JP5959740B2 - 通信システムの負荷制御方法、集線装置及び通信システム - Google Patents
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Description
IPTV等の映像配信は、わずかな障害によってもその影響が顕著に発現してしまうため、Webブラウジング等に比べ高い信頼性が要求される。
そこで、集線装置が複数のアクセス装置にマルチキャストで配信する方法が広く普及しており、その実現方法として、IGMP(Internet Group Management Protocol)やMLD(Multicast Listener Discovery)がある。
次に、集線装置は複数のアクセス装置にブロードキャストし、受信を希望するアクセス装置は情報を取得し、受信を希望しないアクセス装置は情報を破棄する(例えば非特許文献1)。
そこで、集線装置と受信を希望しないアクセス装置との間で効率的に帯域を利用するために、代理応答(プロキシ)が利用される(例えば非特許文献2)。
プロキシは、集線装置が受信を希望するアクセス装置を確認したときに、集線装置が情報ソースにMLDフレームを送出することでマルチキャストストリーム(以下、マルチキャストストリームを、MCストリームと呼ぶ)の配信を要求し、受信を希望するアクセス装置にのみMCストリームをマルチキャスト配信する。よって、集線装置と受信を希望しないアクセス装置との間で効率的に帯域を利用できるという利点がある。
つまり、複数のアクセス装置を配下に持つ集線装置で構成される通信システムが、チェーン型やツリー型のように多段に接続された大規模通信システムである場合、上位の集線装置に帰属するアクセス装置数は、下位の集線装置に帰属するアクセス装置数よりも多くなるため、上位の集線装置ほどプロキシ処理の負荷が増大するという問題が生じる。
この問題の解決策として、上位の集線装置の処理能力を向上させることが考えられるが、集線装置の仕様が集線装置を配置する階層によって異なることや、上位の集線装置に仕様を合わせたとしても下位の集線装置がオーバースペックとなるなどの理由により、結果としてシステム全体のコストアップに繋がりかねない。
また、複数の集線装置を多段に構成した場合、配信要求のあったアクセス装置のみに適切にマルチキャスト配信するためには集線装置毎にプロキシ処理の一環としてフィルタ設定を実施する必要があるが、同じMLDフレームを集線装置毎に繰り返しプロキシ処理することとなるため、特に上位の集線装置ではプロキシ処理の負荷が増大する。
さらに、集線装置毎にプロキシ処理を行わずに、他の集線装置に対してフィルタ設定を行えるようにしたので、プロキシ処理の負荷増大を抑え、効率的な帯域利用というプロキシ本来の機能を損なわずに帯域を効率的に利用できる効果がある。
実施の形態1.
図1には、複数のアクセス装置を配下に持つ集線装置を、チェーン型に多段に接続した場合の通信システムの全体構成図を示す。
アクセス装置31およびアクセス装置32から成る複数アクセス装置30は、下位集線装置10に接続される。なお、図1ではアクセス装置31およびアクセス装置32の2つのアクセス装置を図示しているが、複数アクセス装置30を構成するアクセス装置の数は任意でよい。
アクセス装置41およびアクセス装置42から成る複数アクセス装置40は、上位集線装置20に接続される。なお、図1ではアクセス装置41およびアクセス装置42の2つのアクセス装置を図示しているが、複数アクセス装置40を構成するアクセス装置の数は任意でよい。
なお、図1では下位集線装置10および上位集線装置20の2つの集線装置をチェーン型に接続したものを示したが、3つ以上の集線装置をチェーン型に接続してもよい。
アクセス装置31が下位集線装置11の配下にあり、下位集線装置11は上位集線装置21に接続される。上位集線装置21は、情報ソース50に接続される。
プロキシ処理部111、プロキシ処理部211は、MLDフレームに対してプロキシ処理を行う。
