WO2020003975A1 - 通信制御装置及び通信制御方法 - Google Patents

通信制御装置及び通信制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020003975A1
WO2020003975A1 PCT/JP2019/022734 JP2019022734W WO2020003975A1 WO 2020003975 A1 WO2020003975 A1 WO 2020003975A1 JP 2019022734 W JP2019022734 W JP 2019022734W WO 2020003975 A1 WO2020003975 A1 WO 2020003975A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
data rate
queue
rate
shaping
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2019/022734
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
尊広 久保
悠 中山
大介 久野
陽一 深田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to US17/252,346 priority Critical patent/US11582155B2/en
Publication of WO2020003975A1 publication Critical patent/WO2020003975A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/22—Traffic shaping
    • H04L47/225—Determination of shaping rate, e.g. using a moving window
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/22—Traffic shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/50—Queue scheduling
    • H04L47/62—Queue scheduling characterised by scheduling criteria
    • H04L47/625—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders
    • H04L47/6255—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders queue load conditions, e.g. longest queue first
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/50—Queue scheduling
    • H04L47/62—Queue scheduling characterised by scheduling criteria
    • H04L47/625—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders
    • H04L47/627—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders policing

Definitions

  • the present invention relates to a layer 2 (hereinafter, referred to as “L2”) network technology.
  • L2 layer 2
  • Non-Patent Document 1 Centralized Radio Access Network
  • REs Radio @ Equipment
  • RECs Radio @ Equipment @ Controls
  • L2 network L2 network
  • delay-allowed traffic delay-allowed traffic
  • IoT Internet of Things
  • each L2 switch In a service flowing through a multi-service network, a large number of terminals may simultaneously connect to an application server on the network. As a result, a data flow (hereinafter, referred to as “flow”) increases, and a load may be applied to the connection destination server and the L2 network. In contrast, each L2 switch generally shapes the flow flowing through the L2 switch so that an unexpected load is not applied to the server and the L2 network.
  • a queue and a shaper are individually assigned to a plurality of flows transferred by the L2 switch, for example, when a specific flow is input at an extremely higher data rate than a normally assumed input data rate However, only the specific flow can be shaped. As described above, since shaping can be performed only on the flow in which a problem has occurred, the fairness of the entire network is improved. However, in an actual L2 switch, the number of queues and shapers may be smaller than the number of transferred flows. In this case, a plurality of flows are aggregated, and the aggregated flows are input to one queue or shaper.
  • the entire aggregated flow is The input data rate may be higher than the input data rate.
  • the shaper cannot select a flow that causes an increase in the input data rate (a flow input at a data rate much higher than an assumed input data rate) from the aggregated flows. Therefore, the shaper performs shaping on the entire aggregated flow. As a result, flows other than the flow causing the increase in the input data rate are collectively shaped at a shaping rate corresponding to a data rate higher than the normally assumed input data rate. As a result, there is a problem that the fairness of the entire network is impaired.
  • One aspect of the present invention is an observation data rate acquisition unit that acquires an observation data rate that indicates an input data rate for each queue, observed in a layer 2 switch, and a threshold storage unit that stores a predetermined threshold value for each queue.
  • a shaping rate determining unit that determines a shaping rate for each queue based on observation data based on the observation data rate acquired by the observation data rate acquisition unit and a threshold stored in the threshold storage unit;
  • a shaping rate setting unit that sets the shaping rate for each queue determined by the shaping rate determining unit for the layer 2 switch.
  • one aspect of the present invention is the communication control device described above, wherein the threshold is a registered data rate indicating a predetermined input data rate for each of the queues, and the shaping rate determining unit determines that the observed data rate is When the registered data rate is exceeded, an abnormal flow indicating a flow that causes the observed data rate to exceed the registered data rate is specified.
  • one aspect of the present invention is the communication control device described above, wherein the shaping rate determination unit is configured to include a plurality of flows each assigned to the queue whose observation data rate exceeds the registration data rate. And assigns the flow to the queue whose observed data rate exceeds the registered data rate in the changed allocation, as the abnormal flow.
  • one aspect of the present invention is the communication control device described above, wherein the threshold value is a data rate increase amount indicating a predetermined increase amount of the input data rate for each queue, and the shaping rate determining unit is When the amount of increase in the observed data rate exceeds the amount of increase in the data rate, a flow that causes the amount of increase in the observed data rate to exceed the amount of increase in the data rate is specified.
  • the threshold value is a data rate increase amount indicating a predetermined increase amount of the input data rate for each queue
  • the shaping rate determining unit is When the amount of increase in the observed data rate exceeds the amount of increase in the data rate, a flow that causes the amount of increase in the observed data rate to exceed the amount of increase in the data rate is specified.
  • one aspect of the present invention is an observation data rate acquisition step of acquiring an observation data rate indicating an input data rate for each queue, observed in a layer 2 switch, and a threshold storage for storing a predetermined threshold for each queue. And a shaping rate determining step of determining a shaping rate for each queue based on observation data based on the observation data rate acquired by the observation data rate acquisition step and a threshold stored by the threshold storage step. A shaping rate setting step of setting the shaping rate for each queue determined by the shaping rate determining step for the layer 2 switch.
  • shaping can be performed in an L2 network without impairing the fairness of the entire network.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a network system using a network controller 11 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a registration data list Ls1 stored by the network controller 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an observation data list Ls2 generated by the network controller 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an abnormal flow selection process performed by the network controller 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • 5 is a flowchart illustrating an operation of the network controller 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the network controller 11 according to the first embodiment of the present invention. It is a figure showing composition of observation data list Ls2 'which network controller 11 concerning a 2nd embodiment of the present invention generates.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a network system using a network controller 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • the network system includes an L2 network 1, 30 terminals (terminal 20-1, terminal 20-2,..., And terminal 20-30), and an application server 30. It consists of.
  • the terminals 20-1, 20-2,..., And 20-30 are respectively provided with identification numbers.
  • the identification numbers of the terminals 20-1, 20-2, ..., and 20-30 are "# 1", "# 2", ..., and "# 30", respectively.
  • the terminal 20-1, the terminal 20-2,..., And the terminal 20-30 may be simply referred to as the "terminal 20" unless it is necessary to distinguish each of them.
  • the terminal 20 and the application server 30 are connected via the L2 network 1 and a transfer device (not shown).
  • the L2 network 1 and the application server 30 are directly connected, but a configuration in which a plurality of transfer devices are interposed therebetween may be used.
  • the L2 network 1 is configured as a multi-service network. As shown in FIG. 1, the L2 network 1 includes four L2 switches (L2 switch 10-1, L2 switch 10-2,..., And L2 switch 10-4) and a network controller 11. You.
  • the L2 switch 10-1, the L2 switch 10-2,..., And the L2 switch 10-4 are given identification numbers.
  • the identification numbers of the L2 switch 10-1, L2 switch 10-2,... And L2 switch 10-4 are "# 1", "# 2",.
  • the L2 switch 10-1, L2 switch 10-2,..., And L2 switch 10-4 may be simply referred to as "L2 switch 10" unless it is necessary to distinguish them.
  • the network controller 11 may be configured to be housed in the same housing as the transfer device (not shown).
  • the L2 switch 10-1, the L2 switch 10-2,..., And the L2 switch 10-4 are connected to the network controller 11.
  • the L2 switch 10-1 is connected to the L2 switch 10-2 and the L2 switch 10-3.
