JP5560235B2 - Arrival packet synchronization method - Google Patents
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Description
本技術は、クライアントサーバ型のネットワークにおいて、同一パケットを複数クライアントへ配信する機能に関してクライアント−サーバ間の物理的に距離に関わらず、到着パケットを同期させる方法および本機能を具備したネットワークシステムに関する。 The present technology relates to a method of synchronizing arrival packets regardless of a physical distance between a client and a server regarding a function of distributing the same packet to a plurality of clients in a client server type network, and a network system including the function.
クラウドコンピューティングの普及に伴い、データセンター事業者は多岐に渡りそれぞれ特徴のあるサービスをエンドユーザへ提供することが必要となっている。データセンターにおけるネットワークの形態はサーバ−クライアント通信となることが多くそれぞれの設置場所に関わらず、クライアントが同等のサービス提供を受けられる点にクラウドコンピューティングの利点があるといってもよい。また、ネットワーク上を流れるパケットの種類も従来の1対1通信から1対n、n対nへと様々な変貌を遂げている。マルチキャスト通信に代表される1対n通信においては、例えばサーバから各クライアントへ情報を配信するサービスにおいて、配信されたパケットは転送網に配備されたネットワーク装置内での遅延や伝送遅延などが原因で必ずしも全クライアントに同時に到着するとは限らない。 With the spread of cloud computing, data center operators are required to provide a wide variety of services to end users. The form of the network in the data center is often server-client communication, and it can be said that there is an advantage of cloud computing in that the client can receive an equivalent service regardless of the installation location. In addition, the types of packets flowing on the network have undergone various changes from the conventional one-to-one communication to one-to-n and n-to-n. In one-to-n communication typified by multicast communication, for example, in a service that distributes information from a server to each client, the distributed packet is caused by a delay or a transmission delay in a network device arranged in the transfer network. It does not necessarily arrive at all clients at the same time.
クラウドコンピューティングの普及に伴い、データセンター事業におけるサーバ−クライアント通信は今後も増加していく傾向にあると考えられる。例えば、1台のサーバに接続された複数のクライアントが存在する状況では、マルチキャスト通信に代表される1対nの通信で、サーバから各クライアントへ情報を配信するサービスにおいて、配信されたパケットは転送網に配備されたネットワーク装置内での遅延や伝送遅延などが原因で必ずしも全クライアントに同時に到着するとは限らず、物理的な距離やデータ伝送速度の問題で遅延が発生する可能性がある。例えば証券や金融のような業界においては、情報の伝達時間に関する価値が向上している。 With the spread of cloud computing, server-client communication in the data center business is likely to continue to increase. For example, in a situation where there are a plurality of clients connected to a single server, the distributed packet is transferred in a service for distributing information from the server to each client by 1-to-n communication represented by multicast communication. Due to delays and transmission delays in the network devices deployed in the network, it does not always arrive at all clients at the same time, and delays may occur due to physical distance and data transmission speed problems. In industries such as securities and finance, the value of information transmission time is increasing.
特許文献1の技術では配信ネットワークにおいて、パケット情報を同期するために、パケット情報に伝送時間インジケータを組み込み、伝送時間インジケータ後の時間オフセットまでパケット情報を保持しておく機能を有するネットワーク機器を用いて、配信を受ける側でパケット情報を同期させる方法が記載されている。しかし、本方式では配信する側および配信される側の双方に同一の仕組みを導入しなければならなかった。また、パケット情報そのものに伝送時間インジケータという情報を追加しなければならず、自ずと帯域を逼迫する可能性があることが課題として挙げられる。
In the technique of
本発明の目的は、物理的な距離や伝送速度に関わらず、同一時刻にパケットを到着させる仕組みを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a mechanism for arriving at the same time regardless of the physical distance and transmission speed.
