JPWO2006070542A1 - COMMUNICATION DEVICE, STORAGE MEDIUM, INTEGRATED CIRCUIT, AND COMMUNICATION SYSTEM - Google Patents
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Abstract
本発明は、QoS制御可能な通信装置、および通信システムを提供することを目的とする。本発明のQoS制御部121有する第1IP電話機などの装置114が、低優先度通信を行っているPCなどの装置111に第1送信制御データを送信する。第1送信制御データは、低優先度通信の通信経路を変更するためのデータを含み、第1送信制御データを受信したPC111は、以降低優先度通信を第1IP電話機などの装置114経由で行うようになり、第1QoS制御部121において優先度制御が可能となる。本発明はARPやICMPなど広く用いられているプロトコルを利用するため、制御データを受信する装置111は本発明に特有のプロトコルを持つ必要がない。An object of the present invention is to provide a communication device capable of QoS control and a communication system. A device 114 such as a first IP telephone having the QoS control unit 121 of the present invention transmits first transmission control data to a device 111 such as a PC performing low priority communication. The first transmission control data includes data for changing the communication path of the low priority communication, and the PC 111 that has received the first transmission control data subsequently performs the low priority communication via the device 114 such as the first IP telephone. Thus, the first QoS control unit 121 can perform priority control. Since the present invention uses a widely used protocol such as ARP or ICMP, the apparatus 111 that receives control data does not need to have a protocol specific to the present invention.
Description
本発明は、QoS制御可能な通信装置、記憶媒体、集積回路および通信システムに関する。 The present invention relates to a communication device capable of QoS control, a storage medium, an integrated circuit, and a communication system.
近年、多くの職場や家庭などにおいてブロードバンドインターネット接続が利用されている。現在の家庭における代表的なインターネット接続構成を図32に示す。ユーザは第1ISP(インターネット・サービス・プロバイダ)3と契約し、購入(もしくはISPからレンタル)した第1ルータ12を第1家庭1内に設置する。そして、その第1ルータ12に、PC(Personal Computer)11などのインターネット2に接続したい装置を接続する。 In recent years, broadband Internet connections have been used in many workplaces and homes. FIG. 32 shows a typical Internet connection configuration in the current home. The user contracts with a first ISP (Internet Service Provider) 3 and installs the
この環境においてPC11がインターネットに公開されているサーバ13と通信するときには、第1ルータ12、アクセス回線6、第1ISP3、インターネット2等を経由することになる。なお現状、アクセス回線としてはADSL回線(下り:1Mbps〜50Mbps程度、上り:512Kbps〜5Mbps程度(非特許文献1参照))が広く普及している。また、家庭内LANにおける伝送媒体としてはEthernet(登録商標)(双方向100Mbps)が一般的に利用されている。また、ここで述べた第1ルータ12はインターネット側にADSLモデム機能や、LAN(家庭内)側にハブ機能などを必要に応じて含んでいる場合もあるが、ここでは単にルータと呼ぶこととする。 In this environment, when the PC 11 communicates with the
また、ここ数年IP電話やIPテレビ電話など、インターネットで利用されているIP(インターネットプロトコル)を利用してリアルタイム通信を行うアプリケーションが普及していきている。例えば、企業においてはIPセントレックスやIP電話システム、家庭においてはADSLや光ファイバーなどによるブロードバンドインターネット接続を利用したIP電話の利用などがそれにあたる。 In addition, applications that perform real-time communication using IP (Internet Protocol) used on the Internet, such as IP phones and IP videophones, have been widespread in recent years. For example, IP Centrex and IP telephone systems are used in companies, and IP telephones using broadband Internet connection such as ADSL and optical fiber are used in homes.
しかし、IPは基本的に品質を保証する機能を持たないため、リアルタイム通信を行う場合に、通信帯域が十分でなかったり、他の通信の影響などを受けたりするとサービス品質(QoS:Quality of Service)が低下する可能性がある。 However, since IP basically does not have a function for guaranteeing quality, when real-time communication is performed, if the communication band is not sufficient or is affected by other communication, the quality of service (QoS: Quality of Service) ) May be reduced.
例えば、図32の環境に単純にIP電話機を接続する構成である図33を例に考えた場合、QoSの低下が発生するおそれがある。以下では、その仕組みについて説明する。 For example, when considering FIG. 33 as an example in which an IP telephone is simply connected to the environment shown in FIG. 32, there is a risk that QoS will decrease. Below, the mechanism is demonstrated.
図33では、第1ルータ12のLAN側に第1IP電話機14を接続している。この構成で第1IP電話機14と別の第2家庭4内に存在する第2IP電話機17との間で通信を行うときには、第1ルータ12、第1ISP3、インターネット2、および第2家庭4側の第2ISP5、第2ルータ16を経由することになる。 In FIG. 33, the
ここで、図33のような環境でPC−サーバ間通信31を行うのと同時にIP電話通信32を行う場合を考えると、両方の通信が第1ルータ12および第1ISP3を経由することになる。以下では、このときの第1ルータ12の処理について説明し、そこで発生する現象によりIP電話のQoSが低下することを述べる。 Here, considering the case where the
図34は図33における第1ルータ12の内部の詳細構造(特にLAN側からアクセス回線側へのデータ転送に関係する部分のみ)を模式的に示したものである。なお、図34における第1家庭1より外での構成は図33と同じである。 FIG. 34 schematically shows the detailed structure inside the
はじめに、IP電話−IP電話間の通信32のみが存在するときの動作について述べる。まず、第1IP電話機14は音声データをIPパケットとしてLAN回線7に送出する。次に第1ルータ12は、このパケットを受信すると、一旦受信バッファ21にデータを蓄える。そして、送信処理部22が受信バッファ21の先頭にあるデータを処理し、アクセス回線6へ送出する。第1IP電話機14が送出する音声データの送信量は約64Kbps(ITU−T G.711の場合)程度であり、下位レイヤにおけるプロトコルオーバヘッドを考慮してもその2倍以内である。よって、ADSLの上り回線速度(512Kbps〜)には達しないため、受信バッファ21には多くのデータが蓄積されることはなく、受信したデータを即座にアクセス回線6へ送出することができる。このため、IP電話通信のQoSは確保される。 First, the operation when only the
次に、IP電話−IP電話間の通信32に加えてPC−サーバ間の通信31が同時に行われている場合の第1ルータ12の処理を考える。例えば、PC−サーバ間の通信31がファイル転送であるとすると、PC11はファイル転送をできるだけ高速に行おうとするため、大量のデータを一気にLAN回線7に送信する。LAN回線7の転送速度(100Mbps)は、ADSLの上り回線速度(最大5Mbps程度)に比べて非常に高速である。そのため、第1ルータ12の受信バッファ21には多くのデータが一気に蓄積される。送信処理部22は受信バッファ21に蓄積されたデータを先頭に存在するデータから順にアクセス回線6へ送出していく。このような状況下においては、以下のような(現象1)〜(現象3)をはじめとする現象が発生する
(現象1)IP電話通信のデータが受信バッファ21に蓄えられてからアクセス回線6へ送出されるまでの遅延時間が長くなる。Next, consider the processing of the
(現象2)IP電話通信のデータが受信バッファ21に蓄えられるときに、受信バッファ21にどれだけのデータが蓄えられているかがタイミングによって異なり、その結果遅延時間のゆらぎ(ジッタ)が発生する。 (Phenomenon 2) When data of IP telephone communication is stored in the reception buffer 21, how much data is stored in the reception buffer 21 differs depending on the timing, and as a result, delay time fluctuation (jitter) occurs.
(現象3)IP電話通信のデータが第1ルータ12に到着したときに受信バッファ21に空きがないと、到着したIP電話通信のデータが破棄され、データの損失が発生する。 (Phenomenon 3) When the IP telephone communication data arrives at the
上記のような現象が発生すると、受信側において音声を正常に再生するタイミングにデータの到着が間に合わなくなり、音声が途切れたり音質が低下したりする。 If the above phenomenon occurs, the arrival of data will not be in time for the normal playback of audio on the receiving side, and the audio will be interrupted or the sound quality will deteriorate.
そこで、非特許文献2では、上記のような現象が発生することによるIP電話通信のQoS低下を起こさせないことを可能とする構成での、家庭向けIP電話サービスが開示されている。図35は、IP電話機としての機能(音声データ変換部22等)とともに、専用ルータ60を利用し、アナログ電話機70と専用ルータ60とをアナログ回線73で接続する構成を示す。このような構成の場合には、専用ルータ60において、次のような処理を行うことでIP電話のQoSを向上することができる。 Therefore, Non-Patent
まず、アナログ電話機70からのアナログデータは音声データ変換部25で変換され、IP電話通信の音声データとして利用される。ここで、PC11からのファイル転送データは、受信バッファ23に蓄積され、音声データ変換部25で変換されたIP電話通信のための音声データは、音声データバッファ24に蓄えられる。次に、送信処理部22は、音声データバッファ部24に音声データが蓄積されている場合は、そのデータを優先的にADSL上り回線であるアクセス回線6に送信する。一方、送信処理部22は、受信バッファ23に蓄積されているファイル転送データを、音声データバッファ24に音声データ
が蓄積されていない場合にのみアクセス回線6に送信する。このようにすることで、音声データは音声データバッファ24において長時間待たされることはなく、また音声データが損失することもない。このようにしてIP電話通信のQoSを向上することができる。First, analog data from the
ただし、上記の制御を行なった場合でもさらに以下の現象4の発生により、IP電話通信のQoSが低下する可能性がある。 However, even when the above control is performed, the QoS of IP telephone communication may be lowered due to the occurrence of
(現象4)IP電話通信のための音声データパケットが、ファイル転送データがアクセス回線に送信されている間に音声データバッファ24に到着すると、音声データパケットの送信はファイル転送データ送信完了まで行われない。その結果、音声データの遅延や遅延揺らぎが発生する。 (Phenomenon 4) When a voice data packet for IP telephone communication arrives at the
以下、現象4について図35および図36を用いて詳細に説明する。図36はルータからのデータ送信期間を説明するための説明図である。図36には、ルータへのファイル転送データの到着タイミングと、音声データ発生のタイミングと、アクセス回線6への各データの送信期間とが図示されており、横軸は時間を表す。まず、音声データが音声データバッファ24に蓄積されておらず、ファイル転送データのみが受信バッファ23に蓄積されている状態を考える。この状態は、例えば、それぞれのバッファ23及び24にデータが全く存在しない状態で図36におけるファイル転送データの到着2501が起こった場合に起こる。上記の制御によれば、まず、最初にバッファ23に到着したファイル転送データがアクセス回線6に送信され始める。図36のように、ファイル転送データの送信が終了するまでの間に第1音声データ2502が発生したとする。第1音声データは、ファイル転送データが完全にアクセス回線6に送出され終わるまで、音声データバッファ24に蓄積されたままとなる。よって、第1音声データの待ち時間2511が発生する。この待ち時間は最大で“ファイル転送データ送信にかかる時間=ファイル転送データのパケットサイズ(ビット)/アクセス回線速度”で計算される値となる。この待ち時間が遅延時間や遅延時間のゆらぎ(ジッタ)の原因となりIP電話通信のQoSを低下させる。 Hereinafter,
なお、ファイル転送データは一般的にTCP(Transmission Control Protocol)を利用して転送されるため、1パケットあたり1500バイト
程度のサイズとなることが多い。例えばアクセス回線の速度が512Kbpsとすると、1パケット送信にかかる時間は約23ミリ秒となる。非特許文献3では、総務省が規定するIP電話の品質基準について述べられており、その中で通話品質が固定電話並みであるとするクラスAの基準として、エンドトゥエンド遅延を100ミリ秒以下と規定していることから考えると、前述の23ミリ秒という遅延はIP電話通信のQoSの低下につながるといえる。Since file transfer data is generally transferred using TCP (Transmission Control Protocol), the size is often about 1500 bytes per packet. For example, if the speed of the access line is 512 Kbps, the time taken to transmit one packet is about 23 milliseconds.
このような現象4に起因する音声通信データの待ち時間を減少させ、QoSを向上させるために、例えば特許文献1では、ルータ装置(音声通信およびPCによる通信のデータをインターネットなどの外部ネットワークに転送する装置であり、図35での専用ルータ60に相当する)が、PCによる通信データをアクセス回線に転送する前にIPフラグメント(断片化)を行なっている。このように、ファイル転送データをフラグメントすることにより、パケットサイズが小さくなる。よって、パケットサイズが小さくなったファイル転送データとファイル転送データとの間に音声データを割りこませることで、音声データの待ち時間を小さくすることができる。 In order to reduce the waiting time of voice communication data due to
また、特許文献2には、IP電話通信などのリアルタイム通信のQoS制御を実現するために、帯域などのネットワークリソースを通信開始前に予め確保する方法が開示されている。これにより現象1〜現象3に起因するリアルタイム通信のQoS低下を防ぐことができる。特許文献2においては、リアルタイム通信を中継する各ルータが、そのルータを経由する各フローと各フローに割り当てられる帯域との対応を管理する帯域管理テーブルを持ち、その帯域管理テーブルに基いて帯域制御を行う。ここで、各フローには、リアルタイム通信、および非リアルタイム通信を含む任意のフローが含まれ、それぞれはIPヘッダの送信元アドレスや宛先アドレスにより識別される。また、各ルータの帯域管理テーブルを集中管理するためのサーバ装置が別途存在し、リアルタイム通信を行う通信機器からの要求に応じて、サーバ装置が各ルータの帯域管理テーブルの設定を行う。
しかし、非特許文献2におけるIP電話サービスを利用したり、特許文献1に記載の方法を利用したりすることでQoSの低下を防ぐ場合には、アナログ電話機70の出力が入力されたり、特許文献1に記載のフラグメント機能を持っていたりする専用ルータにより制御する必要があり、専用ルータの設置という構成に縛られユーザの自由度が少ない。さらに、非特許文献2に記載のIP電話サービスを利用するためには、特定のISPに加入し、新たに専用のルータ60を購入するかもしくは月額料金を支払いレンタルする必要があった。よって、IP電話サービスを利用できないISPに加入して図32のような構成でインターネット接続を利用していたユーザにとっては、IP電話を利用するために、ISPの切り替え時の初期費用やルータの買い替え費用などが発生してしまうという問題が発生する。また、ISPを切り替えることにより、以前加入していたISPでのみ提供されていたサービス、例えばホスティングサービスやウィルスチェックサービスなどが享受できなくなったり、メールアドレスが変更されたりするなどの問題も発生する。 However, when the IP telephone service in
また、特許文献2に記載のQoS制御を実現する方法を適用するには、インターネット上のルータから家庭内のルータ、IP電話機も含めてシステムとして協調して動作する必要がある。そのため、家庭においてIP電話機を利用するためにこのようなシステムの変更を行うことは非現実的である。 In order to apply the method for realizing the QoS control described in
そこで、本発明は、QoS制御可能な通信装置、および通信システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a communication apparatus and a communication system capable of QoS control.
上記課題を解決するために、本願請求項1は、優先度が異なる複数の通信が行われるネットワークを介して通信を行う通信装置の1つであり、前記優先度に応じて通信を制御する通信装置であって、各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段と、前記優先度情報に基づいて、低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段と、を含むことを特徴とする通信装置を提供する。 In order to solve the above-described problem,
低優先度通信を行う低優先度通信装置は、優先度に応じて通信を制御する通信装置(以下、優先制御を行う通信装置)から低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを受信し、第1制御データに基づいて通信経路を変更する。よって、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合、低優先度通信の通信経路が変更されることで高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。このように、優先制御を行う通信装置は、通信機能に加えて優先度に応じた通信の制御を行うことができる。よって、優先度に応じた通信の制御が行われていない家庭内LANなどに前述の優先制御を行う通信装置を接続することで、優先制御を行う通信装置を用いてネットワークを介した通信を行いつつ、高優先度通信のQoSを確保することができる。そのため、QoSを確保するために、優先度に応じた通信の制御を行う別途の専用ルータを設ける必要がない。よって、ユーザは既存のルータやシステム構成を変更する必要がなく、また任意のプロバイダに加入しIP電話などのリアルタイム通信を高品質に行うことができる。また、QoS確保が可能な優先制御を行う通信装置を設けるだけで、低優先度通信装置、高優先度通信装置及び中継装置などを含むシステム全体の変更を行うことなく高優先度通信装置のQoSを確保することができる。 A low-priority communication apparatus that performs low-priority communication is a first control for changing a communication path of low-priority communication from a communication apparatus that controls communication according to priority (hereinafter, communication apparatus that performs priority control). Data is received and the communication path is changed based on the first control data. Therefore, when high-priority communication and low-priority communication are congested, the high-priority communication path can be preferentially secured by changing the low-priority communication path. . As described above, the communication device that performs priority control can control communication according to the priority in addition to the communication function. Therefore, by connecting a communication device that performs the above-described priority control to a home LAN that does not perform communication control according to priority, communication is performed via the network using the communication device that performs priority control. However, QoS for high priority communication can be ensured. Therefore, in order to ensure QoS, it is not necessary to provide a separate dedicated router that controls communication according to priority. Therefore, the user does not need to change the existing router or system configuration, and can subscribe to an arbitrary provider and perform real-time communication such as an IP phone with high quality. Further, the QoS of the high-priority communication device can be changed without changing the entire system including the low-priority communication device, the high-priority communication device, and the relay device by simply providing a communication device that performs priority control capable of ensuring QoS. Can be secured.
高優先度通信を行う高優先度通信装置としては、例えば電話通信などのリアルタイム性を要求されるIP電話機など挙げられる。また、低優先度通信装置としては、例えばファイル転送などを行う端末などが挙げられる。よって、優先制御を行う通信装置を用いてIP電話機のQoSを確保することにより、リアルタイム性を維持することができる。 As a high-priority communication apparatus that performs high-priority communication, for example, an IP telephone or the like that requires real-time performance such as telephone communication can be cited. Moreover, as a low priority communication apparatus, the terminal etc. which perform a file transfer etc. are mentioned, for example. Therefore, real-time performance can be maintained by securing the QoS of the IP telephone using a communication device that performs priority control.
なお、低優先度通信装置に第1制御データを送信する場合は、低優先度通信装置から相手先の通信装置への通信経路を変更することができる。また、中継装置に第1制御データを送信する場合は、相手先の通信装置から低優先度通信装置への通信経路を変更することができる。 In addition, when transmitting 1st control data to a low priority communication apparatus, the communication path from a low priority communication apparatus to the other party's communication apparatus can be changed. Further, when the first control data is transmitted to the relay device, the communication path from the counterpart communication device to the low priority communication device can be changed.
本願第2発明は、第1発明において、前記経路変更制御手段は、前記第1制御データにおいて、前記低優先度通信の通信経路の宛先を送信不可能なアドレスに変更することを特徴とする通信装置を提供する。 A second invention of the present application is the communication according to the first invention, wherein the route change control means changes the destination of the communication route of the low priority communication to an untransmittable address in the first control data. Providing equipment.
低優先度通信の通信経路の宛先を送信不可能なアドレスに変更することで、低優先度通信装置は、送信データを送信不可能なアドレスに送信する。よって、低優先度通信装置から送信される送信データが破棄されるため、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合であっても高優先度通信を行う通信経路を優先的に確保することができる。 By changing the destination of the communication path of the low priority communication to an address that cannot be transmitted, the low priority communication device transmits the transmission data to an address that cannot be transmitted. Therefore, since transmission data transmitted from the low priority communication device is discarded, a communication path for performing high priority communication is established even when communication of high priority communication and communication of low priority communication are congested. Priority can be secured.
本願第3発明は、第1発明において、前記経路変更制御手段は、前記第1制御データに含まれる前記低優先度通信の通信経路の宛先を、前記優先度に応じて通信を制御する通信装置のアドレスに変更し、前記低優先度通信装置から前記ネットワークへの送信データの出力を制御する通信制御手段をさらに含むことを特徴とする通信装置を提供する。 A third invention of the present application is the communication device according to the first invention, wherein the path change control means controls communication of a destination of a communication path of the low priority communication included in the first control data according to the priority. The communication apparatus further includes communication control means for controlling the output of transmission data from the low priority communication apparatus to the network.
低優先度通信の通信経路の宛先を、優先制御を行う通信装置に変更することで、低優先度通信装置からの送信データは、優先制御を行う通信装置に送信される。そして、優先制御を行う通信装置は、例えば低優先度通信装置からの送信データのネットワークへの出力を制限するように調整する。これにより、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合であっても高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。 By changing the destination of the communication path of the low priority communication to the communication device that performs the priority control, the transmission data from the low priority communication device is transmitted to the communication device that performs the priority control. Then, the communication device that performs priority control adjusts, for example, to limit the output of transmission data from the low priority communication device to the network. Thereby, even if the communication of high priority communication and the communication of low priority communication are congested, the communication path of high priority communication can be secured preferentially.
本願第4発明は、第3発明において、前記通信制御手段は、少なくとも1の受信データの送信先が自装置であるか否か、かつ前記受信データが前記低優先度装置からの低優先度通信データであるか否かを解析する解析手段と、前記解析手段による解析結果に応じて、送信先が自装置以外である低優先度通信データよりも、高優先度通信データを優先的に選択してその送信先に送信するように制御する選択手段とを有することを特徴とする通信装置を提供する。 According to a fourth invention of the present application, in the third invention, the communication control means determines whether or not the transmission destination of at least one received data is its own device, and the received data is low priority communication from the low priority device. Analyzing means for analyzing whether or not the data is high-priority communication data is preferentially selected over low-priority communication data whose destination is other than the own device according to the analysis result by the analyzing means. And a selecting means for controlling to transmit to the transmission destination.
なお、受信データのあて先が自装置であるか否かに基づいて中継の必要があるか否かが判断可能である。これらの解析手段、選択手段により、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合であっても高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。 Note that it is possible to determine whether or not relaying is necessary based on whether or not the destination of the received data is its own device. By these analysis means and selection means, it is possible to preferentially secure a communication path for high priority communication even when high priority communication and low priority communication are congested.
ここで、相手先の通信装置に送信する送信データを生成する送信データ生成部をさらに含み、前記送信データが高優先度通信データである場合、選択手段は送信データを優先的に送信するように選択する。これにより、通信装置自身が高優先度の送信データを他の通信装置に送信する場合には、中継の必要な低優先度通信データよりも自身の高優先度の送信データを優先的に送信することができる。また、選択手段は、受信する複数の受信データの中のうち高優先度通信データを優先的に送信するように選択する。これにより、通信装置が複数の通信装置から複数の受信データを受信して、他の通信装置に中継する必要がある場合、これらの受信データのうち最も高優先度の受信データを優先的に送信することができる。 Here, it further includes a transmission data generation unit that generates transmission data to be transmitted to the counterpart communication device, and when the transmission data is high-priority communication data, the selection unit preferentially transmits the transmission data. select. Thus, when the communication device itself transmits high-priority transmission data to another communication device, it transmits the high-priority transmission data with priority over the low-priority communication data that needs to be relayed. be able to. In addition, the selection means selects so as to preferentially transmit high priority communication data from among a plurality of received data to be received. As a result, when the communication device receives a plurality of received data from a plurality of communication devices and needs to relay to another communication device, the received data with the highest priority among these received data is preferentially transmitted. can do.
本願第5発明は、第4発明において、前記通信制御手段は、前記解析手段による解析の結果として、送信先が自装置以外である低優先度通信データの送信元アドレスを自装置のアドレスに、前記低優先度通信データの宛先アドレスを経路変更前の低優先度通信装置から送信された低優先度通信データの元の宛先アドレスに書き換えるアドレス書換処理を行う調整手段をさらに有し、前記調整手段は、前記アドレス書換処理後の低優先度通信データを前記選択手段に送信することを特徴とする通信装置を提供する。 The fifth invention of the present application is the fourth invention, wherein, as a result of the analysis by the analyzing means, the communication control means sets the source address of low priority communication data whose destination is other than the own apparatus as the address of the own apparatus. The adjusting unit further includes an adjusting unit that performs an address rewriting process for rewriting the destination address of the low priority communication data to the original destination address of the low priority communication data transmitted from the low priority communication device before the path change. Provides a low-priority communication data after the address rewriting process to the selection means.
アドレスを書き換えることによって中継やループバックを行うネットワーク装置として稼動し、適切にトラヒックの中継やループバックができる。 It operates as a network device that performs relay and loopback by rewriting the address, and can appropriately relay and loopback traffic.
本願第6発明は、第4発明において、前記解析手段による解析の結果として、宛先が自装置である受信データを処理する上位層処理部をさらに含み、前記解析手段は、前記受信データの宛先が自装置であるかどうかを、前記受信データのIPヘッダを解析し宛先が自装置のIPアドレスであるかどうかにより判断し、前記受信データの宛先が自装置である場合には前記上位層処理部に前記受信データを送信し、宛先が自装置以外の場合は、前記選択手段に前記受信データを送信することを特徴とする請求項4に記載の通信装置を提供する。 A sixth invention of the present application further includes an upper layer processing unit for processing received data whose destination is the own apparatus as a result of analysis by the analyzing means in the fourth invention, wherein the analyzing means has a destination of the received data Whether the device is the device itself is determined by analyzing the IP header of the received data based on whether the destination is the IP address of the device itself. If the destination of the received data is the device itself, the higher layer processing unit The communication apparatus according to
Ethernet(登録商標)レベルで迂回をさせるフレームに対してIPレベルで解析することで中継やループバックができる。また、優先制御装置は自分宛てに届く他装置宛てのフレームに関して、割り込み処理を含めて一切処理をすることがなくなるため、通信に係る余分な処理が不要になる。 Relay and loopback can be performed by analyzing at the IP level a frame that is to be detoured at the Ethernet (registered trademark) level. In addition, since the priority control device does not perform any processing including interrupt processing for frames addressed to other devices, it eliminates the need for extra processing related to communication.
本願第7発明は、第3発明において、前記通信制御手段をハードウェアにより実現することを特徴とする通信装置を提供する。 A seventh invention of the present application provides the communication device according to the third invention, wherein the communication control means is realized by hardware.
他装置宛てのフレームの中継や優先制御に係る処理をハードウェアで処理することができ、自端末アプリケーションの送受信に必要な能力のCPUであれば、高価なCPUを使わなくても優先制御を行うことができる。 Processing for relaying frames addressed to other devices and processing related to priority control can be performed by hardware, and priority control is performed without using an expensive CPU as long as the CPU is capable of transmitting and receiving the local terminal application. be able to.
本願第8発明は、第4発明において、前記通信制御手段は、前記低優先度通信データの一部または全部を破棄する調整手段をさらに有し、前記調整手段は、一部または全部が破棄された後の低優先度通信データを前記選択手段に送信することを特徴とする通信装置を提供する。 According to an eighth invention of the present application, in the fourth invention, the communication control means further includes an adjustment means for discarding a part or all of the low priority communication data, and the adjustment means is partially or entirely discarded. The communication apparatus is characterized in that the low priority communication data is transmitted to the selection means.
優先制御を行う通信装置の調整手段が、低優先度通信装置からの送信データを破棄することにより、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合であっても高優先度通信を行う通信経路を優先的に確保することができる。 Even if the communication means of the communication device that performs priority control discards the transmission data from the low-priority communication device, the communication of the high-priority communication and the communication of the low-priority communication are congested. A communication path for performing communication every time can be preferentially secured.
本願第9発明は、第4発明において、前記通信制御手段は、前記低優先度通信の通信レートを調整するための第1調整処理を行う調整手段をさらに有し、前記調整手段は、前記第1調整処理後の低優先度通信データを前記選択手段に送信することを特徴とする、通信装置を提供する。 The ninth invention of the present application is the fourth invention, wherein the communication control means further includes an adjustment means for performing a first adjustment process for adjusting a communication rate of the low-priority communication. A communication apparatus is provided, wherein low-priority communication data after one adjustment process is transmitted to the selection means.
低優先度通信装置から受信した送信データの送信レートを調整することで、低優先度通信装置の相手先の通信装置からの送信レートや相手先から低優先度通信装置への送信レートを調整することができる。よって、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合には、送信レートを下げるように調整することで低優先度通信装置から相手先への送信量や相手先から低優先度通信装置からの送信量を減少させ、高優先度通信を行う通信経路を優先的に確保することができる。 By adjusting the transmission rate of the transmission data received from the low-priority communication device, the transmission rate from the counterpart communication device of the low-priority communication device and the transmission rate from the counterpart to the low-priority communication device are adjusted. be able to. Therefore, when high-priority communication and low-priority communication communication are congested, the amount of transmission from the low-priority communication device to the partner or the destination can be reduced by adjusting the transmission rate to be lower. It is possible to reduce the amount of transmission from the priority communication device and preferentially secure a communication path for performing high priority communication.
本願第10発明は、第9発明において、前記調整手段は、TCPヘッダのウィンドウフィールドの値を調整することで送信レートを調整することを特徴とする通信装置を提供する。 A tenth invention of the present application provides the communication apparatus according to the ninth invention, wherein the adjusting means adjusts a transmission rate by adjusting a value of a window field of a TCP header.
低優先度通信装置のTCPフロー制御を調整することで、高優先度通信を行う通信経路を優先的に確保することができる。 By adjusting the TCP flow control of the low priority communication device, it is possible to preferentially secure a communication path for performing high priority communication.
本願第11発明は、第9発明において、前記低優先度通信データを蓄積するための蓄積手段をさらに有し、前記調整手段は、前記低優先度通信データがTCPデータパケットもしくはTCPのACKパケットであった場合に、前記低優先度通信データを、前記蓄積手段を用いて一定時間蓄積した後、前記選択手段に渡すことを特徴とする通信装置を提供する。 The eleventh invention of the present application is the ninth invention, further comprising storage means for storing the low priority communication data, wherein the adjustment means is configured such that the low priority communication data is a TCP data packet or a TCP ACK packet. In such a case, the communication apparatus is characterized in that the low-priority communication data is accumulated for a certain period of time using the accumulating unit and then transferred to the selecting unit.
低優先度通信装置のTCPフロー制御を調整することで、高優先度通信を行う通信経路を優先的に確保することができる。 By adjusting the TCP flow control of the low priority communication device, it is possible to preferentially secure a communication path for performing high priority communication.
本願第12発明は、第4発明において、前記通信制御手段は、前記低優先度通信装置からの送信データを第1の分割方法を用いて複数のデータに分割する調整手段をさらに有し、前記調整手段は、前記第1の分割方法を用いて複数に分割されたデータを、前記選択手段に送信することを特徴とする、通信装置を提供する。 The twelfth invention of the present application is the fourth invention, wherein the communication control means further comprises an adjusting means for dividing the transmission data from the low priority communication device into a plurality of data using a first dividing method, The adjustment unit provides a communication apparatus, wherein the data divided into a plurality of pieces using the first division method is transmitted to the selection unit.
優先制御を行う通信装置の調整手段が、低優先度通信装置からの送信データを分割することにより、低優先度通信のデータ転送中に到着する高優先度通信のデータが長時間待たされることを防ぐことができる。よって、高優先度通信のQoSを向上することができる。 The adjustment means of the communication device that performs the priority control divides the transmission data from the low priority communication device so that the data of the high priority communication that arrives during the data transfer of the low priority communication is waited for a long time. Can be prevented. Therefore, QoS of high priority communication can be improved.
本願第13発明は、第12発明において、前記第1の分割方法は、IPフラグメントに分割することを特徴とする通信装置を提供する。 A thirteenth invention of the present application provides the communication apparatus according to the twelfth invention, wherein the first dividing method divides into IP fragments.
IPフラグメント受信機能は通常のIP通信装置が有している機能であるため、他の装置に特別な機能を要求することなく高優先度通信のQoSを向上することができる。 Since the IP fragment reception function is a function that a normal IP communication apparatus has, it is possible to improve the QoS of high priority communication without requiring a special function from another apparatus.
本願第14発明は、第4発明において、前記通信制御手段は、前記低優先度通信装置から受信した通信データに基づいて、前記低優先度通信装置から前記低優先度通信装置の相手先の通信装置への通信データもしくは前記低優先度通信装置の相手先の通信装置から前記低優先度通信装置への通信データ、のサイズを制御するための第3制御データを生成し、前記低優先度通信装置もしくは前記相手先の通信装置に送信する調整手段をさらに有することを特徴とする通信装置を提供する。 In a fourteenth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the communication control means communicates with the other party of the low priority communication device from the low priority communication device based on communication data received from the low priority communication device. Generating the third control data for controlling the size of the communication data to the device or the communication data from the communication device of the counterpart of the low priority communication device to the low priority communication device, and the low priority communication There is further provided a communication device further comprising adjusting means for transmitting to the device or the communication device of the other party.
また、前記調整手段は、前記低優先度通信装置の相手先の通信装置から受信した通信データに基づいて、前記低優先度通信装置から前記相手先の通信装置への通信データのサイズを制御するための第4制御データを生成し、前記低優先度通信装置に送信しても良い。 The adjusting means controls the size of communication data from the low priority communication device to the counterpart communication device based on communication data received from the counterpart communication device of the low priority communication device. Fourth control data may be generated and transmitted to the low priority communication device.
このように、低優先度通信装置から相手先の通信装置への送信レートや相手先から低優先度通信装置への送信データサイズを調整することにより、通信装置において低優先度通信のデータ転送中に到着する高優先度通信のデータが長時間待たされることを防ぐことができ、高優先度通信のQoSを向上することができる。 In this way, by adjusting the transmission rate from the low-priority communication device to the counterpart communication device and the transmission data size from the counterpart to the low-priority communication device, the data transmission of low-priority communication is being performed in the communication device. Therefore, it is possible to prevent the data of high priority communication arriving at the terminal from waiting for a long time, and to improve the QoS of high priority communication.
本願第15発明は、第14発明において、前記第3制御データはTCPのSYNパケットであり、前記調整手段は、受信したSYNパケットに含まれるMSS値を所望の値に変更したSYNパケットを生成することを特徴とする通信装置を提供する。 In a fifteenth aspect of the present invention, in the fourteenth aspect, the third control data is a TCP SYN packet, and the adjustment unit generates a SYN packet in which the MSS value included in the received SYN packet is changed to a desired value. A communication device is provided.
MSS値を変更することにより送信データのサイズを小さくすることができる。このようなSYNパケットでのMSSオプションによるMSS調整機能は、通常のIP通信装置が有している機能である。そのため、他の装置に特別な機能を要求することなく高優先度通信のQoSを向上することができる。 The size of transmission data can be reduced by changing the MSS value. Such an MSS adjustment function by the MSS option in the SYN packet is a function that a normal IP communication apparatus has. Therefore, QoS of high priority communication can be improved without requiring a special function from another device.
本願第16発明は、第14発明において、前記第3制御データはICMP宛先到達不能要断片化パケットであり、前記調整手段は、それ以前に低優先度通信装置から送信されたパケットに含まれるデータの一部を含み、また所望のMTU値を含んだICMP宛先到達不能要断片化パケットを生成することを特徴とする通信装置を提供する。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the fourteenth aspect, the third control data is an ICMP destination unreachable fragmented packet, and the adjusting means includes data included in a packet transmitted from a low-priority communication device before An ICMP destination unreachable fragmentation packet including a part of the packet and including a desired MTU value is generated.
宛先到達不能要断片化パケットを受信した低優先度通信装置は、受信したパケットに含まれるMTU値によって以降のパケットサイズを決定する。高優先度通信装置の調整手段により、低優先度通信装置のMTU値が変更されることで、低優先度通信装置からの送信データのサイズを小さくすることができる。このようなICMP宛先到達不能要断片化パケットを受信したときのMTU調整機能は、通常のIP通信装置が有している機能であるため、他の装置に特別な機能を要求することなく高優先度通信のQoSを向上することができる。 The low-priority communication device that has received the destination unreachable fragmented packet determines the subsequent packet size based on the MTU value included in the received packet. By changing the MTU value of the low-priority communication device by the adjusting means of the high-priority communication device, the size of the transmission data from the low-priority communication device can be reduced. Since the MTU adjustment function when such an ICMP destination unreachable fragmented packet is received is a function that a normal IP communication device has, it has high priority without requiring a special function from other devices. Can be improved.
本願第17発明は、第1発明において、前記経路変更制御手段は、前記第1制御データにおいて、前記低優先度通信の通信経路の宛先を前記自装置のアドレスに変更し、かつ、前記優先度情報に基づいて高優先度通信の通信経路を変更するための第2制御データを生成し、前記第2制御データにおける前記高優先度通信の通信経路の宛先を前記自装置のアドレスに変更して前記高優先度通信装置に前記第2制御データ送信することを特徴とする通信装置を提供する。 A seventeenth invention of the present application is the first invention, wherein the route change control means changes a destination of the communication route of the low priority communication to the address of the own device in the first control data, and the priority Generating second control data for changing the communication path of the high priority communication based on the information, and changing the destination of the communication path of the high priority communication in the second control data to the address of the own device The communication apparatus is characterized in that the second control data is transmitted to the high priority communication apparatus.
優先制御を行う通信装置は、低優先度通信装置のみならず高優先度通信装置からの通信を受信することで、高優先度通信と低優先度通信の輻輳状態を的確に把握することができる。そして、把握した輻輳状態及び優先度情報に基づいて、輻輳している場合には、高優先度通信装置からのデータを低優先度通信装置からのデータよりも優先してネットワークに出力する。よって、高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。 A communication device that performs priority control can accurately grasp the congestion state of high-priority communication and low-priority communication by receiving communication from not only low-priority communication devices but also high-priority communication devices. . Then, based on the grasped congestion state and priority information, when there is congestion, the data from the high priority communication device is output to the network with priority over the data from the low priority communication device. Therefore, a communication path for high priority communication can be secured with priority.
本願第18発明は、第1発明において、前記経路変更制御手段が送信する第1制御データは、ARP要求パケット、ARP応答パケット、ICMP経路変更パケット及びICMPv6近隣探索パケットのいずれかであることを特徴とする通信装置を提供する。 In an eighteenth aspect of the present invention, in the first aspect, the first control data transmitted by the path change control means is any one of an ARP request packet, an ARP response packet, an ICMP path change packet, and an ICMPv6 neighbor search packet. A communication device is provided.
