JP4407700B2 - 通信端末、通信システム、輻輳制御方法、及び輻輳制御用プログラム - Google Patents
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Description
受信したデータに基づいて、送受信を行う前記通信端末間の往復遅延時間あるいは片道遅延時間を計測する手段と、受信した前記データに基づいて前記複数の通信端末のうちの受信端末における受信帯域を計測する計測手段と、
前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の値を少なくとも前記受信帯域を用いて補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された往復遅延時間あるいは片道遅延時間によって送信帯域を決定する決定手段と、
送信されるデータの送信帯域を計測する手段とを有し、
前記補正手段は、該送信帯域を前記受信帯域で割った値を、計測した往復遅延時間あるいは片道遅延時間に乗ずることで該往復遅延時間あるいは片道遅延時間を補正することを特徴とする。
受信したデータに基づいて、送受信を行う前記通信端末間の往復遅延時間あるいは片道遅延時間を計測するとともに前記複数の通信端末のうちの受信端末における受信帯域を計測する第1ステップと、
前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の値を少なくとも前記受信帯域を用いて補正する第2ステップと、
前記第2ステップで補正された往復遅延時間あるいは片道遅延時間によって送信帯域を決定する第3ステップと、
送信されるデータの送信帯域を計測する第4ステップとを有し、
前記第2ステップでは、該送信帯域を前記受信帯域で割った値を、計測した往復遅延時間あるいは片道遅延時間に乗ずることで該往復遅延時間あるいは片道遅延時間を補正することを特徴とする。
[実施形態1]
図1は本実施形態による通信端末1の構成を示すブロック図である。送信端末となる通信端末1は送信データを発生するデータ発生部1-1と、通信データをネットワークに出力するパケット送信部1-2、通信端末1と通信を行う他の通信端末(受信端末)からの応答確認パケット(ACKパケット)を受信するパケット受信部1-3、パケット送信部1-2に対して送信帯域を指示する輻輳制御部1-4で構成される。
図1及び図2を参照して、本実施形態の動作について説明する。図2は通信端末1の動作を示すフローチャートである。
また、以下の式のように、パケットを送信する毎に指数平均を取って計算した計測送信帯域でも良い。
また、送信帯域計測部1-8では、計測送信帯域ではなく、送信帯域決定部1-5で求めた送信帯域の値を用いても良い。
また、以下の式のように、ACKパケットを受信する毎に指数平均を取って計算した受信帯域でも良い。
次に、RTT補正部1-4において、計測送信帯域と受信帯域のバランスによってRTTの補正を行う (ステップS14)。例えば、以下の式のように求めればよい。
つまり、補正RTTは、計測RTT × (計測送信帯域/受信帯域)と計測RTTminのうち大きい値となる。
つまり、補正RTTは、計測RTT × (計測送信帯域/受信帯域)と計測RTTのうち大きい値となる。
(α/RTT − (RTT-RTTmin)/RTT×前回計算の送信帯域) × 時定数
時定数としては、例えば、(今回計算する時刻 - 前回計算した時刻) * RTTなどの値を用いる。αの値は送信帯域の増加速度を決定するパラメータである。上記の式は、以下のような式を用いても同様の結果が得られる。なお、上式の「*」は「×」を意味する(すなわち、上式の「*」は乗算を意味する)。以下の式においても同様である。
送信帯域 = 前回計算の送信帯域 +
(α/RTT − (前回計算の送信帯域 − 受信帯域)) × 時定数
以上では、送信帯域の制御による輻輳制御方式について説明したが、以上の方式はTCP(Transmission Control Protocol)のようなウインドウフロー制御による輻輳制御方式に対しても適用可能である。この場合、上記の送信帯域の計算式は、以下のように変更される。
送信ウインド = 前回計算の送信ウインド +
(α − (RTT-RTTmin)/RTT×前回計算の送信ウインド)/前回計算の送信ウインド
ネットワークの輻輳度が大きくなると、一時的に受信帯域が送信帯域よりも小さくなる。また、送信帯域が最適な値よりも大きくなると、一時的に送信帯域が受信帯域よりも大きくなる。このように、送信帯域を下げる必要がある場合には、送信帯域と受信帯域の比率が一時的に変化し、その後キューイング遅延が伸び始めてRTTが増大する。すなわち、前記比率の変化はRTTの変化よりも先に現象として現れるため、前記比率の変化をもって輻輳制御を行うことで、あるいは前記比率の変化をもってRTTの値を補正することで、輻輳に対してより早期に制御を行うことが出来る。
[実施形態2]
図3は本実施形態による通信端末2の構成を示すブロック図である。実施形態1との違いは、送信帯域計測部の代わりに送信中データ量計測部が設けられている点である。
図3及び図4を参照して、本実施形態の動作について説明する。
補正RTT = max(送信中データ量 / 受信帯域), 計測RTTmin)
また、以下のような式で求めても良い。
ここでは、送信中データ量と受信帯域は、それぞれ最新の計測値を用いたが、送信中データ量の計測値を1RTT過去の計測値を用いることで同一パケットに対する送信中データ量の計測時刻と受信帯域の計測時刻をあわせても良い。
