JP4774411B2 - Edge node and bandwidth control method - Google Patents
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Description
本発明は、端末間でネットワークを介してデータを送受信するシステムにおけるフロー制御に関する。 The present invention relates to flow control in a system that transmits and receives data between terminals via a network.
パソコンなどの端末の間ではインターネットなどのコンピュータネットワークを介した通信が行われる。この通信によってファイル等のデータが転送される。この種のデータ転送システムでは、トランスポート層のプロトコルとして、標準的なトランスポートプロトコルであるTCP(Transmission Control Protocol)が用いられることが多い。TCPでは、ウィンドウサイズをパケット廃棄に従って自律的に変化させる帯域制御が行われる。TCPのウィンドウサイズはACKの到着時に更新される。 Communication between terminals such as personal computers is performed via a computer network such as the Internet. Data such as a file is transferred by this communication. In this type of data transfer system, TCP (Transmission Control Protocol), which is a standard transport protocol, is often used as a transport layer protocol. In TCP, bandwidth control that autonomously changes the window size according to packet discard is performed. The TCP window size is updated when an ACK arrives.
データ転送においては大容量のデータを高速に転送することが要求されることがある。しかし、保証された帯域以上のトラヒックがネットワークに流入するのを防ぐためにネットワークの入り口で流入制限を行う帯域保証ネットワークでのデータ転送においては、上記帯域制御によってスループットが鋸歯状になり、保証された帯域を十分に活用できないという課題があった。 In data transfer, it may be required to transfer a large amount of data at high speed. However, in the data transfer in the bandwidth guarantee network that restricts the inflow at the entrance of the network in order to prevent the traffic exceeding the guaranteed bandwidth from flowing into the network, the above-mentioned bandwidth control makes the throughput serrated and guaranteed. There was a problem that the bandwidth could not be fully utilized.
これに対して、TCPプロトコルに変更を加えることで保証された帯域に合わせて一定のスループットでデータを送信する技術や、広告ウィンドウサイズを制御する
ことでデータのスループットを一定にする技術が検討されている。非特許文献1では、TCPのウィンドウサイズを制御することによりパケット廃棄を防止し、スループットを良好に維持する検討がなされている。
非特許文献1には、ACKにて通知する広告ウィンドウサイズを、RTT(Round Trip Time)を基にして算出した適切な値に制御することによって、パケット廃棄の発生を防止する技術が開示されている。その技術は、計測したRTTを基に広告ウィンドウサイズが更新される毎にウィンドウサイズ分のデータの送受信が完了してACKが返送されることを前提としている。 Non-Patent Document 1 discloses a technique for preventing the occurrence of packet discard by controlling the advertisement window size notified by ACK to an appropriate value calculated based on RTT (Round Trip Time). Yes. The technique is based on the premise that transmission / reception of data for the window size is completed and ACK is returned every time the advertisement window size is updated based on the measured RTT.
しかし、TCPには、データ受信において複数個のデータに対してまとめて1つのACKを返すという遅延ACKアルゴリズムが搭載されている。この遅延ACKアルゴリズムが用いられれば、ウィンドウサイズ分のデータが送出されるのと同期してACKが返送されるとは限らない。ACKが返送されなければデータの送受信は完了しない。そのため、ACKでデータ送信端末に通知される広告ウィンドウサイズが適切な値に更新されない場合がある。その結果、スループットが一時的に上がってパケット廃棄が発生し、帯域制御によってスループットが極端に低下してしまう可能性があった。 However, the TCP is equipped with a delayed ACK algorithm that returns a single ACK for a plurality of data at the time of data reception. If this delayed ACK algorithm is used, an ACK is not always returned in synchronization with the transmission of data for the window size. If ACK is not returned, data transmission / reception is not completed. Therefore, the advertisement window size notified to the data transmission terminal by ACK may not be updated to an appropriate value. As a result, there is a possibility that the throughput temporarily increases and packet discard occurs, and the throughput is extremely reduced by the bandwidth control.
本発明の目的は、帯域保証ネットワークでのデータ転送において、遅延ACKアルゴリズムを考慮して、保証した帯域を効率よく利用して高いスループットを保つ装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an apparatus that maintains a high throughput by efficiently using a guaranteed bandwidth in consideration of a delayed ACK algorithm in data transfer in a bandwidth guaranteed network.
