JP4622944B2 - 複数拠点間トラフィック制御方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、複数の通信装置が接続されたネットワークシステムにおいて、各通信装置から発生するトラフィックを制御するトラフィック制御技術に関する。

トラフィック制御方法として、外部から取得する帯域予測情報に基づき、各装置の帯域制御エージェントが制御を実行する方法や、データ送信元とデータ受信元間でデータ伝送制御情報を授受して、データ伝送開始時間及び使用帯域をネットワーク全体で一元的に管理する方法等が存在する。また、データ転送毎に帯域予約・開放する方法も提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。

Ｒ，Ｂｒａｄｅｎ ｅｔ ａｌ、"Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ＲｅＳｅｒＶａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＲＳＶＰ） Ｖｅｓｒｉｏｎ １ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ"、ＩＥＴＦ ＲＦＣ２２０５、１９９７年９月

従来技術によるトラフィック制御においては、ネットワーク規模の増大に伴い、帯域制御のための情報量や、その情報に対する演算量が膨大となり、各装置の帯域制御エージェントが高負荷となる。また、ネットワーク規模の増大により帯域を管理及び／又は制御するための情報の送受に時間がかかることになり、トラフィックの遅延時間の増加や、帯域使用効率の低下を引き起こすという問題がある。

したがって、本発明は、ネットワークの規模が増大しても、個々の通信装置の出力トラフィックを制御し、トラフィックの遅延時間の増加や、帯域使用効率の低下を引き起こさないトラフィック制御方法及びシステムを提供することを目的とする。

本発明におけるトラフィック制御方法によれば、
ネットワークに接続し、グループ化された複数の通信装置と、グループ間制御サーバと、各グループに対して設けられるグループ内制御サーバとを含むネットワークシステムにおけるトラフィック制御方法であって、通信装置が、所定の周期内に発生した各通信装置へのトラフィック量を、宛先通信装置別のトラフィック情報として該周期で、自グループのグループ内制御サーバに送信するステップと、各グループ内制御サーバが、通信装置から受信するトラフィック情報のうち、宛先通信装置が他グループであるグループ間トラフィック情報をグループ間制御サーバに送信するステップと、グループ間制御サーバが、グループ間トラフィック情報に基づき、各グループの宛先グループ別の送信帯域を示すグループ間送信帯域を、各グループ内制御サーバに送信するステップと、各グループ内制御サーバが、通信装置から受信するトラフィック情報のうち、宛先通信装置が自グループであるグループ内トラフィック情報と、グループ間制御サーバから受信するグループ間送信帯域に基づき、自グループ内の各通信装置に送信する宛先通信装置別の送信帯域を決定するステップとを有することを特徴とする。

本発明の通信装置における他の実施形態によれば、
通信装置は、各通信装置へ送信するトラフィックの送信帯域を、自グループのグループ内制御サーバより受信する送信帯域以下に制限することも好ましい。

更に、本発明の通信装置における他の実施形態によれば、
グループ間制御サーバは、グループ間トラフィック情報に基づき、グループ間のトラフィックを予測し、グループ間を接続するネットワーク内の各グループの合流ポイントにて輻輳が発生しないようにグループ間送信帯域を決定することも好ましい。

更に、本発明の通信装置における他の実施形態によれば、
グループ内制御サーバは、グループ内の通信装置のトラフィック合流ポイントにて輻輳が発生しないように各通信装置の送信帯域を決定することも好ましい。

更に、本発明の通信装置における他の実施形態によれば、
グループ間制御サーバが、グループ間送信帯域を各グループ内制御サーバに通知する周期は、通信装置がトラフィック情報をグループ内制御サーバに通知する周期より長いことも好ましい。

本発明におけるトラフィック制御システムによれば、
グループ間制御サーバと、複数の通信装置を含むグループごとのグループ内制御サーバとを備えているトラフィック制御システムであって、グループ内制御サーバは、自グループの各通信装置から、宛先通信装置別のトラフィック情報を受信する手段と、トラフィック情報を、宛先通信装置が他グループであるグループ間トラフィック情報と自グループであるグループ内トラフィック情報に区分けする手段と、グループ間トラフィック情報を、グループ間制御サーバに送信する手段と、グループ間送信帯域情報をグループ間制御サーバから受信する手段と、グループ内トラフィック情報と、グループ間送信帯域情報に基づき、自グループの通信装置について、宛先通信装置別の送信帯域を決定する手段と、決定した送信帯域を、自グループの各通信装置に通知する手段とを有し、グループ間制御サーバは、グループ間トラフィック情報をグループ内制御サーバから受信する手段と、各グループ内制御サーバからのグループ間トラフィック情報に基づき、各グループについて、他グループを宛先とするトラフィックの送信帯域であるグループ間送信帯域を決定する手段と、決定したグループ間送信帯域を、各グループ内制御サーバに通知する手段とを有することを特徴とする。

