JP5353494B2 - 通信装置、および通信方法 - Google Patents
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Description
TCP/IP通信をおこなう送信ノードと受信ノードは、通信の開始にあたり、TCPにて3ウェイハンドシェークによるコネクションの確立をおこなう。そして、送信ノードと受信ノードは、3ウェイハンドシェークによるコネクションの確立の処理の中で、ECNフィールドのサポート可否のネゴシエーションをおこなう。ECNフィールドによる輻輳制御は、両ノードでECNフィールドのサポートが確認されることにより有効になる。
また、通信回線の品質の向上とともに、UDPとはいえ、ビット欠落の許されない信頼性の高い通信を高速かつ大容量におこなうことが求められている。
図1は、第1の実施形態の通信装置のブロック図である。
通信装置10と通信装置20は、IPネットワーク300に接続するエッジノードであり、たとえば、移動通信システムの基地局である。IPネットワーク300は、IP(インターネットプロトコル)による通信ネットワークであり、通信経路途中に図示しない複数のルータを備え、通信装置(受信ノード)10、通信装置(送信ノード)20のほかにも図示しない通信装置をエッジノードとして接続する。通信装置10と通信装置20とIPネットワーク300は、通信システムを構成する。
通信装置10は、通信装置10と通信をおこなった通信装置のIPアドレスを所定期間保存するIPアドレス保存部を備えてもよい。なお、保存対象となるIPアドレスは、所定条件を満たしたものに限定してもよいし、IPアドレスの保存を所定期間ではなく所定条件成立までとしてもよい。
通信装置20は、IP処理部21と、プロトコル処理部22と、ECN検出部23と、IPアドレス判定部24と、送信レート制御部25とを備える。通信装置20は、IPネットワーク300に接続し、通信装置10を含め、図示しない通信装置と通信をおこなう。
通信装置20は、通信装置20と通信をおこなった通信装置のIPアドレスを所定期間保存するIPアドレス保存部を備えてもよい。なお、保存対象となるIPアドレスは、所定条件を満たしたものに限定してもよいし、IPアドレスの保存を所定期間ではなく所定条件成立までとしてもよい。
IPアドレス判定部24は、ECN検出部23の検出結果と、通信装置20と通信をおこなった通信装置のIPアドレスとから輻輳状態にある通信相手への通信であるか否かを判定し、送信レート制御部25に通知する。
次に、第2の実施形態を用いてより具体的に説明する。まず、通信装置を接続するIPネットワークについて説明する。図2は、第2の実施形態のIPネットワーク構成例を示す図である。
ノード100aは、たとえば、基地局であり、図示しない移動局と通信が可能である。また、ノード100a、100b、100cは、基地局に限らず、サービスを提供するためのサーバなどであってもよい。
通信装置100は、UDP送信処理部110と、IP送信処理部120と、IP受信処理部130と、UDP受信処理部140と、輻輳検知部150とを備え、IPネットワーク300と接続し、他の通信装置とUDPによる通信をおこなう。通信装置100は、IPネットワークに接続するノード(たとえば、ノード100a、ノード100b、ノード100c)である。
ECN付与部122は、輻輳状態を通知すべき通信相手のIPアドレス宛のIPヘッダ内ToSフィールド500のECNフィールドに輻輳状態を示す情報(たとえば、1)をセットする。ECNフィールドは、ToSフィールドの8ビット(第0ビットから第7ビット)のうち第6ビットと第7ビットであり、第6ビットのECTと、第7ビットのCEとを備える(図4参照)。ECN付与部122は、通信装置100の輻輳状態を通知する場合、ECTに輻輳状態を示す情報(たとえば、1)をセットする。また、ECN付与部122は、通信経路途中のルータが輻輳状態にあり、ルータがCEに輻輳状態を示す情報(たとえば、1)をセットしたIPパケットを受け取った場合は、CEに輻輳状態を示す情報(たとえば、1)をセットする。ECN付与部122がECT、CEに輻輳状態を示す情報を付与する処理については、後で詳述する。
通信装置100は、IPパケットを受信すると受信処理を開始する。以下、ステップ番号に沿って説明する。
なお、CE無視タイマは、CE無視タイマ処理をタイマ割り込みで実行されることにより実現する(図9参照)。タイマ割り込みで実行されるCE無視タイマ処理は、タイムアップしたか否かを判定(ステップS300)し、タイムアップしていれば、タイムアップした旨をECN検出部151に通知してCE無視タイマ動作を終了する(ステップS301)。また、CE無視タイマ処理は、CE無視タイマがタイムアップしていなければ、CE無視タイマ処理を終了する。
[ステップS50]IP送信処理部120は、送信パケットがあるか否かを判断し、送信パケットがあれば、ステップS51にすすみ、送信パケットがなければ、ステップS63にすすむ。
[ステップS55]IP送信処理部120は、ECT=「0」の指示が通知されているか否かを判断する。IP送信処理部120は、ECT=「0」の指示が通知されている場合は、ステップS56にすすみ、ECT=「0」の指示が通知されていない場合は、ステップS58にすすむ。
[ステップS58]IP送信処理部120は、輻輳の原因となったノード(自ノードの輻輳状態を通知すべきノード)があるか否かをチェックする。
[ステップS63]IP送信処理部120は、送信パケットのIPヘッダのCEに「0」をセットする。
[ステップS69]IP送信処理部120は、送信パケットのIPヘッダのCEに「1」をセットする。
次に、ノード100aとノード100bとの間の通信における片方向ノードのみ輻輳発生、ルータ輻輳なしのECN動作フローを図14を用いて説明する。図14は、片方向ノードのみ輻輳発生、ルータ輻輳なしのECN動作の一例を示す動作フローである。
