JP3768847B2 - Traffic control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、べストエフォート型のトラヒックであるネットワークにおいてLAN毎の上限速度制限の維持とトラヒックフロー毎の下限速度を保証するトラヒック制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のトラヒック制御装置として、例えば特開2000−106569号に示されたものがある。これを図9に基づいて説明する。同図はこのトラヒック制御装置を、有線LANに適応した場合の構成を示している。図9においてトラヒック制御装置は、トラヒック制御装置100により有線LAN−A(111)が輻輳した時に通信速度を低く制限する。
【0003】
LAN−A111に接続される通信端末A−1、通信端末A−2、通信端末A−3は、通信の際にトラヒック制御装置100を通過してLAN−B112と接続される通信端末B−1,B−2、B−3、LAN−C113と接続される通信端末C−1、C−2、C−3、LAN−D114と接続される通信端末D−1、D−2、D−3と通信できる。
【0004】
図10は従来のトラヒック制御装置の構成を示すブロック図である。トラヒック制御装置は、LAN−A用バッファ101、経路判定部102、LAN−B用トラヒック制御部103、LAN−C用トラヒック制御部104、LAN−D用トラヒック制御部105、バッファ監視部106からなる。
【0005】
LAN−B用トラヒック制御部103、LAN−C用トラヒック制御部104、LAN−D用トラヒック制御部105は、LAN−B、LAN−C、LAN−Dに現れたパケットを受信して、経路判定部102へ渡す。経路判定部102は、パケットを受け取ると、そのパケットを送出すべきポートヘ向けてパケットを送信する。
【0006】
ここでは、送信ポートとしてLAN一A用のみ想定しているので、パケットはLAN−A用バッファ101に渡される。LAN−A用バッファ101は、経路判定部102から渡されたパケットを順次記憶する。LAN−Aに輻輳が生じると、LAN−A用バッファ101にパケットが滞留し始めて、パケット蓄積量が上昇する。
【0007】
従ってパケットの蓄積量を監視することにより、LAN−Aの輻輳発生及び解消を知ることができる。そこでバッファ監視部106は、LAN−A用バッファのパケット蓄積量を監視し、予め決められた量に達した時に、LAN−B用トラヒック制御部103、LAN−C用トラヒック制御部104、LAN−D用トラヒック制御部105へ輻輳を通知する。
【0008】
LAN−B用トラヒック制御部103、LAN−C用トラヒック制御部104、LAN−D用トラヒック制御部105は、バッファ監視部106からの輻輳通知を受けると、LAN−B,LAN−C及びLAN−Dからのデータパケットをある指定期間停止する。
【0009】
LAN−B。LAN−C及びLAN−Dからのパケットの送信が停止した結果、LAN−A用バッファ101のパケット蓄積量は低下し、輻輳は解消される。従って、LAN−B、LAN−C及びLAN−Dに対して、それぞれ割り当てられた帯域に応じて、パケットを停止させるようにしたことで、LAN−B、LAN−C及びLAN−Dに割り当てられた下限速度を保証することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開2000−106569号に示されるような従来のトラヒック制御装置は、トラヒックフロー毎の帯域保証を行う機能がないため、TCP/IPプロトコル等の通信プロトコルに対応する下限速度保証が行えないという問題があった。
【0011】
すなわち、図9の構成でLAN−B、LAN−C、LAN−Dについて輻輳制御が可能な時に、LAN一AからLAN−B、LAN−C、LAN−D方向の通信でLAN−Cが輻輳した時に、特開2000−106569のような従来のトラヒック制御装置では、LAN−Aの送信は全て停止する。
【0012】
トラヒックフロー毎の帯域保証を行うとき、TCP/IPプロトコルに基づくトラヒックフローの場合は輻輳時にバッファからの出力が停止するため、TCP ACK がTCPデータパケットの送信元に届かなくなる。このためTCPデータパケッ卜の送信元はTCPのフロー制御によりTCPデータを送信できない。
【0013】
その結果、少ないデータ量に抑えられてしまうので下限速度保証が行えないという問題があった。本発明は、上述のような従来の問題を解決してTCP/IPプロトコルに基づいたフロー制御と、トラヒックフローの揺らぎに対応し、LAN毎の上限速度制限の維持とフロー毎の下限速度保証を実現するトラヒック制御装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上述の課題は前記特許請求の範囲に記載した手段によって解決される。すなわち、請求項1の発明は、少なくとも一つの通信端末を収容する少なくとも一つのLANとバックボーンネットワークの間を中継するように設置されたトラヒック制御装置であって、自トラヒック制御装置を通過する前記LANと前記バックボーンネットワークとの間におけるパケット通信の双方向のトラヒックを一時蓄積して各LAN毎に上限速度制限と通信端末毎あるいはトラヒックフロー毎の下限速度保証を行って通過させる手段と、 TCP/IP プロトコルにおける確認応答パケット( TCP ACK )を前記上限速度制限に関係なく優先して通過させる手段と、を備えたことを特徴とするトラヒック制御装置である。