本発明の目的を達成するために、本発明のネットワークシステムは、マルチキャスト通信に代表される1対n通信において、事前にパケットの宛先までの遅延時間を計算し、計算された遅延時間を考慮した上でネットワークの公平性を保つためにパケット到着時刻を同期させる機能を有する装置を備えている。この機能では、物理的な距離に関わらず、サーバ相当の装置から複数台のクライアント向けのパケットにおいても送信側で伝送遅延を考慮し、パケットの送出タイミングをずらして送信することで到着パケットを同期させている。配信サーバやマルチキャストパケット送出ルータ等に代表されるネットワーク機器が接続し、複数の宛先に送信されるネットワークにおいて、上記の機能を有するパケット同期装置を接続し、予め伝送遅延を計算し、パケットの送出タイミングをずらすことで拠点の位置に関わらず、同一時刻にパケットを到着させる。 In order to achieve the object of the present invention, the network system of the present invention calculates a delay time to a packet destination in advance in one-to-n communication represented by multicast communication, and considers the calculated delay time. In order to maintain the fairness of the network, a device having a function of synchronizing packet arrival times is provided. With this function, regardless of the physical distance, packets sent to multiple clients from a server-equivalent device can be transmitted on the transmission side in consideration of transmission delays, and the incoming packets can be synchronized by shifting the packet transmission timing. I am letting. A network device represented by a distribution server, a multicast packet sending router, etc. is connected, and in a network that is sent to multiple destinations, a packet synchronization device having the above functions is connected, a transmission delay is calculated in advance, and a packet is sent By shifting the timing, packets arrive at the same time regardless of the location of the base.
さらに、パケット配信の遅延時間の誤差に基づいて、各パケットの送出タイミング(送出間間隔)を補正することによって、パケット配信の遅延時間によらず、全パケットの受け取り時間が同じくなるように制御する。 Further, by adjusting the transmission timing (inter-transmission interval) of each packet based on the error of the packet delivery delay time, control is performed so that the reception times of all packets are the same regardless of the packet delivery delay time. .
本発明によれば、クラウドコンピューティングにて提供される各種サーバでのマルチキャスト通信、ブロードキャスト通信、複数の宛先を持つユニキャスト通信において配下の全ユーザに対してパケットの同時到着を実現でき、ユーザ拠点の物理的な場所に関わらず、情報伝達の時間的な公平性を保障することができる。上記、サービスを提供することは金融や証券といった、情報伝達時間の公平性が企業や個人の利益や不利益に直結する業種に非常に優遇されるサービスとなることが期待される。また、物理的な場所を考慮せずにインフラが構築できるという点においても昨今のクラウドコンピューティングと非常に親和性があり、且つ今後も課題となっていくであろうネットワークインフラの公平性を解決する一解となることも期待できる。 According to the present invention, simultaneous arrival of packets can be realized for all subordinate users in multicast communication, broadcast communication, and unicast communication with a plurality of destinations provided by various servers provided in cloud computing. Regardless of the physical location, the time fairness of information transmission can be guaranteed. Providing the services mentioned above is expected to be a service that is highly preferential for industries such as finance and securities, where the fairness of information transmission time is directly linked to the profits and disadvantages of companies and individuals. In addition, it is very compatible with recent cloud computing in that infrastructure can be constructed without considering the physical location, and solves the fairness of network infrastructure that will continue to be an issue in the future. It can also be expected to be a solution.
以下、図面を用いて実施例を説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
本実施例では、複数台の宛先にパケットを送付するサーバ101からクライアントA103、クライアントB104、クライアントC105にパケットを送付するネットワークにおいて、クライアントA103、クライアントB104、クライアントC105にパケットを同時に到着させる機能を備えたパケット同期装置102の例を説明する。図1は、本実施例のパケット同期装置102を備えたクライアント−サーバ型のシステム構成図の例である。図中101は各クライアントに対して各種情報の配信を行うサーバ、102はサーバ101から配信された情報を各クライアントに同時にパケットを到着させるためにパケットをコピーし後述の各クライアントに対する遅延情報を考慮した上でパケットをコピー、送出する機能を具備したパケット同期装置、103はサーバ101から中距離程度離れた場所に位置するクライアントA、104はサーバ101から短距離程度離れた場所に位置するクライアントB、105はサーバ101から長距離程度離れた場所に位置するクライアントCである。
In this embodiment, the
図2は本実施例を実現するパケット同期装置の構成図の例である。図2で示すパケット同期装置は以下で構成されている。図2中、201は各クライアントに対する遅延情報を後述の方法にて計算されたパケット送出のタイミングをずらす制御を行う遅延情報制御部、202はパケット遅延情報テーブルおよび複数宛先パケット格納テーブルを保持しているメモリ、203はパケット遅延情報を保持しているパケット遅延情報テーブル、204は送出をずらすパケットの各宛先が格納されている複数宛先パケット格納テーブル、205は遅延時間の計算を行うCPU、206は送出をずらすパケットを宛先毎に格納している複数宛先パケット格納部(一種のデータバッファ)、207は外部装置とのインタフェース部分である入出力装置である。 FIG. 2 is an example of a configuration diagram of a packet synchronization apparatus that implements the present embodiment. The packet synchronization apparatus shown in FIG. 2 is configured as follows. In FIG. 2, 201 is a delay information control unit that controls the delay information for each client to shift the packet transmission timing calculated by the method described later, and 202 holds a packet delay information table and a multi-destination packet storage table. , 203 is a packet delay information table holding packet delay information, 204 is a multi-destination packet storage table storing each destination of packets whose transmission is shifted, 205 is a CPU for calculating delay time, 206 is A multi-destination packet storage unit (a kind of data buffer) that stores packets for which transmission is shifted for each destination, and 207 is an input / output device that is an interface part with an external device.
