JP4295779B2 - 帯域制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信ネットワークにおいて送受信される信号が流れる帯域を制御する帯域制御装置に関し、詳しくは、複数の接続先が外部ネットワーク接続用通信回線を共有するシステムにおいて、それぞれの接続先が同一の通信回線上で使用可能となる通信帯域を制御する帯域制御装置に関するものである。

近年、様々なインターネット接続サービスによりネットワークの偏在化が進展するとともに利用者の使用する帯域が増大してきている。インターネット接続サービスとして例えば、複数の利用者の端末をケーブルモデム（ＣＭ）を介して１台のケーブルモデム終端装置（ＣＭＴＳ）に接続し、このＣＭＴＳを経由して各端末からのインターネットを介した通信を可能とするＣＡＴＶインターネット接続サービスでは、ＣＭＴＳからインターネットへ接続するサービス回線の帯域を複数の端末が共有している。ところが、インターネットプロトコルの性質上、このように複数の端末によって帯域が共有されるサービス回線部分において、一部の端末が多くの帯域を占有する一方で他の端末は十分な帯域が確保できず、不公平な状態が生じることがある。そのため、インターネット接続サービスを提供するインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）は通常、帯域の共有状態を制御する装置（以下、帯域制御装置と記載する）を設置して、帯域が一部の端末に占有されてしまう事を防止している。

なお、帯域制御装置が制御する帯域は端末毎に割り当てられる場合だけでなく、複数の端末を含むサブネットワーク毎に割り当てられる場合もあれば、１台の端末内で動作しているアプリケーション毎に割り当てられる場合もある。以下の説明では、端末や、サブネットワークや、アプリケーションなどの、制御される帯域が割り当てられる単位を「接続先」と表す。また、端末は多くの場合は電子計算機（ＰＣ）であるが、その他にＣＭや家電装置など、ネットワークインタフェースを有する装置をすべて含んでいる。

このような帯域制御装置としては、例えば以下の特許文献１に記載の装置などが知られている。

特開２００６−２２９４３２号公報

しかしながら、従来の帯域制御装置には、なお解決されるべき以下のような問題があった。

インターネット接続サービスにおいては、ＩＳＰは通常、最大許容帯域や最低保証帯域等が異なっている複数の料金体系を用意して、ユーザの様々な要求に対して柔軟に応じようとしている。このような場合、ＩＳＰは帯域制御装置に対して、接続先を識別する識別情報とそれに対応する契約帯域などのサービス帯域情報を接続先毎に入力して設定する必要があった。サービス帯域情報には、最大上り帯域、最大下り帯域、保証上り帯域、保証下り帯域、最大上りバースト、最大下りバースト等が含まれるが、これに限定されない。接続先の識別番号としては、通常はＩＰアドレスが用いられる。ところがこの接続先のＩＰアドレスは、端末の電源投入時や通信回線接続時などに自動的に割り振られることがあるために、時間の経過とともに変わってしまうことがある。従って、帯域制御装置に対して接続先毎に異なる帯域制御条件を設定することは現実的には実施できなかった。

この問題を回避するために、ＣＭＴＳ等の中継装置の内部に帯域制御機能を備える方法が考えられる。しかしこの方法では、帯域制御のために中継装置の多くのリソースが費やされてしまい、中継装置が十分なパフォーマンスを発揮できなくなってしまうという問題があった。また、複数の中継装置を運用しているＩＳＰの場合、中継装置ごとに帯域制御機能を備えたのではコストアップの要因となってしまう。更に、このような複数の中継装置が１つのサービス回線を共有している場合には、ある中継装置が使用する帯域に空きがあるにもかかわらず他の中継装置がその空き帯域を使用できないという回線利用効率の問題があった。

これとは別の帯域制御方法として、帯域制御装置に接続先毎に異なる帯域制御条件を設定せず、特定のアプリケーションに係るパケットに対して制限を加えるという帯域制御方法がある。しかしこの方法では、帯域制御装置に対して接続先毎に異なる帯域制御条件を設定するという本質的課題は解決されていない。そのためＩＳＰにとっては、複数の接続先によって共有される帯域（共有帯域）を接続先の数で除して均等に分配することはできても、接続先毎に異なるサービス帯域に応じて共有帯域を比例配分することはできなかった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、接続先毎に異なる帯域制御条件を自動的に取得して帯域制御を行うことのできる帯域制御装置を提供することを目的とする。

本発明の帯域制御装置（１）は、サービス帯域の異なる複数の接続先を接続する中継装置と外部ネットワークとの間に接続され、前記中継装置に記憶されており、動的に変化しうる、前記接続先毎の識別情報とサービス帯域情報とを含む管理情報を収集し、該管理情報に基いて帯域制御条件を設定する管理情報収集部（７）と、前記帯域制御条件に基いて、前記複数の接続先毎に使用できる帯域を制御するトラフィック制御部（９）とを備えている。