上記目的を達成するために、本発明のエッジノードは、
データ送信端末からデータ受信端末へ送信できる帯域が保証された帯域保証ネットワークにおいて前記データ送信端末と前記データ受信端末の間に配置されるエッジノードであって、
前記帯域保証ネットワークにて前記データ送信端末から前記データ受信端末へのサービス対象フローに割り当てられた保証帯域を保持する帯域情報保持部と、
前記サービス対象フローの伝搬遅延時間を計測する伝搬遅延時間算出部と、
前記帯域情報保持部に保持されている前記サービス対象フローの保証帯域と、前記伝搬遅延時間算出部で計測された伝搬遅延時間とから、前記サービス対象フローのデータが前記保証帯域内の帯域となるウィンドウサイズを算出するウィンドウサイズ算出部と、
前記ウィンドウサイズ算出部で算出された前記ウィンドウサイズを、前記データ受信端末から前記データ送信端末への応答パケットによって前記データ送信端末に通知する広告ウィンドウサイズ書き込み部と、
前記ウィンドウサイズ算出部で算出された前記ウィンドウサイズと、前記サービス対象フローにおける前記データ送信端末からのデータパケットに対する前記データ受信端末からの応答パケットの遅延メカニズムとに基づき、前記ウィンドウサイズ分のデータパケットが送られたときに前記応答パケットが返送されるように、前記サービス対象フローのデータパケットを分割するためのデータ分割数を算出するデータ分割数算出部と、
前記データ分割数算出部で算出された前記データ分割数に従って前記サービス対象フローのデータパケットを分割するデータ分割部と、
を有している。
In order to achieve the above object, the edge node of the present invention comprises:
An edge node disposed between the data transmitting terminal and the data receiving terminal in a bandwidth guaranteed network in which a bandwidth that can be transmitted from the data transmitting terminal to the data receiving terminal is guaranteed;
A bandwidth information holding unit for holding a guaranteed bandwidth allocated to a service target flow from the data transmitting terminal to the data receiving terminal in the bandwidth guaranteed network;
A propagation delay time calculating unit for measuring the propagation delay time of the service target flow;
Based on the guaranteed bandwidth of the service target flow held in the bandwidth information holding unit and the propagation delay time measured by the propagation delay time calculation unit, the data of the service target flow is within the guaranteed bandwidth. A window size calculator for calculating the window size;
An advertisement window size writing unit for notifying the data transmitting terminal of the window size calculated by the window size calculating unit by a response packet from the data receiving terminal to the data transmitting terminal;
Based on the window size calculated by the window size calculator and a delay mechanism of a response packet from the data receiving terminal to the data packet from the data transmitting terminal in the service target flow, the data packet for the window size A data division number calculating unit for calculating a data division number for dividing the data packet of the service target flow so that the response packet is returned when
A data dividing unit for dividing the data packet of the service target flow according to the data division number calculated by the data division number calculating unit;
have.
また、本発明のエッジノードにおいて、前記遅延メカニズムは、前記サービス対象フローにおいて前記データ送信端末からの何個のデータパケットに対応して前記データ受信端末から1個の応答パケットが送られるかを定義するアルゴリズムであるとしてもよい。 Further, in the edge node of the present invention, the delay mechanism defines how many data packets from the data transmitting terminal are sent in response to one response packet from the data receiving terminal in the service target flow. It may be an algorithm to perform.
また、本発明のエッジノードにおいて、前記データ分割数算出部は、前記ウィンドウサイズ算出部で算出された前記ウィンドウサイズと前記遅延メカニズムとに基づき、前記ウィンドウサイズ分のデータパケットの個数が前記1個の応答パケットに対応する前記データパケットの個数の倍数となるように前記データ分割数を決定するとしてもよい。 In the edge node of the present invention, the data division number calculation unit may determine the number of data packets corresponding to the window size based on the window size calculated by the window size calculation unit and the delay mechanism. The data division number may be determined so as to be a multiple of the number of data packets corresponding to the response packet.
また、本発明のエッジノードにおいて、前記データ分割数算出部は、前記サービス対象フローにおける2つの応答パケット間で、該応答パケットに記載された、該応答パケットに対応するデータパケットを表示するACKナンバーの差を算出することにより、前記1個の応答パケットに対応する前記データパケットの個数を認識するとしてもよい。 Further, in the edge node of the present invention, the data division number calculation unit displays an ACK number indicating a data packet corresponding to the response packet described in the response packet between two response packets in the service target flow. It is also possible to recognize the number of the data packets corresponding to the one response packet by calculating the difference between the two.
また、本発明のエッジノードにおいて、前記データ分割部は、通過する前記サービス対象フローのデータパケットのデータサイズの積算値と前記ウィンドウサイズとを比較することにより、前記ウィンドウサイズ分のデータパケット群を認識するとしてもよい。 Further, in the edge node of the present invention, the data dividing unit compares the window size with the integrated value of the data size of the data packet of the service target flow that passes therethrough, thereby generating a data packet group corresponding to the window size. It may be recognized.