ARP要求及びARP応答の仕組みは、ほぼ多くのIP対応の装置に実装されている。よって、既存のARP要求及びARP応答を利用して低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成することができる。同様に、ICMP経路変更の仕組みもまたほぼ多くのIP対応の装置に実装されている。また、ICMPv6近隣探索パケットの仕組みは、多くのIPv6機器に実装されている。よって、既存の仕組みを利用して、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合において、高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。 The mechanism of the ARP request and the ARP response is implemented in almost many IP-compatible devices. Therefore, the first control data for changing the communication path of the low priority communication can be generated using the existing ARP request and ARP response. Similarly, the ICMP path change mechanism is also implemented in almost all IP-compatible devices. Also, the mechanism of ICMPv6 neighbor discovery packet is implemented in many IPv6 devices. Therefore, when the communication of high priority communication and communication of low priority communication are congested using the existing mechanism, the communication path of high priority communication can be secured with priority.
本願第19発明は、第1発明において、前記高優先度通信装置によるネットワークを介した通信が行われているかどうかを検出する検出手段をさらに含み、前記経路変更制御手段は、前記高優先度通信装置による通信が行われている場合にのみ前記低優先度通信装置または中継装置に前記第1制御データを送信することを特徴とする通信装置を提供する。 The nineteenth invention of the present application further includes detection means for detecting whether or not communication via the network by the high priority communication device is performed in the first invention, wherein the route change control means is the high priority communication. Provided is a communication device characterized in that the first control data is transmitted to the low priority communication device or the relay device only when communication is performed by the device.
高優先度通信の有無に応じて低優先度通信の通信経路を変更することで、必要な期間のみ高優先度通信の通信経路を確保することができ、それ以外の期間における低優先度通信への影響をなくすことができる。 By changing the communication path for low-priority communication according to the presence or absence of high-priority communication, the communication path for high-priority communication can be secured only during the required period, and to low-priority communication during other periods The influence of can be eliminated.
本願第20発明は、第19発明において、高優先度通信の品質を保持するために設定されたQoS値を保持するQoS値保持手段をさらに有し、前記検出手段は、さらに高優先度通信の品質を示す値を算出し、前記算出された品質を示す値と前記QoS値とを比較し、前記算出された品質を示す値が前記QoS値よりも小さい場合は、前記経路変更制御手段は、前記第1制御データを前記低優先度通信装置または前記中継装置に送信することを特徴とする通信装置を提供する。 The twentieth invention of the present application further comprises a QoS value holding means for holding a QoS value set to hold the quality of high priority communication in the nineteenth invention, wherein the detection means further A value indicating quality is calculated, the calculated quality value is compared with the QoS value, and when the calculated quality value is smaller than the QoS value, the path change control means includes: The communication apparatus is characterized in that the first control data is transmitted to the low priority communication apparatus or the relay apparatus.
高優先度通信の品質の低下に応じて低優先度通信の通信経路を変更することで、必要な期間のみ高優先度通信の通信経路を確保することができ、それ以外の期間における低優先度通信への影響をなくすことができる。 By changing the communication path for low-priority communication according to the deterioration of the quality of high-priority communication, it is possible to secure the communication path for high-priority communication only during the required period, and low priority during other periods. The influence on communication can be eliminated.
本願第21発明は、ネットワークを介して行われる優先度が異なる複数の通信において、前記優先度に応じて通信を制御する制御装置が実行する優先制御プログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段及び、前記優先度情報に基づいて、低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段としてコンピュータを機能させる優先制御プログラムを記録したことを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。優先制御プログラムが記載された記録媒体を用いることで、本願第1発明と同様の作用効果を有する。 A twenty-first invention of the present application is a computer-readable recording medium on which a priority control program executed by a control device that controls communication according to the priority is recorded in a plurality of communications performed via a network. And priority information holding means for holding priority information related to the priority of each communication, and based on the priority information, generate first control data for changing the communication path of the low priority communication, A computer as a path change control means for transmitting the first control data to a low-priority communication device that performs the low-priority communication or a relay device that relays low-priority communication performed between other communication devices via the network A computer-readable recording medium is provided, in which a priority control program for functioning is recorded. By using the recording medium in which the priority control program is described, the same function and effect as the first invention of the present application are obtained.
本願第22発明は、優先度が異なる複数の通信が行われるネットワークにおいて、前記優先度に応じて通信を制御する集積回路であって、各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段と、前記優先度情報に基づいて、低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段と、を含むことを特徴とする集積回路を提供する。上記集積回路は、本願第1発明と同様の作用効果を有する。 The 22nd invention of the present application is an integrated circuit that controls communication according to the priority in a network in which a plurality of communications with different priorities are performed, and priority information that holds priority information about the priority of each communication Based on the holding means and the priority information, the first control data for changing the communication path of the low priority communication is generated, and the low priority communication apparatus or the network that performs the low priority communication is used. There is provided an integrated circuit comprising: path change control means for transmitting the first control data to a relay apparatus that relays low priority communication performed between other communication apparatuses. The integrated circuit has the same effects as the first invention of the present application.
本願第23発明は、通信の優先度に応じて通信を制御する通信装置と優先度が異なる複数の通信装置とが接続されている通信システムにおいて、前記優先度に応じて通信を制御する通信装置は、各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段と、前記優先度情報に基づいて、優先度が低い低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段とを含み、前記低優先度通信装置または、前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置は、前記優先度に応じて通信を制御する通信装置から前記第1制御データを受信し、前記低優先度通信の通信経路を変更することを特徴とする、通信システムを提供する。上記通信システムは、本願第1発明と同様の作用効果を有する。 A twenty-third invention of the present application is a communication device that controls communication according to priority in a communication system in which a communication device that controls communication according to communication priority and a plurality of communication devices with different priorities are connected. Includes priority information holding means for holding priority information related to the priority of each communication, and first control data for changing a communication path of low priority communication with low priority based on the priority information. Route change control for generating and transmitting the first control data to a low priority communication device that performs the low priority communication or a relay device that relays low priority communication performed between other communication devices via the network A low-priority communication device or a relay device that relays low-priority communication performed between other communication devices via the network, the communication device controlling communication according to the priority Receive al the first control data, and changes the communication path of the low-priority communication, to provide a communication system. The said communication system has the same effect as 1st invention of this application.
本発明によれば、低優先度通信の通信経路を変更することにより、例えばリアルタイム通信など高いQoSを要求される高優先度通信を優先するような制御を行いその通信品質を確保することができる。 According to the present invention, by changing the communication path of low-priority communication, it is possible to perform control to give priority to high-priority communication that requires high QoS, such as real-time communication, and to ensure the communication quality. .
(第1実施形態例)
以下本発明の第1実施形態例について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態例に係るネットワーク構成図である。図1では、第1家庭101内に存在する第1ルータ112のLAN側にPC111および第1IP電話機114などの通信装置が接続されており家庭内LANを形成している。また、この家庭内LANは、アクセス回線106および第1ISP103を経由してインターネット102に接続されている。また、別の第2家庭104にも第2ルータ116が存在し、そのLAN側には第2IP電話機117が接続されている。この第2家庭104の家庭内LANは、第2ISP105を経由してインターネット102に接続されている。(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a network configuration diagram according to the first embodiment. In FIG. 1, communication devices such as a
また図1では、第1家庭101内のPC111とインターネット102上のサーバ113との間でファイル転送131(以下、PC−サーバ間の通信131)を、第1家庭101内の第1IP電話機114と第2家庭104内の第2IP電話機117との間でインターネット102を利用したIP電話通信132(以下、IP電話−IP電話間の通信132)を行っている。ここで、IP電話−IP電話間の通信132はリアルタイム性が必要とされる通信であり、優先度の高い高優先度通信である。一方、PC−サーバ間の通信131は優先度の低い低優先度通信である。また、第1IP電話機114は高優先度通信装置であり、PC111は低優先度通信装置である。 In FIG. 1, file transfer 131 (hereinafter referred to as PC-server communication 131) is transferred between the
また、図1においては、第1IP電話機114の一機能部としてQoS制御部621を設け、QoS制御部621によりQoSを制御している。 In FIG. 1, a
さらに、図1の第1IP電話機114およびQoS制御部621内の内部構成を、図2を用いてより詳細に説明する。図2は、第1IP電話機114およびQoS制御部621内の内部構成図である。図2のように、QoS制御部621は、優先度情報保持部841と経路変更制御部842を含む。優先度情報保持部841は、通信の優先度に関する優先度情報を保持する。優先度情報とは、どの通信が優先度の高い通信であるかを区別するための情報である。経路変更制御部842は、低優先度通信の通信経路を変更するための経路変更制御データを生成し、低優先度通信を行うPC111またはネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に経路変更制御データを送信する。また、経路変更制御部842は、第1IP電話機114内の通信処理部123を介してLAN回線107からのデータの受信や、LAN回線107へのデータの送信を行うことができる。また、第1IP電話機114内のIP電話アプリ122は、ユーザからの音声入力を受信し、IP電話通信の音声データを生成し、TCP/IP処理部124および通信処理部123を介してLAN回線107に送信する。 Further, the internal configuration of the
以下、第1実施形態例の通信装置である第1IP電話機114が、低優先度通信(図1のPC−サーバ間の通信131)の経路を変更することにより低優先度通信を中断させ、高優先度通信(図1のIP電話−IP電話間の通信132)のQoSを確保する手順について述べる。 Hereinafter, the
まず、QoS制御処理の全体の流れを説明することによりQoS制御処理の概要を説明し、次にQoS制御処理の詳細手順について説明する。 First, the outline of the QoS control process will be described by explaining the overall flow of the QoS control process, and then the detailed procedure of the QoS control process will be explained.
<QoS制御処理の全体の流れ>
本発明の第1実施形態例におけるQoS制御処理はおおまかには以下の手順で実施される。<Overall flow of QoS control processing>
The QoS control process in the first embodiment of the present invention is roughly performed in the following procedure.
まず、QoS制御処理が行われる前の状態として、図1のネットワークにおいて低優先度通信(PC−サーバ間の通信131)のみが行われているとする。その後、高優先度通信(IP電話−IP電話間の通信132)が開始されるときに、QoS制御部621において以下の制御が行われる。以下では、図2を参照しながら説明する。 First, as a state before the QoS control process is performed, it is assumed that only low priority communication (PC-server communication 131) is performed in the network of FIG. Thereafter, when high-priority communication (IP telephone-IP telephone communication 132) is started, the
(1)手順1
優先度情報保持部841は、低優先度通信及び高優先度通信を区別するための優先度情報を保持しており、これを経路変更制御部842に通知する(S851)。ここで、第1IP電話機114は高優先度通信を行う高優先度通信装置として設定され、PC111は低優先度通信を行う低優先度通信装置として設定されている。(1)
The priority
(2)手順2
経路変更制御部842は、経路変更のための経路変更制御データを生成するのに必要な
例えば、IPアドレスなどの情報を取得する(S852)。なお、経路変更制御部842により取得する情報は経路変更方法により異なる。(2)
The route
経路変更制御部842は、ここで取得した情報と手順1により得られる情報とから経路変更のための経路変更制御データを生成し、経路変更の制御対象装置である、低優先度通信を終端するPC111に対して経路変更制御データを送信する(S853)。 The route
通信処理部123は、この経路変更制御データをLAN回線107に送出する。経路変更制御データには、低優先度通信装置であるPC111から出力されるデータの変更後の宛先に関する情報を含んでいる。本実施形態例では、変更後の宛先として、LAN内に存在しないアドレス、例えばIPアドレスもしくはMACアドレスなどを指定する。 The
(3)手順3
低優先度通信装置であり制御対象装置であるPC111は、経路変更制御データを受信し、以降の低優先度通信のデータの通信経路を変更する。(3)
The
(4)手順4
手順3により通信経路を変更すると、PC111は、存在しないアドレスにデータを送信する。これにより、低優先度通信は何らかの処理によって通信経路が元に戻るまで中断される。つまり、低優先度通信であるPC−サーバ間の通信131で発生するPC111からのデータが第1ルータ112以外に送信され、低優先度通信が中断する。よって、第1ルータ112は、高優先度通信であるIP電話−IP電話間の通信132で発生する第1IP電話機114からの音声データのみを受信することとなる。そのため、第1ルータ112において高優先度通信と低優先度通信との輻輳が発生しない。このように、高優先度通信と低優先度通信とが輻輳する場合、低優先度通信の通信経路が変更されることで高優先度通信の通信経路を優先的に確保し、高優先度通信のQoSを確保することができる。このようなQoS制御処理の機能を有する通信装置を、優先度に応じた通信の制御が行われていない家庭内LANなどに接続することで、QoS制御の機能を有する通信装置を用いてネットワークを介した通信を行いつつ、高優先度通信のQoSを確保することができる。そのため、がQoSを確保するために、優先度に応じた通信の制御を行う別途の専用ルータを設ける必要がない。よって、ユーザは既存のルータやシステム構成を変更する必要がなく、また任意のプロバイダに加入しIP電話などのリアルタイム通信を高品質に行うことができる。また、QoS確保可能な第1IP電話機114を設けるだけで、低優先度通信装置であるPC111やルータなどを含むシステム全体の変更を行うことなく高優先度通信のQoSを確保することができる。(4)
When the communication path is changed according to the
なお、必ずしも本手順実施前に低優先度通信が開始されている必要はなく、高優先度通信開始後に低優先度通信が開始された場合でも、本手順が実施後は、低優先度通信が中断され、高優先度通信のQoSを確保できる。 Note that low-priority communication does not necessarily have to be started before the execution of this procedure. Even if low-priority communication is started after the start of high-priority communication, low-priority communication is not It is interrupted and QoS of high priority communication can be secured.
<QoS制御処理の詳細手順>
次に、上記手順を実施した場合の詳しい手順を、<QoS制御処理の全体の流れ>の手順1〜手順4について以下に述べる。なお、経路変更を行う方法はいくつかあるが、ここではARP要求(リクエスト)を利用するものとする。なお、この方法は通信処理部123がEthernet(登録商標)のプロトコルに従って動作する場合のみ利用可能である。<Detailed procedure of QoS control process>
Next, a detailed procedure when the above procedure is performed will be described below for
まず、以下で説明する手順の理解のために、ARP(Address Resolution Protocol)について説明する。ARPはEthernet(登録商標)においてIPアドレスとMACアドレス(ネットワークI/Fハードウェアに固有のアドレス)との対応をLAN内で通信する装置の間で互いに通知し合うためのプロトコルである。Ethernet(登録商標)上でIP通信を行う場合は、通常各装置が5分に1回程度ARP要求(通信相手のIPアドレスを指定)をブロードキャストEthernet(登録商標)フレームとして送信し、それを受信した各装置は指定されたIPアドレスが自身のものであった場合、ユニキャストEthernet(登録商標)フレームとしてARP応答を返送する。 First, ARP (Address Resolution Protocol) will be described in order to understand the procedure described below. ARP is a protocol for notifying each other between devices communicating within a LAN about the correspondence between IP addresses and MAC addresses (addresses unique to network I / F hardware) in Ethernet (registered trademark). When performing IP communication over Ethernet (registered trademark), each device normally sends an ARP request (specifying the IP address of the communication partner) as a broadcast Ethernet (registered trademark) frame once every five minutes and receives it. When the designated IP address is its own, each device returns an ARP response as a unicast Ethernet (registered trademark) frame.
図3は、RFC826において定義されているARP要求、ARP応答のプロトコルフォーマットである。フィールド911の部分は、ここでは詳細を示さないが、このデータがARP要求かARP応答かを示すフィールドなど各種フィールドなどを含んでいる。また、ARP要求およびARP応答には、送信元の通信装置に関する送信元MACアドレス912及び送信元IPアドレス913と、相手先の通信装置に関する宛先MACアドレス914及び宛先IPアドレス915の情報とが含まれている。そのため、ARP要求またはARP応答を受信することにより、お互いのIPアドレスに対するMACアドレスを知ることができる。互いに通信を行うことにより交換されたIPアドレスとMACアドレスとの対応関係は、それぞれの通信装置が持つARPテーブルにおいて管理される。そして、各通信装置は、パケット送信時には、送信するパケットの宛先IPアドレスをキーにそのARPテーブルを検索し、送信するフレームの宛先MACアドレスを決定する。なお、FCS(Frame Check Sequense)916はイーサネット(登録商標)フレームが破損していないかをチェックするために付与される情報である。 FIG. 3 is a protocol format of an ARP request and an ARP response defined in RFC826. The
以下、ARP要求を利用した場合のQoS制御処理の詳細手順を上記(1)手順1〜(4)手順4それぞれについて、図1〜図8を用いて説明する。図4はARP要求を利用した場合のQoS制御処理におけるデータの全体の流れを示す模式図であり、やりとりされる各データ1061、1062、1063が、ネットワーク上でどのように移動しているかを示している。図5はARP要求を利用した場合のQoS制御処理における全体処理およびデータの流れの一例であり、QoS制御処理における各データのやりとりおよび第1IP電話機114における経路変更制御データの生成処理の時系列を示している。図6はARP要求を利用した場合の経路変更制御部における経路変更制御データ生成処理の一例であり、図7A〜7Cは制御対象装置であるPC11のARPテーブル1021の一例であり、以下の手順においてARPテーブル1021が随時更新されていく様子を示す。図8は各装置のIPアドレス、MACアドレス一覧表であり、PC111、第1ルータ112、サーバ113、第1IP電話機114のMACアドレスおよびIPアドレスを示すとともに、LAN内に存在しないアドレスについても、架空の装置115のアドレスとして定義している。 Hereinafter, the detailed procedure of the QoS control process when the ARP request is used will be described with reference to FIGS. 1 to 8 for each of the above (1)
(1)手順1
手順1では図2を参照して説明する。まず、本実施形態例では、自装置である第1IP電話機114の行うIP電話通信が高優先度通信であり、LAN内から第1ルータ112を経由してインターネット2へ向かう通信は全て低優先度通信であるとして、本発明のQoS制御部621は動作するものとする。このとき、図2の優先度情報保持部841は既定の情報として、ARP要求による経路変更制御に必要なIP_ルータの値を持つ。ここで、IP_ルータとは、図8に示すように、PC111及び第1IP電話機114からのネットワーク2への通信を中継する第1ルータ112のIPアドレスである。なお、この情報は既定の情報でなく、ユーザインタフェースから入力されてもよいし、ネットワークを利用して何らかの手順で取得してもよい。(1)
The
次に優先度情報保持部841はこのIP_ルータを、低優先度通信に関する情報として経路変更制御部842に通知する(図2のS851参照)。なお、同時に後述のステップS1302において、PC111のIPアドレスかチェックするために、IP_PCを通知しても良い。 Next, the priority
(2)手順2
手順2以降では図4〜図8を参照して説明する。(2)
The
ステップS1201:次に、低優先度通信を終端するLAN内の装置であるPC111は、図5のS1201に示すように、サーバ113と通信するために最初に経由する第1ルータ112のIPアドレスであるIP_ルータを宛先IPアドレス915として、ブロードキャストARP要求1061を送信する。このとき、PC111のARPテーブルは、図7Aのテーブル1171である。 Step S1201: Next, the
以降、QoS制御部内の経路変更制御部842は、S1202の経路変更制御データ生成処理を行う。この処理の詳細については図6のフローチャートおよび、図5のデータ1061,1062、図2のブロック図を参照しながら説明する。また、ARP要求/応答のフィールドに関しては図3に示す通りである。 Thereafter, the route
(S1202内の処理)
ステップS1301:まず、経路変更制御部842は、図6のS1301に示すように、PC111からのARP要求1061(図5の1061)を通信処理部123を経由して受信する。これにより、図2のS852における経路変更処理のための入力情報を受信する。(Processing in S1202)
Step S1301: First, the route
ステップS1302:次に、経路変更制御部842は、PC111から受信したARP要求1061の送信元IPアドレスが、制御対象装置のIPアドレスかどうかをチェックする。ここで、第1IP電話機114が高優先度通信装置であり、第1IP電話機114以外の第1ルータ112を経由して通信を行う通信装置は、低優先度通信装置であるため、送信元IPアドレスがIP_ルータ以外であるかをチェックする。ARP要求1061の送信元であるPC111の送信元IPアドレス913は、図8に示すようにIP_PCであるため、この条件を満たす。 Step S1302: Next, the path change
ステップS1303〜S1305:次に、経路変更制御部842は、PC111からのARP要求1061の宛先IPアドレス915が、IP_ルータかどうかをチェックする(S1303)。ARP要求1061の宛先IPアドレス915はIP_ルータであるため、一定時間待機する(S1304)。その後、経路変更制御部842は、図5に示すユニキャストのARP要求1062である、経路変更制御データを生成し、通信処理部123を介して制御対象装置であるPC111に送信する(S1305)。ここで指定する宛先IPアドレス915、送信元アドレス913は、受信したARP要求1061の宛先IPアドレス915と送信元IPアドレス913を入れ替えたものである。また、送信元MACアドレス912には、図4に示す架空の装置115のMACアドレスであるMAC_Noneを設定する。ここで、架空の装置115のMACアドレスは、LAN内に存在する装置のMACアドレスと異なる任意のMACアドレスである。 Steps S1303 to S1305: Next, the path change
ステップS1203、S1204:再び、図5を用いて経路変更制御データ生成処理処理(S1202)以外の処理について説明する。経路変更制御データ生成処理(S1202)で第1IP電話機114一定時間待っている間に、第1ルータ112は、受信したARP要求1061に対して通常のARP応答1063を送信する(S1203)。これを受信したPC111のARPテーブルは、図7Bのテーブル1172のように更新される(S1207)。 Steps S1203 and S1204: Processing other than the route change control data generation processing (S1202) will be described again using FIG. While waiting for a certain period of time in the
なお、図には示していないが、経路変更制御部842が、制御対処装置以外の装置、例えば第1ルータ112からブロードキャストのARP要求を受信した場合、経路変更制御データ生成処理(S1202)内の上記ステップS1302において、送信元IPアドレスが制御対象装置でないことがチェックされる(S1302)。ただし、予め優先度情報保持部841は、制御対象装置のIPアドレスを経路変更制御部842に通知する必要がある。この場合、第1IP電話機114の経路変更制御部842は、経路変更制御データを生成することなく、何も応答を返さないため、第1ルータ112から送信されるデータの経路が変更されることはない。 Although not shown in the figure, when the route
(3)手順3
ステップS1205:経路変更制御データ1062を受信した制御対象装置であるPC111は、この経路変更制御データ1062に基づいてAPRテーブルを更新する(S1205)。このときのAPRテーブルの状態は、図7Cのテーブル1173のようになっており、IP_ルータに対応するMACアドレスとしてLAN内に存在しないMACアドレスであるMAC_Noneが登録されている。(3)
Step S1205: The
なお、一定時間待つ処理(図6のS1304)を行った理由は、この処理が行われなかった場合、PC111に経路変更制御データ1062、ルータからのARP応答1063の順でデータが到着し、PC111のARPテーブル1021が最終的に図7Bのテーブル1172のようになってしまい、結果として経路を変更できない可能性があるためである。 Note that the reason for performing the process of waiting for a certain time (S1304 in FIG. 6) is that if this process is not performed, the data arrives in the order of the path change
(4)手順4
ステップS1206:この結果、PC111のARPテーブル1021は、図11のテーブル1173のようになる。以降、PC111が低優先度通信データを送信しようとすると、MAC_None(架空の装置115のMACアドレス)を宛先とした通信データ1064(図4参照)を送信する。ここで、架空の装置115は実際には存在しないため、この通信データ1064はどの装置にも受信されずに破棄される。したがって、経路変更後は、低優先度通信であるPC−サーバ間の通信131は中断されることになる。(4)
Step S1206: As a result, the ARP table 1021 of the
なお、制御対象装置であるPC111のARPテーブルを元に戻すような経路変更制御データ1062として復帰制御データを送信することもできる。このとき、復帰制御データにおいては、送信元MACアドレスをMAC_ルータに変更する。なお、この場合、上記手順1のS851において、優先度情報保持部841が経路変更制御部842に通知する、低優先度通信に関する情報としてMAC_ルータも必要となる。また、再び制御対象装置であるPC111がARP要求をブロードキャストで送信したときには、経路変更制御データを送信しないようにしたりするなどの方法により、中断された低優先度通信を再開させることもできる。 The return control data can also be transmitted as the route
さらに、中断と再開の間隔を調整することにより低優先度通信の通信量を調整することも可能である。例えば、PC111における低優先度通信がTCPで行われているとすると、中断後に再開したときにはTCPのフロー制御により低優先度通信の送信レートは徐々に上がっていき一定時間後に再び輻輳を発生させる。そのため、再び輻輳が起こるまでの時間を動的に測定し、次回は輻輳が発生する直前のタイミングで再度中断するといった送信レートの制御を行うことができる。また、中断と再開の処理を複数回繰り返す場合は、2回目以降は上記手順3を省略してもよい。 Furthermore, it is possible to adjust the communication amount of low priority communication by adjusting the interval between interruption and resumption. For example, if low-priority communication in the
さらに、高優先度通信終了時には、制御対象装置であるPC111のARPテーブルを上記のような方法で元に戻すことにより、高優先度通信終了後は経路変更前の通信経路に戻し、低優先度通信であるPC−サーバ間の通信131を継続させることもできる。 Further, when the high priority communication is completed, the ARP table of the
なお、輻輳の発生する回線であるアクセス回線106の転送速度が分かっていれば、その値から高優先度通信のQoSを確保するためにどのような間隔で中断と再開を行えばよいかを決定することもできる。このときの、アクセス回線106転送速度と中断・再開の間隔の間の関係式は例えば実験を行うことなどにより求めることができる。 If the transfer speed of the
なお、経路変更制御データ1062としてブロードキャストのARP要求を利用することも可能である。しかし、その場合、そのARP要求を受信した他のホストが、同じIPアドレスを持つ通信装置が複数あると判断し、正常に通信を継続できない可能性がある。また、経路変更制御データ1062としてARP応答1063を利用することもできる。しかし、制御対象装置がARP要求1062送信後にARP応答1063を受信すると一定期間別のARP応答を受信しない、すなわち複数のARP応答が到着すると前者が有効となる実装もある。さらに、ARP応答1063を常に受け付ける、すなわち複数のARP応答が到着すると後者が有効となる実装もある。そのため、第1ルータ112が応答するARP応答1063が到着する前後両方に到着するように、本発明の経路変更制御部842が複数のARP要求、つまり経路変更制御データ1062を送信するなどの処理が必要となる可能性がある。 It is also possible to use a broadcast ARP request as the route
また、ここでは制御対象装置が低優先度通信を終端する装置であるPC111の場合、すなわちアクセス回線106の上り方向の通信の経路を変更する場合について説明した。しかし、制御対象装置が低優先度通信を中継する装置である第1ルータ112の場合、すなわちアクセス回線106の下り方向の経路を変更する場合についても、ほぼ同様の手順で実施することができる。すなわち、図6のS1302において送信元IPアドレスが制御対象装置かどうかを判定する際に、送信元IPアドレスが第1ルータ112のIPアドレスである場合に制御を行うようにする。そして、図6のS1303において宛先IPアドレスが第1ルータ112かどうかを判定する代わりに、宛先IPアドレスが第1ルータ112でない場合に制御を行うようにすればよい。つまり、宛先IPアドレスは、第1ルータ112ではないその他の通信端末のIPアドレスである。このように、下りの経路を変更することにより、例えばTCPのようにフロー制御が行なわれている場合、データパケットがPC111に到着しなくなり、PC111はサーバにACKパケットを送信せず、サーバはPCからACKパケットを受信できないため、サーバは新しいパケットを送信できないようになる。よって、サーバからPC111へのデータ送信レートを下げることができる。また、低優先度通信を終端する装置、中継する装置の両方を制御対象装置とする場合は、S1302、S1303を行わずに必ず経路変更制御データを送信すればよい。 Further, here, a case has been described in which the control target device is the
以上のような構成により、第1実施形態例では次のような作用効果を得ることができる。優先制御を行う通信装置が経路変更制御データを生成し送信することで、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合、低優先度通信の通信経路が変更される。よって高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。このように、優先制御を行う通信装置は、通信機能に加えて優先度に応じた通信の制御を行うことができる。よって、優先度に応じた通信の制御が行われていない家庭内LANなどに前述の優先制御を行う通信装置を接続することで、優先制御を行う通信装置を用いてネットワークを介した通信を行いつつ、高優先度通信のQoSを確保することができる。そのため、QoSを確保するために、優先度に応じた通信の制御を行う別途の専用ルータを設ける必要がない。よって、ユーザは既存のルータやシステム構成を変更する必要がなく、また任意のプロバイダに加入しIP電話などのリアルタイム通信を高品質に行うことができる。また、QoS確保が可能な優先制御を行う通信装置を設けるだけで、低優先度通信装置、高優先度通信装置及び中継装置などを含むシステム全体の変更を行うことなく高優先度通信装置のQoSを確保することができる。 With the above configuration, the following operational effects can be obtained in the first embodiment. When a communication device that performs priority control generates and transmits path change control data and communication between high priority communication and low priority communication is congested, the communication path of low priority communication is changed. Accordingly, a communication path for high priority communication can be secured with priority. As described above, the communication device that performs priority control can control communication according to the priority in addition to the communication function. Therefore, by connecting a communication device that performs the above-described priority control to a home LAN that does not perform communication control according to priority, communication is performed via the network using the communication device that performs priority control. However, QoS for high priority communication can be ensured. Therefore, in order to ensure QoS, it is not necessary to provide a separate dedicated router that controls communication according to priority. Therefore, the user does not need to change the existing router or system configuration, and can subscribe to an arbitrary provider and perform real-time communication such as an IP phone with high quality. Further, the QoS of the high-priority communication device can be changed without changing the entire system including the low-priority communication device, the high-priority communication device, and the relay device by simply providing a communication device that performs priority control capable of ensuring QoS. Can be secured.
高優先度通信を行う高優先度通信装置としては、例えば電話通信などのリアルタイム性を要求されるIP電話機など挙げられる。また、低優先度通信装置としては、例えばファイル転送などを行う端末などが挙げられる。よって、優先制御を行う通信装置を用いてIP電話機のQoSを確保することにより、リアルタイム性を維持することができる。 As a high-priority communication apparatus that performs high-priority communication, for example, an IP telephone or the like that requires real-time performance such as telephone communication can be cited. Moreover, as a low priority communication apparatus, the terminal etc. which perform a file transfer etc. are mentioned, for example. Therefore, real-time performance can be maintained by securing the QoS of the IP telephone using a communication device that performs priority control.
なお、低優先度通信装置に第1制御データを送信する場合は、低優先度通信装置から相手先の通信装置への通信経路を変更することができる。また、中継装置に第1制御データを送信する場合は、相手先の通信装置から低優先度通信装置への通信経路を変更することができる。 In addition, when transmitting 1st control data to a low priority communication apparatus, the communication path from a low priority communication apparatus to the other party's communication apparatus can be changed. Further, when the first control data is transmitted to the relay device, the communication path from the counterpart communication device to the low priority communication device can be changed.
以下、本実施の形態に関する補足事項を、各節(<適用環境>、<設置位置>、<経路変更方法>、および<経路変更のタイミング>)で説明する。 Hereinafter, supplementary items regarding the present embodiment will be described in each section (<Applied environment>, <Installation position>, <Route change method>, and <Route change timing>).
<適用環境>
ここまでは本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114が適用できる環境の例として、図1のネットワーク構成を用いて説明したが、本発明はより一般的なネットワーク構成に対して適用可能である。<Applicable environment>
Up to this point, the example of the environment to which the
どのようなネットワーク構成に適用できるかについて説明する前に、ここで、図1の構成で発生するQoSの問題がどのような手順で発生するかについて、簡単にまとめる。 Before describing what kind of network configuration is applicable, here is a brief summary of the procedure by which the QoS problem that occurs in the configuration of FIG. 1 occurs.
発生手順1.第1家庭101内の第1IP電話機114と第2家庭104内の第2IP電話機117との間で行われるIP電話−IP電話間の通信132と、PC111とサーバ113の間のPC−サーバ間の通信131が同時に行われる。 Generation procedure IP phone-
発生手順2.アクセス回線106がLAN回線107より低速でありその中継点となる第1ルータ112において通信が競合し輻輳が発生する。 Generation procedure The
発生手順3.第1ルータ112において優先制御が行われないために、IP電話通信のQoSが低下する。
上記の状況は、一般的には以下のように言い換えることができる。 In general, the above situation can be paraphrased as follows.
発生手順1.高優先度の通信と低優先度の通信が同時に行われる。 Generation procedure High priority communication and low priority communication are performed simultaneously.
発生手順2.高速な回線から低速な回線へ中継する装置で輻輳が発生する。 Generation procedure Congestion occurs in a device that relays from a high-speed line to a low-speed line.
発生手順3.中継装置において優先制御が行われないために、高優先度通信のQoSが低下する。
本発明はこのような状況であれば一般的に利用可能である。すなわち、上記では、本発明のQoS制御部621を有する通信装置としてIP電話機を例として挙げたが、通信装置はPCやサーバ、IP電話機に限る必要はなく、DVDレコーダやIPテレビ電話機などでもよい。また、低速な回線はADSLの上り回線に限る必要はなく、無線LAN回線や、電灯線などでもよい。また、インターネットに接続する環境に限る必要はなく、家庭内LANや企業内LAN、地域IPネットワークなどに閉じたネットワーク環境において、複数の通信が同時に行われている場合にも適用できる。 The present invention is generally applicable in such a situation. That is, in the above, an IP telephone is taken as an example of a communication apparatus having the
<設置位置>
また、ここまでは、本発明が図1における第1IP電話機114内のQoS制御部621として実装されているとして説明したが、図9に示すようにその他の位置に設置されてもかまわない。図9においては、本発明の通信装置本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114およびその機能を持つQoS制御部1581〜1585が様々な位置に配置されていることを除いては図1と同じネットワーク構成であるので詳細については説明を省略する。<Installation position>
Further, the present invention has been described as being implemented as the
図9に示すように、QoS制御部621は、家庭内LANに接続されていればIP電話機と独立して設置することも可能である。すなわち、上述のQoS制御部621を有するQoS制御装置1583を、第1ルータ112のLAN側に接続された一端末として設けても良い。QoS制御装置1583は、図10に示すようにQoS制御部621のみを機能部として持つ単一の装置である。また、QoS制御装置1585、1582を、第1ルータ112に接続された各装置111及び114と第1ルータ112との間に接続してもよい。ただし、第1ルータ112と他の装置111、114との間に接続する場合は、QoS制御装置1585、1582は、第1ルータ112と他の装置111、114の間の通信を中継するブリッジ、第2層であるデータリンク層における中継機として動作する。 As shown in FIG. 9, the
また、図1では第1IP電話機114内のQoS制御部621として実装され、QoS制御処理を行う場合の例を示したが、図9のようにPC111や第1ルータ112内に同様のQoS制御部1584、1581が存在してもかまわない。 1 shows an example in which QoS control processing is implemented as the
なお、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114を家庭内LAN以外の場所に設置して効果を発揮する場合もあるが、それについては以降の関連する部分(<経路変更方法>内の経路変更制御データがDNS回答パケットの場合の説明)で述べることとする。 In some cases, the
<経路変更方法>
また、ここまでは、<QoS制御処理の全体の流れ>の手順1〜手順4としてARP要求/ARP応答を利用した場合の手順について説明したが、その他の方法として、ICMPv6近隣探索パケットを利用する方法、ICMP経路変更(リダイレクト)パケットもしくはICMPv6経路変更(リダイレクト)パケットを利用する方法、DNS回答パケットを利用する方法、DHCPもしくはDHCPv6パケットを利用する方法、PCにソフトウェアをインストールする方法などがある。以下ではこれらを利用した場合の手順について説明する。ただし、本発明において利用する経路変更の方法をこれらに制限するものではなく任意の方法を用いてよい。<Route change method>
So far, the procedure in the case of using the ARP request / ARP response as the
〔ICMPv6近隣探索パケットを利用した場合〕
ここでは経路変更のための経路変更制御データとしてICMPv6近隣探索パケットを利用する場合の手順について説明する。[When using ICMPv6 neighbor search packet]
Here, a procedure when an ICMPv6 neighbor search packet is used as route change control data for route change will be described.
まず、ICMPv6近隣探索パケットの機能について簡単に説明する。IPv6(Internet Protocol Version 6)における近隣探索(Neighbour Discovery)はRFC2461に規定されており、基本的にはIPv4(Internet Protocol Version 4)におけるARPと同様の機能を提供する。すなわち、Ethernet(登録商標)においてIPv6アドレスとMACアドレス(ネットワークI/Fハードウェアに固有のアドレス)との対応をLAN内で通信する装置の間で互いに通知し合うためのプロトコルである。ICMPv6近隣探索パケットには、IPv4でのARP要求に対応する近隣要請(Neighbour Silicitation)メッセージ、IPv4でのARP応答に対応する近隣通知(Neighbour Advertisement)メッセージなどがある。 First, the function of the ICMPv6 neighbor search packet will be briefly described. Neighbor Discovery in IPv6 (Internet Protocol Version 6) is defined in RFC 2461, and basically provides the same functions as ARP in IPv4 (Internet Protocol Version 4). That is, in Ethernet (registered trademark), a protocol for notifying the correspondence between an IPv6 address and a MAC address (an address unique to network I / F hardware) between devices communicating within a LAN. The ICMPv6 neighbor discovery packet includes a neighbor solicitation message corresponding to an ARP request in IPv4, a neighbor notification message corresponding to an ARP response in IPv4, and the like.