この構成により、本発明の帯域制御装置は、中継装置から管理情報を取得して帯域制御条件を自動的に設定するため、ネットワークの管理者等が帯域制御装置に対して帯域制御条件を設定する必要がない。

また、前記管理情報は前記中継装置内のＭＩＢに記憶されている場合は、前記管理情報収集部（７）はＳＮＭＰマネージャとして前記ＭＩＢを取得するようにしてもよい。

この構成により、既存のリソースと既存のプロトコルを使用するため、前記中継装置内に専用の記憶領域や通信サービスを用意する必要がない。

また、前記管理情報収集部（７）は、周期的に前記管理情報を収集するようにしてもよい。

この構成により、前記識別情報や前記サービス帯域情報が更新された場合にも、更新された情報が前記帯域制御装置（１）の帯域制御条件に自動的に反映される。

また、本発明の帯域制御装置（１）は、前記中継装置としてＣＭＴＳ（２）と接続されるように構成してもよい。

この構成により、ケーブルモデムを介したインターネット接続サービスにおいて、本発明の帯域制御装置（１）は帯域制御条件を自動的に取得するので、ネットワーク管理者等が帯域制御装置（１）に帯域制御条件を設定することなく、サービス帯域の異なる複数の端末に対する帯域制御を実施することができる。

また、本発明の帯域制御装置（１）において、前記接続先は端末であるとし、前記識別情報は前記端末のＩＰアドレスであるとしてもよい。

この構成により、本発明の帯域制御装置（１）は、一般的な端末から送受信される、一般的なインターネットプロトコルに従ったパケットに対して帯域制御を実施することができる。

また、本発明の帯域制御装置（１）において、前記サービス帯域情報は前記接続先に対応して制御されるべき最大上り帯域と最大下り帯域の少なくとも一方を含むとしてもよい。

この構成により、本発明の帯域制御装置（１）は、より明確な帯域制御条件を取得して帯域制御を実施することができる。

本発明は、接続先毎に異なるサービス帯域情報を外部の装置から自動的に取得し、接続先毎に割り当てる帯域の制御を行うことのできる帯域制御装置を提供することができる。また、接続先の識別情報やサービス帯域情報が更新された場合にも、更新された情報が自動的に帯域制御装置の帯域制御条件に反映される。このような帯域制御装置が例えばＣＭＴＳに対して提供された場合は、ＣＭＴＳのパフォーマンスを低下させることなく、複数の接続先によって共有される帯域を接続先のサービス帯域に応じて配分することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置を含むネットワークシステムを示すシステム構成図である。このネットワークシステムはＣＡＴＶ回線によるインターネット接続サービスを提供するシステムであり、本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置１、ユーザ宅内に設置される端末２１ａ乃至２１ｃ及びケーブルモデム（ＣＭ）３ａ乃至３ｃ、及び複数のＣＭを終端するケーブルモデム終端装置（ＣＭＴＳ）２で構成される。帯域制御装置１とＣＭＴＳ２とは端末からの又は端末へのパケットが流れるサービス回線４によって接続されているが、これとは別にネットワーク管理者が帯域制御装置１やＣＭＴＳ２などを管理するための管理ネットワーク５によっても接続されている。

なお、本発明の一実施の形態では管理情報１１はＣＭＴＳ２に記憶されているが、本発明に係る管理情報１１が記憶されている装置はＣＭＴＳ２に限定されず、その他の中継装置、例えば管理用のルータや、管理ネットワークで接続され管理情報を管理するサーバ装置であっても本発明は適用可能である。

また、図１では帯域制御装置１に接続されているＣＭＴＳ２は１台だけであるが、本発明に係る帯域制御装置に接続されるＣＭＴＳは１台には限定されず、何台あっても良い。更に、１台のＣＭＴＳに接続されるＣＭの台数や１台のＣＭに接続される端末の台数にも制限はない。

ＣＭＴＳは、国際電気通信連合電気通信標準化部門（ＩＴＵ−Ｔ）のＪ．１１２ Ａｎｎｅｘ．Ｂで定められた同軸ケーブルでの通信サービスの国際規格であるＤＯＣＳＩＳ（Ｄａｔａ Ｏｖｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）によって標準化されている。ＤＯＣＳＩＳはＣＭごとに１つのサービス品質（ＱｏＳ）の設定を可能としており、この規格に従うＣＭＴＳはＱｏＳに係る情報を管理情報ベース（ＭＩＢ）に記憶している。ＩＰネットワーク上のネットワーク機器を監視・制御するための情報の通信方法を定めたプロトコルであるＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ ＮｅｔｗｏｒｋＭａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によってネットワーク経由でＭＩＢを取得したり設定したりすることが可能である。ネットワーク管理者は管理ネットワーク５を介してＣＭＴＳに対しＱｏＳに係る情報を含むＭＩＢを設定又は更新する。