フィルタ部112、フィルタ部212は、MCストリームをフィルタリングする。
アクセス装置31から発出されたMLDフレーム(配信要求)を下位集線装置11が受信し、プロキシ処理部111にて処理対象のMLDフレームに対するフィルタ設定をフィルタ部112に行う。
下位集線装置11でプロキシ処理されたMLDフレームは、上位集線装置21に転送される。そして、プロキシ処理部211にて再度プロキシ処理され、フィルタ設定がフィルタ部212に対して行われる。
上位集線装置21でプロキシ処理されたMLDフレームは、情報ソース50に転送され、情報ソース50は、MLDフレームに対応するMCストリームを発出する。
MCストリームは、フィルタ部112、フィルタ部212にてフィルタリングされ、所望のアクセス装置(この説明においてはアクセス装置31)に転送される。
図3〜6には、本発明の実施の形態1に係る集線装置を、図1のようにチェーン型に多段に接続した際の構成および実質的な制御フローを示す。なお、図3〜6は、本発明の実施の形態1に係る集線装置でプロキシ処理を行う場合の要部拡大図であり、各集線装置の配下のアクセス装置の一部、集線装置の内部構成の一部等については、適宜省略している。また、集線装置をチェーン型に2段接続したものを例として説明するが、3段以上に接続してもよいのは、既に述べたとおりである。
アクセス装置31が下位集線装置12の配下にあり、下位集線装置12は上位集線装置22に接続される。アクセス装置41が上位集線装置22の配下にあり、上位集線装置22は情報ソース50に接続される。
下位集線装置12は、プロキシ処理部121、フィルタ部122、プロキシ制御部123、フィルタ設定部124を備える。また、上位集線装置22は、プロキシ処理部221、フィルタ部222、プロキシ制御部223、フィルタ設定部224を備える。
フィルタ部122、フィルタ部222は、MCストリームをフィルタリングする。
プロキシ制御部123はプロキシ処理部121から、また、プロキシ制御部223はプロキシ処理部221から定期的にプロキシ処置負荷状況通知を受け取り、負荷状況に応じて他集線装置のプロキシ制御部に対してプロキシ実施通知またはプロキシ不要通知を送信する。また、他集線装置のプロキシ制御部からプロキシ実施通知またはプロキシ不要通知を受信すると、自集線装置のプロキシ処理部へその通知を送信する。
フィルタ設定部124はプロキシ処理部121から、また、フィルタ設定部224はプロキシ処理部221から、プロキシ処理されたMLDフレームのフィルタ設定通知を受信し、MCストリームの転送先に応じて自集線装置のフィルタ部と他集線装置のフィルタ部に対してフィルタ設定を行う。
図4は、プロキシ処理の負荷が低い(集線装置のプロキシ処理性能が処理負荷状況に対して余裕がある)場合の、実質的な制御フローを示した図である。例として、下位集線装置12の配下のアクセス装置31からMLDフレームが発出された場合を示す。
プロキシ処理の負荷が低い場合、上位集線装置22のプロキシ制御部223は、プロキシ処理部221から、プロキシ処理の負荷が低い旨のプロキシ処理負荷状況通知を受信する。すると、プロキシ制御部223は、下位集線装置12のプロキシ制御部123に対してプロキシ不要通知を送信する。
プロキシ不要通知を受信したプロキシ制御部123は、プロキシ処理部121に対してプロキシ不要通知を送信する。プロキシ処理部121はプロキシ不要通知を受信すると、プロキシ処理を実施しないようになる(OFFになる)。
プロキシ処理部221は、プロキシ処理されたMLDフレームのフィルタ設定通知をフィルタ設定部224に送信する。
フィルタ設定部224は、受信したフィルタ設定通知に基づき、フィルタ部222および下位集線装置12のフィルタ部122にフィルタ設定を行う。
プロキシ処理部221でプロキシ処理されたMLDフレームは情報ソース50に送信され、情報ソース50は、MLDフレームの要求に対応するMCストリームを発出する。