経路変更制御データとして近隣通知パケットを利用する場合の制御シーケンスやパケットの流れは、図4や図5等に示す経路変更制御データがARP要求の場合と、以下を除いて同じであるためここでは詳細については省略する。 The control sequence and packet flow when using the neighbor notification packet as the route change control data are the same as those in the case where the route change control data shown in FIG. 4 and FIG. Details are omitted.
変更点1.ARP要求1061、1062が近隣要請パケットに変わること。
変更点2.ARP応答1063が近隣通知パケットに変わること。
変更点3.ARPテーブルがNDキャッシュテーブルに変わること。
なお、変更点1、2に関しては、パケットフォーマットも変更する必要があるため、近隣要請、近隣通知パケットのメッセージフォーマットおよび、ARP要求・応答の送信元MACアドレス(図3の912)、送信元IPアドレス913、宛先MACアドレス914、宛先IPアドレス915が近隣要請、近隣通知パケットにおけるどのフィールドと対応するかを簡単に説明する。図11は、近隣要請パケット及び近隣通知パケットのフォーマットを簡易的に表したものである。まず、図11の近隣要請パケットの対照送信元MACアドレス9201、対象IPアドレス924、対象MACアドレス925及び宛先IPアドレス9212は、それぞれ図3のARP要求における送信元MACアドレス912、送信元IPアドレス913、宛先MACアドレス914及び宛先IPアドレス915に対応する。また、図11の近隣通知パケットの始点MACアドレス945、送信元IPアドレス9411、宛先MACアドレス9402及び対象IPアドレス944は、それぞれ図3のARP応答における送信元MACアドレス912、送信元IPアドレス913、宛先MACアドレス914及び宛先IPアドレス915に対応する。なお、近隣通知パケットを経路変更制御データとして用いる際には、より確実に制御対象装置のNDキャッシュを書き換えるために、ICMPv6ヘッダ942中に存在する上書きフラグ943を有効にしておくことが望ましい。 Regarding the
なお、経路変更制御データとしてARP応答パケットを利用できるのと同様に、近隣要請パケットを利用することもできる。図11に示すように、近隣要請パケットのフォーマットも近隣通知パケットと同様であり、ARP要求と対応している。また、ICMPv6近隣探索パケットの一種として、ルータ通知(Router Advertisement)パケットがあり、これを経路変更制御データとして利用することもできる。ルータ通知パケットは、ルータが、制御対象装置であるホストに対して、自身がデフォルトゲートウェイであることを伝えるためのメッセージである。これを受信した制御対象装置であるホストは、ルーティングテーブルにそのルータ通知パケットの送信元であるIPアドレスをデフォルトゲートウェイのIPアドレスとして登録する。また、その有効時間はルータ通知パケットの「ルータ有効時間」フィールドに設定された値となる。このようにルータ通知パケットを経路変更制御データとして利用する場合は、この「ルータ有効時間」フィールドの値を0に設定したパケットを用いる。このとき、そのルータ通知パケットを受信したホストは、そのルータ通知パケットの送信元IPアドレスがデフォルトゲートウェイでなくなったと解釈し、ルーティングテーブルからそのエントリを削除する。これにより、以降制御対象装置はパケットを送信できなくなる。 Note that the neighbor request packet can be used in the same manner as the ARP response packet can be used as the route change control data. As shown in FIG. 11, the format of the neighbor solicitation packet is the same as that of the neighbor notification packet and corresponds to the ARP request. Further, as a kind of ICMPv6 neighbor search packet, there is a router advertisement packet, which can be used as route change control data. The router advertisement packet is a message for the router to inform the host that is the device to be controlled that it is the default gateway. The host that is the control target device that has received this registers the IP address that is the transmission source of the router notification packet in the routing table as the IP address of the default gateway. The valid time is a value set in the “router valid time” field of the router notification packet. In this way, when the router notification packet is used as the route change control data, a packet in which the value of the “router valid time” field is set to 0 is used. At this time, the host that has received the router notification packet interprets that the source IP address of the router notification packet is no longer the default gateway, and deletes the entry from the routing table. As a result, the control target device can no longer transmit packets.
なお、この状態でさらに「ルータ有効時間」フィールドが0でない値で、送信元IPアドレスとして任意のIPアドレスを設定したルータ通知パケットを経路変更制御データとして制御対象装置に送信すると、以降制御対象装置にその設定されたIPアドレスがデフォルトゲートウェイであると認識させることができる。 In this state, when a router notification packet in which an arbitrary IP address is set as a transmission source IP address with a value other than 0 in the “router valid time” field is transmitted to the control target device as route change control data, the control target device is hereinafter referred to. Can recognize that the set IP address is the default gateway.
〔ICMP経路変更パケットを利用した場合〕
ここでは経路変更のための経路変更制御データとしてICMP経路変更パケットを利用する場合の手順(手順1.〜手順4)について説明する。[When using ICMP route change packet]
Here, a procedure (
まず、ICMP経路変更パケットの機能について簡単に説明する。通常IPにおける経路制御は各装置の持つルーティングテーブルを参照することで行われる。ルーティングテーブルにはLAN外のネットワークにIPパケットを送信する際に最初に経由するルータ(これをゲートウェイと呼ぶ)のアドレスが設定されている。ICMP経路変更パケットを経路変更制御データとして利用すると、制御対象装置のルーティングテーブルのゲートウェイアドレスを書き換えることができ、これにより低優先度通信の経路を変更することができる。図12にICMP経路変更パケットのパケットフォーマットを示す。以下、図1のネットワークにおいて、ICMP経路変更パケットを利用した場合の経路変更手順について、図1、図2、図12に加え図13〜図15を用いて説明する。図13は、ICMP経路変更パケットを利用した場合のQoS制御手順におけるデータの流れを示す模式図であり、やりとりされる各データ1661、1662が、ネットワーク上でどのように移動しているかを示す。図14は、ICMP経路変更パケットを利用した場合のQoS制御手順における処理およびデータの流れの一例であり、本手順における各データのやりとりおよび第1IP電話機114におけるQoS制御処理の時系列を示している。図15A、図15Bは、制御対象装置のルーティングテーブルであり、以下の手順においてPC111のルーティングテーブル1621が随時更新されていく様子を示す。また、以下の手順ではPC111、第1ルータ112、サーバ113、第1IP電話機114、架空の装置115のMACアドレスおよびIPアドレスは、図8に定義するとおりである。 First, the function of the ICMP route change packet will be briefly described. Usually, route control in IP is performed by referring to the routing table of each device. In the routing table, an address of a router (this is referred to as a gateway) through which IP packets are first transmitted when an IP packet is transmitted to a network outside the LAN is set. When the ICMP route change packet is used as route change control data, the gateway address in the routing table of the device to be controlled can be rewritten, thereby changing the route of low priority communication. FIG. 12 shows a packet format of the ICMP route change packet. Hereinafter, the route change procedure when the ICMP route change packet is used in the network of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 13 to 15 in addition to FIGS. FIG. 13 is a schematic diagram showing a data flow in the QoS control procedure when an ICMP route change packet is used, and shows how each piece of
(1)手順1
手順1では図2を参照して説明する。まず、本実施の形態では、自装置である第1IP電話機114の行うIP電話通信が高優先度通信であり、LAN内から第1ルータ112を経由してインターネットへ向かう通信は全て低優先度通信であるとして、本発明のQoS制御部621は動作するものとする。このとき、図2の優先度情報保持部841は既定の情報として、ICMP経路変更パケットによる経路変更制御に必要なIP_ルータの値および制御対象装置のIPアドレスとしてのIP_PCの値を持つ。ここで、IP_ルータとは、図8に示すように、PC111及び第1IP電話機114からのネットワーク2への通信を中継する第1ルータ112のIPアドレスである。なお、この情報は既定の情報でなく、ユーザインタフェースから入力されてもよいし、ネットワークを利用して何らかの手順で取得してもよい。(1)
The
次に優先度情報保持部841はこのIP_ルータおよびIP_PCを低優先度通信に関する情報として経路変更制御部842に通知する(図2のS851)。なお、制御対象装置のIPアドレスはここに含めずに、下記の手順2.として制御対象装置が送信するブロードキャストARP要求から取得してもよい。 Next, the priority
(2)手順2
手順2以降では図13及び14を参照して説明する。ただし、ICMP経路変更パケットのフォーマットに関しては図12を参照する。(2)
The
ステップS1701:第1IP電話機114の経路変更制御部842は、経路変更制御データ1661としてICMP経路変更パケットを送信する。この際、ICMP経路変更パケットのIPヘッダ931の送信元アドレスはIP_ルータ、宛先アドレスはIP_PCとする。また、ルータのIPアドレス933として、架空の装置のIPアドレスであるIP_Noneを指定する。ここで、架空の装置のIPアドレスとは、家庭内LAN内に存在する装置のIPアドレスとは異なる任意のアドレスである。 Step S1701: The route
(3)手順3
経路変更制御データ1661を受信する前のPC111のルーティングテーブルは、図15Aのテーブル1871のようになっている。図1のサーバ113宛のパケットを転送するゲートウェイのIPアドレスとしてIP_ルータが設定されている。(3)
The routing table of the
ステップS1702:ここで、PC111は経路変更制御データ1661を受信すると、自身のルーティングテーブルを更新する。このときルーティングテーブルは図15Bのテーブル1872のようになり、サーバ113宛のパケットの転送先として架空のIPアドレスIP_Noneが対応づけられる。 Step S1702: Here, when the
(4)手順4
ステップS1703:以上の処理により、PC111がサーバ113宛に通信データを送信するときには、架空の装置のIPアドレスをゲートウェイとして低優先度通信のデータを送信しようとする。(4)
Step S1703: Through the above processing, when the
ステップS1704:このとき、実際にデータを送信するためには、PC111は架空のIPアドレスIP_Noneに対するMACアドレスを知る必要があるため、ブロードキャストのARP要求1662を送信する。しかし、指定されている宛先IPアドレス915を持つ装置は存在しないため、ARP要求1662は破棄されてしまう。結果として、PC111は低優先度通信のデータを送信することができなくなり、経路変更後のPC−サーバ間の通信は中断される。 Step S1704: At this time, in order to actually transmit data, since the
なお、制御対象装置であるPC111のルーティングテーブルを元に戻すような経路変更制御データとして復帰制御データを送信することで、中断された低優先度通信を再開させることもできる。さらに、中断と再開の間隔を調整することにより低優先度通信の通信量を調整することも可能である。また、中断と再開の処理を複数回繰り返す場合は、2回目以降は上記手順1を省略してもよい。なお、輻輳の発生する回線である図1に示すアクセス回線106の転送速度が分かっていれば、その値から高優先度通信のQoSを確保するためにどのような間隔で中断と再開を行えばよいかを決定することもできる。このときの、アクセス回線106転送速度と中断・再開の間隔の間の関係式は例えば実験を行うことなどにより求めることができる。 The interrupted low priority communication can be resumed by transmitting the return control data as the route change control data that restores the routing table of the
さらに、高優先度通信終了時には、制御対象装置のルーティングテーブルを上記のような方法で元に戻すことにより、高優先度通信終了後は経路変更前の通信経路に戻し、低優先度通信であるPC−サーバ間の通信131を継続させることもできる。 Furthermore, when high-priority communication ends, the routing table of the control target device is restored to the original by the above-described method, so that after high-priority communication ends, the communication path before the path change is restored, and low-priority communication is performed. The
なお、上述のICMP経路変更パケットはIPv4ネットワークのみで利用可能であるが、IPv6ネットワークにおいては同様の効果を発揮するICMPv6経路変更パケットが利用可能である。経路変更制御データとしてICMPv6経路変更パケットを利用した場合の処理については、上述のICMP経路変更パケットを利用する場合と同様であるため詳細についてはここでは省略する。 The ICMP route change packet described above can be used only in an IPv4 network, but an ICMPv6 route change packet that exhibits the same effect can be used in an IPv6 network. The processing when the ICMPv6 route change packet is used as the route change control data is the same as that when the ICMP route change packet is used, and the details are omitted here.
〔DNS回答パケットを利用した場合〕
ここでは経路変更のための経路変更制御データとしてDNS回答パケットを利用する場合の手順(手順1.〜手順4)について説明する。[When using DNS reply packet]
Here, a procedure (
まず、DNS(Domain Name System)について簡単に説明する。DNSはFQDN(Fully Qualified Domain Name)と呼ばれる名前形式(例:www.panasonic.co.jp)で示されたホスト名から、対応するIPアドレスを知るための機能である。 First, DNS (Domain Name System) will be briefly described. DNS is a function for obtaining a corresponding IP address from a host name indicated in a name format called FQDN (Fully Qualified Domain Name) (eg, www.panasonic.co.jp).
通信アプリケーションはDNSを利用するためにFQDNを含めたDNS問い合わせパケットをDNSサーバに対して送信する。それに対しDNSサーバから送信される、DNS回答パケット(問い合わせたFQDNに対応するIPアドレスを含む)を受信し、以降、そのIPアドレスに対して通信を行う。 In order to use the DNS, the communication application transmits a DNS inquiry packet including the FQDN to the DNS server. On the other hand, a DNS reply packet (including an IP address corresponding to the inquired FQDN) transmitted from the DNS server is received, and thereafter, communication is performed with respect to the IP address.
以下DNS回答パケットを利用した場合の経路変更手順について図1、図2、図8を用いて簡単に説明する。図1と図2の関係および図8については既に説明したとおりである。 Hereinafter, a route change procedure when a DNS reply packet is used will be briefly described with reference to FIGS. 1, 2, and 8. The relationship between FIGS. 1 and 2 and FIG. 8 are as already described.
(1)手順1.
手順1では図2を参照して説明する。まず、本実施の形態では、自装置である第1IP電話機114の行うIP電話通信が高優先度通信であり、LAN内から第1ルータ112を経由してインターネット2へ向かう通信は全て低優先度通信であるとして、本発明のQoS制御部621は動作するものとする。このとき、図2の優先度情報保持部841は既定の情報として、DNS回答パケットによる経路変更制御に必要なIP_ルータの値およびMAC_ルータの値を持つ。なお、この情報は既定の情報でなく、ユーザインタフェースから入力されてもよいし、ネットワークを利用して何らかの手順で取得してもよい。(1)
The
次に優先度情報保持部841はこのIPルータとMAC_ルータを、低優先度通信に関する情報として経路変更制御部842に通知する(図2のS851参照)。 Next, the priority
(2)手順2
ここでは一旦ARP要求/ARP応答/ICMP経路変更パケットの場合に用いた方法を応用し、DNS問い合わせパケットの宛先を変更し、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114へ向ける。低優先度の通信に関する情報として獲得したIP_ルータはここで用いる。(2)
Here, the method once used in the case of the ARP request / ARP response / ICMP path change packet is applied to change the destination of the DNS inquiry packet and direct it to the
第1IP電話機114は、DSN問い合わせパケットを受信し、そこで含まれるFQDNなどDNS回答パケット作成に必要な各種情報を記憶する。なお、ARP要求/ARP応答/ICMP経路変更パケットにより変更した経路は以降の任意のタイミングで戻してよい。 The
第1IP電話機114の経路変更制御部842は、経路変更制御データとしてDNS回答パケットを制御対象装置であるPC111に対して送信する。この際、DNS問い合わせパケットに含まれるFQNDに対応する架空の装置のIPドレスであるIP_None(図8参照)を設定する。なお、この経路変更制御データの送信元IPアドレス、宛先IPアドレスは、DNS問い合わせパケットの送信元IPアドレス、宛先IPアドレスを入れ替えたものである。また、送信元MACアドレスには、低優先度通信に関する情報として獲得したIP_ルータを設定する。 The route
(3)手順3.
経路変更制御データを受信した制御対象装置であるPC111は、以降存在しないIPアドレスを宛先として低優先度通信のデータを送信する。(3)
The
(4)手順4.
しかし、通信経路上のいずれかのルータで宛先ホストが存在しないことが検出され、PC111に対してICMP宛先到達不能メッセージが送信される。これを受信したPC111はエラーを検出し、通常は通信アプリケーションが通信を中断する。(4)
However, it is detected that no destination host exists in any router on the communication path, and an ICMP destination unreachable message is transmitted to the
なお、<設置位置>では、制御対象装置であるPC111と本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114は、同じLAN内に存在する必要があると述べた。しかし、経路変更制御データとしてDNS回答パケットを利用する場合は、必ずしも制御対象装置と本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114が同一LAN内に存在する必要はない。このため、制御対象装置は低優先度通信を行う両端の装置のいずれであってもよい。また、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114が存在する場所は、制御対象装置とIP通信が可能なところであればどこでもよい。 In <Installation Position>, it is described that the
なお、上述のDNS回答パケットはIPv4においてもIPv6においても利用可能である。 The above DNS reply packet can be used in both IPv4 and IPv6.
〔DHCP、DHCPv6を利用した場合〕
次に、DHCP、DHCPv6を利用した場合について説明する。DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)は、クライアントであるホストのIPアドレスや利用するデフォルトゲートウェイ、DNSサーバなどの情報をサーバから取得するためのプロトコルでありIPv4のネットワークで利用可能である。DHCPではクライアントがサーバを検出するためのメッセージ交換を行った後、検出されたサーバに対して、DHCPREQUEST(DHCP要求)パケットを送信し、これに応答してサーバから送信されるDHCPACK(DHCP応答)パケット(前述した情報を含む)を受信することで、クライアントの設定を行う。[When using DHCP and DHCPv6]
Next, a case where DHCP and DHCPv6 are used will be described. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) is a protocol for acquiring information such as an IP address of a host that is a client, a default gateway to be used, a DNS server, and the like from a server, and can be used in an IPv4 network. In DHCP, after a client exchanges a message for detecting a server, a DHCPREQUEST (DHCP request) packet is transmitted to the detected server, and a DHCPACK (DHCP response) transmitted from the server in response to this packet is transmitted. The client is set by receiving the packet (including the information described above).
また、DHCPv6はIPv6で利用可能なプロトコルでありDHCPとほぼ同様の機能を提供する。ただし、DHCPv6ではデフォルトゲートウェイの設定を行うことができない点でDHCPと異なる。また、DHCPでは必ずクライアントからの要求に対してサーバが応答する形で処理が行われるのに対し、DHCPv6ではサーバ側から設定の上書きを行うためのRECONFIGURE(再設定)パケットを利用可能である。 DHCPv6 is a protocol that can be used in IPv6 and provides almost the same functions as DHCP. However, DHCPv6 is different from DHCP in that a default gateway cannot be set. In DHCP, processing is always performed in such a manner that the server responds to a request from the client, whereas in DHCPv6, a RECONFIGURE (re-setting) packet for overwriting setting from the server side can be used.
これらのプロトコルにおけるDHCPACKパケットやRECONFIGUREパケットを経路変更制御データとして利用することにより、制御対象装置のデフォルトゲートウェイを変更し、前述のICMP経路変更パケットを利用した場合と同様の効果を得たり、制御対象の参照するDNSサーバを変更することにより、前述のDNS回答パケットを利用した場合のARP要求などによる事前の経路変更方法と同様の効果を得ることができる。 By using the DHCPACK packet or RECONFIGURE packet in these protocols as the route change control data, the default gateway of the control target device is changed, and the same effect as the case of using the ICMP route change packet described above can be obtained, or the control target By changing the DNS server to be referred to, it is possible to obtain the same effect as the prior route changing method based on the ARP request or the like when the DNS reply packet is used.
なお、DHCPはRFC2131に、DHCPv6はRFC3315に規定されている。 Note that DHCP is specified in RFC2131 and DHCPv6 is specified in RFC3315.
〔PC上のソフトウェアを利用した場合〕
ここでは経路変更の制御をPCにインストールするソフトウェアを利用して行う場合の手順(手順1.〜手順4)について説明する。[When using software on a PC]
Here, a procedure (
制御対象装置がPCなどの汎用コンピュータであった場合、そこにソフトウェアをインストールすることで制御対象装置の送信するデータの経路を変更することができる。なお、本手順が始まる前にPCへのソフトウェアのインストールは完了しているものとする。以下では図1、図2、図12を用いてその手順を説明する。図1と図2の関係および図12については既に説明したとおりである。 When the control target device is a general-purpose computer such as a PC, the data path transmitted by the control target device can be changed by installing software therein. It is assumed that the software has been installed on the PC before this procedure starts. Hereinafter, the procedure will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 12. The relationship between FIGS. 1 and 2 and FIG. 12 are as already described.
(1)手順1
本方法では、優先度情報保持部841から経路変更制御部842に低優先度通信に関する情報を通知する手順1は不要である。(1)
In this method, the
(2)手順2.
QoS制御部の経路変更制御部842は、経路変更制御データとして、PC111にインストールしたソフトウェアが認識できる特殊なパケットをブロードキャストで送信する。なお、制御対象装置であるPC111のアドレス(IP_PCもしくはMAC_PC)が事前に分かっている場合はユニキャストでもよい。経路変更制御データの中には転送先となるアドレスの情報として、存在しないアドレスを設定する。なお、転送先アドレスが事前に分かっている場合は、PCのソフトウェアに予め登録しておいてもよい。(2)
The route
(3)手順3
経路変更制御データを受信した制御対象装置であるPC111は、予めインストールしたソフトウェアの処理により、自身のARPテーブルやルーティングテーブルを書き換えたり、通信データの宛先MACアドレスやIPアドレスを何らかの方法で書き換えたりする。(3)
The
(4)手順4
以降PC111は、存在しないMACアドレスやIPアドレスを宛先として低優先度通信のデータを送信するようになり、この結果、PC−サーバ間の低優先度通信は中断される。(4)
Thereafter, the
なお、制御対象装置のデータ転送先を元に戻すような経路変更制御データを送信することで、中断された低優先度通信を再開させることもできる。さらに、中断と再開の間隔を調整することにより低優先度通信の通信量を調整することも可能である。 The interrupted low-priority communication can be resumed by transmitting route change control data that restores the data transfer destination of the control target device. Furthermore, it is possible to adjust the communication amount of low priority communication by adjusting the interval between interruption and resumption.
さらに、高優先度通信終了時には、制御対象装置のARPテーブルを上記のような方法で元に戻すことにより、高優先度通信終了後は経路変更前の通信経路に戻し、低優先度通信であるPC−サーバ間の通信131を継続させることもできる。 Furthermore, when high-priority communication ends, the ARP table of the control target device is restored to the original by the above-described method, so that after high-priority communication ends, the communication path before the path change is restored and low-priority communication is performed. The
<経路変更のタイミング>
ここまでは、経路を変更するタイミングとして高優先度通信開始時に経路を変更する、経路をもどすタイミングは高優先度通信終了時としていたが、本発明ではこれらに限る必要はない。以下では経路変更のタイミングについて説明する。<Route change timing>
Up to this point, the route is changed at the start of high priority communication as the timing for changing the route, and the timing for returning the route is at the end of the high priority communication. However, the present invention is not limited to this. Hereinafter, the timing of route change will be described.
制御対象装置に経路変更制御データを送信可能なタイミングは、経路変更制御データによって異なる。例えば、経路変更制御データがARP要求の場合は、制御対象装置が一度ARP要求を送信した後であれば任意のタイミングで経路変更制御データを送信可能である。しかし、経路変更制御データがDNS回答パケットの場合は、制御対象装置がDNS問い合わせパケットを送信した後、DNS回答パケットの受信待ち処理がタイムアウトによりDNS回答パケットを受信できなくなるまでの間に、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114からの経路変更制御データを受信しなければならない。 The timing at which the route change control data can be transmitted to the control target device varies depending on the route change control data. For example, when the route change control data is an ARP request, the route change control data can be transmitted at an arbitrary timing as long as the control target device once transmits the ARP request. However, in the case where the route change control data is a DNS reply packet, after the control target device transmits a DNS inquiry packet, the DNS reply packet reception waiting process cannot be received due to a timeout until the DNS reply packet cannot be received. The route change control data from the
経路変更制御データを送信可能なタイミングは経路変更制御データによって異なるが、以下に、受信した経路変更制御データに基づいて通信経路を変更するタイミングとその効果について説明する。ただし、これは本発明を適用するタイミングを以下のものに限定するものではなく、任意のタイミングで行ってよい。 Although the timing at which the route change control data can be transmitted varies depending on the route change control data, the timing for changing the communication route based on the received route change control data and the effect thereof will be described below. However, this does not limit the timing of applying the present invention to the following, and may be performed at an arbitrary timing.
まず、低優先度通信の通信経路を通常の通信経路から別の通信経路へ変更するタイミングとしては、以下が考えられる。 First, the timing for changing the communication path of low priority communication from the normal communication path to another communication path can be considered as follows.
タイミング1.低優先度通信の通信経路を変更するタイミングは、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114の電源起動時もしくは本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114を家庭内LANに接続するタイミング、もしくはそれ以降最初に実施、つまりARP要求パケットを受信して処理が開始できるタイミングである。この場合、永続的に経路を変更させることが可能で、実装が容易である。
タイミング2.低優先度通信の通信経路を変更するタイミングは、高優先度通信が開始されるタイミングである。この場合、通信が競合する可能性のある期間のみ通信経路を変更することができるため、低優先度通信が通信経路を変更されることによる影響を小さくすることができる。
タイミング3.低優先度通信の通信経路を変更するタイミングは、高優先度通信の品質が低下したタイミングである。この場合、制御は複雑になるが、通信経路が変更されている期間を前述のタイミング2.よりさらに短くすることができる。なお、品質低下の判断基準は、高優先度通信の品質に関する情報(遅延、ジッタ、パケット損失率など)の統計情報などから決定される。本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114が高優先度通信の品質に関する情報を取得する方法としては、高優先度通信を終端する装置において品質情報を収集し、その情報を含んだパケットを第1IP電話機114に対して送信させる方法が簡単である。さらに、高優先度通信を終端する装置にQoS制御部が存在する場合には、装置内で品質情報を受け渡すこともできる。
次に一旦変更された通信経路をもとに戻すタイミングとしては以下が考えられる。 Next, the timing for returning the communication path once changed can be considered as follows.
タイミング1.通信経路をもとに戻すタイミングは、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114のシャットダウン処理時、再起動時である。この場合、第1IP電話機114が制御できない期間は低優先度通信への影響をなくすことができる。
タイミング2.通信経路をもとに戻すタイミングは、高優先度通信が終了するタイミングである。この場合、通信が競合する可能性のある期間のみ経路を変更させることができるため、低優先度通信が経路を変更されることによる影響を小さくすることができる。
タイミング3.通信経路をもとに戻すタイミングは、低優先度通信の通信量が減少したなどの理由により、通信経路を戻しても高優先度通信の品質が確保されると判断されたタイミングである。この場合制御は複雑になるが、通信経路が変更されている期間を前述の2.よりさらに短くすることができる。なお、経路を戻しても高優先度通信の品質が確保されるかどうかの判断基準は、高優先度通信の品質に関する情報(遅延、ジッタ、パケット損失率など)の統計情報などから決定される。第1IP電話機114が高優先度通信の品質に関する情報を取得する方法としては、高優先度通信を終端する装置において品質情報を収集し、その情報を含んだパケットを第1IP電話機114に対して送信させる方法が簡単である。さらに、高優先度通信を終端する装置にQoS制御部が存在する場合には、装置内で品質情報を受け渡すこともできる。
なお、特許請求の範囲の優先度情報保持手段は優先度情報保持部841に相当し、特許請求の範囲の経路変更制御手段は経路変更制御部842に相当する。 The priority information holding unit in the claims corresponds to the priority
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2実施形態例について、図面を参照しながら説明する。図16は、第2実施形態例に係るネットワーク構成図である。図16では、第1家庭101内に存在する第1ルータ112のLAN側にPC111および第1IP電話機114が接続されており家庭内LANを形成している。また、この家庭内LANはアクセス回線106および第1ISP103を経由してインターネット102に接続されている。また、別の第2家庭104にも第2ルータ116が存在し、そのLAN側には第2IP電話機117が接続されている。この第2家庭104の家庭内LANは第2ISP105を経由してインターネット102に接続されている。(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is a network configuration diagram according to the second embodiment. In FIG. 16, the
また図16では、第1家庭101内のPC111とインターネット102上のサーバ113との間でファイル転送131(以下、PC−サーバ間の通信131)を、第1家庭101内の第1IP電話機114と第2家庭104内の第2IP電話機117との間でインターネット102を利用したIP電話通信132(以下、IP電話−IP電話間の通信132)を行っている。 In FIG. 16, file transfer 131 (hereinafter referred to as PC-server communication 131) is transferred between the
また、図16ではQoS制御部121がIP電話機114の一機能部として実装されている。図16のIP電話機114およびQoS制御部121内の内部構成をより詳細に示したのが図17である。図17のように、QoS制御部121は、優先度情報保持部841と経路変更制御部842、及び通信制御部120からなる。また、通信制御部120は、低優先度通信装置からネットワークへの送信データの出力を制御しており、解析部127、選択部128および調整部126を含む。経路変更制御部842はIP電話機114内の通信処理部123を介してLAN回線107からのデータの受信や、LAN回線107へのデータの送信を行うことができる。なお、ここでは通信処理部123はEthernet(登録商標)のプロトコルに従うものとする。すなわち、通信処理部123はPHY部172およびEtherMAC部171からなるものとする。また、IP電話の音声データは、音声データ生成部122で生成され、通信処理部123を介して、LAN回線107へ送信される。ここで、IP電話−IP電話間の通信132はリアルタイム性が必要とされる通信であり、優先度の高い高優先度通信である。一方、PC−サーバ間の通信131は優先度の低い低優先度通信である。また、第1IP電話機114は高優先度通信装置であり、PC111は低優先度通信装置である。 In FIG. 16, the
なお、本実施形態の第1の実施形態との違いは、次の通りである。第1の実施形態では経路を変更した際に、制御変更対象装置に対して存在しないアドレスを宛先と認識させることによって低優先度通信を中断させていたのに対し、第2の実施形態では制御変更対象装置に対してQoS制御部121を持つ第1IP電話機114のアドレスを宛先と認識させることによって、一旦QoS制御部121が低優先度の通信データを受信する。つまり、第1の実施形態では、QoS制御部は通信経路を変更するだけであったのに対し、第2の実施形態ではさらに、QoS制御部121は解析部127、選択部128および調整部126を備え、受信した低優先度通信のデータに対してより詳細な制御を行う。 The difference of this embodiment from the first embodiment is as follows. In the first embodiment, when a route is changed, low priority communication is interrupted by recognizing an address that does not exist for the control change target device as a destination, whereas in the second embodiment, control is performed. By causing the change target device to recognize the address of the
以下、第2の実施形態において、本発明のQoS制御部121を有する第1IP電話機114が、図16に示すように、低優先度であるPC−サーバ間の通信131の通信経路を第1IP電話機114経由133に変更し、第1IP電話機114において詳細なQoS制御を行うことにより、高優先度通信のQoSを確保する手順について述べる。以下、まず<QoS制御処理の全体の流れ>において本発明のQoS制御処理の概要を述べ、次に<QoS制御処理の詳細手順>において各手順の詳細について述べる。 Hereinafter, in the second embodiment, as shown in FIG. 16, the
<QoS制御の全体の流れ>
第2の実施形態におけるQoS制御処理はおおまかには以下の手順で実施される。<Overall flow of QoS control>
The QoS control process in the second embodiment is roughly performed according to the following procedure.
まず、QoS制御処理が行われる前の状態として、図16のネットワークにおいて低優先度通信(PC−サーバ間の通信131)のみが行われているとする。その後、高優先度通信(IP電話−IP電話間の通信132)が開始されるときに、QoS制御部121において以下の制御が行われる。以下では、図17を参照しながら説明する。 First, as a state before the QoS control process is performed, it is assumed that only low priority communication (PC-server communication 131) is performed in the network of FIG. Thereafter, when high-priority communication (IP phone-IP phone communication 132) is started, the
(1)手順1
優先度情報保持部841は、低優先度通信及び高優先度通信を区別するための優先度情報を保持しており、これを経路変更制御部842に通知する(S851)。ここで、第1IP電話機114は高優先度通信を行う高優先度通信装置として設定され、PC111は低優先度通信を行う低優先度通信装置として設定されている。(1)
The priority
(2)手順2
経路変更制御部842は、経路変更のための経路変更制御データを生成するのに必要な例えば、IPアドレスなどの情報を取得する(S852)。ここで収集する情報は、経路変更方法により異なる。(2)
The route
経路変更制御部842はここで取得した情報と、手順1により得られる情報とから経路変更制御データを生成し、経路変更の制御対象装置である、低優先度通信を終端もしくは中継するPC111に対して経路変更のための経路変更制御データを送信する(S853)。 The route
通信処理部123は、この経路変更制御データをLAN回線107に送出する。経路変更制御データには、低優先度通信装置であるPC111から出力されるデータの変更後の宛先に関する情報を含んでいる。本実施の形態では、本発明のQoS制御部121を有する第1IP電話機114自身のアドレスを変更後の宛先とする。 The
(3)手順3
低優先度通信装置であり、制御対象装置であるPC111は、経路変更制御データを受信し、以降の低優先度通信のデータを変更された通信経路、すなわちQoS制御部121を有する通信装置である第1IP電話機114を経由する経路に送信する。(3)
The
(4)手順4
QoS制御部121は、通信処理部123を経由して低優先度通信のデータを受信し(S1951)、解析部127、調整部126、選択部128などにおいて低優先度通信のデータに対して何らかの処理を行い、その後正しい宛先へ転送する(S1952)。このときの低優先度通信の通信経路は、図16における、経路変更後のPC−サーバ間の通信133となる。(4)
The
<QoS制御の詳細手順>
次に上記手順を実施した場合の詳しい手順を実施した場合の詳しい手順を、<QoS制御処理の全体の流れ>の手順1〜手順4に関して、図16に加え、図17〜図20を用いて以下に説明する。図17は、第2実施形態例におけるQoS制御部およびIP電話機のブロック図であり、本手順における各データのやりとりおよび第1IP電話機114における処理の時系列を示している。図18は、経路変更制御後に詳細制御を行う場合の処理およびデータの流れの一例である。図19及び図20は、PC111のARPテーブルおよびルーティングテーブルが随時更新されていく様子を示す。<Detailed procedure for QoS control>
Next, the detailed procedure when the above procedure is performed will be described with reference to FIGS. 17 to 20 in addition to FIG. 16 with respect to
以下、処理の流れに沿って説明する。 Hereinafter, it demonstrates along the flow of a process.
