JP3790897B2 - パケット転送制御システムと方法およびそのプログラムと記録媒体ならびに通信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケットの転送制御技術に係り、特に、ネットワークのサービス品質（Ｑｏｓ）制御を、トラフィック特性の動的変動に対応して効率的に行うのに好適な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット等、パケット転送を行うネットワークにおいて、パケット遅延時間やパケット廃棄率に基づくネットワーク・サービス品質（Ｑｏｓ）制御およびパケット転送制御技術に関する従来の技術として、例えば、IETF（Internet Engineering Task Force）で検討が進められているスケーラブルな通信品質保証（Ｑｏｓ: Quality of Service）を網上で実現するDiffServ（Differentiated Service）がある。
【０００３】
また、DiffServに関しては、例えば、「Jitae Shin; Jong Won Kim; Kuo, C.-C.J. ，”Quality-of-service mapping mechanism for packet video in differentiated services network" ，Multimedia, IEEE Transactions on , Volume: 3 Issue: 2 , June 2001 ，Page(s): 219 〜231」に記載のAdaptiveWFQとMultipleREDを組み合わせたパケット転送技術（Diffserv-BDL：Diffserv Based on Delay/Loss Rate）がある。
【０００４】
以下、このAdaptiveWFQとMultipleREDの組み合わせを用いたＱｏｓ制御技術およびパケット転送制御技術について説明する。
【０００５】
図１２は、従来のAdaptiveWFQとMultipleREDの組み合わせを用いたＱｏｓ制御およびパケット転送制御を行うシステムの構成例を示すブロック図であり、図１３は、図１２のシステムで参照する各品質（Ｑｏｓ）クラス毎の平均キュー長とパケット廃棄率との関係例を示す説明図である。
【０００６】
図１２において、ＩＰルータ装置（図中「ＩＰ Ｒｏｕｔｅｒ」と記載）の入力ポートに送信元からのパケットが到着すると、MultipleREDキューマネージャは、各品質（Ｑｏｓ）クラス（ＢＥ（Best Effort），ＡＦ１（Assured Forwarding1），…，ＡＦ４（Assured Forwarding4））毎に送信バッファのキュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）から平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）を計算し、その平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）と予め決められた「平均キュー長の最小閾値minｉ（ｉ＝１…５）」および「平均キュー長の最大閾値maxｉ（ｉ＝１…５）」との比較により以下のケース毎に動作を行う。
【０００７】
まず、「Ｑｉ＜minｉ（ｉ＝１…５）」の場合、到着したパケットを送信バッファ（Transmit Buffer）のキューに収容し、「minｉ≦Ｑｉ≦maxｉ（ｉ＝１…５）」の場合、パケット廃棄率Ｐを計算し、この廃棄率Ｐに基づいて到着したパケットを廃棄し、そして、「maxｉ＜Ｑｉ（ｉ＝１…５）」の場合、全ての到着パケットを廃棄する。
【０００８】
すなわち、MultipleREDキューマネージャは、パケット到着毎に、まず、▲１▼平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）を計算する。例えば、キューが空きでないとき、「Ｑ＝（１−ωｑ）Ｑ＋ωｑq」（ωｑ：Ｑ推定用ローパスフィルタの重み係数）の式に基づき、また、キューが空のとき、「Ｑ＝（１−ωｑ）ｍq」（ｍ：キューが最後に空になってから現在までの経過時間）の式に基づき、平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）を計算する。
【０００９】
この計算の結果、▲２▼「minｉ≦Ｑｉ≦maxｉ」の場合、まず、「Ｐbｉ＝Ｐmaxｉ（qｉ−minｉ）/（maxｉ−minｉ）」（Ｐmax：Ｐbの最大値）の「Ｐb」を求め、次に、この「Ｐb」を用いて「Ｐaｉ＝Ｐbｉ/（１−countｉ×Ｐbｉ）」（count：最後に廃棄を行ってからキューに収容されたパケット数）の式に基づき、パケット廃棄率Ｐaを求め、このパケット廃棄率Ｐaで到着パケットを廃棄する。
【００１０】
尚、上述の式から「Ｐmax」（Ｐbの最大値）はＰaの最大値でもある。
【００１１】
また、▲３▼「maxｉ＜Ｑｉ」の場合、全ての到着パケットを廃棄する。
【００１２】
尚、▲２▼において計算して求められるパケット廃棄率Ｐaｉと平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）とは、図１３で示されるような関係となる。この図１３においては、平均キュー長Ｑｉは、オーバーライン（上線）が付与された「ｑ」として表記されている。
【００１３】
このパケット転送制御動作により、各Ｑｏｓクラス毎に送信バッファ（Transmit Buffer）の平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）を一定の範囲に保ち、バッファ輻輳を事前に回避することができるとともに、この動作で必要な閾値（minｉ，maxｉ，Ｐmax）を各Ｑｏｓクラス毎のパケット廃棄率ｌｉ(ｉ＝１…５)が「ｌｉ／ｌj＝δｉ／δj」（ｉ，ｊ＝１…５）、（δ：パケット廃棄率のＱｏｓクラス比（定数））となるように設定することにより、平均パケット廃棄率ｌｉに関する各Ｑｏｓクラス間の大小関係が常に、「l１≦ l２…≦l５」になることを維持することが可能となり、パケット廃棄率に基づくDiffservサービスを図ることが出来る。
【００１４】
次に、図１２において、AdaptiveWFQスケジューラは、MultipleREDキューマネージャで計算された各Ｑｏｓクラスの平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）と予め決められた「パケット遅延時間のＱｏｓクラス比δｉ（ｉ＝１…５）」に基づいて、送信バッファ（Trasmit Buffer）からの読み出しレートを決定する各Ｑｏｓクラスの重み係数ωｉ（ｉ＝１…５）を算出し、その重み係数ωｉに基づいて、送信バッファ（Trasmit Buffer）から次にどのＱｏｓクラスのパケットを読み出すべきかを決定するパケット送信順序制御を行う。
【００１５】
すなわち、AdaptiveWFQスケジューラは、まず、周期的に各Ｑｏｓクラスの平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）をMultipleREDキューマネージャから収集し、それと事前に設定された「パケット遅延時間のＱｏｓクラス比δｉ（ｉ＝１…５）（定数）」を用いて、次の式（数１）に基づき、各Ｑｏｓクラスの重み係数ωｉ（ｉ＝１…５）を計算する。
【００１６】
【数１】
【００１７】
次に、この計算された重み係数ωｉ（ｉ＝１…５）に基づいて、以下のようにして、各Ｑｏｓクラス毎にサービスタグを計算する。
【００１８】
送信バッファへのパケット到着、パケット送出をイベントと見なし、ｊ番目のイベントの発生時刻をｔjとする。今あるビジー区間をとり、ｔ1＝０とする。区間（ｔj-1、ｔj）でアクティブであるクラス（送出すべきパケットを有するクラス）の集合をＢjとする。
【００１９】
ＷＦＱサービス巡回回数（あるいは仮想時刻ＶＴ：virtual timeとも言う）Ｖ（ｔ）を次の式（数２）に示すように定義する。
【００２０】
【数２】
尚、送信バッファがアイドルのとき、Ｖ（ｔ）＝０とする。
【００２１】
クラスｉのｋ番目のパケットの到着時刻、長さをそれぞれαi k，Ｌi kとし、ＷＦＱサービスタグＦi kを次式（数３）で計算する。尚、この数３においては、ＷＦＱサービスタグＦi kには、アクサンシルコンフレックス「＾」が付与されている。
【００２２】
【数３】
【００２３】
この「数３」におけるＳi k（数３においてはアクサンシルコンフレックス「＾」が付与されている）を仮想サービス開始時刻、Ｆi kを仮想サービス完了時刻（パケット送出時刻）と呼ぶことがある。
【００２４】
このサービスタグを昇順にソートし、サービスタグ値の小さいパケットから順に送出していく。
【００２５】
このパケット送信制御動作により、各Ｑｏｓクラス毎に割り当てられた重み係数ωi（ｉ＝１…５）に従って、パケット送信制御を行うことができるとともに、平均パケット遅延時間ｄi（ｉ＝１…５）に関する各Ｑｏｓクラス間の大小関係が常に、「ｄ１≦ｄ２…≦ｄ５」になることを維持することが可能となり、パケット遅延時間に基づくDiffservサービスを図ることが出来る。
【００２６】
しかし、ＢＥ，ＡＦだけでなく、ＥＦ（Expedited Forwarding）といった最優先クラスにも適用しようとした場合、この最優先クラスを例えば、他のクラスと競合するようなトラフィックが混雑した状況下でも、最大パケット遅延時間を保証するクラスと定義すると、この技術では、ＥＦクラスのパケット遅延時間を他のクラスよりも最も小さくすることはできても、その上限を超過しないことを保証することは出来ない。
【００２７】
また、ＥＦクラスのトラフィック負荷が低く、ＥＦクラス以外のトラフィック負荷が高い場合に、逆にＥＦクラス以外のnonＥＦクラス（ＢＥ，ＡＦ１，…など）のパケットを優先転送することができない。
【００２８】
また、ＥＦ最優先転送ポリシーを組み込む為には、トラフィック特性の変動に伴って時々刻々と変化していく、送信バッファ（Transmit Buffer）におけるＥＦ以外のＱｏｓクラス毎のパケット蓄積状況に応じて、ＥＦクラスの重み係数値のＥＦを適切に調整する必要があるが、インターネットのようにバースト性の高いトラフィック特性の変動を理論的に近似して予測する有効な技術は確立されていないので、このＥＦクラス重み係数値ωＥＦの適応制御を効果的に行うことは困難である。
【００２９】
このような問題に対処する為の従来技術として、例えば、「Fernandez, M.P.; de Castro, A.; Pedroza, P.; Ferreira de Rezende, J. ，” QoS provisioning across a DiffServ domain using policy-based management " ， Global Telecommunications Conference, 2001. GLOBECOM '01. IEEE , Volume: 4 , 2001， Page(s): 2220 -2224」に記載のように、トラフィック特性に関する正確な理論モデルが存在しなくても、問題の定式化や制御の適正化が可能なＦｕｚｚｙ制御手法によって、ＷＲＲの重み係数を調整する技術が提案されている。
【００３０】
しかし、この技術では、ＥＦ，ＢＥの２クラスしか扱われておらず、必要なＦｕｚｚｙ制御ルール数も少なくて済むが、これをＡＦも含めた６クラスに適用しようとすると、Ｆｕｚｚｙ制御ルールは任意の２クラス間のパケット遅延時間やパケット廃棄率の大小関係で規定する為に、Ｆｕｚｚｙ制御ルール数もＱｏｓクラスのペア数とパケット遅延時間・パケット廃棄率の取り得る値のパターンの組み合わせ数だけ必要になるので、それだけ必要なＦｕｚｚｙ制御ルール数が膨大になり、そのパラメータを調整してＦｕｚｚｙ制御ルールを同定して、その制御動作を安定化させるのは非常に困難である。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、従来の技術では、トラフィック負荷が大きい状況下でＥＦ最優先転送を図ることができない点である。
【００３２】
本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決し、トラフィック負荷状況に影響されずにＥＦ最優先転送を可能とし、より高度なネットワーク・サービス品質（Ｑｏｓ）制御を可能にすることである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、例えば、インターネットのＩＰルータ装置において、トラフィック負荷が大きい状況下でも、送信バッファのＥＦ優先転送を図る為に、スケジューラのＥＦ重み係数を制御して、スケジューラにおけるＥＦクラスのパケット送信レートを制御するものであり、特に、送信バッファのＥＦクラスのパケット遅延時間、それ以外のnonＥＦクラスのパケット廃棄率を監視し、この監視結果に基づき、予め記憶したＥＦクラス・パケット転送条件に基づいてＥＦ重み係数値を調整してスケジューラのＥＦクラス・パケットを送信バッファから読み出しレートを増加、あるいは減少させ、ＥＦクラス・パケット優先転送を制御する。この制御の為に、ＥＦ重み係数値の制御ルールをＦｕｚｚｙ制御ルールとして記述し、Ｆｕｚｚｙ推論によりＥＦ重み係数値を算出する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明に係わるパケット転送制御システムの構成例を示すブロック図、図２は、図１のシステムにおけるトラフィック測定装置の構成例を示すブロック図、図３は、図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置の構成例を示すブロック図、図４は、図１のシステムにおけるnonＥＦ重み係数算出装置の構成例を示すブロック図、図５は、図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置で用いられるファジィ制御ルールの第１の構成例を示す説明図、図６は、図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置で用いられるファジィ制御ルールの第２の構成例を示す説明図、図７は、図１におけるトラフィック測定装置の処理動作例を示すフローチャート、図８は、図１におけるＥＦ重み係数制御装置の処理動作例を示すフローチャート、図９は、図１におけるnonＥＦ重み係数算出装置の処理動作例を示すフローチャート、図１０は、図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置のＥＦ重み係数算出メカニズムの構成・動作例を示す説明図、図１１は、図１のシステムにおけるnonＥＦ重み係数算出装置のnonＥＦ重み係数算出メカニズムの動作例を示す説明図である。