なお、ＤＯＣＳＩＳの規格によれば、ＣＭＴＳに対するＱｏＳの設定単位はＣＭ毎であり、１つのＣＭに複数の端末が接続されている場合は、それらの複数の端末に対して異なるＱｏＳを割り当てることはできない。しかしながら、本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置１にはそのような制限はないので、ＤＯＣＳＩＳ以外の方法によって端末毎のサービス帯域情報が帯域制御装置１に提供される場合には、端末毎に異なる帯域制御条件の設定が可能である。以下の実施例は、ＤＯＣＳＩＳの規格に従うＣＭＴＳに対して本発明に係る帯域制御装置１を適用する場合の説明である。

図２は本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置１の内部機能ブロック図である。帯域制御装置１は、ネットワーク管理者がＣＭＴＳに関する情報を入力するためのユーザインタフェース部６と、予め定められたスケジュールに従ってＣＭＴＳのＭＩＢを収集する管理情報収集部７と、収集したＭＩＢの内容を記憶する管理情報記憶部８と、収集したＭＩＢから帯域制御条件を抽出して記憶する帯域制御設定記憶部１０と、帯域制御設定記憶部の設定条件に基いて帯域制御を行うトラフィック制御部９とを備えている。また、この帯域制御装置１は管理ネットワーク接続ポート２２によって管理ネットワーク５に接続され、更に、サービス回線接続ポート２３によってサービス回線４に接続されている。

ここで、管理情報収集部７は、ＳＮＭＰを用いてＭＩＢを収集する。ＳＮＭＰはマネージャと呼ばれる管理機器とエージェントと呼ばれる管理対象機器とがＭＩＢと呼ばれる管理情報を送受信したり変更を要求したりするためのプロトコルであるが、ＭＩＢを送受信する方法には、マネージャがエージェントに対してＭＩＢを指定することによりエージェントが必要なＭＩＢを送信するポーリングと呼ばれる方法と、エージェントがある一定の条件を検知すると自発的にマネージャに通知するトラップと呼ばれる方法がある。本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置１においては、管理情報収集部７がＳＮＭＰマネージャとなり、ＣＭＴＳ２をＳＮＭＰエージェントとして、周期的にポーリングすることにより必要なＭＩＢを収集している。しかし、本発明はＳＮＭＰのトラップによる管理情報の収集に対しても適用可能である。

更にまた、管理情報収集部７が管理情報を収集するために用いられる通信手段は、ＳＮＭＰに限定されず、他の通信手段、例えばファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）やＴｅｌｎｅｔ等を使用することも可能である。

以上のように構成された帯域制御装置１において、図３を用いてその動作を説明する。

まず、ネットワーク管理者はユーザインタフェース部６を介してＣＭＴＳの登録を行う（Ｓ１）。登録する情報は、ＣＭＴＳのＩＰアドレス、ＳＮＭＰのバージョン、及びＳＮＭＰコミュニティ文字列である。ＳＮＭＰでは問合せ元が指定するコミュニティ文字列と問合せ先に設定されているコミュニティ文字列が一致しないと通信できないようになっているので、このコミュニティ文字列は一種のパスワードのような役割を持っている。

ＣＭＴＳの登録が完了すると、管理情報収集部７がＭＩＢの収集を開始し、収集されたＭＩＢの情報は管理情報記憶部８に記憶させる（Ｓ２）。このとき、ＭＩＢの収集は管理ネットワーク５を経由して行われる。

ＭＩＢの収集が完了すると（Ｓ３）、収集したＭＩＢの情報を元に帯域制御設定記憶部１０に対して帯域制御の設定を行う（Ｓ４）。本実施の形態においては、ＭＩＢから抽出されて帯域制御の設定に使用される情報には、端末のＩＰアドレスと、そのＩＰアドレスに対応した、最大上り帯域、保証上り帯域、最大下り帯域、最大上りバーストなどがある。これらの情報のうち、保証上り帯域や最大上りバーストにはＭＩＢに情報が設定されていないこともある。また、最大上り帯域や最大下り帯域についても、それらの情報が取得されたとしても、帯域制御に必ずしも用いられなくとも良い。