[ステップS101]ルータ200は、ノード100bとの通信経路途中の図示しないルータで輻輳が生じていなければ、ノード100bがセットしたECNフィールドと同じ「00」のIPパケットを受け取る。そして、ルータ200は、輻輳が発生していないため、ECNフィールドを「00」として、ノード100aに向けてIPパケットを送信する。
なお、ノード100aは、ノード100b以外にも図示しないノードと通信をしているため、ノード100bからのIPパケットの受信中に輻輳を発生するとは限らず、ノード100bからのIPパケットの受信から時間差をもって輻輳が発生する場合がある。
[ステップS109]ノード100bは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「10」(ECT=「1」、CE=「0」)のうちECT=「1」により送信元のノード100aに輻輳が発生していることを知る。
[ステップS111]ルータ200は、輻輳が発生していないため、ECNフィールドをそのままにしてIPパケットを転送する。
[ステップS114]ノード100aは、ECNフィールドに「00」をセットして、ノード100bにIPパケットを送信することで、ノード100bにノード100aの輻輳解消を通知する。
[ステップS116]ノード100bは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「00」(ECT=「0」、CE=「0」)のうちECT=「0」により送信元のノード100aの輻輳が解消したことを知り、IPパケットの送信レートを元に戻す。
[ステップS121]ルータ200は、輻輳が発生していないため、ECNフィールドをそのままにしてIPパケットを転送する。
[ステップS123]ノード100aは、ECNフィールドに「00」をセットして、IPパケットを送信する。
[ステップS125]ノード100bは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100a、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
[ステップS127]ノード100bに輻輳が発生する。このとき、ノード100aは、ノード100bの輻輳発生の原因ノードの一つとされたとする。
[ステップS130]ノード100bは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「10」により送信元のノード100aに輻輳が発生していることを知る。
[ステップS133]ノード100aは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「10」により送信元のノード100bに輻輳が発生していることを知る。
[ステップS136]ノード100bは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「10」により送信元のノード100aの輻輳が継続していることを知る。
[ステップS138]ノード100bは、ノード100bの輻輳が解消したことから、ECNフィールドに「00」をセットして、ノード100aにIPパケットを送信することで、ノード100aにノード100bの輻輳解消を通知する。ただし、ノード100bは、ノード100aの輻輳状態を検出していることから、IPパケットの送信レートを低くして送信する。
[ステップS140]ノード100aは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「00」により送信元のノード100bの輻輳が解消したことを知り、IPパケットの送信レートを元に戻す。
[ステップS142]ノード100aは、ノード100aの輻輳が解消したことから、ECNフィールドに「00」をセットして、ノード100bにIPパケットを送信することで、ノード100bにノード100aの輻輳解消を通知する。
[ステップS144]ノード100bは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「00」により送信元のノード100aの輻輳が解消したことを知り、IPパケットの送信レートを元に戻す。
次に、ノード100aとノード100bとの間の通信におけるノード輻輳なし、片側ルータのみ輻輳発生のECN動作フローを図16を用いて説明する。図16は、ノード輻輳なし、片側ルータのみ輻輳発生のECN動作の一例を示す動作フローである。
[ステップS152]ノード100aは、輻輳を発生していない。
[ステップS153]ノード100bは、ECNフィールド=「00」をセットして、IPパケットを送信する。
[ステップS155]ノード100aは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100b、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
[ステップS157]ルータ200は、輻輳が発生していないため、ECNフィールドをそのままにしてIPパケットを転送する。
[ステップS159]ノード100bは、ECNフィールド=「00」をセットして、IPパケットを送信する。
[ステップS165]ノード100bは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「01」(ECT=「0」、CE=「1」)のうちCE=「1」により送信元のノード100aとの通信経路途中に輻輳が発生していることを知る。
[ステップS167]ノード100aは、ステップS163でノード100bに通信経路途中に輻輳が発生していることを通知していることから、ECNフィールドに「00」(ECT=「0」、CE=「0」)をセットして、ノード100bにIPパケットを送信する。これにより、ノード100aとノード100bとの間で、CE=「0」とならなくなることを防止している。なお、ノード100aは、一度、CE=「1」を送信した後の次の機会のIPパケットの送信では、CE=「0」とする。また、このとき、ノード100aはIPパケットの送信レートを、一定期間低くする指示があることから、送信レートを低くしてIPパケットを送信する。IPパケットの送信レートを制限する期間は、送信レート制限タイマの起動とタイムアップ監視により実現される。