【００３６】
図１においては、本例のパケット転送制御システムは、インターネット等でのパケット転送を行う通信装置としてのＩＰルータ装置（図中「ＩＰ−Ｒｏｕｔｅｒ」と記載）１に設けられており、このＩＰルータ装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や主メモリ、表示装置、入力装置、外部記憶装置等からなるコンピュータ構成を有し、光ディスク駆動装置等を介してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記録されたプログラムやデータを外部記憶装置内にインストールした後、この外部記憶装置から主メモリに読み込みＣＰＵで処理することにより、本発明に係わる各処理部の機能を実行する。
【００３７】
すなわち、ＩＰルータ装置１内には、転送するパケットを蓄積する送信バッファ（図中「Transmit Buffer」と記載）２と、送信バッファ２のキュー長を測定して、その長さに従ってパケット廃棄制御を行うキューマネージャ（図中「Multiple RED」と記載）３、送信バッファ２から次に出力リンクに送出するパケットの選択制御を行うスケジューラ（図中「Adaptive WFQ」と記載）４が設けられ、各Ｑｏｓクラス毎のパケットの転送量を制御する。尚、これらの送信バッファ２、キューマネージャ３、スケジューラのそれぞれは、従来技術で説明した図１２における送信バッファ（「Transmit Buffer」）、MultipleREDキューマネージャAdaptiveWFQスケジューラと同じ機能を有する。
【００３８】
さらに、本例のＩＰルータ装置１には、キューマネージャ３によるパケット廃棄制御やスケジューラ４によるパケット送信順序制御をコントロールして、送信バッファ２におけるＥＦグループ最優先転送およびnonＥＦグループＤＬＢ−Diffservを実現する為のトラフィック適応調整部５が設けられている。
【００３９】
さらに、このトラフィック適応調整部５には、トラフィック測定部（図中「Traffic Measurer」と記載）５１、ＥＦグループ重み係数制御部（図中「ＥＦ weight Controller」と記載）５２、nonＥＦグループ重み係数算出部（図中「nonＥＦ weight Controller」と記載）５３が設けられている。
【００４０】
上記のキューマネージャ３とスケジューラ４、および、トラフィック測定部５１とＥＦグループ重み係数制御部５２とnonＥＦグループ重み係数算出部５３からなるトラフィック適応調整部５とで、本発明に係わるパケット転送制御システムが構成され、ネットワーク上のトラフィック特性の変動に関わらず、ＥＦクラスのグループのパケットを最優先的に転送を行ったり、nonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスのパケット遅延時間／廃棄率の大小関係をその優先レベルの通りに「ＡＦ１＞ＡＦ２＞…＞ＢＥ」になることを保証する為に、キューマネージャ３でのパケット廃棄やスケジューラ４のパケット送信順序を制御して、送信バッファ２の各Ｑｏｓクラス毎のトラフィック調整制御を行う。
【００４１】
すなわち、トラフィック適応調整部５において、送信バッファ２のＥＦグループのパケット遅延時間とnonＥＦグループのパケット廃棄率を周期的に測定し、この測定結果に基づき、スケジューラ４がＥＦグループのパケットを送信する割合を増加、あるいは減少させ、ＥＦグループのパケットを優先度を上げて転送させたり、あるいは優先度を下げて転送させる。
【００４２】
さらに、キューマネージャ３において、送信バッファ２のnonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスの平均キュー長を周期的に監視し、そして、この平均キュー長の監視結果に基づき、トラフィック適応調整部５において、スケジューラ４がnonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスのパケットを送信する割合を増加、あるいは減少させ、各Ｑｏｓクラスのパケット遅延時間の大小関係が「ＡＦ１＞ＡＦ２＞…＞ＢＥ」になるように調整する。
【００４３】
さらに、キューマネージャ３において、送信バッファ２のnonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスの平均キュー長を周期的に監視し、この平均キュー長の監視結果に基づき、予め記憶したパケット廃棄条件に従ってパケット廃棄を制御することで、各Ｑｏｓクラスのパケット廃棄率の大小関係が「ＡＦ１＞ＡＦ２＞…＞ＢＥ」になることを保証する。
【００４４】
ＥＦグループ最優先転送を行う為に、トラフィック適応調整部５は、トラフィック測定部５１において、キューマネージャ３からＥＦグループのパケット到着時間とnonＥＦグループのパケット廃棄率を、またスケジューラ４からＥＦグループのパケット送出時間を周期的に収集して、ＥＦグループのパケット遅延時間を算出する。
【００４５】
さらに、このＥＦグループのパケット遅延時間とnonＥＦグループのパケット廃棄率に基づき、ＥＦグループ重み係数制御部５２において、予め記憶したＥＦ最優先転送制御ルールを用いてスケジューラ４からＥＦグループのパケットを読み出す比率を決定していく。
【００４６】
具体的には、ＥＦグループ重み係数制御部５２は、ＥＦ最優先転送制御ルールをＦｕｚｚｙ制御ルールとして記述し、Ｆｕｚｚｙ推論部によりスケジューラ４のＥＦグループＷＦＱ重み係数を算出する。
【００４７】
このとき、スケジューラ４のＥＦグループＷＦＱ重み係数の制御ポリシーとしては、ＥＦグループのパケット遅延時間が大きくなった場合、ＥＦグループＷＦＱ重み係数を増加させ、ＥＦグループのパケット遅延時間が小さくて、nonＥＦグループのパケット廃棄率が大きくなった場合、ＥＦグループＷＦＱ重み係数を減少させる。
【００４８】
nonＥＦグループに対するＤＬＢ−Diffservを行う為に、スケジューラ４において、nonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスの平均キュー長を周期的に監視し、この平均キュー長の監視結果とＥＦグループ重み係数制御部５２で算出したＥＦグループのＷＦＱ重み係数に基づき、nonＥＦグループ重み係数算出部５３において、予め記憶した計算式（nonＥＦ weight計算式）を用いて、スケジューラ４のnonＥＦグループＷＦＱ重み係数を算出する。
【００４９】
トラフィック測定部５１と、Ｆｕｚｚｙ推論部を具備したＥＦグループ重み係数制御部５２、および、nonＥＦweight算出部を具備したnonＥＦグループ重み係数算出部５３は、それぞれ、図２、図３および図４に示すような構成となっており、以下、図２、図３、図４を用いて、トラフィック測定部５１、ＥＦグループ重み係数制御部５２、nonＥＦグループ重み係数算出部５３の詳細を説明する。
【００５０】
図２のトラフィック測定部（図中「Traffic Measurer」と記載）５１において、５１１は監視条件入出力部、５１２は監視条件記憶部、５１３は監視データ収集部、５１４はパケット遅延時間算出部、５１５は制御データ通信制御部である。
【００５１】
このような構成により、トラフィック測定部５１は、監視データ収集部５１３において、周期的に、キューマネージャ３からＥＦグループのパケット送信受付時間（ｔａ）とnonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）を、また、スケジューラ４からＥＦグループのパケット送信完了時間（ｔｃ）を収集し、さらに、監視条件入出力部５１１で入力され監視条件記憶部５１２に記憶された監視条件を読み出す。
【００５２】
そして、パケット遅延時間算出部５１４において、監視データ収集部５１３で収集したＥＦグループのパケット送信受付時間（ｔａ）とＥＦグループのパケット送信完了時間（ｔｃ）等を用いてＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）を算出する。
【００５３】
そして、制御データ通信制御部５１５において、パケット遅延時間算出部５１４が算出したＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）と、監視データ収集部５１３が収集したnonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）を制御データとしてＥＦグループ重み係数制御部５２に通知する。
【００５４】
図３のＥＦグループ重み係数制御部５２において、５２１はＥＦ転送条件入出力部、５２２はＥＦ転送条件記憶部、５２３は制御データ通信制御部、５２４はＥＦ重み係数適応制御部、５２５はＥＦ重み係数転送制御部である。
【００５５】
このような構成により、ＥＦグループ重み係数制御部５２は、トラフィック測定部５１から通知されたＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）とnonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）を制御データ通信制御部５２３で受け取り、ＥＦ重み係数適応制御部５２４において、ＥＦ転送条件入出力部５２１で入力されＥＦ転送条件記憶部５２２に記憶されたＥＦ転送条件を読み取り、前周期のＥＦグループの重み係数値と共に入力とし、Ｆｕｚｚｙ推論によって次周期のＥＦグループの重み係数値を決定し、ＥＦ重み係数転送制御部５２５により、nonＥＦグループ重み係数算出部５３およびスケジューラ４に通知する。
【００５６】
例えば、Ｆｕｚｚｙ推論において、ＥＦグループのパケット遅延時間の度合いが「中」レベル、あるいは「高」レベルの場合、nonＥＦグループのパケット廃棄率レベルに係わらず、次周期のＥＦグループの重み係数値を増加させる。
【００５７】
また、Ｆｕｚｚｙ推論において、ＥＦグループのパケット遅延時間の度合いが「低」レベルで且つ、nonＥＦグループのパケット廃棄率の度合いが「中」レベルあるいは「高」レベルの場合、次周期のＥＦグループの重み係数値を減少させる。
【００５８】
尚、ここで、ＥＦグループのパケット遅延時間レベルが「高」およびnonＥＦグループのパケット廃棄率レベルが「高」とはパケット転送が輻輳を起こしている状態とし、「中」とは平常状態、「低」とは、平常状態より余裕がある状態とする。
【００５９】
図４のnonＥＦグループ重み係数算出部５３において、５３１はnonＥＦ算出条件入出力部、５３２はnonＥＦ算出条件記憶部、５３３は制御データ通信制御部、５３４はnonＥＦ重み係数算出部、５３５はnonＥＦ重み係数転送制御部である。
【００６０】
このような構成により、nonＥＦグループ重み係数算出部５３は、ＥＦグループ重み係数制御部５２から通知されたＥＦグループ重み係数値を、ＷＦＱの重み係数総和「＝１」から除いた分を、キューマネージャ３から収集した各Ｑｏｓクラスの平均キュー長と、予めnonＥＦ算出条件入出力部５３１から入力されnonＥＦ算出条件記憶部５３２に記憶したnonＥＦ算出条件とに基づいて比例配分することで、次周期のnonＥＦグループ重み係数値を算出する。
【００６１】
そして、算出したnonＥＦグループ重み係数値を、nonＥＦ重み係数転送制御部５３５を介して、スケジューラ４に通知する。
【００６２】
以上のように本例のシステムでは、トラフィック特性の変動に応じて、送信バッファ２のＥＦグループ・パケット送信レートを制御して、ＥＦグループ・パケットの最優先転送を図る為に、ＥＦグループ・パケットの遅延時間（ｄｅ）とnonＥＦグループ・パケット廃棄率を監視するＥＦ重み係数制御部５２において、事前に設定されたＥＦ転送条件に基づいて、ＥＦグループ重み係数値ω１を調整してスケジューラ４のＥＦグループ・パケットの送信レートを増加、あるいは減少させる際、ＥＦグループ・パケットの優先度をそのトラフィック負荷に応じて適切に調整する為に、ＥＦグループ重み係数値の制御ルールをファジィ制御ルールとして記述し、ファジィ推論によりＥＦグループ重み係数値ω１を算出すると共に、ＥＦクラス以外のクラスのパケットをnonＥＦグループ・パケットとしてまとめ、ファジィ制御対象を従来のＱｏｓクラス毎ではなく、Ｑｏｓグループ単位に適用することで、必要なファジィ制御ルール数を大幅に削減し、制御動作を安定化させるのに必要なパラメータ・チューニングを容易化する。
【００６３】
このように本例のシステムでは、トラフィック特性の変動に応じて、各品質クラスの送信バッファ２からパケットを読み出すスケジューラ４の送信レート制御を適応的に調整することで、非優先クラスのトラフィック負荷の高い状況下でも最優先クラスを優先的に転送したり、逆に、最優先クラスのトラフィック負荷が低い場合には非優先クラスの転送量を増加させることができる。
【００６４】
以下、このようなトラフィック測定部５１、ＥＦグループ重み係数制御部５２とnonＥＦグループ重み係数算出部５３の各処理部による動作について、図２、３、４と共に、図５から図１１を用いて説明する。
