来る。

通信キャリアのサービス統合網を示す図である。 ＢＥユーザのＴＣＰトラヒックが帯域を使いきれない例を示す図である。 シェーピングレート設定の処理シーケンスを示す図である。 管理システムの構成を示す図である。 管理システム内の優先トラヒック使用量履歴データベースを示す図である。 管理システム内の収容情報データベースを示す図である。 管理システム内の経由リンク情報データベースを示す図である。 管理システム内の１BEユーザあたりの割当可能帯域データベースを示す図である。 管理システム内の設定レートデータベースを示す図である。 管理システム内履歴情報計算部の処理フローを示す図である。 管理システム内ネットワーク天気予報計算部の処理フローを示す図である。 管理システム内ネットワーク天気予報計算部の割当可能帯域計算処理フローを示す図である。 管理システム内ネットワーク天気予報計算部の長周期レート計算処理フローを示す図である。 管理システム内シェーピングレート設定部の処理フローを示す図である。 ＢＥユーザ収容端末装置の構成を示す図である。 ＢＥユーザ収容端末装置内シェーピングレート計算部の処理フローを示す図である。 ＢＥユーザ収容端末装置で長周期シェーピングレート受信時のシェーピングレート設定条件を示す図である。 ＢＥユーザ収容端末装置内長周期シェーピングレート設定モードの処理フローを示す図である。 ＢＥユーザ収容端末装置内長周期シェーピングレート設定モード内レート減少モードの処理フローを示す図である。 ＢＥユーザ収容端末装置内長周期シェーピングレート設定モード内レート増加モードの処理フローを示す図である。 ＢＥユーザ収容端末装置内短周期シェーピングレート設定モードの処理フローを示す図である。 ＬＭ機能を有するＢＥユーザ収容端末装置の構成を示す図である。 ＬＭ機能を有するＢＥユーザ収容端末装置内シェーピングレート計算部の処理フローを示す図である。 ＬＭ機能を有するＢＥユーザ収容端末装置内短周期シェーピングレート設定モードの処理フローを示す図である。 管理システム内の平日および休日毎の優先トラヒック使用量履歴データベースを示す図である。

本実施形態はＢＥトラヒックのうち主要なトラフィックであるＴＣＰトラヒックの効率的な収容方式について説明する。以下、図面を用いて本発明の第一の実施形態を詳細に説明する。

本発明の第一の実施例のネットワークシステムの一例を図１に示す。本発明のネットワークシステムは、複数のサービスを収容する通信キャリア網１と、通信キャリア網１を介し通信を行う複数の優先ユーザ装置のペア２−１、２−２と、複数のＢＥユーザ装置のペア３−１、３−２と、通信キャリア網１内エッジに位置し各優先ユーザ装置２−ｎを収容する優先ユーザ収容端末装置６−１、６−２、通信キャリア網１内エッジに位置し各ＢＥユーザ装置３−ｎを収容するＢＥユーザ収容端末装置７−１、７−２と、通信キャリア網１内で複数の優先ユーザ収容端末装置６−n、及び、ＢＥユーザ収容端末装置７−nからのトラヒックを中継する中継装置１０−ｎと、通信キャリア網１内各装置を集中管理する管理システム１８と、から構成される。

本通信キャリア網１において中継装置１０−ｎは、優先ユーザ装置２−ｎのＴＣＰトラヒックに対しては契約帯域を確保して優先転送を行い、ＢＥユーザ装置３−ｎのＴＣＰトラヒックに対しては優先ユーザ装置２−ｎのＴＣＰトラフィックに割り当てられない残りの空き帯域を利用して転送する。

このようなＴＣＰトラヒックを収容する通信キャリア網１では、以下の原理により、ＢＥユーザ装置３−ｎが空き帯域を使いきれずにネットワークのリンク利用率が低下する。

ＢＥユーザ装置３−ｎのＴＣＰトラヒックはバースト性を持つ為、通信キャリア網１内にバーストトラヒックが流入する。そして、多数の優先ユーザ収容端末装置６−n、及び、ＢＥユーザ収容端末装置７−nを束ねる中継装置１０−ｎで輻輳が発生した場合には、ＢＥユーザのＴＣＰパケットが各中継装置１０−ｎでバースト的に廃棄される。中継装置１０−ｎでのＴＣＰパケットの廃棄が発生すると、廃棄パケットの送信元である各ＢＥユーザ装置３−ｎのＴＣＰプロトコルは、ＴＣＰパケットの廃棄を検出し、輻輳ウィンドウ制御によりウィンドウサイズを縮小する。これにより、各ＢＥユー３−ｎザ装置は、通信量を抑える。このため、廃棄を受けた全てのＢＥユーザ装置３−ｎは通信量を下げる。その結果、通信リンク１１−ｎでは帯域に空きが生じる。しかしながら、ＢＥユーザ装置３−ｎは、空き帯域が残っているにもかかわらず、この空き帯域を使用することが出来ない。

図２は、ＢＥユーザ装置３−ｎのＴＣＰトラヒックが空き帯域を使いきれない現象をネットワークシミュレーションにより再現した例である。横軸に時系列を、縦軸に全リンクのリンク使用率を示す。時系列0秒において、中継装置１０−ｎでのＴＣＰパケットの廃棄が発生した場合のリンク使用率の変化を示す。中継装置１０−ｎにおいてバースト性を持つＴＣＰトラヒックを転送する場合、すべてのＢＥユーザが同時期に通信量を下げる前述の現象が発生し、本来転送可能なリンク容量の約８０％程度しか転送できていない。

本現象を改善する為、本実施形態では、ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎにシェーパを配備し、ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎでＴＣＰのバーストトラヒックを平滑化する。さらに、中継装置と中継装置との間のリンク１１−ｎに空き帯域がある場合に、ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎで現在のシェーピングレート以上のＴＣＰトラフィックを送出出来るようにするため、ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎのシェーピングレートを動的に設定する。各中継装置１０−ｎには、従来網と同様にポリサを配備し、優先ユーザ装置２−ｎのトラヒックを優先して転送し、輻輳発生時にはＢＥユーザ装置３−ｎのトラヒックのパケットを廃棄する。

より具体的には、本実施例では、管理システム１８は、各中継装置１０−ｎから収集する優先ユーザのトラフィック情報に基づき、通信キャリア網１全体の空き状況を長周期で予測して、各ＢＥユーザ装置を収容するＢＥユーザ収容端末装置７−ｎに均等に空き帯域を分配するよう各ＢＥユーザ収容端末装置7−ｎのシェーパに長周期シェーピングレートを通知する。ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎは、管理システム１８から通知される長周期シェーピングレートをシェーパに設定する。さらに、ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎは、経路上の輻輳有無を検出し、検出した輻輳状態に基づいてシェーパのシェーピングレートを動的に変更する。

図３に、シェーピングレートの設定シーケンスを示す。
ＢＥユーザ収容端末装置７−１では、常時数マイクロ秒〜数秒間隔のＡｃｋパケットをトリガとして短周期シェーピングレート設定を行い、シェーピングレート計算部５２から帯域制御回路４９にシェーピングレートを送信し、帯域制御回路４９がシェーピングレート設定を行う。また、ＢＥユーザ収容端末装置７−１のシェーピングレート計算部５２は、周期Ｔ２で管理システム１８から長周期シェーピングレート設定要求を受信することで長周期シェーピングレート設定を開始し、帯域制御回路４９のシェーピングレートを管理システム１８から受信した長周期シェーピングレート値に徐々に近づけ、周期Ｔ４またはＴ６で数回帯域制御回路４９にシェーピングレートを送信する。シェーピングレート計算部５２は、長周期シェーピングレート設定が終わるまでは短周期シェーピングレート設定は停止し、長周期シェーピングレート設定終了後に短周期シェーピングレート設定を再開する。