[ステップS169]ノード100bは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100a、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
[ステップS172]ノード100aは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「01」(ECT=「0」、CE=「1」)のうちCE=「1」により送信元のノード100bとの通信経路途中に輻輳が発生している旨の通知を受けるが、CEを無視する期間中の通知であるため、この通知を無視する。
[ステップS175]ノード100aは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100b、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
[ステップS178]ノード100bは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100a、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
[ステップS181]ノード100aは、輻輳を発生していない。
[ステップS182]ノード100bは、ECNフィールド=「00」をセットして、IPパケットを送信する。
[ステップS184]ノード100aは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100b、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
[ステップS186]ルータ200は、輻輳が発生していないため、ECNフィールドをそのままにしてIPパケットを転送する。
[ステップS188]ノード100bは、ECNフィールド=「00」をセットして、IPパケットを送信する。
[ステップS192]ノード100aは、CE=「1」を受けて、ECNフィールドに「01」(ECT=「0」、CE=「1」)をセットして、ノード100bに通信経路途中に輻輳が発生していることを通知する。また、このとき、ノード100aは、通信経路途中の輻輳通知を受けていることからIPパケットの送信レートを低くして送信する。
[ステップS196]ノード100aは、ステップS192でノード100bに通信経路途中に輻輳が発生していることを通知していることから、ECNフィールドに「00」をセットして、ノード100bにIPパケットを送信する。また、このとき、ノード100aはIPパケットの送信レートを、一定期間低くする指示があることから、送信レートを低くしてIPパケットを送信する。
[ステップS198]ノード100bは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「01」(ECT=「0」、CE=「1」)のうちCE=「1」により送信元のノード100aとの通信経路途中に輻輳が発生している旨の通知を受けるが、CEを無視する期間中の通知であるため、この通知を無視する。
[ステップS201]ノード100aは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「01」(ECT=「0」、CE=「1」)のうちCE=「1」により送信元のノード100bとの通信経路途中に輻輳が発生している旨の通知を受けるが、CEを無視する期間中の通知であるため、この通知を無視する。
[ステップS204]ノード100aは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「01」(ECT=「0」、CE=「1」)のうちCE=「1」により送信元のノード100bとの通信経路途中に輻輳が発生している旨の通知を受けるが、CEを無視する期間中の通知であるため、この通知を無視する。
[ステップS207]ノード100aは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「01」(ECT=「0」、CE=「1」)のうちCE=「1」により送信元のノード100bとの通信経路途中に輻輳が発生していることを知る。ノード100aは、ステップS201、ステップS204では、輻輳発生の通知を無視したが、CEを無視する期間が経過しているため、通信経路途中の輻輳発生を検出する。
[ステップS209]ノード100bは、送信レート制限タイマとCE無視タイマとがタイムアップしているため、ECNフィールド=「00」をセットして、IPパケットを送信する。
[ステップS211]ノード100aは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100b、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
[ステップS214]ノード100bは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100a、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
[ステップS221]ノード100aは、輻輳を発生していない。
[ステップS222]ノード100bは、ECNフィールド=「00」をセットして、IPパケットを送信する。
[ステップS224]ノード100aは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100b、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
