JPH07135512A

JPH07135512A - ルータ装置

Info

Publication number: JPH07135512A
Application number: JP30591193A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Fukushima; 英洋福島; Masahito Tsukagoshi; 雅人塚越; Osamu Takada; 治高田; Yoshito Sako; 義人左古
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-11-11
Filing date: 1993-11-11
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】システムの輻輳発生時にユーザの要求する品質
を維持し、またパケット廃棄に起因する再送を減らして
ネットワークを効率的に使用する。【構成】ルータ装置１における優先度制御ユニット３に
よって、受信したパケットの優先度情報およびプロトコ
ル情報から処理優先度および廃棄許容度を決定し、優先
度キュー６に該パケットを追加する。バッファ管理ユニ
ット５において空きバッファ領域の状態を監視し、空き
バッファ領域の容量が不足し輻輳状態となった場合は、
廃棄制御ユニット７において上記処理優先度および廃棄
許容度に基づいて選択したパケットを廃棄する。【効果】輻輳が発生した場合に、ユーザの要求に対応し
た品質の通信サービスを提供し、緊急性、応答性、リア
ルタイム性を損なうことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一つ以上の通信端末が
接続される複数のネットワーク同士を接続するルータ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のネットワーク同士を接続し、ある
ネットワークに接続された通信端末から送信されたパケ
ットを受信して他のネットワークへと中継するルータ装
置が知られている。

【０００３】従来のルータ装置においては、優先度制御
と輻輳時のパケット廃棄制御方式を統合した処理が行わ
れていなかった。ここで、優先度制御とは、緊急パケッ
トのように他のパケットより先に中継処理することが望
ましいパケットや、音声／映像のようにリアルタイム性
が要求されるパケットの中継処理を優先的に行なうこと
をいう。

【０００４】優先度制御の公知例として、特開平５−３
０１３８号公報に開示された技術がある。該公報では、
メディアごとのパケットの優先度を設定したパケット優
先テーブルを参照しながらパケットの優先度制御を行な
う方法を記載している。上記パケット優先テーブルは、
端末の使用状態に応じて自動的に変更することや使用者
の操作によって変更することが可能となっている。

【０００５】一方、優先度制御を行ったとしても輻輳時
にはパケットを廃棄しなければならないが、上記公知例
では、輻輳時のパケット廃棄制御についての記載はな
い。

【０００６】パケット廃棄方式の公知例として、特開平
４−２４２３４８号公報に開示された技術がある。該公
報では、パケット交換機において廃棄するデータの廃棄
優先順序を廃棄状態テーブルに格納し、輻輳時のパケッ
トの廃棄は上記廃棄状態テーブルを参照して行う方式を
記載している。廃棄優先順序は各入力ポートの過去の廃
棄数の積算数によって決まり、積算数が最も少ないポー
トのデータが先に廃棄される。これにより、各ポートか
ら入力するパケットを平均的にサービスするようにして
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ネットワーク内のトラ
フィックは秒以下の単位で変動しており、一時的にルー
タ装置が輻輳状態になることは十分に考えられる。この
ため、輻輳状態においての適切な制御が重要である。

【０００８】上述したように、従来のパケット廃棄制御
方式では、各入力ポートの過去の廃棄数の積算数に基づ
いて、廃棄するパケットを決定している。すなわち、輻
輳時のパケットの廃棄の判断は、パケットの種類によら
ないで行われる。ところが、パケットには対話型アプリ
ケーションのパケットや緊急パケットのように輻輳時に
おいても可能な限り廃棄を保護されるべきものと、デー
タグラムとして送信される音声パケット等のように廃棄
をある程度許容できるものが存在する。

【０００９】ファイル共有アプリケーション等の、遅延
に対する制約が厳しいアプリケーションでは、パケット
廃棄によりプロトコルタイマがタイムアウトしてしま
い、まともな動作が実現できなくなることがある。この
ようなアプリケーションのパケットは最優先で廃棄保護
されるべきである。

【００１０】一方、マルチメディア通信においては、リ
アルタイム性に対する要求は同じであるが品質に対する
要求が異なる場合が考えられる。例えば、音声パケット
と映像パケットの同時送信において、映像の品質より音
声の品質を要求する場合、両パケットの廃棄は許容され
るが音声パケットの方はできるだけ廃棄しないようにす
る、というようにパケットの種類により廃棄する量を制
限したい場合もある。

【００１１】逆に、バッチ型のファイル転送アプリケー
ションのように遅延に対する制約がゆるいパケットは処
理優先度がある程度低くても良いが、このようなアプリ
ケーションはパケットが廃棄されると、廃棄されたパケ
ットを再送する。輻輳発生時に処理優先度の低いパケッ
トを廃棄する場合、それが再送を行うアプリケーション
のパケットであると、そのパケットを廃棄しても再送パ
ケットにより輻輳が解消されない状態になることが考え
られる。そのため、処理優先度が低いパケットであって
も再送が発生するアプリケーションのパケットは廃棄を
避け、再送によるトラフィック量を抑えるために廃棄保
護に対する要求を高めたい場合もある。

【００１２】上記従来技術では、このようなユーザある
いはアプリケーションプログラムに応じて要求される品
質に関するサービスおよびネットワークを効率的に使用
する環境を十分に提供できないという問題があった。

【００１３】本発明の目的は、ネットワーク使用者およ
び管理者に対して、輻輳発生時であっても品質要求の厳
しいパケットに対する高い信頼性を提供し、またパケッ
ト廃棄に起因する再送を減らすことによってネットワー
クを効率的に使用できるルータ装置を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、通信端末が接続されたネットワーク同士
を相互接続し、あるネットワークから送信されたパケッ
トを受信して記憶手段に保持し、他のネットワークに中
継するルータ装置において、中継するパケットの種類に
基づいて、該パケットの処理順序に関する優先度を示す
処理優先度を決定する処理優先度決定手段と、中継する
パケットの種類に基づいて、輻輳時に該パケットの廃棄
を許容する度合いを示す廃棄許容度を決定する廃棄許容
度決定手段と、輻輳時には、上記処理優先度および廃棄
許容度に基づいて廃棄するパケットを決定し、決定した
パケットを廃棄するパケット廃棄処理手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１５】前記パケット廃棄処理手段は、その時点で
前記記憶手段に保持しているパケットのうち前記廃棄許
容度が最も高いパケットを始めに廃棄の対象として廃棄
していくようにするとよい。詳しくは、まず廃棄許容度
が最も高いパケットを対象として処理優先度が低いもの
から高いものへと順に廃棄し、その廃棄が終了したら、
廃棄許容度が次に高いパケット（この時点では廃棄許容
度が最も高いパケットといえる）を対象として処理優先
度が低いものから高いものへと順に廃棄し、これを前記
記憶手段の空き容量が所定値以上になるまで繰り返すよ
うにする。