【0015】
従来方式では輻輳時に指定した期間、データパケットの出力停止をするのに対して、本発明の方法は、特定のデータパケットとしての TCP ACK の出力を停止しない点が異なる。これにより、上限速度値を越えたときもフロー制御に関わる特定データパケットとしての TCP ACKのみ優先して出力し、TCP/IP プロトコルに従ったフロー制御によるTCPデータパケットの送信停止を防ぎ、TCPデータパケットの下限速度保証を行うことが可能となる効果が得られる。
【0024】
【発明の実施の形態】
図1は本発明によるトラヒック制御装置を用いたシステム構成の例を示す図であって、数字符号1はトラヒック制御装置、2−1、2−2はサーバー、3−1はバックボーンネットワーク、3−2はアクセスネットワーク、4−1〜4−5は端末、5はIPネット、6−1、6−2はLANを表している。同図において、トラヒック制御装置1は通過するトラヒックフローを監視し、トラヒックフロー毎の帯域を保証する。
【0025】
トラヒック制御装置1はバックボーンネットワーク3−1と、アクセスネットワーク3−2の間のアクセスライン上に位置する。アクセスネットワーク3−2には、一つないし複数のLANのグループを形成し、グループ毎に伝送速度に応じて上限速度制限値(例えばグループ1:上限速度制限値g1、グループ2:上限速度規制g2)を設定する。また、トラヒックフロー毎に下限速度保証値(例えばUDPフローの下限速度保証値(fl1)、TCPフローの下限保証値(fl2))を設定する。
【0026】
図2は本発明によるトラヒック制御装置の構成を示すブロック図である。トラヒック制御装置は、経路判定部11、制御部16(16−1、16−2)、UDPフロー用バッフア12(12−1、12−2)、TCPフロー用バッフア13(13−1、13−2)、優先用バッファ14(14−1、14−2)、トラヒック監視部15(15−1、15−2)を含んで成る。
【0027】
データパケット入力時、経路判定部11によりグループ毎、トラヒックフロー毎(UDpフロー,TCPフロー等)に区別してバッファにキューイングし、トラヒック監視部15でデータパケットをカウントし、制御部16は単位時間Tで上限速度制限値に達するまでトラヒックフローを下限速度保証値に応じて優先して出力する。時間T内に上限速度制限値をカウンタが越えたら、出力を停止する。優先用バッファには経路判定により、指定のデータパケットと判断されたデータパケットをキューイングし、即座に出力する。
【0028】
図3は本発明によるトラヒック制御装置の動作を示す流れ図であり、請求項1の発明に対応する。図4は従来方式と本発明の請求項1を用いた下限速度保証方法のシーケンス図を示す。図4はグループ1に対する動作手順を例とする。ここでは例としてグループ1の上限制限値g1を7Packets 、UDPフロー下限速度保証値fl1を3Packets 、TCPフロー下限速度保証値fl2を2Packcts とする。
【0029】
従来方式では、UDPフローはコネクションレス型のため図4(a)に示すように出力停止中でもUDPフロー用バッファに一定量で入力されるため、UDPバッファには下限速度保証値を保証するだけのデータパケットが蓄積され、下限速度保証が有効になる。
【0030】
一方、TCPフローは上限速度制限による出力停止中、TCP ACK はホスト側に届かず、TCPフロー用バッファにデータパケットが蓄積されないため下限速度保証が機能しない。これに対し、請求項1の発明を用いたときは、図4(b)に示すようにTCP ACK のみを優先中継するデータパケットと指定したとき、上限制限値を越えた出力停止中も出力し、TCPデータのバッファへの蓄積を促進する。
【0031】
本発明の方法を用いたとき、常にTCP ACK パケットは到着と同時に優先して出力されるため、TCPデータは出力停止中にも最大ウインドウサイズまでバッファリングされ、TCPフローの下限速度保証を実現することが可能となる。
【0032】
図5はトラヒックフロー揺らぎ発生時の平均したトラヒックフロー毎の下限速度の保証の制御を示す流れ図で、グループ1に属するあるトラヒックフロー(フロ−1)の下限速度保証の方法を示している。図6はトラヒックフロー揺らぎ発生時の平均した下限速度保証の動作手順を示す。
【0033】
同図は例としてグループ1のUDPフローの動作手順を示している。トラヒックフローの揺らぎに対して平均した帯域の保証を実現するため、トラヒックフロー毎の出力した下限速度保証のデータ量を監視するカウンタCl1を用る。下限速度保証値はfl1(3パケット)、上限速度保証値はg1(5パケット)とする。
【0034】
図6(a)のように下限速度保証値3パケットを越えない場合は、Cl1にカウントされたデータ量を次のTの時間(6−1)に累積持ち越し換算(新fl´=fl+min(旧fl´−Cl,L):4=3+(3−2))し、換算された下限速度保証値を用いる。次のTの時間(6−1)では、下限速度保証するデータパケットは4パケットとなり、Tの時間と,次のTの時間(6−1)を合わせて6パケッ卜となる。