【００６５】
まず、図１におけるシステム端末６からの設定指示操作に基づき、各種条件情報等の設定・登録処理（１）〜（３）について説明する。
【００６６】
（１）図２のトラフィック測定部５１における監視条件の設定では、システム端末６からの設定指示操作により、「監視条件」が入力され（（ａ）監視条件の設定）、監視条件入出力部５１１を介して監視条件記憶部５１２に記憶され、設定される（（ｂ）監視条件の格納）。
【００６７】
この「監視条件」とは、監視データ収集部５１３において、キューマネージャ３からＥＦグループのパケット送信受付時間とnonＥＦグループのどのＱｏｓクラスのパケット廃棄率を、さらにスケジューラ４からＥＦグループのパケット送信完了時間をどのくらいの周期で収集するかを決定する為の条件である。
【００６８】
（２）図３のＥＦグループ重み係数制御部５２における「ＥＦ転送条件」の設定では、システム端末６からの設定指示操作に基づき、ＥＦ転送条件が設定され（（ａ）ＥＦ転送条件の設定）、ＥＦ転送条件入出力部５２１を介して入力され、ＥＦ転送条件記憶部５２２に格納される（（ｂ）ＥＦ転送条件の格納）。
【００６９】
ここで、「ＥＦ転送条件」とは、ＥＦ重み係数適応制御部５２４において、ＥＦグループのパケット遅延時間やnonＥＦグループのパケット廃棄率に応じてＦｕｚｚｙ推論により次周期のＥＦグループ重み係数値を決定する為の制御ルールやＥＦグループ重み係数値の上限を示すもので、その制御ルールの内容を図５、図６に示す。
【００７０】
以下、この制御ルールをファジィ（Ｆｕｚｚｙ）制御ルールとして表す為に、ＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）、nonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）、前周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ−Δｔ）を入力（ｘ１、ｘ２、ｘ３）とし、次周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）を出力（ｙ）とする。
【００７１】
また、各入力に対する前件部のメンバーシップ関数Ａjkiは図５の［前件部］に示す二等辺三角形型で構成される。さらに、［後件部］は簡略化ファジィ推論を用いる為に定数、すなわちＥＦグループ重み係数値ω１で表す。これらにより記述することができるＦｕｚｚｙ制御ルールの内容を、本図５において例示している。
【００７２】
すなわち、図５に示すＦｕｚｚｙ制御ルール７１は「ｉｆ〜ｔｈｅｎ」形式となり、入力を「ｘ１（＝ｄｅ）、ｘ２（＝ｌｎ）、ｘ３（＝ω１（ｔ−Δｔ））」、出力を「ｙ（＝ω１）」とすると、ｉ番目のファジィ制御ルール（Ｒｉ）は、「if ｘ１ is Ａ1k1、ｘ２ is Ａ２ k ２、ｘ３ is Ａ３ k ３」の前件部と、「then ｙ＝ω１ｉ」の後件部（ｉ＝１…４０、ｋ１＝１…３、ｋ２＝１…３、ｋ３＝１…５）からなる。
【００７３】
前件部におけるメンバーシップ関数（Ａ1k1、Ａ２ k ２、Ａ３ k ３）は、三角関数を内部関数として持ち、最初の２つは３種類、３つ目は５種類を有し、また、Ｆｕｚｚｙ制御ルール７１の後件部は、通常、「ｙ＝ｃ1ｘ1＋ｃ２ｘ２＋ｃ３ｘ３＋ｃ４」（ｃ1、ｃ２、ｃ３、ｃ４：定数）と表せるが、本例では、簡略化ファジィ推論を用いるので、「ｃ1＝ｃ２＝ｃ３＝０」として「ｙ＝ω1（＝ｃ４）」を用いる。尚、この後件部におけるω1およびメンバーシップ関数の高さａjkjがファジィ制御ルール７１の制御パラメータとなる。
【００７４】
図６に具体的に示すように、本例のＦｕｚｚｙ制御ルール７１、８１では、それぞれの入力「ｘ1（＝ｄｅ）、ｘ２（＝ｌｎ）、ｘ1（＝ω1（ｔ−Δｔ））」の組み合わせに対応して、Ｒ１〜Ｒ４０の出力（ルール）が得られる。
【００７５】
例えば、入力「ｘ1」が「Ａ1 ２」で「ｄｅ is Middle」、入力「ｘ２」、「ｘ３」が任意（Any）であれば、ルールＲ１〜Ｒ１ 5：「ｙ（＝ω1）を１Rank Upさせる」が出力され、また、入力「ｘ1」が「Ａ1 ３」で「ｄｅ is High」、入力「ｘ２」、「ｘ３」が任意（Any）であれば、ルールＲ１６〜Ｒ３０：「ｙ（＝ω1）を２Rank Upさせる」が出力され、また、入力「ｘ1」が「Ａ1 １」で「ｄｅ is Low」、入力「ｘ２」が「Ａ２２」で「ｌｎ is Middle」、入力「ｘ３」が任意（Any）であれば、ルールＲ３１〜Ｒ４０：「ｙ（＝ω1）を１Rank Downさせる」が出力される内容となっている。
【００７６】
（３）図４のnonＥＦグループ重み係数算出部５３における「nonＥＦ算出条件」の設定では、システム端末６からの設定指示操作に基づき、「nonＥＦ算出条件」が設定され（（ａ）nonＥＦ算出条件の設定）、nonＥＦ算出条件入出力部５３１を介して入力され、nonＥＦ算出条件記憶部５２２に格納される（（ｂ）nonＥＦ算出条件の格納）。
【００７７】
ここで、「nonＥＦ算出条件」とは、パケット遅延時間とパケット廃棄率に関するnonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラス比をどれくらいにするかを決定する為の条件を示すものである。
【００７８】
以上の（１）〜（３）において設定・登録された各条件によるトラフィック適応調整部５の制御動作について、以下、図７〜図９を用いて（４）〜（６）で説明する。
【００７９】
（４）図７に示すように、図２のトラフィック測定部５１におけるトラフィック測定動作では、監視データ収集部５１３が、図２中（ｃ）での処理動作として、監視条件記憶部５１２に記憶されている監視条件を読み出す（ステップ７０１）。
【００８０】
その条件上の監視周期毎に、図２中（ｄ）での処理動作として、キューマネージャ３からＥＦグループのパケット送信受付時間（ｔａ）とnonＥＦグループの代表Ｑｏｓクラスのパケット廃棄率（ｌｎ）を、また、スケジューラ４からＥＦグループのパケット送信完了時間（ｔｃ）を収集する（ステップ７０２）。
【００８１】
そして、図２中（ｅ）での処理動作として、ｔａとｔｃをパケット遅延時間算出部５１４に通知する（ステップ７０３）。
【００８２】
パケット遅延時間算出部５１４では、図２中（ｆ）での処理動作として、通知されたｔａとｔｃを内部処理用ヘッダに付与されているパケットＩＤによって対応付けて、該当パケットの送信遅延時間ｄｅ（＝ｔｃ−ｔａ）を計算し（ステップ７０４）、図２中（ｇ）での処理動作として、その結果を監視データ収集部５１３に返送する（ステップ７０５）。
【００８３】
監視データ収集部５１３は、図２中（ｈ）での処理動作として、ｄｅとｌｎを制御データ通信制御部５１５に通知し（ステップ７０６）、制御データ通信制御部５１５は、図２中（ｉ）での処理動作として、ｄｅとｌｎをＥＦグループ重み係数制御部５２に送信する（ステップ７０７）。
【００８４】
（５）図８に示すように、図３のＥＦグループ重み係数制御部５２におけるＥＦグループ重み係数制御動作では、図３中（ｄ）での処理動作として、トラフィック測定部５１からのＥＦグループのパケット送信遅延時間（ｄｅ）とnonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）を、制御データ通信制御部５２３で受信し（ステップ８０１）、制御データ通信制御部５２３は、図３中（ｅ）での処理動作として、受信した「ｄｅ」と「ｌｎ」を、ＥＦ重み係数適応制御部５２４に通知する（ステップ８０２）。
【００８５】
ＥＦ重み係数適応制御部５２４は、図３中（ｃ）での処理動作として、ＥＦ転送条件記憶部５２２から制御ルールを読み出し（ステップ８０３）、この制御ルールに基づき、ＥＦグループのパケット送信遅延時間（ｄｅ）とnonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）、および、前周期のＥＦグループ重み係数値を入力として、図３中（ｆ）での処理動作として、Ｆｕｚｚｙ推論によって、現状の送信バッファのパケット蓄積状況下でＥＦグループのパケットを最優先転送する為に必要な次周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）を計算する（ステップ８０４）。
【００８６】
このＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）の算出は、図１０に示すアルゴリズムに基づき行われる。すなわち、図１０（ａ）に示すＦｕｚｚｙ制御器構成の前件部（Ａ）〜（Ｃ）と後件部（Ｄ）において、図１０（ｂ）に示す内容の計算アルゴリズムに基づき、以下のようにして、出力（ＥＦグループ重み係数値）の推論値に関する処理を行う。
【００８７】
まず、前件部（Ａ）において、ｘ１＝ｄｅ、ｘ２＝ｌｎ、ｘ３＝ω１（ｔ−Δｔ）を入力し、前件部（Ｂ）において、メンバーシップ関数Ａｊｋｊ（ｘｊ）を計算する（Ａｊｋｊ（ｘｊ）＝１−２｜ｘｊｋｊ−ａｊｋｊ｜ｂｊｋｊ）。
【００８８】
次に、前件部（Ｃ）において、ファジィ制御ルールの前件部の適合度μを計算し（μｉ＝Ａ１ｋ１（ｘ１）×Ａ２ｋ２（ｘ２）×Ａ３ｋ３（ｘ３））、さらに（Ｃ）層の全ユニットで得られる前件部適合度の総和が１になるように正規化したΜ（図１０においては、「μ」にアクサンシルコンフレックス「＾」を付与して表現）計算する（Μ＝μｉ÷Σμｊ）。
【００８９】
そして、後件部（Ｄ）において、前件部適合度Μと後件部定数ω１の積を計算し、全ユニットの総和を次周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）とする（ω１（ｔ）＝ΣΜｉω１）。
【００９０】
図８に戻り、図３のＥＦグループ重み係数制御部５２におけるＥＦ重み係数適応制御部５２４は、図３中（ｇ）での処理動作として、このようにして計算した次周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）をＥＦ重み係数転送制御部５２５に通知する（ステップ８０５）。
【００９１】
ＥＦ重み係数転送制御部５２５では、図３中（ｉ）での処理動作として、ＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）をnonＥＦ重み係数算出部５３に転送するとともに（ステップ８０６）、図３中（ｈ）での処理動作として、スケジューラ４に更新要求を行う（ステップ８０７）。スケジューラ４は、この要求に基づいてＷＦＱのＥＦグループの重み係数値ω１を、通知されたω１（ｔ）に更新する。
【００９２】
（６）図９に示すように、図４のnonＥＦ重み係数算出部５３におけるnonＥＦ重み係数算出動作では、制御データ通信制御部５３３において、図４中（ｄ）での処理動作として、ＥＦグループ重み係数制御部５２からのＥＦグループ重み係数ω１（ｔ）を受信すると共に（ステップ９０１）、図４中（ｅ）での処理動作として、キューマネージャ３からのnonＥＦグループの各Ｑｏｓクラス（ＡＦ１〜ＡＦ４、ＢＥ）の平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）を受信する（ステップ９０２）。
【００９３】
そして、nonＥＦ重み係数算出部５３４において、図４中（ｃ）での処理動作として、nonＥＦ算出条件記憶部５３２からnonＥＦ重み係数算出条件を読み出し（ステップ９０３）、このnonＥＦ重み係数算出条件に基づき、制御データ通信制御部５３３を介して受信したＥＦグループ重み係数ω１（ｔ）と平均キュー長Ｑｉを入力とし、図４中（ｆ）での処理動作として、nonＥＦグループ内のＤＬＢ−Diffservを維持する為に必要な次周期のnonＥＦグループ重み係数値ω２（ｔ）〜ω６（ｔ）を算出する（ステップ９０４）。
【００９４】
このnonＥＦグループ重み係数値ω２（ｔ）〜ω６（ｔ）の算出は、図１１に示すアルゴリズムに基づき行われる。すなわち、nonＥＦグループ全体に割り当て可能な送信比率である重み係数ωｎを計算し（ωｎ＝１−ω１（ｔ））、さらに、この重み係数ωｎをnonＥＦグループの各Ｑｏｓクラス（ＡＦ１〜ＡＦ４、ＢＥ）の平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）とパケット遅延時間のクラス比「ｄ２：ｄ３：…ｄ６＝δ２：δ３：…δ６」に基づいて比例配分することで、各クラスに割り当て可能な送信比率である重み係数のω２（ｔ）〜ω６（ｔ）を計算する（ωｉ＝Ｑｉ×（１−ω１）÷Σ（δｉ／δｌ）・Ｑｌ ：ｌ＝２〜６）。
【００９５】
図９に戻り、nonＥＦ重み係数算出部５３４は、このようにして算出したω２（ｔ）〜ω６（ｔ）を、図４中（ｇ）での処理動作として、nonＥＦグループ重み係数転送制御部５３５に通知する（ステップ９０５）。
【００９６】
nonＥＦグループ重み係数転送制御部５３５は、図４中（ｈ）での処理動作として、スケジューラ４に対して、通知されたnonＥＦグループ重み係数値ω２（ｔ）〜ω６（ｔ）の更新依頼を要求する（ステップ９０６）。スケジューラ４は、この要求に基づいてＷＦＱのnonＥＦグループの重み係数値ω２〜ω６を、通知されたω２（ｔ）〜ω６（ｔ）に更新する。
【００９７】
以上、図１〜図１１を用いて説明したように、本例では、転送するパケットを蓄積した送信バッファ２において、ＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）、nonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）を測定し、このパケット遅延時間（ｄｅ）に従って、スケジューラ４のＥＦグループ・パケットの送信レート制御を行い、ＥＦグループ・パケットの転送量を制御する際に、ＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）の遅延レベルが「中（Middle）」、或いは「高（High）」であれば、nonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）の廃棄レベルに係わらず、ＥＦグループの重み係数ω１を増加させる。