【００１６】それに基づいて処理優先度や廃棄許容度が
決定されるところのパケットの種類とは、例えば、その
パケットの優先度情報およびプロトコル情報である。

【００１７】また、処理優先度や廃棄許容度は、中継す
るパケット中に含まれる情報に基づいて決定するように
すればよい。中継するパケット中に含まれる情報という
のは、例えば、そのパケットの優先度情報、プロトコル
情報、サービス要求情報、宛先ネットワークアドレス情
報、もしくは送信元ネットワークアドレス情報のいずれ
か、またはこれらの任意の組合せである。

【００１８】さらに、前記処理優先度と前記廃棄許容度
とのすべての組合せに対応して設けられた待ち行列記憶
手段と、前記パケットの処理優先度および廃棄許容度が
決定されたときには、その処理優先度および廃棄許容度
に対応する待ち行列記憶手段に、そのパケットを登録す
る手段とを備えるとともに、前記パケット廃棄処理手段
は、前記処理優先度が低く前記廃棄許容度が高い前記待
ち行列記憶手段に登録されているパケットから先に取り
出して廃棄するようにしてもよい。

【００１９】また、輻輳の度合いに応じて廃棄するパケ
ットを選択するようにしてもよい。

【００２０】さらに、前記処理優先度決定手段および廃
棄許容度決定手段は第１のプロセッサを用いて構成し、
前記パケット廃棄処理手段は第２のプロセッサを用いて
構成する、すなわちマルチプロセッサ構成としてもよ
い。

【００２１】前記処理優先度決定手段および前記廃棄許
容度決定手段は、パケットの種類に基づいて処理優先度
および廃棄許容度を決定するために用いるマッピングテ
ーブルを備え、さらに、該マッピングテーブルの内容を
外部から設定できるようにするとよい。また、処理優先
度ごとに、廃棄されるパケット数を制限するようにして
もよい。

【００２２】

【作用】緊急パケットや、対話型プロトコルパケットの
ように遅延に対する要求が厳しく、輻輳時に廃棄を保護
されるべき種類のパケットは、高い処理優先度と低い廃
棄許容度を設定する。また、遅延に対する要求は低い
が、パケットの廃棄によって再送が発生するような種類
のパケットは、廃棄許容度を低く設定する。

【００２３】処理優先度の高いパケットを優先的に転送
することによって遅延に対する要求を満たす一方、輻輳
時には廃棄許容度の高いパケットから廃棄することによ
って、上記の緊急パケットや対話型プロトコルパケット
などの廃棄を防止できる。また、パケットの廃棄により
発生する再送トラフィックを抑えることができる。これ
により、廃棄保護に対する要求を満たすことができる。

【００２４】従来の処理優先度に低いパケットから廃棄
する方式では、パケットを廃棄しても再送が発生してし
まい輻輳が解消されない状態になることがあるが、本発
明によれば、効率的にネットワークを使用できる環境を
提供できる。

【００２５】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１〜図８を用いて
説明する。

【００２６】図１に、本発明の第一の実施例に係るルー
タ装置１のブロック図を示す。

【００２７】ルータ装置１が接続するネットワークを流
れるパケットは、パケット受信処理ユニット２により受
信される。バッファ管理ユニット５は、不図示の共通バ
ッファから空きバッファ領域を確保する。パケット受信
処理ユニット２により受信された受信パケットは、この
空きバッファ領域に格納される。

【００２８】優先度制御ユニット３Ｒｘでは、マッピン
グテーブル４Ｒｘで設定された処理優先度および廃棄許
容度に基づいて、受信パケットの処理優先度および廃棄
許容度を決定し、優先度キュー６Ｒｘの中の上記受信パ
ケットの処理優先度と廃棄許容度に対応したキューに、
受信パケットを格納した領域へのポインタを、登録す
る。

【００２９】処理優先度とは、そのパケットの処理順序
を規定する情報であり、そのパケットをどの程度優先的
に処理するかの度合いを示す。処理優先度が高い（大き
い）ほど優先的に処理（転送）されることになる。廃棄
許容度とは、そのパケットの廃棄を許容する度合いを示
す。廃棄許容度が高いということは、そのパケットを廃
棄して良い度合いが高いということである。

【００３０】優先度キュー６Ｒｘは、処理優先度および
廃棄許容度ごとに設けられている。図１の優先度キュー
６Ｒｘで、０，１，…，ｎの記載は処理優先度を示して
いる。後に詳述するが、本実施例では、処理優先度は４
レベルと設定しているので、具体的にはｎ＝４となる。
ＬとＨの記載は廃棄許容度を示している。後に詳述する
が、本実施例では、廃棄許容度はハイ（Ｈ）／ロー
（Ｌ）の２レベルとしているので、ＬおよびＨごとに優
先度キューを図示している。

【００３１】バッファ管理ユニット５は、空き（共通）
バッファ領域および各優先度キューの状態を監視する。
空きバッファ領域の残り容量が一定値以下になった場合
は、処理優先度と廃棄許容度に基づいて廃棄対象となる
キューを決定し、廃棄制御ユニット７にそのキューを渡
す。廃棄制御ユニット７では、空きバッファ領域の残り
容量を監視しながら、残り容量が一定値以上に達するま
で、パケットの廃棄を行う。