帯域制御設定記憶部１０に対する帯域制御の設定が完了すると、トラフィック制御部９が帯域制御を開始する。トラフィック制御部９の構成や動作については、後述する。

帯域制御の開始と並行し、帯域制御装置１は図示しない収集再開タイマを起動させる（Ｓ５）、一定時間の経過を待って定期的にＳ２からＳ４のステップを繰り返し実行する（Ｓ６）。これは、端末のＩＰアドレスの動的な変化に対応させるためと、ネットワーク管理者によるＣＭＴＳに対するＭＩＢの更新を反映させるためである。本実施の形態では収集再開タイマは１時間に設定されており、従って管理情報の収集は１時間毎となるようにスケジュールされているが、ネットワークの規模や更新頻度に応じて管理情報の収集のスケジュールは適宜選択できるようにしても良い。

帯域制御設定記憶部１０はＩＰアドレステーブル１０ａとＱｏＳプロファイルテーブル１０ｂの２つのテーブルを記憶している。図４は、ＩＰアドレステーブル１０ａの一例である。管理情報収集部７は、取得したＭＩＢ中の、ＣＭとそのＣＭ接続されているケーブルのＣＭＴＳ上のインタフェース番号を対応付けている“docsIfCmtsCmStatusTable”テーブルから、ＣＭごとに個別に割り当てられている”docsIfCmtsCmStatusIndex”と、下り方向のケーブルインタフェース番号を示す ”docsIfCmtsCmStatusDownChannelIfIndex”と、上り方向のケーブルインタフェース番号を示す”docsIfCmtsCmStatusUpChannelIfIndex”とを取り出し、ＩＰアドレステーブル１０ａの、それぞれ「ＣＭ識別番号」１２、「下りインタフェース」１３、「上りインタフェース」１４に書き込む。次に管理情報収集部７は、ＭＩＢ中の、ＣＭとそのＣＭに接続されている端末を対応付けている”docsSubMgtCpeIpTable”テーブルから、該ＣＭ識別番号１２に接続されている端末のＩＰアドレスを示す”docsSubMgtCpeIpAddr”を取り出し、ＩＰアドレステーブル１０ａの「ＩＰアドレス」１５に書き込む。更に管理情報収集部７は、ＣＭとそのＣＭに対するＱｏＳプロファイルを対応付けている”docsIfCmtsServiceTable”テーブルから、該ＣＭ識別番号１２に対応するサービス帯域種別を示す”docsIfCmtsServiceQosProfile”を取り出し、ＩＰアドレステーブル１０ａの「ＱｏＳプロファイル」１６ａに書き込んでいる。

図５はサービス帯域種別とそのサービス内容を対応付けるＱｏＳプロファイルとテーブル１０ｂの一例である。Ｑｏｓプロファイルテーブル１０ｂの「ＱｏＳプロファイル」１６ｂはＩＰアドレステーブル１０ａの「ＱｏＳプロファイル」１６ａと同じ値が入り、これによってＩＰアドレステーブル１０ａとＱｏＳプロファイルテーブル１０ｂが関連付けされている。管理情報収集部７は、取得したＭＩＢ中の、ＱｏＳプロファイルに帯域設定値を対応付けている”docsQosProfileTable”から、該ＱｏＳプロファイルに対応する最大上り帯域（ｂｐｓ）を示す”docsIfQosProfMaxUpBandwidth”と、保証上り帯域（ｂｐｓ）を示す ”docsIfQosProfGuarUpBandwidth”と、最大下り帯域（ｂｐｓ）を示す ”docsIfQosProfMaxDownBandwidth”と、最大上りバースト（ｍｉｎｉ−ｓｌｏｔｓ）を示す”docsIfQosProfMaxTxBurst”とを取り出し、ＱｏＳプロファイルテーブル１０ｂのそれぞれ、「最大上り帯域」１７、「保証上り帯域」１８、「最大下り帯域」１９、「最大上りバースト」２０に書き込む。図５に示されている、本実施例のＱｏＳプロファイルテーブル１０ｂの一例では最大上りバースト２０に値が設定されていないが、これは取得されたＭＩＢ中に最大上りバーストに相当する値が設定されていなかったことを示している。

なお、以上のような帯域制御設定記憶部１０のテーブルの構成は実施例の一例であり、本発明の技術的範囲はこのようなテーブルの構成例に限定されるものではない。

図６は、トラフィック制御部９の構成を示すブロック図である。 トラフィック制御部９は、パケットを受信する受信インターフェイス（以下、「インターフェイス」を「ＩＦ」と記載する。）２４と、受信されたパケットのフローを識別するフロー識別部２５と、フロー識別部２５によって識別されたフロー毎に最低保証帯域を定める帯域設定部２７と、フロー毎に設けられた第１のポリサー２８ａ乃至２８ｃと、フロー識別部２５によってフローが識別されたパケットの転送レートを制限する第２のポリサー２９と、送信するパケットの転送レートを制限する送信制限部３０と、パケットを送信する送信ＩＦ３１とを備えている。

