JPH04839A - パケット通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、パケット通信方法に関するものである。

更に詳しくは、一方の側と他方の側の間のコネクション
確立時に、データ送信要求において双方の側の利用者が
それぞれ使用する最大利用者データ長を双方で互いに通
知し合い、受信側となった側は、相手側の最大利用者デ
ータ長を用いて送信側に許可するウィンドサイズの基準
となるサイズを決定するようにしたパケット通信方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来のパケット通信方法においては、コネクション確立
時に、データ転送に使用する最大データパケット長を双
方の側で折衝して選択し、データパケット受信側となっ
た側は、選択された最大パケット長と目側の空きバッフ
ァ容量とから受信可能なデータパケット数を決定してウ
ィンドウサイズとし、コネクション確立関連のパケット
または制御パケットにより該ウィンドウサイズをデータ
パケット送信側に伝え、該送信側は該ウィンドウサイズ
によって許可された数基下のデータパケットを連続的に
送信する。該受信側は許可したウィンドウサイズ分のデ
ータパケットの受信に際してもバッファ溢れが生じない
ようにするため、該ウィンドウサイズ決定時に該ウィン
ドウサイズに前記最大データパケット長をかけた分のバ
ッファを確保しておく。

この方法によって、データパケットの送信を連続的に行
なうことによりスループットを高めるとともに、受信側
でのバッファ溢れを防止している。

この技術はウィンドウフロー制御と呼ばれており、ＪＩ
Ｓ　　Ｘ　　５１０９で規定されているコネクション型
トランスポートプロトコル等に用いられている。

また、パケット通信方法においては、送信側の利用者が
使用するデータ（利用者データと呼ぶ）の長さが選択さ
れた最大データパケット長よりも大きい場合には、利用
者データをデータパケットで運べる大きさに分割した上
で該ウィンドウサイズ分まで連続的に送信する（この分
割の手順についてもＪＩＳ　　Ｘ　　５１０９に規定さ
れている）。

このとき、該ウィンドウサイズが分割によって生成され
たデータパケットの数よりも小さい場合、一つの利用者
データに対応するデータパケットの送信中に送信動作が
停止することになってスルーブツトが低下する。一方、
該ウィンドウサイズが分割によって生成されたデータパ
ケットの数取上であると、該データパケットをすべて連
続送信できるのでスループットは向上する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の方法において決定されるウィンドウサイズは、受
信側でのバッファ溢れが発生しないことを基準としてい
るため、送信側の利用者が使用するデータの大小に係わ
らず、バッファが多く空いているときは、ウィンドウサ
イズが大きな値（無制限なハソファ割り当てを避けるた
めに固定的な上限値はある）となる。しかしながら、ス
ルーブツト向上のためのウィンドウサイズとしては、前
述のように、分割によって生成されるデータパケット数
以上であれば十分であり、小さい利用者データを使用す
る利用者の通信を行なう場合には、ウィンドウサイズは
小さな値でもよく、大きい利用者データを使用する利用
者の通信の場合には、ウィンドウサイズも大きくなるこ
とが望ましい。

逆に、小さなウィンドウサイズでも十分な利用者の通信
に際して、バッファの空きに従ってウィンドウサイズを
大きくすると、必要以上にバッファを確保しておくこと
になってバッファの無駄が生じ、本当に大きなウィンド
ウサイズを必要とする利用者の通信の際には、そのこと
によりバッファが不足することがあるという問題があっ
た。

本発明の目的は、このような従来の問題を解決し、最大
利用者データ長に合せて最適なウィンドウサイズを決定
し、ウィンドウフロー制御によるスループットの向上と
受信バッファ溢れ防止の効果を維持しつつ、バッファの
無駄を最小限にできるパケット通信方法を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明のパケット通信方法で
は、コネクション確立時にデータ転送に使用する最大デ
ータパケット長の選択を双方の側で折衝して行ない、デ
ータパケット受信側は該最大データパケット長と目側の
空きバッファ容量とから受信可能なデータパケット数を
決定してウィンドウサイズとし、該ウィンドウサイズを
コネクション確立関連パケットまたは制御パケットによ
りデータパケット送信側に伝え、該送信側は該ウィンド
ウサイズ分以下の数のデータパケット連続的に送信する
パケット通信方法において、データ送信要求において双
方の利用者がそれぞれ使用する最大利用者データ長を、
コネクション確立時に、互いに通知し合い、受信側とな
る側は、最大データパケット長と相手側の最大利用者デ
ータ長とから基準となるウィンドウサイズを決定し、該
基準ウィンドウサイズと自側の空きバッファ容量とから
送信側に許可するウィンドウサイズを決定することとし
た。