MCストリームは、上位集線装置22のフィルタ部222、下位集線装置12のフィルタ部122を介して、所望のアクセス装置(この説明においてはアクセス装置31)に送信される。
図5は、プロキシ処理負荷が低い状態から高い状態に切り替わる場合の、実質的な制御フローを示した図である。例として、下位集線装置12の配下のアクセス装置31から送信される配信要求に加え、上位集線装置22の配下のアクセス装置41からMLDフレームが送信され、上位集線装置22のプロキシ処理負荷が高くなったため、下位集線装置12にプロキシ処理を移行してプロキシ処理負荷を分散させる場合の動作を示す。
プロキシ処理部221は、プロキシ処理負荷状況通知をプロキシ制御部223へ送信しており、プロキシ制御部223は、このプロキシ処理負荷状況通知によりプロキシ処理負荷が閾値を上回った旨判断すると、下位集線装置12のプロキシ制御部123にプロキシ実施通知を送信する。
従って、プロキシ処理部121からフィルタ設定部124へのフィルタ設定通知、フィルタ設定部124からフィルタ部122とフィルタ部222へのフィルタ設定を実施できるようになる。
図6は、上位集線装置22のプロキシ処理を止める場合の、実質的な制御フローを示した図である。つまり、図5を用いて示した制御フローの続きとして、上位集線装置22から下位集線装置12へプロキシ処理が移行され、元々プロキシ処理を実施していた上位集線装置22のプロキシ処理部221の機能を止める(OFFする)動作について示している。
プロキシ不要通知を受信したプロキシ制御部223は、プロキシ処理部221に対してプロキシ不要通知を転送する。プロキシ処理部221はこのプロキシ不要通知を受信すると、上位集線装置22で受信するMLDフレームのうち、下位集線装置12から受信するMLDフレームのプロキシ処理を実施しないようになる(OFFになる)。
以上のように、上位集線装置22から下位集線装置12へとプロキシ処理が分散された状態において、プロキシ処理が行われる。つまり、アクセス装置31が送信するMLDフレームのプロキシ処理は、上位集線装置22でなく下位集線装置12で行われ、また、該MLDフレームに関するフィルタ設定は、下位集線装置12でのプロキシ処理を受けて、下位集線装置12のフィルタ設定部124によりフィルタ部122とフィルタ部222双方に対して行われる。
すなわち、プロキシ処理負荷の分散後、下位集線装置12は自身の配下のアクセス装置31からのMLDフレームのみをプロキシ処理し、上位集線装置22は自身の配下のアクセス装置41からのMLDフレームのみをプロキシ処理することになる。
アクセス装置41がMLDフレームの送信をやめると、プロキシ処理部221はプロキシ制御部223へプロキシ処理の負荷が低下した旨(プロキシ処理数に関する第2の所定の閾値を下回った旨)のプロキシ処理負荷状況通知を送信する。
すると、プロキシ制御部223は、下位集線装置12のプロキシ制御部123に対してプロキシ不要通知を送信する。また、プロキシ制御部223は、プロキシ処理部221に対して下位集線装置12配下のアクセス装置からのMLDフレームを処理するようプロキシ実施通知を送信する。
これにより、以降、図4を用いて説明したように、上位集線装置22で一括してプロキシ処理を行い、フィルタ設定部224によるフィルタ部222およびフィルタ部122へのフィルタ設定が行われる。
さらに、集線装置毎にプロキシ処理を行わずに、他の集線装置に対してフィルタ設定を行えるようにしたので、プロキシ処理の負荷増大を抑え、効率的な帯域利用というプロキシ本来の機能を損なわずに帯域を効率的に利用できる効果がある。
また、従来の集線装置で発生していたプロキシ処理の重複を解消してプロキシ処理負荷が低い場合と高い場合のそれぞれに対して最適なプロキシ処理方法を提供することができる。
上記実施の形態1では、複数の集線装置をチェーン型に多段に接続した場合について示した。チェーン型に接続した場合、1つの上位集線装置に対して直接接続される下位集線装置は1つであり、つまり、1:1の接続関係にある。