本実施例では、フローという用語を、パケットの送信元又は送信先のＩＰアドレスが同一であるパケット群で、かつ、比較的短時間のうちにまとまって送信又は受信されるパケット群を意味するものとして用いている。しかし例えば、同一のＩＰアドレスから送信されるパケットであってもアプリケーション毎に別のフローであると識別されても良い。あるいはまた、複数の端末から送信又は受信されるパケット群を１つのフローとして識別されても良い。どのような基準でフローを識別するかは本実施例に係る帯域制御装置の設定に依存し、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

フロー識別部２５は、帯域制御設定記憶部１０に記憶された帯域制御条件に基づいて、受信ＩＦ２４に受信されたパケットのフローを識別し、識別したフローに応じて当該パケットを第１のポリサー２８ａ乃至２８ｃの何れかに出力するようになっている。

帯域制御設定記憶部には、前述のＩＰアドレステーブル１０ａ及びＱｏＳプロファイルテーブル１０ｂに加えて、例えば図７に示すようなフロー識別テーブル１０ｃが記憶されている。以下では端末からインターネットへの向き、すなわち上り方向の帯域制御の実施形態について説明する。初期状態では、フロー識別テーブル１０ｃのすべての項目はブランクになっている。ここでフロー識別部２５は、送信元のＩＰアドレスが「１７２．１８．０．７」のパケットを識別したとき、フロー識別テーブル１０ｃにその送信元ＩＰアドレスが設定されているかを検索する。初期状態では送信元ＩＰアドレスは設定されていないので、次にフロー識別部２５は帯域制御設定記憶部１０にあるＩＰアドレステーブル１０ａにその送信元ＩＰアドレスが記憶されているかを検索する。ＩＰアドレステーブル１０ａに該当する送信元ＩＰアドレスが記憶されていれば、ＱｏＳプロファイルテーブル１０ｂを参照して、送信元ＩＰアドレスに対応する最大上り帯域、図４及び図５の例では２５６ｋｂｐｓを取得して、フロー識別テーブル１０ｃに送信元ＩＰアドレスと最大上り帯域を設定する。続いてフロー識別部２５は、他のフローに割り当てられていない第１のポリサー２８ａ乃至２８ｃの何れかを選択し、例えば第一のポリサー２８ａが選択されたときは、フロー識別テーブル１０ｃの「第１のポリサー」の項目に第一のポリサー２８ａの識別子である「２８ａ」を設定するとともに、識別されたパケットを第一のポリサー２８ａに出力する。次にフロー識別部２５が、送信元のＩＰアドレスが「１７２．１８．０．７」のパケットを識別したときは、フロー識別テーブル１０ｃにその送信元ＩＰアドレスと第一のポリサー２８ａの識別子とが設定されているので、そのパケットを第一のポリサー２８ａに出力する。

また、フロー識別部２５は、送信元のＩＰアドレスが「１７２．１８．０．６」のパケットを識別したとき、フロー識別テーブル１０ｃにその送信元ＩＰアドレスが設定されていないので、フロー識別部２５は帯域制御設定記憶部１０にあるＩＰアドレステーブル１０ａにその送信元ＩＰアドレスが記憶されているかを検索する。図４及び図５の例では、送信元ＩＰアドレス「１７２．１８．０．６」に対応する最大上り帯域は１Ｍｂｐｓであることがわかるので、フロー識別テーブル１０ｃに送信元ＩＰアドレスと最大上り帯域を設定する。続いてフロー識別部２５は、他のフローに割り当てられていない第１のポリサー２８ｂ又は２８ｃの何れかを選択し、例えば第一のポリサー２８ｂが選択されたときは、フロー識別テーブル１０ｃの「第１のポリサー」の項目に第一のポリサー２８ｂの識別子である「２８ｂ」を設定するとともに、識別されたパケットを第一のポリサー２８ｂに出力する。

ここで、フロー識別部２５が識別したパケットの送信元ＩＰアドレスがフロー識別テーブル１０ｃにもＩＰアドレステーブル１０ａにも記憶されていないときは、帯域制御装置１が認識していないＩＰアドレスからパケットを受信したことを意味しており、そのようなパケットは送信制限部３１に出力する。