  • the L2 switch 10-2 is connected to the L2 switch 10-1 and the L2 switch 10-4.
  • the L2 switch 10-3 is connected to the L2 switch 10-1 and the L2 switch 10-4.
  • the L2 switch 10-4 is connected to the L2 switch 10-2 and the L2 switch 10-3.
  • terminal 20-1, terminal 20-2. , And the terminal 20-10 are communicatively connected to the L2 switch 10-1. Also, the terminals 20-11, 20-12. , And the terminal 20-20 are communicatively connected to the L2 switch 10-3. Also, the terminals 20-21, 20-22. , And the terminal 20-30 are communicatively connected to the L2 switch 10-4.
  • the number of terminals 20 is not limited to 30. Further, the number of L2 switches 10 is not limited to four. Further, the number of terminals 20 that are connected to each L2 switch 10 for communication is not limited to the number according to the configuration of the network system shown in FIG. The other L2 switches 10 to which the respective L2 switches 10 are connected are not limited to the L2 switches 10 having the configuration of the L2 network 1 shown in FIG.
  • the L2 switch 10 outputs the input frame to another adjacent L2 switch 10.
  • the L2 network 1 relays a frame (frame to be transferred) input from the terminal 20 and transmits the frame to another terminal 20 via a server in a higher-level network (core network) connected to the L2 network 1.
  • core network higher-level network
  • the L2 network 1 relays a frame to be transferred and outputs the frame to another terminal 20 from an edge close to the destination of the frame. can do.
  • the network controller 11 stores in advance a registration data list Ls1, which is a list of registration data in which an identification number for identifying a flow input to each L2 switch 10 and an input data rate are associated with each other.
  • the value of the input data rate (hereinafter, referred to as “registered data rate”) indicated by the registered data is used as a threshold described in detail later.
  • the input data rate indicates, for example, the total amount of packets flowing into the queue during a certain period of time.
  • the unit of the input data rate is, for example, B / s (byte @ per @ second; byte per second).
  • the network controller 11 generates and stores the registration data list Ls1 in advance based on information acquired from the application server 30, for example. Alternatively, the network controller 11 previously acquires the registration data list Ls1 from, for example, the application server 30 and stores it.
  • the network controller 11 monitors all queues of each L2 switch 10. Specifically, the network controller 11 periodically acquires the value of the input data rate of each queue from each L2 switch 10. The network controller 11 associates the identification number for identifying the flow input to each L2 switch 10 with the obtained input data rate (hereinafter referred to as “observation data rate”) based on the obtained information.
  • the network controller 11 compares the observed data rate with the registered data rate which is a threshold. Then, based on the comparison result, the network controller 11 selects a flow that causes an increase in the input data rate (hereinafter, referred to as “abnormal flow”). The selection process for selecting an abnormal flow will be described later in detail.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the registration data list Ls1 stored by the network controller 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • the registration data list Ls1 includes the identification numbers (“# 1”, “# 2”,..., And “#m”) of the flows input to each L2 switch 10 and each L2 switch.
  • the identification number (“# 1”, “# 2”,..., And “#s”) of the switch 10 and the registered data rate are associated with each other in a list format.
  • D1 and D2 are described as values of the registered data rate, but actually, specific set values of the registered data rate are registered.
  • the registered data rate is identified for each flow and managed as a field.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the observation data list Ls2 generated by the network controller 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • the observation data list Ls2 includes the identification numbers (“# 1”, “# 2”,..., And “#n”) of the flows input to each L2 switch 10 and each L2
  • the identification data of the switch 10 (“# 1”, “# 2”,..., And “#s”) is data in a list format in which observation data rates are associated with each other.
  • the flow indicated by the identification number in the observation data list Ls2 may be a flow in which a plurality of flows are aggregated.
  • D1 ′ and D2 ′ and the like are described as the values of the observation data rate, but actually, actual measurement values of the observation data rate are registered. I have.
  • the configuration of the registered data list Ls1 illustrated in FIG. 2 and the configuration of the observation data list Ls2 illustrated in FIG. 3 are configured to be able to manage the same flow input from a plurality of L2 switches 10. No, but not limited to this.
  • the configuration of the registration data list Ls1 and the observation data list Ls2 may be configured to be able to manage the same flow input from a plurality of L2 switches 10.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an abnormal flow selection process performed by the network controller 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • flow # 1, flow # 2,..., And flow # 6 are input to a certain L2 switch 10. Then, the network controller 11 aggregates the input six flows into three corresponding to the number of queues. The network controller 11 allocates the three aggregated flows to three queues (queue # 1, queue # 2, and queue # 3). The three flows assigned to each queue are shaped by three shapers (101-1, 101-2, and 101-3) respectively corresponding to the three queues.
  • the network controller 11 compares the registered data data rate and the observed data rate for each queue.
  • a flow in which a plurality of flows are aggregated for one queue may be input.
  • the network controller 11 compares the sum of the registered data rates corresponding to the respective flows included in the plurality of flows with the sum of the observed data rates.
  • the network controller 11 starts to select an abnormal flow.
  • the network controller 11 outputs a flow # 1 and a flow # out of the six inputted flows (flow # 1, flow # 2,... And flow # 6). 2 is assigned to queue # 1. Further, the network controller 11 allocates the flow # 3 and the flow # 5 to the queue # 2. Further, the network controller 11 allocates the flow # 4 and the flow # 6 to the queue # 3.
  • the network controller 11 separates the flow # 4 and the flow # 6 assigned to the queue # 3 whose observation data rate exceeds the threshold, and individually separates the queues # 2 and # 2. And to queue # 3 again.
  • the network controller 11 transmits the flows (that is, the flows # 1, # 2, # 3, and # 3) assigned to the queues whose observed data rates do not exceed the threshold (that is, queue # 2 and queue # 3).
  • the flow # 5) is allocated again to the remaining queues (that is, the queue # 1).
  • the network controller 11 separates the flows assigned to the queues exceeding the threshold into individual flows, and reassigns the separated flows to the individual queues. Then, the network controller 11 again specifies a queue whose observation data rate exceeds the threshold.
  • the network controller 11 separates the flows into individual flows again, and separates the separated flows. Repeat the process of assigning individual queues. By repeating the above processing until the flow assigned to the queue whose observation data rate exceeds the threshold is not a flow in which a plurality of flows are aggregated, the network controller 11 can uniquely select an abnormal flow. .
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the network controller 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • the abnormal flow selection process shown in the flowchart of FIG. 5 is periodically executed.
  • the network controller 11 acquires the observation data rate of each monitored queue from each L2 switch 10. The network controller 11 compares the obtained observed data rate for each queue with the registered data rate of the flow assigned to the queue (or the sum of the registered data rates if the flow is a flow in which a plurality of flows are aggregated). (Step S101).
  • the network controller 11 performs the following determination processing for each of the monitored queues.
  • step S102 if the observed data rate does not exceed the registered data rate (step S102, No), the network controller 11 proceeds to the determination processing for the next queue.
  • the determination processing for all the queues to be subjected to the determination processing ends, the abnormal flow selection processing illustrated in the flowchart of FIG. 5 ends.
  • step S102 if the observed data rate exceeds the registered data rate (step S102: Yes), the network controller 11 sends a message to the queue (queue j) targeted for the determination process. It is confirmed whether or not a plurality of flows are accommodated (that is, whether or not a flow in which a plurality of flows are aggregated is allocated) (step S103).