(α/RTT − (RTT-RTTmin)/RTT×前回計算の送信帯域) × 時定数
上記の式は、以下のような式を用いても同様の結果が得られる。
送信帯域 = 前回計算の送信帯域 +
(α/RTT − (送信中のデータ量/RTTmin − 受信帯域)) × 時定数
[実施形態3]
図5は本実施形態による端末3の構成を示すブロック図である。通信端末3は、第1の実施形態による通信端末1の構成に加えて、送信帯域増加幅変更部3-10を加えた構成である。
輻輳制御部3-4は、ACKパケットを受信する毎に往復遅延時間を計測するRTT(Round Trip Time)計測部3-6、送信帯域を計測する送信帯域計測部3-8、受信帯域を計測する受信帯域計測部3-9、送信帯域および受信帯域の値を用いて計測したRTTを補正するRTT補正部3-7、RTTを元に送信帯域を決定する送信帯域決定部3-5、計測したRTTに基づき送信帯域の増加幅を変更する送信帯域増加幅変更部3-10で構成される。
図5及び図6を参照して、本実施形態の動作について説明する。図6は通信端末3の動作を示すフローチャートである。ここでは図2の動作を同じ動作については同一符号を付して動作説明を省略する。
(α/RTT - (RTT-RTTmin)/RTT×前回計算の送信帯域) × 時定数
以上の方式においては、キューに蓄えられているデータ量の目標値αが大きいほどキュー遅延が増大するため、キュー遅延を削減するためにはαの値を適切に設定する必要がある。一方、αの値が小さいと送信帯域の増加速度が遅くなるという問題がある。
(式1) α = 1/e(RTT-RTTmin)×a、もしくは
(式2) α = 1/e(RTT-RTTmin)/(最大RTT-RTTmin)×b、もしくは
(式3) α = max(c - (RTT-RTTmin)*d, e) 、もしくは
(式4) α = f * B / e(RTT-RTTmin)×a、もしくは
(式5) α = f * B / 送信帯域 / e(RTT-RTTmin)×a、もしくは
(式6) α = f * B / 送信帯域 * RTT / e(RTT-RTTmin)×a、もしくは
(式7) α = f * B / 送信帯域 * RTTmin / e(RTT-RTTmin)×a
ここでa、b、c、d、e、fはそれぞれ0以上の定数である。Bは回線帯域の値であり、あらかじめ設定された値や、特願2005-027684号に示される推定方式を用いて求めた値を使用する。ここで、式(1)および式(2)は目標値αとしてキュー遅延の指数的減少関数を用いた場合、式(3)はキュー遅延の線形的減少関数を用いた場合、式(4)は目標値に回線帯域を乗じた場合、式(5)は目標値に回線帯域を送信帯域で割った値をかけた場合、式(6)は式(5)に往復遅延時間をかけた場合、式(7)は式(5)に往復遅延時間の最小値をかけた場合、をそれぞれ表す。
(α/RTT - (RTT-RTTmin)/RTT×前回計算の送信帯域 / RTT) × 時定数
送信帯域 = 前回計算の送信帯域 +
(α/RTT - (RTT-RTTmin)/RTT×前回計算の送信帯域 / RTTmin) × 時定数
また、上記計算式おいて、(RTT-RTTmin)/RTT×前回計算の送信帯域、の項は、(RTT-RTTmin)/定数g×前回計算の送信帯域、としても良い。
ここでfとgはそれぞれ0以上の定数であり、Aは前記差分の値、|A|はその絶対値である。
[実施形態4]
図7は本実施形態による通信端末4の構成を示すブロック図である。通信端末4は送信データを発生するデータ発生部4-1と、通信データをネットワークに出力するパケット送信部4-2、受信端末からの応答確認パケット(ACKパケット)を受信するパケット受信部4-3、パケット送信部4-2に対して送信帯域を指示する輻輳制御部4-4で構成される。
図7及び図8を参照して、本実施形態の動作について説明する。図8は通信端末4の動作を示すフローチャートである。
推定RTT = 送信中データ量 / 受信帯域
また、RTTminは最小の推定RTTとして求める。
[実施形態5]
図9は本実施形態による通信端末5の構成を示すブロック図である。通信端末5は送信データを発生するデータ発生部5-1と、通信データをネットワークに出力するパケット送信部5-2、通信端末5と通信を行う他の通信端末からの応答確認パケット(ACKパケット)を受信するパケット受信部5-3、パケット送信部5-2に対して送信帯域を指示する輻輳制御部5-4で構成される。
図9及び図10を参照して、本実施形態の動作について説明する。図10は通信端末5の動作を示すフローチャートである。以下では、本実施形態における補正RTTの導出について記述し、その他の動作については第1の実施形態と同様なので説明を省略する。
補正RTT = max(計測RTT × (過去に計測した受信帯域/現在の受信帯域), RTTmin)
[実施形態6]
図11は本実施形態によるシステムの構成を示すブロック図である。本システムは、送信端末となる通信端末6-1、受信端末となる通信端末6-2、ネットワーク6-3で構成される。通信端末6-1の構成は、第1の実施形態における通信端末1と同様であるため、ここでは説明を書略する。なお、第2〜第5に示した通信端末のいずれかを用いることもできる。通信端末6-2は、受信パケットから通信データを再構成するデータ再構成部6-5、再構成されたデータを受信し処理するデータ受信部6-4、ACKパケットを生成して通信端末6-1に返送するACK生成部6-6、で構成される。
図11を参照して、本実施形態の動作について説明する。