また、本発明のエッジノードにおいて、前記データ分割部は、前記ウィンドウサイズ分のデータパケット群の中で最後のデータパケットだけを分割することにより、前記ウィンドウサイズ分のデータパケットの個数を調整するとしてもよい。 In the edge node of the present invention, the data dividing unit adjusts the number of data packets for the window size by dividing only the last data packet in the data packet group for the window size. Also good.
また、本発明のエッジノードは、前記サービス対象フローを認識し、更に前記サービス対象フローのデータパケットと応答パケットを認識し、前記サービス対象フローのデータパケットを前記データ分割部に送り、前記サービス対象フローの応答パケットを前記広告ウィンドウサイズ書き込み部に送るフロー識別・振り分け部を更に有するとしてもよい。 The edge node of the present invention recognizes the service target flow, further recognizes a data packet and a response packet of the service target flow, sends the data packet of the service target flow to the data dividing unit, and A flow identification / distribution unit that sends a response packet of a flow to the advertisement window size writing unit may be further included.
また、本発明のエッジノードは、前記サービス対象フローのコネクション情報と、前記伝播遅延時間算出部で算出された前記サービス対象フローの伝播遅延時間とを対応付けて保持するフロー情報保持部を更に有し、
前記ウィンドウサイズ算出部は、前記フロー情報保持部に保持されている前記伝播遅延時間を、前記ウィンドウサイズの算出に用いるとしてもよい。
The edge node of the present invention further includes a flow information holding unit that holds the connection information of the service target flow and the propagation delay time of the service target flow calculated by the propagation delay time calculation unit in association with each other. And
The window size calculation unit may use the propagation delay time held in the flow information holding unit for calculation of the window size.
本発明によれば、データパケットに対する応答パケットの遅延メカニズムに応じて、ウィンドウサイズ内のデータパケットの個数を調整することにより、応答パケットの遅延の影響を抑制することができるので、保証帯域内で安定的にスループットを制御でき、保証帯域を効率よく利用することが可能となる。 According to the present invention, the influence of the delay of the response packet can be suppressed by adjusting the number of data packets within the window size according to the delay mechanism of the response packet with respect to the data packet. Throughput can be stably controlled and the guaranteed bandwidth can be used efficiently.
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
一般的なTCPでは広告ウィンドウと輻輳ウィンドウという2つのウィンドウが定義される。広告ウィンドウのサイズは受信側で受信バッファの状態に依存して決定される。輻輳ウィンドウのサイズはデータ送信側でパケット廃棄の状況に応じて決定される。フロー制御に用いるウィンドウサイズには広告ウィンドウサイズと輻輳ウィンドウサイズのうちいずれか小さいほうが選択される。このウィンドウサイズはACKが到着したときに更新される。 In general TCP, two windows, an advertisement window and a congestion window, are defined. The size of the advertisement window is determined on the receiving side depending on the state of the reception buffer. The size of the congestion window is determined on the data transmission side according to the packet discard situation. As the window size used for flow control, the smaller one of the advertisement window size and the congestion window size is selected. This window size is updated when an ACK arrives.
本実施形態では、データの送信側となるデータ送信端末と、データの受信側となるデータ受信端末との間は、帯域保証ネットワークによって、サービス対象フロー毎に帯域が保証される構成である。従って、保証帯域以下でデータを送出している限りパケットの廃棄が生じないことが想定される。それゆえ、データが保証帯域以下で送出されるように広告ウィンドウサイズを調節すればパケットの廃棄を防ぐことができる。パケットの廃棄が生じなければ輻輳ウィンドウサイズが小さくならないので常に広告ウィンドウサイズがTCPウィンドウサイズに採用されることになる。その結果、スループットが鋸歯状に変動することがなくなり保証帯域の効率的な利用が可能となる。 In the present embodiment, a band is guaranteed for each service target flow between a data transmitting terminal serving as a data transmitting side and a data receiving terminal serving as a data receiving side by a band guarantee network. Therefore, it is assumed that no packet is discarded as long as data is transmitted within the guaranteed bandwidth. Therefore, discarding packets can be prevented by adjusting the advertisement window size so that data is transmitted below the guaranteed bandwidth. If the packet discard does not occur, the congestion window size is not reduced, so the advertisement window size is always adopted as the TCP window size. As a result, the throughput does not fluctuate in a sawtooth shape, and the guaranteed bandwidth can be used efficiently.