〔作用〕

本発明のパケット通信方法では、コネクション確立時に
最大利用者データ長を双方の側で通知し合っているので
、データパケット受信側となる側は、データパケット送
信側となる側において、該送信側の一つの利用者データ
から生成されたデータパケットを連続的に送信可能とす
るためのウィンドウサイズ（基準ウィンドウサイズ）を
決定することが可能となり、該基準ウィンドウサイズが
小さい値となる利用者データ長の通信に際しては、小さ
いウィンドウサイズを使用することにより必要最低限の
バッファの確保で済ますことができる。

この点が従来の技術とは異なる点である。

従来の技術では、受信側でのバッファ溢れが発生しない
ことだけを基準としていたため、送信側の利用者が使用
するデータの大小に係わらず、バッファが多く空いてい
るときは大きな値（上限値）のウィンドウサイズとなり
、小さいウィンドウサイズでも十分な利用者データ長の
通信に際しても必要以上にバッファを確保しておくこと
になってバッファの無駄が生じ、本当に大きなウィンド
ウサイズを必要とする利用者データ長の通信の際にはバ
ッファが不足することがあったわけであるが、本発明で
はこの点の改善が図られている。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

同図において、ネットワーク２を介してデータパケット
受信側１とデータパケット送信側３とが接続されており
、データパケット受信側１はコネクション確立制御部１
０と、最大データパケット長格納部１１と、ウィンドウ
サイズ決定部１２と、相手最大利用者データ長格納部１
３と、バッファ管理部１４と、受信ウィンドウサイズ格
納部１５と、制御パケット作成・送信処理部１６と、デ
ータパケット受信処理部１７とから構成されており、デ
ータパケット送信側３は、コネクション確立制御部３０
と、最大データパケット長格納部３１と、自最大利用者
データ長格納部３２と、データパケット作成・送信処理
部３３と、送信ウィンドウサイズ格納部３４と、制御パ
ケット受信処理部３５とから構成される。

データパケット受信側ｌのコネクション確立制御部１０
は、コネクション確立時にデータパケット送信側３から
渡された最大利用者データ長を相手最大利用者データ長
格納部１３に設定するとともに、相手側との折衝の結果
として選択された最大データパケット長を最大データパ
ケット長格納部１１に設定する。

このとき、ウィンドウサイズ決定部１２は、相手最大利
用者データ長格納部１３に設定された値を最大データパ
ケット長格納部１１に設定された値からデータパケット
ヘッダ長を引いた値で除した値以上の最小の整数値を算
出して基準ウィンドウサイズとし、その値を保持してお
く。

ウィンドウサイズ決定部１２は、バッファ管理部１４に
空きバッファ容量を問い合せ、該空きバッファ容量で該
基準ウィンドウサイズ分のデータパケットを受信可能か
どうか判断し、可能であれば該基準ウィンドウサイズを
受信ウィンドウサイズ格納部１５に設定し、不可能であ
れば該空きバッファ容量で受信可能なデータパケット数
を算出して、該データパケット数を受信ウィンドウサイ
ズ格納部１５に設定する。

この際、ウィンドウサイズ決定部１２は、受信ウィンド
ウサイズ格納部１５に設定した値に見合うだけのバッフ
ァを確保するようにバッファ管理部１４に指示する。こ
のとき確保されるバッファの容量は、バッファにどれだ
け空きがあろうとも、該基準ウィンドウサイズに対応す
る容量よりも大きくなることはない。すなわち、データ
パケット送信側３の利用者が使用する最大利用者データ
長が小さい場合には該基準ウィンドウサイズも小さい値
となり、確保されるバッファ容量も該基準ウィンドウサ
イズに合せた小さな容量となってバッファの無駄が生じ
ない。

