JP3000546B2 - 輻輳制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、輻輳制御方法に関
し、特に通信プロトコル処理を実行するノードにおける
プロトコルレイヤ４の輻輳制御の方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レイヤ４のプロトコルの代表例
として、インターネットで広く使用されているＴＣＰプ
ロトコルでは、各送受信ノードのレイヤ４処理部におい
て、ウィンドウ方式と呼ばれるフロー制御を使用してい
る。このウィンドウ方式のフロー制御では、各種性能の
網やノードが混在した通信環境を対象としてるため、利
用できるリソースが不明という前提に基づいてフロー制
御のパラメータを調整して送信する制御、すなわち輻輳
制御を行っている。

【０００３】図４は従来のデータ送信処理を示すフロー
チャートであり、図４を参照して、従来の輻輳制御方法
について説明する。ＴＣＰのデータ転送において、送信
ノードは、相手ノードの受信能力（バッファ）を示す受
信ノードが宣言した受信告知ウィンドウサイズ（以下、
ａｄｗｎｄという）の他に、ネットワークの転送能力を
推定した輻輳ウィンドウサイズ（以下、ｃｗｎｄとい
う）を用いて、ａｄｗｎｄとｃｗｎｄのいずれか小さい
方、すなわちｍｉｎ（ａｄｗｎｄ，ｃｗｎｄ）の範囲で
送信する。以下、Ａ，Ｂのいずれか小さい方を選択する
関数をｍｉｎ（Ａ，Ｂ）と表す。

【０００４】輻輳制御は、ｃｗｎｄを中心として実現さ
れており、これらパラメータの他にスロースタート閾値
（以下、ｓｓｔｈｒｅｓｈという）が設けられている。
また、輻輳制御フェーズとして、スロースタートフェー
ズと輻輳回避フェーズと呼ばれる２つのフェーズがあ
り、制御の方法が異なる。ある時点で送信可能なパケッ
ト数は、ｍｉｎ（ｃｗｎｄ， ａｄｗｎｄ）であるが、
各パラメータの変動に伴い通信中に変化していく。

【０００５】コネクション設定後、送信側のレイヤ４処
理部では、図４に示す輻輳制御を開始する。まず、フロ
ー制御パラメータの初期値として、ｓｓｔｈｒｅｓｈ＝
ａｄｗｎｄ、ｃｗｎｄ＝１パケットに設定する（ステッ
プ４０）。そして、スロースタートフェーズに入り、ｍ
ｉｎ（ｃｗｎｄ， ａｄｗｎｄ）個、この場合は１個の
データパケットを送信し（ステップ４１）、確認応答パ
ケット（ＡＣＫパケット）の受信を待つ（ステップ４
２）。

【０００６】ここで、一定時間内に受信ノードからのＡ
ＣＫパケットが受信され（ステップ４２：ＹＥＳ）、そ
の受信ＡＣＫパケットが後述する重複ＡＣＫパケットで
ない場合には（ステップ４５：ＮＯ）、ｃｗｎｄがしき
い値ｓｓｔｈｒｅｓｈに達するまで（ステップ４６：Ｙ
ＥＳ）、ｃｗｎｄをＡＣＫパケットで受信確認されたパ
ケット数ｎだけ増やし（ステップ４７）、送信終了では
ない場合には（ステップ４９）、ステップ４１へ戻って
後続パケットの送信を行う。したがって、次のパケット
送信時には、前回送信時よりｎ個多いパケットが送信さ
れる。この場合、最初に送信した１個のパケットが受信
確認された（ｎ＝１）ことから、１つ増やされて２つの
パケットが送信される。

【０００７】以降、送信したパケットが受信ノードで正
常受信されたことを示す受信ノードからのＡＣＫパケッ
トを受信するごとに、次の送信可能量であるｃｗｎｄが
閾値ｓｓｔｈｒｅｓｈになるまで、１、２、４‥と指数
関数的に増加していく。一方、ｃｗｎｄがｓｓｔｈｒｅ
ｓｈに達した場合には（ステップ４６：ＮＯ）、輻輳回
避フェーズに入る。この輻輳回避フェーズでは、ＡＣＫ
パケット受信ごとにｃｗｎｄを、ＡＣＫパケットで受信
確認されたパケット数ｎに基づき、ｎ／ｃｗｎｄだけ増
加させる（ステップ４８）。

【０００８】したがって、直前の送信パケット量である
ｃｗｎｄに対する全ての確認応答を受信すると、ｃｗｎ
ｄは１パケットだけ増加することになり、スロースター
トフェーズと比較すると遥かに緩やかな増加となる。な
お、データパケット紛失事象には、確認応答が受信され
ず（ステップ４２：ＮＯ）、時間監視がタイムアウトし
た時（ステップ４３：ＹＥＳ）、または所定数（通常は
３）以上の重複ＡＣＫを受信した時（ステップ４５：Ｙ
ＥＳ）に、パケット紛失が発生したものと判断する。

【０００９】ここでいう重複ＡＣＫ受信とは、同一の受
信シーケンス番号を有するＡＣＫパケットを連続して複
数個受信することであり、最初のＡＣＫの他に所定数
（例えば３個）の重複したＡＣＫパケットを受信すると
データパケット紛失の発生とみなされる。このようにし
てデータパケット紛失と判断した時は、輻輳制御の各パ
ラメータを、ｓｓｔｈｒｅｓｈ＝ｍｉｎ（ｃｗｎｄ，
ａｄｗｎｄ）／２、ｃｗｎｄ＝１に変更する（ステップ
４４）。なお、パケット紛失検出後のｃｗｎｄ値の別の
設定方法として、新ｃｗｎｄ＝旧ｃｗｎｄ／２とする方
法がある（例えば、W.R.Stevens 著、TCP IllustratedV
ol.1 Chapter 21、Addison Wesley、1994など）。