そこで、本実施形態では、データ送信端末とデータ受信端末の間でエッジノードがデータ送信側とデータ受信側の間の伝搬遅延時間と、帯域保証ネットワークによる保証帯域とから、データが保証帯域以内で送出されるようなウィンドウサイズ(以下、BGWND)を算出し、データ受信端末からデータ送信端末へのACKパケットに記載される広告ウィンドウサイズを、BGWND値に書き換える。これにより、データ送信端末からデータ受信端末へ送信するデータのレートを保証帯域内で安定的に制御できるので、保証帯域を効率よく利用することができる。 Therefore, in this embodiment, the edge node between the data transmitting terminal and the data receiving terminal is within the guaranteed bandwidth from the propagation delay time between the data transmitting side and the data receiving side and the guaranteed bandwidth by the bandwidth guaranteed network. The window size to be transmitted (hereinafter referred to as BGWND) is calculated, and the advertisement window size described in the ACK packet from the data receiving terminal to the data transmitting terminal is rewritten to the BGWND value. As a result, the rate of data transmitted from the data transmitting terminal to the data receiving terminal can be stably controlled within the guaranteed bandwidth, so that the guaranteed bandwidth can be efficiently used.
また、エッジノードは、遅延ACKアルゴリズムによって何個のデータパケットに対して1つのACKパケットが返されるかを表す遅延ACKナンバーを基にして、送信端末からのデータパケットを分割することにより、BGWND内のデータパケットの個数が遅延ACKナンバーの倍数となるように調整する。 Also, the edge node divides the data packet from the transmitting terminal based on the delayed ACK number indicating how many ACK packets are returned for the number of data packets by the delayed ACK algorithm. The number of data packets is adjusted to be a multiple of the delayed ACK number.
その際、エッジノードは、データ受信端末からのACKパケット内のACKナンバーをモニターし、ACKパケット間のACKナンバーの差(以下、DiffACK)を計測する。このDiffACKによって遅延ACKナンバーが決まる。 At this time, the edge node monitors the ACK number in the ACK packet from the data receiving terminal, and measures the ACK number difference (hereinafter, DiffACK) between the ACK packets. The delayed ACK number is determined by this DiffACK.
また、データパケットの分割方法の例として以下の(1)および(2)がある。
(1)通過する全てのデータパケットのそれぞれを遅延ACKナンバーと同数に分割する。
(2)BGWND内のデータパケットの個数が遅延ACKナンバーの倍数となるように、BGWNDを単位として、BGWND内のデータパケットを分割する。その際、BGWND内のデータパケットの個数が遅延ACKナンバーの倍数となるように、BGWND内のいずれか1つのデータパケットだけを分割するのが好ましい。
Examples of the data packet dividing method include the following (1) and (2).
(1) Each of all data packets that pass through is divided into the same number as the delayed ACK number.
(2) The data packets in BGWND are divided in units of BGWND so that the number of data packets in BGWND is a multiple of the delayed ACK number. At that time, it is preferable to divide only one data packet in BGWND so that the number of data packets in BGWND is a multiple of the delayed ACK number.
このように、データパケットに対するACKパケットの遅延メカニズム(遅延ACKアルゴリズム)に応じて、BGWND内のデータパケットの個数を調整することにより、遅延ACKアルゴリズムにより発生するACKパケットの遅延の影響を抑制することができる。その結果、保証帯域内で安定的にスループットを制御できるので、保証帯域を効率よく利用することが可能となる。 In this way, the influence of the delay of the ACK packet generated by the delayed ACK algorithm is suppressed by adjusting the number of data packets in the BGWND according to the delay mechanism (delayed ACK algorithm) of the ACK packet with respect to the data packet. Can do. As a result, the throughput can be stably controlled within the guaranteed bandwidth, so that the guaranteed bandwidth can be used efficiently.
なお、本実施形態では、BGWND内のデータパケットの個数を遅延ACKナンバーの倍数に調整することにより、遅延ACKアルゴリズムにより発生するACKの遅延の影響を抑制している。より具体的には、データパケットを分割することにより、データパケットの個数を調整している。 In the present embodiment, the influence of the ACK delay generated by the delayed ACK algorithm is suppressed by adjusting the number of data packets in BGWND to a multiple of the delayed ACK number. More specifically, the number of data packets is adjusted by dividing the data packets.