本実施の形態2では、1つの上位集線装置1つに対して直接接続される下位集線装置がN個(Nは2以上の自然数)、つまり、1:Nの接続関係にあるスター型に複数の集線装置を多段接続した場合について説明する。
アクセス装置31およびアクセス装置32から成る複数アクセス装置30は、下位集線装置10に接続される。なお、図7ではアクセス装置31およびアクセス装置32の2つのアクセス装置を図示しているが、複数アクセス装置30を構成するアクセス装置の数は任意でよい。
アクセス装置71およびアクセス装置72から成る複数アクセス装置70は、下位集線装置60に接続される。なお、図7ではアクセス装置71およびアクセス装置72の2つのアクセス装置を図示しているが、複数アクセス装置70を構成するアクセス装置の数は任意でよい。
アクセス装置41およびアクセス装置42から成る複数アクセス装置40は、上位集線装置20に接続される。なお、図7ではアクセス装置41およびアクセス装置42の2つのアクセス装置を図示しているが、複数アクセス装置40を構成するアクセス装置の数は任意でよい。
なお、図7では上位集線装置20に下位集線装置10および下位集線装置60を接続した、1:2の接続関係にあるスター型の接続について示したが、1:Nの接続関係でスター型に接続してもよい。
複数の集線装置をスター型に接続した場合においても、プロキシ処理負荷が低い場合には下位集線装置10、下位集線装置60ではプロキシ処理を実施しない(OFFにする)ことで、上位集線装置20にて一括してプロキシ処理を実施する。このことにより、帯域利用の効率化を図る。
一方、上位集線装置20のプロキシ処理が高い場合には、下位集線装置10は複数アクセス装置30からの、下位集線装置60は複数アクセス装置70からのMLDフレームのプロキシ処理を実施し、上位集線装置20は下位集線装置10および下位集線装置60から受信するMLDフレームのプロキシ処理を実施しないことにより、プロキシ処理を分散させる。
チェーン型の場合、3段以上に集線装置を接続すると、最上位および最下位の集線装置以外は自集線装置に直接接続されている上位集線装置1つ、下位集線装置1つの計2つの集線装置とのプロキシ処理の制御系統を考慮する必要がある。一方、スター型の場合、下位集線装置を増やしたとしても、下位集線装置においては上位集線装置との接続(該下位集線装置よりも下位になる集線装置は存在しない)、上位集線装置においては下位集線装置との接続(該上位集線装置よりも上位になる集線装置は存在しない)であるため、プロキシ処理の制御系統がチェーン型の場合よりも単純になる。
Claims (12)
- プロキシ制御部を備える複数の集線装置を多段に構成した通信システムの負荷制御方法であって、
前記プロキシ制御部が、自集線装置のプロキシ処理負荷状況に応じて他集線装置にプロキシ処理を依頼する信号を送信するステップと、
前記プロキシ制御部が、前記プロキシ処理を依頼する信号を受けた他集線装置がプロキシ処理を実施すると、自集線装置が当該自集線装置配下のアクセス装置のフレーム以外のフレームに対するプロキシ処理を中断させるステップとを備えることを特徴とする通信システムの負荷制御方法。 - 前記複数の集線装置はフィルタ設定部を備え、
前記フィルタ設定部が、自集線装置でのプロキシ処理状況に応じてフィルタ設定を変更するステップを備えることを特徴とする請求項1記載の通信システムの負荷制御方法。 - 自集線装置で他集線装置配下のアクセス装置のフレームをプロキシ処理した場合に、前記フィルタ設定部が、自集線装置と当該他集線装置に対してフィルタ設定を行うステップを備えることを特徴とする請求項2記載の通信システムの負荷制御方法。
- 複数の集線装置を多段に構成した通信システムにおける集線装置であって、
自集線装置のプロキシ処理負荷状況に応じて他集線装置にプロキシ処理を依頼する信号を送信し、前記プロキシ処理を依頼する信号を受けた他集線装置がプロキシ処理を実施すると、自集線装置が当該自集線装置配下以外のアクセス装置からのフレームに対するプロキシ処理を中断させるプロキシ制御部を備えることを特徴とする集線装置。 - 自集線装置でのプロキシ処理状況に応じてフィルタ設定を変更するフィルタ設定部を備えることを特徴とする請求項4記載の集線装置。