【００１０】一方、データパケットの再送方法として、
ｇｏ−ｂａｃｋ−Ｎ再送と選択的再送がある。選択的再
送では、紛失パケットのみを再送するため、このための
情報として受信側が選択的応答（ＳＡＣＫ）情報を送信
側に通知する。このＳＡＣＫ情報とは、受信側で非連続
受信（即ち、パケット紛失により）となったパケット全
てについて、受信できた区間を具体的に通知するもので
ある。

【００１１】送信側では、このＳＡＣＫ情報を使用し
て、紛失パケットのみを再送する。特に、ｇｏ−ｂａｃ
ｋ−Ｎ再送では紛失パケット以降を全て再送するので、
回線遅延時間が大きく、網内に滞留するパケット数が非
常に多くなる長距離高速回線や、パケット紛失率が高い
通信回線では、実効的スループットが大幅に低下する。

【００１２】したがって、高速情報通信や移動通信が発
展しつつある現状において、１５０Ｍｂｐｓなどの長距
離高速回線やパケット紛失率が高い無線回線で、選択的
再送は非常に有効である。なお、ＴＣＰで選択再送／選
択的応答情報の仕様がＲＦＣ２０１８として正式に規定
されたのは最近（１９９６年１０月）であり、このため
ＴＣＰなどでの輻輳制御においては、選択再送／選択的
応答情報を考慮した方式となっていない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の輻輳制御方法では、パケット紛失事象を検出
した場合、そのパケット紛失状況によらず一律に輻輳ウ
ィンドウサイズｃｗｎｄを削減するという方法が適用さ
れるため、ネットワークの負荷状況を反映したｃｗｎｄ
値が設定されず、ネットワークの能力を適切に利用する
ことができないという問題があった。通常、パケット紛
失状況はその時点でのネットワークの負荷状況に依存す
るものである。

【００１４】例えば、図５（ａ）に示すように、データ
紛失量が小さい場合（８個のうち２個紛失）や、図５
（ｂ）に示すように、データ紛失量が大きい場合（８個
のうち４個紛失）があり、それぞれのパケット紛失状況
ごとにデータ紛失量が異なる。また、図６（ａ）に示す
ように、離散的にデータパケットが紛失した場合や、図
６（ｂ）に示すように、バースト的に連続するデータパ
ケットが紛失した場合があり、それぞれのパケット紛失
状況ごとにデータ紛失形態が異なる。

【００１５】したがって、従来のように一律に輻輳ウィ
ンドウサイズｃｗｎｄを削減する場合には、検出された
パケット紛失事象ごとに異なるそれぞれのパケット紛失
状況、すなわちネットワークの負荷状況を反映したｃｗ
ｎｄ値が設定されないため、極端なｃｗｎｄ削減に起因
するスループットの低下、あるいは不十分なｃｗｎｄ削
減に起因するパケット紛失事象の再発生やこれに伴うス
ループットの低下などが発生し、ネットワーク資源を有
効利用できないという問題があった。本発明はこのよう
な課題を解決するためのものであり、パケット紛失事象
検出時に、ネットワークの負荷状況に応じて適切に送信
パケット数を制御できる輻輳制御方法を提供することを
目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による輻輳制御方法は、請求項１とし
て、所定のコネクションを介して接続された送受信ノー
ド間で、レイヤ４プロトコルとして、受信ノードの受信
能力を示す受信告知ウィンドウサイズとネットワークの
転送能力を推定した輻輳ウィンドウサイズとのうち、い
ずれか小さい方の値を送信可能パケット数としてデータ
パケットを送信ノードから受信ノードへ転送する場合の
輻輳制御方法において、受信ノードでは、送信ノードか
ら送信された複数のデータパケットのうち非連続に受信
されたデータパケットに対する個々の受信確認を示す選
択的応答情報を格納して確認応答パケットを送信ノード
に転送し、パケット紛失発生時、送信ノードでは、受信
ノードからの確認応答パケットに格納されている選択的
応答情報から算出した紛失データ量または正常受信デー
タ量に基づいて、以降の輻輳ウィンドウサイズを削減す
るようにしたものである。したがって、パケット紛失発
生時、送信ノードにおいて、受信ノードからの確認応答
パケットに格納されている選択的応答情報から算出した
紛失データ量または正常受信データ量に基づいて、以降
の輻輳ウィンドウサイズが削減され、送信可能パケット
数が削減される。

【００１７】また、請求項２として、請求項１記載の輻
輳制御方法において、送信ノードでは、受信ノードで受
信されなかった各区間の紛失データ量の総和を示す総紛
失データ量ＬｏｓｔＤＴと、所定の削減係数ｋとから算
出される削減分ＬｏｓｔＤＴ×ｋだけ輻輳ウィンドウサ
イズを削減するようにしたものである。したがって、受
信ノードで受信されなかった各区間の紛失データ量の総
和を示す総紛失データ量ＬｏｓｔＤＴに基づいて輻輳ウ
ィンドウサイズが削減される。また、請求項３として、
請求項１記載の輻輳制御方法において、送信ノードで
は、受信ノードで受信されなかった各区間の紛失データ
量の総和である総紛失データ量ＬｏｓｔＤＴと、ＡＣＫ
パケットで受信確認された先頭データパケットから選択
的応答情報で示される最終のデータパケットまでの未確
認データパケットを含む全送信データ量ＴｏｔａｌＤＴ
と、現行のウィンドウサイズｃｗｎｄと、所定の削減係
数ｋとから、ｃｗｎｄ×（１−ＬｏｓｔＤＴ／Ｔｏｔａ
ｌＤＴ）×ｋにより新たな輻輳ウィンドウサイズを算出
するようにしたものである。したがって、総紛失データ
量ＬｏｓｔＤＴと、全送信データ量ＴｏｔａｌＤＴとの
比に基づいて輻輳ウィンドウサイズが削減される。