  • the network controller 11 specifies the flow accommodated in the queue (queue j) as an abnormal flow. (Step S105). Then, the network controller 11 proceeds to a determination process for the next queue. Alternatively, when the determination processing for all the queues to be subjected to the determination processing ends, the abnormal flow selection processing illustrated in the flowchart of FIG. 5 ends.
  • step S103 When a plurality of flows are accommodated in the queue (queue j) targeted for the determination process (step S103: Yes), the network controller 11 determines whether or not the elapsed time is equal to or less than a preset value. Confirm (step S104).
  • step S104 If the elapsed time is not less than or equal to the preset value (step S104: No) (that is, if the elapsed time exceeds a predetermined time), the network controller 11 is stored in the queue (queue j).
  • the specified flow is specified as an abnormal flow (step S105).
  • the identified abnormal flow may be a flow in which a plurality of flows are aggregated. Then, the network controller 11 proceeds to a determination process for the next queue. Alternatively, when the determination processing for all the queues to be subjected to the determination processing ends, the abnormal flow selection processing illustrated in the flowchart of FIG. 5 ends.
  • the network controller 11 separates the flow accommodated in the queue (queue j) targeted for the determination process into two flows. Are assigned to two queues (queue j1 and queue j2), respectively. Then, the network controller 11 monitors each of the two queues (queue j1 and queue j2) (Step S106).
  • the network controller 11 monitors the two queues (queue j1 and queue j2), and as a result, when the observed data rate exceeds the registered data rate in only one of the queues j1 and j2 (step S107). Yes), returning to step S103 to determine whether or not a plurality of flows are accommodated in the queue (queue j1 or queue j2) in which the observation data rate exceeds the registered data rate (that is, the plurality of flows are aggregated). Check if a flow is assigned).
  • the network controller 11 monitors the two queues (queue j1 and queue j2), and as a result, if both the queue j1 and the queue j2 have the observation data rate exceeding the registered data rate (No in step S107), The combination of flows accommodated in the queue j1 and the queue j2 is changed (step S108). Then, returning to step S103, the network controller 11 determines whether a plurality of flows are accommodated in the queues (queue j1 and queue j2) whose observation data rate exceeds the registered data rate (that is, whether a plurality of flows are included). Is assigned or not).
  • the network controller 11 determines that only one flow is accommodated in the queue to be subjected to the determination process for identifying the abnormal flow (No in step S103), or that the abnormal flow is selected. If a predetermined time has elapsed since the start of the process (No in step S104), the abnormal flow selection process ends.
  • the former is an end condition when there is only one abnormal flow and the abnormal flow can be identified.
  • the latter is an end condition when the time is up because the abnormal flow cannot be uniquely specified within the predetermined time.
  • the process from assigning a flow to a queue to observing an input data rate is defined as one cycle, and The determination may be made based on
  • step S108 In the process of changing the combination of the flows accommodated in the queue j1 and the queue j2 shown in step S108, for example, all combinations in which a plurality of flows can be assigned to two queues are sequentially tried. You may do so.
  • abnormal flow selection processing when only one flow is accommodated in the queue by the above-described abnormal flow selection processing, the flow can be uniquely selected as an abnormal flow, and the abnormal flow can be isolated. can do.
  • abnormal flow selection and isolation can be performed constantly and continuously.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a functional configuration of the network controller 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • the network controller 11 (communication control device) includes an observation data rate acquisition unit 111, a registration data storage unit 112, a shaping rate determination unit 113, and a shaping rate setting unit 114. Is done.
  • the observation data rate acquisition unit 111 periodically acquires the observation data rate for each queue observed in the L2 switch 10 from each L2 switch 10.
  • the registration data storage unit 112 (threshold storage unit) stores a registration data list Ls1 including a registration data rate that is a predetermined threshold for each queue. Note that the registered data rate or the registered data list Ls1 is obtained from the application server 30.
  • the registration data storage unit 112 includes a storage medium such as a semiconductor memory or a magnetic disk device.
  • the shaping rate determination unit 113 determines a shaping rate for each queue based on the observation data rate acquired by the observation data rate acquisition unit 111 and the registration data rate stored in the registration data storage unit 112.
  • the shaping rate setting unit 114 sets the shaping rate for each queue for each L2 switch 10 by transmitting the shaping rate for each queue determined by the shaping rate determining unit 113 to each L2 switch 10.
  • the network controller 11 is configured to select an abnormal flow by comparing an input data rate (observed data rate) with a threshold (registered data rate) as observation data.
  • the network controller 11 is configured to select an abnormal flow by using an increase in the input data rate as observation data instead of the input data rate.
  • the increase in the input data rate (hereinafter referred to as “data rate increase”) is calculated, for example, by subtracting the observation data rate observed one cycle before from the currently observed observation data rate. .
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the observation data list Ls2 ′ generated by the network controller 11 according to the second embodiment of the present invention.
  • observation data list Ls2 is assigned to the queue identification numbers (“# 1”, “# 2”, and “# 3”) input to each L2 switch 10 and each queue.
  • This is data in the form of a list, in which flow identification numbers (such as “# 1” and “# 2”) are associated with data rate increments.
  • R1 and R2 are described as values of the data rate increase amount, but actually, actual measured values of the data rate increase amount are registered. I have.
  • the network controller 11 performs the processing based on the fact that the data rate increase exceeds the preset threshold even when the observation data rate does not exceed the registered data rate.
  • abnormal flows can be sorted out.
  • an abnormal flow can be specified before the observed data rate exceeds the registered data rate, so that appropriate shaping can be performed at an earlier timing. Will be possible.
  • the L2 network may generally accommodate more flows than the number of queues that can be set.
  • the conventional L2 switch collectively inputs a plurality of flows to one queue or shaper when more flows than the number of queues that can be set flow in.
  • the conventional L2 switch cannot identify the flow (abnormal flow) that causes the input data rate to increase when the input data rate is higher than the assumed input data rate. Therefore, the conventional L2 switch performs shaping on the entire flow in which a plurality of flows are aggregated. As a result, flows other than the abnormal flows are also shaped, so that the fairness of the entire network is impaired.
  • the network controller 11 of the L2 network 1 in each of the embodiments described above periodically acquires the input data rate from the plurality of L2 switches 10. Then, when the observation data rate exceeds the registered data rate (the threshold of the data rate registered in advance), the network controller 11 specifies an abnormal flow. Specifically, as described above, the network controller 11 inputs a plurality of flows that have flowed into the queue exceeding the threshold into individual queues, and compares the observed data rate with the registered data rate, respectively. An abnormal flow causing an increase in the input data rate can be selected.
  • the L2 network 1 in each of the above-described embodiments can reduce flows other than abnormal flows with low delay and perform shaping without impairing fairness of the entire network.
  • the network controller 11 in the above-described embodiment may be realized by a computer.
  • a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read and executed by a computer system.
  • the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in a computer system.
  • a “computer-readable recording medium” refers to a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, which dynamically holds the program for a short time.
  • a program may include a program that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case.