- 前記フィルタ設定部は、自集線装置で他集線装置配下のアクセス装置のフレームをプロキシ処理した場合に、自集線装置と当該他集線装置に対してフィルタ設定を行うことを特徴とする請求項5記載の集線装置。
- プロキシ制御部を備える第一の集線装置と、
プロキシ制御部を備えて、前記第一の集線装置の下位に接続される第二の集線装置とを備える通信システムの負荷制御方法であって、
前記第一の集線装置のプロキシ制御部が、前記第一の集線装置のプロキシ処理負荷状況に応じて前記第二の集線装置にプロキシ処理を依頼する信号を送信するステップと、
前記プロキシ処理を依頼する信号を受けて前記第二の集線装置でプロキシ処理が実施されると、前記第二の集線装置のプロキシ制御部が、前記第一の集線装置にプロキシ処理を中断させる信号を送信するステップと、
前記プロキシ処理を中断させる信号を受けて、前記第一の集線装置のプロキシ制御部が、前記第一の集線装置での当該第一の集線装置配下以外のアクセス装置からのフレームに対するプロキシ処理を中断させるステップとを備えることを特徴とする通信システムの負荷制御方法。 - 前記第一の集線装置と前記第二の集線装置とは、それぞれフィルタ設定部を備え、
前記プロキシ処理を依頼する信号を受けて前記第二の集線装置でプロキシ処理が実施されると、前記第二の集線装置のフィルタ設定部が、前記第一の集線装置と前記第二の集線装置とのフィルタ設定を行うステップとを備えることを特徴とする請求項7記載の通信システムの負荷制御方法。 - 前記第一の集線装置のプロキシ制御部が、前記第一の集線装置のプロキシ処理負荷状況に応じて前記第二の集線装置にプロキシ処理を中断させる信号を送信するステップと、
前記プロキシ処理を中断させる信号を受けて、前記第二の集線装置が、プロキシ処理を中断するステップと、
前記第一の集線装置でプロキシ処理が実施されると、前記第一の集線装置のフィルタ設定部が、前記第一の集線装置と前記第二の集線装置とのフィルタ設定を行うステップとを備えることを特徴とする請求項8記載の通信システムの負荷制御方法。 - プロキシ制御部を備える第一の集線装置と、
プロキシ制御部を備えて、前記第一の集線装置の下位に接続される第二の集線装置とを備え、
前記第一の集線装置のプロキシ制御部は、前記第一の集線装置のプロキシ処理負荷状況に応じて前記第二の集線装置にプロキシ処理を依頼する信号を送信し、
前記第二の集線装置のプロキシ制御部は、前記プロキシ処理を依頼する信号を受けて前記第二の集線装置でプロキシ処理が実施されると、前記第一の集線装置にプロキシ処理を中断させる信号を送信し、
前記第一の集線装置のプロキシ制御部は、前記プロキシ処理を中断させる信号を受けて、前記第一の集線装置での当該第一の集線装置配下以外のアクセス装置からのフレームに対するプロキシ処理を中断させることを特徴とする通信システム。 - 前記第一の集線装置と前記第二の集線装置とは、それぞれフィルタ設定部を備え、
前記第二の集線装置のフィルタ設定部は、前記プロキシ処理を依頼する信号を受けて前記第二の集線装置でプロキシ処理が実施されると、前記第一の集線装置と前記第二の集線装置とのフィルタ設定を行うことを特徴とする請求項10記載の通信システム。 - 前記第一の集線装置のプロキシ制御部は、前記第一の集線装置のプロキシ処理負荷状況に応じて前記第二の集線装置にプロキシ処理を中断させる信号を送信し、
前記第二の集線装置は、前記プロキシ処理を中断させる信号を受けて、プロキシ処理を中断し、
前記第一の集線装置のフィルタ設定部は、前記第一の集線装置でプロキシ処理が実施されると、前記第一の集線装置と前記第二の集線装置とのフィルタ設定を行うことを特徴とする請求項11記載の通信システム。
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