【００１８】また、請求項４として、請求項１記載の輻
輳制御方法において、送信ノードでは、受信ノードで正
常受信された各区間の受信データ量の総和を示す全受信
データ量ＡｃｋｅｄＤＴと、確認応答パケットで受信確
認された先頭データパケットから選択的応答情報で示さ
れる最終のデータパケットまでの未確認データパケット
を含む全送信データ量ＴｏｔａｌＤＴと、現行のウィン
ドウサイズｃｗｎｄと、所定の削減係数ｋとから、ｃｗ
ｎｄ×ＡｃｋｅｄＤＴ／ＴｏｔａｌＤＴ×ｋにより新た
な輻輳ウィンドウサイズを算出するようにしたものであ
る。したがって、全受信データ量ＡｃｋｅｄＤＴと全送
信データ量ＴｏｔａｌＤＴとの比に基づいて新たな輻輳
ウィンドウサイズが算出される。

【００１９】また、請求項５として、請求項２記載の輻
輳制御方法において、送信ノードでは、発生したパケッ
ト紛失がバースト的か否かを判断するしきい値を設け、
受信ノードで受信されなかった各区間のうち、その区間
の紛失データ量が前記しきい値以上となるバースト区間
が存在する場合には削減係数ｋとして第１の削減係数ｋ
ｂを用い、バースト区間が存在しない場合には削減係数
ｋとして第１の削減係数ｋｂより小さい第２の削減係数
ｋｓを用いるようにしたものである。また、請求項６と
して、請求項３または４記載の輻輳制御方法において、
送信ノードでは、発生したパケット紛失がバースト的か
否かを判断するしきい値を設け、受信ノードで受信され
なかった各区間のうち、その区間の紛失データ量が前記
しきい値以上となるバースト区間が存在する場合には削
減係数ｋとして第１の削減係数ｋｂを用い、バースト区
間が存在しない場合には削減係数ｋとして第１の削減係
数ｋｂより大きい第２の削減係数ｋｓを用いるようにし
たものである。したがって、受信ノードで受信されなか
った個々の区間のうち、その区間の紛失データ量がしき
い値以上となるバースト区間が存在する場合には、比較
的大きく輻輳ウィンドウサイズが削減され、バースト区
間が存在しない場合には比較的小さく輻輳ウィンドウサ
イズが削減される。

【００２０】また、請求項７として、請求項１記載の輻
輳制御方法において、送信ノードでは、輻輳ウィンドウ
サイズを設定または削減後に用いる送信シーケンス番号
を開始送信シーケンス番号として保持しておき、受信ノ
ードからの選択的応答情報を含む確認応答パケットの受
信時に、その確認応答パケットで通知された受信シーケ
ンス番号であって、かつ受信ノードで正常受信されたデ
ータに後続して受信を期待するデータの送信シーケンス
番号を示す受信シーケンス番号と、保持しておいた開始
送信シーケンス番号とを比較し、開始送信シーケンス番
号が受信シーケンス番号より小さい場合にのみ、輻輳ウ
ィンドウサイズを削減するようにしたものである。した
がって、開始送信シーケンス番号が受信シーケンス番号
より小さい場合にのみ輻輳ウィンドウサイズが削減され
る。また、請求項８として、請求項１記載の輻輳制御方
法において、送信ノードでは、受信ノードからの確認応
答パケットに選択的応答情報が格納されている場合にパ
ケット紛失発生と判断するようにしたものである。した
がって、受信ノードからの確認応答パケットに選択的応
答情報が格納されているか否かに応じてパケット紛失発
生の有無が判断される。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施の形態である輻輳
制御方法によるデータ送信処理を示すフローチャート、
図２は一般的な通信システムのブロック図である。図２
において、送信ノード１および受信ノード２は、それぞ
れ通信網（ネットワーク）３に収容されており、通信網
３に所定のコネクションを設定し、そのコネクションを
介してデータ転送を行う。

【００２２】送信ノード１および受信ノード２におい
て、アプリケーション処理部５は、上位のアプリケーシ
ョンを実行する処理部である。また、レイヤ４処理部６
は、コネクションの設定解放、フロー制御等に基づいた
データ送受信の処理を行う処理部、下位レイヤ処理部７
は、フレームの組立／分解などのレイヤ２の処理、およ
びルーティングなどのレイヤ３の処理を行う処理部であ
る。

【００２３】レイヤ４処理部６で実行されるプロトコル
レイヤ４のフロー制御はウィンドウ方式とし、輻輳制御
用のパラメータとして、通信相手が受信可能として宣言
する受信ウィンドウサイズ（ａｄｗｎｄ）の他に、輻輳
ウィンドウサイズ（ｃｗｎｄ）、 スロースタート閾値
（ｓｓｔｈｒｅｓｈ）を有する。さらに、複数回のパケ
ット紛失事象の検出でｃｗｎｄを必要以上に何度も削減
してまうことを防止することを目的として、開始送信シ
ーケンス番号情報（ＳＮＯ）を有する。なお、送信シー
ケンス番号とは、各パケットに格納された個々のデータ
に順に付与されている一連の番号である。