【００９８】
反対にパケット遅延時間（ｄｅ）の遅延レベルが「低（Low）」であり、さらにパケット廃棄率（ｌｎ）の廃棄レベルが「中（Middle）」、あるいは「高（High）」であれば、ＥＦグループの重み係数ω１を減少させるが、この重み係数ω１の増減量を、ファジィ推論により算出する。
【００９９】
また、キューマネージャ３において、送信バッファ２でのnonＥＦグループの各Ｑｏｓクラスの平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）を求め、この平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）に対応して予め設定されたパケット廃棄率に従って、受信したパケット廃棄制御を行う。
【０１００】
各クラスのパケットの転送量を制御する際に、平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）が下限値min_thｉ（ｉ＝２…６）の間にあれば、パケット廃棄率を徐々に増加させ、平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）が上限値max_thｉ（ｉ＝２…６）より大きければパケット廃棄率＝１（全廃棄）とし、反対に平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）が下限値min_thｉ（ｉ＝２…６）より小さければパケット廃棄率＝０（無廃棄）とすることで、パケット廃棄率に関するＤＬＢ−Diffservを実現する。
【０１０１】
さらに、ＥＦグループの重み係数ω１とnonＥＦグループの平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）に従って、各クラスのパケット遅延時間の大小関係が「ｄ２≧ｄ３…≧ｄ６」となるようにスケジューラ４のnonＥＦグループ・パケットの送信レート制御を行い、nonＥＦグループ・パケットの転送量を制御する際に、ＥＦグループの重み係数ωｉが減少すれば、nonＥＦグループの重み係数の総和（Σωｉ ：ｉ＝２〜６）を増加させ、ＥＦグループの重み係数ωｉが増加すれば、nonＥＦグループの重み係数の総和（Σωｉ ：ｉ＝２〜６）を減少させるが、nonＥＦグループ内の各クラスの重み係数ωｉは、図１１の計算式を用いて算出する。
【０１０２】
詳細には、インターネット上のＩＰルータ装置１において、トラフィック特性の変動に係わらず、如何なる送信バッファ２のパケット蓄積状況下においても、ＥＦグループ・パケットの最優先転送を図れる為に、ＥＦグループ・パケット送信レートを制御して、スケジューラ４のパケット送信レートを制御する際には、送信バッファ２でのＥＦグループ・パケットの遅延時間ｄｅとnonＥＦグループ・パケット廃棄率を監視するＥＦ重み係数制御部５２において、システム端末６により事前に設定されたＥＦ転送条件をＥＦ転送条件記憶部５２２に記憶し、このＥＦ転送条件に基づいて、ＥＦグループ重み係数値ω１を調整して、スケジューラ４のＥＦグループ・パケットを送信バッファ２から読み出す割合を増加、或いは減少させ、ＥＦグループ・パケットのトラフィックが多い時にＥＦグループ・パケット転送を優先したり、また、ＥＦグループ・パケットのトラフィックが少なく、nonＥＦグループ・パケットのトラフィックが多い時にＥＦグループの優先度を下げて、nonＥＦグループのパケット転送を優先する為に、ＥＦグループ重み係数値を制御するルールをファジィ制御ルールとして記述し、ファジィ推論により次周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）を算出する。
【０１０３】
また、nonＥＦ重み係数算出部５３において、システム端末６により事前に設定されたnonＥＦ算出条件をnonＥＦ算出条件記憶部５３２に記憶し、この算出条件に基づき、ＥＦグループ重み係数値ω１に応じて各クラスのパケット遅延時間の大小関係が「ｄ２≧ｄ３…≧ｄ６」を維持できるように、各クラスの送信レートを調整する為に、nonＥＦグループ重み係数を図１１の計算式によって算出する。
【０１０４】
さらに、キューマネージャ４において、システム端末６により事前に設定されたnonＥＦパケット廃棄条件に基づいて、nonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスのパケット廃棄率の大小関係が「ｌ２≧ｌ３…≧ｌ６」となることを維持する為に、パケット廃棄を制御して、送信バッファ２の輻輳を制御する際に、送信バッファ２の平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）を監視し、輻輳の前兆が有るか無いかを判定し、判定の結果、輻輳の前兆有りと判定した場合、パケット廃棄率を調整して各クラス毎のバッファ内のパケットを廃棄する割合を各々増加させ、平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）の急激な増加に伴う輻輳を抑制する。
【０１０５】
このように、本例では、ＷＦＱスケジューラ４におけるＥＦグループ重み係数ωｉの適応調整について、制御規則をファジィモデル化し、ファジィ推論を用いて算出することにより、理論的な解析モデルを用いなくても、トラフィック特性の変動に伴う送信バッファ２でのＥＦグループ・パケットのパケット遅延時間や、nonＥＦグループ・パケットのパケット廃棄率の変化に応じたＷＦＱスケジューラ４におけるＥＦグループ重み係数ωｉの適応調整を自動的に安定して行うことができ、インターネット上のＩＰルータ装置１等において、トラフィック特性の変動に応じて、送信バッファ２のＥＦクラス優先制御を適切に調整することで、従来のパケット転送遅延時間やパケット廃棄率に基づいてＱｏｓクラス間サービス差別化を図るDiffserv制御技術において、nonＥＦグループの高負荷トラフィック状況下にＥＦグループ最優先転送を制御することができたり、反対にＥＦグループのトラフィックが低い場合にnonＥＦグループ・パケット転送量を増加させることができるので、効率的なパケット転送制御を行うことができる。
【０１０６】
特に本例では、ＥＦクラス以外のクラスのパケットをnonＥＦグループ・パケットとしてまとめ、ファジィ制御対象を従来のＱｏｓクラス毎ではなく、Ｑｏｓグループ単位に適用することで、必要なファジィ制御ルール数を大幅に削減し、制御動作を安定化させるのに必要なパラメータ・チューニングを容易化できる。
【０１０７】
尚、本発明は、図１〜図１１を用いて説明した例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、本例では、インターネット上のＩＰルータ装置１における構成および動作で説明したが、他のパケット転送を行うネットワーク上の通信装置にも適用することができる。
【０１０８】
また、本例では、ファジィ推論として、簡略化ファジィ推論（直接法）を用いているが、間接法のファジィ推論を用いることでも良い。
【０１０９】
また、本例でのＩＰルータ装置１のコンピュータ構成としては、キーボードや光ディスクの駆動装置の無い構成としても良い。また、本例では、光ディスクを記録媒体として用いているが、ＦＤ（Flexible Disk）等を記録媒体として用いることでも良い。また、プログラムのインストールに関しても、通信装置を介してネットワーク経由でプログラムをダウンロードしてインストールすることでも良い。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明によれば、トラフィック特性の変動に応じたＷＦＱスケジューラにおけるＥＦクラスの重み係数値をファジィ推論により求めて、適切な調整を行うので、トラフィック特性に変動が起こっても、スケジューラにおけるＥＦクラスの送信レートを自動的に調整することができ、パケット転送を効率的に制御することができ、ネットワーク・リソースの有効活用を向上させる。
【０１１１】
また、ファジィ制御対象を従来のＱｏｓクラス毎ではなく、Ｑｏｓグループ毎に適用することで、必要なファジィ制御ルール数を大幅に削減することができ、制御動作を安定化させるのに必要なパラメータ・チューニングを容易化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるパケット転送制御システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のシステムにおけるトラフィック測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】図１のシステムにおけるnonＥＦ重み係数算出装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置で用いられるファジィ制御ルールの第１の構成例を示す説明図である。
【図６】図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置で用いられるファジィ制御ルールの第２の構成例を示す説明図である。
【図７】図１におけるトラフィック測定装置の処理動作例を示すフローチャートである。
【図８】図１におけるＥＦ重み係数制御装置の処理動作例を示すフローチャートである。
【図９】図１におけるnonＥＦ重み係数算出装置の処理動作例を示すフローチャートである。
【図１０】図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置のＥＦ重み係数算出メカニズムの構成・動作例を示す説明図である。
【図１１】図１のシステムにおけるnonＥＦ重み係数算出装置のnonＥＦ重み係数算出メカニズムの動作例を示す説明図である。
【図１２】従来のAdaptiveWFQとMultipleREDの組み合わせを用いたＱｏｓ制御およびパケット転送制御を行うシステムの構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１２のシステムで参照する各品質（Ｑｏｓ）クラス毎の平均キュー長とパケット廃棄率との関係例を示す説明図である。
【符号の説明】
１：ＩＰルータ装置（「ＩＰ Ｒｏｕｔｅｒ」）、２：送信バッファ（「Transmit Buffer」）、３：キューマネージャ（「Multiple RED」）、４：スケジューラ（「Adaptive WFQ」）、５：トラフィック適応調整部、５１：トラフィック測定装置（「Traffic Measurer」）、５２：ＥＦ重み係数制御装置（「ＥＦ weight Controller」）、５３：nonＥＦ重み係数算出装置（「nonＥＦ weight Calculator」）、６：システム端末、７１、８１：ファジィ制御ルール、５１１：監視条件入力部、５１２：監視条件記憶部、５１３：監視データ収集部、５１４：パケット遅延時間算出部、５１５：制御データ通信制御部、５２１：ＥＦ転送条件入力部、５２２：ＥＦ転送条件記憶部、５２３：制御データ通信制御部、５２４：ＥＦ重み係数適応制御部、５２５：ＥＦ重み係数転送制御部、５３１：nonＥＦ算出条件入出力部、５３２：nonＥＦ算出条件記憶部、５３３：制御データ通信制御部、５３４：nonＥＦ重み係数算出部、５３５：nonＥＦ重み係数転送制御部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケットの転送制御技術に係り、特に、ネットワークのサービス品質（Ｑｏｓ）制御を、トラフィック特性の動的変動に対応して効率的に行うのに好適な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット等、パケット転送を行うネットワークにおいて、パケット遅延時間やパケット廃棄率に基づくネットワーク・サービス品質（Ｑｏｓ）制御およびパケット転送制御技術に関する従来の技術として、例えば、IETF（Internet Engineering Task Force）で検討が進められているスケーラブルな通信品質保証（Ｑｏｓ: Quality of Service）を網上で実現するDiffServ（Differentiated Service）がある。
【０００３】
また、DiffServに関しては、例えば、「Jitae Shin; Jong Won Kim; Kuo, C.-C.J. ，”Quality-of-service mapping mechanism for packet video in differentiated services network" ，Multimedia, IEEE Transactions on , Volume: 3 Issue: 2 , June 2001 ，Page(s): 219 〜231」に記載のAdaptiveWFQとMultipleREDを組み合わせたパケット転送技術（Diffserv-BDL：Diffserv Based on Delay/Loss Rate）がある。
【０００４】
以下、このAdaptiveWFQとMultipleREDの組み合わせを用いたＱｏｓ制御技術およびパケット転送制御技術について説明する。
【０００５】
図１２は、従来のAdaptiveWFQとMultipleREDの組み合わせを用いたＱｏｓ制御およびパケット転送制御を行うシステムの構成例を示すブロック図であり、図１３は、図１２のシステムで参照する各品質（Ｑｏｓ）クラス毎の平均キュー長とパケット廃棄率との関係例を示す説明図である。
【０００６】