具体的なシェーピングレートの設定シーケンスは次の通りである。管理システム１８は、各中継装置１０−ｎから定期的にトラフィック情報を受信する（Ｓ２０４，Ｓ１６、Ｓ２２１）。また、管理システム１８は、受信するトラヒック情報に基づいて、ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎに設定する長周期シェーピングレートを計算する長周期シェーピングレート計算処理を実行し（長周期シェーピングレート計算処理は図１１及び図１３で後述する）、周期Ｔ２で長周期シェーピングレートを含む長周期シェーピングレート設定要求を送信する（Ｓ２０５，Ｓ２２３）
ＢＥユーザ収容端末装置７−１は、シェーピングレート計算部において、常時数マイクロ秒〜数秒間隔のＡｃｋパケットをトリガとして短周期シェーピングレート設定モード処理を実行し、帯域制御回路４９にシェーピングレートを送信し、帯域制御回路４９は受信したシェーピングレートを設定する（Ｓ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３）。短周期シェーピングレート設定モード処理は、図２１を用いて後述する。

ＢＥユーザ収容端末装置７−１は、長周期シェーピングレート設定要求（Ｓ２０５）を受信すると、長周期シェーピングレート設定を開始する（Ｓ２０５）。このときシェーピングレート計算部５２で実行される長周期シェーピングレート設定モード処理は図１８乃至図２０を用いて後述する。長周期シェーピングレート設定モード処理を実行している間、短周期シェーピングレート設定モード処理は実行しない。シェーピングレート計算部は、長周期シェーピングレート設定モード処理を実行し、当該処理によって決定されたシェーピングレートを帯域制御回路４９のシェーパに設定する。ここで、シェーピングレート計算部５２は、帯域制御回路４９に設定するシェーピングレートを受信した長周期シェーピングレートに近づけるように帯域制御回路４９にシェーピングレートを送信する。図３では、周期Ｔ４で徐々にシェーピングレートを増加、または、周期Ｔ６でシェーピングレートを徐々に減少させるため、周期Ｔ４またはＴ６で数回シェーピングレート計算部５２が帯域制御回路４９にシェーピングレートを送信する（Ｓ２０７乃至Ｓ２１５）。

ＢＥユーザ収容端末装置７−１のシェーピングレート計算部５２は、長周期シェーピングレート設定が完了すると（Ｓ２１７）、再び、Ａｃｋパケットをトリガとして短周期シェーピングレート設定モード処理を実行し、帯域制御回路４９にシェーピングレートを送信し、帯域制御回路４９は受信したシェーピングレートを設定する（Ｓ２１８、Ｓ２２０、Ｓ２２２）。

シェーピングレート計算部５２は、長周期シェーピングレート設定要求（Ｓ２０５）からＴ２経過後に、長周期シェーピングレート設定要求（Ｓ２２３）を受信すると、長周期シェーピングレート設定モード処理を開始する（Ｓ２２４）。

このように長周期シェーピングレート設定モード処理では、管理システム１８によって算出された長周期シェーピングレートを用いて各ＢＥユーザ収容端末７−ｎのシェーパのシェーピングレート設定が行われる。これにより、統合網全体の輻輳状況を考慮し、ＢＥユーザへの公平な帯域分配を実現する。

また、短周期シェーピングレート設定モード処理では、各ＢＥユーザ収容端末７−ｎがＴＣＰフローのトラヒックのＡＣＫパケットを監視し、パケットロスの有無を調べる。経路中の輻輳によるパケットロスが無ければ通常のＡＣＫパケットが観測され、経路中の輻輳によるパケットロスが発生した場合には再送要求のＡＣＫパケットが観測されるため、端末はＡＣＫパケットにより経路中の輻輳状態を確認可能である。各ＢＥユーザ収容端末７−ｎは、パケットロスを検出した場合、シェーピングレートを下げる。パケットロス検出が無くユーザの通信量が多い場合にはシェーピングレートを上げる。これにより、長周期シェーピングレート設定の空き帯域予測が外れた場合にも、シェーピングレートの調整ができる。

以上により、管理システム１８でのネットワーク集中管理による複数のＢＥユーザ間のスループットの公平性を考慮した長周期シェーピングレート制御と、ＢＥユーザ個別に適用可能な短周期シェーピングレート制御を実現する。

本特許における周期Ｔ２の時間間隔は網管理者が設定する。優先ユーザの一日の生活スタイルに基づいたトラヒックの大きな変動をふまえた周期にするため、１日の時間帯ごとの周期設定が望ましい。以降本実施形態では、長周期値を１時間に設定するが、これに限られることはなく、前述のトラヒックの大きな変動をふまえた周期であれば任意の時間粒度を用いることができる。

一方、短周期シェーピングレート設定の時間間隔は、現在の輻輳状況を把握するため、随時ＡＣＫパケットの受信間隔とすることが望ましく、本実施形態ではＡＣＫパケットの受信をトリガとして短周期処理を行う。

長周期シェーピングレート設定の周期Ｔ２は、各ＢＥユーザ収容端末７−ｎのＴＣＰフローのトラヒックのＡＣＫパケットの受信周期より長い。

図４に管理システム１８の構成例を示す。

管理システム１８は、管理インタフェース回路３４と、受信インタフェース回路３３と、送信インタフェース回路３２と、プロセッサ２００と、記憶媒体２０１から構成される。プロセッサ２００内部は、データベースアクセス部２３と、シェーピングレート設定部２９と、ネットワーク天気予報計算部３０と、履歴情報計算部３１の機能を備える。記憶媒体２０１は、ユーザ毎の設定レートデータベース２４と、リンク毎の１ＢＥユーザ装置３−ｎへの割当可能帯域データベース２５と、ＢＥユーザ装置３−n毎の経由リンク情報データベース２６と、リンク毎の収容情報データベース２７と、優先トラヒック使用量履歴データベース２８と、を備える。

受信インタフェース回路３３は、各中継装置１０−ｎからのトラヒック情報を受信し、トラヒック情報を履歴情報計算部３１に送信する。

履歴情報計算部３１は、優先トラフィック使用履歴データベース２８を作成及び更新する。

管理インタフェース回路３４は、通信キャリア網１の管理者の設定により優先ユーザ装置２−ｎ、及び、ＢＥユーザ装置３−n毎の登録情報を受信する。登録情報は当該優先ユーザ装置２−ｎ、及び、ＢＥユーザ装置３−nの経由リンク、優先ユーザ装置２−ｎおよびＢＥユーザ装置３−ｎのユーザ種別、時間帯ごとの保証帯域から成る。管理インタフェース３４は、ユーザ毎の登録情報をデータベースアクセス部２３に送る。

データベースアクセス部２３は、優先ユーザ装置２−ｎ、及び、ＢＥユーザ装置３−n毎の登録情報をもとに、経由リンク情報データベース２６および収容情報データベース２７を更新する。

ネットワーク天気予報計算部３０は、優先トラヒック使用量履歴データベース２８および経由リンク情報データベース２６および収容情報データベース２７を使用して、一定周期Ｔ１で１日の通信量推移を予測し、ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎ毎に通信経路情報をふまえた長周期シェーピングレートを計算する。

シェーピングレート設定部２９は、長周期Ｔ２でＢＥユーザ収容端末装置７−ｎ毎に設定する長周期シェーピングレートを算出する。長周期Ｔ２は、本実施例ではＴ２＝１時間に設定する。

送信インタフェース回路３２は、シェーピングレート設定部２９から受信する長周期シェーピングレート設定要求を、対応するＢＥユーザ収容端末装置７−ｎに送信する。

図５、図６、図７、図８、図９に管理システム１８が保持するデータベースの一例を示す。

図５は、管理システム１８が管理する優先トラヒック使用量履歴を保持する優先トラフィック使用量履歴データベース２８の一例であり、管理システム１８が各中継装置１０−ｎから収集した優先ユーザ装置３−ｎのトラヒック情報を格納する。リンクＩＤ３５数分のエントリを備え、時間帯毎の優先ユーザ装置３−ｎの各リンクのレート履歴値３６−ｎを保持する。リンクとは、図１の中継装置１０−１と中継装置１０−２を接続するリンク１１−１のように、各中継装置間を結ぶ区間を示す。

図６は、管理システム１８が管理するリンク毎の収容情報を保持する収容情報データベース２７の一例であり、通信キャリア網１の管理者が新規の優先ユーザ装置２−ｎ、または、ＢＥユーザ装置３−ｎの登録および削除時に設定する。収容情報データベース２７は、リンクＩＤ３７数分のエントリを備え、当該リンクが収容するＢＥユーザ装置３−ｎ数３８および当該リンクの物理帯域３９を保持する。