  • the program may be for realizing a part of the functions described above, or may be a program that can realize the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system, It may be realized by using a programmable logic device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • FPGA Field Programmable Gate Array

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

通信制御装置は、レイヤー２スイッチにおいて観測された、キューごとの入力データレートを示す観測データレートを取得する観測データレート取得部と、所定の閾値を前記キューごとに記憶する閾値記憶部と、前記観測データレート取得部によって取得された観測データレートに基づく観測データと、前記閾値記憶部に記憶された閾値とに基づいて、前記キューごとのシェーピングレートを決定するシェーピングレート決定部と、前記シェーピングレート決定部によって決定された前記キューごとの前記シェーピングレートを前記レイヤー２スイッチに対して設定するシェーピングレート設定部と、を備える。

Description

通信制御装置及び通信制御方法
　本発明は、レイヤー２（以下「Ｌ２」という。）のネットワークの技術に関する。
　近年、増加するモバイルトラヒックを効率的に収容するため、Ｃ－ＲＡＮ（Centralized Radio Access Network）構成が検討されている（非特許文献１参照）。Ｃ－ＲＡＮでは、多数のＲＥ（Radio Equipment）が高密度で配置され、集約配置されたＲＥＣｓ（Radio Equipment Controls）に接続される。また、ＩＥＥＥ　８０２．１ＣＭにおいて、フロントホールのトラヒックをＬ２ネットワークに収容する検討が進められている（非特許文献２参照）。一方、ＩｏＴ（Internet of Things）の一部に代表される、遅延を許容するトラヒック（遅延許容トラヒック）をアクセスネットワークに収容する検討も進められている。これらを鑑みて、フロントホール、バックホールに加え、遅延許容トラヒックを同一のＬ２ネットワークに収容したマルチサービス収容アクセスネットワーク（マルチサービスネットワーク）を検討した報告がなされている（非特許文献３参照）。
　マルチサービスネットワークを流れるサービスにおいては、多数の端末がネットワーク上のアプリケーションサーバに同時に接続することがある。これによってデータフロー（以下「フロー」という。）が増加し、接続先サーバ及びＬ２ネットワークに負荷がかかることがある。
　これに対し各Ｌ２スイッチは、一般に、サーバ及びＬ２ネットワークに想定外の負荷がかからないように、Ｌ２スイッチを流れるフローをシェーピングする。
ドコモ５Ｇホワイトペーパー， https://www.nttdocomo.co.jp/corporate/technology/whitepaper_5g/ Craig Gunther, "What's New in the World of IEEE 802.1 TSN",Standards News, IEEE Communications Magazine, Communications Standards Supplement, September 2016 久保尊広　他，「マルチサービスを収容したＬ２ネットワークにおける遅延の評価」，2016年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会　通信講演論文集２　B-8-25，p.155，2016年
　ところで、Ｌ２スイッチによって転送される複数のフローに対してキュー及びシェーパーをそれぞれ個別に割り当てた場合、例えば、特定のフローが、通常想定される入力データレートよりも極めて高いデータレートで入力された場合であっても、当該特定のフローのみをシェーピングすることができる。このように、問題が生じたフローのみに対してシェーピングを行うことができるため、ネットワーク全体としての公平性が高くなる。
　しかしながら、実際のＬ２スイッチにおいては、転送されるフローの数よりも、キュー及びシェーパーの数のほうが少ない場合がある。この場合、複数のフローが集約され、集約されたフローが１つのキュー又はシェーパーに入力される。
　このような場合において、例えば、集約されたフローの中に含まれる１つのフローが、通常想定される入力データレートよりも極めて高いデータレートで入力されると、集約されたフロー全体が、通常想定される入力データレートよりも高いデータレートとなることがある。
　シェーパーは、集約されたフローの中から、入力データレートを上昇させる原因となっているフロー（通常想定される入力データレートよりも極めて高いデータレートで入力されたフロー）を選別することはできない。そのため、シェーパーは、集約されたフロー全体に対してシェーピングを行う。その結果として、入力データレートを上昇させる原因となっているフロー以外のフローもまとめて、通常想定される入力データレートよりも高いデータレートに応じたシェーピングレートでシェーピングされてしまう。これにより、ネットワーク全体としての公平性が損なわれるという課題がある。
　上記事情に鑑み、本発明は、Ｌ２ネットワークにおいてネットワーク全体としての公平性を損なうことなくシェーピングすることができる技術の提供を目的としている。
　本発明の一態様は、レイヤー２スイッチにおいて観測された、キューごとの入力データレートを示す観測データレートを取得する観測データレート取得部と、所定の閾値を前記キューごとに記憶する閾値記憶部と、前記観測データレート取得部によって取得された観測データレートに基づく観測データと、前記閾値記憶部に記憶された閾値とに基づいて、前記キューごとのシェーピングレートを決定するシェーピングレート決定部と、前記シェーピングレート決定部によって決定された前記キューごとの前記シェーピングレートを前記レイヤー２スイッチに対して設定するシェーピングレート設定部と、を備える通信制御装置である。
　また、本発明の一態様は、上記の通信制御装置であって、前記閾値は前記キューごとの所定の入力データレートを示す登録データレートであり、前記シェーピングレート決定部は、前記観測データレートが前記登録データレートを超過した場合、前記観測データレートが前記登録データレートを超過させる原因となるフローを示す異常フローを特定する。
　また、本発明の一態様は、上記の通信制御装置であって、前記シェーピングレート決定部は、前記観測データレートが前記登録データレートを超過した前記キューに割り当てられた複数のフローを、それぞれ複数のキューに個別に割り当てるように割り当てを変更し、変更された前記割り当てにおいて前記観測データレートが前記登録データレートを超過するキューに割り当てられたフローを、前記異常フローとして特定する。
　また、本発明の一態様は、上記の通信制御装置であって、前記閾値は前記キューごとの入力データレートの所定の増加量を示すデータレート増加量であり、前記シェーピングレート決定部は、前記観測データレートの増加量が前記データレート増加量を超過した場合、前記観測データレートの増加量が前記データレート増加量を超過させる原因となるフローを特定する。
　また、本発明の一態様は、レイヤー２スイッチにおいて観測された、キューごとの入力データレートを示す観測データレートを取得する観測データレート取得ステップと、所定の閾値を前記キューごとに記憶する閾値記憶ステップと、前記観測データレート取得ステップによって取得された観測データレートに基づく観測データと、前記閾値記憶ステップによって記憶された閾値とに基づいて、前記キューごとのシェーピングレートを決定するシェーピングレート決定ステップと、前記シェーピングレート決定ステップによって決定された前記キューごとの前記シェーピングレートを前記レイヤー２スイッチに対して設定するシェーピングレート設定ステップと、を有する通信制御方法である。
　本発明により、Ｌ２ネットワークにおいてネットワーク全体としての公平性を損なうことなくシェーピングすることができる。
本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１を用いたネットワークシステムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１が記憶する登録データリストＬｓ１の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１が生成する観測データリストＬｓ２の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１による異常フローの選別処理を説明するための模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るネットワークコントローラ１１が生成する観測データリストＬｓ２’の構成を示す図である。