以下、本実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態によるデータ送信システムの構成を示すブロック図である。図1を参照すると、本実施形態のデータ送信システムは、エッジノード11,12および、帯域管理サーバ(RACS(Resource and Admission Control Subsystem))13を有している。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the data transmission system according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, the data transmission system of this embodiment includes
データ送信端末14はエッジノード11に接続され、データ受信端末15はエッジノード12に接続されている。エッジノード11とエッジノード12は帯域保証ネットワーク16上でデータを送受信することができる。これによりデータ送信端末14からのデータがエッジノード11とエッジノード12を介してデータ受信端末15へ転送される。
The
帯域管理サーバ13は帯域保証ネットワーク16の全リンクの帯域情報を集中的に管理する装置である。帯域情報にはリンクに割り当てられた保証帯域の情報が含まれている。帯域管理サーバ13は管理している各リンクの帯域情報をエッジノード11,12に通知する。
The
帯域管理サーバ13による帯域管理によって、データ送信端末14からデータ受信端末15へのリンクは帯域保証ネットワーク16での保証帯域が確保される。その結果、データ送信端末14が保証帯域以下でデータを送出する限り帯域保証ネットワーク16内でのパケット廃棄は発生しない。
As a result of bandwidth management by the
エッジノード11は、データ送信端末14とデータ受信端末15の間の往復伝搬遅延時間(RTT)17を計測する。そして、エッジノード11は、往復伝搬遅延時間17と保証帯域とを用いて、データの送出帯域が保証帯域以内となるようなBGWNDを算出し、データ受信端末15からデータ送信端末14へのACKパケットのウィンドウフィールドにBGWNDの値を書き込む。
The
また、エッジノード11は、データ受信端末15からのACKパケット内のACKナンバー(シーケンスナンバー)をモニターし、DiffACKを計測する。TCPの遅延ACKアルゴリズムによって何個のデータパケットに対して1つのACKパケットが返されているかを表す遅延ACKナンバーがDiffACKによって決まる。
The
また、エッジノード11は、その遅延ACKナンバーを基にして、データ送信端末14からのデータパケットを分割することにより、BGWND内のデータパケットの個数が遅延ACKナンバーの倍数となるように調整する。
Further, the
図2は、本実施形態のエッジノードの構成を示すブロック図である。図2を参照すると、エッジノード11は、データ受信部21、フロー識別・振り分け部22、伝搬遅延時間算出部23、データ送信部24、帯域情報保持部25、フロー情報保持部26、ウィンドウサイズ算出部27、広告ウィンドウサイズ書き込み部28、データ分割部29、およびデータ分割数算出部30を有している。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the edge node of this embodiment. Referring to FIG. 2, the
データ受信部21は、データ送信端末14からデータパケットやACKパケットなどのパケットを受信し、フロー識別・振り分け部22に送る。
The
フロー識別・振り分け部22は、帯域情報保持部25に帯域情報とともに保持されているユーザ情報を元に、帯域を保証したデータ転送のサービスの対象となるフロー(サービス対象フロー)と、帯域を保証したデータ転送のサービスの対象とならないフロー(サービス非対象フロー)とを識別する。さらにフロー識別・振り分け部22は、サービス対象フローのACKパケットを出力22aを通して広告ウィンドウサイズ書き込み部28へ、サービス対象フローのデータパケットを出力22bからデータ送信部24へ、サービス非対象フローのパケットを出力22cからデータ送信部24へと振り分ける。
The flow identification /
伝搬遅延時間算出部23は、データ送信端末14とデータ受信端末15との間の往復伝播遅延時間を計測する。
The propagation delay
データ送信部24は、フロー識別・振り分け部22からのパケットと、データ分割部29からのパケットと、広告ウィンドウサイズ書き込み部28からのパケットとを、帯域保証ネットワーク16を介してエッジノード12へ送信する。
The
帯域情報保持部25は、帯域管理サーバ13から通知されたサービス対象フローの帯域情報とユーザ情報(宛先・送信元IPアドレス、宛先・送信元ポート番号)とを対応付けて保持する。帯域情報には、リンクに割り当てられた保証帯域の情報が含まれている。リンクは、ユーザ情報により識別することができる。
The bandwidth
フロー情報保持部26は、フロー識別・振り分け部22で識別されるサービス対象フローのコネクション情報と、伝搬遅延時間算出部26で算出された往復伝搬遅延時間17とを対応付けて保持する。
The flow
ウィンドウサイズ算出部27は、フロー情報保持部26に保持されているデータ送信端末14とデータ受信端末15の間の往復伝搬遅延時間17と、帯域情報保持部25に保持されている帯域情報の保証帯域とを用いて、データの送出帯域が保証帯域以内となるようなウィンドウサイズを算出する。
The window