[ステップS226]ルータ200は、輻輳が発生していないため、ECNフィールドをそのままにしてIPパケットを転送する。
[ステップS228]ノード100aに輻輳が発生する。このとき、ノード100bは、ノード100aの輻輳発生の原因ノードの一つとされたとする。
[ステップS230]ルータ200は、ルータ200に輻輳が発生したため、ECNフィールドに「01」をセットしてIPパケットを転送する。
[ステップS233]ノード100aは、ノード100aの輻輳発生と、CE=「1」の通知を受けて、ECNフィールドに「11」(ECT=「1」、CE=「1」)をセットしてIPパケットを送信する。また、このとき、ノード100aは、通信経路途中の輻輳通知を受けていることからIPパケットの送信レートを低くして送信する。
[ステップS235]ノード100bは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「11」(ECT=「1」、CE=「1」)のうちCE=「1」により送信元のノード100aとの通信経路途中に輻輳が発生していることを知る。また、ノード100bは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「11」(ECT=「1」、CE=「1」)のうちECT=「1」により送信元のノード100aに輻輳が発生していることを知る。
[ステップS237]ノード100aは、ノード100aの輻輳発生と、CE=「0」(ステップS233で一度CE=「1」を送信しているため)とから、ECNフィールドに「10」をセットしてIPパケットを送信する。また、このとき、ノード100aは、送信レート制限タイマが起動中であることからIPパケットの送信レートを低くして送信する。
[ステップS239]ノード100bは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「10」(ECT=「1」、CE=「0」)のうちECT=「1」により送信元のノード100aに輻輳が発生していることを知る。
[ステップS242]ノード100aは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「01」のうちCE=「1」により送信元のノード100bとの通信経路途中に輻輳が発生している旨の通知を受けるが、CEを無視する期間中の通知であるため、この通知を無視する。
[ステップS245]ノード100aは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100b、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
[ステップS248]ノード100bは、IPパケットを受信し、ECNフィールド=「10」(ECT=「1」、CE=「0」)のうちECT=「1」により送信元のノード100aに輻輳が発生していることを知る。
[ステップS251]ノード100aは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100b、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
[ステップS253]ルータ200は、輻輳が発生していないため、ECNフィールドをそのままにしてIPパケットを転送する。
[ステップS257]ノード100aは、IPパケットを正常に受信し、送信元のノード100b、通信経路途中のいずれでも輻輳が発生していないことを知る。
以上のように、ノードの輻輳とIPネットワーク300の通信経路途中にあるルータ200の輻輳とが同時に発生する場合であっても、各々について独立に検出可能であり、輻輳解消のための通信制御をおこなうことができる。
なお、上記の処理は、コンピュータによって実現することができる。その場合、通信装置100が有すべき処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ハードディスク装置(HDD)、フレキシブルディスク(FD)、磁気テープなどがある。光ディスクには、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM、CD−ROM、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)などがある。光磁気記録媒体には、MO(Magneto-Optical disk)などがある。
さらに、上述の実施形態は、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではない。
(付記1) IPネットワークに接続して通信をおこなう通信装置において、
IP通信を処理するIP処理部と、
コネクションレス型プロトコル通信を処理するプロトコル処理部と、
前記通信装置の輻輳を検出する輻輳検出部と、
前記輻輳を検出することとなった通信先IPアドレスを判定するIPアドレス判定部と、
前記輻輳を検出することとなった通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、IPヘッダにある輻輳通知をおこなうためのECN(Explicit Congestion Notification)フィールドに輻輳通知情報を付与するECN付与部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
前記IPアドレス判定部は、前記通信経路途中の輻輳通知情報を検出することとなった通信先IPアドレスを判定し、
前記ECN付与部は、前記通信経路途中の輻輳通知情報を検出することとなった通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、前記CEに前記通信経路途中の輻輳通知情報を付与することを特徴とする付記1記載の通信装置。
IP通信を処理するIP処理部と、
コネクションレス型プロトコル通信を処理するプロトコル処理部と、