【００３２】中継処理ユニット８は、処理優先度の高い
パケットから順にパケットの中継可／不可を判断し、中
継可であるパケットを優先度キュー６Ｒｘから取り出し
て優先度制御ユニット３Ｔｘに渡す。優先度制御ユニッ
ト３Ｔｘでは、優先度制御ユニット３Ｒｘと同様にマッ
ピングテーブル４Ｔｘよりパケットの送信優先度を決定
し、優先度キュー６Ｔｘに追加する。パケット送信処理
ユニット９は、優先度キュー６Ｔｘから処理優先度の高
いパケットを取り出し、送信先のネットワークへの送信
処理を行う。

【００３３】図２に、図１のルータ装置１のハードウェ
ア構成を示す。ネットワークコントローラ２３（２３
Ａ，２３Ｂ）は、内部バス２４を介して、ＣＰＵ２０、
メインメモリ２１、およびバッファメモリ２２に接続さ
れている。

【００３４】図１のパケット受信処理ユニット２および
パケット送信処理ユニット９は、図２のネットワークコ
ントローラ２３Ａ，２３Ｂおよびメインメモリ２１内の
所定のプログラムを実行するＣＰＵ２０の連係により実
現される。図１の優先度制御ユニット３（３Ｒｘ，３Ｔ
ｘ）、バッファ管理ユニット５、廃棄制御ユニット７、
および中継処理ユニット８は、それぞれメインメモリ２
１内の所定のプログラムを実行するＣＰＵ２０により実
現される。

【００３５】図１の処理優先度キュー６（６Ｒｘ，６Ｔ
ｘ）、およびマッピングテーブル４（４Ｒｘ，４Ｔｘ）
は、図２のバッファメモリ２２に実体を持ち、メインメ
モリ２１からポインタで指し示されている。ＣＰＵ２０
は、メインメモリ２１のポインタを介して、処理優先度
キュー６（６Ｒｘ，６Ｔｘ）およびマッピングテーブル
４（４Ｒｘ，４Ｔｘ）をアクセスできる。

【００３６】図３に、本実施例のルータ装置１が扱うパ
ケットのフォーマットを示す。

【００３７】この図に示すように、パケット３０は、ヘ
ッダ部３１とデータ部３２とを有する。ヘッダ部３１に
は、本実施例のルータ装置１が扱う優先度情報３３、サ
ービス要求情報３４、プロトコル情報３５、送信元ネッ
トワークアドレス情報３６、および宛先ネットワークア
ドレス情報３７が格納されている。

【００３８】優先度情報３３は、そのパケットの処理の
優先度を示す。サービス要求情報３４は、そのパケット
が要求するサービスに関する情報（例えば、信頼性の要
求や、高速性の要求）を示す。プロトコル情報３５は、
そのパケットの通信で用いるプロトコルを示す情報であ
り、そのパケットの種類を示す。送信元ネットワークア
ドレス情報３６は、そのパケットの送信元ネットワーク
を示すアドレスである。宛先ネットワークアドレス情報
３７は、そのパケットが受信されるべき宛先ネットワー
クのアドレスである。

【００３９】図１の優先度制御ユニット３Ｒｘ，３Ｔｘ
は、受信したパケット中の優先度情報３３およびプロト
コル情報３５に基づいて、後述するマッピングテーブル
（図４）を参照して、そのパケットの処理優先度および
廃棄許容度を決定する。そして、決定した処理優先度お
よび廃棄許容度に対応する優先度キューに、そのパケッ
ト（具体的にはそのパケットを格納した領域のアドレ
ス）を登録する。

【００４０】本実施例では、パケット中の優先度情報３
３としては、０から７の整数値が設定されているものと
する。また、プロトコル情報３５には、プロトコルＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの４つのうちの１つを特定する情報が設定さ
れているものとする。そのような優先度情報３３および
プロトコル情報３５に基づいて決定される処理優先度は
４レベル（０から３の正数値で表し、０が最低、３が最
高）、廃棄許容度はハイ（High）／ロー（Low ）の２レ
ベルで決定されるものとする。

【００４１】図４に、本実施例のマッピングテーブル
４、すなわち処理優先度を４レベル、廃棄許容度をハイ
（High）／ロー（Low ）の２レベルで設定する場合のマ
ッピングテーブル４の例を示す。なお、以下では、廃棄
許容度（廃棄することを許容する度合い）のハイレベル
をＨ、ローレベルをＬと呼ぶこととする。

【００４２】本実施例において、輻輳時には、処理優先
度が低く、廃棄許容度が高いパケットから廃棄される。
この例の場合では、処理優先度が０、廃棄許容度がＨの
パケットが最初に廃棄されることになる。

【００４３】プロトコルＡで優先度情報が０から３のパ
ケットに対しては、処理優先度が最も低くて０、廃棄許
容度がＬとなる。プロトコルＡで優先度情報が４以上の
場合は、処理優先度が１で、廃棄許容度がＬとなる。プ
ロトコルＡは、ファイル転送のように、大量のデータ転
送を行ない、パケットの廃棄により再送トラフィックが
発生するが、リアルタイム性が要求されないバッチ型の
プロトコルに向いている。

【００４４】プロトコルＢは、パケットの優先度情報に
よらず常に最優先で処理され、廃棄されにくいパケット
である。プロトコルＢは、応答時間に対する要求が厳し
い対話型のプロトコルに向いている。

【００４５】プロトコルＣとプロトコルＤは、優先度情
報が２以上の場合に最優先で送信される。廃棄許容度
は、両プロトコルとも優先度情報が３以下の場合にはＨ
であるが、優先度情報が４以上になるとプロトコルＣの
廃棄許容度がＬになる。したがって、輻輳時には、プロ
トコルＣよりプロトコルＤのパケットが先に廃棄される
ことになる。

【００４６】プロトコルＣは、リアルタイムでの転送を
要求されるが、パケット廃棄によってある程度品質が低
下することを許可されるデータの転送に向いている。プ
ロトコルＤは、プロトコルＣと同様のリアルタイム性が
要求されるが、品質の低下がプロトコルＣよりもさらに
許容されるデータの転送に向いている。

【００４７】ルータ装置１には当然に各種の構成定義情
報を設定する手段が備えられているから、このようなマ
ッピングテーブルの設定も同様にしてユーザが設定でき
るようになっている。したがって、ユーザは、マッピン
グテーブルを適宜設定することにより、各種のプロトコ
ルに応じた処理優先度および廃棄許容度を所望の通りに
設定できる。