【００２４】送信可能なパケット数は、ｍｉｎ（ｃｗｎ
ｄ， ａｄｗｎｄ）であり、各パラメータの変動に伴い
通信中に変化していく。以下、Ａ，Ｂのいずれか小さい
方を選択する関数をｍｉｎ（Ａ，Ｂ）と表す。また、受
信側でパケット紛失を検出した場合に、確認応答パケッ
ト（以下、ＡＣＫパケットという）に選択的応答情報
（以下、ＳＡＣＫ情報という）を設定するように、コネ
クション設定時に送信側と受信側とでネゴシエーション
しておくものとする。

【００２５】次に、図１を参照して、本発明の動作とし
て送信ノードにおける輻輳制御処理について説明する。
送信ノード１のレイヤ４処理部６は、アプリケーション
処理部５からの通信要求に基づいてコネクション設定を
行い、その設定完了に応じて図１に示すデータ送信処理
を開始する。

【００２６】まず、輻輳制御用の各パラメータの初期値
として、ｓｓｔｈｒｅｓｈ＝ａｄｗｎｄ、ｃｗｎｄ＝１
パケット、ＳＮＯ＝送信シーケンス番号の初期値（開始
送信シーケンス番号）を設定する（ステップ１０）。そ
して、スロースタートフェーズに入り、ｍｉｎ（ｃｗｎ
ｄ， ａｄｗｎｄ）個、この場合は１個のデータパケッ
トを送信し（ステップ１１）、ＡＣＫパケットの受信を
待つ（ステップ１２）。

【００２７】この場合、受信ノード２においてＡＣＫパ
ケットを返送するタイミングは、例えば所定数のパケッ
トを受信するごとに返送するようにしてもよく、また送
信ノードから受信ノードに対してＡＣＫパケットの返送
を要求するようにしてもよく、各種方法にてＡＣＫパケ
ットの返送タイミングを決定可能である。なお、本発明
では、１つのＡＣＫパケットにより、複数のパケットに
ついての確認応答情報が返送される場合を前提としてい
る。

【００２８】ここで、一定時間内に受信ノード２からの
ＡＣＫパケットが受信され（ステップ１２：ＹＥＳ）、
その受信ＡＣＫパケットにＳＡＣＫ情報が含まれていな
い場合には（ステップ１５：ＮＯ）、ｃｗｎｄがしきい
値ｓｓｔｈｒｅｓｈに達するまで（ステップ１６：ＹＥ
Ｓ）、ｃｗｎｄをＡＣＫパケットで受信確認されたパケ
ット数ｎだけ増やし（ステップ１７）、送信終了ではな
い場合には（ステップ１９）、ステップ１１へ戻って後
続パケットの送信を行う。

【００２９】したがって、次のパケット送信時には、前
回送信時よりｎ個多いパケットが送信される。この場
合、最初に送信した１個のパケットが受信確認された
（ｎ＝１）ことから、１つ増やされて２つのパケットが
送信される。以降、送信したパケットが受信ノードで正
常受信されたことを示す受信ノードからのＡＣＫパケッ
トを受信するごとに、次の送信可能量であるｃｗｎｄが
閾値ｓｓｔｈｒｅｓｈになるまで、１、２、４‥と指数
関数的に増加していく。

【００３０】一方、ｃｗｎｄがｓｓｔｈｒｅｓｈに達し
た場合には（ステップ１６：ＮＯ）、輻輳回避フェーズ
に入る。この輻輳回避フェーズでは、ＡＣＫパケット受
信ごとにｃｗｎｄをＡＣＫパケットで受信確認されたパ
ケット数ｎに基づき、ｎ／ｃｗｎｄだけ増加させる（ス
テップ１８）。したがって、直前の送信パケット量であ
るｃｗｎｄに対する全ての確認応答を受信すると、ｃｗ
ｎｄは１パケットだけ増加することになり、スロースタ
ートフェーズと比較すると遥かに緩やかな増加となる。

【００３１】なお、データパケット紛失事象では、確認
応答が受信されず（ステップ１２：ＮＯ）、時間監視が
タイムアウトした時に（ステップ１３：ＹＥＳ）、パケ
ット紛失が発生したものと判断する。この場合、輻輳制
御の各パラメータを、ｓｓｔｈｒｅｓｈ＝ｍｉｎ（ｃｗ
ｎｄ， ａｄｗｎｄ）／２、ｃｗｎｄ＝１パケットに変
更する（ステップ１４）。

【００３２】一方、ＳＡＣＫ情報を含むＡＣＫパケット
を受信した場合には（ステップ１５：ＹＥＳ）、そのＡ
ＣＫパケットに示された受信シーケンス番号が、開始送
信シーケンス番号ＳＮＯより大きいか否か判断し（ステ
ップ２０）、受信シーケンス番号が開始送信シーケンス
番号ＳＮＯ以下の場合（ステップ２０：ＮＯ）、ｃｗｎ
ｄの削減は行わない。なお、この受信シーケンス番号
は、受信ノード２で正常受信されたデータに後続するデ
ータであって、受信ノード２が次に受信を期待するデー
タの送信シーケンス番号を示している。また、受信シー
ケンス番号が開始送信シーケンス番号ＳＮＯより大きい
場合（ステップ２０：ＹＥＳ）、ｃｗｎｄの削減処理を
行うとともに（ステップ２１）、開始送信シーケンス番
号をＳＮＯへ記憶する（ステップ２２）。

【００３３】なお、ｃｗｎｄの削減を行った時点で、送
信済みであるが応答が未確認のデータパケットについて
は、その後、パケット紛失事象を検出し、それに対して
ｃｗｎｄを削減すると不必要な過削減となってしまう。
本発明では、これを防止するために、ｃｗｎｄの削減を
行った時点で次に送信するデータであって、再送データ
ではなく新たな送信データの送信シーケンス番号をＳＮ
Ｏへ記憶しておく。

