WO2020162208A1 - 通信制御装置、および、通信制御方法 - Google Patents

通信制御装置、および、通信制御方法 Download PDF

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宏樹 岩橋
英臣 西原
佳織 栗田
松尾　和宏
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日本電信電話株式会社
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    • Y02D30/50—Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate

Definitions

  • the present invention relates to a communication control device and a communication control method.
  • the flow of user A is 20 Mpps from the incoming line
  • the flow of user B is 12 Mpps
  • the flow of user C is 2 Mpps.
  • the total communication volume of the incoming lines in the above communication lines is 34 Mpps, which exceeds the capacity (20 Mpps) of the outgoing lines. Therefore, the flow of each user is transferred from the outgoing line in a band proportional to the traffic of the incoming line, that is, the flow of the user A is 11.8 Mpps, the flow of the user B is 7.0 Mpps, and the flow of the user C is 1.2 Mpps.
  • the flow of the user C has a small communication amount (2.0 Mpps)
  • the communication band is reduced due to the influence of the flows of the users A and B having a large communication amount.
  • the flow of the user with a large communication volume is calculated based on the statistical value of the communication volume of each user.
  • there is a technique of allocating a part of the communication band of the outgoing line of the communication line to each user's flow on average, and operating the remaining communication band with the best effort see Patent Document 1).
  • the flows to the top N ranks in the descending order of the communication amount of the flow are subject to the communication band restriction, and A method is also conceivable in which the flow is not subject to communication band limitation.
  • this method lowers the communication line utilization efficiency, and if the number of restricted flows is too small, there is an extreme communication restriction for the restricted flows. There is a possibility to go.
  • the limit band of each flow is (line capacity ⁇ (communication band of flow not subject to limit of communication band))/N.
  • N the number of flows subject to restriction
  • the restricted bandwidth becomes extremely smaller than the communication volume of the flows to be restricted.
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and appropriately limit the communication band of each flow in the best-effort communication line.
  • the present invention is a communication control device that controls a communication band of a flow, and a monitoring unit that monitors a communication amount of each flow input to a communication line at a predetermined cycle, When the total communication volume of each of the monitored flows exceeds a predetermined line capacity, the top N flows in descending order of the communication volume input to the communication line are regarded as the flow to be subjected to the communication band restriction.
  • the flow rate is equal to or more than the flow rate of the flow having the largest communication amount among the flow groups not subject to the control of the communication band, and the flow having the lowest communication amount of the flow group subject to the limitation of the communication band. So as to be less than or equal to the communication amount of, a limit target flow number determination unit that determines the value of N, and a band control unit that limits the communication band of the restricted flow group of the specified communication band to the limited band, It is characterized by including.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the communication control device.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the outline of the communication control device.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the communication control device.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the statistical information of FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the statistical information management unit of FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the fairness control unit of FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the processing procedure of S14 of FIG.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a computer that executes the communication control program.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a problem in the conventional technique.
  • the communication control device described below controls the communication band of the best-effort communication line, for example, the band of the flow flowing through the communication line.
  • This communication control device is realized by, for example, a switch or a router.
  • the communication control device monitors the communication volume of the flow of each user input to the best effort communication line at a predetermined monitoring cycle (T). Then, when the total communication volume of the flows of the respective users in the monitoring period (T) exceeds the line capacity of the outgoing line of the communication line, the communication control device provides each of the upper N user flows in descending order of the communication volume.
  • the communication band of is limited to the same band (limited band).
  • the communication control device has a line capacity of 20 M (bps), a flow communication amount of user A is 20 M (bps), and a flow communication amount of user B is 12 M (bps).
  • the communication amount of the user C is 2M (bps).
  • the communication control device does not limit the communication band for the flow (2M (bps)) of the user C whose communication amount is lower than the second rank.
  • the communication control device determines whether or not the limited bandwidth when the number of flows to be limited is N satisfies the following conditions (1) and (2). Then, if either of the conditions (1) and (2) is not satisfied, the communication control device increases or decreases N and re-determines whether or not the conditions (1) and (2) are satisfied, and thus the optimum Search for the value of N.