【００４８】なお、このようなマッピングテーブルを用
いる代りに、あるいはこのようなマッピングテーブルに
加えて、受信パケットのヘッダ部３１に格納されている
サービス要求情報３４、送信元ネットワークアドレス情
報３６、および宛先ネットワークアドレス情報３７に基
づいて、該パケットの処理優先度あるいは廃棄許容度を
決定するようにしてもよい。

【００４９】例えば、受信パケットのサービス要求情報
３４が信頼性を要求する場合は、該パケットの廃棄許容
度を低く、高速処理を要求する場合は処理優先度を高く
設定する。また、送信元ネットワーク情報３６あるいは
宛先ネットワーク情報３７が、ファイル転送サービスを
提供するネットワークアドレスである場合は、処理優先
度を低くかつ廃棄許容度を低く設定する、というように
してもよい。

【００５０】図５に、本実施例のルータ装置１における
パケット受信時の処理フローを示す。

【００５１】パケットを受信すると、まず共通バッファ
領域から受信パケット分の空きバッファ領域を確保し、
受信パケットを格納する（ステップ１００）。次に、優
先度制御ユニット３Ｒｘにおいて、受信パケットの処理
優先度と廃棄許容度を決定する（ステップ１０１）。上
述したように、処理優先度と廃棄許容度は、図４のよう
なマッピングテーブル４Ｒｘに基づいて決定される。

【００５２】次に、バッファ管理ユニット５において、
空きバッファ領域の容量を常時監視し、空きバッファ領
域の容量が一定値以上であるか否かを判定する（ステッ
プ１０２）。一定値以上である場合は、バッファ領域に
余裕があるものとして、受信パケットをその処理優先度
と廃棄許容度に対応する優先度キュー６Ｒｘに追加し
（ステップ１０４）、受信処理を終了する。空きバッフ
ァ領域の容量が一定値より小さい場合は、輻輳状態とし
て、パケット廃棄制御を行い（ステップ１０３）、受信
処理を終了する。

【００５３】図６に、図５のステップ１０３の廃棄制御
ユニット７によるパケット廃棄制御の処理フローを示
す。

【００５４】まず、空きバッファ領域の容量が所定の最
小値より小さいか否かを判定する（ステップ１１０）。
これは、空きバッファ領域の容量に基づいて輻輳の度合
いを判断するための判定である。空きバッファ領域の容
量が所定の最小値以上のときは、第一の廃棄制御を行い
（ステップ１１１）、パケット廃棄制御を終える。空き
バッファ領域の容量が最小値より小さいときは、第二の
廃棄制御を行い（ステップ１１２）、パケット廃棄制御
を終える。

【００５５】第一の廃棄制御は、空きバッファ領域の容
量に少し余裕があり、輻輳の度合いが低く、廃棄許容度
が高いパケットが存在する場合に、実施される。廃棄許
容度が最も低いパケットは可能な限り廃棄しないで、空
きバッファ領域の容量がほぼなくなり輻輳の度合いが高
くなった時点で第二の廃棄制御を実施し、廃棄許容度の
最も低いパケットを廃棄する。

【００５６】本実施例においては、受信パケットは共通
バッファ領域に格納されており、各優先度キューには対
応するパケットが格納されている領域へのポインタが登
録され、チェーンが構成されている。パケットの廃棄
は、このチェーンを空きバッファ領域につなぎ替えるこ
とによって行なわれる。

【００５７】図７に、第一の廃棄制御の処理フローを、
廃棄許容度がＨ／Ｌの２レベルの場合について示す。

【００５８】最初に、廃棄対象となる処理優先度を決定
する（ステップ１２０）。この実施例では、登録パケッ
ト数が最も多いキューの処理優先度を、廃棄対象の処理
優先度とする。この他に、登録パケットの全バイト数あ
るいはキューへの滞留時間が最も長いパケットが存在す
るキューの処理優先度を廃棄対象とするようにしてもよ
い。

【００５９】次に、廃棄対象の処理優先度を変数ｎに代
入し（ステップ１２１）、処理優先度がｎ以下で、廃棄
許容度がＨであるパケットを廃棄する（ステップ１２
２）。そして、空きバッファ領域の容量が一定値より大
きいか否か判定する（ステップ１２３）。空きバッファ
領域の容量が一定値より大きいなら、空きができたもの
として、第一の廃棄制御を終了する。

【００６０】ステップ１２３で空きバッファ領域の容量
が一定値以下の場合は、処理優先度ｎより処理優先度が
高く、廃棄許容度がＨであるパケットを順次廃棄してい
く。すなわち、まず処理優先度ｎが最高処理優先度（本
実施例では３）より小さいか否か判定し（ステップ１２
４）、小さければ廃棄対象処理優先度を示す変数ｎをイ
ンクリメントする（ステップ１２５）。そして、処理優
先度ｎで廃棄許容度がＨのパケットを廃棄して（ステッ
プ１２６）、ステップ１２３に戻り、再び空きバッファ
領域の容量が一定値を超えたか否かを判定する。

【００６１】空きバッファ領域の容量が一定値以下だが
（ステップ１２３）、処理優先度ｎが最高処理優先度に
達した場合（ステップ１２４）は、廃棄許容度がＨのパ
ケットがすべて廃棄されたことになるので、第一の廃棄
制御を終了する。

【００６２】なお、本実施例は廃棄許容度が２レベルの
場合であるが、廃棄許容度が３レベル以上の場合は、廃
棄許容度の高いパケットから最低廃棄許容度より一つ大
きい廃棄許容度を持つパケットまで順次上記廃棄処理を
実施すればよい。