広告ウィンドウサイズ書き込み部28は、データ受信端末15からデータ送信端末14へのACKパケットのウィンドウフィールドに、ウィンドウサイズ算出部27で算出されたウィンドウサイズの値を書き込み、そのACKパケットをデータ送信部24に送る。
The advertisement window
データ分割部29は、フロー識別・振り分け部22から転送されたデータパケットのデータサイズを計測し、計測値をデータパケットカウンタにおいて積算していき、データパケットカウンタの値と、データ分割数算出部30から通知されたデータ分割数とに基づいて、データパケットに対する分割処理を行う。分割処理の詳細は後述する。
The
データ分割数算出部30は、フロー識別・振り分け部22から転送されたACKパケット内のACKナンバーの差(以下、DiffACK)を算出し、ウィンドウサイズ算出部27から通知されたウィンドウサイズとDiffACKとを基にデータ分割数を算出する。データ分割数の算出処理の詳細については後述する。
The data division
図3は、フロー識別・振り分け部22によるパケット振り分けを説明するための図である。図3を参照して、フロー識別・振り分け部22によるパケット振り分けを詳細に説明する。
FIG. 3 is a diagram for explaining packet distribution by the flow identification /
データ送信端末14とデータ受信端末15間でコネクションが確立されると、データの転送が開始される。エッジノード11のフロー識別・振り分け部22は、データ受信端末15からのACKパケットを受信すると、サービス対象フローのACKパケットか否か判定をする。サービス対象フローのACKパケットであれば、フロー識別・振り分け部22は、前記ACKパケットを、出力22aを通して広告ウィンドウサイズ書き込み部28に送る。データ送信端末14からのデータパケットを受信すると、サービス対象フローのデータパケットか否か判定をする。サービス対象フローのデータパケットであれば、フロー識別・振り分け部22は前記データパケットを、出力22bを通してデータ分割部29に送る。サービス非対象フローのパケットに関しては、フロー識別・振り分け部22は、出力22cを通してデータ送信部24に送る。
When a connection is established between the
図4は、往復伝搬遅延時間を計測する時のエッジノード内のブロック間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。ここでは、データ送信端末14とエッジノード11間の伝搬遅延時間が十分に小さいものとし、エッジノード11とデータ受信端末15の間の往復伝搬遅延時間が、データ送信端末14とデータ受信端末15の間の往復伝搬遅延時間17に等しいものとする。図4を参照すると、データ送信端末14側のエッジノード11において、フロー識別・振り分け部22がデータ送信端末14からのSYNパケットを観測すると(ステップ101)、サービス対象フローのユーザ情報と共に往復伝搬遅延時間計測開始要求を伝搬遅延時間算出部23に送る(ステップ102)。これにより伝搬遅延時間算出部23は往復伝搬遅延時間の計測を開始する。その後、フロー識別・振り分け部22は、そのSYNパケットに対するデータ受信端末15からのSYN/ACKパケットを観測すると(ステップ103)、ユーザ情報と共に往復伝搬遅延時間計測終了要求を伝搬遅延時間算出部23に送る(ステップ104)。これにより伝搬遅延時間算出部23は往復伝搬遅延時間の計測を終了する。往復伝搬遅延時間を計測し終えた伝搬遅延時間算出部23は、計測した往復伝搬遅延時間17をユーザ情報と関連付けて、往復伝搬遅延時間報告としてフロー情報保持部26に通知する(ステップ105)。
FIG. 4 is a sequence diagram showing exchange of signals between blocks in the edge node when the round-trip propagation delay time is measured. Here, it is assumed that the propagation delay time between the
図5は、ウィンドウサイズを算出するときのエッジノード内のブロック間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。フロー情報保持部26は、伝播遅延時間算出部23からの往復伝搬遅延時間報告を受信すると(ステップ201)、ウィンドウサイズ算出部27に対して、往復伝搬遅延時間17およびユーザ情報と共に帯域保証ウィンドウ計算要求を送る(ステップ202)。帯域保証ウィンドウ計算要求を受けたウィンドウサイズ算出部27は、そのユーザ情報を基にして、帯域情報保持部25に対してユーザ情報に対応する保証帯域を要求する(ステップ203)。帯域情報保持部25は、ウィンドウサイズ算出部27からの要求に応じて保証帯域を返送する(ステップ204)。往復伝搬遅延時間17と保証帯域とを受信したウィンドウサイズ算出部27は、それらの値を基に、データ送信端末14が保証帯域内でデータを送出するようなウィンドウサイズを算出する(ステップ205)。このとき、保証帯域と一致するレートでデータが送出されるようなウィンドウサイズが好適である。
FIG. 5 is a sequence diagram showing exchange of signals between blocks in the edge node when the window size is calculated. When the flow
ウィンドウサイズの算出は、例えば式(1)により求めることができる。 The window size can be calculated by, for example, equation (1).