図1で構成されるシステムにおいて、サーバ101はあるネットワークを介してクライアントA103、クライアントB104、クライアントC105と接続されている。この際、ネットワークはL2/L3(L2、L3はネットワークスイッチ)に関わらず、またVPN(Virtual Private Network)などのプロトコルにも依存することはない。また、同一キャリアのネットワークであることが望ましいが他キャリアを介した通信でもよい。ここで各クライアントA103、クライアントB104、クライアントC105は企業や個人のPC端末でも前段で集約しているスイッチやルータであること想定している。本システムにおいてパケット同期装置102はサーバの配下に接続され、配下に接続されるクライアントとネットワークを介して伝送遅延の計算を行う。以下、伝送遅延の計算方法ならびにパケット送出からクライアントに同時に到着させるための仕組みについて図1、図2および図3のシーケンス図を用いて説明を行う。
In the system configured in FIG. 1, a
サーバ101から各クライアントA103、クライアントB104、クライアントC105向けにパケットを送出すると、パケット同期装置102の入出力装置207はサーバ101から受信したパケットが複数のアドレス向けであると認識する。パケット同期装置102は受信したパケットの宛先であるクライアントA103、クライアントB104、クライアントC105それぞれに対して、図5に示すパケットに送信時刻である現在の時刻情報を印加したパケットを送付する(ステップ301)。上記パケットを受信した各クライアントA103、クライアントB104、クライアントC105は、自身がパケットを受け取った時刻を本パケットに印加してパケット同期装置102へ返送する(ステップ302)。なお、本パケットの宛先が不明である場合、パケット同期装置102はネットワーク106へマルチキャストパケットを送付し、配下に存在するクライアントからの返信を待って自身の時刻情報を印加したパケットを送付する。本シーケンスは複数宛先パケットが到着したタイミングで実施してもよいが、予め本パケットが送付される可能性のある全クライアント向けに宛先確認を行ってもよい。また、後述のパケット遅延情報テーブル203に格納可能な宛先は管理者が設定を行ってもよいし、自動的に設定してもよい。
When the
なお、本実施例に登場する各機器(サーバ101、パケット同期装置102、クライアントA103、クライアントB104、クライアントC105)はネットワークタイムプロトコル(Network Time Protocol:NTP)や高精度時間プロトコル(Precision Time Protocol:PTP)などによって予め同一の時刻同期がされていることとし、各機器での時刻は同一であることを前提としている。時間基準は前記記載に限定することはなく、いかなる方法をもって時刻同期を行っていてもよいものとする。
Each device (
各クライアントA103、クライアントB104、クライアントC105からのパケットを受け取ったパケット同期装置102は受信したパケット情報を遅延時間情報テーブル401へ格納する。CPU205は格納された遅延時間情報テーブル401内のパケット同期装置102が印加した送信時刻405と各クライアントA103、クライアントB104、クライアントC105が印加した受信時刻406から遅延時間407を計算する。遅延情報制御部201は遅延時間情報テーブル401内の遅延時間407を参照し、該当パケットで送付する宛先の中から最も遅延の長い宛先を基準にし、各パケットの送出時刻を決定する。最も遅延時間が長いクライアントに対する各クライアントのパケットの送出遅延時間の決定方法は後述する。該当パケットはペイロード(Payload データ本体)504の部分を変更することなく各宛先IPアドレスへ送付するパケットをパケット同期装置102によって生成される。生成されたパケットは前述遅延情報テーブル401内遅延時間407に格納されている値に従いクライアントへ送付される(ステップ303)。
The
ここで、図6を用いて、各クライアントへのデータ送出の出発遅延時間を求める手順を説明する。図6は、サーバからのパケットの出発時刻TSと各クライアントへのパケットの到着時刻TA、TB,TCの関係を示した図であり、縦軸には各クライアントのサーバからの距離Lを示し、各距離に対応した位置に各クライアントの到着時刻を示す横軸を表記した。 Here, the procedure for obtaining the departure delay time of data transmission to each client will be described with reference to FIG. 6, the starting time T S and arrival time T A of the packet to each client packet from the server, T B, is a diagram showing the relationship of T C, the vertical axis a distance from the server for each client L is shown, and the horizontal axis indicating the arrival time of each client is shown at a position corresponding to each distance.