【００３４】ｃｗｎｄの削減処理は以下のように実施す
る。まず、予めＳＡＣＫ情報に基づいて、正常受信でき
なかったｉ番目の不連続区間ごとの紛失データ量（以
下、ＬｏｓｔＤｉという）を算出しておくとともに、必
要に応じて、これらを総計して紛失パケットの総紛失デ
ータ量（以下、ＬｏｓｔＤＴという）などを算出してお
くものとする。

【００３５】まず、方法１は、削減係数ｋを設け、総紛
失データ量をｋ倍した値を用いてｃｗｎｄ値を削減す
る。すなわち、 新ｃｗｎｄ＝旧ｃｗｎｄ−ＬｏｓｔＤＴ×ｋ により算出する。これにより、総紛失データ量が大きい
ほど、すなわちデータ紛失時のネットワーク負荷が大き
いほどｃｗｎｄが大幅に削減され、ネットワーク負荷を
迅速に低減できるとともに、総紛失データ量が小さい場
合には、ｃｗｎｄがあまり削減されなくなり、ある程度
のスループットが維持される。

【００３６】また、方法２は、ＡＣＫパケットで受信確
認された先頭のデータパケットからＳＡＣＫ情報で示さ
れる最終のデータパケットまでの未確認データパケット
を含む全送信データ量ＴｏｔａｌＤＴを用いて、 新ｃｗｎｄ＝旧ｃｗｎｄ×（１−ＬｏｓｔＤＴ／Ｔｏｔ
ａｌＤＴ）×ｋ によりｃｗｎｄを算出する。

【００３７】これにより、受信されるべき全送信データ
量ＴｏｔａｌＤＴに対する総紛失データ量ＬｏｓｔＤＴ
が大きいほどｃｗｎｄが大幅に削減され、ネットワーク
負荷を迅速に低減できる。また、受信されるべき全送信
データ量に対する総紛失データ量が小さいほど、ｃｗｎ
ｄがあまり削減されなくなり、データパケット紛失事象
発生時でも、ある程度のスループットが維持される。

【００３８】また、方法３は、ＡＣＫパケットの受信シ
ーケンス番号から算出される連続して確認された受信デ
ータ量と、ＳＡＣＫ情報で示される非連続な受信データ
量とを合計した全受信データ量（以下、ＡｃｋｅｄＤＴ
という）、ＡＣＫパケットで受信確認された先頭のデー
タパケットからＳＡＣＫ情報で示される最終のデータパ
ケットまでの未確認データパケットを含む全送信データ
量ＴｏｔａｌＤＴと、削減係数ｋとから、 新ｃｗｎｄ＝旧ｃｗｎｄ×ＡｃｋｅｄＤＴ／Ｔｏｔａｌ
ＤＴ×ｋ により算出する。

【００３９】これにより、受信されるべき全送信データ
量ＴｏｔａｌＤＴに対する正常受信された全受信データ
量ＡｃｋｅｄＤＴが小さいほど、ｃｗｎｄが大幅に削減
され、ネットワーク負荷を迅速に低減できる。また、受
信されるべき全送信データ量に対する正常受信された全
受信データ量が大きいほどｃｗｎｄがあまり削減されな
くなり、データパケット紛失事象発生時でも、ある程度
のスループットが維持される。

【００４０】また、方法４は、パケット紛失がバースト
的か否かで、前述した方法１〜３で用いる削減係数を変
えるものである。このためパケット紛失がバースト的か
否かを判断する閾値ＢｕｒｓｔＴＨと、削減係数として
ｋｂ（第１の削減係数）とｋｓ（第２の削減係数）の２
つを設ける。データパケット紛失がバーストか否かは、
受信できなかった不連続区間ごとにＬｏｓｔＤｉとＢｕ
ｒｓｔＴＨとを比較して行う。

【００４１】ここで、例えば、この方法４を方法１に適
用する場合には、ＬｏｓｔＤｉ≧ＢｕｒｓｔＴＨとなる
区間があればバースト的と判断して、削減係数ｋとして
ｋｂを用い、 新ｃｗｎｄ＝旧ｃｗｎｄ−ＬｏｓｔＤＴ×ｋｂ で算出する。一方、ＬｏｓｔＤｉ≧ＢｕｒｓｔＴＨとな
る区間がなければ非バーストと判断して、削減係数ｋと
してｋｂより小さいｋｓ（ｋｂ＞ｋｓ）を用い、新ｃｗ
ｎｄ＝旧ｃｗｎｄ−ＬｏｓｔＤＴ×ｋｓで算出する。

【００４２】また、方法２または３に適用する場合に
は、ＬｏｓｔＤｉ≧ＢｕｒｓｔＴＨとなる区間があれば
バースト的と判断して、削減係数ｋとしてｋｂを用い、
ＬｏｓｔＤｉ≧ＢｕｒｓｔＴＨとなる区間がなければ非
バーストと判断して、削減係数ｋとしてｋｂより大きい
ｋｓ（ｋｂ＜ｋｓ）を用いる。これにより、前述の図６
に示したように、発生したデータパケット紛失が離散的
かバースト的かを適切に判断できる。また、バースト的
にデータパケット紛失が発生した場合にはｃｗｎｄが大
幅に削減され、ネットワーク負荷を迅速に低減できると
ともに、離散的にデータパケットが紛失した場合には、
ｃｗｎｄがあまり削減されなくなり、データパケット紛
失事象発生時でも、ある程度のスループットが維持され
る。

【００４３】なお、以上のｃｗｎｄ削減処理で用いた各
データ量は、例えば次のように算出される。図３はデー
タパケット紛失発生時の送信データシーケンスを示す説
明図であり、（ａ）はシーケンス図、（ｂ）はＡＣＫパ
ケットの構成を示している。