制御サーバを用い、各通信装置からのトラフィック情報を周期的に収集して、各通信装置の帯域を決定することで、動的に輻輳の発生を回避することができる。

ネットワークに接続する通信装置をグループ化し、制御サーバを、各グループに対応するグループ内制御サーバと、グループ内制御サーバを統括するグループ間制御サーバとにより構成し、グループ間制御サーバには、グループ間に跨るトラフィックの制御を行わせる。一方、グループ内制御サーバには、グループ内のトラフィック制御を行わせることで、制御サーバの負荷を低く抑え、ネットワーク規模に依存しないトラフィック制御を行うことができる。

グループ間制御サーバは、あるグループから他のグループへ向かうトラフィック合計を示すグループ間送信帯域を各グループ内制御サーバに通知し、グループ内制御サーバは、自グループ内の通信装置が、他のあるグループの通信装置に送信するトラフィックの合計を、グループ間送信帯域以下に制限し、かつ、自グループ内における合流地点において輻輳が発生しないように各通信装置の送信帯域を決定する。これにより、グループ間のトラフィックの変動については、グループ間送信帯域以内の範囲において、グループ内制御サーバが調整可能となり、帯域の管理や制御のための情報の授受に時間がかかるネットワークにおいてもトラフィックの遅延時間増加や、帯域使用効率の低下を防ぐことが可能となる。

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明によるトラフィック制御システムの構成図である。図１によると、トラフィック制御システムは、ネットワークに接続するノード装置３と、ノード装置３に接続する複数の通信装置１と、ノード装置３に接続する１つのグループ内制御サーバ２と、を１つのグループ１００として、複数のグループ１００と、ネットワークに接続するグループ間制御サーバ４とを含んでいる。

ノード装置３は、グループ内の通信装置１のトラフィック合流ポイントである。また、図示しないがネットワーク内には、各グループからのトラフィックの合流ポイントが複数存在している。

図２は、本発明の通信装置１のブロック図である。図２によると、通信装置１は、トラフィック入力部１１と、トラフィックデータ蓄積部１２と、トラフィック送信部１３と、トラフィックモニタ部１４と、トラフィック情報収集部１５と、トラフィック情報送信部１６と、送信帯域制御部１７とを備えている。

トラフィック入力部１１は、通信装置１に入力されるデータを受信して、トラフィックデータ蓄積部１２に出力し、トラフィック送信部１３は、送信帯域制御部１７から通知される、宛先通信装置１ごとの送信帯域に従いトラフィックデータ蓄積部１２に蓄積されているデータを送信する。

また、トラフィックモニタ部１４は、トラフィック入力部１１に入力されるデータの宛先及びデータ量をモニタし、トラフィック情報収集部１５は、トラフィックモニタ部１４でのモニタ結果から、一定周期Ｔ０ごとに、図５（ａ）に示すトラフィック情報通知用パケットを生成し、トラフィック情報送信部１６は、トラフィック情報通知用パケットを同一グループのグループ内制御サーバ２に送信する。更に、送信帯域制御部１７は、同一グループのグループ内制御サーバ２から図５（ｂ）に示す送信帯域通知用パケットを受信して、含まれる宛先通信装置１別の送信帯域をトラフィック送信部１３に出力する。

図５（ａ）に示す様に、トラフィック情報通知用パケットは、送信先のグループ内制御サーバ２のアドレスと、送信元の通信装置１のアドレスと、トラフィック情報通知用パケットであることを示す識別子と、トラフィックの計測時間と、送信元通信装置１の、宛先通信装置１ごとのトラフィック情報、つまり、計測時間内でのデータ量を示す各フィールドを有している。

また、図５（ｂ）に示す様に、送信帯域通知用パケットは、送信先の通信装置１のアドレスと、送信元のグループ内制御サーバ２のアドレスと、送信帯域通知用パケットであることを示す識別子と、送信先通信装置１の、宛先通信装置１ごとの送信帯域を示す各フィールドを有している。