【0035】
時間平均して下限速度保証値fl1の3パケットを保証することができる。同様に、図6(b)のように下限速度保証値3パケットを越えた場合は、次のTの時間(6−2)に累積持ち越し換算(新fl´=fl+min(旧fl´−Cl,L):2=3+(3−4))し、換算された下限速度保証値を用いる。次のTの時間(6−2)では、下限速度保証するデータパケットは2パケットとなる。Tの時間と次のTの時間(6−2)合わせて6パケットとなり、時間平均して下限速度保証値f11の3パケットを保証することができる。
【0036】
図7はトラヒックフロー揺らぎ発生時の平均した上限速度制限の維持を行うフローチャート示す.図7はグループ1の上限速度制限の方法を示す図である。図8はトラヒックフロー揺らぎ発生時の平均した上限速度制限の維持動作手順を示す。
【0037】
図8は例として、グループ1の通過した上限速度制限のデータ量を監視するカウンタCg1を用いる。上限速度保証値はg1(g1:5パケット)とする。上限速度5パケットを時間Tの間に越えない場合は、Cg1にカウントされたデータ量を,次のTの時間(8−1)に累積持ち越し換算(新g´=g+min(旧g´−Cg,L):7=5+(5−3))し、換算された上限速度制限値を用いる。
【0038】
次のTの時間(8−1)では、上限速度制限となるデータパケットは7パケットまでとなり、Tの時間と次のTの時間(8−1)とを合わせて10パケットとなる。時間平均して上限速度制限値である5パケットを維持することができる。
【0039】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項1の発明では、従来方式が輻輳時に指定した期間、データパケットの出力を停止していたのに対して、特定のデータパケットとしての TCP ACK の出力を停止しない点が異なる。これにより、請求項1の発明では、上限速度値を越えたときもフロー制御に関わる特定データパケットとしての TCP ACKのみ優先して出力し、TCP/IP プロトコルに従ったフロー制御によるTCPデータパケットの送信停止を防ぎ、TCPデータパケットの下限速度保証を行うことが可能となる。
【0041】
図5及び図6の発明は、トラヒックフロー毎に前記時間Tの間に出力するデータパケット量を監視するカウンタ(Cl)を持ち、単位時間Tに達したとき次の単位時間Tの下限速度保証値をfl+min(fl´−Cl,L)(fl´は単位時間T毎に変化し、直前の単位時間Tにおける下限速度保証値とする)に設定する手段を備えたトラヒック制御装置である。これにより、一定速度で受信しない揺らぎのあるトラヒックフローに対して平均した下限速度保証値の保証を可能とする効果が得られる。
【0042】
図7及び図8の発明は、トラヒック制御装置から前記時間Tの間に出力する全てのパケット量を監視するカウンタ(Cg)を持ち、前記単位時間Tに達したとき次の単位時間Tの上限速度制限値をg+min(g´−Cg,L)(g´は単位時間T毎に変化し、直前の単位時間Tにおける上限速度制限値とする)に設定する手段を備えたトラヒック制御装置である。これにより、一定速度で受信しないトラヒックの総和に対して平均した上限速度制限値の維持を可能とする効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるトラヒック制御装置を用いたシステム構成の例を示す図である。
【図2】本発明によるトラヒック制御装置の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明によるトラヒック制御装置の動作を示す流れ図である。
【図4】下限速度保証方法のシーケンス図である。
【図5】トラヒックフロー揺らぎ発生時の平均したトラヒックフロー毎の下限速度の保証の制御を示す流れ図である。
【図6】グループ1のUDPフローの動作手順を示す図である。
【図7】グループ1の上限速度制限の方法を示す図である。
【図8】トラヒックフロー揺らぎ発生時の平均した上限速度制限の維持動作手順を示す図である。
【図9】従来のトラヒック制御装置を有線LANに適応した場合の構成を示す図である。
【図10】従来のトラヒック制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 トラヒック制御装置
2−1、2−2 サーバー
3−1 バックボーンネットワーク
3−2 アクセスネットワーク
4−1〜4−5 端末
5 IPネット
6−1、6−2 LAN
11 経路判定部
12−1、12−2 UDPフロー用バッフア
13−1、13−2 TCPフロー用バッフア
14−1、14−2 優先用バッファ
15−1、15−2 トラヒック監視部
16−1、16−2 制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a traffic control apparatus that maintains an upper limit speed limit for each LAN and guarantees a lower limit speed for each traffic flow in a network that is best-effort type traffic.