【００４４】ここでは、送信ノード１からデータパケッ
トを１００バイト単位で受信ノード２へ送信する場合を
例に説明する。まず、送信シーケンス番号０〜９９のデ
ータが格納された１つのデータパケットが送信され、以
後、送信シーケンス番号１００〜１９９，２００〜２９
９，３００〜３９９，４００〜４９９，５００〜５９
９，６００〜６９９，７００〜７９９のデータが格納さ
れた７つのデータパケットが順に送信される。

【００４５】受信ノード２では、受信したパケットに格
納されているデータの送信シーケンス番号を管理してお
り、この場合には、送信シーケンス番号２００〜２９
９，５００〜５９９が紛失したことから、送信シーケン
ス番号７９９のデータパケット受信後、図３（ｂ）に示
す内容のＡＣＫパケットを送信ノード１へ返送する。図
３（ｂ）において、コネクション識別情報３１は、送信
ノード１と受信ノード２との間に設定されたコネクショ
ンを示す識別情報である。

【００４６】また、受信シーケンス番号３２は、先頭パ
ケットから最初に正常受信できなかったデータパケット
の送信シーケンス番号を示しており、この場合には、最
初に紛失したパケットの送信シーケンス番号２００が設
定されている。さらに、ＳＡＣＫ情報３３として、紛失
したデータパケットに挟まれるようにして正常受信でき
た各データパケットの区間、すなわち選択受信済み区間
を示す送信シーケンス番号が、各選択受信済み区間ごと
に設定されている。

【００４７】ここでは、正常受信されたデータパケット
の各送信シーケンス番号のうち、２００〜２９９、およ
び５００〜５９９が受信検出されていないことから、選
択受信済み区間ａとして、その先頭と最後尾＋１の送信
シーケンス番号３００，５００が設定され、選択受信済
み区間ｂとして、その先頭と最後尾＋１の送信シーケン
ス番号６００，８００が設定されている。したがって、
この例では、正常受信できなかった各不連続区間Ａ，Ｂ
の紛失データ量ＬｏｓｔＤｉとして、ＬｏｓｔＤ（Ａ）
＝１００，ＬｏｓｔＤ（Ｂ）＝１００が、送信ノード１
で算出される。

【００４８】なお、必要に応じて、これら不連続区間
Ａ，Ｂの紛失データ量ＬｏｓｔＤ（Ａ），ＬｏｓｔＤ
（Ｂ）を総計することにより、紛失パケットの総データ
量ＬｏｓｔＤＴ＝２００が算出される。また、ＡＣＫパ
ケットで受信確認された先頭のデータパケットからＳＡ
ＣＫ情報で示される最終データパケットまでの未確認デ
ータパケットを含む全送信データ量ＴｏｔａｌＤＴは、
ＳＡＣＫ情報で示される最終データパケットの送信シー
ケンス番号とＡＣＫパケットを受信した時点の開始送信
シーケンス番号情報ＳＮＯとから、この例では、Ｔｏｔ
ａｌＤＴ＝８００が算出される。

【００４９】また、連続して確認された受信データ量
は、ＡＣＫパケットの受信シーケンス番号とＡＣＫパケ
ットを受信した時点の開始送信シーケンス番号情報ＳＮ
Ｏとから、この例では２００−０＝２００と算出され、
ＳＡＣＫ情報で示される非連続な受信データ量は、この
例では２００＋２００＝４００と算出される。したがっ
て、全受信データ量ＡｃｋｅｄＤＴは、これらの合計か
ら、ＡｃｋｅｄＤＴ＝６００が算出される。

【００５０】このように、受信ノードから通知されたＳ
ＡＣＫ情報に基づいて、受信ノードにおいて正常受信で
きなかった紛失データ量を算出し、この紛失データ量に
基づいてパケット紛失検出直後の送信可能パケット量
（ｃｗｎｄ）の削減を行うようにしたので、従来のよう
に、そのパケット紛失状況によらず一律に輻輳ウィンド
ウサイズｃｗｎｄを削減する場合と比較して、ネットワ
ークの負荷状況に応じて適切に送信パケット数を制御で
き、ネットワーク資源を有効利用できる。

【００５１】また、ｃｗｎｄを初期設定あるいは削減し
た時点での、再送データ以外の新たな送信データの送信
シーケンス番号を開始送信シーケンス番号情報ＳＮＯと
して記憶しておき、受信ノードからのＳＡＣＫ情報とと
もに通知された受信シーケンス番号、すなわち先頭パケ
ットから最初に正常受信できなかったデータパケットの
送信シーケンス番号を示す受信シーケンス番号が、ＳＮ
Ｏより小さい場合には、ｃｗｎｄ削減を行わないように
したので、複数回のパケット紛失事象の検出でｃｗｎｄ
を必要以上に何度も削減してまうことを防止できる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、請求項
１として、受信ノードでは、送信ノードから送信された
複数のデータパケットのうち非連続に受信されたデータ
パケットに対する個々の受信確認を示す選択的応答情報
を格納して確認応答パケットを送信ノードに転送し、パ
ケット紛失検出時、送信ノードでは、受信ノードからの
確認応答パケットに格納されている選択的応答情報から
算出した紛失データ量または正常受信データ量に基づい
て、以降の輻輳ウィンドウサイズを削減するようにした
ので、従来のように、そのパケット紛失状況によらず一
律に輻輳ウィンドウサイズｃｗｎｄを削減する場合と比
較して、実際のネットワークの負荷状況に応じて適切に
送信パケット数を制御でき、ネットワーク資源を有効利
用できる。