図３は、本発明のグループ内制御サーバ２のブロック図である。図３によると、グループ内制御サーバ２は、送信帯域通知部２１と、送信帯域演算部２２と、グループ間送信帯域情報受信部２３と、トラフィック情報受信部２４と、トラフィック情報選択部２５と、グループ間トラフィック情報送信部２６とを備えている。

トラフィック情報受信部２４は、同一グループ内の各通信装置１から、トラフィック情報通知用パケットを受信してトラフィック情報選択部２５に出力する。

トラフィック情報選択部２５は、トラフィック情報通知用パケットが有するトラフィック情報のうち、宛先が自グループ内の通信装置１であるグループ内トラフィック情報を送信帯域演算部２２に出力し、宛先が他グループの通信装置１であるグループ間トラフィック情報については、各通信装置１からのトラフィック情報を集計し、図５（ｃ）に示すグループ間トラフィック情報通知用パケットを生成し、グループ間トラフィック情報送信部２６は、グループ間トラフィック情報通知用パケットをグループ間制御サーバ４に送信する。

また、グループ間送信帯域情報受信部２３は、グループ間制御サーバ４が、周期Ｔ０より長い周期Ｔ１ごとに送信する、図５（ｄ）に示すグループ間送信帯域通知用パケットを受信して送信帯域演算部２２に出力する。

図５（ｃ）に示す様に、グループ間トラフィック情報通知用パケットは、送信先のグループ間制御サーバ４のアドレスと、送信元のグループ内制御サーバ２のアドレスと、グループ間トラフィック情報通知用パケットであることを示す識別子と、トラフィックの計測時間と、グループ内制御サーバ２が属するグループから他のグループへの、宛先グループごとに集計したトラフィック情報、つまり、計測時間内でのデータ量を示す各フィールドを有している。

また、図５（ｄ）に示す様に、グループ間送信帯域通知用パケットは、送信先のグループ内制御サーバ２のアドレスと、送信元のグループ間制御サーバ４のアドレスと、グループ間送信帯域通知用パケットであることを示す識別子と、送信先のグループ内制御サーバ２が属するグループの、宛先グループ別の送信帯域であるグループ間送信帯域情報を示す各フィールドを有している。

送信帯域演算部２２は、周期Ｔ０ごとにトラフィック情報選択部２５から入力される、グループ内トラフィック情報と、周期Ｔ１ごとに受信するグループ間送信帯域通知用パケットに含まれるグループ間送信帯域情報とに基づき、自グループ内の各通信装置１の、他の通信装置１への送信帯域を所定の演算方法により決定して、図５（ｂ）に示す送信帯域通知用パケットを生成する。したがって、グループ内の通信装置１を宛先とする送信帯域は、周期Ｔ０ごとに更新され、他グループの通信装置１を宛先とする送信帯域は、周期Ｔ１ごとに更新される。送信帯域通知部２１は、送信帯域通知用パケットをグループ内の各通信装置１に送信する。

より詳しくいうと、送信帯域演算部２２は、自グループ内の通信装置１が、他のあるグループの通信装置１に送信するトラフィックのグループごとの合計を、グループ間送信帯域以下に制限し、かつ、自グループ内における合流地点において輻輳が発生しないように各通信装置１の送信帯域を決定する。これにより、グループ間のトラフィックの変動については、グループ間送信帯域以内の範囲において、グループ内制御サーバが調整可能となり、帯域の管理や制御のための情報の授受に時間がかかるネットワークにおいてもトラフィックの遅延時間増加や、帯域使用効率の低下を防ぐことが可能となる。

図４は、本発明のグループ間制御サーバ４のブロック図である。図４によると、グループ間制御サーバ４は、グループ間送信帯域情報通知部４１と、グループ間送信帯域予測演算部４２と、グループ間トラフィック情報受信部４３とを備えている。

グループ間トラフィック情報受信部４３は、図５（ｃ）に示すグループ間トラフィック情報通知用パケットを、各グループ内制御サーバ２から受信し、グループ間送信帯域予測演算部４２に出力する。グループ間送信帯域予測演算部４２は、グループ間トラフィック情報通知用パケットに含まれている、グループ間トラフィック情報に基づき、周期Ｔ１ごとに予測演算を行い、各グループの、宛先グループ別の送信帯域であるグループ間送信帯域を決定して、図５（ｄ）に示すグループ間送信帯域通知用パケットを生成し、グループ間送信帯域情報通知部４１は、グループ間送信帯域通知用パケットを、各グループ内制御サーバ２に送信する。