【００６３】図８に、第二の廃棄制御の処理フローを示
す。

【００６４】最初に、すべての処理優先度のキューに関
して、廃棄許容度がＨであるパケットが存在するか否か
を判定する（ステップ１４０）。存在しない場合は、廃
棄許容度がＬであるパケットを廃棄するために、ステッ
プ１４３に進む。ステップ１４０で廃棄許容度がＨであ
るパケットが存在する場合は、該パケットをすべて廃棄
する（ステップ１４１）。そして、上記処理によって空
きバッファ領域の容量が一定値を超えるようになったか
否かを判定する（ステップ１４２）。空きバッファ領域
の容量が一定値を超えていたら、第二の廃棄制御を終了
する。一定値以下の場合は、廃棄許容度がＬであるパケ
ットを廃棄するために、ステップ１４３に進む。

【００６５】ステップ１４３以降では、処理優先度が低
いパケットから廃棄していく。まず、変数ｎに最低処理
優先度（本実施例では０）を代入し（ステップ１４
３）、処理優先度ｎで廃棄許容度がＬであるパケットを
廃棄する（ステップ１４４）。次に、空きバッファ領域
の容量が一定値を超えたか否かを判定する（ステップ１
４５）。空きバッファ領域の容量が一定値を超えていた
ら、第二の廃棄制御を終了する。

【００６６】ステップ１４５で空きバッファ領域の容量
が一定値以下の場合は、処理優先度ｎが最高処理優先度
（本実施例では３）より小さいか否かを判定し（ステッ
プ１４６）、最高処理優先度より小さい場合は、処理優
先度ｎをインクリメントして（ステップ１４７）、ステ
ップ１４４に戻る。

【００６７】ステップ１４４からステップ１４７によ
り、空きバッファ領域の容量が一定値を超えるまで、順
次処理優先度が高く廃棄許容度がＬであるパケットを廃
棄する。空きバッファ領域の容量が一定値以上に達する
か（ステップ１４５）、処理優先度ｎが最高処理優先度
に達した場合（ステップ１４６）に、第二の廃棄制御を
終了する。

【００６８】次に、本発明の第二の実施例を説明する。
これは、廃棄制御ユニット７の別の実施例であり、処理
優先度の低いキューのパケットから廃棄していく方式を
示すものである。本実施例によれば、第一の実施例に比
べて、廃棄するパケット数を抑えるという効果がある。
本実施例は、ほぼ上述の第一の実施例と同じ構成および
動作であるが、第一の廃棄制御の手順のみ異なる。すな
わち、本実施例は、図１から図８で説明した第一の実施
例のうち、図７の第一の廃棄制御のみを変更したもので
あるので、その変更部分のみを説明する。。

【００６９】図９に、本実施例における第一の廃棄制御
の処理フローを示す。

【００７０】最初に、変数ｎに最低処理優先度（本実施
例では０）を代入し（ステップ１６０）、処理優先度ｎ
で廃棄許容度がＨであるパケットを廃棄する（ステップ
１２６）。次に、空きバッファ領域の容量が一定値より
大きいか否か判定する（ステップ１２３）。空きバッフ
ァ領域の容量が一定値より大きいなら、空きができたも
のとして、第一の廃棄制御を終了する。

【００７１】ステップ１２３で空きバッファ領域の容量
が一定値以下の場合は、処理優先度ｎが最高処理優先度
（本実施例では３）より小さいか否か判定し（ステップ
１２４）、小さければ廃棄対象処理優先度を示す変数ｎ
をインクリメントして（ステップ１２５）、ステップ１
２６に戻る。処理優先度ｎが最高処理優先度に達するま
で（ステップ１２４）、上記処理を実施し、空きバッフ
ァ領域の容量が一定値以下で（ステップ１２３）、処理
優先度ｎが最高処理優先度に達した場合（ステップ１２
４）は、第一の廃棄制御を終了する。

【００７２】第一の実施例の第一の廃棄制御では廃棄対
象処理優先度ｎ以下の処理優先度の廃棄許容度Ｈのパケ
ットを一括して廃棄していた（図７のステップ１２２）
が、第二の実施例では、まず最低処理優先度で廃棄許容
度Ｈのパケットを廃棄して空きができたか判定し、未だ
空きができないときに処理優先度を１つずつ上げてパケ
ットを廃棄していくようにしている。したがって、第一
の実施例に比べて、廃棄するパケット数を抑えることが
できる。

【００７３】次に、本発明の第三の実施例を説明する。
これは、廃棄制御ユニット７の別の実施例であり、優先
度キューのパケットを古いパケットから順次廃棄してい
く方式を示すものである。本実施例によれば、第二の実
施例よりさらに、廃棄するパケットを最小限に留めると
いう効果がある。本実施例も上述の第一の実施例と同じ
部分は説明を省略し、異なる部分（第一の廃棄制御、お
よび第二の廃棄制御）のみ説明する。

【００７４】図１０に、本実施例における第一の廃棄制
御の処理フローを示す。

【００７５】最初に、最低処理優先度を変数ｎに代入す
る（ステップ１６０）。次に、処理優先度ｎで廃棄許容
度がＨであるパケットが存在するか否かを判定する（ス
テップ１８０）。存在する場合は、そのうち最も古いパ
ケットを廃棄する（ステップ１８１）。そして、空きバ
ッファ領域の容量が一定値より大きいか否か判定する
（ステップ１２３）。空きバッファ領域の容量が一定値
より大きいなら、第一の廃棄制御を終了する。

【００７６】ステップ１２３で空きバッファ領域の容量
が一定値以下の場合は、ステップ１８０に戻り、処理優
先度ｎについてパケットの廃棄を続ける。処理優先度ｎ
で廃棄許容度がＨであるすべてのパケットの廃棄が済
み、ステップ１８０においてそのようなパケットが存在
しないと判定された場合は、処理優先度ｎが最高処理優
先度より小さいか否か判定する（ステップ１２４）。処
理優先度ｎが最高処理優先度より小さければ、ｎをイン
クリメントし（ステップ１２５）、ステップ１８０に戻
る。ステップ１２３において空きバッファ領域の容量が
一定値に達するか、ステップ１２４において処理優先度
ｎが最高優先度に達した場合、第一の廃棄制御を終了す
る。

【００７７】図１１に、本実施例における第二の廃棄制
御の処理フローを示す。ここで、図１１のステップ１４
０からステップ１４３は、上述の第一の実施例の図８の
ステップ１４０からステップ１４３と同じであるので、
説明を省略する。廃棄許容度がＬのパケットの廃棄に関
するステップ２００からの処理手順について、以下説明
する。