図７は、管理システム１８が管理する各優先ユーザ収容端末装置６−ｎ、各ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎ毎の経由リンク情報を保持する経由リンク情報データベース２６の一例である。経由リンク情報データベース２６は、管理者が新規の優先ユーザ収容端末装置６−ｎ、あるいは、ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎ登録および優先ユーザ収容端末装置６−ｎ、あるいは、ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎを削除した時に設定する。

ユーザＩＤ４０とは、各優先ユーザ収容端末装置６−ｎ、各ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎ毎に割り当てられる識別子である。経由リンク情報データベース２６は、ユーザＩＤ４０数分のエントリを備え、各優先ユーザ装置２−ｎ、各ＢＥユーザ装置３−ｎの通信経路において経由するリンクのリンクＩＤを示す経由リンクＩＤ４１−ｎを保持する。各優先ユーザ装置２−ｎ、各ＢＥユーザ装置３−ｎによって経由リンク数が異なる場合には、本データベースに登録される経由リンクＩＤの数も各優先ユーザ収容端末装置６−ｎ、各ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎ毎に異なる。

図８は、管理システム１８が管理するリンク毎の１ＢＥユーザ装置３−ｎへの割当可能レートを保持する１ＢＥユーザあたりの割当可能帯域データベース２５の一例であり、ネットワーク天気予報計算部３０が各リンクＩＤ４２に対して時間帯毎の１BEユーザ装置３−ｎ当たりの割当可能レート４３−nを計算し、本データベースに保持する。

図９は、管理システム１８が管理するＢＥユーザ収容端末装置７−ｎ毎の長周期シェーピングレート情報を保持する設定レートデータベース２４の一例である。ネットワーク天気予報計算部３０が各ＢＥユーザ装置３−ｎのユーザＩＤ４４に対して時間帯毎の長周期シェーピングレート４５−nを計算し、本データベースに保持する。

図１０、図１１、図１２、図１３に管理システム１８の各機能ブロックの処理フローの一例を示す。

図１０に、履歴情報計算部３１の処理手順を示す。

履歴情報計算部３１は、受信インタフェース回路３３から各中継装置のトラフィック情報に含まれる受信レート情報の受信をトリガに、優先トラヒック使用量履歴データベース２８の更新処理を開始する（Ｓ００１）。まず、履歴情報計算部３１は、各中継装置10-nから受信するトラヒック情報に含まれるリンクＩＤをもとに、優先トラヒック使用量履歴データベース２８から受信データのリンクＩＤ３５及び現時間帯の優先ユーザ装置２−ｎのレート履歴値３６-nを読み出す（Ｓ００２）。優先トラヒック使用量履歴データベース２８から読みだしたレート履歴値３６-n、及び、各中継装置から受信する受信レート情報を移動平均化し、レート履歴値３６-nの更新値を算出する（Ｓ００３）。優先トラヒック使用量履歴データベース２８のレート履歴値３６-nを算出した更新値に更新する（Ｓ００４）。Ｓ１００４処理後に処理を終了し、次の受信インタフェースからの信号受信まで待機する（Ｓ００５）。

図１１にネットワーク天気予報計算部３０の処理手順を示す。

ネットワーク天気予報計算部３０は、周期Ｔ１毎に処理を開始する（Ｓ００６）。ネットワーク天気予報計算部３０の処理は大きく２つの処理から構成される。まず、割当可能帯域計算処理において、各リンクＩＤ、各時間帯に対し、物理帯域、優先トラヒック使用量、BEユーザ装置３−ｎ数情報をもとに１BEユーザ装置３−ｎ当たりの割当可能レートを計算する（Ｓ００７）。次に、長周期シェーピングレート計算処理において、各ＢＥユーザ端末装置７−ｎに対し、経由リンクＩＤ情報、割当可能レート情報をもとに経路中の割当可能レート最小値を計算し、長周期シェーピングレートとして設定レートデータベース２４に書き込む（Ｓ００８）。Ｓ００８処理後に処理を終了し、Ｓ００６の処理開始からＴ１後の時刻まで待機する（Ｓ００９）。

図１２は、ネットワーク天気予報計算部における割当可能帯域計算処理Ｓ００７のフローチャートである。

本処理は、前述のＳ００７処理開始をトリガとして処理を開始する（Ｓ０１０）。まず、処理対象のリンクＩＤと時間帯を設定する（Ｓ０１１）。以下では、リンクＩＤ＝１、時間帯＝０時を設定した場合を例に説明する。収容情報データベース２７からＳ０１１で設定したリンクＩＤのＢＥユーザ装置３−ｎ数情報３８（Ｎとする）、物理帯域３９（Ｃとする）を読み出す（Ｓ０１２）。優先トラヒック使用量履歴データベース２８からＳ０１１で設定したリンクＩＤ３５、Ｓ０１１で設定した時間帯の優先ユーザ装置２−ｎのレート履歴値３６-n（Ｘとする）を読み出す（Ｓ０１３）。次に、１ＢＥユーザ装置３−ｎ当たりの割当可能レート（Ｒとする）を計算する。計算式はＲ＝（Ｃ−Ｘ）／Ｎを用いて計算する。すなわち、空き帯域をＢＥユーザ装置３−ｎ数で割り、空き帯域をＢＥユーザ装置３−ｎに均等に割り当てられるように計算する（Ｓ０１４）。計算したＲをリンク毎の１ＢＥユーザ装置３−ｎへの割当可能帯域データベース２５のＳ０１１で設定したリンク及び時間帯に対応する１ＢＥユーザ装置３−ｎに割当可能なレート４３−nに書き込む（Ｓ０１５）。

次のループ開始処理の用意のため、Ｓ０１１で設定したリンクＩＤについて次の処理対象時間帯を設定する（Ｓ０１６）。ループ終了判定のため、Ｓ０１１で設定したリンクＩＤについて全時間帯分の処理が完了したか否かの判定を行い、完了している場合は後述のＳ０１８の処理を行い、完了していない場合はＳ０１６で設定した次の処理対象時間帯についてＳ０１２およびＳ０１３の処理を行う（Ｓ０１７）。次のループ開始処理の用意のため、次の処理対象リンクＩＤを設定し、時間帯値をリセットする（Ｓ０１８）。ループ終了判定のため、全リンクＩＤ分の処理が完了したか否かの判定を行い、完了している場合は後述のＳ０２０の処理を行い、完了していない場合はＳ０１８で設定した次の処理対象リンクＩＤについて、Ｓ０１２およびＳ０１３の処理を行う（Ｓ０１９）。全リンクＩＤ、全時間帯についてのループ処理が完了した場合、処理を終了する（Ｓ０２０）。

図１３にネットワーク天気予報計算部における長周期レート計算処理Ｓ００６のフローチャートを示す。

長周期シェーピングレート計算処理は、前述のＳ００８処理開始をトリガとして処理を開始する（Ｓ０２１）。まず、処理対象のＢＥユーザ収容端末装置７−ｎのユーザＩＤと時間帯を決定する。本実施例ではユーザＩＤ＝１、時間帯＝次回長周期シェーピングレート設定予定時間帯を設定する（Ｓ０２２）。経由リンク情報データベース２６からＳ０２２で設定したユーザＩＤの経由リンクＩＤ情報４１−n（L1、 …、 Lmとする）を読み出す（Ｓ０２３）。ユーザＩＤの経由リンクL1、 …、 Lmについて、１ＢＥユーザ装置３−ｎあたりの割当可能帯域データベース２５から当該リンクＩＤ４２、Ｓ０２２で設定した時間帯の１ＢＥユーザ装置３−ｎ当たりの割当可能レート４３−n(R1、 …、 Rmとする)を読み出す（Ｓ０２４）。R1、 …、 Rmの最小値を当該ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎの長周期シェーピングレート値に決定し、設定レートデータベース２４の時間帯毎の長周期シェーピングレート４５−nに書き込む（Ｓ０２５）。次のループ開始処理の用意のため、次の処理対象のＢＥユーザ収容端末装置７−ｎのユーザＩＤを設定する（Ｓ０２６）。ループ終了判定のため、全時間帯分の処理が完了したか否かの判定を行い、完了している場合は後述の処理Ｓ２８を行い、完了していない場合は処理Ｓ２６で設定した次の処理対象時間帯について処理Ｓ２３を行う（Ｓ０２７）。１ＢＥユーザ装置３−ｎあたりの割当可能帯域データベース２５に登録されている全ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎのユーザＩＤについてのループ処理が完了した場合、処理を終了する（Ｓ０２８）。