図１２において、ＩＰルータ装置（図中「ＩＰ Ｒｏｕｔｅｒ」と記載）の入力ポートに送信元からのパケットが到着すると、MultipleREDキューマネージャは、各品質（Ｑｏｓ）クラス（ＢＥ（Best Effort），ＡＦ１（Assured Forwarding1），…，ＡＦ４（Assured Forwarding4））毎に送信バッファのキュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）から平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）を計算し、その平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）と予め決められた「平均キュー長の最小閾値minｉ（ｉ＝１…５）」および「平均キュー長の最大閾値maxｉ（ｉ＝１…５）」との比較により以下のケース毎に動作を行う。
【０００７】
まず、「Ｑｉ＜minｉ（ｉ＝１…５）」の場合、到着したパケットを送信バッファ（Transmit Buffer）のキューに収容し、「minｉ≦Ｑｉ≦maxｉ（ｉ＝１…５）」の場合、パケット廃棄率Ｐを計算し、この廃棄率Ｐに基づいて到着したパケットを廃棄し、そして、「maxｉ＜Ｑｉ（ｉ＝１…５）」の場合、全ての到着パケットを廃棄する。
【０００８】
すなわち、MultipleREDキューマネージャは、パケット到着毎に、まず、▲１▼平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）を計算する。例えば、キューが空きでないとき、「Ｑ＝（１−ωｑ）Ｑ＋ωｑq」（ωｑ：Ｑ推定用ローパスフィルタの重み係数）の式に基づき、また、キューが空のとき、「Ｑ＝（１−ωｑ）ｍq」（ｍ：キューが最後に空になってから現在までの経過時間）の式に基づき、平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）を計算する。
【０００９】
この計算の結果、▲２▼「minｉ≦Ｑｉ≦maxｉ」の場合、まず、「Ｐbｉ＝Ｐmaxｉ（qｉ−minｉ）/（maxｉ−minｉ）」（Ｐmax：Ｐbの最大値）の「Ｐb」を求め、次に、この「Ｐb」を用いて「Ｐaｉ＝Ｐbｉ/（１−countｉ×Ｐbｉ）」（count：最後に廃棄を行ってからキューに収容されたパケット数）の式に基づき、パケット廃棄率Ｐaを求め、このパケット廃棄率Ｐaで到着パケットを廃棄する。
【００１０】
尚、上述の式から「Ｐmax」（Ｐbの最大値）はＰaの最大値でもある。
【００１１】
また、▲３▼「maxｉ＜Ｑｉ」の場合、全ての到着パケットを廃棄する。
【００１２】
尚、▲２▼において計算して求められるパケット廃棄率Ｐaｉと平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）とは、図１３で示されるような関係となる。この図１３においては、平均キュー長Ｑｉは、オーバーライン（上線）が付与された「ｑ」として表記されている。
【００１３】
このパケット転送制御動作により、各Ｑｏｓクラス毎に送信バッファ（Transmit Buffer）の平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）を一定の範囲に保ち、バッファ輻輳を事前に回避することができるとともに、この動作で必要な閾値（minｉ，maxｉ，Ｐmax）を各Ｑｏｓクラス毎のパケット廃棄率ｌｉ(ｉ＝１…５)が「ｌｉ／ｌj＝δｉ／δj」（ｉ，ｊ＝１…５）、（δ：パケット廃棄率のＱｏｓクラス比（定数））となるように設定することにより、平均パケット廃棄率ｌｉに関する各Ｑｏｓクラス間の大小関係が常に、「l１≦ l２…≦l５」になることを維持することが可能となり、パケット廃棄率に基づくDiffservサービスを図ることが出来る。
【００１４】
次に、図１２において、AdaptiveWFQスケジューラは、MultipleREDキューマネージャで計算された各Ｑｏｓクラスの平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）と予め決められた「パケット遅延時間のＱｏｓクラス比δｉ（ｉ＝１…５）」に基づいて、送信バッファ（Trasmit Buffer）からの読み出しレートを決定する各Ｑｏｓクラスの重み係数ωｉ（ｉ＝１…５）を算出し、その重み係数ωｉに基づいて、送信バッファ（Trasmit Buffer）から次にどのＱｏｓクラスのパケットを読み出すべきかを決定するパケット送信順序制御を行う。
【００１５】
すなわち、AdaptiveWFQスケジューラは、まず、周期的に各Ｑｏｓクラスの平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝１…５）をMultipleREDキューマネージャから収集し、それと事前に設定された「パケット遅延時間のＱｏｓクラス比δｉ（ｉ＝１…５）（定数）」を用いて、次の式（数１）に基づき、各Ｑｏｓクラスの重み係数ωｉ（ｉ＝１…５）を計算する。
【００１６】
【数１】
次に、この計算された重み係数ωｉ（ｉ＝１…５）に基づいて、以下のようにして、各Ｑｏｓクラス毎にサービスタグを計算する。
【００１８】
送信バッファへのパケット到着、パケット送出をイベントと見なし、ｊ番目のイベントの発生時刻をｔjとする。今あるビジー区間をとり、ｔ1＝０とする。区間（ｔj-1、ｔj）でアクティブであるクラス（送出すべきパケットを有するクラス）の集合をＢjとする。
【００１９】
ＷＦＱサービス巡回回数（あるいは仮想時刻ＶＴ：virtual timeとも言う）Ｖ（ｔ）を次の式（数２）に示すように定義する。
【００２０】
【数２】
【００２１】
クラスｉのｋ番目のパケットの到着時刻、長さをそれぞれαi k，Ｌi kとし、ＷＦＱサービスタグＦi kを次式（数３）で計算する。尚、この数３においては、ＷＦＱサービスタグＦi kには、アクサンシルコンフレックス「＾」が付与されている。
【００２２】
【数３】
この「数３」におけるＳi k（数３においてはアクサンシルコンフレックス「＾」が付与されている）を仮想サービス開始時刻、Ｆi kを仮想サービス完了時刻（パケット送出時刻）と呼ぶことがある。
【００２４】
このサービスタグを昇順にソートし、サービスタグ値の小さいパケットから順に送出していく。
【００２５】
このパケット送信制御動作により、各Ｑｏｓクラス毎に割り当てられた重み係数ωi（ｉ＝１…５）に従って、パケット送信制御を行うことができるとともに、平均パケット遅延時間ｄi（ｉ＝１…５）に関する各Ｑｏｓクラス間の大小関係が常に、「ｄ１≦ｄ２…≦ｄ５」になることを維持することが可能となり、パケット遅延時間に基づくDiffservサービスを図ることが出来る。
【００２６】
しかし、ＢＥ，ＡＦだけでなく、ＥＦ（Expedited Forwarding）といった最優先クラスにも適用しようとした場合、この最優先クラスを例えば、他のクラスと競合するようなトラフィックが混雑した状況下でも、最大パケット遅延時間を保証するクラスと定義すると、この技術では、ＥＦクラスのパケット遅延時間を他のクラスよりも最も小さくすることはできても、その上限を超過しないことを保証することは出来ない。
【００２７】
また、ＥＦクラスのトラフィック負荷が低く、ＥＦクラス以外のトラフィック負荷が高い場合に、逆にＥＦクラス以外のnonＥＦクラス（ＢＥ，ＡＦ１，…など）のパケットを優先転送することができない。
【００２８】
また、ＥＦ最優先転送ポリシーを組み込む為には、トラフィック特性の変動に伴って時々刻々と変化していく、送信バッファ（Transmit Buffer）におけるＥＦ以外のＱｏｓクラス毎のパケット蓄積状況に応じて、ＥＦクラスの重み係数値のＥＦを適切に調整する必要があるが、インターネットのようにバースト性の高いトラフィック特性の変動を理論的に近似して予測する有効な技術は確立されていないので、このＥＦクラス重み係数値ωＥＦの適応制御を効果的に行うことは困難である。
【００２９】
このような問題に対処する為の従来技術として、例えば、「Fernandez, M.P.; de Castro, A.; Pedroza, P.; Ferreira de Rezende, J. ，” QoS provisioning across a DiffServ domain using policy-based management " ， Global Telecommunications Conference, 2001. GLOBECOM '01. IEEE , Volume: 4 , 2001， Page(s): 2220 -2224」に記載のように、トラフィック特性に関する正確な理論モデルが存在しなくても、問題の定式化や制御の適正化が可能なＦｕｚｚｙ制御手法によって、ＷＲＲの重み係数を調整する技術が提案されている。
【００３０】
しかし、この技術では、ＥＦ，ＢＥの２クラスしか扱われておらず、必要なＦｕｚｚｙ制御ルール数も少なくて済むが、これをＡＦも含めた６クラスに適用しようとすると、Ｆｕｚｚｙ制御ルールは任意の２クラス間のパケット遅延時間やパケット廃棄率の大小関係で規定する為に、Ｆｕｚｚｙ制御ルール数もＱｏｓクラスのペア数とパケット遅延時間・パケット廃棄率の取り得る値のパターンの組み合わせ数だけ必要になるので、それだけ必要なＦｕｚｚｙ制御ルール数が膨大になり、そのパラメータを調整してＦｕｚｚｙ制御ルールを同定して、その制御動作を安定化させるのは非常に困難である。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、従来の技術では、トラフィック負荷が大きい状況下でＥＦ最優先転送を図ることができない点である。
【００３２】
本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決し、トラフィック負荷状況に影響されずにＥＦ最優先転送を可能とし、より高度なネットワーク・サービス品質（Ｑｏｓ）制御を可能にすることである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、例えば、インターネットのＩＰルータ装置において、トラフィック負荷が大きい状況下でも、送信バッファのＥＦ優先転送を図る為に、スケジューラのＥＦ重み係数を制御して、スケジューラにおけるＥＦクラスのパケット送信レートを制御するものであり、特に、送信バッファのＥＦクラスのパケット遅延時間、それ以外のnonＥＦクラスのパケット廃棄率を監視し、この監視結果に基づき、予め記憶したＥＦクラス・パケット転送条件に基づいてＥＦ重み係数値を調整してスケジューラのＥＦクラス・パケットを送信バッファから読み出しレートを増加、あるいは減少させ、ＥＦクラス・パケット優先転送を制御する。この制御の為に、ＥＦ重み係数値の制御ルールをＦｕｚｚｙ制御ルールとして記述し、Ｆｕｚｚｙ推論によりＥＦ重み係数値を算出する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明に係わるパケット転送制御システムの構成例を示すブロック図、図２は、図１のシステムにおけるトラフィック測定装置の構成例を示すブロック図、図３は、図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置の構成例を示すブロック図、図４は、図１のシステムにおけるnonＥＦ重み係数算出装置の構成例を示すブロック図、図５は、図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置で用いられるファジィ制御ルールの第１の構成例を示す説明図、図６は、図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置で用いられるファジィ制御ルールの第２の構成例を示す説明図、図７は、図１におけるトラフィック測定装置の処理動作例を示すフローチャート、図８は、図１におけるＥＦ重み係数制御装置の処理動作例を示すフローチャート、図９は、図１におけるnonＥＦ重み係数算出装置の処理動作例を示すフローチャート、図１０は、図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置のＥＦ重み係数算出メカニズムの構成・動作例を示す説明図、図１１は、図１のシステムにおけるnonＥＦ重み係数算出装置のnonＥＦ重み係数算出メカニズムの動作例を示す説明図である。
【００３６】
図１においては、本例のパケット転送制御システムは、インターネット等でのパケット転送を行う通信装置としてのＩＰルータ装置（図中「ＩＰ−Ｒｏｕｔｅｒ」と記載）１に設けられており、このＩＰルータ装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や主メモリ、表示装置、入力装置、外部記憶装置等からなるコンピュータ構成を有し、光ディスク駆動装置等を介してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記録されたプログラムやデータを外部記憶装置内にインストールした後、この外部記憶装置から主メモリに読み込みＣＰＵで処理することにより、本発明に係わる各処理部の機能を実行する。
【００３７】
すなわち、ＩＰルータ装置１内には、転送するパケットを蓄積する送信バッファ（図中「Transmit Buffer」と記載）２と、送信バッファ２のキュー長を測定して、その長さに従ってパケット廃棄制御を行うキューマネージャ（図中「Multiple RED」と記載）３、送信バッファ２から次に出力リンクに送出するパケットの選択制御を行うスケジューラ（図中「Adaptive WFQ」と記載）４が設けられ、各Ｑｏｓクラス毎のパケットの転送量を制御する。尚、これらの送信バッファ２、キューマネージャ３、スケジューラのそれぞれは、従来技術で説明した図１２における送信バッファ（「Transmit Buffer」）、MultipleREDキューマネージャAdaptiveWFQスケジューラと同じ機能を有する。