図6は、データ分割数算出時のエッジノード内のブロック間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。図6を参照すると、まずフロー識別・振り分け部22にサービス対象フローのACKパケットが到着すると(ステップ301)、フロー識別・振り分け部22は、そのACKパケットのACKナンバーとユーザ情報をデータ分割数算出部30に通知する(ステップ302)。ACKナンバーとユーザ情報を通知されたデータ分割数算出部30は、そのACKナンバーとユーザ情報を記憶する(ステップ303)。
FIG. 6 is a sequence diagram showing exchange of signals between blocks in the edge node when calculating the number of data divisions. Referring to FIG. 6, when the ACK packet of the service target flow arrives at the flow identification / distribution unit 22 (step 301), the flow identification /
その後、同じサービス対象フローの次のACKパケットがフロー識別・振り分け部22に到着すると(ステップ304)、フロー識別・振り分け部22は、そのACKパケットのACKナンバーとユーザ情報をデータ分割数算出部30へ通知する(ステップ305)。ACKナンバーとユーザ情報を通知されたデータ分割数算出部30は、今回のACKナンバーと、ステップ303で記憶した前回のACKナンバーとの差(DiffACK)を算出する(ステップ306)。このDiffACKが遅延ACKナンバーとなる。
Thereafter, when the next ACK packet of the same service target flow arrives at the flow identification / distribution unit 22 (step 304), the flow identification /
また、ウィンドウサイズ算出部27からデータ分割数算出部30へは、算出されたウィンドウサイズ(BGWND)が通知される(ステップ307)。データ分割数算出部30は、そのウィンドウサイズ内のデータパケットの個数が、遅延ACKナンバーの倍数となるようにデータ分割数を算出する。
In addition, the window
ここでは一例として、ウィンドウサイズ内のデータパケット群の最後のデータパケットをデータ分割数に分割することにより、ウィンドウサイズ内のデータパケットの個数を調整するものとする。その場合には式(2)によりデータ分割数を算出することができる。 Here, as an example, the number of data packets within the window size is adjusted by dividing the last data packet of the data packet group within the window size into the number of data divisions. In that case, the number of data divisions can be calculated by equation (2).
図7は、データ分割時のエッジノード内のブロック間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。図7を参照すると、まずデータ分割部29にデータ分割数算出部30からデータ分割数が通知される(ステップ401)。次に、フロー識別・振り分け部22からデータ分割部29にデータパケットが転送される(ステップ402)。前記データパケットがデータ分割部29に到着したとき、データカウンタには、前記データパケットのデータサイズ分が加算される(ステップ403)。次に、データ分割部29はデータカウンタのカウント値がBGWND以上か確認し(ステップ404)、データカウンタのカウント値がBGWND以上になったとき、データサイズを加算したデータパケットが、BGWND内のデータパケット群の最後のデータパケットであると認識される。そこで、データカウンタのカウント値をクリアし、最後のデータパケットをデータ分割数に分割し(ステップ406)、それぞれにシーケンス番号を付与してデータ送信部24へ送信する(ステップ407)。
FIG. 7 is a sequence diagram showing signal exchange between blocks in the edge node at the time of data division. Referring to FIG. 7, first, the data division number is notified from the data division
一方、ステップ404でデータカウンタのカウント値がBGWND未満の場合は、データパケットを分割せずにそのままデータ送信部24へ送信する(ステップ408)。
On the other hand, if the count value of the data counter is less than BGWND in
図8は、ACKパケットに広告ウィンドウサイズを書き込む時のエッジノード内のブロック間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。図8を参照すると、まずウィンドウサイズ算出部27がサービス対象フローのウィンドウサイズを算出する(ステップ501)。続いて、ウィンドウサイズ算出部27は算出したウィンドウサイズと、そのサービス対象フローのユーザ情報を広告ウィンドウサイズ書き込み部28に通知する(ステップ502)。広告ウィンドウサイズ書き込み部28は、ウィンドウサイズ算出部27から通知されたウィンドウサイズの値を、フロー識別・振り分け部22からのACKパケットのウィンドウフィールドに書き込む(ステップ503)。広告ウィンドウサイズ書き込み部28で広告ウィンドウサイズが書き込まれたACKパケットはデータ送信部24に送られる。
FIG. 8 is a sequence diagram showing signal exchange between blocks in the edge node when the advertisement window size is written in the ACK packet. Referring to FIG. 8, first, the
11,12 エッジノード
13 帯域管理サーバ(RACS)
14 データ送信端末
15 データ受信端末
16 帯域保証ネットワーク
21 データ受信部
22 フロー識別・振り分け部
23 伝搬遅延時間算出部
24 データ送信部
25 帯域情報保持部
26 フロー情報保持部
27 ウィンドウサイズ算出部
28 広告ウィンドウサイズ書き込み部
29 データ分割部
30 データ分割数算出部
11, 12
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記帯域保証ネットワークにて前記データ送信端末から前記データ受信端末へのサービス対象フローに割り当てられた保証帯域を保持する帯域情報保持部と、
前記サービス対象フローの伝搬遅延時間を計測する伝搬遅延時間算出部と、
前記帯域情報保持部に保持されている前記サービス対象フローの保証帯域と、前記伝搬遅延時間算出部で計測された伝搬遅延時間とから、前記サービス対象フローのデータが前記保証帯域内の帯域となるウィンドウサイズを算出するウィンドウサイズ算出部と、
前記ウィンドウサイズ算出部で算出された前記ウィンドウサイズを、前記データ受信端末から前記データ送信端末への応答パケットによって前記データ送信端末に通知する広告ウィンドウサイズ書き込み部と、
前記ウィンドウサイズ算出部で算出された前記ウィンドウサイズと、前記サービス対象フローにおける前記データ送信端末からのデータパケットに対する前記データ受信端末からの応答パケットの遅延メカニズムとに基づき、前記ウィンドウサイズ分のデータパケットが送られたときに前記応答パケットが返送されるように、前記サービス対象フローのデータパケットを分割するためのデータ分割数を算出するデータ分割数算出部と、
前記データ分割数算出部で算出された前記データ分割数に従って前記サービス対象フローのデータパケットを分割するデータ分割部と、
を有するエッジノード。 An edge node disposed between the data transmitting terminal and the data receiving terminal in a bandwidth guaranteed network in which a bandwidth that can be transmitted from the data transmitting terminal to the data receiving terminal is guaranteed;