図１４にシェーピングレート設定部２９の処理フローを示す。

シェーピングレート設定部２９は、長周期Ｔ２毎に処理を開始する（Ｓ０２９）。まず、処理対象のユーザＩＤ、時間帯を設定する。本実施例では、ユーザＩＤ＝１、時間帯＝次の長周期シェーピングレート設定予定時間帯を設定する（Ｓ０３０）。設定レートデータベース２４から、Ｓ０３０で設定したユーザＩＤ及び時間帯の長周期シェーピングレート４５−ｎを読み出す（Ｓ０３１）。送信インタフェース回路３２に読みだした長周期シェーピングレートと対応するユーザＩＤとを含む長周期シェーピングレート設定要求を送信する（Ｓ０３２）。次のループ開始処理の用意のため、次のユーザＩＤを設定する（Ｓ０３３）。ループ終了判定のため、全時間帯分の処理が完了したか否かの判定を行い、完了している場合は後述のＳ０３５の処理を行い、完了していない場合はＳ３３で設定した次の処理対象時間帯についてＳ３１の処理を行う（Ｓ０３４）。設定レートデータベース２４に登録されている全ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎのユーザＩＤについてのループ処理が完了した場合、処理終了し、Ｔ２後の時間帯まで待機する（Ｓ０３５）。

図１５にＢＥユーザ収容端末装置７−ｎの構成例を示す。ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎは、端末−管理システム間接続インタフェース回路５６と、プロセッサ２０２と、受信回路４７と、ヘッダ処理回路４８と、帯域制御回路４９と、スケジューラ回路５０と、送信回路５１と、送信回路５３と、ヘッダ処理回路５４と、受信回路５５と、から構成される。プロセッサ２０２は、管理情報制御部４６と、シェーピングレート計算部５２と、を備える。ＢＥユーザ収容端末７−ｎは、管理システム１８から受信した長周期シェーピングレートと、自装置で算出する短周期シェーピングレートと、を用いたシェーピングレートの設定を行い、設定されたシェーピングレートでユーザデータの送受信を行う。

受信回路４７は、ＢＥユーザ装置３−ｎから到着したパケットを受信する。

ヘッダ処理回路４８は、受信パケットに通信キャリア網１内でのパケット転送のためのヘッダを付与し、を帯域制御回路４９に送る。

帯域制御回路４９は、シェーパを備え、シェーピングレート設定計算部５２から受信したシェーピングレートをシェーパに設定し、シェーパにおいて受信パケットのシェーピングを行い、受信パケットをスケジューラ５０に送信する。

スケジューラ５０は、パケットを転送するパス選択を行う。

送信回路５１は、中継装置１０−nにパケットを転送する。

受信回路５５は、中継装置１０−nからパケットを受信し、受信したパケットをヘッダ処理回路５４に送信する。

ヘッダ処理回路５４は、受信パケットから通信キャリア網１内のパケット転送のためのヘッダを外し、パケットを送信回路５３に送信する。また、ＡＣＫパケットを受信した場合にはＡＣＫパケットを複製し、シェーピングレート計算部５２と送信回路５３とにＡＣＫパケットを送信する。

送信回路５３は、ＢＥユーザ装置３−nにパケットを送信する。

端末−管理システム間接続インタフェース５６は、長周期シェーピングレートを管理システム１８から受信し、管理情報制御部４６に送信する。

管理情報部４６は、シェーピングレート計算部５２に長周期シェーピングレートを含むシェーピングレート変更コマンドを送信する。

シェーピングレート計算部５２は、管理情報制御部４６から長周期シェーピングレートを、ヘッダ処理回路５４からＡＣＫパケットを受信する。さらに、シェーピングレート計算部５２は、帯域制御回路４９から、現在の帯域制御回路２９４９内のシェーパキュー内送信待ちパケット数を受信する。長周期シェーピングレート、短周期シェーピングレート、現在の帯域制御回路４９内のシェーパキュー内送信待ちパケット数、及び、帯域制御回路に設定されているシェーピングレートに基づいて帯域制御回路４９に設定するシェーピングレートを計算し、帯域制御回路４９にシェーピングレートを送信する。

図１６にシェーピングレート計算部５２の処理手順を示す。本処理フローはシェーピングレート計算部５２の全体の処理の流れを表す。

シェーピングレート計算部５２は、長周期シェーピングレートの設定と短周期シェーピングレートの設定を同時に実行しようとする場合、管理システム１８から通知される長周期シェーピングレートを反映する前に、帯域制御回路４９のシェーピングレートを短周期シェーピングレートで上書きしてしまう可能性がある。これを防ぐために、長周期シェーピングレートを設定する時には短周期シェーピングレートを設定せず、長周期シェーピングレートの設定が終了した後に、短周期シェーピングレートを設定する。なお、短周期シェーピングレートを設定するとき、長周期シェーピングレートの受信を妨げないために、ＢＥユーザ収容端末装置7-ｎがＡＣＫパケットを受信するたびに一回だけ短周期シェーピングレートを設定する。

シェーピングレート計算部５２の処理には大きく長周期シェーピングレート設定モードと短周期シェーピングレート設定モードとがある。シェーピングレート計算部５２は、長周期シェーピングレート設定モードを優先して実行し、長周期シェーピングレート設定モード終了後に随時短周期シェーピングレート設定モードでのシェーピングレート設定を行う。

本処理フローの内容を説明する。シェーピングレート計算部５２は、ヘッダ処理回路５４からのＡＣＫパケット受信または管理情報制御部４６からのシェーピングレート変更コマンド受信をトリガに処理フローを開始する（Ｓ０３６）。シェーピングレート計算部５２は長周期シェーピングレート設定モードを実行中か否かを判定し（Ｓ０３７）、長周期シェーピングレート設定モードを実行中である場合は処理を終了する（Ｓ０４０）。長周期シェーピングレート設定モードを実行中でない場合は管理情報制御部４６からのシェーピングレート変更コマンド（長周期シェーピング設定レート）を受信したか否かの判定を行う（Ｓ０３８）。シェーピングレート変更コマンドを受信した場合には長周期シェーピングレート設定モード処理（詳細は図１８を使い後述する）を実行し（Ｓ０３９）、シェーピングレート変更コマンドを受信していない場合にはＡＣＫパケットを受信した場合である為、短周期シェーピングレート設定モード処理（詳細は図２１を使い後述する）を実行する（Ｓ０４１）。それぞれの処理実行が終了したら本フローの処理を終了する（Ｓ０４０）。

図１７、図１８、図１９、図２０を用いて、長周期シェーピングレート設定モードの処理を説明する。

ＢＥユーザ収容端末装置７−nの構成において、長周期シェーピングレートを設定する場合、以下の現象を防ぐ為にシェーピングレートの設定方法を考慮する必要がある。設定しようとする長周期シェーピングレートが現在ＢＥユーザ収容端末装置７−nの帯域制御回路４９のシェーパに設定されているシェーピングレートと相関のない値である場合、シェーピングレートが大幅に増減する可能性がある。シェーピングレートが大幅に増加すると、中継装置１０−ｎが輻輳し大量のパケット廃棄が発生する可能性がある。他方、シェーピングレートが大幅に減少すると、ＢＥユーザ収容端末装置７−ｎでパケットが大量に廃棄される可能性がある。いずれも大幅にシェーピングレートを増減させると大量のパケット廃棄を起こす。

これを防ぐため、本実施例では、現在のＢＥユーザ装置3-ｎのレートと通信キャリア網１内の輻輳状況を考慮し、一定の時間内で徐々に帯域制御回路４９のシェーパに設定されているシェーピングレートを、更新すべき長周期シェーピングレートに近づける。