1-2, 2-2,3-2,4-2,5-2 パケット送信部
1-3, 2-3,3-3,4-3,5-3 パケット受信部
1-4,2-4,3-4,4-4,5-4 輻輳制御部
1-5,2-5,3-5,4-5,5-5 送信帯域決定部
1-6,2-6,3-6,5-6 RTT(Round Trip Time)計測部
1-7,2-7,3-7,5-7 RTT補正部
4-7 RTT推定部
1-8,3-8 送信帯域計測部
2-8,4-8 送信中データ量計測部
1-9,2-9,3-9,4-9,5-9 受信帯域計測部
3-10 送信帯域増加幅変更部
6-1,6-2 通信端末
6-3 ネットワーク
6-4 データ受信部
6-5 データ再構成部
6-6 ACK送信部
Claims (9)
- ネットワークを介し複数の通信端末間で通信セッションを設定してデータの送受信を行う通信システムに用いる通信端末であって、
受信したデータに基づいて、送受信を行う前記通信端末間の往復遅延時間あるいは片道遅延時間を計測する手段と、
受信した前記データに基づいて前記複数の通信端末のうちの受信端末における受信帯域を計測する計測手段と、
前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の値を少なくとも前記受信帯域を用いて補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された往復遅延時間あるいは片道遅延時間によって送信帯域を決定する決定手段と、
送信されるデータの送信帯域を計測する手段とを有し、
前記補正手段は、該送信帯域を前記受信帯域で割った値を、計測した往復遅延時間あるいは片道遅延時間に乗ずることで該往復遅延時間あるいは片道遅延時間を補正することを特徴とする通信端末。 - 請求項1に記載の通信端末において、
前記補正手段は、補正後の前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の値と、計測した前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の値との、大きい値を、前記補正された往復遅延時間あるいは片道遅延時間として前記決定手段に出力することを特徴とする通信端末。 - 請求項1に記載の通信端末において、
前記補正手段は、補正後の前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の値と、計測した前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の最小値との、大きい値を、前記補正された往復遅延時間あるいは片道遅延時間として前記決定手段に出力することを特徴とする通信端末。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の通信端末と、該通信端末とデータの送受信を行う他の通信端末とを有する通信システム。
- 請求項4に記載の通信システムにおいて、前記他の通信端末は、前記通信端末からのデータ送信に対して、応答確認パケットを送信し、前記通信端末は応答確認パケットに基づいて前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間を計測することを特徴とする通信システム。
- ネットワークを介し複数の通信端末間で通信セッションを設定してデータの送受信を行う通信システムの通信端末における輻輳制御方法であって、
受信したデータに基づいて、送受信を行う前記通信端末間の往復遅延時間あるいは片道遅延時間を計測するとともに前記複数の通信端末のうちの受信端末における受信帯域を計測する第1ステップと、
前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の値を少なくとも前記受信帯域を用いて補正する第2ステップと、
前記第2ステップで補正された往復遅延時間あるいは片道遅延時間によって送信帯域を決定する第3ステップと、
送信されるデータの送信帯域を計測する第4ステップとを有し、
前記第2ステップでは、該送信帯域を前記受信帯域で割った値を、計測した往復遅延時間あるいは片道遅延時間に乗ずることで該往復遅延時間あるいは片道遅延時間を補正することを特徴とする輻輳制御方法。 - 請求項6に記載の輻輳制御方法において、
前記第2ステップでは、補正後の前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の値と、計測した前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の値との、大きい値を、前記補正された往復遅延時間あるいは片道遅延時間とすることを特徴とする輻輳制御方法。 - 請求項6に記載の輻輳制御方法において、
前記第2ステップでは、補正後の前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の値と、計測した前記往復遅延時間あるいは片道遅延時間の最小値との、大きい値を、前記補正された往復遅延時間あるいは片道遅延時間として前記決定手段に出力することを特徴とする輻輳制御方法。 - ネットワークを介し複数の通信端末間で通信セッションを設定してデータの送受信を行う通信システムの通信端末としてのコンピュータに、請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の輻輳制御方法の各ステップを実行させるためのプログラム。
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