(1)手順1
手順1では図17を参照して説明する。まず、本実施形態例では、自装置である第1IP電話機114の行うIP電話通信が高優先度通信であり、LAN内から第1ルータ112を経由してインターネット2へ向かう通信は全て低優先度通信であるとして、本発明のQoS制御部621は動作するものとする。このとき、図17の優先度情報保持部841は既定の情報として、ARP要求による経路変更制御に必要なIP_ルータの値を持つ。(1)
The
次に優先度情報保持部841はこのIP_ルータを、低優先度通信に関する情報として経路変更制御部842に通知する(図17のS851参照)
(2)手順2
ステップS1401:次に、低優先度通信を終端するLAN内の装置であるPC111は、図5のS1201と同様に、サーバ113と通信するために最初に経由する第1ルータ112のIPアドレスであるIP_ルータを宛先IPアドレス915として、ブロードキャストARP要求1061を送信する。Next, the priority
(2)
Step S1401: Next, the
なお、ICMP経路変更パケットを受信した後のPC111のルーティングテーブルは、図20のテーブル1873に示す通りになる。また、上記の違いは、経路変更制御データがARP要求/ARP応答/ICMP経路変更パケット/DNS回答パケット/PC上のソフトウェアが認識可能な特殊パケットのいずれを利用するかによらないため、本実施形態では<経路変更方法>に関する説明を省略する。 Note that the routing table of the
以降、QoS制御部内の経路変更制御部842は、S1402の経路変更制御データ生成処理を行う。経路変更制御データで設定する通信経路の変更先のアドレスが第1実施形態例と異なるのみで、その他の処理の詳細については第1実施形態例の図13のフローチャートと同様であるので説明を省略する。ここで指定する宛先IPアドレス915、送信元アドレス913は、受信したARP要求1061の宛先IPアドレス915と送信元IPアドレス913を入れ替えたものである。また、送信元MACアドレス912には、QoS制御部121を有する第1IP電話機114のMACアドレスであるMAC_QoSを設定する。 Thereafter, the route
(3)手順3
ステップS1405:経路変更制御データ1062を受信した制御対象装置であるPC111は、この経路変更制御データ1062に基づいてAPRテーブルを更新する。このときのAPRテーブルの状態は、図19のテーブル1174のようになっており、IP_ルータに対応するMACアドレスとして、QoS制御部121を有する第1IP電話機114のMACアドレスであるMAC_QoSが登録されている。(3)
Step S1405: The
(4)手順4
ステップS1406:次に、PC111が通信データの送信処理を行う。このとき、既に手順3において低優先度通信の経路がQoS制御部を持つ第1IP電話機114に変更されているため、その通信データ2061は第1IP電話機114に送信される。(4)
Step S1406: Next, the
第1IP電話機114は、その通信データ2061を受信し、詳細制御(S2001)を行い送信する。以下に、受信処理および送信処理(詳細制御含む)の一例について図17および図21、図22、図23を参照しながら説明する。 The
〔受信処理〕
第1IP電話機114に迂回してきたEthernet(登録商標)フレーム(図21(a))は、PHY部172を経由してEthernet(登録商標)MAC部171で、そのフレームが抽出される。Ethernet(登録商標)MAC部171では、抽出したフレームの宛先アドレス(DA)、送信元アドレス(SA)、タイプ、ペイロードデータ、をQoS制御部121内の解析部127に送る。[Reception processing]
The Ethernet (registered trademark) frame (FIG. 21A) detoured to the
解析部127では、図22に示す動作をする。すなわち、Ethernet(登録商標)MAC部171からEthernet(登録商標)フレーム(DA、SA、タイプ、データ)を受け取る(図22のS601)と、そのタイプ領域から該フレームにIPプロトコルパケットが格納されているかどうか調べる。タイプの値が、0x0800ならこれはIPプロトコルであり、自装置(第1IP電話機114)が受けとる候補となる(S602)。次いで、S603で示すように、Ethernet(登録商標)フレーム(図21(b))内のIPヘッダ(図21(c))から宛先IPアドレスを調べ、それが受信対象であるかどうか判断する。受信対象ならば、フレームは上位の処理部であるTCP/IP処理部124へ送る(S604)。S602においてIPプロトコルで無いものや、S603において自分宛で無いものは、調整部126に書き込まれ(S605)、調整部126によって、フレームのDAとSAが書き換えられる(S605)。具体的な書き換える内容については、後述する。なお、調整部126は、フレームを蓄積可能な蓄積部を有している。また、蓄積部は調整部126に含まれている必要は無く、調整部126とは独立に設けられていても良い。 The
TCP/IP処理部124では、解析部127から受け取ったEthernet(登録商標)フレームに対してTCP/IPプロトコル処理を行い、IP電話アプリ122などの適切な端末アプリケーションに伝える。 The TCP /
〔送信処理〕
IP電話アプリ122からの送出データは、上位の処理部であるTCP/IP処理部124によって送信プロトコル処理が施されてEthernet(登録商標)フレームが構成され、QoS制御部121内の選択部128に送出の要求が出される。[Transmission process]
The transmission data from the
選択部128では、図23に示す動作をする。すなわち、TCP/IP処理部124からの送出要求があると(S701)、該フレームは読み出されて(S702)、Ethernet(登録商標)MAC部171へ送信される(S705)。一方、TCP/IP処理部124からの要求が無い場合には(S701)、次いで調整部126からの送信要求が無いかチェックする(S703)(なお、経路変更制御部からの制御データパケット送信要求などがあれば、調整部126からの送信と同様に扱われる)。調整部126からの送信要求があれば、調整部126からフレームが読み込まれ(S704)、Ethernet(登録商標)MAC部171へ送信される(S705)。フレーム送信が終われば(S705)、再びTCP/IP処理部124からの送信要求が無いかどうかのチェックを行う(S701)。 The
送信すべきフレームを受け取ったEthernet(登録商標)MAC部171は、FCS(フレームチェックシーケンス)を付与するなどMAC処理を行って伝送路へPHY部172経由でフレームを送出する。 The Ethernet (registered trademark)
特に、これら解析部と調整部と選択部の各部をハードウェアで実現することにより、端末アプリケーションやTCP/IP処理を実行するCPUは、自装置宛てではないフレームを処理することが避けられるため、PC111の送受信フレームに影響されることがなくなる。 In particular, by realizing each of the analysis unit, the adjustment unit, and the selection unit in hardware, a CPU that executes a terminal application or TCP / IP processing can avoid processing a frame that is not addressed to its own device. The transmission / reception frame of the
いまここに、PC111からサーバ113宛に送出するフレームに対して、以上のように動作する第1IP電話機114がどのように作用して優先制御が行われるのかを説明する。 Now, how the
まず、上述したように、PC111からサーバ113宛のEthernet(登録商標)フレームは、第1IP電話機114経由となる。その場合、PC111から送出されるEthernet(登録商標)フレームは、当初は第1ルータ112のMACアドレスを宛先アドレスとして送っていたが、経路変更によりARPテーブル等が書き換えられた後は第1IP電話機114のMACアドレスが宛先アドレスとなる。但し、通信相手であるサーバ113には変りがないので、宛先IPアドレスはサーバ113のIPアドレスのままである。 First, as described above, an Ethernet (registered trademark) frame addressed to the
PC111から送出されるEthernet(登録商標)フレームは宛先MACアドレスが第1IP電話機114であるため、第1IP電話機114に迂回されて届くことになる。第1IP電話機114においては、該フレームの宛先IPアドレスは自分でなくサーバ113であるので、解析部127では図5を使って上述したように調整部126に対して書き込むことになる。即ち、宛先MACアドレスは第1IP電話機114に設定されているが、上位プロトコルの宛先IPアドレスは本来の宛先であるサーバ113のIPアドレスが設定されている。このため、PC111からサーバ113宛に送出されたが、ARPテーブルの書き換えによって第1IP電話機に迂回してサーバ113に送出されるEthernet(登録商標)フレームと、第1IP電話機114自身を宛先とするEthernet(登録商標)フレームとを解析部127において区別することが出来る。また、調整部126では格納されたフレームの宛先MACアドレスであるDAを第1ルータ112のMACアドレスに(図18に示すように中継されたパケットは一旦ルータへ転送された後(S2002)、サーバ113へ転送されるため(S2003))、また送出元MACアドレスであるSAを自分のMACアドレスに書き換える。調整部126に格納されたPC111の送出フレームは、選択部128において図6を使って上述したように選択多重される。このときに、第1IP電話機114のIP電話アプリからの送出フレームがあれば、それを優先して選択送出することになるため、第1IP電話機114において自送出フレーム(音声データ)を、PC111送出フレームに対して優先することになる。 Since the destination MAC address of the Ethernet (registered trademark) frame transmitted from the
図24、35、36を用いて、第1IP電話機114からの送出フレーム(自送出フレーム)とPC111からの受け取った中継フレームの、選択部における到着(送出要求)と送出(読み出し)の関係を示す。これらは、ここまで説明してきた送受信、中継処理の詳細な動作(調整部126がバッファを持つかどうかや、LAN回線107が全二重か半二重かによって異なる)を説明するためのものである。 24, 35, and 36, the relationship between the arrival (transmission request) and transmission (reading) at the selection unit of the transmission frame from the first IP telephone 114 (own transmission frame) and the relay frame received from the
まず、図24は、調整部126がバッファを持ち、LAN回線107が全二重の場合である。 First, FIG. 24 shows a case where the
(a)と(e)の場合:中継フレームが到着したときに自送出フレームが無く、中継フレームの送出が完了したときにも自送出フレームが無い場合は、そのまま中継される。 In the case of (a) and (e): When there is no self-sending frame when the relay frame arrives and when there is no self-sending frame when transmission of the relay frame is completed, it is relayed as it is.
(b)の場合:中継フレームが到着したときに自送出フレームが無かったが、中継フレームを送出しているときに自送出フレームの送出要求が発生した場合は、中継フレームの送出が時刻t3で完了すると、たとえ調整部126から次の中継フレームの送信要求があったとしても、すぐに自送出フレームが送出され、時刻t4で送出完了となる。 In the case of (b): There is no self-sending frame when the relay frame arrives, but when a sending request for the self-sending frame is generated when the relay frame is being sent, the relay frame is sent at time t3. Upon completion, even if there is a request for transmission of the next relay frame from the
(c)と(d)の場合:自送出フレームを送信している間に、中継フレームが到着した場合であり、中継フレームは自送出フレームの送出完了次第(時刻t2)、中継フレームを送出始める。調整部126におけるバッファの大きさとしては、フレームが格納できるだけの大きさを想定しているため、自送出フレームの送出中に中継フレームを待たせることができる。 Cases (c) and (d): This is a case where the relay frame arrives while the self-sending frame is being transmitted, and the relay frame starts to send the relay frame as soon as the self-sending frame has been sent (time t2). . Since the size of the buffer in the
一方、調整部126におけるバッファのサイズが小さい、例えばエラスティックメモリ相当なら、図25に示すように、自送出フレームを送出中に中継フレームが到着した場合(同図8の(c)(d))には、該中継フレームは廃棄されることになる。 On the other hand, if the buffer size in the
また、調整部126におけるバッファはフレームを格納できる容量を有し、伝送路が半二重の場合には、図26に示すような送出タイミングになる。すなわち、半二重伝送路であるから、受信中には送出できないことになる。 Further, the buffer in the
(a)の場合:自送出フレームは中継フレームを送出完了するまで送出できない。 In the case of (a): the self-sending frame cannot be sent until the relay frame is completely sent.
(b)の場合:中継フレームは到着完了ではあるが、自送出フレームがあるため、まず自送出フレームを送出し終わってから、中継フレームを送出する。 In the case of (b): Although the relay frame has completed arrival, since there is a self-sending frame, the relay frame is sent first after sending the self-sending frame.
(c)の場合:自送出フレームを送出中のため、該タイミングで中継フレームを受信できない。中継フレームは(d)のタイミングの到着となる。 In the case of (c): Since the self-sending frame is being sent, the relay frame cannot be received at this timing. The relay frame arrives at the timing (d).
(d)と(e)の場合:中継フレームが到着したとき、自送出フレームが無いため、中継フレームの受信が完了次第、送出する。 In the case of (d) and (e): When the relay frame arrives, there is no self-sending frame, so that it is sent as soon as the reception of the relay frame is completed.
なお、ここまでの説明では選択部128は、TCP/IP処理部124からの高優先度通信の送信要求がない場合にのみ低優先度通信の通信データ2062を送信しているが、高優先度通信のデータの有無にかかわらず、常に一定時間経過後にバッファから低優先度通信装置の送信データを取り出してネットワークに出力しても良い。このように常に一定時間経過後に低優先度通信をネットワークに出力することで、高優先度通信の有無にかかわらず高優先度通信のQoSを確保するための制御を行うことができる。 In the description so far, the
<経路変更後の詳細制御>
なお、ここまでは本発明のQoS制御部121を有する第1IP電話機114で行う詳細制御が、図30で専用ルータが行っているような優先制御であるとして説明したが、その他一般によく知られる優先制御手法のいずれを用いてもかまわない。<Detailed control after route change>
The detailed control performed by the
ただし、このような高優先度通信データ、低優先度通信の間の優先制御が行えたのは、図16では本発明が高優先度通信の終端装置である第1IP電話機114の一機能部であったためである。第1IP電話機114が、高優先度通信の終端装置と同一の機器でなかった場合、例えば前述の図9の1583の位置などの場合は、これまでに述べたさまざまな経路変更方法を用いて、高優先度通信の経路も第1IP電話機114を経由するように変更した後に、高優先度通信と低優先度通信の間の優先制御を選択部128において行えばよい。なお、このときの高優先度通信、低優先度通信の通信経路はそれぞれ前述の図9の経路変更後のIP電話−IP電話間の通信1531、および経路変更後のPC−サーバ間の通信133のようになる。また、この場合、選択部128は、低優先度通信と高優先度通信を区別するための優先度情報として、低優先度通信、もしくは高優先度通信データを特徴付けるIPアドレスやトランスポートレイヤプロトコル(TCPやUDP)、ポート番号などの情報を優先度情報保持部841から選択部128に渡す必要がある(S1953)。なお、優先度情報保持部841が持つこれらの情報は、既定の値であってもよいし、ユーザインタフェースから入力されたものであったものでもよいし、ネットワークを利用した何らかの手段により獲得してもよい。 However, priority control between such high-priority communication data and low-priority communication can be performed in FIG. 16, in which one function unit of the
また、QoS制御部121を有する、上記第1IP電話機114を一例とする本発明の通信装置が高優先度通信の終端装置と異なる装置であっても高優先度通信の経路を変更せずに行える詳細制御も存在する。これらの場合には調整部126、は解析部127から受け取った低優先度通信を直接、選択部128に渡すのではなく一旦調整部126に渡し、調整部126から返ってきたデータを選択部に渡すように動作する。また、これらの場合には、選択部128は優先制御を行う必要はなく受け取ったデータを順に送信すればよい。 Further, even if the communication device of the present invention having the
以下にはこのような場合の詳細制御の例をいくつか述べるが、これら一部は調整部126において処理を行うものである。 Some examples of detailed control in such a case will be described below, but some of them are processed by the
1.本発明の通信装置の調整部126は低優先度通信のパケットの一部または全部を破棄する。 1. The
2.本発明の通信装置の調整部126は、低優先度通信がTCP(Transmission Control Protocol)であった場合、TCPヘッダに存在するウィンドウフィールドの値をより小さな値に書き換え、本来のそのパケットの宛先へ転送する。本来の宛先である装置は、このパケットを受信するとTCPの一般的なフロー制御により、以降データ送信レート(ウィンドウサイズ)を下げる。前述のようにすることで、宛先である装置は低優先度通信装置への送信データの送信レートを制御するが、逆に低優先度通信装置から相手先の通信装置への送信レートを制御するデータを生成し、低優先度通信装置に送信しても良い。 2. When the low-priority communication is TCP (Transmission Control Protocol), the
3.本発明の通信装置の調整部126は、低優先度通信がTCP(Transmission Control Protocol)であった場合、Ack(Acknowledgment:受信確認応答)パケットのTCPヘッダに含まれるシーケンス番号を持つAckパケットを一つもしくは複数生成し、本来のそのパケットの宛先へ転送する。本来の宛先である装置は、これらの複数のAckパケットを受信すると、TCPのフロー制御により、以降データ送信レート(ウィンドウサイズ)が下げる。 3. When the low-priority communication is TCP (Transmission Control Protocol), the
4.本発明の調整部126は、低優先度通信がTCP(Transmission Control Protocol)であった場合、受信してから本来の宛先へ転送するまで一定時間遅延させる。このときTCPのフロー制御により次のパケットを送信するタイミングも同様に遅延していくため、以降データ送信レートが下がる。 4). When the low-priority communication is TCP (Transmission Control Protocol), the
5.本発明の通信装置の経路変更制御部842は、高優先度通信の品質を保持するために設定されたQoS値を保持するQoS値保持部(図示せず)をさらに有していても良い。そして、経路変更制御部842は、さらに高優先度通信の品質を示す値を通信のトラフィック量に基づいて算出し、その算出された品質を示す値と前記QoS値とを比較する。ここで、算出された品質を示す値がQoS値よりも小さい場合は、経路変更制御データを送信する。よって、高優先度通信の品質の低下に応じて低優先度通信の通信経路を変更することで、必要な期間のみ高優先度通信の通信経路を確保することができ、それ以外の期間における低優先度通信への影響をなくすことができる。なお、高優先度通信の品質を示す値は、トラフィック量の他、電話に使用されるアプリケーションや音質を表す値などからも取得することができる。 5. The path change
<パケットサイズの変更制御>
また、経路変更後の詳細制御において、ここまで述べた優先制御に加えて低優先度通信のパケットサイズを小さくするための処理を行なうことによって、よりIP電話通信のQoSを向上させることができる。<Packet size change control>
Further, in the detailed control after the route change, the QoS of the IP telephone communication can be further improved by performing a process for reducing the packet size of the low priority communication in addition to the priority control described so far.
低優先度通信のパケットサイズが大きい場合にIP電話通信のQoSが低下する現象については、「背景技術」において現象4として既に説明したためここでは説明を省略する。 The phenomenon that the QoS of the IP telephone communication is lowered when the packet size of the low priority communication is large has already been described as the
低優先度通信のパケットサイズを小さくする方法は大別して、(1)QoS制御装置が、受信した低優先度通信のパケットを分割して送信する方法、(2)低優先度通信装置(例えばPC111など)が、自装置が送信するパケットのサイズそのものを小さくする方法、の2種類があるが、以下ではそれぞれの方法についていくつか例をあげて説明する。 Methods for reducing the packet size of low-priority communication are broadly divided into (1) a method in which the QoS control device divides and transmits received low-priority communication packets, and (2) a low-priority communication device (for example, PC111). Etc.), there are two types of methods for reducing the size of the packet itself transmitted.
(1)QoS制御装置が受信した低優先度通信のパケットを調整部126において分割(フラグメント)して送信する方法
QoS制御装置が受信した低優先度通信のパケットを分割して送信する方法としては、IPフラグメント処理を行なうのが最も簡単である。通常ルータによるIPフラグメントは、ルータが転送するパケットのサイズがアクセス回線のMTU(Maximum Transfer Unit)を超えている場合に、そのパケットをMTU以下のサイズの複数のパケットに分割するためのものである。しかし、ここではアクセス回線のMTU値にかかわらず、例えば1500バイト(IPヘッダ20バイトを引いたIPデータのサイズは1480バイトとなる)のパケットを300バイト(IPデータサイズは280バイト)の複数のパケットに分割するなどを行なう。これにより、フラグメントされた各パケットがアクセス回線に送信されるのにかかる時間(音声データがルータにおいて待たされる時間の最大値)は、300/1500=5分の1となる。よって、IP電話通信の遅延時間の増大やゆらぎを抑えることができる。(1) Method of Dividing (Fragmenting) Low-priority Communication Packets Received by QoS Control Device by
ここでIPフラグメントが発生した場合のパケットの流れを、図27を用いて簡単に説明する。まず、PC111は通常通り1500バイトのデータパケット2601を送信する。ここで、上述の通り、低優先度通信であるPC111の通信経路の宛先は、高優先度通信である第1IP電話機114に変更されている。PC111からのデータパケット2601を受信した本発明の第1IP電話機114のQoS制御部121は、まずIPフラグメント処理を行なう。そして、QoS制御部121は、分割した複数のデータパケット2611〜2616をサーバ113に送信する。なお、フラグメントされた各データパケット2611〜2616には、通常のIPフラグメントと同様に、元のデータパケット2601における各データパケットの位置関係を示す値が、IPヘッダのフラグメントオフセットフィールドに設定される。つまり、各データパケットに含まれるデータの先頭が、元のデータパケット2601のデータの先頭から数えてどの位置にあるかを示す値が設定される。また、最後のフラグメントパケット2616以外のフラグメントパケットでは、後続のフラグメントパケットが存在することを示すモアフラグメントフラグが設定される。 Here, the flow of a packet when an IP fragment occurs will be briefly described with reference to FIG. First, the
なお、本発明におけるデータの分割方法は任意のものを用いてよく、IPフラグメントに限定するものではない。例えばIPフラグメントによる分割以外にも、一連のIPパケットからTCPのデータストリームを取り出し、再度そのデータを適当なサイズに区切りそれぞれをIPパケットとして送出する方法、データリンク層において一つのIPパケットを複数のデータ列に分割する方法なども可能である(Ethernet(登録商標)においてはプロトコル上この方法は利用できないが、今後このような方法が可能なデータリンクプロトコルが規定された場合に利用可能となる)。 The data dividing method in the present invention may be any method and is not limited to IP fragments. For example, in addition to the division by IP fragment, a method of extracting a TCP data stream from a series of IP packets, dividing the data again into an appropriate size, and sending each as an IP packet, a plurality of IP packets in a data link layer It is also possible to divide the data sequence into data strings (the Ethernet (registered trademark) protocol cannot use this method, but it can be used when a data link protocol capable of such a method is defined in the future). .
また、IPヘッダのフラグメント禁止ビットがセットされている場合や、IPv6でのIPフラグメントに関する規定では、中継装置におけるフラグメントを行なうことは禁止されている。しかし、これらの規定に反してIPフラグメントを行なっても正常に通信を継続することは可能であり、本発明はこれらのパケットに対するIPフラグメントを行なう場合も含むものである。 In addition, when the fragment prohibition bit of the IP header is set, or in the provisions regarding IP fragments in IPv6, it is prohibited to perform fragmentation in the relay device. However, even if IP fragmentation is performed against these rules, it is possible to continue communication normally, and the present invention includes the case where IP fragment is performed for these packets.
(2)低優先度通信の送信元装置が送信するパケットのサイズを小さくする方法
低優先度通信の送信元が送信する時点でのパケットサイズを小さくする方法として、TCPのSYNパケットに含まれるMSS(Maximum Segment Size)を変更する方法や、ICMP宛先到達不能要断片化(Destination Unreachable Fragment Needed)パケットを利用して低優先度通信装置のMTU(Maximum Transfer Unit)を変更する方法などがある。ただし、本発明はこれらの方法に限るものではない。(2) A method of reducing the size of a packet transmitted by a low-priority communication source device As a method of reducing the packet size at the time of transmission by a low-priority communication source device, an MSS included in a TCP SYN packet There are a method of changing (Maximum Segment Size), a method of changing an MTU (Maximum Transfer Unit) of a low-priority communication apparatus using an ICMP destination unreachable Fragment Needed packet, and the like. However, the present invention is not limited to these methods.
(2−1)MSSの変更
まず、SYNパケットのMSSを変更する方法について説明する。図28は、MSSオプション付きのTCP SYNパケットのフォーマットである。MSSとはTCPにおいて規定される値で、データを分割する際の最大データサイズである。MSSは、アプリケーションから受け取ったデータを各IPパケットに格納するために規定される値である。MSSの決定は、次のように行われる。まず、TCPセッションの開始時に双方の装置からSYNパケットが送信され、そのSYNパケットに含まれるMSSフィールドの値が比較される。そして、これらのうち小さいほうのMSSが選択されることによりMSSが決定される。(2-1) Changing MSS First, a method for changing the MSS of a SYN packet will be described. FIG. 28 shows a format of a TCP SYN packet with the MSS option. MSS is a value defined in TCP and is the maximum data size when data is divided. The MSS is a value defined for storing data received from an application in each IP packet. The MSS is determined as follows. First, a SYN packet is transmitted from both devices at the start of a TCP session, and the value of the MSS field included in the SYN packet is compared. The MSS is determined by selecting the smaller MSS among these.
この仕組みを利用し、低優先度通信の送信元装置が送信するパケットのサイズを小さくさせる手順を、図29を用いて説明する。ここで、上述の通り、低優先度通信であるPC111の通信経路の宛先は、高優先度通信である第1IP電話機114に変更されている。 A procedure for using this mechanism to reduce the size of a packet transmitted by a transmission source device of low priority communication will be described with reference to FIG. Here, as described above, the destination of the communication path of the
まず、PC111は、TCPセッションを開始する際にサーバ113に対してSYNパケット2701を送信する。このときPC111は、MSSフィールドの値に1460を設定するものとする(EthernetのMTUサイズ1500バイトからIPヘッダ(20バイト)およびTCPヘッダ(20バイト)を差し引いた値がよく用いられる)。 First, the
上述のように経路変更が行われていることにより、第1IP電話機114は、PC111がサーバ113に送信したSYNパケットを受信する。そして、第1IP電話機114のQoS制御部内の調整部126は、SYNパケットのMSSフィールドの値をより小さな値、例えば260に変更し、サーバ113に転送する(S2711)。なお、QoS制御部は、このときTCPヘッダ内のチェックサムフィールドも修正する必要がある。 As the route is changed as described above, the
次に、サーバ113は、受信したSYNパケットのMSSフィールドの値260と、自身が送信するSYNパケットに設定するMSSの値(ここでは、1460とする)とを比較する。そして、サーバ113は、小さいほうの値である260を、サーバ113のMSS値として設定する(S2712)。 Next, the
次に、サーバ113はPC111に対してSYNパケットを送信する。このときサーバ113は、MSSフィールドの値に1460を設定する。上述のように経路変更が行われているため、第1IP電話機114は、サーバ113からSYNパケットを受信する。第1IP電話機114の調整部126は、受信したSYNパケットのMSSフィールドの値をより小さな値、例えば260に変更し、PC111に転送する(S2713)。なお、このときもTCPヘッダ内のチェックサムフィールドも修正する必要がある。 Next, the
次に、これを受信したPC111では、受け取ったSYNパケットのMSSフィールドの値260と、自身が送信するSYNパケットに設定したMSSの値である1460とを比較する。そして小さいほうの値である260を、PC111のMSS値として設定する(S2714)。以降、PC111、およびサーバ113が送信するTCPパケットのサイズは300バイト(TCPデータ260バイト+TCPヘッダ20バイト+IPヘッダ20バイト)となる。 Next, the
なお、ここでは双方の装置が送信するSYNパケットのMSSフィールドを書き換えるとしたが、PC111から送信するパケットのサイズだけを小さくしたい場合は、S2711は行なわず、S2713だけを行なえばよい。また、S2713を行なわずS2711だけを行なうようにすればサーバ113から送信されるパケットのサイズを小さくすることも可能である。 In this example, the MSS field of the SYN packet transmitted by both apparatuses is rewritten. However, when only the size of the packet transmitted from the
(2−2)MTUの変更
次に、ICMP宛先到達不能要断片化パケット(図30参照)を利用する方法について説明する。この方法は、パケットを分割して断片化する必要があることを装置に通知し、その通知に基づいて装置がパケットサイズを設定するものである。(2-2) Change of MTU Next, a method of using the ICMP destination unreachable fragmented packet (see FIG. 30) will be described. In this method, the device is notified that the packet needs to be divided and fragmented, and the device sets the packet size based on the notification.
図30は、ICMP宛先到達不能要断片化パケットのフォーマットである。各通信装置に設定されるMTU値としては、送信する回線で利用されるデータリンク層プロトコルにおいて規定される最大送信データサイズが通常設定される。しかし、ICMP宛先到達不能要断片化パケットを例えばPC111等の通信装置が受信した場合、PC111が送信パケットに設定するMTU値がそのMTUフィールド(2933)に含まれるMTU値により上書きされる。通信装置のMTU値が変更された場合、以降その通信装置が送信するIPパケットのサイズは変更後のMTU値以下となる。 FIG. 30 shows a format of an ICMP destination unreachable fragmented packet. As the MTU value set in each communication apparatus, the maximum transmission data size defined in the data link layer protocol used in the transmission line is normally set. However, when a communication device such as the
ICMP宛先到達不能要断片化パケットを利用して、低優先度通信装置のMTUを小さくする手順を、図30、図31を用いて説明する。まずPC111は、通常のMTU値1500にしたがって1500バイトのデータパケット2801を送信する。上述のように経路変更が行われていることにより、本発明の第1IP電話機114はこのパケットをPC111から受信する。第1IP電話機114のQoS制御部の調整部126は、図30のICMP宛先到達不能要断片化パケットの一部2934に設定するための情報(受信したパケットの先頭から最低64バイトのデータ)を取得する(S2811)。なお、受信したデータはそのままサーバ113にデータパケット2802として転送する。 A procedure for reducing the MTU of the low-priority communication apparatus using the ICMP destination unreachable fragmentation packet will be described with reference to FIGS. 30 and 31. FIG. First, the
次に、第1IP電話機114のQoS制御部の調整部126は、ICMP宛先到達不能要断片化パケット2803を生成し、PC111に送信する(S2812)。このICMP宛先到達不能要断片化パケットのIPヘッダ2931の送信元IPアドレスには第1ルータ112のIPアドレスを、宛先IPアドレスにはPC111のIPアドレスを設定する。また、ICMPヘッダ2932では、このパケットが宛先到達不能要断片化パケットであることを示すための既定の値を設定する。また、MTU値として、低優先度通信装置が送信するパケットサイズとして例えば「576」を設定する。さらに、受信パケットの一部2934には、S2811で取得した受信パケットの情報を設定すればよい。 Next, the
次に、ICMP宛先到達不能要断片化パケット2803を受信したPC111は、自身のMTU値を、指定された576に変更する(S2813)。以降、PC111が送信するデータパケット2804のサイズは最大で576バイトとなる。これにより、第1IP電話機が転送するPC111のデータパケットのサイズが小さくなり、IP電話通信のQoSを向上させることができる。 Next, the
なお、ここでMTU値として576を指定するとしたが、IP電話通信のQoSを確保できるサイズであれば任意の値を使用してよい。ただし、低優先度通信装置の実装によっては、576未満のMTU値を指定されたICMP宛先到達不能要断片化パケットを受信してもMTU値を変更しない実装も多いため、576以上を指定したほうがよりその効果が確実となる。 Note that although 576 is specified as the MTU value here, any value may be used as long as it can secure the QoS of IP telephone communication. However, depending on the implementation of the low-priority communication device, there are many implementations that do not change the MTU value even if an ICMP destination unreachable fragmented packet with an MTU value less than 576 is specified, so it is better to specify 576 or higher. The effect is more certain.
また、ここまではIPv4ネットワークにおいて利用されるICMP宛先到達不能要断片化パケットを用いる方法について述べた。しかし、IPv6ネットワークの場合にはICMPv6パケット過大パケットが同様の機能を持つため、このパケットを利用することで低優先度通信装置のMTUを変更することができる。また、ICMPv6ルータ通知パケットにおいてMTUオプションを指定することによっても同様の効果を得ることができる。 So far, the method using the ICMP destination unreachable fragmented packet used in the IPv4 network has been described. However, in the case of the IPv6 network, the ICMPv6 packet excessive packet has the same function, and therefore the MTU of the low priority communication apparatus can be changed by using this packet. The same effect can be obtained by specifying the MTU option in the ICMPv6 router notification packet.
また、例えばPC111がパケットの分割を禁止するフラグメント禁止フラグを立てて、パケットを送信したとする。この場合、このパケットを受信した第1IP電話機114は、フラグメント禁止フラグにより、受信したパケットを分割することができない。しかし、上述のように第1IP電話機114がICMP宛先到達不能要断片化パケットを送信して、PC111のMTU値を変更することができる。よって、パケットを受信した装置が、受信したパケットを分割できない場合であっても、パケットのサイズを小さくすることが可能である。 For example, it is assumed that the
また、上述の(2−1)のMSSの変更はTCPヘッダ内のMSSオプションの変更により行われるため、UDPには用いることができない。しかし、上述の(2−2)のMTU値を変更する方法は、TCP及びUDPともに適用することができる。 Further, since the change in the MSS in (2-1) is performed by changing the MSS option in the TCP header, it cannot be used for UDP. However, the method (2-2) for changing the MTU value described above can be applied to both TCP and UDP.
<その他>
なお、<適用環境>、<設置位置>、<経路変更方法>、<経路変更のタイミングに>については第1の実施形態と同じであるため省略する。<Others>
Note that <applied environment>, <installation position>, <route change method>, and <at the timing of route change> are the same as those in the first embodiment, and thus are omitted.
以上のような動作を行う本発明の通信装置を利用することによって、低優先度の通信と高優先度の通信が競合するが、優先制御が行われていないネットワークにおいて、ルータを置き換えることなく優先制御機能を実現することができ、ユーザがプロバイダを変更せずにIP電話などのリアルタイム通信を容易に享受することができる。 By using the communication device of the present invention that performs the above operation, low priority communication and high priority communication compete, but priority is not replaced without replacing routers in networks where priority control is not performed. The control function can be realized, and the user can easily enjoy real-time communication such as an IP phone without changing the provider.
なお、本発明の通信装置は、相手先の通信装置に送信する送信データを生成する送信データ生成部をさらに含み、前記送信データが高優先度通信データである場合、選択部は送信データを優先的に送信するように選択するようにしても良い。これにより、通信装置自身が高優先度の送信データを他の通信装置に送信する場合には、中継の必要な低優先度通信データよりも自身の高優先度の送信データを優先的に送信することができる。また、前述の選択部は、受信する複数の受信データの中のうち高優先度通信データを優先的に送信するように選択するようにしても良い。これにより、通信装置が複数の通信装置から複数の受信データを受信して、他の通信装置に中継する必要がある場合、こららの受信データのうち最も高優先度の受信データを優先的に送信することができる。 The communication device of the present invention further includes a transmission data generation unit that generates transmission data to be transmitted to the counterpart communication device, and when the transmission data is high priority communication data, the selection unit prioritizes the transmission data. It is also possible to select to transmit automatically. Thus, when the communication device itself transmits high-priority transmission data to another communication device, it transmits the high-priority transmission data with priority over the low-priority communication data that needs to be relayed. be able to. In addition, the above-described selection unit may select so as to preferentially transmit high priority communication data among a plurality of received data to be received. Thus, when the communication device receives a plurality of received data from a plurality of communication devices and needs to relay to other communication devices, the received data with the highest priority among these received data is given priority. Can be sent.
(その他の実施形態例)
なお、本発明で説明した各実施の形態は、上述の処理手順をCPUに実行させるためのプログラムをCPUに実行させることによっても実現することが出来る。この場合、当該プログラムを記録媒体に格納し、その内容を記憶した装置の記憶装置(ハードディスクなど)から実行させても良いし、記録媒体から直接実行しても良い。ここでの記録媒体は、ROMやRAM、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスクなどの磁気ディスクメモリ、CD−ROMやDVD、BDなどの光ディスク、メモリカードなどの記録媒体をいう。(Other embodiment examples)
Each embodiment described in the present invention can also be realized by causing the CPU to execute a program for causing the CPU to execute the above-described processing procedure. In this case, the program may be stored in a recording medium and executed from a storage device (such as a hard disk) of the device that stores the contents, or may be directly executed from the recording medium. The recording medium here refers to a recording medium such as a semiconductor memory such as a ROM, a RAM, or a flash memory, a magnetic disk memory such as a flexible disk or a hard disk, an optical disk such as a CD-ROM, DVD, or BD, or a memory card.
また、各実施の形態で説明したQOS制御部の機能を集積回路であるLSIとして実現しても良い。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。 The functions of the QOS control unit described in each embodiment may be realized as an LSI that is an integrated circuit. The name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。 Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation with a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
本発明にかかる本発明の通信装置は、低優先度の通信と高優先度の通信が競合するが、優先制御が行われていないネットワーク一般に対して適用できる。例えば家庭でのインターネット接続環境におけるアクセス回線(ADSL回線など)や、家庭内LANや企業内LANにおける低速な通信路(無線区間や、電灯線など)で複数の通信が競合している場合などに適用できる。 The communication device of the present invention according to the present invention can be applied to a general network in which priority control is not performed, although low priority communication and high priority communication compete. For example, when multiple communications are competing on an access line (such as an ADSL line) in a home Internet connection environment, or a low-speed communication path (such as a wireless section or a power line) in a home LAN or corporate LAN. Applicable.
本発明は、QoS制御可能な通信装置、記憶媒体、集積回路および通信システムに関する。 The present invention relates to a communication device capable of QoS control, a storage medium, an integrated circuit, and a communication system.
近年、多くの職場や家庭などにおいてブロードバンドインターネット接続が利用されている。現在の家庭における代表的なインターネット接続構成を図32に示す。ユーザは第1ISP(インターネット・サービス・プロバイダ)3と契約し、購入(もしくはISPからレンタル)した第1ルータ12を第1家庭1内に設置する。そして、その第1ルータ12に、PC(Personal Computer)11などのインターネット2に接続したい装置を接続する。
In recent years, broadband Internet connections have been used in many workplaces and homes. FIG. 32 shows a typical Internet connection configuration in the current home. The user contracts with a first ISP (Internet Service Provider) 3 and installs the
この環境においてPC11がインターネットに公開されているサーバ13と通信するときには、第1ルータ12、アクセス回線6、第1ISP3、インターネット2等を経由することになる。なお現状、アクセス回線としてはADSL回線(下り:1Mbps〜50Mbps程度、上り:512Kbps〜5Mbps程度(非特許文献1参照))が広く普及している。また、家庭内LANにおける伝送媒体としてはEthernet(登録商標)(双方向100Mbps)が一般的に利用されている。また、ここで述べた第1ルータ12はインターネット側にADSLモデム機能や、LAN(家庭内)側にハブ機能などを必要に応じて含んでいる場合もあるが、ここでは単にルータと呼ぶこととする。
In this environment, when the
また、ここ数年IP電話やIPテレビ電話など、インターネットで利用されているIP(インターネットプロトコル)を利用してリアルタイム通信を行うアプリケーションが普及していきている。例えば、企業においてはIPセントレックスやIP電話システム、家庭においてはADSLや光ファイバーなどによるブロードバンドインターネット接続を利用したIP電話の利用などがそれにあたる。 In addition, applications that perform real-time communication using IP (Internet Protocol) used on the Internet, such as IP phones and IP videophones, have been widespread in recent years. For example, IP Centrex and IP telephone systems are used in companies, and IP telephones using broadband Internet connection such as ADSL and optical fiber are used in homes.
しかし、IPは基本的に品質を保証する機能を持たないため、リアルタイム通信を行う場合に、通信帯域が十分でなかったり、他の通信の影響などを受けたりするとサービス品質(QoS: Quality of Service)が低下する可能性がある。 However, since IP basically does not have a function of guaranteeing quality, if real-time communication is performed, if the communication band is not sufficient or is affected by other communications, the quality of service (QoS: Quality of Service) ) May be reduced.
例えば、図32の環境に単純にIP電話機を接続する構成である図33を例に考えた場合、QoSの低下が発生するおそれがある。以下では、その仕組みについて説明する。 For example, when considering FIG. 33 as an example in which an IP telephone is simply connected to the environment shown in FIG. 32, there is a risk that QoS will decrease. Below, the mechanism is demonstrated.
図33では、第1ルータ12のLAN側に第1IP電話機14を接続している。この構成で第1IP電話機14と別の第2家庭4内に存在する第2IP電話機17との間で通信を行うときには、第1ルータ12、第1ISP3、インターネット2、および第2家庭4側の第2ISP5、第2ルータ16を経由することになる。
In FIG. 33, the
ここで、図33のような環境でPC−サーバ間通信31を行うのと同時にIP電話通信32を行う場合を考えると、両方の通信が第1ルータ12および第1ISP3を経由することになる。以下では、このときの第1ルータ12の処理について説明し、そこで発生する現象によりIP電話のQoSが低下することを述べる。
Here, considering the case where the
図34は図33における第1ルータ12の内部の詳細構造(特にLAN側からアクセス回線側へのデータ転送に関係する部分のみ)を模式的に示したものである。なお、図34における第1家庭1より外での構成は図33と同じである。
FIG. 34 schematically shows the detailed structure inside the
はじめに、IP電話−IP電話間の通信32のみが存在するときの動作について述べる。まず、第1IP電話機14は音声データをIPパケットとしてLAN回線7に送出する。次に第1ルータ12は、このパケットを受信すると、一旦受信バッファ21にデータを蓄える。そして、送信処理部22が受信バッファ21の先頭にあるデータを処理し、アクセス回線6へ送出する。第1IP電話機14が送出する音声データの送信量は約64Kbps(ITU−T G.711の場合)程度であり、下位レイヤにおけるプロトコルオーバヘッドを考慮してもその2倍以内である。よって、ADSLの上り回線速度(512Kbps〜)には達しないため、受信バッファ21には多くのデータが蓄積されることはなく、受信したデータを即座にアクセス回線6へ送出することができる。このため、IP電話通信のQoSは確保される。
First, the operation when only the
次に、IP電話−IP電話間の通信32に加えてPC−サーバ間の通信31が同時に行われている場合の第1ルータ12の処理を考える。例えば、PC−サーバ間の通信31がファイル転送であるとすると、PC11はファイル転送をできるだけ高速に行おうとするため、大量のデータを一気にLAN回線7に送信する。LAN回線7の転送速度(100Mbps)は、ADSLの上り回線速度(最大5Mbps程度)に比べて非常に高速である。そのため、第1ルータ12の受信バッファ21には多くのデータが一気に蓄積される。送信処理部22は受信バッファ21に蓄積されたデータを先頭に存在するデータから順にアクセス回線6へ送出していく。このような状況下においては、以下のような(現象1)〜(現象3)をはじめとする現象が発生する
(現象1)IP電話通信のデータが受信バッファ21に蓄えられてからアクセス回線6へ送出されるまでの遅延時間が長くなる。
Next, consider the processing of the
(現象2)IP電話通信のデータが受信バッファ21に蓄えられるときに、受信バッファ21にどれだけのデータが蓄えられているかがタイミングによって異なり、その結果遅延時間のゆらぎ(ジッタ)が発生する。 (Phenomenon 2) When data of IP telephone communication is stored in the reception buffer 21, how much data is stored in the reception buffer 21 differs depending on the timing, and as a result, delay time fluctuation (jitter) occurs.