図１７に長周期シェーピングレート設定時におけるシェーピングレート設定条件を示す。ＢＥユーザ収容端末装置７−nは、図１７に示すシェーピングレート設定条件に従い帯域制御回路４９のシェーピングレートを設定する。

シェーピングレート計算部５２は、現状、ＢＥユーザ装置３-ｎからのトラヒック量が現在帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートより多いか少ないかを判断する（５７）。シェーパキュー内送信待ちパケット数（以下、「キュー長」）の閾値αをもうけ、ＢＥユーザ装置3-ｎのレートが帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートより大きく徐々にシェーパ内にキューが堆積していった場合にはじめて閾値αに到達するようなシェーピングレートを設定する。

現キュー長が閾値αより大きい場合はＢＥユーザ装置３−ｎからのトラヒックが多く、キュー長がα以下の場合はＢＥユーザ装置3-ｎからのトラヒックが少ないと判断する。

キュー長が閾値αより大きく、長周期シェーピングレートが帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートより小さい場合には、通信キャリア網１全体の状況を計算した管理システム１８からＢＥユーザ装置3-ｎのレートを抑えるように命令されているため、徐々にシェーピングレートを下げる（59-1）。

キュー長が閾値αより大きく、長周期シェーピングレートがキュー長が閾値αより大きく、長周期シェーピングレートが帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートより大きい場合には、管理システム１８からＢＥユーザ装置3-ｎのレートを上げるように命令を受け、かつ、ＢＥユーザ装置3-ｎのレート向上がのぞめる為、徐々にシェーピングレートを上げる（59-2）。

キュー長が閾値αより小さく、長周期シェーピングレートが帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートより小さい場合には、管理システム１８からＢＥユーザ装置3-ｎのレートを抑えるように命令され、かつ、ＢＥユーザ装置3-ｎのレートが帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートと同等かまたはより低い状態である。今後ＢＥユーザ装置3-ｎがレートを大きく上昇させた場合にパケットをバースト的に中継装置10-ｎに送信してしまうことを防ぐために管理システム１８の設定に従い徐々にシェーピングレートを下げる（59-3）。

キュー長が閾値αより小さく、長周期シェーピングレートが帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートより大きい場合には、管理システム１８からＢＥユーザ装置3-ｎのレートを上げるように命令を受けているが、ＢＥユーザ装置3-ｎのレートが現シェーピングレートと同等かまたはより低く、管理システム１８の命令に従いシェーピングレートを上げたとしてもその後の短周期設定で現在のシェーピングレートに下げられる可能性が高い。その為、長周期シェーピングレート値を採用せず、現シェーピングレート値を保持するため設定処理を行わない（59-4）。

なお、具体的に本条件に従った処理は後述の図１８のフローを用いて説明する。

閾値αの設定の目安は、前述の目的を達成する値を設定することが望ましく、例えばウィンドウサイズより大きい１００パケットを設定する。

このように現在の通信キャリア網１の輻輳状態を考慮して徐々に帯域制御回路４９のシェーパのシェーピングレートを増減させることによって、シェーピングレートが大きく変更されることによるトラヒックのバースト化を防止する効果が得られる。

図１８に長周期シェーピングレート設定モードの処理フローを示す。

本処理フローでは図１７のシェーピングレート設定条件に従ってシェーピングレートを設定する。処理内容59-2の場合の徐々にシェーピングレートを増加する「レート増加モード」と、処理内容59-1及び59-3の場合の徐々にシェーピングレートを減少させる「レート減少モード」を備える。本処理フローは、前述のＳ０３９処理開始をトリガとして処理を開始する（Ｓ０４２）。

処理開始後、図１７の条件に従い以下のように条件分岐する。まず、長周期シェーピングレートが帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートより小さいか否かを判定する（Ｓ０４３）。長周期シェーピングレートが帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートより小さいならば、長周期シェーピングレートに達するまで徐々に帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートを下げるレート減少モード処理（詳細は図１９を使い後述する）を実行する（Ｓ０４４）。長周期シェーピングレートが帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレート以上である場合、シェーパキュー長が閾値αより大きいか否かを判定する（Ｓ０４５）。シェーパキュー内キュー長が閾値αより大きいならば、長周期シェーピングレートに達するまで徐々に帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートを上げるレート増加モード処理（詳細は図１８を使い後述する）を実行する（Ｓ０４６）。シェーパキュー内キュー長が閾値以下の場合は、シェーピングレート計算部５２は、帯域制御回路４９にシェーピングレートを通知しない（Ｓ０４７）。以上の処理が終了すると本フローの処理を終了する（Ｓ０４８）。

図１９に長周期シェーピングレート設定モードのレート減少モードの処理フローを示す。本処理フローでは、一定の時間Ｔ３内に徐々に帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートを減少させる。このために一定インターバルＴ４ごとに同量ずつＦ１回シェーピングレートを減少させる（Ｔ３＝Ｔ４×Ｆ１）。そのために、長周期シェーピングレート値をもとにインターバル毎の減少シェーピングレート値を計算し、設定処理と待機処理を繰り返す。

以降、本処理の詳細について説明する。本処理は、前述のＳ０４４処理開始をトリガとして処理を開始する（Ｓ０４９）。まず、Ｓ０５１のループ１回あたりの減少シェーピングレート値として、帯域制御回路４９に設定されているシェーピングレートと長周期シェーピングレートの差分をループ回数で等分した値を計算する（Ｓ０５０）。その後、現シェーピングレートから減少シェーピングレート分だけ減少させたシェーピングレートを、帯域制御回路４９に通知する（Ｓ０５１）。その後、ループ終了判定のため、Ｆ１回の繰り返し処理が完了したか否かの判定を行い（Ｓ０５２）、完了している場合は本フローを終了し（Ｓ０５３）、完了していない場合はＴ４間待機し（Ｓ０５４）、処理Ｓ０５１を実行する。

長周期シェーピングレート設定モードのレート増加モードの処理フローを図２０に示す。本フローでは、時間Ｔ５で徐々にシェーピングレートを長周期シェーピングレート値にする。図１９のレート減少モードと同様に一定のインターバルＴ５内でＦ２回、同量ずつシェーピングレートを増加させる（Ｔ５＝Ｔ６×Ｆ２）。

以降、本処理の詳細について説明する。本処理は、前述のＳ０４６処理開始をトリガとして処理を開始する（Ｓ０５５）。まず、Ｓ０５７のループ１回あたりの増加シェーピングレート値を長周期シェーピングレートと現シェーピングレートの差分をループ回数で等分して計算する（Ｓ０５６）。シェーピングレートを現シェーピングレートから増加シェーピングレート分だけ増加させたシェーピングレートを帯域制御回路４９に通知する（Ｓ０５７）。ループ終了判定のため、Ｆ２回の繰り返し処理が完了したか否かの判定を行い（Ｓ０５８）、完了している場合は本フローを終了し（Ｓ０５９）、完了していない場合はＴ６間待機し（Ｓ０６０）、処理Ｓ０５７を実行する。

Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｆ１、Ｆ２の値は、通信キャリア網１の管理者が任意に設定可能であるが、急激なシェーピングレート増減を防ぐ目的があるため通信キャリア網１が輻輳しない程度の値を設定することが望ましい。レート増加モードおよびレート減少モードでそれぞれの設定値を持つが、急激なシェーピングレート増減を防ぐことが目的であるためＴ３＝Ｔ５、Ｔ４＝Ｔ６、Ｆ１＝Ｆ２に設定してもよい。あるいは個別に設定することも可能である。これらの設定値例としては、日米間の経路のラウンドトリップ時間よりも長い３００ミリ秒をインターバルとして１０回に分けて設定し、増加モードと減少モードを同じ速度で実行する場合、Ｔ３＝Ｔ５＝３秒、Ｔ４＝Ｔ６＝３００ミリ秒、Ｆ１＝Ｆ２＝１０回に設定する運用形態が考えられる。