＜第１の実施形態＞
　以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［ネットワークシステムの構成］
　以下、ネットワークコントローラ１１を用いたネットワークシステムの構成の一例について説明する。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１を用いたネットワークシステムの構成を示す図である。図１に示すように、ネットワークシステムは、Ｌ２ネットワーク１と、３０台の端末（端末２０－１、端末２０－２、・・・、及び端末２０－３０）と、アプリケーションサーバ３０と、を含んで構成される。
　なお、端末２０－１、端末２０－２、・・・、及び端末２０－３０には、それぞれ識別番号が与えられている。端末２０－１、端末２０－２、・・・、及び端末２０－３０の識別番号は、それぞれ「＃１」、「＃２」、・・・、及び「＃３０」である。
　なお、以下の説明において、端末２０－１、端末２０－２、・・・、及び端末２０－３０をそれぞれ区別する必要がない場合には、単に「端末２０」ということがある。
　図１に示すように、端末２０とアプリケーションサーバ３０とは、Ｌ２ネットワーク１及び転送装置（図示せず）を介して接続されている。なお、図１に示すネットワークシステムにおいては、Ｌ２ネットワーク１とアプリケーションサーバ３０とが直接接続されているが、これらの間に複数の転送装置が介在している構成であってもよい。
　Ｌ２ネットワーク１は、マルチサービスネットワークとして構成されている。
　図１に示すように、Ｌ２ネットワーク１は、４つのＬ２スイッチ（Ｌ２スイッチ１０－１、Ｌ２スイッチ１０－２、・・・、及びＬ２スイッチ１０－４）と、ネットワークコントローラ１１と、から構成される。
　なお、Ｌ２スイッチ１０－１、Ｌ２スイッチ１０－２、・・・、及びＬ２スイッチ１０－４には、それぞれ識別番号が与えられている。Ｌ２スイッチ１０－１、Ｌ２スイッチ１０－２、・・・、及びＬ２スイッチ１０－４の識別番号は、それぞれ「＃１」、「＃２」、・・・、及び「＃４」である。
　なお、以下の説明において、Ｌ２スイッチ１０－１、Ｌ２スイッチ１０－２、・・・、及びＬ２スイッチ１０－４をそれぞれ区別する必要がない場合には、単に「Ｌ２スイッチ１０」ということがある。
　なお、ネットワークコントローラ１１は、転送装置（図示せず）と同一の筐体に納められている構成であってもよい。
　図１に示すように、Ｌ２スイッチ１０－１、Ｌ２スイッチ１０－２、・・・、及びＬ２スイッチ１０－４と、ネットワークコントローラ１１とは、それぞれ接続している。
　図１に示すように、Ｌ２スイッチ１０－１は、Ｌ２スイッチ１０－２及びＬ２スイッチ１０－３と接続している。また、Ｌ２スイッチ１０－２は、Ｌ２スイッチ１０－１及びＬ２スイッチ１０－４と接続している。また、Ｌ２スイッチ１０－３は、Ｌ２スイッチ１０－１及びＬ２スイッチ１０－４と接続している。また、Ｌ２スイッチ１０－４は、Ｌ２スイッチ１０－２及びＬ２スイッチ１０－３と接続している。
　図１に示すように、端末２０－１、端末２０－２．・・・、及び端末２０－１０は、Ｌ２スイッチ１０－１と通信接続する。また、端末２０－１１、端末２０－１２．・・・、及び端末２０－２０は、Ｌ２スイッチ１０－３と通信接続する。また、端末２０－２１、端末２０－２２．・・・、及び端末２０－３０は、Ｌ２スイッチ１０－４と通信接続する。
　なお、端末２０の台数は３０台に限られるものではない。また、Ｌ２スイッチ１０の台数は４台に限られるものではない。また、各Ｌ２スイッチ１０に通信接続する端末２０の台数についても、図１に示したネットワークシステムの構成による台数に限られるものではない。
　なお、各Ｌ２スイッチ１０がそれぞれ接続するその他のＬ２スイッチ１０は、図１に示したＬ２ネットワーク１の構成によるＬ２スイッチ１０に限られるものではない。
　Ｌ２スイッチ１０は、入力されたフレームを、隣接する他のＬ２スイッチ１０へ出力する。これにより、Ｌ２ネットワーク１は、端末２０から入力されるフレーム（転送対象となるフレーム）を中継し、Ｌ２ネットワーク１に接続された上位ネットワーク（コアネットワーク）にあるサーバを介して、他の端末２０へフレームを出力することができる。なお、例えば、エッジノードから下の端末同士が接続するモバイルエッジコンピューティングにおいては、Ｌ２ネットワーク１は、転送対象となるフレームを中継し、フレームの宛先に近いエッジから他の端末２０へフレームを出力することができる。
　ネットワークコントローラ１１は、各Ｌ２スイッチ１０に入力されるフローを識別する識別番号と、入力データレートと、が対応付けられた登録データのリストである登録データリストＬｓ１を予め記憶している。この登録データが示す入力データレート（以下「登録データレート」という。）の値は、後に詳しく説明する閾値として用いられる。
　なお、入力データレートとは、例えば、一定時間の間にキューに流入するパケット量の総和を示すものである。入力データレートの単位は、例えば、Ｂ／ｓ（byte per second；バイト毎秒）である。
　ネットワークコントローラ１１は、例えばアプリケーションサーバ３０から取得する情報に基づいて、登録データリストＬｓ１を予め生成し、記憶する。あるいは、ネットワークコントローラ１１は、例えばアプリケーションサーバ３０から登録データリストＬｓ１を予め取得し、記憶する。
　また、ネットワークコントローラ１１は、各Ｌ２スイッチ１０の全てのキューを監視する。具体的には、ネットワークコントローラ１１は、各Ｌ２スイッチ１０から定期的に、各キューの入力データレートの値を取得する。ネットワークコントローラ１１は、取得した情報に基づいて、各Ｌ２スイッチ１０に入力されるフローを識別する識別番号と、取得した入力データレート（以下「観測データレート」という。）と、が対応付けられた観測データのリストである観測データリストＬｓ２を生成する。
　また、ネットワークコントローラ１１は、観測データレートと、閾値である登録データレートとを比較する。そして、ネットワークコントローラ１１は、比較結果に基づいて、入力データレートを上昇させる原因となるフロー（以下「異常フロー」という。）を選別する。異常フローを選別する選別処理については、後に詳しく説明する。
［登録データリストの構成］
　以下、登録データリストＬｓ１の構成の一例について説明する。
　図２は、本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１が記憶する登録データリストＬｓ１の構成を示す図である。
　図２に示すように、登録データリストＬｓ１は、各Ｌ２スイッチ１０に入力されるフローの識別番号（「＃１」、「＃２」、・・・、及び「＃ｍ」）と、各Ｌ２スイッチ１０の識別番号（「＃１」、「＃２」、・・・、及び「＃ｓ」）と、登録データレートと、が対応付けられたリスト形式のデータである。
　なお、図２に示す登録データリストＬｓ１においては、登録データレートの値として、Ｄ１及びＤ２等が記載されているが、実際には、登録データレートの具体的な設定値が登録されている。
　このように、登録データリストＬｓ１において、登録データレートはフローごとに識別され、フィールドとして管理されている。
［観測データリストの構成］
　以下、観測データリストＬｓ２の構成の一例について説明する。
　図３は、本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１が生成する観測データリストＬｓ２の構成を示す図である。
　図３に示すように、観測データリストＬｓ２は、各Ｌ２スイッチ１０に入力されるフローの識別番号（「＃１」、「＃２」、・・・、及び「＃ｎ」）と、各Ｌ２スイッチ１０の識別番号（「＃１」、「＃２」、・・・、及び「＃ｓ」）と、観測データレートと、が対応付けられたリスト形式のデータである。
　ここで、観測データリストＬｓ２における識別番号が示すフローは、複数のフローが集約されたフローである場合がある。
　なお、図３に示す観測データリストＬｓ２においては、観測データレートの値として、Ｄ１’及びＤ２’等が記載されているが、実際には、観測データレートの具体的な実測値が登録されている。
　なお、図２に例示した登録データリストＬｓ１、及び図３に例示した観測データリストＬｓ２の構成は、複数のＬ２スイッチ１０から入力される同一フローについても管理をすることができる構成にはなっていないが、これに限られるものではない。登録データリストＬｓ１及び観測データリストＬｓ２の構成を、複数のＬ２スイッチ１０から入力される同一フローについても管理をすることができるような構成にしてもよい。
［異常フローの選別処理］
　以下、ネットワークコントローラ１１による、異常フローの選別処理の一例について説明する。
　図４は、本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１による異常フローの選別処理を説明するための模式図である。