傾斜した2重の矢印は、サーバからクライアントに全データを送出する際に有限の時間を要することを示している。送出するデータの全データ量をS(bit)、単位時間におけるデータの送出又は受信する量である転送速度をv(bit/sec)とすると、全データの送出又は受信に要する時間Δ(sec)はS/vとなる。但し、サーバ、各クライアントにおけるvは同じとする。 The inclined double arrows indicate that it takes a finite time to send all data from the server to the client. If the total amount of data to be sent is S (bit), and the transfer rate, which is the amount of data sent or received in unit time, is v (bit / sec), the time required for sending or receiving all data Δ (sec) Becomes S / v. However, v is the same for the server and each client.
サーバから各クライアントへの伝送路の距離L(km)及びデータの伝送速度P(km/sec)はそれぞれ異なり、伝送路におけるデータ伝送時間はL/P(sec)となる。(伝送速度Pとしては、物理的な伝送速度だけでなく、伝送路の混雑の度合いを考慮した見かけの伝送速度としてもよい)図6に示した傾斜した2重の矢印の傾きの角度をθとすると、データの伝送速度PはP=tanθと表される。即ち、データの伝送速度Pが速いほど、傾斜した2重の矢印の傾きの角度θが大きくなる。図6では、サーバから各クライアントへの伝送路の伝送速度がそれぞれ異なることを図示している。 The distance L (km) of the transmission path from the server to each client and the data transmission speed P (km / sec) are different, and the data transmission time in the transmission path is L / P (sec). (The transmission rate P may be not only a physical transmission rate but also an apparent transmission rate in consideration of the degree of congestion in the transmission path.) The angle of inclination of the inclined double arrow shown in FIG. Then, the data transmission rate P is expressed as P = tan θ. That is, the higher the data transmission speed P, the larger the inclination angle θ of the inclined double arrow. FIG. 6 illustrates that the transmission speed of the transmission path from the server to each client is different.
サーバからのパケットの出発時刻TSと各クライアントへのパケットの到着時刻TA、TB,TCの差は、各クライアントkの遅延時間TKであり、この値には、サーバからの距離L及び各伝送速度Pの影響が含まれている。各遅延時間TKの中で最長のものを最長遅延時間Tmとすると、遅延時間が最長のクライアントへパケットを送出した後、他のクライアントkへパケットを送出する際の送出遅延時間τkはτk=Tm−TKで与えられる。サーバから各クライアントへのパケット送出の出発時間を、この送出遅延時間だけ遅らせることにより、各クライアントへのパケットの到着時刻が同じになる。 The difference between the departure time T S of the packet from the server and the arrival times T A , T B , and T C of the packet to each client is the delay time T K of each client k, and this value includes the distance from the server The influence of L and each transmission rate P is included. When the longest delay time T m of the longest among the delay times T K, after a delay time has sent the packet to the longest of the client, the delivery delay time tau k when sending packets to other clients k It is given by τ k = T m -T K. By delaying the departure time of the packet transmission from the server to each client by this transmission delay time, the arrival time of the packet to each client becomes the same.