制御パケット作成・送信処理部１６は、受信ウィンドウ
サイズ格納部１５に設定された値を使用して制御パケッ
トの作成を行ない、ネットワーク２を介してデータパケ
ット送信側３にウィンドウサイズを通知する。受信側の
データパケット受信処理部１７は、ネットワーク２を介
してデータパケット送信側３から転送されてきたデータ
パケットをバッファ管理部１４に確保されていたバッフ
ァに書き込む。確保されていたバッファの容量は、該ウ
ィンドウサイズの通知によってデータパケット送信側に
連続的に送信することを許可した数のデータパケットを
書き込むのに十分な容量となっているので、バッファ溢
れが発生することはない。

データパケット送信側３のコネクション確立制御部３０
は、コネクション確立時に自最大利用者データ長格納部
３２に設定されている値をデータパケット受信側１に通
知するとともに、折衝の結果として選択された最大デー
タパケット長を最大データパケット長格納部３１に設定
する。

自最大利用者データ長格納部３２に値を設定する方法と
しては、最大利用者データ長を予め利用者の管理情報の
一つとして保持しておいてその値を設定する方法と、利
用者からのコネクション確立要求またはコネクション確
立応答のパラメータの一つとして最大利用者データ長を
受は取ってその値を設定する方法とがある。

制御パケット受信処理部３５は、ネットワーク２を介し
てデータパケット受信側１から転送されてきた制御パケ
ットからウィンドウサイズを読み取り、送信ウィンドウ
サイズ格納部３４に設定する。データパケット作成・送
信処理部３３は、利用者から送信要求のあった利用者デ
ータを最大データパケット長格納部３１に設定された値
に基づいて分割してデータパケットを作成し、送信ウィ
ンドウサイズ格納部３４に設定された数になるまで連続
して送信する。

このとき、送信ウィンドウサイズ格納部３４に設定され
ている値は、データパケット受信側１がデータパケット
送信側の利用者が使用する最大利用者データ長と最大デ
ータパケット長とに基づいて一つの利用者データの分割
によって生成されるデータパケットをすべて連続的に送
信可能なように決定した値が基準となっているので、該
受信側において空きバッファに余裕がなかった場合を除
いて、連続送信動作の停止によるスルーブツトの低下は
ない。

なお、第１図の実施例では、データパケット受信側１と
データパケット送信側３が独立にネットワーク２に接続
されているブロック図となっているが、一つの通信ノー
ド内にはデータパケット受信側１とデータパケット送信
＠３は同時に存在し、相手通信ノードと双方向のデータ
転送が可能であることは明らかである。

また、第１図の実施例では、ウィンドウサイズが制御パ
ケットだけによって通知される場合を示したが、該ウィ
ンドウサイズの初期値をコネクション確立関連のパケッ
トで通知する場合にも本発明は適用できる。この場合の
例は、第３図の説明のところで行なう。

第２図は、第１図のウィンドウサイズ決定部１２の処理
手順を示すフローチャートである。

コネクション確立時に、最大データパケット長格納部１
１から最大データパケット長を、相手最大利用者データ
長格納部１３から相手最大利用者データ長を読み込み（
１０１）、該相手最大利用者データ長を該最大データパ
ケット長からデータパケットヘッダ長を引いた値で除し
た値以上の最小の整数値を算出して基準ウィンドウサイ
ズとし、その値を保持しておく　（１０２）。

制御パケットを送信する前に、バッファ管理部１４に空
きバッファ容量を問い合わせ、該空きバッファ容量で基
準ウィンドウサイズ分のデータパケットを受信可能かど
うか判断しく１０４）、可能であれば該基準ウィンドウ
サイズを受信ウィンドウサイズ格納部１５に設定しく１
０５）、不可能であれば該空きバッファ容量で受信可能
なデータパケット数を算出して、該データパケット数を
受信ウィンドウサイズ格納部１５に設定しく１０６）、
受信ウィンドウサイズ格納部１５に設定した値に最大デ
ータパケット長を掛けた値に相当する容量のバッファを
確保するようバッファ管理部１４に指示する（１０７）
。

第３図は、二つの通信ノードＡ、Ｂが本発明に基づいて
ネットワークを介して通信する場合で、コネクション確
立関連のパケットも使用してウィンドウサイズを通知す
る場合の通信シーケンスの例である。第３図の矢印はパ
ケットの転送方向を示し、矢印の上側はパケットの名称
を、下側の（）内は個々のパラメータを示す。