IPヘッダにある輻輳通知をおこなうためのECN(Explicit Congestion Notification)フィールドの輻輳通知情報を検出するECN検出部と、
前記輻輳通知情報を検出した通信先IPアドレスを判定するIPアドレス判定部と、
前記通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、送信レートを制限する送信レート制御部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
(付記8)さらに、前記通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、前記ECNフィールドのCE(Congestion Experienced)に輻輳通知情報を付与するECN付与部を備え、
前記ECN検出部は、前記CEから、前記IPネットワークの通信経路途中の輻輳通知情報を検出し、
前記IPアドレス判定部は、前記通信経路途中の輻輳通知情報を検出することとなった通信先IPアドレスを判定し、
前記ECN付与部は、前記通信経路途中の輻輳通知情報を検出することとなった通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、前記CEに輻輳通知情報を付与することを特徴とする付記7記載の通信装置。
前記通信装置の輻輳を検出し、
前記輻輳を検出することとなった通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、IPヘッダにある輻輳通知をおこなうためのECN(Explicit Congestion Notification)フィールドに輻輳通知情報を付与する、
ことを特徴とする通信装置の通信方法。
IPヘッダにある輻輳通知をおこなうためのECN(Explicit Congestion Notification)フィールドの輻輳通知情報を検出し、
前記輻輳通知情報を検出した通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、送信レートを制限する、
ことを特徴とする通信装置の通信方法。
11 輻輳検出部
12、24 IPアドレス判定部
13 ECN付与部
14、22 プロトコル処理部
15、21 IP処理部
23 ECN検出部
25 送信レート制御部
300 IPネットワーク
Claims (5)
- IPネットワークに接続して通信をおこなう通信装置において、
IP通信を処理するIP処理部と、
コネクションレス型プロトコル通信を処理するプロトコル処理部と、
前記通信装置の輻輳を検出する輻輳検出部と、
前記輻輳を検出することとなった通信先IPアドレスを判定するIPアドレス判定部と、
前記輻輳を検出することとなった通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、IPヘッダにある輻輳通知をおこなうためのECN(Explicit Congestion Notification)フィールドのうちECT(ECN Capable Transport)に自通信装置の輻輳通知情報を付与するECN付与部と、
を備えることを特徴とする通信装置。 - IPネットワークに接続して通信をおこなう通信装置において、
IP通信を処理するIP処理部と、
コネクションレス型プロトコル通信を処理するプロトコル処理部と、
IPヘッダにある輻輳通知をおこなうためのECN(Explicit Congestion Notification)フィールドのうちECT(ECN Capable Transport)から輻輳通知情報を検出するECN検出部と、
前記輻輳通知情報を検出した通信先IPアドレスを判定するIPアドレス判定部と、
前記通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、送信レートを制限する送信レート制御部と、
を備えることを特徴とする通信装置。 - さらに、前記通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、前記ECNフィールドのCE(Congestion Experienced)に輻輳通知情報を付与するECN付与部を備え、
前記ECN検出部は、前記CEから、前記IPネットワークの通信経路途中の輻輳通知情報を検出し、
前記IPアドレス判定部は、前記通信経路途中の輻輳通知情報を検出することとなった通信先IPアドレスを判定し、
前記ECN付与部は、前記通信経路途中の輻輳通知情報を検出することとなった通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、前記CEに輻輳通知情報を付与することを特徴とする請求項2記載の通信装置。 - IPネットワークに接続して通信をおこなう通信装置の通信方法において、
前記通信装置の輻輳を検出し、
前記輻輳を検出することとなった通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、IPヘッダにある輻輳通知をおこなうためのECN(Explicit Congestion Notification)フィールドのうちECT(ECN Capable Transport)に自通信装置の輻輳通知情報を付与する、
ことを特徴とする通信装置の通信方法。 - IPネットワークに接続して通信をおこなう通信装置の通信方法において、
IPヘッダにある輻輳通知をおこなうためのECN(Explicit Congestion Notification)フィールドのうちECT(ECN Capable Transport)から輻輳通知情報を検出し、
前記輻輳通知情報を検出した通信先IPアドレスへのコネクションレス型プロトコル通信時に、送信レートを制限する、
ことを特徴とする通信装置の通信方法。
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