本実施例1で挙げるとすれば遅延時間情報テーブル401の遅延時間407に従い、遅延時間が最長である宛先IPアドレスが30.1.1.75のNo.3の宛先パケットを送出した1.0秒後に、宛先IPアドレスが20.5.5.101のNo.1のパケットを送出し、更に、その0.5秒後に宛先IPアドレスが10.5.5.112のNo.2のパケットを送出することで各クライアントへの到着時刻を同期することが可能である。即ち、最長の遅延時間に対する遅延時間の差分の時間だけパケット送出の時間を遅らせることで、パケットの到着時刻を同じにできる。
In the first embodiment, in accordance with the
また、該パケットが到着すれば前回(ステップ301、302)同様到着連絡パケットをやり取りし、到着確認結果をフィードバックし、遅延時間情報テーブル401を更新し、該宛先毎の遅延時間407を再計算することで遅延時間407の精度を向上することも可能である。また、実際に配信したパケットが同時に到着したかを確認するために、遅延時間の計算を該パケットで実施してもよい。遅延時間情報テーブルに記載の内容は外部端末から確認可能でありネットワーク管理者が手動で確認することも可能であり、自動的に外部端末へ情報を伝送することも可能である。また、上記のように、伝送速度Pは、物理的な伝送速度だけでなく、伝送路の混雑の度合いによって見かけ上、伝送速度が変化するので、遅延時間を何回か計測し、その平均値を用いることで、遅延時間407の信頼度が向上する。遅延時間407に従ったパケット送信を実施するために該パケットはパケット格納部206へ格納され、遅延制御指示部201の指示に従い、パケットを送付する。
If the packet arrives, the arrival notification packet is exchanged in the same manner as the previous time (
なお、このパケットの送付を制御する方法はスケジューリングによるもの、キューに蓄積するものなどといった形態であってもよい。上記一連の処理をパケット同期装置102で実行、確認することでクライアント−ユーザ間のネットワークに障害が発生し、一度設定された宛先毎の遅延時間407通りに送信するとパケットの同期が取れなくなるという事象を回避することができる。
Note that the method for controlling the sending of the packet may be in the form of scheduling, a method of accumulating in a queue, or the like. An event in which a failure occurs in the network between the client and the user by executing and confirming the above-described series of processing by the
特許文献1に記載のパケット情報に伝送時間インジケータを組み込み伝送時間インジケータ後の時間オフセットまで該パケット情報を保持する方法では、ソースからエンドユーザ収容拠点まで何段階もの伝送時間インジケータを設定しなければならず、受信側でパケットを不要に保持し続けなければならない可能性もあった。そのため遅延を減らすための全体の最適化に必要なパラメータが多く、処理も煩雑なものとなっていた。本方式であればエンドエンドでの遅延状況を把握でき、ネットワーク網に依存することなくシステム構築が可能であるという利点を持つ。本実施例において、実施例1で示したパケット同期方法のみに限定せず、伝送遅延の計算方法およびパケットを同期する方法の例を説明する。
In the method of incorporating the transmission time indicator into the packet information described in
前述実施例1で既に説明した同一の符号および構成に関しては、説明を省略する。実施例1では宛先毎のパケット遅延情報テーブル203内の遅延時間407をクライアント−サーバ間でNTPの時刻同期のシーケンスを応用して遅延時間を計算し、宛先毎にパケットを送付するタイミングを決定しているが、本方式のみならずサーバ−クライアント間に位置する全てのネットワーク機器で徐々にパケットを遅延させネットワーク全体で複数宛先パケットの同期を実現するシステムも検討することができる。その際、遅延時間の計算方法として、本方式の通り時刻情報をあるパケット同期装置相当のものから送信し、対向のネットワーク機器で受信した時刻情報を返信することで、実際にパケットを伝送するのに必要な時間を計算する方法でもよいが、精度を向上することは出来ないが距離と経由ネットワーク機器との総和で各クライアントの遅延時間を固定的に決定する方法でも、その他遅延計算の方法はいかなる方法をとってもよい。
Description of the same reference numerals and configurations already described in the first embodiment is omitted. In the first embodiment, the
以上で、サーバ101から送付されたパケットがパケット同期装置102、ネットワーク106を介して各クライアントA103、クライアントB104、クライアントC105へ到着するタイミングを同期するための処理フローの説明を終了する。パケット同期装置102から各クライアントA103、クライアントB104、クライアントC105へ時刻同期パケットを送付し、遅延情報407を繰り返して遅延状況を常に把握することでサーバ101からの複数宛先パケットを全クライアントに同時に到着させることが可能である。
(各クライアントに対する遅延時間の誤差と全データの送出時間Δとによる遅延の補正)
上記の実施例では、サーバ101から各クライアントへパケットを送出する際の遅延時間の予め計測した値の誤差は無いものと仮定したが、サーバからクライアントへの伝送路の状況に応じて遅延時間がばらつき、遅延時間の誤差が生じる。パケット送出の遅延時間のばらつきは、伝送路の長さが長いほど、また伝送速度が遅いほど伝送路の状況によって影響を受け易く、遅延時間の誤差は大きくなると考えられる。その結果、上記のようにパケット送出のサーバからの出発時刻を予め遅延させても各クライアント側でパケットを受け取る時間が揃わなくなる。
Above, description of the processing flow for synchronizing the timing which the packet sent from the
(Correction of delay by error of delay time for each client and sending time Δ of all data)
In the above embodiment, it is assumed that there is no error in the value measured in advance for the delay time when the packet is transmitted from the
一方、図6では、全(パケット)データを送出又は受信するのに要する時間Δは、各クライアントに対して同一としたが、下記のように、遅延時間の誤差と全データの送出時間Δを考慮して、パケット送出のサーバからの出発時刻の遅延時間を更に調節することにより、全データの始めを受信する時間と終わりを受信する時間を、各クライアントでほぼ同一にできる。 On the other hand, in FIG. 6, the time Δ required to send or receive all (packet) data is the same for each client, but the error in delay time and the sending time Δ for all data are as follows. In consideration, by further adjusting the delay time of the departure time from the packet transmission server, the time to receive the beginning and the end of all data can be made substantially the same at each client.