ここで、グループ間送信帯域予測演算部４２は、ネットワーク内のトラフィック合流ポイントにて輻輳が発生しないようにグループ間送信帯域を決定する。

図６は、本発明のトラフィック制御方法において、通信装置１での処理を示すフロー図である。

通信装置１は、経過時間Ｔを０にリセット（Ｓ６１）し、トラフィック情報を収集（Ｓ６２）する。送信帯域通知用パケットを受信した場合（Ｓ６３）には、出力するトラフィック量を、送信帯域通知用パケットに含まれる宛先ごとの送信帯域以下となるように制御を更新（Ｓ６４）し、経過時刻Ｔ０ごとに（Ｓ６５）収集したトラフィック情報を、トラフィック情報通知用パケットにてグループ内制御用サーバに送信（Ｓ６６）する。

図７は、本発明のトラフィック制御方法において、グループ内制御サーバ２での処理を示すフロー図である。

グループ内制御サーバ２は、トラフィック情報通知用パケットを受信（Ｓ７１）した場合、含まれるトラフィック情報を、グループ内トラフィック情報と、グループ間トラフィック情報に区分けし、グループ間トラフィック情報を、グループ間トラフィック情報通知用パケットにてグループ間制御サーバ４に通知（Ｓ７２）する。更に、グループ間送信帯域通知用パケットを受信（Ｓ７３）した場合、グループ内トラフィック情報と、グループ間送信帯域通知用パケットに含まれるグループ間送信帯域とに基づき、自グループ内の各通信装置１の、宛先通信装置１ごとの送信帯域を決定し、決定した送信帯域を、送信帯域通知用パケットにて各通信装置１に通知（Ｓ７４）する。グループ間送信帯域通知用パケットを受信（Ｓ７３）しない場合、自グループ内トラフィック情報と、前に受信したグループ間送信帯域とに基づき、同じく送信帯域を決定して各通信装置１に通知（Ｓ７５）する。

図８は、本発明のトラフィック制御方法において、グループ間制御サーバ４での処理を示すフロー図である。

グループ間制御サーバ４は、経過時間Ｔを０にリセット（Ｓ８１）し、グループ間トラフィック通知用パケットを受信（Ｓ８２）し、Ｔ＝Ｔ１（Ｓ８３）に達した場合、グループ間トラフィク情報を集計（Ｓ８４）し、グループ間送信帯域を、宛先グループごとに予測（Ｓ８５）し、予測したグループ間送信帯域情報を、グループ間送信帯域通知用パケットにて、各グループ内制御サーバ２に通知（Ｓ８６）する。

図９は、本発明によるトラフィック制御方法のシーケンス図である。通信装置１は、トラフィック情報を収集して、宛先通信装置１別のトラフィック情報を周期Ｔ０でグループ内制御サーバ２に通知し、同じく、グループ内制御サーバ２から周期Ｔ０にて送信される宛先別の送信帯域以下となるように、各通信装置１へのトラフィック制御を行う。

グループ内制御サーバ２は、各通信装置１から周期Ｔ０にて送信される宛先別のトラフィック情報のうち、他グループが宛先であるグループ間トラフィック情報を、グループ間制御サーバ４に通知し、自グループが宛先であるグループ内トラフィック情報と、グループ間制御サーバ４から周期Ｔ１にて送信されるグループ間送信帯域とに基づき送信帯域を決定して通信装置１に通知する。

グループ間制御サーバ４は、各グループ内制御サーバ２から送信されるグループ間トラフィック情報に基づき、周期Ｔ１ごとにグループ間送信帯域を予測して各グループ内制御サーバ２に通知する。

図１０は、送信帯域更新動作を説明する図である。図１０において、装置Ｄは他グループ１００の通信装置１である。図１０に示すように、自グループ内の通信装置１宛の送信帯域は短周期Ｔ０で更新され、他グループの通信装置１宛の送信帯域は長周期Ｔ１で更新される。他グループの通信装置１宛の送信帯域は、自グループ全体から送信する帯域として更新されるため、自グループ内のトラフィック情報の変動に対しては、短周期Ｔ０で自グループ全体から送信する帯域の範囲内で変動を吸収することができる。