この実施形態では上記のように、上り方向の帯域制御方法を説明するために、送信元ＩＰアドレスを基にしたフローの識別について説明したが、下り方向の帯域制御を実施するためには、送信先のＩＰアドレスに基づいてフロー識別部２５にパケットを識別させれば良い。この場合は、フロー識別テーブル１０ｃの「最大上り帯域」に代えて、ＱｏＳプロファイルテーブル１０ｂ中の最大下り帯域１９に記憶されている数値を用いて、フロー識別テーブル１０ｃが作成される。取得したＭＩＢ中の最大上り帯域或いは最大下り帯域のどちらか一方に情報が入っていない場合は、その方向に送信されるパケットはすべてフロー識別部２５によって識別されずに送信制御部３０に転送されることになる。この場合は、いわゆるベストエフォート型の帯域制御が行われることになる。

また、フロー識別部２５は、送信元あるいは送信先のポート番号に基いてフローを識別したり、複数の端末をグループに割り当て、例えば「１７２．１８．０．＊」を送信先又は送信元ＩＰアドレスとするパケットを１つのフローとして識別するようにしても良い。前者の場合はアプリケーション毎に使用帯域を制御することができるようになり、後者の場合はサブネットワーク毎に使用帯域を制御することができるようになる。

なお、図６においては、トラフィック制御部が３つの第１のポリサー２８ａ乃至２８ｃを備えているが、第１のポリサーの数を限定するものではない。また、第１のポリサー２８ａ乃至２８ｃの何れか１つを「第１のポリサー２８」と以下に記載する。

ここで、図８を参照して第１のポリサー２８について詳細に説明する。第１のポリサー２８は、パケットの転送レートを計測するレート計測部３２と、レート計測部３２によって計測された転送レートが最低保証帯域を超えているか否かを判定する帯域超過判定部３３と、帯域超過判定部３３による判定結果を表すラベルをパケットに付加するラベル付加部３４とを備えている。

レート計測部３２は、入力されたパケットと、この直前に入力されたパケットとの入力時間差と各パケットのサイズに基づいて転送レートを計測するようになっている。

帯域超過判定部３３は、レート計測部３２によって計測された転送レートを帯域設定部２７によって定められた最低保証帯域と比較することによって転送レートが最低保証帯域を超えているか否かを判定するようになっている。

ラベル付加部３４は、図９に示すように、最低保証帯域以下の転送レートで入力されたと帯域超過判定部３３によって判定されたパケット３５に第１のラベル３６、例えば、「１」を付加し、最低保証帯域を超えた転送レートで入力されたと帯域超過判定部３３によって判定されたパケット３５に第２のラベル３６、例えば、「０」を付加するようになっている。

図６において、帯域設定部２７は、フロー識別部２５によって識別されたフロー毎に最低保証帯域を定めるようになっている。

ここで、フロー識別部２５は、パケットのフローを識別する他に、フロー毎にパケットの受信が途絶えたか否かを判定する受信判定手段を構成し、この判定結果を図７に示した、フロー識別テーブル１０ｃの「フロー有／無」を設定するようになっている。

具体的には、フロー識別部２５は、パケットのフローを識別した時に、該当フローに対するエントリの「フロー有／無」の項目を例えば「１」に設定し、あらかじめ定められた時間内にパケットが受信されなかったフローに対するエントリの「フロー有／無」の項目を例えば「０」に設定するようになっている。

帯域設定部２７は、「フロー有／無」の項目が「１」に設定されたエントリ、すなわちパケットが途絶えていないと判定されたフローに対して、サービス回線４の仮想制限帯域をフローごとの最大上り帯域で比例配分することによって各フローの最低保証帯域を定めるようになっている。例えば図７の例において、サービス回線４の仮想制限帯域が１Ｍｂｐｓである場合は、送信元を「１７２．１８．０．７」とするフローには２００ｋｂｐｓの最低保証帯域が定められ、送信元を「１７２．１８．０．６」とするフローには８００ｋｂｐｓの最低保証帯域が定められることになる。

ここで、仮想制限帯域とはフローが識別された全てのパケットの転送レートの上限のことをいい、サービス回線４の制限帯域（以下、「送信制限帯域」という。）を超えない範囲で、ネットワーク管理者等によってユーザインタフェース部６を介して帯域制御設定記憶部１０に設定される。

次に、図１０を参照して第２のポリサー２９について詳細に説明する。第２のポリサー２９は、パケットの転送レートを計測するレート計測部３７と、レート計測部３７によって計測された転送レートが仮想制限帯域を超えているか否かを判定する帯域超過判定部３８と、帯域超過判定部３８による判定結果に基づいてパケットを廃棄するパケット廃棄部３９とを備えている。

レート計測部３７は、レート計測部３２と同様に、第１のポリサー２８ａ乃至２８ｃから入力された全てのパケットの転送レートを計測するようになっている。

帯域超過判定部３８は、レート計測部３７によって計測された転送レートを仮想制限帯域と比較することによって転送レートが仮想制限帯域を超えているか否かを判定するようになっている。