【００７８】ステップ１４３で変数ｎに最低処理優先度
を設定した後、まず処理優先度ｎで廃棄許容度がＬのパ
ケットが存在するか否かを判定する（ステップ２０
０）。存在する場合は、そのうち最も古いパケットを廃
棄する（ステップ２０１）。そして、空きバッファ領域
の容量が一定値を超えているか否か判定する（ステップ
１４５）。空きバッファ領域の容量が一定値を超えてい
る場合は、第二の廃棄制御を終了する。

【００７９】ステップ１４５で空きバッファ領域の容量
が一定値を超えていない場合は、ステップ２００に戻
る。ステップ２００において処理優先度ｎで廃棄許容度
がＬのパケットが存在しない場合は、処理優先度ｎが最
高処理優先度より小さいか否かを判定する（ステップ１
４６）。最高処理優先度より小さければ、ｎをインクリ
メントして（ステップ１４７）、ステップ２００に戻
る。処理優先度ｎが最高処理優先度に達した場合（ステ
ップ１４６）は、第二の廃棄制御を終了する。

【００８０】本実施例によれば、処理優先度と廃棄許容
度に応じてパケットを廃棄する際に、その処理優先度お
よび廃棄許容度のすべてのパケットを廃棄するのでな
く、そのうちの最も古いパケットから１つずつ順に廃棄
していきその都度空きができたか否かを判定している。
したがって、第二の実施例よりもさらに、廃棄するパケ
ットを最小限に留めることができる。

【００８１】次に、本発明の第四の実施例を説明する。
これは、各キューの廃棄パケット数を管理しつつ廃棄制
御を行なう方式を示すものである。本実施例は、ある処
理優先度と廃棄許容度をもつパケットが廃棄され続ける
ことにより、パケットがまったく送信されない、あるい
はユーザが要求する最低の品質を満たせないということ
を防止する効果がある。

【００８２】本実施例についても、上述の第一の実施例
と同じ部分は説明を省略し、異なる部分（第一の廃棄制
御）のみ説明する。

【００８３】図１２に、本実施例における第一の廃棄制
御の処理フローを示す。

【００８４】最初に、最低処理優先度を変数ｎに代入し
（ステップ１６０）、廃棄パケット数を０とする（ステ
ップ２１０）。ここで、廃棄パケット数といっているの
は、当該処理優先度ｎのキューにおける廃棄パケット数
をカウントするためのカウンタのことである。次に、処
理優先度ｎで廃棄許容度がＨであるパケットが存在する
か否かを判定する（ステップ１８０）。存在する場合
は、そのうち最も古いパケットを廃棄する（ステップ１
８１）。そして、空きバッファ領域の容量が一定値より
大きいか否か判定する（ステップ１２３）。空きバッフ
ァ領域の容量が一定値より大きいなら、空きができたも
のとして、第一の廃棄制御を終了する。

【００８５】ステップ１２３で空きバッファ領域の容量
が一定値以下の場合は、廃棄パケット数をインクリメン
トする（ステップ２１１）。そして、現在の廃棄パケッ
ト数が所定の最大値より小さいか否かを判定する（ステ
ップ２１２）。廃棄パケット数が所定の最大値より小さ
いなら、処理優先度ｎについてパケットの廃棄を続ける
ため、ステップ１８０に戻る。

【００８６】ステップ２１２で廃棄パケット数が所定の
最大値に達したら、処理優先度ｎが最高処理優先度より
小さいか否か判定する（ステップ２１３）。処理優先度
ｎが最高処理優先度より小さい場合は、処理優先度ｎを
インクリメントし（ステップ２１４）、その処理優先度
ｎについてパケットの廃棄を続けるため、ステップ２１
０に戻る。ステップ２１３で処理優先度ｎが最高処理優
先度に達していたら、ステップ１６０に戻り、再び最低
処理優先度のパケットから廃棄処理を行う。

【００８７】ステップ１８０において処理優先度ｎで廃
棄許容度がＨであるパケットが存在しないと判定された
場合のステップ１２４、１２５の処理は、図１０の該当
するステップと同じであるので説明を省略する。

【００８８】上記第一の廃棄制御と同様に第二の廃棄制
御についても、廃棄パケット数を制限するようにしても
良い。それには、例えば、図１１のステップ１４３の後
に廃棄パケット数を０にする処理（図１２のステップ２
１０と同じ）を加え、さらにステップ１４５において空
きバッファ領域の容量が一定値に達しない場合の処理と
して、図１２のステップ２１１から２１４の処理を加え
れば良い。

【００８９】本実施例では、各キューごとに廃棄パケッ
ト数の最大値を設定しておき、廃棄パケット数がその最
大値以下の場合は該キューのパケットを廃棄し、最大値
を越えた場合は該キューのパケット廃棄を行なわないよ
うにしている。したがって、ある処理優先度と廃棄許容
度をもつパケットが廃棄され続けてまったく送信されな
い、あるいはユーザが要求する最低の品質を満たせない
というようなことを防止できる。

【００９０】なお、パケットの廃棄最大数は固定値とし
てもよいし、あるいは廃棄処理を行なう際、一定の品質
を満たすように送信パケット数から廃棄パケット数の最
大数を計算して決定するようにしてもよい。また、パケ
ット廃棄最大数は、各キューごとでなく、プロトコルご
とに設定することもできる。

【００９１】さらに、図１２の処理では、廃棄制御に入
ったときに廃棄パケット数をゼロクリアしている（ステ
ップ２１０）が、他のキューのパケットが廃棄された場
合や、該キューのパケットが中継あるいは送信された場
合に、該キューの廃棄パケット数をクリアし、廃棄を行
なえるようにしてもよい。

【００９２】次に、本発明の第五の実施例を説明する。
これは、廃棄制御ユニット７の別の実施例であり、各処
理優先度キューの長さを監視する方式を示すものであ
る。本実施例のルータ装置のブロック構成、ハードウエ
ア構成、パケットのフォーマット、およびマッピングテ
ーブルの構成は、上述の第一の実施例の図１から図４と
同じであるので、説明を省略する。