  • -Condition (1) The restricted bandwidth is equal to or higher than the communication volume of the flow with the largest communication volume in the flow group that is not subject to the communication band restriction.
  • - Condition (2) The restricted bandwidth is subject to the communication band restriction. Less than or equal to the communication volume of the flow with the smallest communication volume among the flow groups
  • the communication control device increases or decreases N for the flow groups (1 to 15) of the communication amount shown in FIG. 2 while performing the above determination process, thereby satisfying the conditions (1) and (2).
  • the restricted bandwidth is the communication volume of the flow group (flows 5 to 15) that is not the restriction target.
  • the maximum communication amount (communication amount of flow 5) or more is obtained.
  • the communication control device can prevent the use efficiency of the communication line from decreasing when limiting the communication band of each flow, and also prevent an extreme communication restriction on the restricted flow. it can. That is, the communication control device can appropriately limit the communication band of each flow. Further, since the communication control device automatically optimizes the restricted flow number (N), the operator does not need to tune the restricted flow number (N).
  • the communication control device 10 includes a distribution unit 11, a counter 12, a statistical information management unit (monitoring unit) 13, a monitoring timer 14, a policer 15, a fairness control unit 16, and a shaper 17.
  • the distribution unit 11 distributes packets from a plurality of incoming lines to the same outgoing line in units of flows by IP address or the like.
  • the sorted packets are input to the policer 15.
  • the counter 12 measures the communication amount (for example, the number of packets and the amount of data) of the flow in flow units.
  • the statistical information management unit 13 monitors the communication volume of each flow in a predetermined monitoring cycle. Specifically, the statistical information management unit 13 monitors the communication amount of each flow by the counter 12 and records the result in the statistical information 131 until the monitoring timer 14 notifies the expiration of the monitoring period. Then, the statistical information management unit 13 notifies the fairness control unit 16 of information indicating the communication volume of each flow in the statistical information 131 (see (a) of FIG. 4).
  • the monitoring timer 14 holds the time as the monitoring cycle, and notifies the statistical information management unit 13 of the expiration of the monitoring period each time the monitoring period expires.
  • the statistical information 131 is information indicating the communication volume of each flow in the above monitoring cycle.
  • the statistical information 131 is, for example, as shown in FIG. 4A, for each registration number (i) of a flow, the IP address of the flow, the number of packets, the packet length, and the amount of data of the flow in the above monitoring cycle. , Inflow zone (Ui), and the like.
  • the policer 15 polices the flow packet under the control of the fairness control unit 16.
  • the fairness control unit 16 limits the communication band for the flows to the upper N in descending order of the communication amount when the total communication amount of the flows in the above-mentioned monitoring cycle exceeds a predetermined threshold (for example, the capacity of the outgoing line). I do.
  • the fairness control unit 16 converts the communication amount (for example, the number of packets, the data length, the amount of data) collected by the statistical information management unit 13 into a band using the above-described monitoring cycle and performs various calculations.
  • the present invention is not limited to this.
  • the fairness control unit 16 includes a restriction target flow identification unit 161, a restriction target flow number determination unit 162, and a bandwidth control unit 163.
  • the restriction target flow identifying unit 161 determines the top N flows in descending order of the communication amount. It is specified as the flow for which the communication band is limited. The value of N here is determined by the restriction target flow number determination unit 162.
  • the restriction target flow specifying unit 161 may specify based on the communication amount of each flow in the monitoring cycle or based on the communication band of each flow. .. That is, when the sum of the communication amounts of the flows in the monitoring cycle exceeds a predetermined threshold, the restriction target flow identifying unit 161 may limit the communication band to the upper N flows in descending order of the communication amount. However, when the sum of the communication bands (inflow bands) of the respective flows exceeds a predetermined threshold, the communication bands may be limited to the upper N flows in descending order of communication bands.
  • the above-mentioned predetermined threshold used by the restriction target flow identifying unit 161 may be the value of the line capacity of the communication line itself, or may be a value smaller than the line capacity of the communication line. For example, by using a value smaller than the line capacity of the communication line as the predetermined threshold value, the fairness control unit 16 sets the line capacity to a state before 100% is used (a state where the communication line is tight). In this state, the communication band for each flow can be limited.