(現象3)IP電話通信のデータが第1ルータ12に到着したときに受信バッファ21に空きがないと、到着したIP電話通信のデータが破棄され、データの損失が発生する。
(Phenomenon 3) When the IP telephone communication data arrives at the
上記のような現象が発生すると、受信側において音声を正常に再生するタイミングにデータの到着が間に合わなくなり、音声が途切れたり音質が低下したりする。 If the above phenomenon occurs, the arrival of data will not be in time for the normal playback of audio on the receiving side, and the audio will be interrupted or the sound quality will deteriorate.
そこで、非特許文献2では、上記のような現象が発生することによるIP電話通信のQoS低下を起こさせないことを可能とする構成での、家庭向けIP電話サービスが開示されている。図35は、IP電話機としての機能(音声データ変換部22等)とともに、専用ルータ60を利用し、アナログ電話機70と専用ルータ60とをアナログ回線73で接続する構成を示す。このような構成の場合には、専用ルータ60において、次のような処理を行うことでIP電話のQoSを向上することができる。
Therefore,
まず、アナログ電話機70からのアナログデータは音声データ変換部25で変換され、IP電話通信の音声データとして利用される。ここで、PC11からのファイル転送データは、受信バッファ23に蓄積され、音声データ変換部25で変換されたIP電話通信のための音声データは、音声データバッファ24に蓄えられる。次に、送信処理部22は、音声データバッファ部24に音声データが蓄積されている場合は、そのデータを優先的にADSL上り回線であるアクセス回線6に送信する。一方、送信処理部22は、受信バッファ23に蓄積されているファイル転送データを、音声データバッファ24に音声データ
が蓄積されていない場合にのみアクセス回線6に送信する。このようにすることで、音声データは音声データバッファ24において長時間待たされることはなく、また音声データが損失することもない。このようにしてIP電話通信のQoSを向上することができる。
First, analog data from the
ただし、上記の制御を行なった場合でもさらに以下の現象4の発生により、IP電話通信のQoSが低下する可能性がある。
However, even when the above control is performed, the QoS of IP telephone communication may be lowered due to the occurrence of
(現象4)IP電話通信のための音声データパケットが、ファイル転送データがアクセス回線に送信されている間に音声データバッファ24に到着すると、音声データパケットの送信はファイル転送データ送信完了まで行われない。その結果、音声データの遅延や遅延揺らぎが発生する。
(Phenomenon 4) When a voice data packet for IP telephone communication arrives at the
以下、現象4について図35および図36を用いて詳細に説明する。図36はルータからのデータ送信期間を説明するための説明図である。図36には、ルータへのファイル転送データの到着タイミングと、音声データ発生のタイミングと、アクセス回線6への各データの送信期間とが図示されており、横軸は時間を表す。まず、音声データが音声データバッファ24に蓄積されておらず、ファイル転送データのみが受信バッファ23に蓄積されている状態を考える。この状態は、例えば、それぞれのバッファ23及び24にデータが全く存在しない状態で図36におけるファイル転送データの到着2501が起こった場合に起こる。上記の制御によれば、まず、最初にバッファ23に到着したファイル転送データがアクセス回線6に送信され始める。図36のように、ファイル転送データの送信が終了するまでの間に第1音声データ2502が発生したとする。第1音声データは、ファイル転送データが完全にアクセス回線6に送出され終わるまで、音声データバッファ24に蓄積されたままとなる。よって、第1音声データの待ち時間2511が発生する。この待ち時間は最大で“ファイル転送データ送信にかかる時間=ファイル転送データのパケットサイズ(ビット)/アクセス回線速度”で計算される値となる。この待ち時間が遅延時間や遅延時間のゆらぎ(ジッタ)の原因となりIP電話通信のQoSを低下させる。
Hereinafter,
なお、ファイル転送データは一般的にTCP(Transmission Contr
ol Protocol)を利用して転送されるため、1パケットあたり1500バイト
程度のサイズとなることが多い。例えばアクセス回線の速度が512Kbpsとすると、1パケット送信にかかる時間は約23ミリ秒となる。非特許文献3では、総務省が規定するIP電話の品質基準について述べられており、その中で通話品質が固定電話並みであるとするクラスAの基準として、エンドトゥエンド遅延を100ミリ秒以下と規定していることから考えると、前述の23ミリ秒という遅延はIP電話通信のQoSの低下につながるといえる。
Note that file transfer data is generally TCP (Transmission Control).
ol Protocol), the packet size is often about 1500 bytes per packet. For example, if the speed of the access line is 512 Kbps, the time taken to transmit one packet is about 23 milliseconds.
このような現象4に起因する音声通信データの待ち時間を減少させ、QoSを向上させるために、例えば特許文献1では、ルータ装置(音声通信およびPCによる通信のデータをインターネットなどの外部ネットワークに転送する装置であり、図35での専用ルータ60に相当する)が、PCによる通信データをアクセス回線に転送する前にIPフラグメント(断片化)を行なっている。このように、ファイル転送データをフラグメントすることにより、パケットサイズが小さくなる。よって、パケットサイズが小さくなったファイル転送データとファイル転送データとの間に音声データを割りこませることで、音声データの待ち時間を小さくすることができる。
In order to reduce the waiting time of voice communication data due to
また、特許文献2には、IP電話通信などのリアルタイム通信のQoS制御を実現するために、帯域などのネットワークリソースを通信開始前に予め確保する方法が開示されている。これにより現象1〜現象3に起因するリアルタイム通信のQoS低下を防ぐことができる。特許文献2においては、リアルタイム通信を中継する各ルータが、そのルータを経由する各フローと各フローに割り当てられる帯域との対応を管理する帯域管理テーブルを持ち、その帯域管理テーブルに基いて帯域制御を行う。ここで、各フローには、リアルタイム通信、および非リアルタイム通信を含む任意のフローが含まれ、それぞれはIPヘッダの送信元アドレスや宛先アドレスにより識別される。また、各ルータの帯域管理テーブルを集中管理するためのサーバ装置が別途存在し、リアルタイム通信を行う通信機器からの要求に応じて、サーバ装置が各ルータの帯域管理テーブルの設定を行う。
しかし、非特許文献2におけるIP電話サービスを利用したり、特許文献1に記載の方法を利用したりすることでQoSの低下を防ぐ場合には、アナログ電話機70の出力が入力されたり、特許文献1に記載のフラグメント機能を持っていたりする専用ルータにより制御する必要があり、専用ルータの設置という構成に縛られユーザの自由度が少ない。さらに、非特許文献2に記載のIP電話サービスを利用するためには、特定のISPに加入し、新たに専用のルータ60を購入するかもしくは月額料金を支払いレンタルする必要があった。よって、IP電話サービスを利用できないISPに加入して図32のような構成でインターネット接続を利用していたユーザにとっては、IP電話を利用するために、ISPの切り替え時の初期費用やルータの買い替え費用などが発生してしまうという問題が発生する。また、ISPを切り替えることにより、以前加入していたISPでのみ提供されていたサービス、例えばホスティングサービスやウィルスチェックサービスなどが享受できなくなったり、メールアドレスが変更されたりするなどの問題も発生する。
However, when the IP telephone service in
また、特許文献2に記載のQoS制御を実現する方法を適用するには、インターネット上のルータから家庭内のルータ、IP電話機も含めてシステムとして協調して動作する必要がある。そのため、家庭においてIP電話機を利用するためにこのようなシステムの変更を行うことは非現実的である。
In order to apply the method for realizing the QoS control described in
そこで、本発明は、QoS制御可能な通信装置、および通信システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a communication apparatus and a communication system capable of QoS control.
上記課題を解決するために、本願請求項1は、優先度が異なる複数の通信が行われるネットワークを介して通信を行う通信装置の1つであり、前記優先度に応じて通信を制御する通信装置であって、各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段と、前記優先度情報に基づいて、低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段と、を含むことを特徴とする通信装置を提供する。
In order to solve the above-described problem,
低優先度通信を行う低優先度通信装置は、優先度に応じて通信を制御する通信装置(以下、優先制御を行う通信装置)から低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを受信し、第1制御データに基づいて通信経路を変更する。よって、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合、低優先度通信の通信経路が変更されることで高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。このように、優先制御を行う通信装置は、通信機能に加えて優先度に応じた通信の制御を行うことができる。よって、優先度に応じた通信の制御が行われていない家庭内LANなどに前述の優先制御を行う通信装置を接続することで、優先制御を行う通信装置を用いてネットワークを介した通信を行いつつ、高優先度通信のQoSを確保することができる。そのため、QoSを確保するために、優先度に応じた通信の制御を行う別途の専用ルータを設ける必要がない。よって、ユーザは既存のルータやシステム構成を変更する必要がなく、また任意のプロバイダに加入しIP電話などのリアルタイム通信を高品質に行うことができる。また、QoS確保が可能な優先制御を行う通信装置を設けるだけで、低優先度通信装置、高優先度通信装置及び中継装置などを含むシステム全体の変更を行うことなく高優先度通信装置のQoSを確保することができる。 A low-priority communication apparatus that performs low-priority communication is a first control for changing a communication path of low-priority communication from a communication apparatus that controls communication according to priority (hereinafter, communication apparatus that performs priority control). Data is received and the communication path is changed based on the first control data. Therefore, when high-priority communication and low-priority communication are congested, the high-priority communication path can be preferentially secured by changing the low-priority communication path. . As described above, the communication device that performs priority control can control communication according to the priority in addition to the communication function. Therefore, by connecting a communication device that performs the above-described priority control to a home LAN that does not perform communication control according to priority, communication is performed via the network using the communication device that performs priority control. However, QoS for high priority communication can be ensured. Therefore, in order to ensure QoS, it is not necessary to provide a separate dedicated router that controls communication according to priority. Therefore, the user does not need to change the existing router or system configuration, and can subscribe to an arbitrary provider and perform real-time communication such as an IP phone with high quality. Further, the QoS of the high-priority communication device can be changed without changing the entire system including the low-priority communication device, the high-priority communication device, and the relay device by simply providing a communication device that performs priority control capable of ensuring QoS. Can be secured.
高優先度通信を行う高優先度通信装置としては、例えば電話通信などのリアルタイム性を要求されるIP電話機など挙げられる。また、低優先度通信装置としては、例えばファイル転送などを行う端末などが挙げられる。よって、優先制御を行う通信装置を用いてIP電話機のQoSを確保することにより、リアルタイム性を維持することができる。 As a high-priority communication apparatus that performs high-priority communication, for example, an IP telephone or the like that requires real-time performance such as telephone communication can be cited. Moreover, as a low priority communication apparatus, the terminal etc. which perform a file transfer etc. are mentioned, for example. Therefore, real-time performance can be maintained by securing the QoS of the IP telephone using a communication device that performs priority control.
なお、低優先度通信装置に第1制御データを送信する場合は、低優先度通信装置から相手先の通信装置への通信経路を変更することができる。また、中継装置に第1制御データを送信する場合は、相手先の通信装置から低優先度通信装置への通信経路を変更することができる。 In addition, when transmitting 1st control data to a low priority communication apparatus, the communication path from a low priority communication apparatus to the other party's communication apparatus can be changed. Further, when the first control data is transmitted to the relay device, the communication path from the counterpart communication device to the low priority communication device can be changed.
本願第2発明は、第1発明において、前記経路変更制御手段は、前記第1制御データにおいて、前記低優先度通信の通信経路の宛先を送信不可能なアドレスに変更することを特徴とする通信装置を提供する。 A second invention of the present application is the communication according to the first invention, wherein the route change control means changes the destination of the communication route of the low priority communication to an untransmittable address in the first control data. Providing equipment.
低優先度通信の通信経路の宛先を送信不可能なアドレスに変更することで、低優先度通信装置は、送信データを送信不可能なアドレスに送信する。よって、低優先度通信装置から送信される送信データが破棄されるため、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合であっても高優先度通信を行う通信経路を優先的に確保することができる。 By changing the destination of the communication path of the low priority communication to an address that cannot be transmitted, the low priority communication device transmits the transmission data to an address that cannot be transmitted. Therefore, since transmission data transmitted from the low priority communication device is discarded, a communication path for performing high priority communication is established even when communication of high priority communication and communication of low priority communication are congested. Priority can be secured.
本願第3発明は、第1発明において、前記経路変更制御手段は、前記第1制御データに含まれる前記低優先度通信の通信経路の宛先を、前記優先度に応じて通信を制御する通信装置のアドレスに変更し、前記低優先度通信装置から前記ネットワークへの送信データの出力を制御する通信制御手段をさらに含むことを特徴とする通信装置を提供する。 A third invention of the present application is the communication device according to the first invention, wherein the path change control means controls communication of a destination of a communication path of the low priority communication included in the first control data according to the priority. The communication apparatus further includes communication control means for controlling the output of transmission data from the low priority communication apparatus to the network.
低優先度通信の通信経路の宛先を、優先制御を行う通信装置に変更することで、低優先度通信装置からの送信データは、優先制御を行う通信装置に送信される。そして、優先制御を行う通信装置は、例えば低優先度通信装置からの送信データのネットワークへの出力を制限するように調整する。これにより、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合であっても高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。 By changing the destination of the communication path of the low priority communication to the communication device that performs the priority control, the transmission data from the low priority communication device is transmitted to the communication device that performs the priority control. Then, the communication device that performs priority control adjusts, for example, to limit the output of transmission data from the low priority communication device to the network. Thereby, even if the communication of high priority communication and the communication of low priority communication are congested, the communication path of high priority communication can be secured preferentially.
本願第4発明は、第3発明において、前記通信制御手段は、少なくとも1の受信データの送信先が自装置であるか否か、かつ前記受信データが前記低優先度装置からの低優先度通信データであるか否かを解析する解析手段と、前記解析手段による解析結果に応じて、送信先が自装置以外である低優先度通信データよりも、高優先度通信データを優先的に選択してその送信先に送信するように制御する選択手段とを有することを特徴とする通信装置を提供する。 According to a fourth invention of the present application, in the third invention, the communication control means determines whether or not the transmission destination of at least one received data is its own device, and the received data is low priority communication from the low priority device. Analyzing means for analyzing whether or not the data is high-priority communication data is preferentially selected over low-priority communication data whose destination is other than the own device according to the analysis result by the analyzing means. And a selecting means for controlling to transmit to the transmission destination.
なお、受信データのあて先が自装置であるか否かに基づいて中継の必要があるか否かが判断可能である。これらの解析手段、選択手段により、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合であっても高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。 Note that it is possible to determine whether or not relaying is necessary based on whether or not the destination of the received data is its own device. By these analysis means and selection means, it is possible to preferentially secure a communication path for high priority communication even when high priority communication and low priority communication are congested.
ここで、相手先の通信装置に送信する送信データを生成する送信データ生成部をさらに含み、前記送信データが高優先度通信データである場合、選択手段は送信データを優先的に送信するように選択する。これにより、通信装置自身が高優先度の送信データを他の通信装置に送信する場合には、中継の必要な低優先度通信データよりも自身の高優先度の送信データを優先的に送信することができる。また、選択手段は、受信する複数の受信データの中のうち高優先度通信データを優先的に送信するように選択する。これにより、通信装置が複数の通信装置から複数の受信データを受信して、他の通信装置に中継する必要がある場合、これらの受信データのうち最も高優先度の受信データを優先的に送信することができる。 Here, it further includes a transmission data generation unit that generates transmission data to be transmitted to the counterpart communication device, and when the transmission data is high-priority communication data, the selection unit preferentially transmits the transmission data. select. Thus, when the communication device itself transmits high-priority transmission data to another communication device, it transmits the high-priority transmission data with priority over the low-priority communication data that needs to be relayed. be able to. In addition, the selection means selects so as to preferentially transmit high priority communication data from among a plurality of received data to be received. As a result, when the communication device receives a plurality of received data from a plurality of communication devices and needs to relay to another communication device, the received data with the highest priority among these received data is preferentially transmitted. can do.
本願第5発明は、第4発明において、前記通信制御手段は、前記解析手段による解析の結果として、送信先が自装置以外である低優先度通信データの送信元アドレスを自装置のアドレスに、前記低優先度通信データの宛先アドレスを経路変更前の低優先度通信装置から送信された低優先度通信データの元の宛先アドレスに書き換えるアドレス書換処理を行う調整手段をさらに有し、前記調整手段は、前記アドレス書換処理後の低優先度通信データを前記選択手段に送信することを特徴とする通信装置を提供する。 The fifth invention of the present application is the fourth invention, wherein, as a result of the analysis by the analyzing means, the communication control means sets the source address of low priority communication data whose destination is other than the own apparatus as the address of the own apparatus. The adjusting unit further includes an adjusting unit that performs an address rewriting process for rewriting the destination address of the low priority communication data to the original destination address of the low priority communication data transmitted from the low priority communication device before the path change. Provides a low-priority communication data after the address rewriting process to the selection means.
アドレスを書き換えることによって中継やループバックを行うネットワーク装置として稼動し、適切にトラヒックの中継やループバックができる。 It operates as a network device that performs relay and loopback by rewriting the address, and can appropriately relay and loopback traffic.
本願第6発明は、第4発明において、前記解析手段による解析の結果として、宛先が自装置である受信データを処理する上位層処理部をさらに含み、前記解析手段は、前記受信データの宛先が自装置であるかどうかを、前記受信データのIPヘッダを解析し宛先が自装置のIPアドレスであるかどうかにより判断し、前記受信データの宛先が自装置である場合には前記上位層処理部に前記受信データを送信し、宛先が自装置以外の場合は、前記選択手段に前記受信データを送信することを特徴とする請求項4に記載の通信装置を提供する。
A sixth invention of the present application further includes an upper layer processing unit for processing received data whose destination is the own apparatus as a result of analysis by the analyzing means in the fourth invention, wherein the analyzing means has a destination of the received data Whether the device is the device itself is determined by analyzing the IP header of the received data based on whether the destination is the IP address of the device itself. If the destination of the received data is the device itself, the higher layer processing unit The communication apparatus according to
Ethernet(登録商標)レベルで迂回をさせるフレームに対してIPレベルで解析することで中継やループバックができる。また、優先制御装置は自分宛てに届く他装置宛てのフレームに関して、割り込み処理を含めて一切処理をすることがなくなるため、通信に係る余分な処理が不要になる。 Relay and loopback can be performed by analyzing at the IP level a frame that is to be detoured at the Ethernet (registered trademark) level. In addition, since the priority control device does not perform any processing including interrupt processing for frames addressed to other devices, it eliminates the need for extra processing related to communication.
本願第7発明は、第3発明において、前記通信制御手段をハードウェアにより実現することを特徴とする通信装置を提供する。 A seventh invention of the present application provides the communication device according to the third invention, wherein the communication control means is realized by hardware.
他装置宛てのフレームの中継や優先制御に係る処理をハードウェアで処理することができ、自端末アプリケーションの送受信に必要な能力のCPUであれば、高価なCPUを使わなくても優先制御を行うことができる。 Processing for relaying frames addressed to other devices and processing related to priority control can be performed by hardware, and priority control is performed without using an expensive CPU as long as the CPU is capable of transmitting and receiving the local terminal application. be able to.
本願第8発明は、第4発明において、前記通信制御手段は、前記低優先度通信データの一部または全部を破棄する調整手段をさらに有し、前記調整手段は、一部または全部が破棄された後の低優先度通信データを前記選択手段に送信することを特徴とする通信装置を提供する。 According to an eighth invention of the present application, in the fourth invention, the communication control means further includes an adjustment means for discarding a part or all of the low priority communication data, and the adjustment means is partially or entirely discarded. The communication apparatus is characterized in that the low priority communication data is transmitted to the selection means.
優先制御を行う通信装置の調整手段が、低優先度通信装置からの送信データを破棄することにより、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合であっても高優先度通信を行う通信経路を優先的に確保することができる。 Even if the communication means of the communication device that performs priority control discards the transmission data from the low-priority communication device, the communication of the high-priority communication and the communication of the low-priority communication are congested. A communication path for performing communication every time can be preferentially secured.
本願第9発明は、第4発明において、前記通信制御手段は、前記低優先度通信の通信レートを調整するための第1調整処理を行う調整手段をさらに有し、前記調整手段は、前記第1調整処理後の低優先度通信データを前記選択手段に送信することを特徴とする、通信装置を提供する。 A ninth invention of the present application is the fourth invention, wherein the communication control means further includes an adjustment means for performing a first adjustment process for adjusting a communication rate of the low-priority communication, A communication apparatus is provided, wherein low-priority communication data after one adjustment process is transmitted to the selection means.
低優先度通信装置から受信した送信データの送信レートを調整することで、低優先度通信装置の相手先の通信装置からの送信レートや相手先から低優先度通信装置への送信レートを調整することができる。よって、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合には、送信レートを下げるように調整することで低優先度通信装置から相手先への送信量や相手先から低優先度通信装置からの送信量を減少させ、高優先度通信を行う通信経路を優先的に確保することができる。 By adjusting the transmission rate of the transmission data received from the low-priority communication device, the transmission rate from the counterpart communication device of the low-priority communication device and the transmission rate from the counterpart to the low-priority communication device are adjusted. be able to. Therefore, when high-priority communication and low-priority communication communication are congested, the amount of transmission from the low-priority communication device to the partner or the destination can be reduced by adjusting the transmission rate to be lower. It is possible to reduce the amount of transmission from the priority communication device and preferentially secure a communication path for performing high priority communication.
本願第10発明は、第9発明において、前記調整手段は、TCPヘッダのウィンドウフィールドの値を調整することで送信レートを調整することを特徴とする通信装置を提供する。 A tenth invention of the present application provides the communication apparatus according to the ninth invention, wherein the adjusting means adjusts a transmission rate by adjusting a value of a window field of a TCP header.
低優先度通信装置のTCPフロー制御を調整することで、高優先度通信を行う通信経路を優先的に確保することができる。 By adjusting the TCP flow control of the low priority communication device, it is possible to preferentially secure a communication path for performing high priority communication.
本願第11発明は、第9発明において、前記低優先度通信データを蓄積するための蓄積手段をさらに有し、前記調整手段は、前記低優先度通信データがTCPデータパケットもしくはTCPのACKパケットであった場合に、前記低優先度通信データを、前記蓄積手段を用いて一定時間蓄積した後、前記選択手段に渡すことを特徴とする通信装置を提供する。 The eleventh invention of the present application is the ninth invention, further comprising storage means for storing the low priority communication data, wherein the adjustment means is configured such that the low priority communication data is a TCP data packet or a TCP ACK packet. In such a case, the communication apparatus is characterized in that the low-priority communication data is accumulated for a certain period of time using the accumulating unit and then transferred to the selecting unit.
低優先度通信装置のTCPフロー制御を調整することで、高優先度通信を行う通信経路を優先的に確保することができる。 By adjusting the TCP flow control of the low priority communication device, it is possible to preferentially secure a communication path for performing high priority communication.
本願第12発明は、第4発明において、前記通信制御手段は、前記低優先度通信装置からの送信データを第1の分割方法を用いて複数のデータに分割する調整手段をさらに有し、前記調整手段は、前記第1の分割方法を用いて複数に分割されたデータを、前記選択手段に送信することを特徴とする、通信装置を提供する。 The twelfth invention of the present application is the fourth invention, wherein the communication control means further comprises an adjusting means for dividing the transmission data from the low priority communication device into a plurality of data using a first dividing method, The adjustment unit provides a communication apparatus, wherein the data divided into a plurality of pieces using the first division method is transmitted to the selection unit.
優先制御を行う通信装置の調整手段が、低優先度通信装置からの送信データを分割することにより、低優先度通信のデータ転送中に到着する高優先度通信のデータが長時間待たされることを防ぐことができる。よって、高優先度通信のQoSを向上することができる。 The adjustment means of the communication device that performs the priority control divides the transmission data from the low priority communication device so that the data of the high priority communication that arrives during the data transfer of the low priority communication is waited for a long time. Can be prevented. Therefore, QoS of high priority communication can be improved.
本願第13発明は、第12発明において、前記第1の分割方法は、IPフラグメントに分割することを特徴とする通信装置を提供する。 A thirteenth invention of the present application provides the communication apparatus according to the twelfth invention, wherein the first dividing method divides into IP fragments.
IPフラグメント受信機能は通常のIP通信装置が有している機能であるため、他の装置に特別な機能を要求することなく高優先度通信のQoSを向上することができる。 Since the IP fragment reception function is a function that a normal IP communication apparatus has, it is possible to improve the QoS of high priority communication without requiring a special function from another apparatus.
本願第14発明は、第4発明において、前記通信制御手段は、前記低優先度通信装置から受信した通信データに基づいて、前記低優先度通信装置から前記低優先度通信装置の相手先の通信装置への通信データもしくは前記低優先度通信装置の相手先の通信装置から前記低優先度通信装置への通信データ、のサイズを制御するための第3制御データを生成し、前記低優先度通信装置もしくは前記相手先の通信装置に送信する調整手段をさらに有することを特徴とする通信装置を提供する。 In a fourteenth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the communication control means communicates with the other party of the low priority communication device from the low priority communication device based on communication data received from the low priority communication device. Generating the third control data for controlling the size of the communication data to the device or the communication data from the communication device of the counterpart of the low priority communication device to the low priority communication device, and the low priority communication There is further provided a communication device further comprising adjusting means for transmitting to the device or the communication device of the other party.
また、前記調整手段は、前記低優先度通信装置の相手先の通信装置から受信した通信データに基づいて、前記低優先度通信装置から前記相手先の通信装置への通信データのサイズを制御するための第4制御データを生成し、前記低優先度通信装置に送信しても良い。 The adjusting means controls the size of communication data from the low priority communication device to the counterpart communication device based on communication data received from the counterpart communication device of the low priority communication device. Fourth control data may be generated and transmitted to the low priority communication device.
このように、低優先度通信装置から相手先の通信装置への送信レートや相手先から低優先度通信装置への送信データサイズを調整することにより、通信装置において低優先度通信のデータ転送中に到着する高優先度通信のデータが長時間待たされることを防ぐことができ、高優先度通信のQoSを向上することができる。 In this way, by adjusting the transmission rate from the low-priority communication device to the counterpart communication device and the transmission data size from the counterpart to the low-priority communication device, the data transmission of low-priority communication is being performed in the communication device. Therefore, it is possible to prevent the data of high priority communication arriving at the terminal from waiting for a long time, and to improve the QoS of high priority communication.
本願第15発明は、第14発明において、前記第3制御データはTCPのSYNパケットであり、前記調整手段は、受信したSYNパケットに含まれるMSS値を所望の値に変更したSYNパケットを生成することを特徴とする通信装置を提供する。 In a fifteenth aspect of the present invention, in the fourteenth aspect, the third control data is a TCP SYN packet, and the adjustment unit generates a SYN packet in which the MSS value included in the received SYN packet is changed to a desired value. A communication device is provided.
MSS値を変更することにより送信データのサイズを小さくすることができる。このようなSYNパケットでのMSSオプションによるMSS調整機能は、通常のIP通信装置が有している機能である。そのため、他の装置に特別な機能を要求することなく高優先度通信のQoSを向上することができる。 The size of transmission data can be reduced by changing the MSS value. Such an MSS adjustment function by the MSS option in the SYN packet is a function that a normal IP communication apparatus has. Therefore, QoS of high priority communication can be improved without requiring a special function from another device.
本願第16発明は、第14発明において、前記第3制御データはICMP宛先到達不能要断片化パケットであり、前記調整手段は、それ以前に低優先度通信装置から送信されたパケットに含まれるデータの一部を含み、また所望のMTU値を含んだICMP宛先到達不能要断片化パケットを生成することを特徴とする通信装置を提供する。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the fourteenth aspect, the third control data is an ICMP destination unreachable fragmented packet, and the adjusting means includes data included in a packet transmitted from a low-priority communication device before An ICMP destination unreachable fragmentation packet including a part of the packet and including a desired MTU value is generated.
宛先到達不能要断片化パケットを受信した低優先度通信装置は、受信したパケットに含まれるMTU値によって以降のパケットサイズを決定する。高優先度通信装置の調整手段により、低優先度通信装置のMTU値が変更されることで、低優先度通信装置からの送信データのサイズを小さくすることができる。このようなICMP宛先到達不能要断片化パケットを受信したときのMTU調整機能は、通常のIP通信装置が有している機能であるため、他の装置に特別な機能を要求することなく高優先度通信のQoSを向上することができる。 The low-priority communication device that has received the destination unreachable fragmented packet determines the subsequent packet size based on the MTU value included in the received packet. By changing the MTU value of the low-priority communication device by the adjusting means of the high-priority communication device, the size of the transmission data from the low-priority communication device can be reduced. Since the MTU adjustment function when such an ICMP destination unreachable fragmented packet is received is a function that a normal IP communication device has, it has high priority without requiring a special function from other devices. Can be improved.
本願第17発明は、第1発明において、前記経路変更制御手段は、前記第1制御データにおいて、前記低優先度通信の通信経路の宛先を前記自装置のアドレスに変更し、かつ、前記優先度情報に基づいて高優先度通信の通信経路を変更するための第2制御データを生成し、前記第2制御データにおける前記高優先度通信の通信経路の宛先を前記自装置のアドレスに変更して前記高優先度通信装置に前記第2制御データ送信することを特徴とする通信装置を提供する。 A seventeenth invention of the present application is the first invention, wherein the route change control means changes a destination of the communication route of the low priority communication to the address of the own device in the first control data, and the priority Generating second control data for changing the communication path of the high priority communication based on the information, and changing the destination of the communication path of the high priority communication in the second control data to the address of the own device The communication apparatus is characterized in that the second control data is transmitted to the high priority communication apparatus.
優先制御を行う通信装置は、低優先度通信装置のみならず高優先度通信装置からの通信を受信することで、高優先度通信と低優先度通信の輻輳状態を的確に把握することができる。そして、把握した輻輳状態及び優先度情報に基づいて、輻輳している場合には、高優先度通信装置からのデータを低優先度通信装置からのデータよりも優先してネットワークに出力する。よって、高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。 A communication device that performs priority control can accurately grasp the congestion state of high-priority communication and low-priority communication by receiving communication from not only low-priority communication devices but also high-priority communication devices. . Then, based on the grasped congestion state and priority information, when there is congestion, the data from the high priority communication device is output to the network with priority over the data from the low priority communication device. Therefore, a communication path for high priority communication can be secured with priority.
本願第18発明は、第1発明において、前記経路変更制御手段が送信する第1制御データは、ARP要求パケット、ARP応答パケット、ICMP経路変更パケット及びICMPv6近隣探索パケットのいずれかであることを特徴とする通信装置を提供する。 In an eighteenth aspect of the present invention, in the first aspect, the first control data transmitted by the path change control means is any one of an ARP request packet, an ARP response packet, an ICMP path change packet, and an ICMPv6 neighbor search packet. A communication device is provided.
ARP要求及びARP応答の仕組みは、ほぼ多くのIP対応の装置に実装されている。よって、既存のARP要求及びARP応答を利用して低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成することができる。同様に、ICMP経路変更の仕組みもまたほぼ多くのIP対応の装置に実装されている。また、ICMPv6近隣探索パケットの仕組みは、多くのIPv6機器に実装されている。よって、既存の仕組みを利用して、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合において、高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。 The mechanism of the ARP request and the ARP response is implemented in almost many IP-compatible devices. Therefore, the first control data for changing the communication path of the low priority communication can be generated using the existing ARP request and ARP response. Similarly, the ICMP path change mechanism is also implemented in almost all IP-compatible devices. Also, the mechanism of ICMPv6 neighbor discovery packet is implemented in many IPv6 devices. Therefore, when the communication of high priority communication and communication of low priority communication are congested using the existing mechanism, the communication path of high priority communication can be secured with priority.
本願第19発明は、第1発明において、前記高優先度通信装置によるネットワークを介した通信が行われているかどうかを検出する検出手段をさらに含み、前記経路変更制御手段は、前記高優先度通信装置による通信が行われている場合にのみ前記低優先度通信装置または中継装置に前記第1制御データを送信することを特徴とする通信装置を提供する。 The nineteenth invention of the present application further includes detection means for detecting whether or not communication via the network by the high priority communication device is performed in the first invention, wherein the route change control means is the high priority communication. Provided is a communication device characterized in that the first control data is transmitted to the low priority communication device or the relay device only when communication is performed by the device.
高優先度通信の有無に応じて低優先度通信の通信経路を変更することで、必要な期間のみ高優先度通信の通信経路を確保することができ、それ以外の期間における低優先度通信への影響をなくすことができる。 By changing the communication path for low-priority communication according to the presence or absence of high-priority communication, the communication path for high-priority communication can be secured only during the required period, and to low-priority communication during other periods The influence of can be eliminated.
本願第20発明は、第19発明において、高優先度通信の品質を保持するために設定されたQoS値を保持するQoS値保持手段をさらに有し、前記検出手段は、さらに高優先度通信の品質を示す値を算出し、前記算出された品質を示す値と前記QoS値とを比較し、前記算出された品質を示す値が前記QoS値よりも小さい場合は、前記経路変更制御手段は、前記第1制御データを前記低優先度通信装置または前記中継装置に送信することを特徴とする通信装置を提供する。 The twentieth invention of the present application further comprises a QoS value holding means for holding a QoS value set to hold the quality of high priority communication in the nineteenth invention, wherein the detection means further A value indicating quality is calculated, the calculated quality value is compared with the QoS value, and when the calculated quality value is smaller than the QoS value, the path change control means includes: The communication apparatus is characterized in that the first control data is transmitted to the low priority communication apparatus or the relay apparatus.
高優先度通信の品質の低下に応じて低優先度通信の通信経路を変更することで、必要な期間のみ高優先度通信の通信経路を確保することができ、それ以外の期間における低優先度通信への影響をなくすことができる。 By changing the communication path for low-priority communication according to the deterioration of the quality of high-priority communication, it is possible to secure the communication path for high-priority communication only during the required period, and low priority during other periods. The influence on communication can be eliminated.
本願第21発明は、ネットワークを介して行われる優先度が異なる複数の通信において、前記優先度に応じて通信を制御する制御装置が実行する優先制御プログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段及び、前記優先度情報に基づいて、低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段としてコンピュータを機能させる優先制御プログラムを記録したことを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。優先制御プログラムが記載された記録媒体を用いることで、本願第1発明と同様の作用効果を有する。 A twenty-first invention of the present application is a computer-readable recording medium on which a priority control program executed by a control device that controls communication according to the priority is recorded in a plurality of communications performed via a network. And priority information holding means for holding priority information related to the priority of each communication, and based on the priority information, generate first control data for changing the communication path of the low priority communication, A computer as a path change control means for transmitting the first control data to a low-priority communication device that performs the low-priority communication or a relay device that relays low-priority communication performed between other communication devices via the network A computer-readable recording medium is provided, in which a priority control program for functioning is recorded. By using the recording medium in which the priority control program is described, the same function and effect as the first invention of the present application are obtained.
本願第22発明は、優先度が異なる複数の通信が行われるネットワークにおいて、前記優先度に応じて通信を制御する集積回路であって、各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段と、前記優先度情報に基づいて、低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段と、を含むことを特徴とする集積回路を提供する。上記集積回路は、本願第1発明と同様の作用効果を有する。 The 22nd invention of the present application is an integrated circuit that controls communication according to the priority in a network in which a plurality of communications with different priorities are performed, and priority information that holds priority information about the priority of each communication Based on the holding means and the priority information, the first control data for changing the communication path of the low priority communication is generated, and the low priority communication apparatus or the network that performs the low priority communication is used. There is provided an integrated circuit comprising: path change control means for transmitting the first control data to a relay apparatus that relays low priority communication performed between other communication apparatuses. The integrated circuit has the same effects as the first invention of the present application.
本願第23発明は、通信の優先度に応じて通信を制御する通信装置と優先度が異なる複数の通信装置とが接続されている通信システムにおいて、前記優先度に応じて通信を制御する通信装置は、各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段と、前記優先度情報に基づいて、優先度が低い低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段とを含み、前記低優先度通信装置または、前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置は、前記優先度に応じて通信を制御する通信装置から前記第1制御データを受信し、前記低優先度通信の通信経路を変更することを特徴とする、通信システムを提供する。上記通信システムは、本願第1発明と同様の作用効果を有する。 A twenty-third invention of the present application is a communication device that controls communication according to priority in a communication system in which a communication device that controls communication according to communication priority and a plurality of communication devices with different priorities are connected. Includes priority information holding means for holding priority information related to the priority of each communication, and first control data for changing a communication path of low priority communication with low priority based on the priority information. Route change control for generating and transmitting the first control data to a low priority communication device that performs the low priority communication or a relay device that relays low priority communication performed between other communication devices via the network A low-priority communication device or a relay device that relays low-priority communication performed between other communication devices via the network, the communication device controlling communication according to the priority Receive al the first control data, and changes the communication path of the low-priority communication, to provide a communication system. The said communication system has the same effect as 1st invention of this application.