上記の前提及び遅延の補正の概要は以下のようになる。 The outline of the above assumption and delay correction is as follows.
(1)遅延時間が長いパケットに対しては、サーバからの各パケットの送出の時間間隔を短くする。この場合は、遅延時間の大きな誤差のため、クライアント側での全データの始めを受信する時間と終わりを受信する時間との時間間隔が広がる可能性がある。 (1) For packets with a long delay time, the transmission time interval of each packet from the server is shortened. In this case, due to a large error in the delay time, there is a possibility that the time interval between the time for receiving the start of all data and the time for receiving the end on the client side may be widened.
(2)遅延時間が短いパケットに対しては、サーバからの各パケットの送出の時間間隔を長くする。この場合は、遅延時間の誤差が小さいため、クライアント側での全データの始めを受信する時間と終わりを受信する時間との時間間隔はあまり広がらない。 (2) For packets with a short delay time, the transmission time interval of each packet from the server is increased. In this case, since the error of the delay time is small, the time interval between the time for receiving the start of all data and the time for receiving the end on the client side is not so wide.
(3)全データの送出時間Δkと遅延時間の誤差σkの2倍との和が各クライアントkで同じになるように、各クライアントに対してサーバからのパケットの送出の時間間隔を調節し、かつ、全データ(パケット列)の中央のパケットを受信する時の時間が一致するように、上記に述べた、パケット送出のサーバからの送出開始時の遅延時間を調整する。図7に、上記の(1)と(2)の状態を説明する図を示す。 (3) such that the sum of twice the error sigma k of the delay time and the transmission time delta k of all data is the same for each client k, adjust the time interval of transmission of packets from the server to each client In addition, the delay time at the start of transmission from the packet transmission server described above is adjusted so that the time when the central packet of all data (packet string) is received matches. FIG. 7 is a diagram for explaining the states (1) and (2).
図7に基づいて、パケット送出の遅延に対する補正の手順を説明する。
(1)各クライアント(k)について遅延時間Tkを何回か計測し、その平均値<Tk>と誤差(標準偏差)σkを求め、図4の遅延時間情報テーブル401に保存する。時間帯によって伝送路の状況が変化することを考慮して、更に時間帯ごとの遅延時間の平均値と誤差を各クライアントごとに保持し、時間帯に応じてパケット送出の遅延に対する補正すれば、補正の精度が向上する。
Based on FIG. 7, a procedure for correcting a packet transmission delay will be described.
(1) The delay time T k is measured several times for each client (k), and the average value <T k > and error (standard deviation) σ k are obtained and stored in the delay time information table 401 of FIG. Considering that the situation of the transmission path changes according to the time zone, further holding the average value and error of the delay time for each time zone for each client, and correcting for the packet transmission delay according to the time zone, The accuracy of correction is improved.
ここで、複数のクライアントに対して平均値<Tk>と誤差σkとの間に正の相関がある、即ち、σk∝<Tk>であれば、以下に述べる補正では、<Tk>が最大のクライアントのσkを基準としてもよい。 Here, if there is a positive correlation between the average value <T k > and the error σ k for a plurality of clients, that is, if σ k ∝ <T k >, the correction described below uses <T It may be based on σ k of the client with the largest k >.