　図４（Ａ）に示すように、あるＬ２スイッチ１０には６つのフロー（フロー＃１、フロー＃２、・・・、及びフロー＃６）が入力される。そして、ネットワークコントローラ１１は、入力された６つのフローを、キューの数に相当する３つに集約する。ネットワークコントローラ１１は、集約された３つのフローを、それぞれ３つのキュー（キュー＃１、キュー＃２、及びキュー＃３）に割り当てる。各キューに割り当てられた３つのフローは、３つのキューにそれぞれ対応する３つのシェーパー（１０１－１、シェーパー１０１－２、及びシェーパー１０１－３）によってそれぞれシェーピングされる。
　ネットワークコントローラ１１は、各キューについて、登録データデータレートと観測データレートとを比較する。なお、ここで、図４（Ａ）に示す例のように、一つのキューに対して複数のフローが集約されたフローが入力されている場合がある。この場合、ネットワークコントローラ１１は、複数のフローに含まれるそれぞれのフローに対応する登録データレートの和と、観測データレートの和と、を比較する。
　比較の結果、あるキューにおいて、観測データデータレートが、予め設定した閾値（すなわち、登録データレート）を超過している場合、ネットワークコントローラ１１は、異常フローの選別を開始する。
　例えば、図４（Ａ）に示すように、ネットワークコントローラ１１は、入力された６つのフロー（フロー＃１、フロー＃２、・・・、及びフロー＃６）のうち、フロー＃１及びフロー＃２をキュー＃１に割り当てる。また、ネットワークコントローラ１１は、フロー＃３及びフロー＃５をキュー＃２に割り当てる。また、ネットワークコントローラ１１は、フロー＃４及びフロー＃６をキュー＃３に割り当てる。
　ここで、キュー＃３において観測データレートが閾値を超過した場合を考える。すなわち、キュー＃３の観測データレートが、フロー＃４及びフロー＃６の登録データレートの和を超過した場合である。
　この場合、図４（Ｂ）に示すように、ネットワークコントローラ１１は、観測データレートが閾値を超過したキュー＃３に割り当てられたフロー＃４及びフロー＃６を分離し、それぞれ個別にキュー＃２及びキュー＃３に、再度、割り当てを行う。また、ネットワークコントローラ１１は、観測データレートが閾値を超過していないキュー（すなわち、キュー＃２及びキュー＃３）に割り当てられたフロー（すなわち、フロー＃１、フロー＃２、フロー＃３、及びフロー＃５）を、残りのキュー（すなわち、キュー＃１）に、再度、割り当てを行う。
　このように、ネットワークコントローラ１１は、閾値を超過したキューに割り当てられたフローを個別のフローに分離して、分離したフローをそれぞれ個別のキューに、再度、割り当てを行う。そして、ネットワークコントローラ１１は、再度、観測データレートが閾値を超過するキューを特定する。ここで、特定されたキューに割り当てられたフローが、複数のフローが集約されたフローである場合には、ネットワークコントローラ１１は、再度、フローを個別のフローに分離して、分離したフローをそれぞれ個別のキューに割り当てる処理を繰り返す。観測データレートが閾値を超過するキューに割り当てられたフローが、複数のフローが集約されたフローではなくなるまで上記の処理を繰り返すことにより、ネットワークコントローラ１１は、異常フローを一意に選別することができる。
［ネットワークコントローラの動作］
　以下、異常フローの選別処理における、ネットワークコントローラ１１の動作の一例について説明する。
　図５は、本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１の動作を示すフローチャートである。なお、図５のフローチャートが示す異常フローの選別処理は定期的に実行される。
　ネットワークコントローラ１１は、監視するキューごとの観測データレートを、各Ｌ２スイッチ１０からそれぞれ取得する。ネットワークコントローラ１１は、取得したキューごとの観測データレートと、当該キューに割り当てられたフローの登録データレート（複数フローが集約されたフローである場合には、登録データレートの和）と、を比較する（ステップＳ１０１）。
　ネットワークコントローラ１１は、監視するキューそれぞれについて、以下の判定処理を行う。
　観測データレートと登録データレートとを比較した結果、観測データレートが登録データレートを超過していない場合（ステップＳ１０２・Ｎｏ）、ネットワークコントローラ１１は、次のキューについての判定処理に進む。あるいは、判定処理の対象としている全てのキューについての判定処理が終了した場合には、図５のフローチャートが示す異常フローの選別処理が終了する。
　観測データレートと登録データレートとを比較した結果、観測データレートが登録データレートを超過している場合（ステップＳ１０２・Ｙｅｓ）、ネットワークコントローラ１１は、判定処理の対象としているキュー（キューｊ）に複数のフローが収容されているか否か（すなわち、複数のフローが集約されたフローが割り当てられているか否か）を確認する（ステップＳ１０３）。
　判定処理の対象としているキュー（キューｊ）に複数のフローが収容されていない場合（ステップＳ１０３・Ｎｏ）、ネットワークコントローラ１１は、当該キュー（キューｊ）に収容されているフローを異常フローとして特定する（ステップＳ１０５）。
　そして、ネットワークコントローラ１１は、次のキューについての判定処理に進む。あるいは、判定処理の対象としている全てのキューについての判定処理が終了した場合には、図５のフローチャートが示す異常フローの選別処理が終了する。
　判定処理の対象としているキュー（キューｊ）に複数のフローが収容されている場合（ステップＳ１０３・Ｙｅｓ）、ネットワークコントローラ１１は、経過時間が、予め設定された設定値以下であるか否かを確認する（ステップＳ１０４）。
　経過時間が、予め設定された設定値以下ではない場合（ステップＳ１０４・Ｎｏ）（すなわち、経過時間が所定の時間を超過した場合）、ネットワークコントローラ１１は、当該キュー（キューｊ）に収容されているフローを異常フローとして特定する（ステップＳ１０５）。なお、この場合、特定された異常フローは、複数のフローが集約されたフローである場合がある。
　そして、ネットワークコントローラ１１は、次のキューについての判定処理に進む。あるいは、判定処理の対象としている全てのキューについての判定処理が終了した場合には、図５のフローチャートが示す異常フローの選別処理が終了する。
　経過時間が、予め設定された設定値以下である場合（ステップＳ１０４・Ｙｅｓ）、ネットワークコントローラ１１は、判定処理の対象としているキュー（キューｊ）に収容されたフローを２つのフローに分離して、それぞれ２つのキュー（キューｊ１及びキューｊ２）に割り当てる。そして、ネットワークコントローラ１１は、２つのキュー（キューｊ１及びキューｊ２）をそれぞれ監視する（ステップＳ１０６）。
　ネットワークコントローラ１１は、２つのキュー（キューｊ１及びキューｊ２）をそれぞれ監視した結果、キューｊ１及びキューｊ２のうちいずれか一方のみ、観測データレートが登録データレートを超過している場合（ステップＳ１０７・Ｙｅｓ）、上記ステップＳ１０３に戻り、観測データレートが登録データレートを超過しているキュー（キューｊ１又はキューｊ２）に複数のフローが収容されているか否か（すなわち、複数のフローが集約されたフローが割り当てられているか否か）を確認する。
　ネットワークコントローラ１１は、２つのキュー（キューｊ１及びキューｊ２）をそれぞれ監視した結果、キューｊ１及びキューｊ２の双方が、観測データレートが登録データレートを超過している場合（ステップＳ１０７・Ｎｏ）、キューｊ１及びキューｊ２に収容するフローの組み合わせを変更する（ステップＳ１０８）。
　そして、上記ステップＳ１０３に戻り、ネットワークコントローラ１１は、観測データレートが登録データレートを超過しているキュー（キューｊ１及びキューｊ２）に複数のフローが収容されているか否か（すなわち、複数のフローが集約されたフローが割り当てられているか否か）を、それぞれ確認する。
　このように、ネットワークコントローラ１１は、異常フローを特定するための判定処理行う対象のキューに、一つのフローしか収容されていない状態となった場合（ステップＳ１０３・Ｎｏ）、又は、異常フローの選別処理を開始してから所定の時間が経過した場合（ステップＳ１０４・Ｎｏ）に、異常フローの選別処理を終了する。
　前者は、異常フローが一つしか存在せず、かつ、異常フローを特定できた場合の終了条件である。一方、後者は、所定の時間内に異常フローを一意に特定することができずにタイムアップとなった場合の終了条件である。
　なお、異常フローの選別処理を開始してからの経過時間に基づいて判定を行う代わりに、例えば、キューへのフローの割り当てから入力データレートの観測までの処理を１サイクルとして、このサイクルの数に基づいて判定を行う構成にしてもよい。
　なお、ステップＳ１０８に示した、キューｊ１及びキューｊ２に収容するフローの組み合わせを変更する処理において、例えば、２つのキューに対して複数のフローを割り当て可能な全ての組み合わせについて、順に試行していくようにしてもよい。