  • the restriction target flow identifying unit 161 does not limit the communication band when it determines that the total communication amount of the flows in the above-described monitoring cycle is equal to or less than a predetermined threshold value (for example, the line capacity of the communication line). Furthermore, when the communication band of any of the flows has already been restricted, the restriction target flow identifying unit 161 determines that the total communication amount of the flows has become equal to or less than the predetermined threshold value, the band control unit. 163 is instructed to release the restriction of the communication band of each flow.
  • a predetermined threshold value for example, the line capacity of the communication line.
  • the restriction target flow identifying unit 161 includes, among the flows input to the communication line, the flow of the communication amount exceeding the predetermined threshold value (minimum guaranteed communication amount) to the upper N flows in descending order of the communication amount. May be specified as the flow for which the communication band is limited. By doing so, for example, when the flow of communication is limited to the top two flows, when the flow of the first place carries out a large amount of communication and the flow of the second place carries out the communication below normal, The restriction target flow identifying unit 161 can exclude the second rank flow from the restriction target of the communication band.
  • the predetermined threshold value minimum guaranteed communication amount
  • the restriction target flow number determination unit 162 determines the value of N (the restriction target flow number) used by the restriction target flow identification unit 161. For example, the restriction target flow number determination unit 162 divides the value obtained by subtracting the sum of the communication bands of the flow groups not subject to the communication band restriction from the predetermined line capacity, and dividing the value by N to restrict the flow group to be restricted. Band. Then, the restriction target flow number determination unit 162 determines that the restriction band is greater than or equal to the communication amount of the flow with the largest communication amount among the flow groups that are not subject to the communication band restriction, and The value of N is determined so that the communication traffic is less than or equal to the communication traffic of the smallest flow.
  • N the restriction target flow number
  • the restriction target flow number determination unit 162 divides a value obtained by subtracting the total of the communication bands of the flow groups not subject to the communication band restriction from the predetermined line capacity by N to determine the flow group of the restriction target (that is, communication). The flow is limited to the upper N flows in descending order of amount. Then, the restriction target flow number determination unit 162 determines that the restriction band is greater than or equal to the communication quantity of the flow with the largest communication quantity in the flow group that is not the restriction target of the communication band (satisfying the condition (1)), and communicating. A value of N is determined such that the communication amount is equal to or smaller than the communication amount of the flow having the smallest communication amount (satisfying the condition (2)) in the flow group of the band limitation target.
  • the restriction target flow number determination unit 162 determines that the restriction band when the flows are restricted to the upper N ranks in the descending order of the amount of communication is the communication band out of the flow groups not subject to the communication band restriction. When the traffic does not exceed the traffic of the largest flow, the value of N is decreased. On the other hand, when the above-mentioned restricted band does not become equal to or less than the communication volume of the flow with the smallest communication volume in the flow group of which the communication band is limited, the restricted flow identification unit 161 increases the value of N. ..
  • the restriction target flow number determination unit 162 searches for a value of N that satisfies the above conditions (1) and (2) by increasing or decreasing the value of N in this way. Details of the restriction target flow number determination unit 162 will be described later using a flowchart.
  • the band control unit 163 limits the communication band of the flows specified by the restriction target flow specifying unit 161 (the flows to the top N ranks in descending order of communication volume) to the restriction band calculated by the restriction target flow number determining unit 162. ..
  • the bandwidth control unit 163 may limit the communication bandwidth of each flow by controlling the policer 15 or the shaper 17, for example.
  • the shaper 17 shapes the packet of the input flow.
  • the shaper 17 shapes the packet of the flow input from the policer 15.
  • the packet of the flow after shaping is output to the outgoing line.
  • the statistical information management unit 13 collects the communication volume of each flow by the counter 12 (S1). Then, the collected communication amount data of each flow is recorded in, for example, the statistical information 131. After that, when the statistical information management unit 13 receives the notification that the monitoring cycle has expired from the monitoring timer 14 (Yes in S2), the statistical information management unit 13 notifies the fairness control unit 16 of the data of the communication amount recorded in the statistical information 131 (S3). Then, the statistical information management unit 13 returns to S1. Further, in S2, before the notification of the expiration of the monitoring cycle is received from the monitoring timer 14 (No in S2), the process of S1 is continued.