通信ノードＡは、ネットワークで転送可能なデータ長と
通信ノードＡ自身が扱えるデータ長とを勘案して通信ノ
ードＢに提案する最大データパケット長（提案最大デー
タパケット長と呼ぶ）を決定し、コネクション確立要求
パケットのパラメータに設定するとともに、Ａ便利用者
の最大利用者データ長を自最大利用者データ長格納部か
ら読み出して該コネクション確立要求パケットのパラメ
ータに設定し、該コネクション確立要求パケットを送信
する（２０１）。

通信ノードＢは、該コネクション確立要求パケットを受
信すると、まず、ネットワークで転送可能なデータ長と
通信ノードＢ自身が扱えるデータ長と該提案最大データ
パケット長とを勘案し、該提案最大データパケット長を
越えない長さの最大データパケット長を選択しく選択最
大データパケット長と呼ぶ）、最大データパケット長格
納部に設定しておくとともに、コネクション確立確認パ
ケットのパラメータに設定する。

次に、該コネクション確立要求パケットで渡された該Ａ
側最大利用者データ長を取り出して相手最大利用者デー
タ長格納部に設定するとともに、該Ａ側最大利用者デー
タ長と該選択最大データパケット長とから、第２図で説
明した処理手順に従って基準ウィンドウサイズを決定し
、さらにＢ側がＡ側に許可するウィンドウサイズ（第２
図で受信ウィンドウサイズ格納部に設定される値に相当
する）を決定して、該コネクション確立確認パケットの
パラメータに設定する。

最後に、Ｂ便利用者の最大利用者データ長を自最大利用
者データ長格納部から読み出して該コネクション確立確
認パケットのパラメータに設定し、該コネクション確立
確認パケットを送信する（２０２）。

通信ノードＡは、該コネクション確立確認パケットを受
信すると、まず、該選択最大データパケット長を最大デ
ータパケット長格納部に設定するとともに、該Ｂ側最大
利用者データ長を取り出して相手最大利用者データ長格
納部に設定する。

次に、該Ｂ側最大利用者データ長と該選択最大データパ
ケット長とから、第２図で説明した手順に従って基準ウ
ィンドウサイズを決定し、さらにＡ側がＢ側に許可する
ウィンドウサイズ（第２図で受信ウィンドウサイズ格納
部に設定される値に相当する）を決定して、制御パケッ
トのパラメータに設定し、制御パケットを送信する（２
０３）。

通信ノードＡは、通信ノードＢに転送する利用者データ
がある場合、該利用者データを該選択最大データパケッ
ト長で転送できる大きさに分割してデータパケットを作
成し、該コネクション確立確認パケットのパラメータと
して渡された該ウィンドウサイズに相当する数まで８亥
データパケツトを連続的に送信する（２０４〜２０８）
。

通信ノードＢは、該データパケットを受信し終えると、
該データパケットの送達確認のためと、次に許可するウ
ィンドウサイズを通知するために制御パケットを送信す
る（２０９）。このときの該ウィンドウサイズは、第２
図の１０３以鋒の処理手順に従って決定され、空きバッ
ファ容量が十分にある場合は基準ウィンドウサイズに、
空きバッファが不足する場合は空きバッファ容量で受信
可能なウィンドウサイズに設定される。

通信ノードＡは、該制御パケットを受信すると、新たに
許可された該ウィンドウサイズに従ってデータパケット
の送信を行なう（２１０）。

第４図は、本発明によって設定される基準ウィンドウサ
イズとスループットの関係を示した特性図である。

横軸は、コネクション確立関連パケットまたは制御パケ
ットに設定されるウインドウサでズを示す。縦軸は、ス
ループットを示し、転送した利用者データの量を転送す
るのに要した経過時間で除した値と計算される。ネット
ワークで廃棄やビット誤りがない場合、ウィンドウサイ
ズが一つの利用者データ長を分割して生成されたデータ
パケットの数基上になるとほぼ一定となる。

本発明による設定されるウィンドウサイズは、一つの利
用者データ長を分割して生成されたデータパケットの数
を基準ウィンドウサイズとしており、該基準ウィンドウ
サイズを使用している限りスループットの低下はない。

該基準ウィンドウサイズは、最大利用者データ長が小さ
い場合は小さい値に、最大利用者データ長が大きい場合
は大きい値となる。バッファが不足してきた場合には、
該基準ウィンドウサイズよりも小さな値となる。