また、以下に述べる補正では、平均値<Tk>と誤差σkとは独立として扱っているが、相対誤差σk/<Tk>が大きい場合は、伝送路の距離の長さに伴う誤差要因よりも外乱要因、例えば、伝送路の途中に存在するルータなどのようなネットワークの構成要素における動作の変動などの不確定な要因が大きいことを示す。このような場合、実際にデータを受信する際のクライアント側での全データの受信所要時間の変動が大きくなる可能性がある。
(2)遅延時間の平均値<Tk>が最大のクライアント(Mとする)の<Tm>を基準として、図6に示したように、この<Tm>と各クライアントkの<Tk>との差分から、全データの中央のパケットに対する出発遅延時間τk=<Tm>−<Tk>を求める。図7の斜め破線の矢印は、全データの中央のパケットに対する遅延を表しており、各クライアントでは、図6と同様に、全データの中央のパケットに対して受信時間が一致していることを示している。
(3)パケットの総数をnとし、クライアントMに対するサーバからの各パケットの送出(時間)間隔δm(δmはパケット送出間隔の最小値)とすると、サーバからクライアントMへの全データの送出時間ΔmはΔm=(n−1)δmとなり、遅延時間の誤差σmを含む、クライアントMでの全データ(パケット)の受信所要時間Wmは、Wm=Δm+2σmとなる。他のクライアントkについても同様に、Δk=(n−1)δk、Wk=Δk+2σkとなる。一般に、遅延時間Tkが長いものほど、その誤差σkは大きくなるが(σm>σk)、パケット送出の遅延に対する補正では、遅延時間の長さとは無関係に遅延時間の誤差σkが最大のものをσmとしてもよい。
(4)クライアントM及び各クライアントkでも全データ(全パケット)の受信所要時間が同じくなるようにするために、Wk=Δk+2σk=(n−1)δk+2σkが、Wm=Δm+2σm=(n−1)δm+2σmと同じであるという条件から、サーバから各クライアントkに対するパケットの送出間隔δkは、δk=δm+2(σm−σk)/(n−1)となる。ここで、σm>σkであるからδk>δmとなり、遅延時間の誤差が小さいものほどパケットの送出間隔を長くすれば、統計的に見て、各クライアント側での全データの受信所要時間が同じくなり、かつ、全データ(全パケット)の始めのパケットの受信時間と終わりのパケットの受信時間が同じになることが期待される。
(5)図6を用いて説明したサーバから各クライアントへのデータの出発遅延時間τkに対する補正量は−Δk/2であり、全データの始めのパケットに対する出発遅延時間は、τk→τk−Δk/2と補正される。ここで、基準となるクライアントMに対する出発遅延時間τmの補正量は−Δm/2であり、他のクライアントkに対する出発遅延時間τkの補正量は−Δk/2=−(Δm/2+(σm−σk))となる。但し、Δk>Δmである。
Further, in the correction described below, the average value <T k > and the error σ k are treated as independent. However, when the relative error σ k / <T k > is large, it depends on the length of the transmission path distance. It shows that there are more uncertain factors such as fluctuations in the operation of network components such as routers in the middle of the transmission path than disturbance factors. In such a case, when the data is actually received, there is a possibility that the fluctuation of the time required for receiving all the data on the client side becomes large.
(2) Using <T m > of the client (M) having the largest average delay time <T k > as a reference, as shown in FIG. 6, <T m > and <T of each client k From the difference from k >, the departure delay time [tau] k = < Tm >-< Tk > is obtained for the central packet of all data. The diagonally dashed arrows in FIG. 7 represent the delay with respect to the central packet of all data, and each client indicates that the reception time is the same for the central packet of all data as in FIG. Show.
(3) If the total number of packets is n and the transmission (time) interval of each packet from the server to the client M is δ m (δ m is the minimum value of the packet transmission interval), all data is transmitted from the server to the client M. time delta m comprises Δ m = (n-1) δ m , and the delay time error sigma m, required reception time W m of all the data (packet) on the client M is a W m = Δ m + 2σ m Become. Similarly, for other clients k, Δ k = (n−1) δ k and W k = Δ k + 2σ k . In general, the longer the delay time T k is, the larger the error σ k is (σ m > σ k ). However, in the correction for the packet transmission delay, the error σ k of the delay time is not related to the length of the delay time. The maximum value may be σ m .
(4) W k = Δ k + 2σ k = (n−1) δ k + 2σ k is expressed as W m so that the time required for receiving all data (all packets) is the same in the client M and each client k. = Δ m + 2σ m = ( n-1) from the condition that is the same as the δ m + 2σ m, the transmission interval [delta] k of packets from the server for each client k, δ k = δ m +2 (σ m -σ k) / (N-1). Here, since σ m > σ k , δ k > δ m , and the smaller the delay time error, the longer the packet transmission interval, the statistical reception of all data on each client side It is expected that the required time will be the same, and the reception time of the first packet and the reception time of the last packet of all data (all packets) will be the same.