本発明によるトラフィック制御システムの構成図である。 本発明の通信装置のブロック図である。 本発明のグループ内制御サーバのブロック図である。 本発明のグループ間制御サーバのブロック図である。 各パケットを示す図である。 本発明のトラフィック制御方法において、通信装置での処理を示すフロー図である。 本発明のトラフィック制御方法において、グループ内制御サーバでの処理を示すフロー図である。 本発明のトラフィック制御方法において、グループ間制御サーバでの処理を示すフロー図である。 本発明によるトラフィック制御方法のシーケンス図である。 通信装置１における送信帯域更新動作を説明する図である。

符号の説明

１ 通信装置
１１ トラフィック入力部
１２ トラフィックデータ蓄積部
１３ トラフィック送信部
１４ トラフィックモニタ部
１５ トラフィック情報収集部
１６ トラフィック情報送信部
１７ 送信帯域制御部
２ グループ内制御サーバ
２１ 送信帯域通知部
２２ 送信帯域演算部
２３ グループ間送信帯域情報受信部
２４ トラフィック情報受信部
２５ トラフィック情報選択部
２６ グループ間トラフィック情報送信部
３ ノード装置
４ グループ間制御サーバ
４１ グループ間送信帯域情報通知部
４２ グループ間送信帯域予測演算部
４３ グループ間トラフィック情報受信部
１００ グループ

Claims (6)

1. ネットワークに接続し、グループ化された複数の通信装置と、グループ間制御サーバと、各グループに対して設けられるグループ内制御サーバとを含むネットワークシステムにおけるトラフィック制御方法であって、
   通信装置が、所定の周期内に発生した各通信装置へのトラフィック量を、宛先通信装置別のトラフィック情報として該周期で、自グループのグループ内制御サーバに送信するステップと、
   各グループ内制御サーバが、通信装置から受信するトラフィック情報のうち、宛先通信装置が他グループであるグループ間トラフィック情報をグループ間制御サーバに送信するステップと、
   グループ間制御サーバが、グループ間トラフィック情報に基づき、各グループの宛先グループ別の送信帯域を示すグループ間送信帯域を、各グループ内制御サーバに送信するステップと、
   各グループ内制御サーバが、通信装置から受信するトラフィック情報のうち、宛先通信装置が自グループであるグループ内トラフィック情報と、グループ間制御サーバから受信するグループ間送信帯域に基づき、自グループ内の各通信装置に送信する宛先通信装置別の送信帯域を決定するステップと、
   を有することを特徴とする方法。
2. 通信装置は、各通信装置へ送信するトラフィックの送信帯域を、自グループのグループ内制御サーバより受信する送信帯域以下に制限すること、
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
3. グループ間制御サーバは、グループ間トラフィック情報に基づき、グループ間のトラフィックを予測し、グループ間を接続するネットワーク内のトラフィック合流ポイントにて輻輳が発生しないようにグループ間送信帯域を決定すること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. グループ内制御サーバは、他グループの通信装置を宛先とするトラフィックのグループごとの合計をグループ間送信帯域以下に制限し、かつ、自グループ内のトラフィック合流ポイントにて輻輳が発生しないように送信帯域を決定すること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. グループ間制御サーバが、グループ間送信帯域を各グループ内制御サーバに通知する周期は、通信装置がトラフィック情報をグループ内制御サーバに通知する周期より長いことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. グループ間制御サーバと、複数の通信装置を含むグループに対して設けられるグループ内制御サーバとを有するトラフィック制御システムであって、
   グループ内制御サーバは、
   自グループの各通信装置から、宛先通信装置別のトラフィック情報を受信する手段と、
   トラフィック情報を、宛先通信装置が他グループであるグループ間トラフィック情報と自グループであるグループ内トラフィック情報に区分けする手段と、
   グループ間トラフィック情報を、グループ間制御サーバに送信する手段と、
   グループ間送信帯域をグループ間制御サーバから受信する手段と、
   グループ内トラフィック情報と、グループ間送信帯域に基づき、自グループの通信装置について、宛先通信装置別の送信帯域を決定する手段と、
   決定した送信帯域を、自グループの各通信装置に通知する手段と、
   を有し、
   グループ間制御サーバは
   グループ間トラフィック情報をグループ内制御サーバから受信する手段と、
   各グループ内制御サーバからのグループ間トラフィック情報に基づき、各グループの宛先グループ別の送信帯域であるグループ間送信帯域を決定する手段と、
   決定したグループ間送信帯域を、各グループ内制御サーバに通知する手段と、
   を有することを特徴とするトラフィック制御システム。

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