本発明によれば、低優先度通信の通信経路を変更することにより、例えばリアルタイム通信など高いQoSを要求される高優先度通信を優先するような制御を行いその通信品質を確保することができる。 According to the present invention, by changing the communication path of low-priority communication, it is possible to perform control to give priority to high-priority communication that requires high QoS, such as real-time communication, and to ensure the communication quality. .
(第1実施形態例)
以下本発明の第1実施形態例について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態例に係るネットワーク構成図である。図1では、第1家庭101内に存在する第1ルータ112のLAN側にPC111および第1IP電話機114などの通信装置が接続されており家庭内LANを形成している。また、この家庭内LANは、アクセス回線106および第1ISP103を経由してインターネット102に接続されている。また、別の第2家庭104にも第2ルータ116が存在し、そのLAN側には第2IP電話機117が接続されている。この第2家庭104の家庭内LANは、第2ISP105を経由してインターネット102に接続されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a network configuration diagram according to the first embodiment. In FIG. 1, communication devices such as a
また図1では、第1家庭101内のPC111とインターネット102上のサーバ113との間でファイル転送131(以下、PC−サーバ間の通信131)を、第1家庭101内の第1IP電話機114と第2家庭104内の第2IP電話機117との間でインターネット102を利用したIP電話通信132(以下、IP電話-IP電話間の通信132)を行っている。ここで、IP電話-IP電話間の通信132はリアルタイム性が必要とされる通信であり、優先度の高い高優先度通信である。一方、PC−サーバ間の通信131は優先度の低い低優先度通信である。また、第1IP電話機114は高優先度通信装置であり、PC111は低優先度通信装置である。
In FIG. 1, file transfer 131 (hereinafter referred to as PC-server communication 131) is transferred between the
また、図1においては、第1IP電話機114の一機能部としてQoS制御部621を設け、QoS制御部621によりQoSを制御している。
In FIG. 1, a
さらに、図1の第1IP電話機114およびQoS制御部621内の内部構成を、図2を用いてより詳細に説明する。図2は、第1IP電話機114およびQoS制御部621内の内部構成図である。図2のように、QoS制御部621は、優先度情報保持部841と経路変更制御部842を含む。優先度情報保持部841は、通信の優先度に関する優先度情報を保持する。優先度情報とは、どの通信が優先度の高い通信であるかを区別するための情報である。経路変更制御部842は、低優先度通信の通信経路を変更するための経路変更制御データを生成し、低優先度通信を行うPC111またはネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に経路変更制御データを送信する。また、経路変更制御部842は、第1IP電話機114内の通信処理部123を介してLAN回線107からのデータの受信や、LAN回線107へのデータの送信を行うことができる。また、第1IP電話機114内のIP電話アプリ122は、ユーザからの音声入力を受信し、IP電話通信の音声データを生成し、TCP/IP処理部124および通信処理部123を介してLAN回線107に送信する。
Further, the internal configuration of the
以下、第1実施形態例の通信装置である第1IP電話機114が、低優先度通信(図1のPC−サーバ間の通信131)の経路を変更することにより低優先度通信を中断させ、高優先度通信(図1のIP電話-IP電話間の通信132)のQoSを確保する手順につ
いて述べる。
Hereinafter, the
まず、QoS制御処理の全体の流れを説明することによりQoS制御処理の概要を説明し、次にQoS制御処理の詳細手順について説明する。 First, the outline of the QoS control process will be described by explaining the overall flow of the QoS control process, and then the detailed procedure of the QoS control process will be explained.
<QoS制御処理の全体の流れ>
本発明の第1実施形態例におけるQoS制御処理はおおまかには以下の手順で実施される。
<Overall flow of QoS control processing>
The QoS control process in the first embodiment of the present invention is roughly performed in the following procedure.
まず、QoS制御処理が行われる前の状態として、図1のネットワークにおいて低優先度通信(PC−サーバ間の通信131)のみが行われているとする。その後、高優先度通信(IP電話-IP電話間の通信132)が開始されるときに、QoS制御部621にお
いて以下の制御が行われる。以下では、図2を参照しながら説明する。
First, as a state before the QoS control process is performed, it is assumed that only low priority communication (PC-server communication 131) is performed in the network of FIG. Thereafter, when high-priority communication (IP telephone-IP telephone communication 132) is started, the
(1)手順1
優先度情報保持部841は、低優先度通信及び高優先度通信を区別するための優先度情報を保持しており、これを経路変更制御部842に通知する(S851)。ここで、第1IP電話機114は高優先度通信を行う高優先度通信装置として設定され、PC111は低優先度通信を行う低優先度通信装置として設定されている。
(1)
The priority
(2)手順2
経路変更制御部842は、経路変更のための経路変更制御データを生成するのに必要な
例えば、IPアドレスなどの情報を取得する(S852)。なお、経路変更制御部842により取得する情報は経路変更方法により異なる。
(2)
The route
経路変更制御部842は、ここで取得した情報と手順1により得られる情報とから経路変更のための経路変更制御データを生成し、経路変更の制御対象装置である、低優先度通信を終端するPC111に対して経路変更制御データを送信する(S853)。
The route
通信処理部123は、この経路変更制御データをLAN回線107に送出する。経路変更制御データには、低優先度通信装置であるPC111から出力されるデータの変更後の宛先に関する情報を含んでいる。本実施形態例では、変更後の宛先として、LAN内に存在しないアドレス、例えばIPアドレスもしくはMACアドレスなどを指定する。
The
(3)手順3
低優先度通信装置であり制御対象装置であるPC111は、経路変更制御データを受信し、以降の低優先度通信のデータの通信経路を変更する。
(3)
The
(4)手順4
手順3により通信経路を変更すると、PC111は、存在しないアドレスにデータを送信する。これにより、低優先度通信は何らかの処理によって通信経路が元に戻るまで中断される。つまり、低優先度通信であるPC−サーバ間の通信131で発生するPC111からのデータが第1ルータ112以外に送信され、低優先度通信が中断する。よって、第1ルータ112は、高優先度通信であるIP電話-IP電話間の通信132で発生する第1IP電話機114からの音声データのみを受信することとなる。そのため、第1ルータ112において高優先度通信と低優先度通信との輻輳が発生しない。このように、高優先度通信と低優先度通信とが輻輳する場合、低優先度通信の通信経路が変更されることで高優先度通信の通信経路を優先的に確保し、高優先度通信のQoSを確保することができる。このようなQoS制御処理の機能を有する通信装置を、優先度に応じた通信の制御が行われていない家庭内LANなどに接続することで、QoS制御の機能を有する通信装置を用いてネットワークを介した通信を行いつつ、高優先度通信のQoSを確保することができる。そのため、がQoSを確保するために、優先度に応じた通信の制御を行う別途の専用ルータを設ける必要がない。よって、ユーザは既存のルータやシステム構成を変更する必要がなく、また任意のプロバイダに加入しIP電話などのリアルタイム通信を高品質に行うことができる。また、QoS確保可能な第1IP電話機114を設けるだけで、低優先度通信装置であるPC111やルータなどを含むシステム全体の変更を行うことなく高優先度通信のQoSを確保することができる。
(4)
When the communication path is changed according to the
なお、必ずしも本手順実施前に低優先度通信が開始されている必要はなく、高優先度通信開始後に低優先度通信が開始された場合でも、本手順が実施後は、低優先度通信が中断され、高優先度通信のQoSを確保できる。 Note that low-priority communication does not necessarily have to be started before the execution of this procedure. Even if low-priority communication is started after the start of high-priority communication, low-priority communication is not It is interrupted and QoS of high priority communication can be secured.
<QoS制御処理の詳細手順>
次に、上記手順を実施した場合の詳しい手順を、<QoS制御処理の全体の流れ>の手順1〜手順4について以下に述べる。なお、経路変更を行う方法はいくつかあるが、ここではARP要求(リクエスト)を利用するものとする。なお、この方法は通信処理部123がEthernet(登録商標)のプロトコルに従って動作する場合のみ利用可能である。
<Detailed procedure of QoS control process>
Next, a detailed procedure when the above procedure is performed will be described below for
まず、以下で説明する手順の理解のために、ARP(Address Resolution Protocol)について説明する。ARPはEthernet(登録商標)においてIPアドレスとMACアドレス(ネットワークI/Fハードウェアに固有のアドレス)との対応をLAN内で通信する装置の間で互いに通知し合うためのプロトコルである。Ethernet(登録商標)上でIP通信を行う場合は、通常各装置が5分に1回程度ARP要求(通信相手のIPアドレスを指定)をブロードキャストEthernet(登録商標)フレームとして送信し、それを受信した各装置は指定されたIPアドレスが自身のものであった場合、ユニキャストEthernet(登録商標)フレームとしてARP応答を返送する。 First, ARP (Address Resolution Protocol) will be described in order to understand the procedure described below. ARP is a protocol for notifying each other between devices communicating within a LAN about the correspondence between IP addresses and MAC addresses (addresses unique to network I / F hardware) in Ethernet (registered trademark). When performing IP communication over Ethernet (registered trademark), each device normally sends an ARP request (specifying the IP address of the communication partner) as a broadcast Ethernet (registered trademark) frame once every five minutes and receives it. When the designated IP address is its own, each device returns an ARP response as a unicast Ethernet (registered trademark) frame.
図3は、RFC826において定義されているARP要求、ARP応答のプロトコルフォーマットである。フィールド911の部分は、ここでは詳細を示さないが、このデータがARP要求かARP応答かを示すフィールドなど各種フィールドなどを含んでいる。また、ARP要求およびARP応答には、送信元の通信装置に関する送信元MACアドレス912及び送信元IPアドレス913と、相手先の通信装置に関する宛先MACアドレス914及び宛先IPアドレス915の情報とが含まれている。そのため、ARP要求またはARP応答を受信することにより、お互いのIPアドレスに対するMACアドレスを知ることができる。互いに通信を行うことにより交換されたIPアドレスとMACアドレスとの対応関係は、それぞれの通信装置が持つARPテーブルにおいて管理される。そして、各通信装置は、パケット送信時には、送信するパケットの宛先IPアドレスをキーにそのARPテーブルを検索し、送信するフレームの宛先MACアドレスを決定する。なお、FCS(Frame Check Sequense)916はイーサネット(登録商標)フレームが破損していないかをチェックするために付与される情報である。
FIG. 3 is a protocol format of an ARP request and an ARP response defined in RFC826. The
以下、ARP要求を利用した場合のQoS制御処理の詳細手順を上記(1)手順1〜(4)手順4それぞれについて、図1〜図8を用いて説明する。図4はARP要求を利用した場合のQoS制御処理におけるデータの全体の流れを示す模式図であり、やりとりされる各データ1061、1062、1063が、ネットワーク上でどのように移動しているかを示している。図5はARP要求を利用した場合のQoS制御処理における全体処理およびデータの流れの一例であり、QoS制御処理における各データのやりとりおよび第1IP電話機114における経路変更制御データの生成処理の時系列を示している。図6はARP要求を利用した場合の経路変更制御部における経路変更制御データ生成処理の一例であり、図7A〜7Cは制御対象装置であるPC11のARPテーブル1021の一例であり、以下の手順においてARPテーブル1021が随時更新されていく様子を示す。図8は各装置のIPアドレス、MACアドレス一覧表であり、PC111、第1ルータ112、サーバ113、第1IP電話機114のMACアドレスおよびIPアドレスを示すとともに、LAN内に存在しないアドレスについても、架空の装置115のアドレスとして定義している。
Hereinafter, the detailed procedure of the QoS control process when the ARP request is used will be described with reference to FIGS. 1 to 8 for each of the above (1)
(1)手順1
手順1では図2を参照して説明する。まず、本実施形態例では、自装置である第1IP電話機114の行うIP電話通信が高優先度通信であり、LAN内から第1ルータ112を経由してインターネット2へ向かう通信は全て低優先度通信であるとして、本発明のQoS制御部621は動作するものとする。このとき、図2の優先度情報保持部841は既定の情報として、ARP要求による経路変更制御に必要なIP_ルータの値を持つ。ここで、IP_ルータとは、図8に示すように、PC111及び第1IP電話機114からのネットワーク2への通信を中継する第1ルータ112のIPアドレスである。なお、この情報は既定の情報でなく、ユーザインタフェースから入力されてもよいし、ネットワークを利用して何らかの手順で取得してもよい。
(1)
The
次に優先度情報保持部841はこのIP_ルータを、低優先度通信に関する情報として経路変更制御部842に通知する(図2のS851参照)。なお、同時に後述のステップS1302において、PC111のIPアドレスかチェックするために、IP_PCを通知しても良い。
Next, the priority
(2)手順2
手順2以降では図4〜図8を参照して説明する。
(2)
The
ステップS1201:次に、低優先度通信を終端するLAN内の装置であるPC111は、図5のS1201に示すように、サーバ113と通信するために最初に経由する第1ルータ112のIPアドレスであるIP_ルータを宛先IPアドレス915として、ブロードキャストARP要求1061を送信する。このとき、PC111のARPテーブルは、図7Aのテーブル1171である。
Step S1201: Next, the
以降、QoS制御部内の経路変更制御部842は、S1202の経路変更制御データ生成処理を行う。この処理の詳細については図6のフローチャートおよび、図5のデータ1061,1062、図2のブロック図を参照しながら説明する。また、ARP要求/応答のフィールドに関しては図3に示す通りである。
Thereafter, the route
(S1202内の処理)
ステップS1301: まず、経路変更制御部842は、図6のS1301に示すように、PC111からのARP要求1061(図5の1061)を通信処理部123を経由して受信する。これにより、図2のS852における経路変更処理のための入力情報を受信する。
(Processing in S1202)
Step S1301: First, the route
ステップS1302:次に、経路変更制御部842は、PC111から受信したARP要求1061の送信元IPアドレスが、制御対象装置のIPアドレスかどうかをチェックする。ここで、第1IP電話機114が高優先度通信装置であり、第1IP電話機114以外の第1ルータ112を経由して通信を行う通信装置は、低優先度通信装置であるため、送信元IPアドレスがIP_ルータ以外であるかをチェックする。ARP要求1061の送信元であるPC111の送信元IPアドレス913は、図8に示すようにIP_PCであるため、この条件を満たす。
Step S1302: Next, the path change
ステップS1303〜S1305:次に、経路変更制御部842は、PC111からのARP要求1061の宛先IPアドレス915が、IP_ルータかどうかをチェックする(S1303)。ARP要求1061の宛先IPアドレス915はIP_ルータであるため、一定時間待機する(S1304)。その後、経路変更制御部842は、図5に示すユニキャストのARP要求1062である、経路変更制御データを生成し、通信処理部123を介して制御対象装置であるPC111に送信する(S1305)。ここで指定する宛先IPアドレス915、送信元アドレス913は、受信したARP要求1061の宛先IPアドレス915と送信元IPアドレス913を入れ替えたものである。また、送信元MACアドレス912には、図4に示す架空の装置115のMACアドレスであるMAC_Noneを設定する。ここで、架空の装置115のMACアドレスは、LAN内に存在する装置のMACアドレスと異なる任意のMACアドレスである。
Steps S1303 to S1305: Next, the path change
ステップS1203、S1204:再び、図5を用いて経路変更制御データ生成処理処理(S1202)以外の処理について説明する。経路変更制御データ生成処理(S1202)で第1IP電話機114一定時間待っている間に、第1ルータ112は、受信したARP要求1061に対して通常のARP応答1063を送信する(S1203)。これを受信したPC111のARPテーブルは、図7Bのテーブル1172のように更新される(S1207)。
Steps S1203 and S1204: Processing other than the route change control data generation processing (S1202) will be described again using FIG. While waiting for a certain period of time in the
なお、図には示していないが、経路変更制御部842が、制御対処装置以外の装置、例えば第1ルータ112からブロードキャストのARP要求を受信した場合、経路変更制御データ生成処理(S1202)内の上記ステップS1302において、送信元IPアドレスが制御対象装置でないことがチェックされる(S1302)。ただし、予め優先度情報保持部841は、制御対象装置のIPアドレスを経路変更制御部842に通知する必要がある。この場合、第1IP電話機114の経路変更制御部842は、経路変更制御データ
を生成することなく、何も応答を返さないため、第1ルータ112から送信されるデータの経路が変更されることはない。
Although not shown in the figure, when the route
(3)手順3
ステップS1205:経路変更制御データ1062を受信した制御対象装置であるPC111は、この経路変更制御データ1062に基づいてARPテーブルを更新する(S1205)。このときのARPテーブルの状態は、図7Cのテーブル1173のようになっており、IP_ルータに対応するMACアドレスとしてLAN内に存在しないMACアドレスであるMAC_Noneが登録されている。
(3)
Step S1205:
なお、一定時間待つ処理(図6のS1304)を行った理由は、この処理が行われなかった場合、PC111に経路変更制御データ1062、ルータからのARP応答1063の順でデータが到着し、PC111のARPテーブル1021が最終的に図7Bのテーブル1172のようになってしまい、結果として経路を変更できない可能性があるためである。
Note that the reason for performing the process of waiting for a certain time (S1304 in FIG. 6) is that if this process is not performed, the data arrives in the order of the path change
(4)手順4
ステップS1206:この結果、PC111のARPテーブル1021は、図11のテーブル1173のようになる。以降、PC111が低優先度通信データを送信しようとすると、MAC_None(架空の装置115のMACアドレス)を宛先とした通信データ1064(図4参照)を送信する。ここで、架空の装置115は実際には存在しないため、この通信データ1064はどの装置にも受信されずに破棄される。したがって、経路変更後は、低優先度通信であるPC−サーバ間の通信131は中断されることになる。
(4)
Step S1206: As a result, the ARP table 1021 of the
なお、制御対象装置であるPC111のARPテーブルを元に戻すような経路変更制御データ1062として復帰制御データを送信することもできる。このとき、復帰制御データにおいては、送信元MACアドレスをMAC_ルータに変更する。なお、この場合、上記手順1のS851において、優先度情報保持部841が経路変更制御部842に通知する、低優先度通信に関する情報としてMAC_ルータも必要となる。また、再び制御対象装置であるPC111がARP要求をブロードキャストで送信したときには、経路変更制御データを送信しないようにしたりするなどの方法により、中断された低優先度通信を再開させることもできる。
The return control data can also be transmitted as the route
さらに、中断と再開の間隔を調整することにより低優先度通信の通信量を調整することも可能である。例えば、PC111における低優先度通信がTCPで行われているとすると、中断後に再開したときにはTCPのフロー制御により低優先度通信の送信レートは徐々に上がっていき一定時間後に再び輻輳を発生させる。そのため、再び輻輳が起こるまでの時間を動的に測定し、次回は輻輳が発生する直前のタイミングで再度中断するといった送信レートの制御を行うことができる。また、中断と再開の処理を複数回繰り返す場合は、2回目以降は上記手順3を省略してもよい。
Furthermore, it is possible to adjust the communication amount of low priority communication by adjusting the interval between interruption and resumption. For example, if low-priority communication in the
さらに、高優先度通信終了時には、制御対象装置であるPC111のARPテーブルを上記のような方法で元に戻すことにより、高優先度通信終了後は経路変更前の通信経路に戻し、低優先度通信であるPC−サーバ間の通信131を継続させることもできる。
Further, when the high priority communication is completed, the ARP table of the
なお、輻輳の発生する回線であるアクセス回線106の転送速度が分かっていれば、その値から高優先度通信のQoSを確保するためにどのような間隔で中断と再開を行えばよいかを決定することもできる。このときの、アクセス回線106転送速度と中断・再開の間隔の間の関係式は例えば実験を行うことなどにより求めることができる。
If the transfer speed of the
なお、経路変更制御データ1062としてブロードキャストのARP要求を利用することも可能である。しかし、その場合、そのARP要求を受信した他のホストが、同じIPアドレスを持つ通信装置が複数あると判断し、正常に通信を継続できない可能性がある。また、経路変更制御データ1062としてARP応答1063を利用することもできる。しかし、制御対象装置がARP要求1062送信後にARP応答1063を受信すると一定期間別のARP応答を受信しない、すなわち複数のARP応答が到着すると前者が有効となる実装もある。さらに、ARP応答1063を常に受け付ける、すなわち複数のARP応答が到着すると後者が有効となる実装もある。そのため、第1ルータ112が応答するARP応答1063が到着する前後両方に到着するように、本発明の経路変更制御部842が複数のARP要求、つまり経路変更制御データ1062を送信するなどの処理が必要となる可能性がある。
It is also possible to use a broadcast ARP request as the route
また、ここでは制御対象装置が低優先度通信を終端する装置であるPC111の場合、すなわちアクセス回線106の上り方向の通信の経路を変更する場合について説明した。しかし、制御対象装置が低優先度通信を中継する装置である第1ルータ112の場合、すなわちアクセス回線106の下り方向の経路を変更する場合についても、ほぼ同様の手順で実施することができる。すなわち、図6のS1302において送信元IPアドレスが制御対象装置かどうかを判定する際に、送信元IPアドレスが第1ルータ112のIPアドレスである場合に制御を行うようにする。そして、図6のS1303において宛先IPアドレスが第1ルータ112かどうかを判定する代わりに、宛先IPアドレスが第1ルータ112でない場合に制御を行うようにすればよい。つまり、宛先IPアドレスは、第1ルータ112ではないその他の通信端末のIPアドレスである。このように、下りの経路を変更することにより、例えばTCPのようにフロー制御が行なわれている場合、データパケットがPC111に到着しなくなり、PC111はサーバにACKパケットを送信せず、サーバはPCからACKパケットを受信できないため、サーバは新しいパケットを送信できないようになる。よって、サーバからPC111へのデータ送信レートを下げることができる。また、低優先度通信を終端する装置、中継する装置の両方を制御対象装置とする場合は、S1302、S1303を行わずに必ず経路変更制御データを送信すればよい。
Further, here, a case has been described in which the control target device is the
以上のような構成により、第1実施形態例では次のような作用効果を得ることができる。優先制御を行う通信装置が経路変更制御データを生成し送信することで、高優先度通信の通信と低優先度通信の通信とが輻輳する場合、低優先度通信の通信経路が変更される。よって高優先度通信の通信経路を優先的に確保することができる。このように、優先制御を行う通信装置は、通信機能に加えて優先度に応じた通信の制御を行うことができる。よって、優先度に応じた通信の制御が行われていない家庭内LANなどに前述の優先制御を行う通信装置を接続することで、優先制御を行う通信装置を用いてネットワークを介した通信を行いつつ、高優先度通信のQoSを確保することができる。そのため、QoSを確保するために、優先度に応じた通信の制御を行う別途の専用ルータを設ける必要がない。よって、ユーザは既存のルータやシステム構成を変更する必要がなく、また任意のプロバイダに加入しIP電話などのリアルタイム通信を高品質に行うことができる。また、QoS確保が可能な優先制御を行う通信装置を設けるだけで、低優先度通信装置、高優先度通信装置及び中継装置などを含むシステム全体の変更を行うことなく高優先度通信装置のQoSを確保することができる。 With the above configuration, the following operational effects can be obtained in the first embodiment. When a communication device that performs priority control generates and transmits path change control data and communication between high priority communication and low priority communication is congested, the communication path of low priority communication is changed. Accordingly, a communication path for high priority communication can be secured with priority. As described above, the communication device that performs priority control can control communication according to the priority in addition to the communication function. Therefore, by connecting a communication device that performs the above-described priority control to a home LAN that does not perform communication control according to priority, communication is performed via the network using the communication device that performs priority control. However, QoS for high priority communication can be ensured. Therefore, in order to ensure QoS, it is not necessary to provide a separate dedicated router that controls communication according to priority. Therefore, the user does not need to change the existing router or system configuration, and can subscribe to an arbitrary provider and perform real-time communication such as an IP phone with high quality. Further, the QoS of the high-priority communication device can be changed without changing the entire system including the low-priority communication device, the high-priority communication device, and the relay device by simply providing a communication device that performs priority control capable of ensuring QoS. Can be secured.
高優先度通信を行う高優先度通信装置としては、例えば電話通信などのリアルタイム性を要求されるIP電話機など挙げられる。また、低優先度通信装置としては、例えばファイル転送などを行う端末などが挙げられる。よって、優先制御を行う通信装置を用いてIP電話機のQoSを確保することにより、リアルタイム性を維持することができる。 As a high-priority communication apparatus that performs high-priority communication, for example, an IP telephone or the like that requires real-time performance such as telephone communication can be cited. Moreover, as a low priority communication apparatus, the terminal etc. which perform a file transfer etc. are mentioned, for example. Therefore, real-time performance can be maintained by securing the QoS of the IP telephone using a communication device that performs priority control.
なお、低優先度通信装置に第1制御データを送信する場合は、低優先度通信装置から相手先の通信装置への通信経路を変更することができる。また、中継装置に第1制御データを送信する場合は、相手先の通信装置から低優先度通信装置への通信経路を変更することができる。 In addition, when transmitting 1st control data to a low priority communication apparatus, the communication path from a low priority communication apparatus to the other party's communication apparatus can be changed. Further, when the first control data is transmitted to the relay device, the communication path from the counterpart communication device to the low priority communication device can be changed.
以下、本実施の形態に関する補足事項を、各節(<適用環境>、<設置位置>、<経路変更方法>、および<経路変更のタイミング>)で説明する。 Hereinafter, supplementary items regarding the present embodiment will be described in each section (<Applied environment>, <Installation position>, <Route change method>, and <Route change timing>).
<適用環境>
ここまでは本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114が適用できる環境の例として、図1のネットワーク構成を用いて説明したが、本発明はより一般的なネットワーク構成に対して適用可能である。
<Applicable environment>
Up to this point, the example of the environment to which the
どのようなネットワーク構成に適用できるかについて説明する前に、ここで、図1の構成で発生するQoSの問題がどのような手順で発生するかについて、簡単にまとめる。 Before describing what kind of network configuration is applicable, here is a brief summary of the procedure by which the QoS problem that occurs in the configuration of FIG. 1 occurs.
発生手順1.第1家庭101内の第1IP電話機114と第2家庭104内の第2IP電話機117との間で行われるIP電話−IP電話間の通信132と、PC111とサーバ113の間のPC−サーバ間の通信131が同時に行われる。
Generation procedure IP phone-
発生手順2.アクセス回線106がLAN回線107より低速でありその中継点となる第1ルータ112において通信が競合し輻輳が発生する。
Generation procedure The
発生手順3.第1ルータ112において優先制御が行われないために、IP電話通信のQoSが低下する。
上記の状況は、一般的には以下のように言い換えることができる。 In general, the above situation can be paraphrased as follows.
発生手順1.高優先度の通信と低優先度の通信が同時に行われる。 Generation procedure High priority communication and low priority communication are performed simultaneously.
発生手順2.高速な回線から低速な回線へ中継する装置で輻輳が発生する。 Generation procedure Congestion occurs in a device that relays from a high-speed line to a low-speed line.
発生手順3.中継装置において優先制御が行われないために、高優先度通信のQoSが低下する。
本発明はこのような状況であれば一般的に利用可能である。すなわち、上記では、本発明のQoS制御部621を有する通信装置としてIP電話機を例として挙げたが、通信装置はPCやサーバ、IP電話機に限る必要はなく、DVDレコーダやIPテレビ電話機などでもよい。また、低速な回線はADSLの上り回線に限る必要はなく、無線LAN回線や、電灯線などでもよい。また、インターネットに接続する環境に限る必要はなく、家庭内LANや企業内LAN、地域IPネットワークなどに閉じたネットワーク環境において、複数の通信が同時に行われている場合にも適用できる。
The present invention is generally applicable in such a situation. That is, in the above, an IP telephone is taken as an example of a communication apparatus having the
<設置位置>
また、ここまでは、本発明が図1における第1IP電話機114内のQoS制御部621として実装されているとして説明したが、図9に示すようにその他の位置に設置されてもかまわない。図9においては、本発明の通信装置本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114およびその機能を持つQoS制御部1581〜1585が様々な位置に配置されていることを除いては図1と同じネットワーク構成であるので詳細については説明を省略する。
<Installation position>
Further, the present invention has been described as being implemented as the
図9に示すように、QoS制御部621は、家庭内LANに接続されていればIP電話機と独立して設置することも可能である。すなわち、上述のQoS制御部621を有するQoS制御装置1583を、第1ルータ112のLAN側に接続された一端末として設けても良い。QoS制御装置1583は、図10に示すようにQoS制御部621のみを機能部として持つ単一の装置である。また、QoS制御装置1585、1582を、第1ルータ112に接続された各装置111及び114と第1ルータ112との間に接続してもよい。ただし、第1ルータ112と他の装置111、114との間に接続する場合は、QoS制御装置1585、1582は、第1ルータ112と他の装置111、114の間の通信を中継するブリッジ、第2層であるデータリンク層における中継機として動作する。
As shown in FIG. 9, the
また、図1では第1IP電話機114内のQoS制御部621として実装され、QoS制御処理を行う場合の例を示したが、図9のようにPC111や第1ルータ112内に同様のQoS制御部1584、1581が存在してもかまわない。
1 shows an example in which QoS control processing is implemented as the
なお、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114を家庭内LAN以外の場所に設置して効果を発揮する場合もあるが、それについては以降の関連する部分(<経路変更方法>内の経路変更制御データがDNS回答パケットの場合の説明)で述べることとする。
In some cases, the
<経路変更方法>
また、ここまでは、<QoS制御処理の全体の流れ>の手順1〜手順4としてARP要求/ARP応答を利用した場合の手順について説明したが、その他の方法として、ICMPv6近隣探索パケットを利用する方法、ICMP経路変更(リダイレクト)パケットもしくはICMPv6経路変更(リダイレクト)パケットを利用する方法、DNS回答パケットを利用する方法、DHCPもしくはDHCPv6パケットを利用する方法、PCにソフトウェアをインストールする方法などがある。以下ではこれらを利用した場合の手順について説明する。ただし、本発明において利用する経路変更の方法をこれらに制限するものではなく任意の方法を用いてよい。
<Route change method>
So far, the procedure in the case of using the ARP request / ARP response as the
〔ICMPv6近隣探索パケットを利用した場合〕
ここでは経路変更のための経路変更制御データとしてICMPv6近隣探索パケットを利用する場合の手順について説明する。
[When using ICMPv6 neighbor search packet]
Here, a procedure when an ICMPv6 neighbor search packet is used as route change control data for route change will be described.
まず、ICMPv6近隣探索パケットの機能について簡単に説明する。IPv6(Internet Protocol Version 6)における近隣探索(Neighbour Discovery)はRFC2461に規定されており、基本的にはIPv4(Internet Protocol Version 4)におけるARPと同様の機能を提供する。すなわち、Ethernet(登録商標)においてIPv6アドレスとMACアドレス(ネットワークI/Fハードウェアに固有のアドレス)との対応をLAN内で通信する装置の間で互いに通知し合うためのプロトコルである。ICMPv6近隣探索パケットには、IPv4でのARP要求に対応する近隣要請(Neighbour Silicitation)メッセージ、IPv4でのARP応答に対応する近隣通知(Neighbour Advertisement)メッセージなどがある。 First, the function of the ICMPv6 neighbor search packet will be briefly described. Neighbor Discovery in IPv6 (Internet Protocol Version 6) is defined in RFC 2461, and basically provides the same functions as ARP in IPv4 (Internet Protocol Version 4). That is, in Ethernet (registered trademark), a protocol for notifying the correspondence between an IPv6 address and a MAC address (an address unique to network I / F hardware) between devices communicating within a LAN. The ICMPv6 neighbor discovery packet includes a neighbor solicitation message corresponding to an ARP request in IPv4, a neighbor notification message corresponding to an ARP response in IPv4, and the like.
経路変更制御データとして近隣通知パケットを利用する場合の制御シーケンスやパケットの流れは、図4や図5等に示す経路変更制御データがARP要求の場合と、以下を除いて同じであるためここでは詳細については省略する。 The control sequence and packet flow when using the neighbor notification packet as the route change control data are the same as those in the case where the route change control data shown in FIG. 4 and FIG. Details are omitted.
変更点1.ARP要求1061、1062が近隣要請パケットに変わること。
変更点2.ARP応答1063が近隣通知パケットに変わること。
変更点3.ARPテーブルがNDキャッシュテーブルに変わること。
なお、変更点1、2に関しては、パケットフォーマットも変更する必要があるため、近隣要請、近隣通知パケットのメッセージフォーマットおよび、ARP要求・応答の送信元MACアドレス(図3の912)、送信元IPアドレス913、宛先MACアドレス914、宛先IPアドレス915が近隣要請、近隣通知パケットにおけるどのフィールドと対応するかを簡単に説明する。図11は、近隣要請パケット及び近隣通知パケットのフォーマットを簡易的に表したものである。まず、図11の近隣要請パケットの対照送信元MACアドレス9201、対象IPアドレス924、対象MACアドレス925及び宛先IPアドレス9212は、それぞれ図3のARP要求における送信元MACアドレス912、送信元IPアドレス913、宛先MACアドレス914及び宛先IPアドレス915に対応する。また、図11の近隣通知パケットの始点MACアドレス945、送信元IPアドレス9411、宛先MACアドレス9402及び対象IPアドレス944は、それぞれ図3のARP応答における送信元MACアドレス912、送信元IPアドレス913、宛先MACアドレス914及び宛先IPアドレス915に対応する。なお、近隣通知パケットを経路変更制御データとして用いる際には、より確実に制御対象装置のNDキャッシュを書き換えるために、ICMPv6ヘッダ942中に存在する上書きフラグ943を有効にしておくことが望ましい。
Regarding the
なお、経路変更制御データとしてARP応答パケットを利用できるのと同様に、近隣要請パケットを利用することもできる。図11に示すように、近隣要請パケットのフォーマットも近隣通知パケットと同様であり、ARP要求と対応している。 また、ICMPv6近隣探索パケットの一種として、ルータ通知(Router Advertisement)パケットがあり、これを経路変更制御データとして利用することもできる。ルータ通知パケットは、ルータが、制御対象装置であるホストに対して、自身がデフォルトゲートウェイであることを伝えるためのメッセージである。これを受信した制御対象装置であるホストは、ルーティングテーブルにそのルータ通知パケットの送信元であるIPアドレスをデフォルトゲートウェイのIPアドレスとして登録する。また、その有効時間はルータ通知パケットの「ルータ有効時間」フィールドに設定された値となる。このようにルータ通知パケットを経路変更制御データとして利用する場合は、この「ルータ有効時間」フィールドの値を0に設定したパケットを用いる。このとき、そのルータ通知パケットを受信したホストは、そのルータ通知パケットの送信元IPアドレスがデフォルトゲートウェイでなくなったと解釈し、ルーティングテーブルからそのエントリを削除する。これにより、以降制御対象装置はパケットを送信できなくなる。 Note that the neighbor request packet can be used in the same manner as the ARP response packet can be used as the route change control data. As shown in FIG. 11, the format of the neighbor solicitation packet is the same as that of the neighbor notification packet and corresponds to the ARP request. Further, as a kind of ICMPv6 neighbor search packet, there is a router advertisement packet, which can be used as route change control data. The router advertisement packet is a message for the router to inform the host that is the device to be controlled that it is the default gateway. The host that is the control target device that has received this registers the IP address that is the transmission source of the router notification packet in the routing table as the IP address of the default gateway. The valid time is a value set in the “router valid time” field of the router notification packet. In this way, when the router notification packet is used as the route change control data, a packet in which the value of the “router valid time” field is set to 0 is used. At this time, the host that has received the router notification packet interprets that the source IP address of the router notification packet is no longer the default gateway, and deletes the entry from the routing table. As a result, the control target device can no longer transmit packets.
なお、この状態でさらに「ルータ有効時間」フィールドが0でない値で、送信元IPアドレスとして任意のIPアドレスを設定したルータ通知パケットを経路変更制御データとして制御対象装置に送信すると、以降制御対象装置にその設定されたIPアドレスがデフォルトゲートウェイであると認識させることができる。 In this state, when a router notification packet in which an arbitrary IP address is set as a transmission source IP address with a value other than 0 in the “router valid time” field is transmitted to the control target device as route change control data, the control target device is hereinafter referred to. Can recognize that the set IP address is the default gateway.