(5) The correction amount for the departure delay time τ k of data from the server to each client described with reference to FIG. 6 is −Δ k / 2, and the departure delay time for the first packet of all data is τ k → It is corrected to τ k −Δ k / 2. Here, the correction amount of the departure delay time τ m for the reference client M is −Δ m / 2, and the correction amount of the departure delay time τ k for the other clients k is −Δ k / 2 = − (Δ m / 2+ (σ m −σ k )). However, it is (DELTA) k > (DELTA) m .
以上のことから、遅延時間の誤差に基づいて、パケットの出発遅延時間と各パケットの送出間隔が各クライアントごとに補正される。 As described above, the departure delay time of the packet and the transmission interval of each packet are corrected for each client based on the error of the delay time.
以上のような補正によって、クライアント側での全データの始めを受信する時間と終わりを受信する時間とがほぼ同一となる可能性(確率)が高くなり、各クライアント間でのパケット受信に伴う不公平感が低減される。 The above correction increases the possibility (probability) that the time for receiving the start of all data and the time for receiving the end on the client side are almost the same. A sense of fairness is reduced.
本実施例によれば、とあるネットワークで複数の宛先に送付されるパケットに対し、拠点の物理的な距離に関わらず各クライアントに同時にパケットを到着される機能を有することで、パケットの時間的公平性を確保し、通信キャリアはより魅力的なサービスを提供することができるという効果がある。 According to the present embodiment, a packet sent to a plurality of destinations in a certain network has a function of arriving at each client at the same time regardless of the physical distance of the base, so that the time of the packet There is an effect of ensuring fairness and enabling communication carriers to provide more attractive services.
101 サーバ
102 パケット同期装置
103 クライアントA
104 クライアントB
105 クライアントC
201 遅延情報制御部
202 メモリ
203 パケット遅延情報テーブル
204 パケット格納テーブル
205 CPU
206 パケット格納部
207 入出力装置
104 Client B
105 Client C
201 Delay
206 Packet storage unit 207 I / O device
Claims (3)
前記複数のクライアントのそれぞれに複数回データを送信した時の送出時刻と前記複数のクライアントのそれぞれが前記データを受信した時の受信時刻から計算した遅延時間の平均値と複数回データを送信した時の前記遅延時間の誤差とを、前記複数のクライアントに対応して保持し、
前記計算した遅延時間の平均値に基づいて、前記複数のクライアントの何れもが所定の時刻にパケットを受信するための、前記複数のクライアントのそれぞれに対するパケットの出発遅延時間を求め、
前記誤差が最大のクライアントに対して、前記複数のパケットの数、各パケット送出間隔の最小値、及び前記誤差に基づいて、前記複数のパケットを前記誤差が最大のクライアントが受信するための所要時間を求め、
前記誤差が最大であるクライアント以外のクライアントのそれぞれに対して、前記所要時間、及び当該クライアントの前記遅延時間誤差に基づいて、各パケット送出間隔を求め、
前記求めた各パケット送出間隔に基づいて、前記パケットの出発遅延時間を補正し、
前記複数のクライアントに対して、前記遅延時間の平均値が最大の前記クライアントが前記所定の時刻に前記複数のパケットの中央にあるパケットを受信するための送出時刻から、前記補正された出発遅延時間だけ送出時刻を遅らせて前記複数のパケットの送信を開始することを特徴とする到着パケット同期方法。 An arrival packet synchronization method in a network system in which a server and a plurality of clients are connected via a network, and the same data consisting of a plurality of packets is transmitted from the server to each of the plurality of clients. ,
When the transmission time when data is transmitted a plurality of times to each of the plurality of clients and the average value of the delay time calculated from the reception time when each of the plurality of clients receives the data and when the data is transmitted a plurality of times And an error of the delay time in correspondence with the plurality of clients,
Based on the average value of the calculated delay times, obtain a packet departure delay time for each of the plurality of clients for each of the plurality of clients to receive the packet at a predetermined time;
The time required for the client having the maximum error to receive the plurality of packets based on the number of the plurality of packets, the minimum value of each packet transmission interval, and the error for the client having the maximum error. Seeking
For each client other than the client having the maximum error, obtain each packet transmission interval based on the required time and the delay time error of the client,
Based on the determined packet transmission interval, the departure delay time of the packet is corrected,
For the plurality of clients, the corrected departure delay time from a transmission time for the client having the maximum average delay time to receive a packet at the center of the plurality of packets at the predetermined time. An arrival packet synchronization method, wherein transmission of the plurality of packets is started by delaying a transmission time by a predetermined amount.
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