すなわち、本発明によれば、バッファの空きが該基準ウ
ィンドウサイズに必要な容量以上ある場合には、該基準
ウィンドウサイズを使用し、バッファが不足してきた場
合には該基準ウィンドウサイズよりも小さいウィンドウ
サイズを使用してデータパケットの転送を行なう。たと
えバッファの空きが多くとも、基準ウィンドウサイズに
必要な容量以上のバッファを確保することはないので、
最大利用者データ長の小さい利用者の通信のために無駄
なバッファを確保しておくことはない。

従来の方法では、最大利用者データ長に関係なくバッフ
ァの空きに応してウィンドウサイズを決定してバッファ
の確保を行なっていたために、スループット向上に効果
がないにもかかわらず最大利用者データ長が小さい利用
者の通信のために大きなウィンドウサイズを使用するこ
ととなり、そのために最大利用者データ長が大きい利用
者の通信のために十分なウィンドウサイズを使用できな
いことがあった。

なお、第１図から第４図までの説明において、基準ウィ
ンドウサイズを一つの利用者データを分割して生成され
るデータパケット数として説明してきた。しかしながら
、ネットワークでの廃棄や誤りが発生しやすい場合や、
ネットワークにおける遅延が大きい場合には、該データ
パケット数よりもウィンドウサイズを大きくした場合の
方がスループントが大きくなる場合もある。そのような
場合においては、基準ウィンドウサイズを、該データパ
ケット数にネットワークの性質に応じた一定の数を掛け
た値とする。どのような基準ウィンドウサイズを使用し
ようとも、基準ウィンドウサイズの決定の際に最大利用
者データ長を使用している限りは、本発明の範囲を越え
るものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、パケット通信利
用者の使用する最大利用者データ長をコネクション確立
時に双方の側で通知し合い、受信側は送信側の最大利用
者データ長を基に該利用者の通信に最適なウィンドウサ
イズを決定し、該ウィンドウサイズを基準にして通信す
ることが可能であり、スループット向上と受信バッファ
溢れ防止というウィンドウフロー制御の効果を維持しつ
つ、バッファの無駄を最小限にできるという利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図のウィンドウサイズ決定部１２の処理手順を示す
フローチャート、第３図は二つの通信ノードＡ、Ｂが本
発明に基づいて通信する場合で、コネクション確立関連
のパケットも使用してウィンドウサイズを通知する場合
の通信シーケンスの例を示した図、第４図は本発明によ
って設定される基準ウィンドウサイズとスルーブツトの
関係を示した特性図、である。 符号の説明 １・・・データパケット受信側、２・・・ネットワーク
、３・・・データパケット送信側、１０・・・コネクシ
ョン確立制御部、１１・・・最大データパケット長格納
部、１２・・・ウィンドウサイズ決定部、１３・・・相
手最大利用者データ長格納部、１４・・・バッファ管理
部、１５・・・受信ウィンドウサイズ格納部、１６・・
・制御パケット作成・送信処理部、１７・・・データパ
ケット受信処理部、３０・・・コネクション確立制御部
、３１・・・最大データパケット長格納部、３２・・・
自最大利用者データ長格納部、３３・・・データパケッ
ト作成・送信処理部、３４・・・送信ウインドウサイズ
格納部、 ３５・・・制御バケッ ト受信処理部３５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）一方の側と他方の側の間のコネクション確立時に、
   データ転送に使用する最大データパケット長の選択を双
   方の側で折衝して行い、データパケット受信側となる側
   は該最大データパケット長と自側の空きのバッファ容量
   とから連続して受信可能なデータパケット数を決定して
   ウィンドウサイズとし、該ウィンドウサイズをコネクシ
   ョン確立関連のパケットまたは制御パケットによりデー
   タパケット送信側となる側に伝え、該送信側は該ウィン
   ドウサイズ分以下の数のデータパケットを連続的に送信
   するパケット通信方法において、データ送信要求におい
   て双方の側の利用者がそれぞれ使用する最大利用者デー
   タ長を、コネクション確立時に、双方で互いに通知し合
   い、受信側となった側は、前記最大データパケット長と
   相手側の最大利用者データ長とから基準となるウィンド
   ウサイズを決定し、該基準ウィンドウサイズと自側の空
   きバッファ容量とから送信側に許可する実際のウィンド
   ウサイズを決定することを特徴とするパケット通信方法
   。