図２１に短周期シェーピング設定モードの処理フローを示す。本フローでは、ヘッダ処理回路５４から受信する再送ＡＣＫ有無の情報をもとに、再送ＡＣＫでなければシェーピングレートを増加させ、再送ＡＣＫの場合にはシェーピングレートを減少させる処理を行う。この際、ＢＥユーザ装置３−ｎのレートがシェーピングレートより大きいか否かを考慮する必要がある。例えば、ＢＥユーザ装置３−ｎの要求するレートが小さく継続的に通信が行われた場合には再送ＡＣＫが観測されないが、シェーピングレートを徐々に上げた場合、当該ＢＥユーザ装置３−ｎが帯域を未使用であるにもかかわらずシェーピングレートだけが上がり続ける。この場合、通信キャリア網１では当該ＢＥユーザ装置３−ｎのレートが小さい状態で他のＢＥユーザ装置３−ｎを含めた帯域利用率100％付近での安定転送を行っている。この状態でもしレートの小さかった当該ＢＥユーザ装置３−ｎが大容量通信を始めた場合、通信キャリア網１で大規模なパケット廃棄が発生し、帯域利用率が低下してしまう。この状況を防止するために、ＢＥユーザ装置３−ｎからの入力レートが継続して小さい場合、当該ＢＥユーザ装置３−ｎが要求するレートにシェーピングレートを近づける。短周期シェーピングレート設定モードにおけるシェーピングレート増減幅は、現在のシェーピングレート値を経路の輻輳に合わせ調整することを実現する必要がある。本実施例ではこの一例として、一定割合ずつシェーピングレートを増減させる方式を用いるが、これに限られることなく現シェーピングレートを調整する目的を満たしていれば良い。

本フローでは運用時において任意設定可能な以下のパラメータを使用する。
Ａ：ＢＥユーザ装置３−ｎのトラヒック量「大」の状態でシェーピングレートを増加させる割合（％）
Ｂ：シェーピングレートを減少させる割合（％）
Ｃ：ＢＥユーザ装置３−ｎのトラヒック量「小」の状態でシェーピングレートを減少させる割合（％）
Ｎ：シェーピングレートを１回増加するトリガとなる、通常パケット連続受信回数（回）
β：ＢＥユーザ装置３−ｎの要求するレートが小さい状態を判断する為のシェーパキュー内送信待ちパケット数閾置（パケット）
図２１に示す本フローの処理について説明する。本フローは前述のＳ０４１処理による短周期シェーピングレート設定モード開始をトリガとして処理を開始する（Ｓ０６１）。処理開始後、以下のように条件分岐する。

まず、キュー長が閾値β以下か否かを判定し（Ｓ０６２）、閾値β以下なら、ＢＥユーザ装置３−ｎの要求レートが小さい場合の条件判定処理（Ｓ０６３）を行う。処理Ｓ０６３では再送ＡＣＫ受信または前回のシェーピングレート変更時から連続Ｎ回目の通常ＡＣＫ受信か否かを判定し、条件成立した場合は、現在設定されているシェーピングレートをＡ％減少させたシェーピングレートを帯域制御回路４９に通知し（Ｓ０６４）、処理を終了する（Ｓ０６９）。他方、処理Ｓ０６３の条件が成立しない場合、連続Ｎ回目に満たない通常ＡＣＫ受信であるため、シェーピングレート設定を行わず処理を終了する（Ｓ０６９）。処理Ｓ０６２の条件が成立しない場合、ＢＥユーザ装置３−ｎがある程度のレートで通信していると判別でき、通常のＡＣＫ判定による短周期シェーピングレート設定を行う。受信したＡＣＫが再送ＡＣＫか否かを判定し（Ｓ０６４）、再送ＡＣＫならば現在設定されているシェーピングレートをＢ％減少させたシェーピングレートを帯域制御回路４９に通知し（Ｓ０６６）、受信したＡＣＫが再送ＡＣＫでない場合は前回のシェーピングレート変更時から連続Ｎ回目の通常ＡＣＫ受信か否かを判定する（Ｓ０６７）。処理Ｓ０６７の条件が成立した場合はパケットロスが無く一定量の通信が行われている状態であるため、通信経路の帯域に空きがある可能性が高い。このため、現在設定されているシェーピングレートをＣ％増加させたシェーピングレートを帯域制御回路４９に通知し（Ｓ０６８）、処理終了する（Ｓ０６９）。処理Ｓ０６７の条件不成立の場合には、シェーピングレートを帯域制御回路に通知することなく処理を終了する（Ｓ０６９）。

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｎ値の設定の目安としては中継装置10-ｎを輻輳させず、ＢＥユーザ装置３−ｎのレート制御に過度に影響を与えないように緩やかに増減させることが望ましい。例えば、ＴＣＰプロトコルのウィンドウ制御アルゴリズムに合わせた値に設定する方法があり、Ａ＝５、Ｂ＝３０、Ｃ＝５、Ｎ＝１０回などの設定が考えられる。β値の設定の目安としては、ＢＥユーザ装置３−ｎのレートが小さい場合の設定値として、前述の処理Ｓ０４５で使用したα値に比べ小さい値を設定することが望ましい。例えば、α値が１００パケットの場合、β値は一定量の通信が行われていればＴＣＰのウィンドウサイズが到達しうる値として２０パケットとする設定が考えられる。

以上により、帯域制御回路４９は、シェーピングレート計算部５２からシェーピングレートを通知される毎に、通知されたシェーピングレートを用いてシェーパのシェーピングレートを設定することにより、ＢＥユーザ間の公平性を保持しつつ、空き帯域を最大限有効活用することが出来る。

（実施形態２）
以下、図面を用いて本発明の第２の実施形態を詳細に説明する。本発明の第２の実施形態では、ＴＣＰ以外のＢＥユーザ装置３−ｎのトラヒックを効率的に収容することを目的とする。

ＴＣＰ以外のＢＥユーザ装置３−ｎのトラヒックに対して実施例１と同等の動的なシェーピングレートの設定を行うためには、ＴＣＰ以外のＢＥユーザ装置３−ｎのトラヒックのパケットロスを検出する手段が必要である。本実施形態では、通信網において経路の疎通確認や品質測定を行うＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｉｎｔａｉｎａｎｃｅ）機能の一つであり、パケットロスを測定するＬＭ（Ｌｏｓｓ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）機能を使用し、ＢＥユーザ収容端末装置−ＢＥユーザ収容端末装置7-ｎ間のパケットロス計測を行うことで、ＴＣＰに限定しないパケット廃棄の有無を検知する。

ＬＭ機能を使用して動的なシェーピングレートの設定を行うためには、実施例１のＢＥユーザ収容端末装置７−ｎの構成とシェーピングレート計算部５２の処理、および短周期シェーピングレート設定モードの処理フローを一部変更することで実現可能である。

図２２に本実施例のＢＥユーザ収容端末装置７−ｎの構成の一例を示す。ＢＥユーザ収容端末装置７-ｎは、ＬＭパケット送信部６０およびＬＭパケット受信部６１を有する。その他の構成は図１５と同様である。

ＬＭパケット送信部６０は、通信経路の対向のＢＥユーザ収容端末装置７-ｎに向けたパケットロス計測用のＬＭパケットを定期的に送信回路５１に送信する。

ヘッダ処理回路５４は、対向のＢＥユーザ収容端末装置７-ｎからのＬＭパケットを受信する。ヘッダ処理回路５４は、ユーザパケットおよびＬＭパケットをＬＭ受信部６０に転送する。

ＬＭ受信部６０は、ユーザパケットおよびＬＭパケットを受信し、ユーザパケットを送信回路５３に転送し、ＬＭパケットを終端する。この際、受信したＬＭパケットとユーザパケットから経路中のパケットロスの有無を確認する。ＬＭ受信部６０は、パケットロス有りまたは無しの結果を逐次シェーピングレート計算部５２に送信する。