　このように、上述した異常フローの選別処理により、キューに１つのフローしか収容されていない状態になった場合には、当該フローを異常フローとして一意に選別することができ、当該異常フローを隔離することができる。また、上述した異常フローの選別処理を定期的に繰り返すことによって、異常フローの選別及び隔離を、常時、継続的に行うことができる。
［ネットワークコントローラの機能構成］
　以下、ネットワークコントローラ１１の機能構成について説明する。
　図６は、本発明の第１の実施形態に係るネットワークコントローラ１１の機能構成を示すブロック図である。図６に示すように、ネットワークコントローラ１１（通信制御装置）は、観測データレート取得部１１１と、登録データ記憶部１１２と、シェーピングレート決定部１１３と、シェーピングレート設定部１１４と、を含んで構成される。
　観測データレート取得部１１１は、Ｌ２スイッチ１０において観測された、キューごとの観測データレートを、各Ｌ２スイッチ１０から定期的に取得する。
　登録データ記憶部１１２（閾値記憶部）は、キューごとの所定の閾値である登録データレートを含む登録データリストＬｓ１を記憶する。なお、登録データレート又は登録データリストＬｓ１は、アプリケーションサーバ３０から取得される。
　なお、登録データ記憶部１１２は、例えば、半導体メモリ又は磁気ディスク装置等の記憶媒体を含んで構成される。
　シェーピングレート決定部１１３は、観測データレート取得部１１１によって取得された観測データレートと、登録データ記憶部１１２に記憶された登録データレートとに基づいて、キューごとのシェーピングレートを決定する。
　シェーピングレート設定部１１４は、シェーピングレート決定部１１３によって決定されたキューごとのシェーピングレートを各Ｌ２スイッチ１０へ送信することによって、各Ｌ２スイッチ１０に対して当該キューごとのシェーピングレートを設定する。
＜第２の実施形態＞
　以下、第２の実施形態について説明する。
　上述した第１の実施形態では、ネットワークコントローラ１１は、入力データレート（観測データレート）を観測データとして、閾値（登録データレート）と比較することによって、異常フローの選別を行う構成であった。
　一方、第２の実施形態では、ネットワークコントローラ１１は、入力データレートの代わりに入力データレートの増加量を観測データとして、異常フローの選別を行う構成である。
　なお、入力データレートの増加量（以下「データレート増加量」という。）は、例えば、現在観測された観測データレートから、１サイクル前に観測された観測データレートを減算することによって算出される。
［観測データリストの構成］
　以下、観測データリストＬｓ２’の構成の一例について説明する。
　図７は、本発明の第２の実施形態に係るネットワークコントローラ１１が生成する観測データリストＬｓ２’の構成を示す図である。
　図７に示すように、観測データリストＬｓ２は、各Ｌ２スイッチ１０に入力されるキューの識別番号（「＃１」、「＃２」、及び「＃３」）と、各キューに割り当てられたフローの識別番号（「＃１」及び「＃２」等）と、データレート増加量とが対応付けられた、リスト形式のデータである。
　なお、図７に示す観測データリストＬｓ２’においては、データレート増価量の値としてＲ１及びＲ２等が記載されているが、実際には、データレート増加量の具体的な実測値が登録されている。
　このように、第２の実施形態に係るネットワークコントローラ１１は、観測データレートが登録データレートを超過していない場合であっても、データレート増加量が予め設定された閾値を超過したことに基づいて、異常フローを選別することができる。これにより、第２の実施形態に係るネットワークコントローラ１１によれば、観測データレートが登録データレートを超過する前に異常フローを特定することができるため、より早いタイミングで適切なシェーピングを行うことが可能になる。
　以上説明したように、Ｌ２ネットワークは、一般に、設定可能なキュー数よりも多い数のフローを収容することがある。従来のＬ２スイッチは、設定可能なキュー数よりも多い数のフローが流入する場合には、複数のフローをまとめて１つのキュー又はシェーパーに入力する。
　そのため、従来のＬ２スイッチは、想定される入力データレートよりも高い入力データレートである場合に、入力データレートを上昇させる原因となっているフロー（異常フロー）を識別することができない。そのため、従来のＬ２スイッチは、複数フローが集約されたフロー全体に対してシェーピングを行ってしまう。これにより、異常フロー以外のフローもシェーピングされてしまうため、ネットワーク全体としての公平性が損なわれるという課題があった。
　一方、上述した各実施形態におけるＬ２ネットワーク１のネットワークコントローラ１１は、複数のＬ２スイッチ１０から定期的に入力データレートを取得する。そして、観測データレートが登録データレート（予め登録されたデータレートの閾値）を超過した場合、ネットワークコントローラ１１は、異常フローの特定を行う。具体的には、ネットワークコントローラ１１は、上述したように、閾値を超過したキューに流入した複数のフローをそれぞれ個別のキューに入力し、観測データレートと登録データレートとをそれぞれ比較することによって、入力データレートを上昇させる原因となっている異常フローを選別することができる。
　上述した各実施形態におけるＬ２ネットワーク１は、上記の構成を備えることにより、異常フロー以外のフローを低遅延化させ、ネットワーク全体としての公平性を損なうことなくシェーピングすることができる。
　以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。
　上述した実施形態におけるネットワークコントローラ１１をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
１…Ｌ２ネットワーク、１０…Ｌ２スイッチ、１１…ネットワークコントローラ、２０…端末、３０…アプリケーションサーバ、１０１－１～１０１－３…シェーパー

Claims (5)

  1. 　レイヤー２スイッチにおいて観測された、キューごとの入力データレートを示す観測データレートを取得する観測データレート取得部と、
    　所定の閾値を前記キューごとに記憶する閾値記憶部と、
    　前記観測データレート取得部によって取得された観測データレートに基づく観測データと、前記閾値記憶部に記憶された閾値とに基づいて、前記キューごとのシェーピングレートを決定するシェーピングレート決定部と、
    　前記シェーピングレート決定部によって決定された前記キューごとの前記シェーピングレートを前記レイヤー２スイッチに対して設定するシェーピングレート設定部と、
    　を備える通信制御装置。
  2. 　前記閾値は前記キューごとの所定の入力データレートを示す登録データレートであり、
    　前記シェーピングレート決定部は、前記観測データレートが前記登録データレートを超過した場合、前記観測データレートが前記登録データレートを超過させる原因となるフローを示す異常フローを特定する
    　請求項１に記載の通信制御装置。
  3. 　前記シェーピングレート決定部は、前記観測データレートが前記登録データレートを超過した前記キューに割り当てられた複数のフローを、それぞれ複数のキューに個別に割り当てるように割り当てを変更し、変更された前記割り当てにおいて前記観測データレートが前記登録データレートを超過するキューに割り当てられたフローを、前記異常フローとして特定する
    　請求項２に記載の通信制御装置。
  4. 　前記閾値は前記キューごとの入力データレートの所定の増加量を示すデータレート増加量であり、
    　前記シェーピングレート決定部は、前記観測データレートの増加量が前記データレート増加量を超過した場合、前記観測データレートの増加量が前記データレート増加量を超過させる原因となるフローを特定する
    　請求項１に記載の通信制御装置。
  5. 　レイヤー２スイッチにおいて観測された、キューごとの入力データレートを示す観測データレートを取得する観測データレート取得ステップと、
    　所定の閾値を前記キューごとに記憶する閾値記憶ステップと、
    　前記観測データレート取得ステップによって取得された観測データレートに基づく観測データと、前記閾値記憶ステップによって記憶された閾値とに基づいて、前記キューごとのシェーピングレートを決定するシェーピングレート決定ステップと、
    　前記シェーピングレート決定ステップによって決定された前記キューごとの前記シェーピングレートを前記レイヤー２スイッチに対して設定するシェーピングレート設定ステップと、
    　を有する通信制御方法。