【００５３】また、請求項２として、請求項１記載の輻
輳制御方法において、送信ノードでは、受信ノードで受
信されなかった各区間の紛失データ量の総和を示す総紛
失データ量ＬｏｓｔＤＴと、所定の削減係数ｋとから算
出される削減分ＬｏｓｔＤＴ×ｋだけ輻輳ウィンドウサ
イズを削減するようにしたので、総紛失データ量が大き
いほど、すなわちデータ総紛失時のネットワーク負荷が
大きいほど輻輳ウィンドウサイズが大幅に削減され、ネ
ットワーク負荷を迅速に低減できるとともに、総紛失デ
ータ量が小さい場合には、輻輳ウィンドウサイズがあま
り削減されなくなり、ある程度のスループットが維持さ
れる。

【００５４】また、請求項３として、請求項１記載の輻
輳制御方法において、送信ノードでは、受信ノードで受
信されなかった各区間の紛失データ量の総和である総紛
失データ量ＬｏｓｔＤＴと、ＡＣＫパケットで受信確認
された先頭データパケットから選択的応答情報で示され
る最終のデータパケットまでの未確認データパケットを
含む全送信データ量ＴｏｔａｌＤＴと、現行のウィンド
ウサイズｃｗｎｄと、所定の削減係数ｋとから、ｃｗｎ
ｄ×（１−ＬｏｓｔＤＴ／ＴｏｔａｌＤＴ）×ｋにより
新たな輻輳ウィンドウサイズを算出するようにしたの
で、受信されるべき全送信データ量ＴｏｔａｌＤＴに対
する総紛失データ量ＬｏｓｔＤＴが大きいほど輻輳ウィ
ンドウサイズが大幅に削減され、ネットワーク負荷を迅
速に低減できる。また、受信されるべき全送信データ量
に対する総紛失データ量が小さいほど、輻輳ウィンドウ
サイズがあまり削減されなくなり、データパケット紛失
事象発生時でも、ある程度のスループットが維持され
る。

【００５５】また、請求項４として、請求項１記載の輻
輳制御方法において、送信ノードでは、受信ノードで正
常受信された各区間の受信データ量の総和を示す全受信
データ量ＡｃｋｅｄＤＴと、確認応答パケットで受信確
認された先頭データパケットから選択的応答情報で示さ
れる最終のデータパケットまでの未確認データパケット
を含む全送信データ量ＴｏｔａｌＤＴと、現行のウィン
ドウサイズｃｗｎｄと、所定の削減係数ｋとから、ｃｗ
ｎｄ×ＡｃｋｅｄＤＴ／ＴｏｔａｌＤＴ×ｋにより新た
な輻輳ウィンドウサイズを算出するようにしたので、全
送信データ量ＴｏｔａｌＤＴに対する全受信データ量Ａ
ｃｋｅｄＤＴが小さいほど、輻輳ウィンドウサイズが大
幅に削減され、ネットワーク負荷を迅速に低減できる。
また、受信されるべき全送信データ量に対する正常受信
されたデータ量が大きいほど輻輳ウィンドウサイズがあ
まり削減されなくなり、データパケット紛失事象発生時
でも、ある程度のスループットが維持される。

【００５６】また、請求項５として、請求項２記載の輻
輳制御方法において、送信ノードでは、発生したパケッ
ト紛失がバースト的か否かを判断するしきい値を設け、
受信ノードで受信されなかった各区間のうち、その区間
の紛失データ量が前記しきい値以上となるバースト区間
が存在する場合には削減係数ｋとして第１の削減係数ｋ
ｂを用い、バースト区間が存在しない場合には削減係数
として第１の削減係数ｋｂより小さい第２の削減係数ｋ
ｓを用い、また、請求項６として、請求項３または４記
載の輻輳制御方法において、第１の削減係数ｋｂより大
きい第２の削減係数ｋｓを用いるようにしたものであ
る。したがって、発生したデータパケット紛失が離散的
かバースト的かを適切に判断でき、また、バースト的に
データパケット紛失が発生した場合には輻輳ウィンドウ
サイズが大幅に削減され、ネットワーク負荷を迅速に低
減できるとともに、離散的にデータパケットが紛失した
場合には、輻輳ウィンドウサイズがあまり削減されなく
なり、データパケット紛失事象発生時でも、ある程度の
スループットが維持される。

【００５７】また、請求項７として、請求項１記載の輻
輳制御方法において、送信ノードでは、輻輳ウィンドウ
サイズを設定または削減後に用いる送信シーケンス番号
を開始送信シーケンス番号として保持しておき、受信ノ
ードからの選択的応答情報を含む確認応答パケットの受
信時に、その確認応答パケットで通知された受信シーケ
ンス番号であって、かつ受信ノードで正常受信されたデ
ータに後続して受信を期待するデータの送信シーケンス
番号を示す受信シーケンス番号と、保持しておいた開始
送信シーケンス番号とを比較し、開始送信シーケンス番
号が受信シーケンス番号より小さい場合にのみ、輻輳ウ
ィンドウサイズを削減するようにしたので、複数回のパ
ケット紛失事象の検出で輻輳ウィンドウサイズを必要以
上に何度も削減してまうことを防止できる。また、請求
項８として、請求項１記載の輻輳制御方法において、送
信ノードでは、受信ノードからの確認応答パケットに選
択的応答情報が格納されている場合にパケット紛失発生
と判断するようにしたので、比較的簡単な処理で正確に
パケット紛失発生を判断できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態である輻輳制御方法に
よるデータ送信処理を示すフローチャート図である。