図２３にシェーピングレート計算部５２の処理フローの内容を示す。本処理は、ＬＭパケット受信部６１からのＬＭ情報受信または管理情報制御部４６からのシェーピングレート変更コマンド受信をトリガに処理を開始し（Ｓ０７０）、長周期シェーピングレート設定モードを実行中か否かを判定し（Ｓ０７１）、実行中なら処理を終了する（Ｓ０７４）。長周期シェーピングレート設定モードを実行中でなければ、管理情報制御部４６からのシェーピングレート変更コマンド（長周期シェーピングレート）を受信したか否かの判定を行う（Ｓ０７２）。シェーピングレート変更コマンドを受信した時は、長周期シェーピングレート設定モード処理（前述の図１８）を実行し（Ｓ０７３）、シェーピングレート変更コマンドを受信していない場合は、ＬＭ情報を受信した場合である為、短周期シェーピングレート設定モード処理（詳細は図２４を使い後述する）を実行する（Ｓ０７５）。
それぞれの処理実行が終了したら本フローの処理を終了する（Ｓ０７４）。

図２４にシェーピングレート計算部５２の短周期シェーピングレート設定モードの処理フローを示す。本処理では図２１と同様のパラメータを使用する。本フローは前述のＳ０４１処理による短周期シェーピングレート設定モード開始をトリガとして処理を開始する（Ｓ０７６）。

まずキュー長が閾地β以下か否かを判定し（Ｓ０７７）、閾値β以下なら、ＢＥユーザ装置３−ｎの要求レートが小さい場合の条件判定処理（Ｓ０７８）として、パケットロス検出、または、前回のシェーピングレート変更時から連続M回目のパケットロス無しのＬＭ結果を受信したか否かを判定する。Ｓ０７８において、パケットロス検出、または、前回のシェーピングレート変更時から連続M回目のパケットロス無しのＬＭ結果を受信したと判定された場合、現在設定されているシェーピングレートをＡ％減少させたシェーピングレートを帯域制御回路４９に通知し（Ｓ０８０）、処理を終了する（Ｓ０８４）。処理Ｓ０７８において、パケットロス検出、及びは、前回のシェーピングレート変更時から連続M回目のパケットロス無しのＬＭ結果を受信していないと判定された場合、帯域制御回路４９にシェーピングレートを通知することなく処理を終了する（Ｓ０８４）。

処理Ｓ０７７において、キュー長が閾地βよりも大きいと判定された場合、パケットロスを検出したか否かを判定し（Ｓ０７９）、パケットロスを検出したと判定された時は、現在設定されているシェーピングレートをＢ％減少させたシェーピングレートを帯域制御回路４９に通知する（Ｓ０８１）。Ｓ０７９において、パケットロスを検出したと判定されない場合は、前回のシェーピングレート変更時から連続M回目のパケットロス無しのＬＭ結果を受信したか否かを判定する（Ｓ０８２）。処理Ｓ０８２において、前回のシェーピングレート変更時から連続M回目のパケットロス無しのＬＭ結果を受信したと判定された場合は現在設定されているシェーピングレートをＣ％増加させたシェーピングレートを帯域制御回路４９に通知し（Ｓ０８３）、処理終了する（Ｓ０６９）。処理Ｓ０８２において、前回のシェーピングレート変更時から連続M回目のパケットロス無しのＬＭ結果を受信したと判定されない場合には、帯域制御回路４９にシェーピングレートを通知することなく処理を終了する（Ｓ０８４）。

以上により、ＯＡＭ機能の一つであるＬＭ機能を用いることで、通信キャリア網１内のＴＣＰ以外の通信に関しても輻輳状況に応じた短周期シェーピングレートの算出を実現し、算出した短周期シェーピングレート、及び、実施例１で説明した長周期シェーピングレートを用いて、ＢＥユーザ間の公平性を保持しつつ、空き帯域を最大限有効活用することが出来る。

（実施形態３）
以下、図面を用いて本発明の第３の実施形態を詳細に説明する。本発明の第３の実施形態では、平日や休日、曜日など、優先ユーザ装置２−ｎ及びＢＥユーザ装置３−ｎのユーザの生活に伴った一日の通信量の違いを考慮し、通信キャリア網１内のＢＥユーザ装置３−ｎのトラヒックを効率的に収容することを目的とする。

管理システム１８は、図２５に示す優先トラヒック使用量履歴データベース２８を保持する。図２５に示す優先トラヒック使用量履歴データベース２８は、図５とは異なり、平日と休日別の優先トラヒック使用量履歴情報を保持する。履歴情報計算部２８は、処理開始時が平日または休日かによって、平日または休日のエントリを参照して優先トラヒック使用量履歴データベース２８を更新する。ネットワーク天気予報計算部３０は、処理開始時が平日または休日かによって平日または休日の優先トラヒック使用量履歴データベース２８のエントリを参照する。それ以外の構成及び処理は実施形態１と同様である。

以上により、平日や休日、曜日など、優先ユーザ装置２−ｎ及びＢＥユーザ装置３−ｎのユーザの生活に伴った変動を考慮し、優先ユーザ装置２−ｎ及びＢＥユーザ装置３−ｎのユーザの生活スタイルに伴い変動するトラフィック量に沿った長周期シェーピングレートを設定することが出来る。したがって、ＢＥユーザ間の公平性を保持しつつ、空き帯域をより有効活用することが出来る。

１：通信キャリア網
２−ｎ：優先ユーザ装置
３−n：ＢＥユーザ装置
６−ｎ、：優先ユーザ収容端末装置
７−ｎ：ＢＥユーザ収容端末装置
１０−ｎ：中継装置
１８：管理システム
２００：プロセッサ２００
２０１：記憶媒体２０１
２３：データベースアクセス部
２４：ユーザ毎の設定レートデータベース
２５：リンク毎の１ＢＥユーザ装置３−ｎへの割当可能帯域データベースＢＥ２６：ユーザ装置３−n毎の経由リンク情報データベース
２７：収容情報データベース
２８：リンク毎の収容情報データベース２７と、優先トラヒック使用量履歴データベース
２９：シェーピングレート設定部
３０：ネットワーク天気予報計算部
３１：履歴情報計算部
３２：送信インタフェース回路
３３：受信インタフェース回路
３４：管理インタフェース回路
２０２：プロセッサ２０２
４６：管理情報制御部
４７：受信回路
４８：ヘッダ処理回路
４９：帯域制御回路
５０：スケジューラ回路
５１：送信回路
５２：シェーピングレート計算部
５３：送信回路
５４：ヘッダ処理回路
５５：受信回路
５６：端末−管理システム間接続インタフェース回路

Claims (13)