【００３８】
さらに、本例のＩＰルータ装置１には、キューマネージャ３によるパケット廃棄制御やスケジューラ４によるパケット送信順序制御をコントロールして、送信バッファ２におけるＥＦグループ最優先転送およびnonＥＦグループＤＬＢ−Diffservを実現する為のトラフィック適応調整部５が設けられている。
【００３９】
さらに、このトラフィック適応調整部５には、トラフィック測定部（図中「Traffic Measurer」と記載）５１、ＥＦグループ重み係数制御部（図中「ＥＦ weight Controller」と記載）５２、nonＥＦグループ重み係数算出部（図中「nonＥＦ weight Controller」と記載）５３が設けられている。
【００４０】
上記のキューマネージャ３とスケジューラ４、および、トラフィック測定部５１とＥＦグループ重み係数制御部５２とnonＥＦグループ重み係数算出部５３からなるトラフィック適応調整部５とで、本発明に係わるパケット転送制御システムが構成され、ネットワーク上のトラフィック特性の変動に関わらず、ＥＦクラスのグループのパケットを最優先的に転送を行ったり、nonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスのパケット遅延時間／廃棄率の大小関係をその優先レベルの通りに「ＡＦ１＞ＡＦ２＞…＞ＢＥ」になることを保証する為に、キューマネージャ３でのパケット廃棄やスケジューラ４のパケット送信順序を制御して、送信バッファ２の各Ｑｏｓクラス毎のトラフィック調整制御を行う。
【００４１】
すなわち、トラフィック適応調整部５において、送信バッファ２のＥＦグループのパケット遅延時間とnonＥＦグループのパケット廃棄率を周期的に測定し、この測定結果に基づき、スケジューラ４がＥＦグループのパケットを送信する割合を増加、あるいは減少させ、ＥＦグループのパケットを優先度を上げて転送させたり、あるいは優先度を下げて転送させる。
【００４２】
さらに、キューマネージャ３において、送信バッファ２のnonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスの平均キュー長を周期的に監視し、そして、この平均キュー長の監視結果に基づき、トラフィック適応調整部５において、スケジューラ４がnonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスのパケットを送信する割合を増加、あるいは減少させ、各Ｑｏｓクラスのパケット遅延時間の大小関係が「ＡＦ１＞ＡＦ２＞…＞ＢＥ」になるように調整する。
【００４３】
さらに、キューマネージャ３において、送信バッファ２のnonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスの平均キュー長を周期的に監視し、この平均キュー長の監視結果に基づき、予め記憶したパケット廃棄条件に従ってパケット廃棄を制御することで、各Ｑｏｓクラスのパケット廃棄率の大小関係が「ＡＦ１＞ＡＦ２＞…＞ＢＥ」になることを保証する。
【００４４】
ＥＦグループ最優先転送を行う為に、トラフィック適応調整部５は、トラフィック測定部５１において、キューマネージャ３からＥＦグループのパケット到着時間とnonＥＦグループのパケット廃棄率を、またスケジューラ４からＥＦグループのパケット送出時間を周期的に収集して、ＥＦグループのパケット遅延時間を算出する。
【００４５】
さらに、このＥＦグループのパケット遅延時間とnonＥＦグループのパケット廃棄率に基づき、ＥＦグループ重み係数制御部５２において、予め記憶したＥＦ最優先転送制御ルールを用いてスケジューラ４からＥＦグループのパケットを読み出す比率を決定していく。
【００４６】
具体的には、ＥＦグループ重み係数制御部５２は、ＥＦ最優先転送制御ルールをＦｕｚｚｙ制御ルールとして記述し、Ｆｕｚｚｙ推論部によりスケジューラ４のＥＦグループＷＦＱ重み係数を算出する。
【００４７】
このとき、スケジューラ４のＥＦグループＷＦＱ重み係数の制御ポリシーとしては、ＥＦグループのパケット遅延時間が大きくなった場合、ＥＦグループＷＦＱ重み係数を増加させ、ＥＦグループのパケット遅延時間が小さくて、nonＥＦグループのパケット廃棄率が大きくなった場合、ＥＦグループＷＦＱ重み係数を減少させる。
【００４８】
nonＥＦグループに対するＤＬＢ−Diffservを行う為に、スケジューラ４において、nonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスの平均キュー長を周期的に監視し、この平均キュー長の監視結果とＥＦグループ重み係数制御部５２で算出したＥＦグループのＷＦＱ重み係数に基づき、nonＥＦグループ重み係数算出部５３において、予め記憶した計算式（nonＥＦ weight計算式）を用いて、スケジューラ４のnonＥＦグループＷＦＱ重み係数を算出する。
【００４９】
トラフィック測定部５１と、Ｆｕｚｚｙ推論部を具備したＥＦグループ重み係数制御部５２、および、nonＥＦweight算出部を具備したnonＥＦグループ重み係数算出部５３は、それぞれ、図２、図３および図４に示すような構成となっており、以下、図２、図３、図４を用いて、トラフィック測定部５１、ＥＦグループ重み係数制御部５２、nonＥＦグループ重み係数算出部５３の詳細を説明する。
【００５０】
図２のトラフィック測定部（図中「Traffic Measurer」と記載）５１において、５１１は監視条件入出力部、５１２は監視条件記憶部、５１３は監視データ収集部、５１４はパケット遅延時間算出部、５１５は制御データ通信制御部である。
【００５１】
このような構成により、トラフィック測定部５１は、監視データ収集部５１３において、周期的に、キューマネージャ３からＥＦグループのパケット送信受付時間（ｔａ）とnonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）を、また、スケジューラ４からＥＦグループのパケット送信完了時間（ｔｃ）を収集し、さらに、監視条件入出力部５１１で入力され監視条件記憶部５１２に記憶された監視条件を読み出す。
【００５２】
そして、パケット遅延時間算出部５１４において、監視データ収集部５１３で収集したＥＦグループのパケット送信受付時間（ｔａ）とＥＦグループのパケット送信完了時間（ｔｃ）等を用いてＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）を算出する。
【００５３】
そして、制御データ通信制御部５１５において、パケット遅延時間算出部５１４が算出したＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）と、監視データ収集部５１３が収集したnonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）を制御データとしてＥＦグループ重み係数制御部５２に通知する。
【００５４】
図３のＥＦグループ重み係数制御部５２において、５２１はＥＦ転送条件入出力部、５２２はＥＦ転送条件記憶部、５２３は制御データ通信制御部、５２４はＥＦ重み係数適応制御部、５２５はＥＦ重み係数転送制御部である。
【００５５】
このような構成により、ＥＦグループ重み係数制御部５２は、トラフィック測定部５１から通知されたＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）とnonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）を制御データ通信制御部５２３で受け取り、ＥＦ重み係数適応制御部５２４において、ＥＦ転送条件入出力部５２１で入力されＥＦ転送条件記憶部５２２に記憶されたＥＦ転送条件を読み取り、前周期のＥＦグループの重み係数値と共に入力とし、Ｆｕｚｚｙ推論によって次周期のＥＦグループの重み係数値を決定し、ＥＦ重み係数転送制御部５２５により、nonＥＦグループ重み係数算出部５３およびスケジューラ４に通知する。
【００５６】
例えば、Ｆｕｚｚｙ推論において、ＥＦグループのパケット遅延時間の度合いが「中」レベル、あるいは「高」レベルの場合、nonＥＦグループのパケット廃棄率レベルに係わらず、次周期のＥＦグループの重み係数値を増加させる。
【００５７】
また、Ｆｕｚｚｙ推論において、ＥＦグループのパケット遅延時間の度合いが「低」レベルで且つ、nonＥＦグループのパケット廃棄率の度合いが「中」レベルあるいは「高」レベルの場合、次周期のＥＦグループの重み係数値を減少させる。
【００５８】
尚、ここで、ＥＦグループのパケット遅延時間レベルが「高」およびnonＥＦグループのパケット廃棄率レベルが「高」とはパケット転送が輻輳を起こしている状態とし、「中」とは平常状態、「低」とは、平常状態より余裕がある状態とする。
【００５９】
図４のnonＥＦグループ重み係数算出部５３において、５３１はnonＥＦ算出条件入出力部、５３２はnonＥＦ算出条件記憶部、５３３は制御データ通信制御部、５３４はnonＥＦ重み係数算出部、５３５はnonＥＦ重み係数転送制御部である。
【００６０】
このような構成により、nonＥＦグループ重み係数算出部５３は、ＥＦグループ重み係数制御部５２から通知されたＥＦグループ重み係数値を、ＷＦＱの重み係数総和「＝１」から除いた分を、キューマネージャ３から収集した各Ｑｏｓクラスの平均キュー長と、予めnonＥＦ算出条件入出力部５３１から入力されnonＥＦ算出条件記憶部５３２に記憶したnonＥＦ算出条件とに基づいて比例配分することで、次周期のnonＥＦグループ重み係数値を算出する。
【００６１】
そして、算出したnonＥＦグループ重み係数値を、nonＥＦ重み係数転送制御部５３５を介して、スケジューラ４に通知する。
【００６２】
以上のように本例のシステムでは、トラフィック特性の変動に応じて、送信バッファ２のＥＦグループ・パケット送信レートを制御して、ＥＦグループ・パケットの最優先転送を図る為に、ＥＦグループ・パケットの遅延時間（ｄｅ）とnonＥＦグループ・パケット廃棄率を監視するＥＦ重み係数制御部５２において、事前に設定されたＥＦ転送条件に基づいて、ＥＦグループ重み係数値ω１を調整してスケジューラ４のＥＦグループ・パケットの送信レートを増加、あるいは減少させる際、ＥＦグループ・パケットの優先度をそのトラフィック負荷に応じて適切に調整する為に、ＥＦグループ重み係数値の制御ルールをファジィ制御ルールとして記述し、ファジィ推論によりＥＦグループ重み係数値ω１を算出すると共に、ＥＦクラス以外のクラスのパケットをnonＥＦグループ・パケットとしてまとめ、ファジィ制御対象を従来のＱｏｓクラス毎ではなく、Ｑｏｓグループ単位に適用することで、必要なファジィ制御ルール数を大幅に削減し、制御動作を安定化させるのに必要なパラメータ・チューニングを容易化する。
【００６３】
このように本例のシステムでは、トラフィック特性の変動に応じて、各品質クラスの送信バッファ２からパケットを読み出すスケジューラ４の送信レート制御を適応的に調整することで、非優先クラスのトラフィック負荷の高い状況下でも最優先クラスを優先的に転送したり、逆に、最優先クラスのトラフィック負荷が低い場合には非優先クラスの転送量を増加させることができる。
【００６４】
以下、このようなトラフィック測定部５１、ＥＦグループ重み係数制御部５２とnonＥＦグループ重み係数算出部５３の各処理部による動作について、図２、３、４と共に、図５から図１１を用いて説明する。
【００６５】
まず、図１におけるシステム端末６からの設定指示操作に基づき、各種条件情報等の設定・登録処理（１）〜（３）について説明する。
【００６６】
（１）図２のトラフィック測定部５１における監視条件の設定では、システム端末６からの設定指示操作により、「監視条件」が入力され（（ａ）監視条件の設定）、監視条件入出力部５１１を介して監視条件記憶部５１２に記憶され、設定される（（ｂ）監視条件の格納）。
【００６７】
この「監視条件」とは、監視データ収集部５１３において、キューマネージャ３からＥＦグループのパケット送信受付時間とnonＥＦグループのどのＱｏｓクラスのパケット廃棄率を、さらにスケジューラ４からＥＦグループのパケット送信完了時間をどのくらいの周期で収集するかを決定する為の条件である。
【００６８】
（２）図３のＥＦグループ重み係数制御部５２における「ＥＦ転送条件」の設定では、システム端末６からの設定指示操作に基づき、ＥＦ転送条件が設定され（（ａ）ＥＦ転送条件の設定）、ＥＦ転送条件入出力部５２１を介して入力され、ＥＦ転送条件記憶部５２２に格納される（（ｂ）ＥＦ転送条件の格納）。
【００６９】
ここで、「ＥＦ転送条件」とは、ＥＦ重み係数適応制御部５２４において、ＥＦグループのパケット遅延時間やnonＥＦグループのパケット廃棄率に応じてＦｕｚｚｙ推論により次周期のＥＦグループ重み係数値を決定する為の制御ルールやＥＦグループ重み係数値の上限を示すもので、その制御ルールの内容を図５、図６に示す。
【００７０】
以下、この制御ルールをファジィ（Ｆｕｚｚｙ）制御ルールとして表す為に、ＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）、nonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）、前周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ−Δｔ）を入力（ｘ１、ｘ２、ｘ３）とし、次周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）を出力（ｙ）とする。
【００７１】
また、各入力に対する前件部のメンバーシップ関数Ａjkiは図５の［前件部］に示す二等辺三角形型で構成される。さらに、［後件部］は簡略化ファジィ推論を用いる為に定数、すなわちＥＦグループ重み係数値ω１で表す。これらにより記述することができるＦｕｚｚｙ制御ルールの内容を、本図５において例示している。