[0002]
[Prior art]
As a conventional traffic control apparatus, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-105669. This will be described with reference to FIG. This figure shows a configuration when this traffic control device is adapted to a wired LAN. In FIG. 9, the traffic control device restricts the communication speed to be low when the wired LAN-A (111) is congested by the
[0003]
The communication terminal A-1, the communication terminal A-2, and the communication terminal A-3 connected to the LAN-
[0004]
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional traffic control apparatus. The traffic control device includes a LAN-
[0005]
The LAN-B
[0006]
Here, since only the LAN 1A is assumed as the transmission port, the packet is transferred to the LAN-
[0007]
Therefore, it is possible to know the occurrence and resolution of LAN-A congestion by monitoring the accumulated amount of packets. Therefore, the
[0008]
Upon receiving the congestion notification from the
[0009]
LAN-B. As a result of the transmission of packets from LAN-C and LAN-D being stopped, the amount of packets stored in the LAN-
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional traffic control device as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-105669 does not have a function to guarantee the bandwidth for each traffic flow, and therefore cannot guarantee the lower limit speed corresponding to the communication protocol such as the TCP / IP protocol There was a problem.
[0011]
That is, when congestion control is possible for LAN-B, LAN-C, and LAN-D with the configuration of FIG. 9, LAN-C is congested in communication from LAN 1A to LAN-B, LAN-C, and LAN-D. At this time, in the conventional traffic control apparatus such as Japanese Patent Laid-Open No. 2000-105669, all LAN-A transmissions are stopped.
[0012]
When performing bandwidth guarantee for each traffic flow, in the case of a traffic flow based on the TCP / IP protocol, the output from the buffer stops at the time of congestion, so the TCP ACK does not reach the source of the TCP data packet. For this reason, the transmission source of the TCP data packet cannot transmit TCP data by TCP flow control.
[0013]
As a result, there is a problem that the lower limit speed cannot be guaranteed because the data amount is suppressed to a small amount. The present invention solves the conventional problems as described above, supports flow control based on the TCP / IP protocol, and fluctuations in traffic flow, and maintains the upper limit speed limit for each LAN and guarantees the lower limit speed for each flow. It is an object of the present invention to provide a traffic control device to be realized.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the above-mentioned problems are solved by the means described in the claims. That is, the invention of
[0015]
In the conventional method, the output of the data packet is stopped for the period specified at the time of congestion, whereas the method of the present invention is different in that the output of the TCP ACK as a specific data packet is not stopped. Thus, TCP ACK only with priority output of the particular data packet is also related to flow control when exceeding the upper speed limit value prevents transmission stop of TCP data packets by flow control in accordance with the TCP / IP protocol, TCP There is an effect that it is possible to guarantee the lower limit speed of the data packet .
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration using a traffic control device according to the present invention, in which
[0025]
The
[0026]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the traffic control apparatus according to the present invention. The traffic control device includes a
[0027]
At the time of data packet input, the
[0028]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the traffic control apparatus according to the present invention, and corresponds to the invention of
[0029]
In the conventional method, since the UDP flow is connectionless, as shown in FIG. 4 (a), even if the output is stopped, a fixed amount is input to the UDP flow buffer. Data packets are stored and the lower speed guarantee is activated.
[0030]
On the other hand, when the output of the TCP flow is stopped due to the upper limit speed limit, the TCP ACK does not reach the host side, and the data packet is not accumulated in the TCP flow buffer, so the lower limit speed guarantee does not function. On the other hand, when the invention of
[0031]
When the method of the present invention is used, the TCP ACK packet is always output as soon as it arrives, so the TCP data is buffered up to the maximum window size even when output is stopped, thereby realizing the guaranteed minimum speed of the TCP flow. It becomes possible.
[0032]
Figure 5 shows the lower speed limit assurance method in flow chart showing the control of the lower limit speed of each traffic flow averaged during slot Rahikkufuro fluctuation occurs guaranteed, there traffic flows belonging to the group 1 (flow 1). Figure 6 shows an operation procedure of the lower rate guaranteed averaged during slot Rahikkufuro fluctuations occur.