  • the restriction target flow identification unit 161 determines that the total bandwidth (Ua) of each flow exceeds the predetermined threshold value (Ut) (Yes in S12).
  • the restriction target flow number determination unit 162 determines each flow. It sorts in descending order of inflow band (S13). Then, the restriction target flow number determination unit 162 calculates the restriction band of each flow based on the result of the rearrangement of each flow in S13 (S14). After that, the bandwidth control unit 163 instructs the policer 15 to perform bandwidth limitation so as to limit the flow for which the communication bandwidth is limited to the limited bandwidth calculated in S14 (S15). Then, the process ends.
  • the bandwidth control unit 163 performs the bandwidth limitation. Cancel (S16). For example, the bandwidth control unit 163 instructs the policer 15 in which the communication bandwidth of the flow is being limited, to release the limitation of the communication bandwidth. Then, the process ends.
  • the restricted flow number determination unit 162 sets the restricted user number (restricted flow number) N (S141). As the value of N set here, for example, the value of N set in the previous monitoring cycle is used. Then, the restriction target flow number determination unit 162 obtains Uu (the total of the inflow bands up to the top N in order of increasing inflow band) by the following formula (1) (S142).
  • the restriction target flow number determination unit 162 obtains the restriction band P of each flow by the following formula (2) (S143).
  • the restriction target flow number determination unit 162 determines whether the restriction band P calculated in S143 is smaller than U N+1 (S144). That is, the restriction target flow number determination unit 162 determines whether or not the restriction band P is equal to or higher than UN +1 (the inflow band of the flow having the largest inflow band in the flow group that is not the restriction target).
  • UN +1 the inflow band of the flow having the largest inflow band in the flow group that is not the restriction target.
  • the limited flow number determination unit 162 increments the value of N by 1 (S145) and returns to S142.
  • the limited band P is equal to or higher than UN +1 (No in S144)
  • the process proceeds to S146.
  • the restricted flow count determining unit 162 determines whether the restricted band P is greater than U N (S146).
  • restricted flow count determining unit 162 (among the group of flows of restricted smallest flow inlet zone inflow band) band limit P is U N determines whether the following.
  • restricted-band P is greater than U N (Yes in S146)
  • restricted flow count determining unit 162 1 reduces the value of N (S147)
  • the flow returns to S142.
  • the fairness control unit 16 can appropriately limit the communication band of each flow in the best-effort communication line.
  • the fairness control unit 16 executes the processing of S142 to S147 of FIG. 7 and the value of N becomes 0 or less, the communication band is not limited for any flow.
  • the fairness control unit 16 executing the processing of S142 to S147 in FIG. 7 when the value of N becomes the same number as the number of flows flowing into the communication line, all the flows are regarded as the restriction target flows. To do.
  • the information processing apparatus can be caused to function as the communication control apparatus 10 by causing the information processing apparatus to execute the above program provided as package software or online software.
  • the information processing device mentioned here includes a desktop or notebook personal computer, a rack-mounted server computer, and the like.
  • the information processing device includes a mobile communication terminal such as a smartphone, a mobile phone, a PHS (Personal Handyphone System), and a PDA (Personal Digital Assistants) in its category.
  • the communication control device 10 may be mounted on a cloud server.
  • the computer 1000 has, for example, a memory 1010, a CPU 1020, a hard disk drive interface 1030, a disk drive interface 1040, a serial port interface 1050, a video adapter 1060, and a network interface 1070. These units are connected by a bus 1080.
  • the memory 1010 includes a ROM (Read Only Memory) 1011 and a RAM (Random Access Memory) 1012.
  • the ROM 1011 stores, for example, a boot program such as BIOS (Basic Input Output System).
  • BIOS Basic Input Output System
  • the hard disk drive interface 1030 is connected to the hard disk drive 1090.
  • the disk drive interface 1040 is connected to the disk drive 1100.
  • a removable storage medium such as a magnetic disk or an optical disk is inserted into the disk drive 1100.
  • a mouse 1110 and a keyboard 1120 are connected to the serial port interface 1050, for example.
  • a display 1130 for example, is connected to the video adapter 1060.