【００７２】
すなわち、図５に示すＦｕｚｚｙ制御ルール７１は「ｉｆ〜ｔｈｅｎ」形式となり、入力を「ｘ１（＝ｄｅ）、ｘ２（＝ｌｎ）、ｘ３（＝ω１（ｔ−Δｔ））」、出力を「ｙ（＝ω１）」とすると、ｉ番目のファジィ制御ルール（Ｒｉ）は、「if ｘ１ is Ａ1k1、ｘ２ is Ａ２ k ２、ｘ３ is Ａ３ k ３」の前件部と、「then ｙ＝ω１ｉ」の後件部（ｉ＝１…４０、ｋ１＝１…３、ｋ２＝１…３、ｋ３＝１…５）からなる。
【００７３】
前件部におけるメンバーシップ関数（Ａ1k1、Ａ２ k ２、Ａ３ k ３）は、三角関数を内部関数として持ち、最初の２つは３種類、３つ目は５種類を有し、また、Ｆｕｚｚｙ制御ルール７１の後件部は、通常、「ｙ＝ｃ1ｘ1＋ｃ２ｘ２＋ｃ３ｘ３＋ｃ４」（ｃ1、ｃ２、ｃ３、ｃ４：定数）と表せるが、本例では、簡略化ファジィ推論を用いるので、「ｃ1＝ｃ２＝ｃ３＝０」として「ｙ＝ω1（＝ｃ４）」を用いる。尚、この後件部におけるω1およびメンバーシップ関数の高さａjkjがファジィ制御ルール７１の制御パラメータとなる。
【００７４】
図６に具体的に示すように、本例のＦｕｚｚｙ制御ルール７１、８１では、それぞれの入力「ｘ1（＝ｄｅ）、ｘ２（＝ｌｎ）、ｘ1（＝ω1（ｔ−Δｔ））」の組み合わせに対応して、Ｒ１〜Ｒ４０の出力（ルール）が得られる。
【００７５】
例えば、入力「ｘ1」が「Ａ1 ２」で「ｄｅ is Middle」、入力「ｘ２」、「ｘ３」が任意（Any）であれば、ルールＲ１〜Ｒ１ 5：「ｙ（＝ω1）を１Rank Upさせる」が出力され、また、入力「ｘ1」が「Ａ1 ３」で「ｄｅ is High」、入力「ｘ２」、「ｘ３」が任意（Any）であれば、ルールＲ１６〜Ｒ３０：「ｙ（＝ω1）を２Rank Upさせる」が出力され、また、入力「ｘ1」が「Ａ1 １」で「ｄｅ is Low」、入力「ｘ２」が「Ａ２２」で「ｌｎ is Middle」、入力「ｘ３」が任意（Any）であれば、ルールＲ３１〜Ｒ４０：「ｙ（＝ω1）を１Rank Downさせる」が出力される内容となっている。
【００７６】
（３）図４のnonＥＦグループ重み係数算出部５３における「nonＥＦ算出条件」の設定では、システム端末６からの設定指示操作に基づき、「nonＥＦ算出条件」が設定され（（ａ）nonＥＦ算出条件の設定）、nonＥＦ算出条件入出力部５３１を介して入力され、nonＥＦ算出条件記憶部５２２に格納される（（ｂ）nonＥＦ算出条件の格納）。
【００７７】
ここで、「nonＥＦ算出条件」とは、パケット遅延時間とパケット廃棄率に関するnonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラス比をどれくらいにするかを決定する為の条件を示すものである。
【００７８】
以上の（１）〜（３）において設定・登録された各条件によるトラフィック適応調整部５の制御動作について、以下、図７〜図９を用いて（４）〜（６）で説明する。
【００７９】
（４）図７に示すように、図２のトラフィック測定部５１におけるトラフィック測定動作では、監視データ収集部５１３が、図２中（ｃ）での処理動作として、監視条件記憶部５１２に記憶されている監視条件を読み出す（ステップ７０１）。
【００８０】
その条件上の監視周期毎に、図２中（ｄ）での処理動作として、キューマネージャ３からＥＦグループのパケット送信受付時間（ｔａ）とnonＥＦグループの代表Ｑｏｓクラスのパケット廃棄率（ｌｎ）を、また、スケジューラ４からＥＦグループのパケット送信完了時間（ｔｃ）を収集する（ステップ７０２）。
【００８１】
そして、図２中（ｅ）での処理動作として、ｔａとｔｃをパケット遅延時間算出部５１４に通知する（ステップ７０３）。
【００８２】
パケット遅延時間算出部５１４では、図２中（ｆ）での処理動作として、通知されたｔａとｔｃを内部処理用ヘッダに付与されているパケットＩＤによって対応付けて、該当パケットの送信遅延時間ｄｅ（＝ｔｃ−ｔａ）を計算し（ステップ７０４）、図２中（ｇ）での処理動作として、その結果を監視データ収集部５１３に返送する（ステップ７０５）。
【００８３】
監視データ収集部５１３は、図２中（ｈ）での処理動作として、ｄｅとｌｎを制御データ通信制御部５１５に通知し（ステップ７０６）、制御データ通信制御部５１５は、図２中（ｉ）での処理動作として、ｄｅとｌｎをＥＦグループ重み係数制御部５２に送信する（ステップ７０７）。
【００８４】
（５）図８に示すように、図３のＥＦグループ重み係数制御部５２におけるＥＦグループ重み係数制御動作では、図３中（ｄ）での処理動作として、トラフィック測定部５１からのＥＦグループのパケット送信遅延時間（ｄｅ）とnonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）を、制御データ通信制御部５２３で受信し（ステップ８０１）、制御データ通信制御部５２３は、図３中（ｅ）での処理動作として、受信した「ｄｅ」と「ｌｎ」を、ＥＦ重み係数適応制御部５２４に通知する（ステップ８０２）。
【００８５】
ＥＦ重み係数適応制御部５２４は、図３中（ｃ）での処理動作として、ＥＦ転送条件記憶部５２２から制御ルールを読み出し（ステップ８０３）、この制御ルールに基づき、ＥＦグループのパケット送信遅延時間（ｄｅ）とnonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）、および、前周期のＥＦグループ重み係数値を入力として、図３中（ｆ）での処理動作として、Ｆｕｚｚｙ推論によって、現状の送信バッファのパケット蓄積状況下でＥＦグループのパケットを最優先転送する為に必要な次周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）を計算する（ステップ８０４）。
【００８６】
このＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）の算出は、図１０に示すアルゴリズムに基づき行われる。すなわち、図１０（ａ）に示すＦｕｚｚｙ制御器構成の前件部（Ａ）〜（Ｃ）と後件部（Ｄ）において、図１０（ｂ）に示す内容の計算アルゴリズムに基づき、以下のようにして、出力（ＥＦグループ重み係数値）の推論値に関する処理を行う。
【００８７】
まず、前件部（Ａ）において、ｘ１＝ｄｅ、ｘ２＝ｌｎ、ｘ３＝ω１（ｔ−Δｔ）を入力し、前件部（Ｂ）において、メンバーシップ関数Ａｊｋｊ（ｘｊ）を計算する（Ａｊｋｊ（ｘｊ）＝１−２｜ｘｊｋｊ−ａｊｋｊ｜ｂｊｋｊ）。
【００８８】
次に、前件部（Ｃ）において、ファジィ制御ルールの前件部の適合度μを計算し（μｉ＝Ａ１ｋ１（ｘ１）×Ａ２ｋ２（ｘ２）×Ａ３ｋ３（ｘ３））、さらに（Ｃ）層の全ユニットで得られる前件部適合度の総和が１になるように正規化したΜ（図１０においては、「μ」にアクサンシルコンフレックス「＾」を付与して表現）計算する（Μ＝μｉ÷Σμｊ）。
【００８９】
そして、後件部（Ｄ）において、前件部適合度Μと後件部定数ω１の積を計算し、全ユニットの総和を次周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）とする（ω１（ｔ）＝ΣΜｉω１）。
【００９０】
図８に戻り、図３のＥＦグループ重み係数制御部５２におけるＥＦ重み係数適応制御部５２４は、図３中（ｇ）での処理動作として、このようにして計算した次周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）をＥＦ重み係数転送制御部５２５に通知する（ステップ８０５）。
【００９１】
ＥＦ重み係数転送制御部５２５では、図３中（ｉ）での処理動作として、ＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）をnonＥＦ重み係数算出部５３に転送するとともに（ステップ８０６）、図３中（ｈ）での処理動作として、スケジューラ４に更新要求を行う（ステップ８０７）。スケジューラ４は、この要求に基づいてＷＦＱのＥＦグループの重み係数値ω１を、通知されたω１（ｔ）に更新する。
【００９２】
（６）図９に示すように、図４のnonＥＦ重み係数算出部５３におけるnonＥＦ重み係数算出動作では、制御データ通信制御部５３３において、図４中（ｄ）での処理動作として、ＥＦグループ重み係数制御部５２からのＥＦグループ重み係数ω１（ｔ）を受信すると共に（ステップ９０１）、図４中（ｅ）での処理動作として、キューマネージャ３からのnonＥＦグループの各Ｑｏｓクラス（ＡＦ１〜ＡＦ４、ＢＥ）の平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）を受信する（ステップ９０２）。
【００９３】
そして、nonＥＦ重み係数算出部５３４において、図４中（ｃ）での処理動作として、nonＥＦ算出条件記憶部５３２からnonＥＦ重み係数算出条件を読み出し（ステップ９０３）、このnonＥＦ重み係数算出条件に基づき、制御データ通信制御部５３３を介して受信したＥＦグループ重み係数ω１（ｔ）と平均キュー長Ｑｉを入力とし、図４中（ｆ）での処理動作として、nonＥＦグループ内のＤＬＢ−Diffservを維持する為に必要な次周期のnonＥＦグループ重み係数値ω２（ｔ）〜ω６（ｔ）を算出する（ステップ９０４）。
【００９４】
このnonＥＦグループ重み係数値ω２（ｔ）〜ω６（ｔ）の算出は、図１１に示すアルゴリズムに基づき行われる。すなわち、nonＥＦグループ全体に割り当て可能な送信比率である重み係数ωｎを計算し（ωｎ＝１−ω１（ｔ））、さらに、この重み係数ωｎをnonＥＦグループの各Ｑｏｓクラス（ＡＦ１〜ＡＦ４、ＢＥ）の平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）とパケット遅延時間のクラス比「ｄ２：ｄ３：…ｄ６＝δ２：δ３：…δ６」に基づいて比例配分することで、各クラスに割り当て可能な送信比率である重み係数のω２（ｔ）〜ω６（ｔ）を計算する（ωｉ＝Ｑｉ×（１−ω１）÷Σ（δｉ／δｌ）・Ｑｌ ：ｌ＝２〜６）。
【００９５】
図９に戻り、nonＥＦ重み係数算出部５３４は、このようにして算出したω２（ｔ）〜ω６（ｔ）を、図４中（ｇ）での処理動作として、nonＥＦグループ重み係数転送制御部５３５に通知する（ステップ９０５）。
【００９６】
nonＥＦグループ重み係数転送制御部５３５は、図４中（ｈ）での処理動作として、スケジューラ４に対して、通知されたnonＥＦグループ重み係数値ω２（ｔ）〜ω６（ｔ）の更新依頼を要求する（ステップ９０６）。スケジューラ４は、この要求に基づいてＷＦＱのnonＥＦグループの重み係数値ω２〜ω６を、通知されたω２（ｔ）〜ω６（ｔ）に更新する。
【００９７】
以上、図１〜図１１を用いて説明したように、本例では、転送するパケットを蓄積した送信バッファ２において、ＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）、nonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）を測定し、このパケット遅延時間（ｄｅ）に従って、スケジューラ４のＥＦグループ・パケットの送信レート制御を行い、ＥＦグループ・パケットの転送量を制御する際に、ＥＦグループのパケット遅延時間（ｄｅ）の遅延レベルが「中（Middle）」、或いは「高（High）」であれば、nonＥＦグループのパケット廃棄率（ｌｎ）の廃棄レベルに係わらず、ＥＦグループの重み係数ω１を増加させる。
【００９８】
反対にパケット遅延時間（ｄｅ）の遅延レベルが「低（Low）」であり、さらにパケット廃棄率（ｌｎ）の廃棄レベルが「中（Middle）」、あるいは「高（High）」であれば、ＥＦグループの重み係数ω１を減少させるが、この重み係数ω１の増減量を、ファジィ推論により算出する。
【００９９】
また、キューマネージャ３において、送信バッファ２でのnonＥＦグループの各Ｑｏｓクラスの平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）を求め、この平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）に対応して予め設定されたパケット廃棄率に従って、受信したパケット廃棄制御を行う。
【０１００】
各クラスのパケットの転送量を制御する際に、平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）が下限値min_thｉ（ｉ＝２…６）の間にあれば、パケット廃棄率を徐々に増加させ、平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）が上限値max_thｉ（ｉ＝２…６）より大きければパケット廃棄率＝１（全廃棄）とし、反対に平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）が下限値min_thｉ（ｉ＝２…６）より小さければパケット廃棄率＝０（無廃棄）とすることで、パケット廃棄率に関するＤＬＢ−Diffservを実現する。
【０１０１】
さらに、ＥＦグループの重み係数ω１とnonＥＦグループの平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）に従って、各クラスのパケット遅延時間の大小関係が「ｄ２≧ｄ３…≧ｄ６」となるようにスケジューラ４のnonＥＦグループ・パケットの送信レート制御を行い、nonＥＦグループ・パケットの転送量を制御する際に、ＥＦグループの重み係数ωｉが減少すれば、nonＥＦグループの重み係数の総和（Σωｉ ：ｉ＝２〜６）を増加させ、ＥＦグループの重み係数ωｉが増加すれば、nonＥＦグループの重み係数の総和（Σωｉ ：ｉ＝２〜６）を減少させるが、nonＥＦグループ内の各クラスの重み係数ωｉは、図１１の計算式を用いて算出する。
【０１０２】