〔ICMP経路変更パケットを利用した場合〕
ここでは経路変更のための経路変更制御データとしてICMP経路変更パケットを利用する場合の手順(手順1.〜手順4)について説明する。
[When using ICMP route change packet]
Here, a procedure (
まず、ICMP経路変更パケットの機能について簡単に説明する。通常IPにおける経路制御は各装置の持つルーティングテーブルを参照することで行われる。ルーティングテーブルにはLAN外のネットワークにIPパケットを送信する際に最初に経由するルータ(これをゲートウェイと呼ぶ)のアドレスが設定されている。ICMP経路変更パケットを経路変更制御データとして利用すると、制御対象装置のルーティングテーブルのゲートウェイアドレスを書き換えることができ、これにより低優先度通信の経路を変更することができる。図12にICMP経路変更パケットのパケットフォーマットを示す。 以下、図1のネットワークにおいて、ICMP経路変更パケットを利用した場合の経路変更手順について、図1、図2、図12に加え図13〜図15を用いて説明する。図13は、ICMP経路変更パケットを利用した場合のQoS制御手順におけるデータの流れを示す模式図であり、やりとりされる各データ1661、1662が、ネットワーク上でどのように移動しているかを示す。図14は、ICMP経路変更パケットを利用した場合のQoS制御手順における処理およびデータの流れの一例であり、本手順における各データのやりとりおよび第1IP電話機114におけるQoS制御処理の時系列を示している。図15A、図15Bは、制御対象装置のルーティングテーブルであり、以下の手順においてPC111のルーティングテーブル1621が随時更新されていく様子を示す。また、以下の手順ではPC111、第1ルータ112、サーバ113、第1IP電話機114、架空の装置115のMACアドレスおよびIPアドレスは、図8に定義するとおりである。
First, the function of the ICMP route change packet will be briefly described. Usually, route control in IP is performed by referring to the routing table of each device. In the routing table, an address of a router (this is referred to as a gateway) through which IP packets are first transmitted when an IP packet is transmitted to a network outside the LAN is set. When the ICMP route change packet is used as route change control data, the gateway address in the routing table of the device to be controlled can be rewritten, thereby changing the route of low priority communication. FIG. 12 shows a packet format of the ICMP route change packet. Hereinafter, the route change procedure when the ICMP route change packet is used in the network of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 13 to 15 in addition to FIGS. FIG. 13 is a schematic diagram showing a data flow in the QoS control procedure when an ICMP route change packet is used, and shows how each piece of
(1)手順1
手順1では図2を参照して説明する。まず、本実施の形態では、自装置である第1IP電話機114の行うIP電話通信が高優先度通信であり、LAN内から第1ルータ112を経由してインターネットへ向かう通信は全て低優先度通信であるとして、本発明のQoS制御部621は動作するものとする。このとき、図2の優先度情報保持部841は既定の情報として、ICMP経路変更パケットによる経路変更制御に必要なIP_ルータの値および制御対象装置のIPアドレスとしてのIP_PCの値を持つ。ここで、IP_ルータとは、図8に示すように、PC111及び第1IP電話機114からのネットワーク2への通信を中継する第1ルータ112のIPアドレスである。なお、この情報は既定の情報でなく、ユーザインタフェースから入力されてもよいし、ネットワークを利用して何らかの手順で取得してもよい。
(1)
The
次に優先度情報保持部841はこのIP_ルータおよびIP_PCを低優先度通信に関する情報として経路変更制御部842に通知する(図2のS851)。なお、制御対象装置のIPアドレスはここに含めずに、下記の手順2.として制御対象装置が送信するブロードキャストARP要求から取得してもよい。
Next, the priority
(2)手順2
手順2以降では図13及び14を参照して説明する。ただし、ICMP経路変更パケットのフォーマットに関しては図12を参照する。
(2)
The
ステップS1701:第1IP電話機114の経路変更制御部842は、経路変更制御データ1661としてICMP経路変更パケットを送信する。この際、ICMP経路変更パケットのIPヘッダ931の送信元アドレスはIP_ルータ、宛先アドレスはIP_PCとする。また、ルータのIPアドレス933として、架空の装置のIPアドレスであるIP_Noneを指定する。ここで、架空の装置のIPアドレスとは、家庭内LAN内に存在する装置のIPアドレスとは異なる任意のアドレスである。
Step S1701: The route
(3)手順3
経路変更制御データ1661を受信する前のPC111のルーティングテーブルは、図15Aのテーブル1871のようになっている。図1のサーバ113宛のパケットを転送するゲートウェイのIPアドレスとしてIP_ルータが設定されている。
(3)
The routing table of the
ステップS1702:ここで、PC111は経路変更制御データ1661を受信すると、自身のルーティングテーブルを更新する。このときルーティングテーブルは図15Bのテーブル1872のようになり、サーバ113宛のパケットの転送先として架空のIPアドレスIP_Noneが対応づけられる。
Step S1702: Here, when the
(4)手順4
ステップS1703:以上の処理により、PC111がサーバ113宛に通信データを送信するときには、架空の装置のIPアドレスをゲートウェイとして低優先度通信のデータを送信しようとする。
(4)
Step S1703: Through the above processing, when the
ステップS1704:このとき、実際にデータを送信するためには、PC111は架空のIPアドレスIP_Noneに対するMACアドレスを知る必要があるため、ブロードキャストのARP要求1662を送信する。しかし、指定されている宛先IPアドレス915を持つ装置は存在しないため、ARP要求1662は破棄されてしまう。結果として、PC111は低優先度通信のデータを送信することができなくなり、経路変更後のPC−サーバ間の通信は中断される。
Step S1704: At this time, in order to actually transmit data, since the
なお、制御対象装置であるPC111のルーティングテーブルを元に戻すような経路変更制御データとして復帰制御データを送信することで、中断された低優先度通信を再開させることもできる。さらに、中断と再開の間隔を調整することにより低優先度通信の通信量を調整することも可能である。また、中断と再開の処理を複数回繰り返す場合は、2回目以降は上記手順1を省略してもよい。なお、輻輳の発生する回線である図1に示すアクセス回線106の転送速度が分かっていれば、その値から高優先度通信のQoSを確保するためにどのような間隔で中断と再開を行えばよいかを決定することもできる。このときの、アクセス回線106転送速度と中断・再開の間隔の間の関係式は例えば実験を行うことなどにより求めることができる。
The interrupted low priority communication can be resumed by transmitting the return control data as the route change control data that restores the routing table of the
さらに、高優先度通信終了時には、制御対象装置のルーティングテーブルを上記のような方法で元に戻すことにより、高優先度通信終了後は経路変更前の通信経路に戻し、低優先度通信であるPC−サーバ間の通信131を継続させることもできる。
Furthermore, when high-priority communication ends, the routing table of the control target device is restored to the original by the above-described method, so that after high-priority communication ends, the communication path before the path change is restored, and low-priority communication is performed. The
なお、上述のICMP経路変更パケットはIPv4ネットワークのみで利用可能であるが、IPv6ネットワークにおいては同様の効果を発揮するICMPv6経路変更パケットが利用可能である。経路変更制御データとしてICMPv6経路変更パケットを利用した場合の処理については、上述のICMP経路変更パケットを利用する場合と同様であるため詳細についてはここでは省略する。 The ICMP route change packet described above can be used only in an IPv4 network, but an ICMPv6 route change packet that exhibits the same effect can be used in an IPv6 network. The processing when the ICMPv6 route change packet is used as the route change control data is the same as that when the ICMP route change packet is used, and the details are omitted here.
〔DNS回答パケットを利用した場合〕
ここでは経路変更のための経路変更制御データとしてDNS回答パケットを利用する場合の手順(手順1.〜手順4)について説明する。
[When using DNS reply packet]
Here, a procedure (
まず、DNS(Domain Name System)について簡単に説明する。DNSはFQDN(Fully Qualified Domain Name)と呼ばれる名前形式(例:www.panasonic.co.jp)で示されたホスト名から、対応するIPアドレスを知るための機能である。 First, DNS (Domain Name System) will be briefly described. DNS is a function for obtaining a corresponding IP address from a host name indicated in a name format called FQDN (Fully Qualified Domain Name) (eg, www.panasonic.co.jp).
通信アプリケーションはDNSを利用するためにFQDNを含めたDNS問い合わせパケットをDNSサーバに対して送信する。それに対しDNSサーバから送信される、DNS回答パケット(問い合わせたFQDNに対応するIPアドレスを含む)を受信し、以降、そのIPアドレスに対して通信を行う。 In order to use the DNS, the communication application transmits a DNS inquiry packet including the FQDN to the DNS server. On the other hand, a DNS reply packet (including an IP address corresponding to the inquired FQDN) transmitted from the DNS server is received, and thereafter, communication is performed with respect to the IP address.
以下DNS回答パケットを利用した場合の経路変更手順について図1、図2、図8を用いて簡単に説明する。図1と図2の関係および図8については既に説明したとおりである。 Hereinafter, a route change procedure when a DNS reply packet is used will be briefly described with reference to FIGS. 1, 2, and 8. The relationship between FIGS. 1 and 2 and FIG. 8 are as already described.
(1)手順1.
手順1では図2を参照して説明する。まず、本実施の形態では、自装置である第1IP電話機114の行うIP電話通信が高優先度通信であり、LAN内から第1ルータ112を経由してインターネット2へ向かう通信は全て低優先度通信であるとして、本発明のQoS制御部621は動作するものとする。このとき、図2の優先度情報保持部841は既定の情報として、DNS回答パケットによる経路変更制御に必要なIP_ルータの値およびMAC_ルータの値を持つ。なお、この情報は既定の情報でなく、ユーザインタフェースから入力されてもよいし、ネットワークを利用して何らかの手順で取得してもよい。
(1)
The
次に優先度情報保持部841はこのIP_ルータとMAC_ルータを、低優先度通信に関する情報として経路変更制御部842に通知する(図2のS851参照)。
Next, the priority
(2)手順2
ここでは一旦ARP要求/ARP応答/ICMP経路変更パケットの場合に用いた方法を応用し、DNS問い合わせパケットの宛先を変更し、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114へ向ける。低優先度の通信に関する情報として獲得したIP_ルータはここで用いる。
(2)
Here, the method once used in the case of the ARP request / ARP response / ICMP path change packet is applied to change the destination of the DNS inquiry packet and direct it to the
第1IP電話機114は、DSN問い合わせパケットを受信し、そこで含まれるFQDNなどDNS回答パケット作成に必要な各種情報を記憶する。なお、ARP要求/ARP応答/ICMP経路変更パケットにより変更した経路は以降の任意のタイミングで戻してよい。
The
第1IP電話機114の経路変更制御部842は、経路変更制御データとしてDNS回答パケットを制御対象装置であるPC111に対して送信する。この際、DNS問い合わせパケットに含まれるFQNDに対応する架空の装置のIPアドレスであるIP_None(図8参照)を設定する。なお、この経路変更制御データの送信元IPアドレス、宛先IPアドレスは、DNS問い合わせパケットの送信元IPアドレス、宛先IPアドレスを入れ替えたものである。また、送信元MACアドレスには、低優先度通信に関する情報として獲得したIP_ルータを設定する。
The route
(3)手順3.
経路変更制御データを受信した制御対象装置であるPC111は、以降存在しないIPアドレスを宛先として低優先度通信のデータを送信する。
(3)
The
(4)手順4.
しかし、通信経路上のいずれかのルータで宛先ホストが存在しないことが検出され、PC111に対してICMP宛先到達不能メッセージが送信される。これを受信したPC111はエラーを検出し、通常は通信アプリケーションが通信を中断する。
(4)
However, it is detected that no destination host exists in any router on the communication path, and an ICMP destination unreachable message is transmitted to the
なお、<設置位置>では、制御対象装置であるPC111と本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114は、同じLAN内に存在する必要があると述べた。しかし、経路変更制御データとしてDNS回答パケットを利用する場合は、必ずしも制御対象装置と本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114が同一LAN内に存在する必要はない。このため、制御対象装置は低優先度通信を行う両端の装置のいずれであってもよい。また、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114が存在する場所は、制御対象装置とIP通信が可能なところであればどこでもよい。
In <Installation Position>, it is described that the
なお、上述のDNS回答パケットはIPv4においてもIPv6においても利用可能である。 The above DNS reply packet can be used in both IPv4 and IPv6.
〔DHCP、DHCPv6を利用した場合〕
次に、DHCP、DHCPv6を利用した場合について説明する。DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)は、クライアントであるホストのIPアドレスや利用するデフォルトゲートウェイ、DNSサーバなどの情報をサーバから取得するためのプロトコルでありIPv4のネットワークで利用可能である。DHCPではクライアントがサーバを検出するためのメッセージ交換を行った後、検出されたサーバに対して、DHCPREQUEST(DHCP要求)パケットを送信し、これに応答してサーバから送信されるDHCPACK(DHCP応答)パケット(前述した情報を含む)を受信することで、クライアントの設定を行う。
[When using DHCP and DHCPv6]
Next, a case where DHCP and DHCPv6 are used will be described. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) is a protocol for acquiring information such as an IP address of a host that is a client, a default gateway to be used, a DNS server, and the like from a server, and can be used in an IPv4 network. In DHCP, after a client exchanges a message for detecting a server, a DHCPREQUEST (DHCP request) packet is transmitted to the detected server, and a DHCPACK (DHCP response) transmitted from the server in response to this packet is transmitted. The client is set by receiving the packet (including the information described above).
また、DHCPv6はIPv6で利用可能なプロトコルでありDHCPとほぼ同様の機能を提供する。ただし、DHCPv6ではデフォルトゲートウェイの設定を行うことができない点でDHCPと異なる。また、DHCPでは必ずクライアントからの要求に対してサーバが応答する形で処理が行われるのに対し、DHCPv6ではサーバ側から設定の上書きを行うためのRECONFIGURE(再設定)パケットを利用可能である。 DHCPv6 is a protocol that can be used in IPv6 and provides almost the same functions as DHCP. However, DHCPv6 is different from DHCP in that a default gateway cannot be set. In DHCP, processing is always performed in such a manner that the server responds to a request from the client, whereas in DHCPv6, a RECONFIGURE (re-setting) packet for overwriting setting from the server side can be used.
これらのプロトコルにおけるDHCPACKパケットやRECONFIGUREパケットを経路変更制御データとして利用することにより、制御対象装置のデフォルトゲートウェイを変更し、前述のICMP経路変更パケットを利用した場合と同様の効果を得たり、制御対象の参照するDNSサーバを変更することにより、前述のDNS回答パケットを利用した場合のARP要求などによる事前の経路変更方法と同様の効果を得ることができる。 By using the DHCPACK packet or RECONFIGURE packet in these protocols as the route change control data, the default gateway of the control target device is changed, and the same effect as the case of using the ICMP route change packet described above can be obtained, or the control target By changing the DNS server to be referred to, it is possible to obtain the same effect as the prior route changing method based on the ARP request or the like when the DNS reply packet is used.
なお、DHCPはRFC2131に、DHCPv6はRFC3315に規定されている。 Note that DHCP is specified in RFC2131 and DHCPv6 is specified in RFC3315.
〔PC上のソフトウェアを利用した場合〕
ここでは経路変更の制御をPCにインストールするソフトウェアを利用して行う場合の手順(手順1.〜手順4)について説明する。
[When using software on a PC]
Here, a procedure (
制御対象装置がPCなどの汎用コンピュータであった場合、そこにソフトウェアをインストールすることで制御対象装置の送信するデータの経路を変更することができる。なお、本手順が始まる前にPCへのソフトウェアのインストールは完了しているものとする。以下では図1、図2、図12を用いてその手順を説明する。図1と図2の関係および図12については既に説明したとおりである。 When the control target device is a general-purpose computer such as a PC, the data path transmitted by the control target device can be changed by installing software therein. It is assumed that the software has been installed on the PC before this procedure starts. Hereinafter, the procedure will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 12. The relationship between FIGS. 1 and 2 and FIG. 12 are as already described.
(1)手順1
本方法では、優先度情報保持部841から経路変更制御部842に低優先度通信に関する情報を通知する手順1は不要である。
(1)
In this method, the
(2)手順2.
QoS制御部の経路変更制御部842は、経路変更制御データとして、PC111にインストールしたソフトウェアが認識できる特殊なパケットをブロードキャストで送信する。なお、制御対象装置であるPC111のアドレス(IP_PCもしくはMAC_PC)が事前に分かっている場合はユニキャストでもよい。経路変更制御データの中には転送先
となるアドレスの情報として、存在しないアドレスを設定する。なお、転送先アドレスが事前に分かっている場合は、PCのソフトウェアに予め登録しておいてもよい。
(2)
The route
(3)手順3
経路変更制御データを受信した制御対象装置であるPC111は、予めインストールしたソフトウェアの処理により、自身のARPテーブルやルーティングテーブルを書き換えたり、通信データの宛先MACアドレスやIPアドレスを何らかの方法で書き換えたりする。
(3)
The
(4)手順4
以降PC111は、存在しないMACアドレスやIPアドレスを宛先として低優先度通信のデータを送信するようになり、この結果、PC−サーバ間の低優先度通信は中断される。
(4)
Thereafter, the
なお、制御対象装置のデータ転送先を元に戻すような経路変更制御データを送信することで、中断された低優先度通信を再開させることもできる。さらに、中断と再開の間隔を調整することにより低優先度通信の通信量を調整することも可能である。 The interrupted low-priority communication can be resumed by transmitting route change control data that restores the data transfer destination of the control target device. Furthermore, it is possible to adjust the communication amount of low priority communication by adjusting the interval between interruption and resumption.
さらに、高優先度通信終了時には、制御対象装置のARPテーブルを上記のような方法で元に戻すことにより、高優先度通信終了後は経路変更前の通信経路に戻し、低優先度通信であるPC−サーバ間の通信131を継続させることもできる。
Furthermore, when high-priority communication ends, the ARP table of the control target device is restored to the original by the above-described method, so that after high-priority communication ends, the communication path before the path change is restored and low-priority communication is performed. The
<経路変更のタイミング>
ここまでは、経路を変更するタイミングとして高優先度通信開始時に経路を変更する、経路をもどすタイミングは高優先度通信終了時としていたが、本発明ではこれらに限る必要はない。以下では経路変更のタイミングについて説明する。
<Route change timing>
Up to this point, the route is changed at the start of high priority communication as the timing for changing the route, and the timing for returning the route is at the end of the high priority communication. However, the present invention is not limited to this. Hereinafter, the timing of route change will be described.
制御対象装置に経路変更制御データを送信可能なタイミングは、経路変更制御データによって異なる。例えば、経路変更制御データがARP要求の場合は、制御対象装置が一度ARP要求を送信した後であれば任意のタイミングで経路変更制御データを送信可能である。しかし、経路変更制御データがDNS回答パケットの場合は、制御対象装置がDNS問い合わせパケットを送信した後、DNS回答パケットの受信待ち処理がタイムアウトによりDNS回答パケットを受信できなくなるまでの間に、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114からの経路変更制御データを受信しなければならない。
The timing at which the route change control data can be transmitted to the control target device varies depending on the route change control data. For example, when the route change control data is an ARP request, the route change control data can be transmitted at an arbitrary timing as long as the control target device once transmits the ARP request. However, in the case where the route change control data is a DNS reply packet, after the control target device transmits a DNS inquiry packet, the DNS reply packet reception waiting process cannot be received due to a timeout until the DNS reply packet cannot be received. The route change control data from the
経路変更制御データを送信可能なタイミングは経路変更制御データによって異なるが、以下に、受信した経路変更制御データに基づいて通信経路を変更するタイミングとその効果について説明する。ただし、これは本発明を適用するタイミングを以下のものに限定するものではなく、任意のタイミングで行ってよい。 Although the timing at which the route change control data can be transmitted varies depending on the route change control data, the timing for changing the communication route based on the received route change control data and the effect thereof will be described below. However, this does not limit the timing of applying the present invention to the following, and may be performed at an arbitrary timing.
まず、低優先度通信の通信経路を通常の通信経路から別の通信経路へ変更するタイミングとしては、以下が考えられる。 First, the timing for changing the communication path of low priority communication from the normal communication path to another communication path can be considered as follows.
タイミング1.低優先度通信の通信経路を変更するタイミングは、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114の電源起動時もしくは本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114を家庭内LANに接続するタイミング、もしくはそれ以降最初に実施、つまりARP要求パケットを受信して処理が開始できるタイミングである。この場合、永続的に経路を変更させることが可能で、実装が容易である。
タイミング2.低優先度通信の通信経路を変更するタイミングは、高優先度通信が開始されるタイミングである。この場合、通信が競合する可能性のある期間のみ通信経路を変更することができるため、低優先度通信が通信経路を変更されることによる影響を小さくすることができる。
タイミング3.低優先度通信の通信経路を変更するタイミングは、高優先度通信の品質が低下したタイミングである。この場合、制御は複雑になるが、通信経路が変更されている期間を前述のタイミング2.よりさらに短くすることができる。なお、品質低下の判断基準は、高優先度通信の品質に関する情報(遅延、ジッタ、パケット損失率など)の統計情報などから決定される。本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114が高優先度通信の品質に関する情報を取得する方法としては、高優先度通信を終端する装置において品質情報を収集し、その情報を含んだパケットを第1IP電話機114に対して送信させる方法が簡単である。さらに、高優先度通信を終端する装置にQoS制御部が存在する場合には、装置内で品質情報を受け渡すこともできる。
次に一旦変更された通信経路をもとに戻すタイミングとしては以下が考えられる。 Next, the timing for returning the communication path once changed can be considered as follows.
タイミング1.通信経路をもとに戻すタイミングは、本発明のQoS制御部621を有する第1IP電話機114のシャットダウン処理時、再起動時である。この場合、第1IP電話機114が制御できない期間は低優先度通信への影響をなくすことができる。
タイミング2.通信経路をもとに戻すタイミングは、高優先度通信が終了するタイミングである。この場合、通信が競合する可能性のある期間のみ経路を変更させることができるため、低優先度通信が経路を変更されることによる影響を小さくすることができる。
タイミング3.通信経路をもとに戻すタイミングは、低優先度通信の通信量が減少したなどの理由により、通信経路を戻しても高優先度通信の品質が確保されると判断されたタイミングである。この場合制御は複雑になるが、通信経路が変更されている期間を前述の2.よりさらに短くすることができる。なお、経路を戻しても高優先度通信の品質が確保されるかどうかの判断基準は、高優先度通信の品質に関する情報(遅延、ジッタ、パケット損失率など)の統計情報などから決定される。第1IP電話機114が高優先度通信の品質に関する情報を取得する方法としては、高優先度通信を終端する装置において品質情報を収集し、その情報を含んだパケットを第1IP電話機114に対して送信させる方法が簡単である。さらに、高優先度通信を終端する装置にQoS制御部が存在する場合には、装置内で品質情報を受け渡すこともできる。
なお、特許請求の範囲の優先度情報保持手段は優先度情報保持部841に相当し、特許請求の範囲の経路変更制御手段は経路変更制御部842に相当する。
The priority information holding unit in the claims corresponds to the priority
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2実施形態例について、図面を参照しながら説明する。図16は、第2実施形態例に係るネットワーク構成図である。図16では、第1家庭101内に存在する第1ルータ112のLAN側にPC111および第1IP電話機114が接続されており家庭内LANを形成している。また、この家庭内LANはアクセス回線106および第1ISP103を経由してインターネット102に接続されている。また、別の第2家庭104にも第2ルータ116が存在し、そのLAN側には第2IP電話機117が接続されている。この第2家庭104の家庭内LANは第2ISP105を経由してインターネット102に接続されている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is a network configuration diagram according to the second embodiment. In FIG. 16, the
また図16では、第1家庭101内のPC111とインターネット102上のサーバ113との間でファイル転送131(以下、PC−サーバ間の通信131)を、第1家庭101内の第1IP電話機114と第2家庭104内の第2IP電話機117との間でインターネット102を利用したIP電話通信132(以下、IP電話-IP電話間の通信132)を行っている。
In FIG. 16, file transfer 131 (hereinafter referred to as PC-server communication 131) is transmitted between the
また、図16ではQoS制御部121がIP電話機114の一機能部として実装されている。図16のIP電話機114およびQoS制御部121内の内部構成をより詳細に示したのが図17である。図17のように、QoS制御部121は、優先度情報保持部841と経路変更制御部842、及び通信制御部120からなる。また、通信制御部120は、低優先度通信装置からネットワークへの送信データの出力を制御しており、解析部127、選択部128および調整部126を含む。経路変更制御部842はIP電話機114内の通信処理部123を介してLAN回線107からのデータの受信や、LAN回線107へのデータの送信を行うことができる。なお、ここでは通信処理部123はEthernet(登録商標)のプロトコルに従うものとする。すなわち、通信処理部123はPHY部172およびEtherMAC部171からなるものとする。また、IP電話の音声データは、音声データ生成部122で生成され、通信処理部123を介して、LAN回線107へ送信される。ここで、IP電話-IP電話間の通信132はリアルタイム性が必要とされる通信であり、優先度の高い高優先度通信である。一方、PC−サーバ間の通信131は優先度の低い低優先度通信である。また、第1IP電話機114は高優先度通信装置であり、PC111は低優先度通信装置である。
In FIG. 16, the
なお、本実施形態の第1の実施形態との違いは、次の通りである。第1の実施形態では経路を変更した際に、制御変更対象装置に対して存在しないアドレスを宛先と認識させることによって低優先度通信を中断させていたのに対し、第2の実施形態では制御変更対象装置に対してQoS制御部121を持つ第1IP電話機114のアドレスを宛先と認識させることによって、一旦QoS制御部121が低優先度の通信データを受信する。つまり、第1の実施形態では、QoS制御部は通信経路を変更するだけであったのに対し、第2の実施形態ではさらに、QoS制御部121は解析部127、選択部128および調整部126を備え、受信した低優先度通信のデータに対してより詳細な制御を行う。
The difference of this embodiment from the first embodiment is as follows. In the first embodiment, when a route is changed, low priority communication is interrupted by recognizing an address that does not exist for the control change target device as a destination, whereas in the second embodiment, control is performed. By causing the change target device to recognize the address of the
以下、第2の実施形態において、本発明のQoS制御部121を有する第1IP電話機114が、図16に示すように、低優先度であるPC−サーバ間の通信131の通信経路を第1IP電話機114経由133に変更し、第1IP電話機114において詳細なQoS制御を行うことにより、高優先度通信のQoSを確保する手順について述べる。以下、まず<QoS制御処理の全体の流れ>において本発明のQoS制御処理の概要を述べ、次に<QoS制御処理の詳細手順>において各手順の詳細について述べる。
Hereinafter, in the second embodiment, as shown in FIG. 16, the
<QoS制御の全体の流れ>
第2の実施形態におけるQoS制御処理はおおまかには以下の手順で実施される。
<Overall flow of QoS control>
The QoS control process in the second embodiment is roughly performed according to the following procedure.
まず、QoS制御処理が行われる前の状態として、図16のネットワークにおいて低優先度通信(PC-サーバ間の通信131)のみが行われているとする。その後、高優先度
通信(IP電話−IP電話間の通信132)が開始されるときに、QoS制御部121において以下の制御が行われる。以下では、図17を参照しながら説明する。
First, as a state before the QoS control process is performed, it is assumed that only low priority communication (PC-server communication 131) is performed in the network of FIG. Thereafter, when high-priority communication (IP phone-IP phone communication 132) is started, the
(1)手順1
優先度情報保持部841は、低優先度通信及び高優先度通信を区別するための優先度情報を保持しており、これを経路変更制御部842に通知する(S851)。ここで、第1IP電話機114は高優先度通信を行う高優先度通信装置として設定され、PC111は低優先度通信を行う低優先度通信装置として設定されている。
(1)
The priority
(2)手順2
経路変更制御部842は、経路変更のための経路変更制御データを生成するのに必要な例えば、IPアドレスなどの情報を取得する(S852)。ここで収集する情報は、経路変更方法により異なる。
(2)
The route
経路変更制御部842はここで取得した情報と、手順1により得られる情報とから経路変更制御データを生成し、経路変更の制御対象装置である、低優先度通信を終端もしくは中継するPC111に対して経路変更のための経路変更制御データを送信する(S853)。
The route
通信処理部123は、この経路変更制御データをLAN回線107に送出する。経路変更制御データには、低優先度通信装置であるPC111から出力されるデータの変更後の宛先に関する情報を含んでいる。本実施の形態では、本発明のQoS制御部121を有する第1IP電話機114自身のアドレスを変更後の宛先とする。
The
(3)手順3
低優先度通信装置であり、制御対象装置であるPC111は、経路変更制御データを受信し、以降の低優先度通信のデータを変更された通信経路、すなわちQoS制御部121を有する通信装置である第1IP電話機114を経由する経路に送信する。
(3)
The
(4)手順4
QoS制御部121は、通信処理部123を経由して低優先度通信のデータを受信し(S1951)、解析部127、調整部126、選択部128などにおいて低優先度通信のデータに対して何らかの処理を行い、その後正しい宛先へ転送する(S1952)。このときの低優先度通信の通信経路は、図16における、経路変更後のPC−サーバ間の通信133となる。
(4)
The
<QoS制御の詳細手順>
次に上記手順を実施した場合の詳しい手順を実施した場合の詳しい手順を、<QoS制御処理の全体の流れ>の手順1〜手順4に関して、図16に加え、図17〜図20を用いて以下に説明する。図17は、第2実施形態例におけるQoS制御部およびIP電話機のブロック図であり、本手順における各データのやりとりおよび第1IP電話機114における処理の時系列を示している。図18は、経路変更制御後に詳細制御を行う場合の処理およびデータの流れの一例である。図19及び図20は、PC111のARPテーブルおよびルーティングテーブルが随時更新されていく様子を示す。
<Detailed procedure for QoS control>
Next, the detailed procedure when the above procedure is performed will be described with reference to FIGS. 17 to 20 in addition to FIG. 16 with respect to
以下、処理の流れに沿って説明する。 Hereinafter, it demonstrates along the flow of a process.
(1)手順1
手順1では図17を参照して説明する。まず、本実施形態例では、自装置である第1IP電話機114の行うIP電話通信が高優先度通信であり、LAN内から第1ルータ112を経由してインターネット2へ向かう通信は全て低優先度通信であるとして、本発明のQoS制御部621は動作するものとする。このとき、図17の優先度情報保持部841は既定の情報として、ARP要求による経路変更制御に必要なIP_ルータの値を持つ。
(1)
The
次に優先度情報保持部841はこのIP_ルータを、低優先度通信に関する情報として経路変更制御部842に通知する(図17のS851参照)
(2)手順2
ステップS1401:次に、低優先度通信を終端するLAN内の装置であるPC111は、図5のS1201と同様に、サーバ113と通信するために最初に経由する第1ルータ112のIPアドレスであるIP_ルータを宛先IPアドレス915として、ブロードキャストARP要求1061を送信する。
Next, the priority
(2)
Step S1401: Next, the
なお、ICMP経路変更パケットを受信した後のPC111のルーティングテーブルは、図20のテーブル1873に示す通りになる。また、上記の違いは、経路変更制御デー
タがARP要求/ARP応答/ICMP経路変更パケット/DNS回答パケット/PC上のソフトウェアが認識可能な特殊パケットのいずれを利用するかによらないため、本実施形態では<経路変更方法>に関する説明を省略する。
Note that the routing table of the
以降、QoS制御部内の経路変更制御部842は、S1402の経路変更制御データ生成処理を行う。経路変更制御データで設定する通信経路の変更先のアドレスが第1実施形態例と異なるのみで、その他の処理の詳細については第1実施形態例の図13のフローチャートと同様であるので説明を省略する。ここで指定する宛先IPアドレス915、送信元アドレス913は、受信したARP要求1061の宛先IPアドレス915と送信元IPアドレス913を入れ替えたものである。また、送信元MACアドレス912には、QoS制御部121を有する第1IP電話機114のMACアドレスであるMAC_QoSを設定する。
Thereafter, the route
(3)手順3
ステップS1405:経路変更制御データ1062を受信した制御対象装置であるPC111は、この経路変更制御データ1062に基づいてARPテーブルを更新する。このときのARPテーブルの状態は、図19のテーブル1174のようになっており、IP_ルータに対応するMACアドレスとして、QoS制御部121を有する第1IP電話機114のMACアドレスであるMAC_QoSが登録されている。
(3)
Step S1405: The
(4)手順4
ステップS1406:次に、PC111が通信データの送信処理を行う。このとき、既に手順3において低優先度通信の経路がQoS制御部を持つ第1IP電話機114に変更されているため、その通信データ2061は第1IP電話機114に送信される。
(4)
Step S1406: Next, the
第1IP電話機114は、その通信データ2061を受信し、詳細制御(S2001)を行い送信する。以下に、受信処理および送信処理(詳細制御含む)の一例について図17および図21、図22、図23を参照しながら説明する。
The
〔受信処理〕
第1IP電話機114に迂回してきたEthernet(登録商標)フレーム(図21(a))は、PHY部172を経由してEthernet(登録商標)MAC部171で、そのフレームが抽出される。Ethernet(登録商標)MAC部171では、抽出したフレームの宛先アドレス(DA)、送信元アドレス(SA)、タイプ、ペイロードデータ、をQoS制御部121内の解析部127に送る。
[Reception processing]
The Ethernet (registered trademark) frame (FIG. 21A) detoured to the
解析部127では、図22に示す動作をする。すなわち、Ethernet(登録商標)MAC部171からEthernet(登録商標)フレーム(DA、SA、タイプ、データ)を受け取る(図22のS601)と、そのタイプ領域から該フレームにIPプロトコルパケットが格納されているかどうか調べる。タイプの値が、0x0800ならこれはIPプロトコルであり、自装置(第1IP電話機114)が受けとる候補となる(S602)。次いで、S603で示すように、Ethernet(登録商標)フレーム(図21(b))内のIPヘッダ(図21(c))から宛先IPアドレスを調べ、それが受信対象であるかどうか判断する。受信対象ならば、フレームは上位の処理部であるTCP/IP処理部124へ送る(S604)。S602においてIPプロトコルで無いものや、S603において自分宛で無いものは、調整部126に書き込まれ(S605)、調整部126によって、フレームのDAとSAが書き換えられる(S605)。具体的な書き換える内容については、後述する。なお、調整部126は、フレームを蓄積可能な蓄積部を有している。また、蓄積部は調整部126に含まれている必要は無く、調整部126とは独立に設けられていても良い。
The
TCP/IP処理部124では、解析部127から受け取ったEthernet(登録商標)フレームに対してTCP/IPプロトコル処理を行い、IP電話アプリ122などの適切な端末アプリケーションに伝える。
The TCP /
〔送信処理〕
IP電話アプリ122からの送出データは、上位の処理部であるTCP/IP処理部124によって送信プロトコル処理が施されてEthernet(登録商標)フレームが構成され、QoS制御部121内の選択部128に送出の要求が出される。
[Transmission process]
The transmission data from the
選択部128では、図23に示す動作をする。すなわち、TCP/IP処理部124からの送出要求があると(S701)、該フレームは読み出されて(S702)、Ethernet(登録商標)MAC部171へ送信される(S705)。一方、TCP/IP処理部124からの要求が無い場合には(S701)、次いで調整部126からの送信要求が無いかチェックする(S703)(なお、経路変更制御部からの制御データパケット送信要求などがあれば、調整部126からの送信と同様に扱われる)。調整部126からの送信要求があれば、調整部126からフレームが読み込まれ(S704)、Ethernet(登録商標)MAC部171へ送信される(S705)。フレーム送信が終われば(S705)、再びTCP/IP処理部124からの送信要求が無いかどうかのチェックを行う(S701)。
The
送信すべきフレームを受け取ったEthernet(登録商標)MAC部171は、FCS(フレームチェックシーケンス)を付与するなどMAC処理を行って伝送路へPHY部172経由でフレームを送出する。
The Ethernet (registered trademark)
特に、これら解析部と調整部と選択部の各部をハードウェアで実現することにより、端末アプリケーションやTCP/IP処理を実行するCPUは、自装置宛てではないフレームを処理することが避けられるため、PC111の送受信フレームに影響されることがなくなる。
In particular, by realizing each of the analysis unit, the adjustment unit, and the selection unit in hardware, a CPU that executes a terminal application or TCP / IP processing can avoid processing a frame that is not addressed to its own device. The transmission / reception frame of the
いまここに、PC111からサーバ113宛に送出するフレームに対して、以上のように動作する第1IP電話機114がどのように作用して優先制御が行われるのかを説明する。
Now, how the
まず、上述したように、PC111からサーバ113宛のEthernet(登録商標)フレームは、第1IP電話機114経由となる。その場合、PC111から送出されるEthernet(登録商標)フレームは、当初は第1ルータ112のMACアドレスを宛先アドレスとして送っていたが、経路変更によりARPテーブル等が書き換えられた後は第1IP電話機114のMACアドレスが宛先アドレスとなる。但し、通信相手であるサーバ113には変りがないので、宛先IPアドレスはサーバ113のIPアドレスのままである。
First, as described above, an Ethernet (registered trademark) frame addressed to the
PC111から送出されるEthernet(登録商標)フレームは宛先MACアドレスが第1IP電話機114であるため、第1IP電話機114に迂回されて届くことになる。第1IP電話機114においては、該フレームの宛先IPアドレスは自分でなくサーバ113であるので、解析部127では図5を使って上述したように調整部126に対して書き込むことになる。即ち、宛先MACアドレスは第1IP電話機114に設定されているが、上位プロトコルの宛先IPアドレスは本来の宛先であるサーバ113のIPアドレスが設定されている。このため、PC111からサーバ113宛に送出されたが、ARPテーブルの書き換えによって第1IP電話機に迂回してサーバ113に送出されるEthernet(登録商標)フレームと、第1IP電話機114自身を宛先とするEthernet(登録商標)フレームとを解析部127において区別することが出来る。また、調整部126では格納されたフレームの宛先MACアドレスであるDAを第1ルータ112のMACアドレスに(図18に示すように中継されたパケットは一旦ルータへ転送された後(S2002)、サーバ113へ転送されるため(S2003))、また送出元MACアドレスであるSAを自分のMACアドレスに書き換える。調整部126に格納されたPC111の送出フレームは、選択部128において図6を使って上述したように選択多重される。このときに、第1IP電話機114のIP電話アプリからの送出フレームがあれば、それを優先して選択送出することになるため、第1IP電話機114において自送出フレーム(音声データ)を、PC111送出フレームに対して優先することになる。
Since the destination MAC address of the Ethernet (registered trademark) frame transmitted from the
図24、35、36を用いて、第1IP電話機114からの送出フレーム(自送出フレーム)とPC111からの受け取った中継フレームの、選択部における到着(送出要求)と送出(読み出し)の関係を示す。これらは、ここまで説明してきた送受信、中継処理の詳細な動作(調整部126がバッファを持つかどうかや、LAN回線107が全二重か半二重かによって異なる)を説明するためのものである。
24, 35, and 36, the relationship between the arrival (transmission request) and transmission (reading) at the selection unit of the transmission frame from the first IP telephone 114 (own transmission frame) and the relay frame received from the
まず、図24は、調整部126がバッファを持ち、LAN回線107が全二重の場合である。
First, FIG. 24 shows a case where the
(a)と(e)の場合:中継フレームが到着したときに自送出フレームが無く、中継フレームの送出が完了したときにも自送出フレームが無い場合は、そのまま中継される。 In the case of (a) and (e): When there is no self-sending frame when the relay frame arrives and when there is no self-sending frame when transmission of the relay frame is completed, it is relayed as it is.