パケット廃棄部３９は、帯域超過判定部３８によって転送レートが仮想制限帯域を超えていると判定された場合には、転送レートが仮想制限帯域以下になるまで第１のポリサー２８のラベル付加部３４によって第２のラベル「０」が付加されたパケットを廃棄するようになっている。

一方、パケット廃棄部３９は、廃棄しなかったパケットから第１のポリサー２８のラベル付加部３４によって付加されたラベルを除去するようになっている。

図６において、送信制限部３０は、第２のポリサー２９から出力されたパケットの送信を許可すると共に、何れのフローにも当てはまらないパケット（以下、単に「非識別パケット」という。） の送信を制限するようになっている。

具体的には、送信制限部３０は、パケットの転送レートが送信制限帯域未満の場合には、中継するパケットの転送レートが送信制限帯域を超えない範囲で非識別パケットの送信を許可し、中継するパケットの転送レートが送信制限帯域を超える範囲の非識別パケットを廃棄するようになっている。

以上のように構成されたトラフィック制御部９において、図１１を用いてその動作を説明する。

まず、パケットが受信ＩＦ２４に受信されると（Ｓ１１）、受信されたパケットのフローがフロー識別部２５によって識別される（Ｓ１２）。

ここで、受信されたパケットの送信元ＩＰアドレス又は送信先ＩＰアドレスが帯域制御設定記憶部に記憶されているＩＰアドレステーブル１０ａに設定されていないために、パケットのフローが識別されなかった場合には、パケットの転送レートが送信制限帯域を超えるか否かが送信制限部３０によって判定される（Ｓ１３）。

パケットの転送レートが送信制限帯域を超えないと判定された場合には、当該パケットは、送信ＩＦ３１によって送信され（Ｓ１４）、パケットの転送レートが送信制限帯域を超えると判定された場合には、当該パケットは、送信制限部３０によって廃棄される（Ｓ１５）。

ステップＳ１２において、受信されたパケットのフローが識別された場合には、第１のポリサー２８の帯域超過判定部３３によって当該パケットが該当するフローの転送レートが最低保証帯域を超えているか否かが判定される（Ｓ１６）。

ここで、当該パケットが該当するフローの転送レートが最低保証帯域を超えていないと判定された場合には、第１のラベル「１」が第１のポリサー２８のラベル付加部３４によって当該パケットに付加される（Ｓ１７）。

一方、当該パケットが該当するフローの転送レートが最低保証帯域を超えていると判定された場合には、第２のラベル「０」がラベル付加部３４によって当該パケットに付加される（Ｓ１８）。

次に、ラベル付加部３４によってラベルが付加されたパケットの転送レートが仮想制限帯域を超えているか否かが、第２のポリサー２９の帯域超過判定部３８によって判定される（Ｓ１９）。

ラベル付加部３４によってラベルが付加されたパケットの転送レートが仮想制限帯域を超えていると判定された場合には、当該パケットに付加されたラベルが第１のラベル「１」であるか否かが、第２のポリサー２９のパケット廃棄部３９によって判定される（Ｓ２０）。

ここで、パケットに付加されたラベルが第１のラベル「１」でない、すなわち、第２のラベル「０」であると判定された場合には、当該パケットは、パケット廃棄部３９によって廃棄される（Ｓ１５）。

一方、パケットに付加されたラベルが第１のラベル「１」であると判定された場合、または、ステップＳ１９でラベル付加部３４によってラベルが付加されたパケットの転送レートが仮想制限帯域を超えていないと判定された場合には、当該パケットに付加されたラベルが、パケット廃棄部３９によって除去され（Ｓ１１）、当該パケットが送信ＩＦ３１によって送信される（Ｓ１４）。

なお、本実施形態において、トラフィック制御部９は、複数の第１のポリサー２８ａ乃至２８ｃを備えるものとして説明したが、本発明に係るトラフィック制御部は、複数の第１のポリサー２８ａ乃至２８ｃに代えて、１つの第１のポリサーと、フロー毎の記憶領域とを備え、各記憶領域に、当該フローの識別番号と、当該フローの最低保証帯域と、パケット長やパケットの到達時刻等のパケットの転送レートを計測するための情報とを記憶するようにし、第１のポリサーが全てのフローのパケットを処理するようにしてもよい。