詳細には、インターネット上のＩＰルータ装置１において、トラフィック特性の変動に係わらず、如何なる送信バッファ２のパケット蓄積状況下においても、ＥＦグループ・パケットの最優先転送を図れる為に、ＥＦグループ・パケット送信レートを制御して、スケジューラ４のパケット送信レートを制御する際には、送信バッファ２でのＥＦグループ・パケットの遅延時間ｄｅとnonＥＦグループ・パケット廃棄率を監視するＥＦ重み係数制御部５２において、システム端末６により事前に設定されたＥＦ転送条件をＥＦ転送条件記憶部５２２に記憶し、このＥＦ転送条件に基づいて、ＥＦグループ重み係数値ω１を調整して、スケジューラ４のＥＦグループ・パケットを送信バッファ２から読み出す割合を増加、或いは減少させ、ＥＦグループ・パケットのトラフィックが多い時にＥＦグループ・パケット転送を優先したり、また、ＥＦグループ・パケットのトラフィックが少なく、nonＥＦグループ・パケットのトラフィックが多い時にＥＦグループの優先度を下げて、nonＥＦグループのパケット転送を優先する為に、ＥＦグループ重み係数値を制御するルールをファジィ制御ルールとして記述し、ファジィ推論により次周期のＥＦグループ重み係数値ω１（ｔ）を算出する。
【０１０３】
また、nonＥＦ重み係数算出部５３において、システム端末６により事前に設定されたnonＥＦ算出条件をnonＥＦ算出条件記憶部５３２に記憶し、この算出条件に基づき、ＥＦグループ重み係数値ω１に応じて各クラスのパケット遅延時間の大小関係が「ｄ２≧ｄ３…≧ｄ６」を維持できるように、各クラスの送信レートを調整する為に、nonＥＦグループ重み係数を図１１の計算式によって算出する。
【０１０４】
さらに、キューマネージャ４において、システム端末６により事前に設定されたnonＥＦパケット廃棄条件に基づいて、nonＥＦグループ内の各Ｑｏｓクラスのパケット廃棄率の大小関係が「ｌ２≧ｌ３…≧ｌ６」となることを維持する為に、パケット廃棄を制御して、送信バッファ２の輻輳を制御する際に、送信バッファ２の平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）を監視し、輻輳の前兆が有るか無いかを判定し、判定の結果、輻輳の前兆有りと判定した場合、パケット廃棄率を調整して各クラス毎のバッファ内のパケットを廃棄する割合を各々増加させ、平均キュー長Ｑｉ（ｉ＝２…６）の急激な増加に伴う輻輳を抑制する。
【０１０５】
このように、本例では、ＷＦＱスケジューラ４におけるＥＦグループ重み係数ωｉの適応調整について、制御規則をファジィモデル化し、ファジィ推論を用いて算出することにより、理論的な解析モデルを用いなくても、トラフィック特性の変動に伴う送信バッファ２でのＥＦグループ・パケットのパケット遅延時間や、nonＥＦグループ・パケットのパケット廃棄率の変化に応じたＷＦＱスケジューラ４におけるＥＦグループ重み係数ωｉの適応調整を自動的に安定して行うことができ、インターネット上のＩＰルータ装置１等において、トラフィック特性の変動に応じて、送信バッファ２のＥＦクラス優先制御を適切に調整することで、従来のパケット転送遅延時間やパケット廃棄率に基づいてＱｏｓクラス間サービス差別化を図るDiffserv制御技術において、nonＥＦグループの高負荷トラフィック状況下にＥＦグループ最優先転送を制御することができたり、反対にＥＦグループのトラフィックが低い場合にnonＥＦグループ・パケット転送量を増加させることができるので、効率的なパケット転送制御を行うことができる。
【０１０６】
特に本例では、ＥＦクラス以外のクラスのパケットをnonＥＦグループ・パケットとしてまとめ、ファジィ制御対象を従来のＱｏｓクラス毎ではなく、Ｑｏｓグループ単位に適用することで、必要なファジィ制御ルール数を大幅に削減し、制御動作を安定化させるのに必要なパラメータ・チューニングを容易化できる。
【０１０７】
尚、本発明は、図１〜図１１を用いて説明した例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、本例では、インターネット上のＩＰルータ装置１における構成および動作で説明したが、他のパケット転送を行うネットワーク上の通信装置にも適用することができる。
【０１０８】
また、本例では、ファジィ推論として、簡略化ファジィ推論（直接法）を用いているが、間接法のファジィ推論を用いることでも良い。
【０１０９】
また、本例でのＩＰルータ装置１のコンピュータ構成としては、キーボードや光ディスクの駆動装置の無い構成としても良い。また、本例では、光ディスクを記録媒体として用いているが、ＦＤ（Flexible Disk）等を記録媒体として用いることでも良い。また、プログラムのインストールに関しても、通信装置を介してネットワーク経由でプログラムをダウンロードしてインストールすることでも良い。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明によれば、トラフィック特性の変動に応じたＷＦＱスケジューラにおけるＥＦクラスの重み係数値をファジィ推論により求めて、適切な調整を行うので、トラフィック特性に変動が起こっても、スケジューラにおけるＥＦクラスの送信レートを自動的に調整することができ、パケット転送を効率的に制御することができ、ネットワーク・リソースの有効活用を向上させる。
【０１１１】
また、ファジィ制御対象を従来のＱｏｓクラス毎ではなく、Ｑｏｓグループ毎に適用することで、必要なファジィ制御ルール数を大幅に削減することができ、制御動作を安定化させるのに必要なパラメータ・チューニングを容易化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるパケット転送制御システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のシステムにおけるトラフィック測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】図１のシステムにおけるnonＥＦ重み係数算出装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置で用いられるファジィ制御ルールの第１の構成例を示す説明図である。
【図６】図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置で用いられるファジィ制御ルールの第２の構成例を示す説明図である。
【図７】図１におけるトラフィック測定装置の処理動作例を示すフローチャートである。
【図８】図１におけるＥＦ重み係数制御装置の処理動作例を示すフローチャートである。
【図９】図１におけるnonＥＦ重み係数算出装置の処理動作例を示すフローチャートである。
【図１０】図１のシステムにおけるＥＦ重み係数制御装置のＥＦ重み係数算出メカニズムの構成・動作例を示す説明図である。
【図１１】図１のシステムにおけるnonＥＦ重み係数算出装置のnonＥＦ重み係数算出メカニズムの動作例を示す説明図である。
【図１２】従来のAdaptiveWFQとMultipleREDの組み合わせを用いたＱｏｓ制御およびパケット転送制御を行うシステムの構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１２のシステムで参照する各品質（Ｑｏｓ）クラス毎の平均キュー長とパケット廃棄率との関係例を示す説明図である。
【符号の説明】
１：ＩＰルータ装置（「ＩＰ Ｒｏｕｔｅｒ」）、２：送信バッファ（「Transmit Buffer」）、３：キューマネージャ（「Multiple RED」）、４：スケジューラ（「Adaptive WFQ」）、５：トラフィック適応調整部、５１：トラフィック測定装置（「Traffic Measurer」）、５２：ＥＦ重み係数制御装置（「ＥＦ weight Controller」）、５３：nonＥＦ重み係数算出装置（「nonＥＦ weight Calculator」）、６：システム端末、７１、８１：ファジィ制御ルール、５１１：監視条件入力部、５１２：監視条件記憶部、５１３：監視データ収集部、５１４：パケット遅延時間算出部、５１５：制御データ通信制御部、５２１：ＥＦ転送条件入力部、５２２：ＥＦ転送条件記憶部、５２３：制御データ通信制御部、５２４：ＥＦ重み係数適応制御部、５２５：ＥＦ重み係数転送制御部、５３１：nonＥＦ算出条件入出力部、５３２：nonＥＦ算出条件記憶部、５３３：制御データ通信制御部、５３４：nonＥＦ重み係数算出部、５３５：nonＥＦ重み係数転送制御部。
Claims (9)
- ネットワークに転送するパケットの転送量を、ネットワーク・サービス品質（Ｑｏｓ）クラス別に制御するパケット転送制御システムであって、
受信したパケットを各Ｑｏｓクラス別に蓄積する送信バッファと、
該送信バッファの各Ｑｏｓクラス別の平均キュー長を求め、該平均キュー長に対応する各Ｑｏｓクラス別のパケット廃棄率を求め、該パケット廃棄率に従って、到着した各Ｑｏｓクラスのパケットを廃棄するキューマネージャと、
該キューマネージャで求めた各Ｑｏｓクラス別の平均キュー長と予め定められたパケット遅延時間のＱｏｓクラス比に基づき、上記送信バッファからの各Ｑｏｓクラスのパケットの読み出しレートを決定する重み係数を求め、求めた各Ｑｏｓクラス別の重み係数に基づいて、上記送信バッファから読み出すべきＱｏｓクラスのパケットを決定するスケジューラと、
上記送信バッファにおけるＥＦクラスのパケットの遅延時間を求め、求めたＥＦクラスのパケットの遅延時間と上記キューマネージャで求めた上記ＥＦクラス以外のクラスのパケットであるnonＥＦグループ・パケットの廃棄率とに基づき、ＥＦクラスのパケットが優先転送できるようにファジィ推論でＥＦクラスの重み係数を求め、求めたＥＦクラスの重み係数に、上記スケジューラで求めたＥＦクラスの重み係数を変更する調整手段と
を有することを特徴とするパケット転送制御システム。 - 請求項１に記載のパケット転送制御システムであって、
上記調整手段は、上記ファジィ推論において、
上記ＥＦクラスのパケットの遅延時間の度合いが中レベルあるいは高レベルであれば、上記nonＥＦクラスのパケットの廃棄率の度合いに関係なく上記ＥＦクラスの重み係数を増加させ、
上記ＥＦクラスのパケットの遅延時間の度合いが低レベルで且つ上記nonＥＦクラスのパケットの廃棄率の度合いが中レベルあるいは高レベルであれば、上記ＥＦクラスの重み係数を減少させる
ことを特徴とするパケット転送制御システム。 - 請求項１、もしくは、請求項２のいずれかに記載のパケット転送制御システムであって、
上記調整手段は、
上記ＥＦクラスのパケットの遅延時間と上記nonＥＦグループ・パケットの廃棄率、および、現周期の上記ＥＦクラスの重み係数を入力としたファジィ推論により、次周期の上記ＥＦクラスの重み係数の算出を行う
ことを特徴とするパケット転送制御システム。 - ネットワークに転送するパケットの転送量を、ネットワーク・サービス品質（Ｑｏｓ）クラス別に制御するシステムのパケット転送制御方法であって、
転送するパケットを蓄積した送信バッファの各Ｑｏｓクラス別の平均キュー長を求める第１の手順と、
該平均キュー長に対応する各Ｑｏｓクラス別のパケット廃棄率を求める第２の手順と、
該パケット廃棄率に従って、到着した各Ｑｏｓクラスのパケットを廃棄する第３の手順と、
上記各Ｑｏｓクラス別の平均キュー長と予め定められたパケット遅延時間のＱｏｓクラス比に基づき、上記送信バッファからの各Ｑｏｓクラスのパケットの読み出しレートを決定する重み係数を求める第４の手順と、
求めた各Ｑｏｓクラス別の重み係数に基づいて、上記送信バッファから読み出すべきＱｏｓクラスのパケットを決定する第５の手順と、
上記送信バッファにおけるＥＦクラスのパケットの遅延時間を求める第６の手順と、
該第６の手順で求めたＥＦクラスのパケットの遅延時間と上記第２の手順で求めた上記ＥＦクラス以外のクラスのパケットであるnonＥＦグループ・パケットの廃棄率とに基づき、ＥＦクラスのパケットが優先転送できるようにファジィ推論でＥＦクラスの重み係数を求める第７の手順と、
該第７の手順で求めたＥＦクラスの重み係数に、上記第４の手順で求めたＥＦクラスの重み係数を変更する第８の手順と
を有することを特徴とするパケット転送制御方法。 - 請求項４に記載のパケット転送制御方法であって、
上記第７の手順では、上記ファジィ推論において、
上記ＥＦクラスのパケットの遅延時間の度合いが中レベルあるいは高レベルであれば、上記nonＥＦクラスのパケットの廃棄率の度合いに関係なく上記ＥＦクラスの重み係数を増加させ、
上記ＥＦクラスのパケットの遅延時間の度合いが低レベルで且つ上記nonＥＦクラスのパケットの廃棄率の度合いが中レベルあるいは高レベルであれば、上記ＥＦクラスの重み係数を減少させる
ことを特徴とするパケット転送制御方法。 - 請求項４、もしくは、請求項５のいずれかに記載のパケット転送制御方法であって、
上記第７の手順では、
上記ＥＦクラスのパケットの遅延時間と上記nonＥＦグループ・パケットの廃棄率、および、現周期の上記ＥＦクラスの重み係数を入力としたファジィ推論により、次周期の上記ＥＦクラスの重み係数の算出を行う
ことを特徴とするパケット転送制御方法。 - コンピュータに、請求項４から請求項６のいずれかに記載のパケット転送制御方法における各手順を実行させるためのプログラム。
- コンピュータに、請求項４から請求項６のいずれかに記載のパケット転送制御方法における各手順を実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 請求項４から請求項６のいずれかに記載のパケット転送制御方法における各手順を実行するコンピュータを具備し、該コンピュータの処理に基づき、ネットワークに転送するパケットの量を制御することを特徴とする通信装置。
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