A bandwidth information holding unit for holding a guaranteed bandwidth allocated to a service target flow from the data transmitting terminal to the data receiving terminal in the bandwidth guaranteed network;
A propagation delay time calculating unit for measuring the propagation delay time of the service target flow;
Based on the guaranteed bandwidth of the service target flow held in the bandwidth information holding unit and the propagation delay time measured by the propagation delay time calculation unit, the data of the service target flow is within the guaranteed bandwidth. A window size calculator for calculating the window size;
An advertisement window size writing unit for notifying the data transmitting terminal of the window size calculated by the window size calculating unit by a response packet from the data receiving terminal to the data transmitting terminal;
Based on the window size calculated by the window size calculator and a delay mechanism of a response packet from the data receiving terminal to the data packet from the data transmitting terminal in the service target flow, the data packet for the window size A data division number calculating unit for calculating a data division number for dividing the data packet of the service target flow so that the response packet is returned when
A data dividing unit for dividing the data packet of the service target flow according to the data division number calculated by the data division number calculating unit;
An edge node having
前記ウィンドウサイズ算出部は、前記フロー情報保持部に保持されている前記伝播遅延時間を、前記ウィンドウサイズの算出に用いる、請求項1から7のいずれか1項に記載のエッジノード。 A flow information holding unit that holds the connection information of the service target flow in association with the propagation delay time of the service target flow calculated by the propagation delay time calculation unit;
The edge node according to claim 1, wherein the window size calculation unit uses the propagation delay time held in the flow information holding unit for calculation of the window size.
前記帯域保証ネットワークにて前記データ送信端末から前記データ受信端末へのサービス対象フローに割り当てられた保証帯域を予め保持し、
前記サービス対象フローの伝搬遅延時間を計測し、
保持している前記サービス対象フローの保証帯域と、計測した伝搬遅延時間とから、前記サービス対象フローのデータが前記保証帯域内の帯域となるウィンドウサイズを算出し、
算出した前記ウィンドウサイズを、前記データ受信端末から前記データ送信端末への応答パケットによって前記データ送信端末に通知し、
算出した前記ウィンドウサイズと、前記サービス対象フローにおけるデータパケットに対する前記データ受信端末からの応答パケットの遅延メカニズムとに基づき、前記ウィンドウサイズ分のデータパケットが送られたときに前記応答パケットが返送されるように、前記サービス対象フローのデータパケットを分割するためのデータ分割数を算出し、
算出した前記データ分割数に従って前記サービス対象フローのデータパケットを分割する、帯域制御方法。 A bandwidth control method for controlling a bandwidth of data transmission from the data transmission terminal to the data reception terminal in a bandwidth guarantee network in which a bandwidth that can be transmitted from the data transmission terminal to the data reception terminal is guaranteed,
In advance, the guaranteed bandwidth allocated to the service target flow from the data transmitting terminal to the data receiving terminal in the bandwidth guaranteed network,
Measure the propagation delay time of the service target flow,
From the guaranteed bandwidth of the service target flow that is held and the measured propagation delay time, calculate the window size in which the data of the service target flow is a bandwidth within the guaranteed bandwidth,
Notifying the data transmitting terminal of the calculated window size by a response packet from the data receiving terminal to the data transmitting terminal;
Based on the calculated window size and the delay mechanism of the response packet from the data receiving terminal for the data packet in the service target flow, the response packet is returned when the data packet for the window size is sent As described above, a data division number for dividing the data packet of the service target flow is calculated,
A bandwidth control method for dividing a data packet of the service target flow according to the calculated data division number.
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