1. 複数の中継装置に接続される管理システムと、ベストエフォートユーザ装置に接続される複数のベストエフォートユーザ装置収容端末と、を備えたネットワークシステムであって、
   前記管理システムは、
   前記複数の中継装置から収集した優先ユーザのトラフィック情報に基づいて、ベストエフォートユーザ装置収容端末毎に、第１の周期で長周期シェーピングレートを算出するネットワーク天気予報計算部と、
   前記ベストエフォートユーザ装置収容端末毎に算出した長周期シェーピングレートを、対応するベストエフォートユーザ装置収容端末に送信する送信部と、を備え、
   前記各ベストエフォートユーザ装置収容端末は、
   設定されたシェーピングレートに従って動的に帯域を制御する帯域制御部と、
   所定のパケットを受信したとき、該所定のパケットにより輻輳状態を検出し、検出した輻輳状態に基づいて短周期シェーピングレートを算出し、前記長周期シェーピングレートと前記短周期シェーピングレートとを用いて前記帯域制御部のシェーピングレートを設定する、シェーピングレート計算部と、を備えることを特徴とするネットワークシステム。
2. 請求項１に記載のネットワークシステムであって、
   前記シェーピングレート計算部は
   前記長周期シェーピングレートを用いて前記帯域制御部の前記シェーピングレートを更新する長周期シェーピングレート設定モードと、
   前記短周期シェーピングレートを用いて前記帯域制御部の前記シェーピングレートを更新する短周期シェーピングレート設定モードと、を備え、
   前記長周期シェーピングレート設定モード処理中に、前記所定のパケットを受信しても前記短周期シェーピングレート設定モード処理を実行しないことを特徴とするネットワークシステム。
3. 請求項２に記載のネットワークシステムであって、
   前記シェーピングレート計算部は、
   前記長周期シェーピングレート設定モードにおいて、
   前記長周期シェーピングレートが前記帯域制御部に設定されているシェーピングレートより小さいとき、前記長周期シェーピングレートに達するまで徐々に前記帯域制御部に設定されているシェーピングレートを減少させ、
   前記長周期シェーピングレートが帯域制御部に設定されているシェーピングレート以上であり、前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値より大きい場合、前記長周期シェーピングレートに達するまで徐々に帯域制御部に設定されているシェーピングレートを増加させ、
   前記長周期シェーピングレートが帯域制御部に設定されているシェーピングレート以上であり、前記帯域制御のキュー内キュー長が所定値以下の場合、前記帯域制御部のシェーピングレートを更新しないことを特徴とするネットワークシステム。
4. 請求項２に記載のネットワークシステムであって、
   前記シェーピングレート計算部は、
   前記短周期シェーピングレート設定モードにおいて、
   前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値以下であり、再送ＡＣＫを受信した場合または前回のシェーピングレート更新時から連続して所定回数目の通常ＡＣＫを受信した場合、前記シェーピングレートを一定割合減少させ、
   前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値より大きく、再送ＡＣＫを受信した場合、前記シェーピングレートを一定割合減少させ、
   前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値より大きく、前回のシェーピングレート更新時から連続所定回数目の通常ＡＣＫを受信した場合、前記シェーピングレートを一定割合増加させることを特徴とするネットワークシステム。
5. 請求項２に記載のネットワークシステムであって、
   前記シェーピングレート計算部は、
   前記短周期シェーピングレート設定モードにおいて、
   前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値以下であり、パケットロスを検出した場合または前回のシェーピングレート更新時から連続して所定回数目のパケットロス無しのＬＭ結果を受信した場合、前記シェーピングレートを一定割合減少させ、
   前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値より大きく、パケットロスを検出した場合、前記シェーピングレートを一定割合減少させ、
   前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値より大きく、前回のシェーピングレート更新時から連続所定回数目のパケットロスなしのＬＭを受信した場合、前記シェーピングレートを一定割合増加させることを特徴とするネットワークシステム。
6. 請求項１に記載のネットワークシステムであって、
   前記管理システムは、
   前記複数の中継装置から収集する優先ユーザのトラフィック情報に基づいて、リンク毎に各時間帯のリンクのレート履歴値を保持する優先トラフィック使用量履歴データベースと、
   前記リンク毎の物理帯域とベストエフォートユーザ装置数を保持する収容情報データベースと、
   ベストエフォートユーザ装置収容端末毎に経由リンク情報を保持する経由リンク情報データベースと、を備え、
   前記ネットワーク天気予報計算部は、
   各リンク、各時間帯に対し、前記物理帯域、前記レート履歴値、前記ベストエフォートユーザ装置数に基づいて、１ベストエフォートユーザ装置あたりの割り当て可能レートを算出し、
   各ベストエフォートユーザ端末収容装置に対し、経由リンク情報及び前記算出した割当可能レートに基づいて、各ベストエフォートユーザ端末収容装置毎に前記長周期シェーピングレートを算出することを特徴とするネットワークシステム。
7. 中継装置、管理システム、及び、ベストエフォートユーザ装置に接続される端末であって、
   前記管理システムが該管理システムに接続される複数の中継装置から収集した優先ユーザのトラフィック情報に基づいて算出した長周期シェーピングレートを受信する受信部と、
   設定されたシェーピングレートに従って動的に帯域を制御する帯域制御部と、
   所定のパケットを受信したとき、該所定のパケットにより輻輳状態を検出し、検出した輻輳状態に基づいて短周期シェーピングレートを算出し、前記長周期シェーピングレートと前記短周期シェーピングレートとを用いて前記帯域制御部のシェーピングレートを設定するシェーピングレート計算部と、を備えることを特徴とする端末。
8. 請求項７に記載の端末であって、
   前記シェーピングレート計算部は、
   前記長周期シェーピングレートを用いて前記帯域制御部の前記シェーピングレートを更新する長周期シェーピングレート設定モードと、
   前記短周期シェーピングレートを用いて前記帯域制御部の前記シェーピングレートを更新する短周期シェーピングレート設定モードと、を備え、
   前記長周期シェーピングレート設定モード処理中に、前記所定のパケットを受信しても前記短周期シェーピングレート設定モード処理を実行しないことを特徴とする端末。
9. 請求項８に記載の端末であって、
   前記シェーピングレート計算部は、
   前記長周期シェーピングレート設定モードにおいて、
   前記長周期シェーピングレートが前記帯域制御部に設定されているシェーピングレートより小さいとき、前記長周期シェーピングレートに達するまで徐々に前記帯域制御部に設定されているシェーピングレートを減少させ、
   前記長周期シェーピングレートが帯域制御部に設定されているシェーピングレート以上であり、前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値より大きい場合、前記長周期シェーピングレートに達するまで徐々に帯域制御部に設定されているシェーピングレートを増加させ、
   前記長周期シェーピングレートが帯域制御部に設定されているシェーピングレート以上であり、前記帯域制御のキュー内キュー長が所定値以下の場合、前記帯域制御部のシェーピングレートを更新しないことを特徴とする
   ことを特徴とする端末。
10. 請求項８に記載の端末であって、
    前記シェーピングレート計算部は、
    前記短周期シェーピングレート設定モードにおいて、
    前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値以下であり、再送ＡＣＫを受信した場合または前回のシェーピングレート更新時から連続して所定回数目の通常ＡＣＫを受信した場合、前記シェーピングレートを一定割合減少させ、
    前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値より大きく、再送ＡＣＫを受信した場合、前記シェーピングレートを一定割合減少させ、
    前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値より大きく、前回のシェーピングレート更新時から連続所定回数目の通常ＡＣＫを受信した場合、前記シェーピングレートを一定割合増加させることを特徴とする端末。
11. 請求項８に記載の端末であって、
    前記シェーピングレート計算部は、
    前記短周期シェーピングレート設定モードにおいて、
    前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値以下であり、パケットロスを検出した場合または前回のシェーピングレート更新時から連続して所定回数目のパケットロス無しのＬＭ結果を受信した場合、前記シェーピングレートを一定割合減少させ、
    前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値より大きく、パケットロスを検出した場合、前記シェーピングレートを一定割合減少させ、
    前記帯域制御部のキュー内キュー長が所定値より大きく、前回のシェーピングレート更新時から連続所定回数目のパケットロスなしのＬＭを受信した場合、前記シェーピングレートを一定割合増加させることを特徴とする端末。
12. 複数の中継装置と、ベストエフォートユーザ装置から受信するパケットを所定のシェーピングレートで前記中継装置に送出する複数のベストエフォートユーザ装置収容端末と、に接続される管理システムであって、
    前記複数の中継装置から収集した優先ユーザのトラフィック情報に基づいてベストエフォートユーザ装置収容端末毎に第１の周期で長周期シェーピングレートを算出するネットワーク天気予報計算部と、
    前記ベストエフォートユーザ装置収容端末毎に算出した長周期シェーピングレートを対応するベストエフォートユーザ装置収容端末に送信する送信部と、を備えることを特徴とする管理システム。
13. 請求項１２に記載の管理システムであって、
    前記複数の中継装置から収集する優先ユーザのトラフィック情報に基づいて、リンク毎に各時間帯のリンクのレート履歴値を保持する優先トラフィック使用量履歴データベースと、
    前記リンク毎の物理帯域とベストエフォートユーザ装置数を保持する収容情報データベースと、
    ベストエフォートユーザ装置収容端末毎に経由リンク情報を保持する経由リンク情報データベースと、を備え、
    前記ネットワーク天気予報計算部は、
    各リンク、各時間帯に対し、前記物理帯域、前記レート履歴値、前記ベストエフォートユーザ装置数に基づいて、１ベストエフォートユーザ装置あたりの割り当て可能レートを算出し、
    各ベストエフォートユーザ端末収容装置７−ｎに対し、経由リンク情報、前記算出した割当可能レート情報に基づいて、各ベストエフォートユーザ端末収容装置毎に前記長周期シェーピングレートを算出することを特徴とする管理システム。

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