PCT/JP2019/022734 2018-06-28 2019-06-07 通信制御装置及び通信制御方法 Ceased WO2020003975A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/252,346 US11582155B2 (en) 2018-06-28 2019-06-07 Communication control apparatus and communication control method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018123576A JP6955171B2 (ja) 2018-06-28 2018-06-28 通信制御装置及び通信制御方法
JP2018-123576 2018-06-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020003975A1 true WO2020003975A1 (ja) 2020-01-02

Family

ID=68985631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/022734 Ceased WO2020003975A1 (ja) 2018-06-28 2019-06-07 通信制御装置及び通信制御方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11582155B2 (ja)
JP (1) JP6955171B2 (ja)
WO (1) WO2020003975A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004266389A (ja) * 2003-02-28 2004-09-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd パケット転送制御方法及びパケット転送制御回路
JP2005277804A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Hitachi Ltd 情報中継装置
JP2015149537A (ja) * 2014-02-05 2015-08-20 株式会社日立製作所 経路制御装置及びシステム及び方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6952401B1 (en) * 1999-03-17 2005-10-04 Broadcom Corporation Method for load balancing in a network switch
US7243351B2 (en) * 2002-12-17 2007-07-10 International Business Machines Corporation System and method for task scheduling based upon the classification value and probability
US9185036B2 (en) * 2005-03-23 2015-11-10 Alcatel Lucent Method and apparatus for flow control of data in a network
US7583677B1 (en) * 2006-11-03 2009-09-01 Juniper Networks, Inc. Dynamic flow-based multi-path load balancing with quality of service assurances
US8923125B2 (en) * 2008-10-24 2014-12-30 Qualcomm Incorporated Wireless network resource adaptation
US9036481B1 (en) * 2010-05-05 2015-05-19 Marvell International Ltd. Method and apparatus for adaptive packet load balancing
US9197528B2 (en) * 2011-03-02 2015-11-24 3Inova Networks Inc. Traffic management in distributed wireless networks

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004266389A (ja) * 2003-02-28 2004-09-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd パケット転送制御方法及びパケット転送制御回路
JP2005277804A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Hitachi Ltd 情報中継装置
JP2015149537A (ja) * 2014-02-05 2015-08-20 株式会社日立製作所 経路制御装置及びシステム及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6955171B2 (ja) 2021-10-27
JP2020005145A (ja) 2020-01-09
US11582155B2 (en) 2023-02-14
US20210266263A1 (en) 2021-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11588757B2 (en) Traffic management in a network switching system with remote physical ports
Sridharan et al. On multiple controller mapping in software defined networks with resilience constraints
JP7288980B2 (ja) 仮想サービスネットワークにおけるサービス品質
EP3687125B1 (en) Congestion flow identification method and network device
JP6569374B2 (ja) スイッチ装置及びスイッチ装置の制御方法
US20170195227A1 (en) Packet storing and forwarding method and circuit, and device
CN111181873A (zh) 数据发送方法、装置、存储介质和电子设备
KR20220162850A (ko) 상향링크 데이터 패킷 자원 할당 방법 및 사용자 단말기
JP5208445B2 (ja) 待ち時間と占有率とに基づく無線ネットワークのスケジューリング方法および装置
Saleh et al. Cross-layer minimum-delay scheduling and maximum-throughput resource allocation for multiuser cognitive networks
WO2023116611A1 (zh) 一种队列控制的方法及装置
JP6055553B2 (ja) キュースケジューリング方法、装置及びシステム
US7209750B2 (en) Communication system, communication unit and method of power saving therein
US12501310B2 (en) Prioritizing data packets in wireless communication network
RU2598293C1 (ru) Способ и устройство для передачи стандартных данных конфигурации усовершенствованной системы выбора протокола передачи
CN112104564A (zh) 一种负载分担方法及设备
CN116318554A (zh) 网络传输方法及装置
WO2020003975A1 (ja) 通信制御装置及び通信制御方法
KR20130121192A (ko) 데이터 블록 스케줄링 방법, 데이터 블록 스케줄링 장치 및 통신 시스템
US20060026192A1 (en) Frame mapping scheduler
JP7704215B2 (ja) 変換装置、変換方法及び変換プログラム
JP7718575B2 (ja) パケット転送装置、パケット転送方法およびプログラム
JP7687393B2 (ja) 送信装置、送信方法、及びプログラム
CN118802791A (zh) 报文转发方法、报文排序方法、装置及网络设备
JP7689276B2 (ja) 制御装置、通信システム、制御方法及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19827556

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19827556

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1