【００９３】図１３に、本実施例のルータ装置１におけ
るパケット受信時の処理フローを示す。

【００９４】パケットを受信すると、まず優先度制御の
処理によって、その受信パケットの処理優先度と廃棄優
先度を決定し（ステップ１０１）、対応するキュー６Ｒ
ｘに登録する（ステップ１０４）。次に、キューに登録
されているパケットの数（キューの長さ）が一定値を超
えているか否か判定する（ステップ２２０）。キューの
長さが一定値を超えていたら、パケット廃棄制御を実施
し（ステップ２２１）、受信処理を終了する。ステップ
２２０でキューの長さが一定値以下のときは、そのまま
受信処理を終了する。

【００９５】なお、キューの長さとしては、キューに登
録されているパケットの数を用いる代りに、登録パケッ
トの総バイト数を用いても良い。また、キューに登録さ
れているパケットの滞留時間を利用して、滞留時間が一
定値を超えたときにパケット廃棄制御を実施するように
してもよい。

【００９６】図１４に、図１３のステップ２２１のパケ
ット廃棄制御の処理フローを示す。

【００９７】まず、該キュー（図１３のステップ２２０
で一定値を超える長さであると検出されたキュー）の処
理優先度を変数ｎに代入する（ステップ２３０）。次
に、処理優先度がｎ以下で廃棄許容度がＨであるパケッ
トが存在するか否かを判定する（ステップ２３１）。そ
のようなパケットが存在する場合は、それらのパケット
をすべて廃棄し（ステップ２３２）、廃棄処理を終了す
る。

【００９８】ステップ２３１で処理優先度がｎ以下で廃
棄許容度がＨであるパケットが存在しない場合は、処理
優先度ｎの該キューの長さが所定の最大値より大きいか
否かを判定する（ステップ２３３）。該キューの長さが
所定の最大値より大きいなら、処理優先度がｎ以下で廃
棄許容度がＬのすべてのパケットを廃棄し（ステップ２
３４）、廃棄処理を終了する。ステップ２３３で該キュ
ーの長さが最大値に達していない場合は、そのまま廃棄
処理を終了する。

【００９９】本実施例によれば、優先度キューの長さに
応じて廃棄制御を行っているので、ある処理優先度のキ
ューのみが長くなるようなことを防止できる。

【０１００】なお、上記のいずれの実施例も、図２に示
すようなシングルプロセッサ構成でなく、マルチプロセ
ッサで構成してもよい。そのためには、図２において、
廃棄制御プロセッサを設け、図１のバッファ管理ユニッ
ト５および廃棄制御ユニット７をその廃棄制御プロセッ
サによって実現すればよい。

【０１０１】この場合、空きバッファ領域の確保は、Ｃ
ＰＵ２０と廃棄制御プロセッサ間でメッセージ通信を行
うことによって実現する。すなわち、ＣＰＵ２０から領
域確保のメッセージを送信し、それを受けた廃棄制御プ
ロセッサではバッファの空き領域へのポインタをＣＰＵ
２０へ送信する。廃棄制御プロセッサでは、バッファ管
理ユニット５により、空きバッファ領域の容量を監視
し、一定値以下になった場合はメインメモリからバッフ
ァの実体へのポインタを得て、廃棄制御ユニット７によ
りパケットの廃棄を行う。

【０１０２】このようにマルチプロセッサ構成とした場
合、パケット受信処理のフローは、次のように変更すれ
ばよい。すなわち、パケットの受信後に優先度処理を行
ない、受信パケットを優先度キューに追加して終了す
る。空きバッファ領域の容量の判定および廃棄制御は、
空きバッファ領域の確保の要求が行なわれた場合に、廃
棄制御プロセッサで実行される。

【０１０３】図１５に、本発明の適用対象であるネット
ワークシステムの構成を示す。１５Ａ〜１５Ｅは、各
々、通信端末が接続されたネットワークを示す。１６−
１〜１６−ｎは、それらのネットワークに接続された通
信端末を示す。これらのネットワーク同士が、本発明に
係るルータ装置１（１ＡＢ〜１ＣＥ）と従来方式のルー
タ装置１７とによって相互接続され、ネットワークシス
テムが構築されている。従来方式のルータ装置１７は、
例えば上述の実施例の優先度制御ユニットおよび廃棄制
御ユニットを備えていないものである。

【０１０４】通信端末１６−１から他のネットワーク１
５Ｂに送信された各種のパケットは、ルータ装置１ＡＢ
で受信される。ルータ装置１ＡＢは、優先度制御ユニッ
ト３（３Ｒｘ，３Ｔｘ）によってそのパケットの中継処
理を行い、各パケットの宛先ネットワークに対して送信
する。

【０１０５】多数の通信端末から送信されたパケットが
集中し、ルータ装置１ＡＢ内で輻輳が発生した場合は、
処理優先度と廃棄許容度に基づいて廃棄制御ユニット７
によりパケットの廃棄制御を行う。

【０１０６】なお、ネットワーク１５Ｃと１５Ｅのよう
に従来ルータ装置１７ＣＥを介して相互接続されたネッ
トワークシステム上であっても、本発明に係るルータ装
置１ＣＥが介在しているので、輻輳が発生した場合に
は、本発明の効果を得ることができる。

【０１０７】

【発明の効果】本発明によれば、ルータ装置が中継する
パケットの種類（例えば、優先度情報やプロトコル情
報）に基づいて決定された処理優先度と廃棄許容度を利
用して、輻輳時に廃棄するパケットを決定している。従
って、緊急パケットや対話型プロトコルパケットの廃棄
防止を図ることができ、また音声パケットや映像パケッ
トなどリアルタイム性が要求されるパケットの廃棄を制
御して、ユーザの要求に応じたサービスを実現すること
ができる。すなわち、ネットワーク使用者および管理者
に対して、輻輳発生時であっても品質要求の厳しいパケ
ットに対する高い信頼性を提供し、またパケット廃棄に
起因する再送を減らすことによってネットワークを効率
的に使用できるルータ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るルータ装置のブロック
図である。