(b)の場合:中継フレームが到着したときに自送出フレームが無かったが、中継フレームを送出しているときに自送出フレームの送出要求が発生した場合は、中継フレームの送出が時刻t3で完了すると、たとえ調整部126から次の中継フレームの送信要求があったとしても、すぐに自送出フレームが送出され、時刻t4で送出完了となる。
In the case of (b): There is no self-sending frame when the relay frame arrives, but when a sending request for the self-sending frame is generated when the relay frame is being sent, the relay frame is sent at time t3. Upon completion, even if there is a request for transmission of the next relay frame from the
(c)と(d)の場合:自送出フレームを送信している間に、中継フレームが到着した場合であり、中継フレームは自送出フレームの送出完了次第(時刻t2)、中継フレームを送出始める。調整部126におけるバッファの大きさとしては、フレームが格納できるだけの大きさを想定しているため、自送出フレームの送出中に中継フレームを待たせることができる。
Cases (c) and (d): This is a case where the relay frame arrives while the self-sending frame is being transmitted, and the relay frame starts to send the relay frame as soon as the self-sending frame has been sent (time t2). . Since the size of the buffer in the
一方、調整部126におけるバッファのサイズが小さい、例えばエラスティックメモリ相当なら、図25に示すように、自送出フレームを送出中に中継フレームが到着した場合(同図8の(c)(d))には、該中継フレームは廃棄されることになる。
On the other hand, if the buffer size in the
また、調整部126におけるバッファはフレームを格納できる容量を有し、伝送路が半二重の場合には、図26に示すような送出タイミングになる。すなわち、半二重伝送路であるから、受信中には送出できないことになる。
Further, the buffer in the
(a)の場合:自送出フレームは中継フレームを送出完了するまで送出できない。 In the case of (a): the self-sending frame cannot be sent until the relay frame is completely sent.
(b)の場合:中継フレームは到着完了ではあるが、自送出フレームがあるため、まず自送出フレームを送出し終わってから、中継フレームを送出する。 In the case of (b): Although the relay frame has completed arrival, since there is a self-sending frame, the relay frame is sent first after sending the self-sending frame.
(c)の場合:自送出フレームを送出中のため、該タイミングで中継フレームを受信できない。中継フレームは(d)のタイミングの到着となる。 In the case of (c): Since the self-sending frame is being sent, the relay frame cannot be received at this timing. The relay frame arrives at the timing (d).
(d)と(e)の場合:中継フレームが到着したとき、自送出フレームが無いため、中継フレームの受信が完了次第、送出する。 In the case of (d) and (e): When the relay frame arrives, there is no self-sending frame, so that it is sent as soon as the reception of the relay frame is completed.
なお、ここまでの説明では選択部128は、TCP/IP処理部124からの高優先度通信の送信要求がない場合にのみ低優先度通信の通信データ2062を送信しているが、高優先度通信のデータの有無にかかわらず、常に一定時間経過後にバッファから低優先度通信装置の送信データを取り出してネットワークに出力しても良い。このように常に一定時間経過後に低優先度通信をネットワークに出力することで、高優先度通信の有無にかかわらず高優先度通信のQoSを確保するための制御を行うことができる。
In the description so far, the
<経路変更後の詳細制御>
なお、ここまでは本発明のQoS制御部121を有する第1IP電話機114で行う詳細制御が、図30で専用ルータが行っているような優先制御であるとして説明したが、その他一般によく知られる優先制御手法のいずれを用いてもかまわない。
<Detailed control after route change>
The detailed control performed by the
ただし、このような高優先度通信データ、低優先度通信の間の優先制御が行えたのは、図16では本発明が高優先度通信の終端装置である第1IP電話機114の一機能部であったためである。第1IP電話機114が、高優先度通信の終端装置と同一の機器でなかった場合、例えば前述の図9の1583の位置などの場合は、これまでに述べたさまざまな経路変更方法を用いて、高優先度通信の経路も第1IP電話機114を経由するように変更した後に、高優先度通信と低優先度通信の間の優先制御を選択部128において行えばよい。なお、このときの高優先度通信、低優先度通信の通信経路はそれぞれ前述の図9の経路変更後のIP電話−IP電話間の通信1531、および経路変更後のPC−サーバ間の通信133のようになる。また、この場合、選択部128は、低優先度通信と高優先度通信を区別するための優先度情報として、低優先度通信、もしくは高優先度通信データを特徴付けるIPアドレスやトランスポートレイヤプロトコル(TCPやUDP)、ポート番号などの情報を優先度情報保持部841から選択部128に渡す必要がある(S1953)。なお、優先度情報保持部841が持つこれらの情報は、既定の値であってもよいし、ユーザインタフェースから入力されたものであったものでもよいし、ネットワークを利用した何らかの手段により獲得してもよい。
However, priority control between such high-priority communication data and low-priority communication can be performed in FIG. 16, in which one function unit of the
また、QoS制御部121を有する、上記第1IP電話機114を一例とする本発明の通信装置が高優先度通信の終端装置と異なる装置であっても高優先度通信の経路を変更せずに行える詳細制御も存在する。これらの場合には調整部126、は解析部127から受け取った低優先度通信を直接、選択部128に渡すのではなく一旦調整部126に渡し、調整部126から返ってきたデータを選択部に渡すように動作する。また、これらの場合には、選択部128は優先制御を行う必要はなく受け取ったデータを順に送信すればよい。
Further, even if the communication device of the present invention having the
以下にはこのような場合の詳細制御の例をいくつか述べるが、これら一部は調整部126において処理を行うものである。
Some examples of detailed control in such a case will be described below, but some of them are processed by the
1.本発明の通信装置の調整部126は低優先度通信のパケットの一部または全部を破棄する。
1. The
2.本発明の通信装置の調整部126は、低優先度通信がTCP(Transmission Control Protocol)であった場合、TCPヘッダに存在するウィンドウフィールドの値をより小さな値に書き換え、本来のそのパケットの宛先へ転送する。本来の宛先である装置は、このパケットを受信するとTCPの一般的なフロー制御により、以降データ送信レート(ウィンドウサイズ)を下げる。前述のようにすることで、宛先である装置は低優先度通信装置への送信データの送信レートを制御するが、逆に低優先度通信装置から相手先の通信装置への送信レートを制御するデータを生成し、低優先度通信装置に送信しても良い。
2. When the low-priority communication is TCP (Transmission Control Protocol), the
3.本発明の通信装置の調整部126は、低優先度通信がTCP(Transmission Control Protocol)であった場合、Ack(Acknowledgment:受信確認応答)パケットのTCPヘッダに含まれるシーケンス番号を持つAckパケットを一つもしくは複数生成し、本来のそのパケットの宛先へ転送する。本来の宛先である装置は、これらの複数のAckパケットを受信すると、TCPのフロー制御により、以降データ送信レート(ウィンドウサイズ)が下げる。
3. When the low-priority communication is TCP (Transmission Control Protocol), the
4.本発明の調整部126は、低優先度通信がTCP(Transmission Control Protocol)であった場合、受信してから本来の宛先へ転送するまで一定時間遅延させる。このときTCPのフロー制御により次のパケットを送信するタイミングも同様に遅延していくため、以降データ送信レートが下がる。
4). When the low-priority communication is TCP (Transmission Control Protocol), the
5.本発明の通信装置の経路変更制御部842は、高優先度通信の品質を保持するために設定されたQoS値を保持するQoS値保持部(図示せず)をさらに有していても良い。そして、経路変更制御部842は、さらに高優先度通信の品質を示す値を通信のトラフィック量に基づいて算出し、その算出された品質を示す値と前記QoS値とを比較する。ここで、算出された品質を示す値がQoS値よりも小さい場合は、経路変更制御データを送信する。よって、高優先度通信の品質の低下に応じて低優先度通信の通信経路を変更することで、必要な期間のみ高優先度通信の通信経路を確保することができ、それ以外の期間における低優先度通信への影響をなくすことができる。なお、高優先度通信の品質を示す値は、トラフィック量の他、電話に使用されるアプリケーションや音質を表す値などからも取得することができる。
5. The path change
<パケットサイズの変更制御>
また、経路変更後の詳細制御において、ここまで述べた優先制御に加えて低優先度通信のパケットサイズを小さくするための処理を行なうことによって、よりIP電話通信のQoSを向上させることができる。
<Packet size change control>
Further, in the detailed control after the route change, the QoS of the IP telephone communication can be further improved by performing a process for reducing the packet size of the low priority communication in addition to the priority control described so far.
低優先度通信のパケットサイズが大きい場合にIP電話通信のQoSが低下する現象については、「背景技術」において現象4として既に説明したためここでは説明を省略する。
The phenomenon that the QoS of the IP telephone communication is lowered when the packet size of the low priority communication is large has already been described as the
低優先度通信のパケットサイズを小さくする方法は大別して、(1)QoS制御装置が、受信した低優先度通信のパケットを分割して送信する方法、(2)低優先度通信装置(例えばPC111など)が、自装置が送信するパケットのサイズそのものを小さくする方法、の2種類があるが、以下ではそれぞれの方法についていくつか例をあげて説明する。 Methods for reducing the packet size of low-priority communication are broadly divided into (1) a method in which the QoS control device divides and transmits received low-priority communication packets, and (2) a low-priority communication device (for example, PC111). Etc.), there are two types of methods for reducing the size of the packet itself transmitted.
(1)QoS制御装置が受信した低優先度通信のパケットを調整部126において分割(フラグメント)して送信する方法
QoS制御装置が受信した低優先度通信のパケットを分割して送信する方法としては、IPフラグメント処理を行なうのが最も簡単である。通常ルータによるIPフラグメントは、ルータが転送するパケットのサイズがアクセス回線のMTU(Maximum Transfer Unit)を超えている場合に、そのパケットをMTU以下のサイズの複数のパケットに分割するためのものである。しかし、ここではアクセス回線のMTU値にかかわらず、例えば1500バイト(IPヘッダ20バイトを引いたIPデータのサイズは1480バイトとなる)のパケットを300バイト(IPデータサイズは280バイト)の複数のパケットに分割するなどを行なう。これにより、フラグメントされた各パケットがアクセス回線に送信されるのにかかる時間(音声データがルータにおいて待たされる時間の最大値)は、300/1500=5分の1となる。よって、IP電話通信の遅延時間の増大やゆらぎを抑えることができる。
(1) Method of Dividing (Fragmenting) Low-priority Communication Packets Received by QoS Control Device by
ここでIPフラグメントが発生した場合のパケットの流れを、図27を用いて簡単に説明する。まず、PC111は通常通り1500バイトのデータパケット2601を送信する。ここで、上述の通り、低優先度通信であるPC111の通信経路の宛先は、高優先度通信である第1IP電話機114に変更されている。PC111からのデータパケット2601を受信した本発明の第1IP電話機114のQoS制御部121は、まずIPフラグメント処理を行なう。そして、QoS制御部121は、分割した複数のデータパケット2611〜2616をサーバ113に送信する。なお、フラグメントされた各データパケット2611〜2616には、通常のIPフラグメントと同様に、元のデータパケット2601における各データパケットの位置関係を示す値が、IPヘッダのフラグメントオフセットフィールドに設定される。つまり、各データパケットに含まれるデータの先頭が、元のデータパケット2601のデータの先頭から数えてどの位置にあるかを示す値が設定される。また、最後のフラグメントパケット2616以外のフラグメントパケットでは、後続のフラグメントパケットが存在することを示すモアフラグメントフラグが設定される。
Here, the flow of a packet when an IP fragment occurs will be briefly described with reference to FIG. First, the
なお、本発明におけるデータの分割方法は任意のものを用いてよく、IPフラグメントに限定するものではない。例えばIPフラグメントによる分割以外にも、一連のIPパケットからTCPのデータストリームを取り出し、再度そのデータを適当なサイズに区切りそれぞれをIPパケットとして送出する方法、データリンク層において一つのIPパケットを複数のデータ列に分割する方法なども可能である(Ethernet(登録商標)においてはプロトコル上この方法は利用できないが、今後このような方法が可能なデータリンクプロトコルが規定された場合に利用可能となる)。 The data dividing method in the present invention may be any method and is not limited to IP fragments. For example, in addition to the division by IP fragment, a method of extracting a TCP data stream from a series of IP packets, dividing the data again into an appropriate size, and sending each as an IP packet, a plurality of IP packets in a data link layer It is also possible to divide the data sequence into data strings (the Ethernet (registered trademark) protocol cannot use this method, but it can be used when a data link protocol capable of such a method is defined in the future). .
また、IPヘッダのフラグメント禁止ビットがセットされている場合や、IPv6でのIPフラグメントに関する規定では、中継装置におけるフラグメントを行なうことは禁止されている。しかし、これらの規定に反してIPフラグメントを行なっても正常に通信を継続することは可能であり、本発明はこれらのパケットに対するIPフラグメントを行なう場合も含むものである。 In addition, when the fragment prohibition bit of the IP header is set, or in the provisions regarding IP fragments in IPv6, it is prohibited to perform fragmentation in the relay device. However, even if IP fragmentation is performed against these rules, it is possible to continue communication normally, and the present invention includes the case where IP fragment is performed for these packets.
(2)低優先度通信の送信元装置が送信するパケットのサイズを小さくする方法
低優先度通信の送信元が送信する時点でのパケットサイズを小さくする方法として、TCPのSYNパケットに含まれるMSS(Maximum Segment Size)を変更する方法や、ICMP宛先到達不能要断片化(Destination Unreachable Fragment Needed)パケットを利用して低優先度通信装置のMTU(Maximum Transfer Unit)を変更する方法などがある。ただし、本発明はこれらの方法に限るものではない。
(2) A method of reducing the size of a packet transmitted by a low-priority communication source device As a method of reducing the packet size at the time of transmission by a low-priority communication source device, an MSS included in a TCP SYN packet There are a method of changing (Maximum Segment Size), a method of changing an MTU (Maximum Transfer Unit) of a low-priority communication device using an ICMP destination unreachable Fragment Needed packet, and the like. However, the present invention is not limited to these methods.
(2−1)MSSの変更
まず、SYNパケットのMSSを変更する方法について説明する。図28は、MSSオプション付きのTCP SYNパケットのフォーマットである。MSSとはTCPにおいて規定される値で、データを分割する際の最大データサイズである。MSSは、アプリケーションから受け取ったデータを各IPパケットに格納するために規定される値である。MSSの決定は、次のように行われる。まず、TCPセッションの開始時に双方の装置からSYNパケットが送信され、そのSYNパケットに含まれるMSSフィールドの値が比較される。そして、これらのうち小さいほうのMSSが選択されることによりMSSが決定される。
(2-1) Changing MSS First, a method for changing the MSS of a SYN packet will be described. FIG. 28 shows a format of a TCP SYN packet with the MSS option. MSS is a value defined in TCP and is the maximum data size when data is divided. The MSS is a value defined for storing data received from an application in each IP packet. The MSS is determined as follows. First, a SYN packet is transmitted from both devices at the start of a TCP session, and the value of the MSS field included in the SYN packet is compared. The MSS is determined by selecting the smaller MSS among these.
この仕組みを利用し、低優先度通信の送信元装置が送信するパケットのサイズを小さくさせる手順を、図29を用いて説明する。ここで、上述の通り、低優先度通信であるPC111の通信経路の宛先は、高優先度通信である第1IP電話機114に変更されている。
A procedure for using this mechanism to reduce the size of a packet transmitted by a transmission source device of low priority communication will be described with reference to FIG. Here, as described above, the destination of the communication path of the
まず、PC111は、TCPセッションを開始する際にサーバ113に対してSYNパケット2701を送信する。このときPC111は、MSSフィールドの値に1460を設定するものとする(EthernetのMTUサイズ1500バイトからIPヘッダ(20バイト)およびTCPヘッダ(20バイト)を差し引いた値がよく用いられる)。
First, the
上述のように経路変更が行われていることにより、第1IP電話機114は、PC111がサーバ113に送信したSYNパケットを受信する。そして、第1IP電話機114のQoS制御部内の調整部126は、SYNパケットのMSSフィールドの値をより小さな値、例えば260に変更し、サーバ113に転送する(S2711)。なお、QoS制御部は、このときTCPヘッダ内のチェックサムフィールドも修正する必要がある。
As the route is changed as described above, the
次に、サーバ113は、受信したSYNパケットのMSSフィールドの値260と、自身が送信するSYNパケットに設定するMSSの値(ここでは、1460とする)とを比較する。そして、サーバ113は、小さいほうの値である260を、サーバ113のMSS値として設定する(S2712)。
Next, the
次に、サーバ113はPC111に対してSYNパケットを送信する。このときサーバ113は、MSSフィールドの値に1460を設定する。上述のように経路変更が行われているため、第1IP電話機114は、サーバ113からSYNパケットを受信する。第1IP電話機114の調整部126は、受信したSYNパケットのMSSフィールドの値をより小さな値、例えば260に変更し、PC111に転送する(S2713)。なお、このときもTCPヘッダ内のチェックサムフィールドも修正する必要がある。
Next, the
次に、これを受信したPC111では、受け取ったSYNパケットのMSSフィールドの値260と、自身が送信するSYNパケットに設定したMSSの値である1460とを比較する。そして小さいほうの値である260を、PC111のMSS値として設定する(S2714)。以降、PC111、およびサーバ113が送信するTCPパケットのサイズは300バイト(TCPデータ260バイト+TCPヘッダ20バイト+IPヘッダ20バイト)となる。
Next, the
なお、ここでは双方の装置が送信するSYNパケットのMSSフィールドを書き換えるとしたが、PC111から送信するパケットのサイズだけを小さくしたい場合は、S2711は行なわず、S2713だけを行なえばよい。また、S2713を行なわずS2711だけを行なうようにすればサーバ113から送信されるパケットのサイズを小さくすることも可能である。
In this example, the MSS field of the SYN packet transmitted by both apparatuses is rewritten. However, when only the size of the packet transmitted from the
(2−2)MTUの変更
次に、ICMP宛先到達不能要断片化パケット(図30参照)を利用する方法について説明する。この方法は、パケットを分割して断片化する必要があることを装置に通知し、その通知に基づいて装置がパケットサイズを設定するものである。
(2-2) Change of MTU Next, a method of using the ICMP destination unreachable fragmented packet (see FIG. 30) will be described. In this method, the device is notified that the packet needs to be divided and fragmented, and the device sets the packet size based on the notification.
図30は、ICMP宛先到達不能要断片化パケットのフォーマットである。各通信装置に設定されるMTU値としては、送信する回線で利用されるデータリンク層プロトコルにおいて規定される最大送信データサイズが通常設定される。しかし、ICMP宛先到達不能要断片化パケットを例えばPC111等の通信装置が受信した場合、PC111が送信パケットに設定するMTU値がそのMTUフィールド(2933)に含まれるMTU値により上書きされる。通信装置のMTU値が変更された場合、以降その通信装置が送信するIPパケットのサイズは変更後のMTU値以下となる。
FIG. 30 shows a format of an ICMP destination unreachable fragmented packet. As the MTU value set in each communication apparatus, the maximum transmission data size defined in the data link layer protocol used in the transmission line is normally set. However, when a communication device such as the
ICMP宛先到達不能要断片化パケットを利用して、低優先度通信装置のMTUを小さくする手順を、図30、図31を用いて説明する。まずPC111は、通常のMTU値1500にしたがって1500バイトのデータパケット2801を送信する。上述のように経路変更が行われていることにより、本発明の第1IP電話機114はこのパケットをPC111から受信する。第1IP電話機114のQoS制御部の調整部126は、図30のICMP宛先到達不能要断片化パケットの一部2934に設定するための情報(受信したパケットの先頭から最低64バイトのデータ)を取得する(S2811)。なお、受信したデータはそのままサーバ113にデータパケット2802として転送する。
A procedure for reducing the MTU of the low-priority communication apparatus using the ICMP destination unreachable fragmentation packet will be described with reference to FIGS. 30 and 31. FIG. First, the
次に、第1IP電話機114のQoS制御部の調整部126は、ICMP宛先到達不能要断片化パケット2803を生成し、PC111に送信する(S2812)。このICMP宛先到達不能要断片化パケットのIPヘッダ2931の送信元IPアドレスには第1ルータ112のIPアドレスを、宛先IPアドレスにはPC111のIPアドレスを設定する。また、ICMPヘッダ2932では、このパケットが宛先到達不能要断片化パケットであることを示すための既定の値を設定する。また、MTU値として、低優先度通信装置が送信するパケットサイズとして例えば「576」を設定する。さらに、受信パケットの一部2934には、S2811で取得した受信パケットの情報を設定すればよい。
Next, the
次に、ICMP宛先到達不能要断片化パケット2803を受信したPC111は、自身のMTU値を、指定された576に変更する(S2813)。以降、PC111が送信するデータパケット2804のサイズは最大で576バイトとなる。これにより、第1IP電話機が転送するPC111のデータパケットのサイズが小さくなり、IP電話通信のQoSを向上させることができる。
Next, the
なお、ここでMTU値として576を指定するとしたが、IP電話通信のQoSを確保できるサイズであれば任意の値を使用してよい。ただし、低優先度通信装置の実装によっては、576未満のMTU値を指定されたICMP宛先到達不能要断片化パケットを受信してもMTU値を変更しない実装も多いため、576以上を指定したほうがよりその効果が確実となる。 Note that although 576 is specified as the MTU value here, any value may be used as long as it can secure the QoS of IP telephone communication. However, depending on the implementation of the low-priority communication device, there are many implementations that do not change the MTU value even if an ICMP destination unreachable fragmented packet with an MTU value less than 576 is specified, so it is better to specify 576 or higher. The effect is more certain.
また、ここまではIPv4ネットワークにおいて利用されるICMP宛先到達不能要断片化パケットを用いる方法について述べた。しかし、IPv6ネットワークの場合にはICMPv6パケット過大パケットが同様の機能を持つため、このパケットを利用することで低優先度通信装置のMTUを変更することができる。また、ICMPv6ルータ通知パケットにおいてMTUオプションを指定することによっても同様の効果を得ることができる。 So far, the method using the ICMP destination unreachable fragmented packet used in the IPv4 network has been described. However, in the case of the IPv6 network, the ICMPv6 packet excessive packet has the same function, and therefore the MTU of the low priority communication apparatus can be changed by using this packet. The same effect can be obtained by specifying the MTU option in the ICMPv6 router notification packet.
また、例えばPC111がパケットの分割を禁止するフラグメント禁止フラグを立てて、パケットを送信したとする。この場合、このパケットを受信した第1IP電話機114は、フラグメント禁止フラグにより、受信したパケットを分割することができない。しかし、上述のように第1IP電話機114がICMP宛先到達不能要断片化パケットを送信して、PC111のMTU値を変更することができる。よって、パケットを受信した装置が、受信したパケットを分割できない場合であっても、パケットのサイズを小さくすることが可能である。
For example, it is assumed that the
また、上述の(2−1)のMSSの変更はTCPヘッダ内のMSSオプションの変更により行われるため、UDPには用いることができない。しかし、上述の(2−2)のMTU値を変更する方法は、TCP及びUDPともに適用することができる。 Further, since the change in the MSS in (2-1) is performed by changing the MSS option in the TCP header, it cannot be used for UDP. However, the method (2-2) for changing the MTU value described above can be applied to both TCP and UDP.
<その他>
なお、<適用環境>、<設置位置>、<経路変更方法>、<経路変更のタイミングに>については第1の実施形態と同じであるため省略する。
<Others>
Note that <applied environment>, <installation position>, <route change method>, and <at the timing of route change> are the same as those in the first embodiment, and thus are omitted.
以上のような動作を行う本発明の通信装置を利用することによって、低優先度の通信と高優先度の通信が競合するが、優先制御が行われていないネットワークにおいて、ルータを置き換えることなく優先制御機能を実現することができ、ユーザがプロバイダを変更せずにIP電話などのリアルタイム通信を容易に享受することができる。 By using the communication device of the present invention that performs the above operation, low priority communication and high priority communication compete, but priority is not replaced without replacing routers in networks where priority control is not performed. The control function can be realized, and the user can easily enjoy real-time communication such as an IP phone without changing the provider.
なお、本発明の通信装置は、相手先の通信装置に送信する送信データを生成する送信データ生成部をさらに含み、前記送信データが高優先度通信データである場合、選択部は送信データを優先的に送信するように選択するようにしても良い。これにより、通信装置自身が高優先度の送信データを他の通信装置に送信する場合には、中継の必要な低優先度通信データよりも自身の高優先度の送信データを優先的に送信することができる。また、前述の選択部は、受信する複数の受信データの中のうち高優先度通信データを優先的に送信するように選択するようにしても良い。これにより、通信装置が複数の通信装置から複数の受信データを受信して、他の通信装置に中継する必要がある場合、こららの受信データのうち最も高優先度の受信データを優先的に送信することができる。 The communication device of the present invention further includes a transmission data generation unit that generates transmission data to be transmitted to the counterpart communication device, and when the transmission data is high priority communication data, the selection unit prioritizes the transmission data. It is also possible to select to transmit automatically. Thus, when the communication device itself transmits high-priority transmission data to another communication device, it transmits the high-priority transmission data with priority over the low-priority communication data that needs to be relayed. be able to. In addition, the above-described selection unit may select so as to preferentially transmit high priority communication data among a plurality of received data to be received. Thus, when the communication device receives a plurality of received data from a plurality of communication devices and needs to relay to other communication devices, the received data with the highest priority among these received data is given priority. Can be sent.
(その他の実施形態例)
なお、本発明で説明した各実施の形態は、上述の処理手順をCPUに実行させるためのプログラムをCPUに実行させることによっても実現することが出来る。この場合、当該プログラムを記録媒体に格納し、その内容を記憶した装置の記憶装置(ハードディスクなど)から実行させても良いし、記録媒体から直接実行しても良い。ここでの記録媒体は、ROMやRAM、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスクなどの磁気ディスクメモリ、CD−ROMやDVD、BDなどの光ディスク、メモリカードなどの記録媒体をいう。
(Other embodiment examples)
Each embodiment described in the present invention can also be realized by causing the CPU to execute a program for causing the CPU to execute the above-described processing procedure. In this case, the program may be stored in a recording medium and executed from a storage device (such as a hard disk) of the device that stores the contents, or may be directly executed from the recording medium. The recording medium here refers to a recording medium such as a semiconductor memory such as a ROM, a RAM, or a flash memory, a magnetic disk memory such as a flexible disk or a hard disk, an optical disk such as a CD-ROM, DVD, or BD, or a memory card.
また、各実施の形態で説明したQOS制御部の機能を集積回路であるLSIとして実現しても良い。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。 The functions of the QOS control unit described in each embodiment may be realized as an LSI that is an integrated circuit. The name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。 Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation with a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
本発明にかかる本発明の通信装置は、低優先度の通信と高優先度の通信が競合するが、優先制御が行われていないネットワーク一般に対して適用できる。例えば家庭でのインターネット接続環境におけるアクセス回線(ADSL回線など)や、家庭内LANや企業内LANにおける低速な通信路(無線区間や、電灯線など)で複数の通信が競合している場合などに適用できる。 The communication device of the present invention according to the present invention can be applied to a general network in which priority control is not performed, although low priority communication and high priority communication compete. For example, when multiple communications are competing on an access line (such as an ADSL line) in a home Internet connection environment, or a low-speed communication path (such as a wireless section or a power line) in a home LAN or corporate LAN. Applicable.
1、101:第1家庭
2、102:インターネット
3、103:第1ISP
4、104:第2家庭
5、105:第2ISP
6、106:アクセス回線
7、107:LAN回線
11、111:PC
12、112:第1ルータ
13、113:サーバ
14、114:第1IP電話機
16、116:第2ルータ
115:架空の装置
17、117:第2IP電話機
121、621:QoS制御部
122:音声データ生成部
123:通信処理部
131:PC−サーバ間の通信
132:IP電話−IP電話間の通信
133:第2の実施形態における経路変更後のPC−サーバ間の通信
711 QoS制御装置
841 優先度情報保持部
842 経路変更制御部
1021 PCのARPテーブル
1621 PCのルーティングテーブル
1941 受信データ処理部
1, 101:
4, 104: second home 5, 105: second ISP
6, 106:
12, 112:
115:
121, 621: QoS control unit 122: voice data generation unit 123: communication processing unit 131: communication between PC and server 132: communication between IP phone and IP phone 133: PC after route change in the second embodiment Communication between
Claims (23)
各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段と、
前記優先度情報に基づいて、低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段と、
を含むことを特徴とする、通信装置。A communication device that performs communication via a network in which a plurality of communications with different priorities is performed, and a communication device that controls communication according to the priority,
Priority information holding means for holding priority information related to the priority of each communication;
Based on the priority information, the first control data for changing the communication path of the low priority communication is generated, and the low priority communication device that performs the low priority communication or another communication device via the network A path change control means for transmitting the first control data to a relay device that relays low priority communication performed between them;
A communication apparatus comprising:
前記低優先度通信装置から前記ネットワークへの送信データの出力を制御する通信制御手段をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の通信装置。The route change control means changes the destination of the communication route of the low priority communication included in the first control data to an address of a communication device that controls communication according to the priority,
The communication apparatus according to claim 1, further comprising communication control means for controlling output of transmission data from the low priority communication apparatus to the network.
少なくとも1の受信データの送信先が自装置であるか否か、かつ前記受信データが前記低優先度装置からの低優先度通信データであるか否かを解析する解析手段と、
前記解析手段による解析結果に応じて、送信先が自装置以外である低優先度通信データよりも、高優先度通信データを優先的に選択してその送信先に送信するように制御する選択手段とを有することを特徴とする、請求項3に記載の通信装置。The communication control means includes
Analyzing means for analyzing whether or not the transmission destination of at least one received data is its own device, and whether or not the received data is low priority communication data from the low priority device;
Selection means for controlling to select high-priority communication data preferentially over lower-priority communication data whose destination is other than its own device and transmit to the destination according to the analysis result by the analysis means The communication apparatus according to claim 3, further comprising:
前記解析手段による解析の結果として、送信先が自装置以外である低優先度通信データの送信元アドレスを自装置のアドレスに、前記低優先度通信データの宛先アドレスを経路変更前の低優先度通信装置から送信された低優先度通信データの元の宛先アドレスに書き換えるアドレス書換処理を行う調整手段をさらに有し、
前記調整手段は、前記アドレス書換処理後の低優先度通信データを前記選択手段に送信することを特徴とする、請求項4に記載の通信装置。The communication control means includes
As a result of the analysis by the analyzing means, the source address of low priority communication data whose destination is other than the own device is the address of the own device, and the destination address of the low priority communication data is the low priority before the route change. It further has an adjusting means for performing address rewriting processing for rewriting to the original destination address of the low priority communication data transmitted from the communication device,
The communication apparatus according to claim 4, wherein the adjustment unit transmits low priority communication data after the address rewriting process to the selection unit.
前記解析手段は、前記受信データの宛先が自装置であるかどうかを、前記受信データのIPヘッダを解析し宛先が自装置のIPアドレスであるかどうかにより判断し、
前記受信データの宛先が自装置である場合には前記上位層処理部に前記受信データを送信し、
宛先が自装置以外の場合は、前記選択手段に前記受信データを送信することを特徴とする請求項4に記載の通信装置。As a result of analysis by the analysis means, further includes an upper layer processing unit that processes received data whose destination is the own device,
The analysis means determines whether or not the destination of the received data is its own device by analyzing the IP header of the received data and whether or not the destination is the IP address of its own device,
If the destination of the received data is its own device, send the received data to the higher layer processing unit,
The communication apparatus according to claim 4, wherein, when the destination is other than the own apparatus, the reception data is transmitted to the selection unit.
前記低優先度通信データの一部または全部を破棄する調整手段をさらに有し、
前記調整手段は、一部または全部が破棄された後の低優先度通信データを前記選択手段に送信することを特徴とする、請求項4に記載の通信装置。The communication control means includes
An adjustment unit for discarding part or all of the low priority communication data;
5. The communication apparatus according to claim 4, wherein the adjustment unit transmits low priority communication data after a part or all of the adjustment unit is discarded to the selection unit.
前記低優先度通信の通信レートを調整するための第1調整処理を行う調整手段をさらに有し、
前記調整手段は、前記第1調整処理後の低優先度通信データを前記選択手段に送信することを特徴とする、請求項4に記載の通信装置。The communication control means includes
An adjustment unit for performing a first adjustment process for adjusting a communication rate of the low priority communication;
The communication apparatus according to claim 4, wherein the adjustment unit transmits low priority communication data after the first adjustment process to the selection unit.
前記調整手段は、前記低優先度通信データがTCPデータパケットもしくはTCPのACKパケットであった場合に、前記低優先度通信データを、前記蓄積手段を用いて一定時間蓄積した後、前記選択手段に送信することを特徴とする、請求項9に記載の通信装置。Further comprising storage means for storing the low priority communication data;
When the low-priority communication data is a TCP data packet or a TCP ACK packet, the adjustment unit accumulates the low-priority communication data for a certain period of time using the accumulation unit, and then stores the low-priority communication data in the selection unit. The communication device according to claim 9, wherein the communication device transmits.
前記低優先度通信装置からの送信データを第1の分割方法を用いて複数のデータに分割する調整手段をさらに有し、
前記調整手段は、前記第1の分割方法を用いて複数に分割されたデータを、前記選択手段に送信することを特徴とする、請求項4に記載の通信装置。The communication control means includes
An adjustment means for dividing the transmission data from the low priority communication device into a plurality of data using the first division method;
The communication apparatus according to claim 4, wherein the adjustment unit transmits data divided into a plurality of pieces using the first division method to the selection unit.
前記低優先度通信装置から受信した通信データに基づいて、前記低優先度通信装置から前記低優先度通信装置の相手先の通信装置への通信データもしくは前記低優先度通信装置の相手先の通信装置から前記低優先度通信装置への通信データのサイズを制御するための第3制御データを生成し、前記低優先度通信装置もしくは前記相手先の通信装置に送信する調整手段をさらに有することを特徴とする、請求項4に記載の通信装置。The communication control means includes
Based on the communication data received from the low priority communication device, communication data from the low priority communication device to the communication device of the counterpart of the low priority communication device or communication of the counterpart of the low priority communication device An adjustment unit for generating third control data for controlling the size of communication data from the device to the low priority communication device and transmitting the third control data to the low priority communication device or the counterpart communication device; The communication apparatus according to claim 4, wherein the communication apparatus is characterized.
前記経路変更制御手段は、前記高優先度通信装置による通信が行われている場合にのみ前記低優先度通信装置または中継装置に前記第1制御データを送信することを特徴とする、請求項1に記載の通信装置。Further comprising detection means for detecting whether communication via a network is performed by the high priority communication device;
The route change control means transmits the first control data to the low-priority communication device or the relay device only when communication by the high-priority communication device is performed. The communication apparatus as described in.
前記検出手段は、さらに高優先度通信の品質を示す値を算出し、前記算出された品質を示す値と前記QoS値とを比較し、
前記算出された品質を示す値が前記QoS値よりも小さい場合は、前記経路変更制御手段は、前記第1制御データを前記低優先度通信装置または前記中継装置に送信することを特徴とする、請求項19に記載の通信装置。QoS value holding means for holding a QoS value set to hold high priority communication quality,
The detection means further calculates a value indicating the quality of high priority communication, compares the calculated quality value with the QoS value,
When the value indicating the calculated quality is smaller than the QoS value, the path change control means transmits the first control data to the low priority communication apparatus or the relay apparatus. The communication device according to claim 19.
各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段及び、
前記優先度情報に基づいて、低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段としてコンピュータを機能させる優先制御プログラムを記録したことを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。In a plurality of communications with different priorities performed via a network, a computer-readable recording medium that records a priority control program executed by a control device that controls communication according to the priority,
Priority information holding means for holding priority information related to the priority of each communication; and
Based on the priority information, the first control data for changing the communication path of the low priority communication is generated, and the low priority communication device that performs the low priority communication or another communication device via the network A computer-readable recording medium having recorded thereon a priority control program that causes a computer to function as a path change control means for transmitting the first control data to a relay device that relays low priority communication performed between them.
各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段と、
前記優先度情報に基づいて、低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段と、
を含むことを特徴とする集積回路。In a network in which a plurality of communications with different priorities are performed, an integrated circuit that controls communications according to the priorities,
Priority information holding means for holding priority information related to the priority of each communication;
Based on the priority information, the first control data for changing the communication path of the low priority communication is generated, and the low priority communication device that performs the low priority communication or another communication device via the network A path change control means for transmitting the first control data to a relay device that relays low priority communication performed between them;
An integrated circuit comprising:
前記優先度に応じて通信を制御する通信装置は、
各通信の優先度に関する優先度情報を保持する優先度情報保持手段と、
前記優先度情報に基づいて、優先度が低い低優先度通信の通信経路を変更するための第1制御データを生成し、前記低優先度通信を行う低優先度通信装置または前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置に前記第1制御データを送信する経路変更制御手段とを含み、
前記低優先度通信装置または、前記ネットワークを介して他の通信装置間で行われる低優先度通信を中継する中継装置は、前記優先度に応じて通信を制御する通信装置から前記
第1制御データを受信し、前記低優先度通信の通信経路を変更することを特徴とする、通信システム。In a communication system in which a communication device that controls communication according to communication priority and a plurality of communication devices having different priorities are connected,
A communication device that controls communication according to the priority,
Priority information holding means for holding priority information related to the priority of each communication;
Based on the priority information, the first control data for changing the communication path of the low priority communication having a low priority is generated, and the low priority communication apparatus or the network that performs the low priority communication is used. Path change control means for transmitting the first control data to a relay device that relays low priority communication performed between other communication devices;
The low-priority communication device or a relay device that relays low-priority communication performed between other communication devices via the network includes the first control data from a communication device that controls communication according to the priority. And changing the communication path of the low-priority communication.
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