[0033]
The figure shows an operation procedure of the UDP flow of
[0034]
If the lower limit speed guarantee value of 3 packets does not exceed the value as shown in FIG. 6A, the data amount counted in Cl1 is converted into cumulative carry-over for the next T time (6-1) (new fl ′ = fl + min (old fl'-Cl, L): 4 = 3 + (3-2)), and the converted lower limit speed guarantee value is used. At the next T time (6-1), the number of data packets for which the lower limit speed is guaranteed is 4 packets, and the total time of T and the next T time (6-1) is 6 packets.
[0035]
It is possible to guarantee 3 packets of the lower limit speed guarantee value fl1 by averaging over time. Similarly, when the lower limit
[0036]
Figure 7 shows a flow chart for performing the maintenance of the upper speed limit of the average during slot Rahikkufuro fluctuations occur. FIG. 7 is a diagram showing a method of limiting the upper limit speed of
[0037]
FIG. 8 uses, as an example, a counter Cg1 that monitors the data amount of the upper limit speed limit that
[0038]
At the next T time (8-1), the upper limit speed limit data packet is up to 7 packets, and the total of the T time and the next T time (8-1) is 10 packets. It is possible to maintain 5 packets that are upper limit speed limit values on an average over time.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, in the first aspect of the present invention, the output of the data packet is not stopped for the period specified by the conventional method at the time of congestion, but the output of the TCP ACK as the specific data packet is not stopped. The point is different. Thus, in the invention of
[0041]
The invention of FIGS. 5 and 6 has a counter (Cl) for monitoring the amount of data packets output during the time T for each traffic flow, and guarantees the lower limit speed of the next unit time T when the unit time T is reached. It is a traffic control device provided with means for setting a value to fl + min (fl′−Cl, L) (fl ′ changes every unit time T and is a lower limit speed guarantee value in the immediately preceding unit time T). As a result, it is possible to obtain an effect of guaranteeing a lower limit speed guarantee value averaged for a traffic flow having fluctuations that are not received at a constant speed.
[0042]
The invention of FIGS. 7 and 8 has a counter (Cg) that monitors the amount of all packets output during the time T from the traffic control device. When the unit time T is reached, the upper limit of the next unit time T is reached. It is a traffic control device comprising means for setting a speed limit value to g + min (g′−Cg, L) (g ′ changes every unit time T and is an upper limit speed limit value in the immediately preceding unit time T). . As a result, it is possible to maintain an upper limit speed limit value that is averaged with respect to the total traffic not received at a constant speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration using a traffic control device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a traffic control device according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the traffic control device according to the present invention.
FIG. 4 is a sequence diagram of a lower limit speed guarantee method.
FIG. 5 is a flowchart showing control for guaranteeing a lower limit speed for each traffic flow averaged when a traffic flow fluctuation occurs.
FIG. 6 is a diagram illustrating an operation procedure of a UDP flow of
FIG. 7 is a diagram showing a method for limiting an upper limit speed of
FIG. 8 is a diagram illustrating an operation procedure for maintaining an average upper limit speed limit when traffic flow fluctuation occurs.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration when a conventional traffic control device is applied to a wired LAN.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional traffic control device.
[Explanation of symbols]
1 traffic control device 2-1, 2-2 server 3-1, backbone network 3-2 access network 4-1, 4-5,
11 Path determination unit 12-1, 12-2 UDP flow buffer 13-1, 13-2 TCP flow buffer 14-1, 14-2 Priority buffer 15-1, 15-2 Traffic monitoring unit 16-1, 16-2 Control unit
Claims (1)
自トラヒック制御装置を通過する前記LANと前記バックボーンネットワークとの間におけるパケット通信の双方向のトラヒックを一時蓄積して各LAN毎に上限速度制限と通信端末毎あるいはトラヒックフロー毎の下限速度保証を行って通過させる手段と、
TCP/IP プロトコルにおける確認応答パケット( TCP ACK )を前記上限速度制限に関係なく優先して通過させる手段と、
を備えたことを特徴とするトラヒック制御装置。 A traffic control device installed to relay between at least one LAN accommodating at least one communication terminal and a backbone network,
Bidirectional traffic for packet communication between the LAN passing through its own traffic control device and the backbone network is temporarily stored to limit the upper speed limit for each LAN and guarantee the lower limit speed for each communication terminal or traffic flow. Means to pass through ,
Means for the TCP / IP protocol in acknowledgment packet (TCP ACK) Ru passed in preference regardless the maximum speed limit,
A traffic control device comprising:
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