  • the hard disk drive 1090 stores, for example, an OS 1091, an application program 1092, a program module 1093, and program data 1094.
  • the various data and information described in the above embodiments are stored in, for example, the hard disk drive 1090 or the memory 1010.
  • the CPU 1020 reads the program module 1093 and the program data 1094 stored in the hard disk drive 1090 into the RAM 1012 as necessary, and executes the above-described procedures.
  • the program module 1093 and the program data 1094 related to the above control program are not limited to being stored in the hard disk drive 1090, and may be stored in, for example, a removable storage medium, and may be stored by the CPU 1020 via the disk drive 1100 or the like. It may be read.
  • the program module 1093 and the program data 1094 related to the above program are stored in another computer connected via a network such as LAN or WAN (Wide Area Network) and read by the CPU 1020 via the network interface 1070. May be done.

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Abstract

通信制御装置は、通信回線に入力される通信量の多い順に上位Ｎ位までのフローを、通信帯域の制限対象のフローとして特定し、通信回線に入力されるフローの通信量の合計が、所定の回線容量以下となるよう、通信帯域の制限対象のフロー群への通信帯域を所定の制限帯域に制限する。ここで、通信制御装置は、制限帯域が、通信帯域の制限対象となっていないフロー群のうち通信量が最も大きいフローの通信量以上となり、かつ、通信帯域の制限対象のフロー群のうち通信量が最も小さいフローの通信量以下となるよう、Ｎの値を決定する。

Description

通信制御装置、および、通信制御方法
　本発明は、通信制御装置、および、通信制御方法に関する。
　ベストエフォートの通信回線において、入回線の通信量の合計が出回線の容量を超過すると、パケットは到着順に転送されるため、入回線の通信量に比例した帯域で出回線から転送される。
　例えば、ベストエフォートの通信回線の出回線の容量が20Mppsであり、入回線からユーザＡのフローが20Mpps、ユーザＢのフローが12Mpps、ユーザＣのフローが2Mppsで入力されている場合を考える。この場合、上記の通信回線における入回線の通信量の合計は34Mppsであり、出回線の容量（20Mpps）を超過している。よって、各ユーザのフローは入回線の通信量に比例した帯域、すなわち、ユーザＡのフローは11.8Mpps、ユーザＢのフローは7.0Mpps、ユーザＣのフローは1.2Mppsで出回線から転送される。その結果、ユーザＣのフローは通信量が少ない（2.0Mpps）にもかかわらず、通信量の多いユーザＡ，Ｂのフローの影響を受けて、通信帯域が減らされてしまうことになる。
　ここで、ベストエフォートの通信回線において、出回線に割り当てる通信帯域を各ユーザ間でできるだけ公平になるよう制御するため、各ユーザのフローの通信量の統計値に基づき、通信量の多いユーザのフローの通信帯域を制限する技術がある。また、通信回線の出回線の一部の通信帯域を各ユーザのフローに平均的に割り当て、残りの通信帯域をベストエフォートで運用する技術がある（特許文献１参照）。
特開２０１６-０４２６７９号公報
　ここで、通信量の少ないユーザのフローに対しても通信帯域の制限が加えられることを避けるため、フローの通信量が多い順に上位Ｎ位までのフローを通信帯域の制限対象とし、それ以外のフローを通信帯域の制限対象としない方法も考えられる。しかし、この方法は、制限対象のフローの数が多すぎると、通信回線の利用効率を低下させてしまい、また制限対象のフローの数が少なすぎると、制限対象のフローに対し極端な通信制限を行ってしまう可能性がある。