【図２】 一般的な通信システムを示すブロック図であ
る。

【図３】 データパケット紛失発生時の送信データシー
ケンスを示す説明図である。

【図４】 従来の輻輳制御方法によるデータ送信処理を
示すフローチャート図である。

【図５】 データ紛失量の違いを示す説明図である。

【図６】 データ紛失形態の違いを示す説明図である。

【符号の説明】

１…送信ノード、２…受信ノード、３…通信網（ネット
ワーク）、５…アプリケーション処理部、６…レイヤ４
処理部、７…下位レイヤ処理部、３１…コネクション識
別情報、３２…受信シーケンス番号、３３…ＳＡＣＫ情
報（選択的応答情報）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−286547（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−236058（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−284338（ＪＰ，Ａ) 1996年信学総大Ｂ−799 信学技報ＩＮ97−34 信学技報ＳＳＥ97−114 情報処理学会第55回（平成９年後期) 全国大会、３−857 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のコネクションを介して接続された
   送受信ノード間で、レイヤ４プロトコルとして、受信ノ
   ードの受信能力を示す受信告知ウィンドウサイズとネッ
   トワークの転送能力を推定した輻輳ウィンドウサイズと
   のうち、いずれか小さい方の値を送信可能パケット数と
   してデータパケットを送信ノードから受信ノードへ転送
   する場合の輻輳制御方法において、 受信ノードは、 送信ノードから送信された複数のデータパケットのうち
   非連続に受信されたデータパケットに対する個々の受信
   確認を示す選択的応答情報を格納して確認応答パケット
   を送信ノードに転送し、 送信ノードは、 パケット紛失発生時には、受信ノードからの確認応答パ
   ケットに格納されている選択的応答情報から算出した紛
   失データ量または正常受信データ量に基づいて、以降の
   輻輳ウィンドウサイズを削減することを特徴とする輻輳
   制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の輻輳制御方法において、 送信ノードは、 受信ノードで受信されなかった各区間の紛失データ量の
   総和を示す総紛失データ量ＬｏｓｔＤＴと、所定の削減
   係数ｋとから算出される削減分ＬｏｓｔＤＴ×ｋだけ輻
   輳ウィンドウサイズを削減することを特徴とする輻輳制
   御方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の輻輳制御方法において、 送信ノードは、 受信ノードで受信されなかった各区間の紛失データ量の
   総和である総紛失データ量ＬｏｓｔＤＴと、ＡＣＫパケ
   ットで受信確認された先頭データパケットから選択的応
   答情報で示される最終のデータパケットまでの未確認デ
   ータパケットを含む全送信データ量ＴｏｔａｌＤＴと、
   現行のウィンドウサイズｃｗｎｄと、所定の削減係数ｋ
   とから、ｃｗｎｄ×（１−ＬｏｓｔＤＴ／ＴｏｔａｌＤ
   Ｔ）×ｋにより新たな輻輳ウィンドウサイズを算出する
   ことを特徴とする輻輳制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の輻輳制御方法において、 送信ノードは、 受信ノードで正常受信された各区間の受信データ量の総
   和を示す全受信データ量ＡｃｋｅｄＤＴと、確認応答パ
   ケットで受信確認された先頭データパケットから選択的
   応答情報で示される最終のデータパケットまでの未確認
   データパケットを含む全送信データ量ＴｏｔａｌＤＴ
   と、現行のウィンドウサイズｃｗｎｄと、所定の削減係
   数ｋとから、ｃｗｎｄ×ＡｃｋｅｄＤＴ／ＴｏｔａｌＤ
   Ｔ×ｋにより新たな輻輳ウィンドウサイズを算出するこ
   とを特徴とする輻輳制御方法。
5. 【請求項５】 請求項２記載の輻輳制御方法において、 送信ノードは、 発生したパケット紛失がバースト的か否かを判断するし
   きい値を設け、 受信ノードで受信されなかった各区間のうち、その区間
   の紛失データ量が前記しきい値以上となるバースト区間
   が存在する場合には削減係数ｋとして第１の削減係数ｋ
   ｂを用い、バースト区間が存在しない場合には削減係数
   ｋとして第１の削減係数ｋｂより小さい第２の削減係数
   ｋｓを用いることを特徴とする輻輳制御方法。
6. 【請求項６】 請求項３または４記載の輻輳制御方法に
   おいて、 送信ノードは、 発生したパケット紛失がバースト的か否かを判断するし
   きい値を設け、 受信ノードで受信されなかった各区間のうち、その区間
   の紛失データ量が前記しきい値以上となるバースト区間
   が存在する場合には削減係数ｋとして第１の削減係数ｋ
   ｂを用い、バースト区間が存在しない場合には削減係数
   ｋとして第１の削減係数ｋｂより大きい第２の削減係数
   ｋｓを用いることを特徴とする輻輳制御方法。
7. 【請求項７】 請求項１記載の輻輳制御方法において、 送信ノードは、 輻輳ウィンドウサイズを設定または削減後に用いる送信
   シーケンス番号を開始送信シーケンス番号として保持し
   ておき、 受信ノードからの選択的応答情報を含む確認応答パケッ
   トの受信時に、その確認応答パケットで通知された受信
   シーケンス番号であって、かつ受信ノードで正常受信さ
   れたデータに後続して受信を期待するデータの送信シー
   ケンス番号を示す受信シーケンス番号と、保持しておい
   た開始送信シーケンス番号とを比較し、開始送信シーケ
   ンス番号が受信シーケンス番号より小さい場合にのみ、
   輻輳ウィンドウサイズを削減することを特徴とする輻輳
   制御方法。
8. 【請求項８】 請求項１記載の輻輳制御方法において、 送信ノードは、 受信ノードからの確認応答パケットに選択的応答情報が
   格納されている場合にパケット紛失発生と判断すること
   を特徴とする輻輳制御方法。