【図２】実施例のルータ装置のハードウェア構成図であ
る。

【図３】ルータ装置が扱うパケットのフォーマット図で
ある。

【図４】処理優先度と廃棄許容度のマッピングテーブル
を示す図である。

【図５】パケット受信時の処理手順を示すフローチャー
ト図である。

【図６】パケット廃棄制御ユニットの処理手順を示すフ
ローチャート図である。

【図７】第一のパケット廃棄制御の処理手順を示すフロ
ーチャート図である。

【図８】第二のパケット廃棄制御の処理手順を示すフロ
ーチャート図である。

【図９】第二の実施例における第一のパケット廃棄制御
の処理手順を示すフローチャート図である。

【図１０】第三の実施例における第一のパケット廃棄制
御の処理手順を示すフローチャート図である。

【図１１】第三の実施例における第二のパケット廃棄制
御の処理手順を示すフローチャート図である。

【図１２】第四の実施例における第一のパケット廃棄制
御の処理手順を示すフローチャート図である。

【図１３】第五の実施例におけるパケット受信時の処理
手順を示すフローチャート図である。

【図１４】第五の実施例におけるパケット廃棄制御の処
理手順を示すフローチャート図である。

【図１５】本発明が適用されるネットワークシステムの
構成図である。

【符号の説明】

１……ルータ装置、２……パケット受信処理ユニット、
３（３Ｒｘ，３Ｔｘ）……優先度制御ユニット、４（４
Ｒｘ，４Ｔｘ）……マッピングテーブル、５……バッフ
ァ管理ユニット、６（６Ｒｘ，６Ｔｘ）……優先度キュ
ー、７……廃棄制御ユニット、８……中継処理ユニッ
ト、９……パケット送信処理ユニット、１５……ネット
ワーク、１６……通信端末、２０……ＣＰＵ、２１……
メインメモリ、２２……バッファメモリ、２３……ネッ
トワークコントローラ、３３……優先度情報、３４……
サービス要求情報、３５……プロトコル情報、３６……
送信元ネットワークアドレス情報、３７……宛先ネット
ワークアドレス情報。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｌ 12/56 29/06 9077−5ＫＨ０４Ｌ 11/20 １０２Ｅ 9371−5Ｋ 13/00 ３０５Ｄ (72)発明者左古義人神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社日立製作所オフィスシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通信端末が接続されたネットワーク同士を
相互接続し、あるネットワークから送信されたパケット
を受信して記憶手段に保持し、他のネットワークに中継
するルータ装置において、中継するパケットの種類に基づいて、該パケットの処理
順序に関する優先度を示す処理優先度を決定する処理優
先度決定手段と、中継するパケットの種類に基づいて、輻輳時に該パケッ
トの廃棄を許容する度合いを示す廃棄許容度を決定する
廃棄許容度決定手段と、輻輳時には、上記処理優先度および廃棄許容度に基づい
て廃棄するパケットを決定し、決定したパケットを廃棄
するパケット廃棄処理手段とを備えたことを特徴とする
ルータ装置。
【請求項２】請求項１に記載のルータ装置において、前
記パケット廃棄処理手段は、その時点で前記記憶手段に
保持しているパケットのうち前記廃棄許容度が最も高い
パケットを始めに廃棄の対象とすることを特徴とするル
ータ装置。
【請求項３】請求項２に記載のルータ装置において、前
記パケット廃棄処理手段は、前記廃棄許容度が最も高い
パケットを対象として処理優先度が低いものから高いも
のへと順に廃棄し、その廃棄が終了したら、前記廃棄許
容度が次に高いパケットを対象として処理優先度が低い
ものから高いものへと順に廃棄し、これを前記記憶手段
の空き容量が所定値以上になるまで繰り返すことを特徴
とするルータ装置。
【請求項４】請求項１に記載のルータ装置において、前
記パケットの種類が、そのパケットの優先度情報および
プロトコル情報であることを特徴とするルータ装置。
【請求項５】請求項１に記載のルータ装置において、前
記処理優先度決定手段および前記廃棄許容度決定手段
は、それぞれ、前記中継するパケット中に含まれる情報
に基づいて前記処理優先度および前記廃棄許容度を決定
することを特徴とするルータ装置。
【請求項６】請求項１に記載のルータ装置において、さ
らに、前記処理優先度と前記廃棄許容度とのすべての組
合せに対応して設けられた待ち行列記憶手段と、前記パ
ケットの処理優先度および廃棄許容度が決定されたとき
には、その処理優先度および廃棄許容度に対応する待ち
行列記憶手段に、そのパケットを登録する手段とを備え
るとともに、前記パケット廃棄処理手段は、前記処理優先度が低く前
記廃棄許容度が高い前記待ち行列記憶手段に登録されて
いるパケットから先に取り出して廃棄することを特徴と
するルータ装置。
【請求項７】請求項１に記載のルータ装置において、前
記パケット廃棄処理手段は、輻輳の度合いに応じて廃棄
するパケットを選択する手段と、選択されたパケットを
廃棄する手段とを備えたことを特徴とするルータ装置。
【請求項８】請求項１に記載のルータ装置において、前
記処理優先度決定手段および廃棄許容度決定手段は第１
のプロセッサを用いて構成し、前記パケット廃棄処理手
段は第２のプロセッサを用いて構成することを特徴とす
るルータ装置。
【請求項９】請求項１に記載のルータ装置において、前
記処理優先度決定手段および前記廃棄許容度決定手段
は、パケットの種類に基づいて処理優先度および廃棄許
容度を決定するために用いるマッピングテーブルを備
え、さらに、該マッピングテーブルの内容を設定する手段を
備えたことを特徴とするルータ装置。
【請求項１０】請求項５に記載のルータ装置において、
前記中継するパケット中に含まれる情報は、そのパケッ
トの優先度情報、プロトコル情報、サービス要求情報、
宛先ネットワークアドレス情報、もしくは送信元ネット
ワークアドレス情報のいずれか、またはこれらの任意の
組合せであることを特徴とするルータ装置。
【請求項１１】請求項１に記載のルータ装置において、
前記パケット廃棄処理手段は、前記処理優先度ごとに、
廃棄されるパケット数を制限することを特徴とするルー
タ装置。