ところで、前述したように、端末のＩＰアドレスは帯域制御装置の外部にある装置（通常はＤＨＣＰサーバ）によって自動的に割り振られているため、新しい端末が起動した直後や、既存の端末に新しいＩＰアドレスが割り振られた直後は、帯域制御設定記憶部１０のＩＰアドレステーブル１０ａに記憶されていないＩＰアドレスを送信元或いは送信先とするパケットを、帯域制御装置が受信することがある。この場合は、図１１のＳ３の手順に従ってパケットが送信されるか廃棄されるかが決定される。従ってこの場合は、その端末に対するフローに対しては最低保証帯域が設定されていないことになる。しかしながら、新しいＩＰアドレスの情報はすぐに自動的にＣＭＴＳ２の管理情報１１に登録され、更に図３のＳ５で説明されているように、収集再開タイマによって定期的に管理情報収集部７が管理情報１１を取得する。本実施の形態では収集再開タイマが例えば１時間に設定されているので、遅くとも１時間後には新しいＩＰアドレスと帯域制御条件が取得されて、帯域制御設定記憶部１０の記憶内容に反映されるようになっている。

このように帯域制御装置１を構成することにより、サービス帯域の異なる複数の端末が帯域を共有するネットワークシステムにおいても、端末制御装置１は端末ごとの個別の帯域制御を実施できる。また、収集再開タイマにより周期的にＭＩＢ情報を取得しているので、端末のＩＰアドレスの動的な変化や、ネットワーク管理者によるＣＭＴＳに対するＭＩＢ情報の更新が発生しても、変更された帯域設定条件は自動的に帯域制御装置に反映される。

本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置を含むネットワークシステムを示すシステム構成図である。 本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置１の内部機能ブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置の動作を示すフローチャートである。 ＩＰアドレステーブルの一例である。 ＱｏＳプロファイルテーブルの一例である。 本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置を構成するトラフィック制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置を構成する帯域制御記憶部に記憶されたフロー識別テーブルの例を示す表である。 本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置を構成する第１のポリサーの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係るパケット中継装置を構成する第１のポリサーから出力されるパケットを示す概念図である。 本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置を構成する第２のポリサーの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る帯域制御装置を構成するトラフィック制御部の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 帯域制御装置
２ ケーブルモデム終端装置（ＣＭＴＳ）
３ ケーブルモデム
４ サービス回線
５ 管理ネットワーク
６ ユーザインタフェース部
７ 管理情報収集部
８ 管理情報記憶部
９ トラフィック制御部
１０ 帯域制御記憶部
１０ａ ＩＰアドレステーブル
１０ｂ ＱｏＳプロファイルテーブル
１０ｃ フロー識別テーブル
１１ 管理情報（ＭＩＢ）
１２ ＣＭ識別番号
１３ 下りインタフェース
１４ 上りインタフェース
１５ 端末アドレス
１６ａ、１６ｂ ＱｏＳプロファイル
１７ 最大上り帯域
１８ 保証上り帯域
１９ 最大下り帯域
２０ 最大上りバースト
２１ 端末
２２ 管理ネットワーク接続ポート
２３ サービス回線接続ポート
２４ 受信ＩＦ
２５ フロー識別部
２７ 帯域設定部
２８ 第１のポリサー
２９ 第２のポリサー
３０ 送信制御部
３１ 送信ＩＦ
３２、３７ レート計測部
３３、３８ 帯域超過判定部
３４ ラベル付加部
３５ パケット
３６ ラベル
３９ パケット廃棄部

Claims (6)

1. サービス帯域の異なる複数の接続先を接続する中継装置と外部ネットワークとの間に接続される帯域制御装置（１）であって、
   前記中継装置に記憶されており、動的に変化しうる、前記接続先毎の識別情報とサービス帯域情報とを含む管理情報を収集し、該管理情報に基いて帯域制御条件を設定する管理情報収集部（７）と、
   前記帯域制御条件に基いて、前記複数の接続先毎に使用できる帯域を制御するトラフィック制御部（９）と
   を備えたことを特徴とする帯域制御装置。
2. 前記管理情報は前記中継装置内のＭＩＢに記憶されており、
   前記管理情報収集部はＳＮＭＰマネージャとして前記ＭＩＢを取得する機能を備えることを特徴とする
   請求項１記載の帯域制御装置。
3. 前記管理情報収集部は、周期的に前記管理情報を収集することを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載の帯域制御装置。
4. 前記中継装置はＣＭＴＳ（２）である
   請求項１乃至請求項３の何れかに記載の帯域制御装置。
5. 前記接続先は端末であり、
   前記識別情報は前記端末のＩＰアドレスである
   請求項１乃至請求項４の何れかに記載の帯域制御装置。
6. 前記サービス帯域情報は前記接続先に対応して制御されるべき最大上り帯域と最大下り帯域の少なくとも一方を含む
   請求項１乃至請求項５の何れかに記載の帯域制御装置。

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