　このことを、図９を用いて説明する。ここでは、各フローの通信量の合計が、回線容量を超えた場合、フローの通信量が多い順に上位Ｎ位までのフローを通信帯域の制限対象とする。ここで各フローの制限帯域は、（回線容量－（通信帯域の制限対象外のフローの通信帯域））／Ｎとする。この場合において、制限対象のフロー数が過多（例えば、Ｎ＝１０）だと、制限帯域まで通信量が達していないフローが存在するため、通信回線の利用効率が低くなってしまう。また、制限対象のフロー数が不足していると（例えば、Ｎ＝２）、制限帯域が制限対象のフローの通信量よりも極端に少なくなってしまうという問題がある。
　そこで、本発明は、前記した問題を解決し、ベストエフォートの通信回線において、各フローの通信帯域の制限を適切に行うことを課題とする。
　前記した課題を解決するため、本発明は、フローの通信帯域の制御を行う通信制御装置であって、所定の周期で、通信回線に入力されるフローそれぞれの通信量を監視する監視部と、前記監視されたフローそれぞれの通信量の合計が、所定の回線容量を超えた場合、前記通信回線に入力される通信量の多い順に上位Ｎ位までのフローを、通信帯域の制限対象のフローとして特定するフロー特定部と、前記所定の回線容量から、前記通信帯域の制限対象外のフロー群の通信帯域の合計を差し引いた値をＮで割った値を前記制限対象のフロー群への制限帯域とし、前記制限帯域が、前記通信帯域の制限対象外のフロー群のうち通信量が最も大きいフローの通信量以上となり、かつ、前記通信帯域の制限対象のフロー群のうち通信量が最も小さいフローの通信量以下となるよう、前記Ｎの値を決定する制限対象フロー数決定部と、特定された前記通信帯域の制限対象のフロー群の通信帯域を前記制限帯域に制限する帯域制御部と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、ベストエフォートの通信回線において、各フローの通信帯域の制限を適切に行うことができる。
図１は、通信制御装置の概要を説明する図である。 図２は、通信制御装置の概要を説明する図である。 図３は、通信制御装置の構成例を示す図である。 図４は、図３の統計情報の例を示す図である。 図５は、図３の統計情報管理部の処理手順の例を示すフローチャートである。 図６は、図３の公平制御部の処理手順の例を示すフローチャートである。 図７は、図６のＳ１４の処理手順の例を示すフローチャートである。 図８は、通信制御プログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。 図９は、従来技術における課題を説明するための図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。本発明は、以下に説明する実施形態に限定されない。
［概要］
　まず、図１，２を用いて、本実施形態の通信制御装置の概要を説明する。なお、以下に説明する通信制御装置は、ベストエフォートの通信回線の通信帯域、例えば、当該通信回線を流れるフローの帯域制御を行う。この通信制御装置は、例えば、スイッチやルータ等により実現される。
　通信制御装置は、例えば、所定の監視周期（Ｔ）で、ベストエフォートの通信回線に入力される各ユーザのフローの通信量を監視する。そして、通信制御装置は、監視周期（Ｔ）における各ユーザのフローの通信量の合計が、通信回線の出回線の回線容量を超える場合、通信量の多い順に上位Ｎ位までのユーザのフローそれぞれの通信帯域を同じ帯域（制限帯域）に制限する。
　例えば、通信制御装置は、図１に示すように、回線容量が20M（bps）であり、ユーザＡのフローの通信量が20M（bps）、ユーザＢのフローの通信量が12M（bps）、ユーザＣの通信量が2M（bps）である場合を考える。この場合、通信量の多いユーザ（例えば、上位２位までのユーザＡ，Ｂ）に、回線容量分（20M（bps））のうち、ユーザＣに割り当てていない帯域（20M（bps）-2M（bps））を等しく割り当てる。つまり、通信制御装置は、ユーザＡ，Ｂのフローの通信帯域を（20M（bps）-2（bps））/2=9M（bps）に制限する。一方、通信制御装置は、通信量が上記２位より下位のユーザＣのフロー（2M（bps））については、通信帯域の制限は行わない。
　ここで、通信制御装置は、制限対象のフロー数がＮの場合における制限帯域が、以下の条件（１）、（２）を満たすか否かを判定する。そして、条件（１）、（２）のいずれかを満たさない場合、通信制御装置は、Ｎを増減させ、条件（１）、（２）を満たすか否かを再判定することで、最適なＮの値を探索する。
・条件（１）：制限帯域は、通信帯域の制限対象となっていないフロー群のうち、通信量が最も大きいフローの通信量以上
・条件（２）：制限帯域は、通信帯域の制限対象となっているフロー群のうち、通信量が最も小さいフローの通信量以下
　例えば、通信制御装置は、図２に示す通信量のフロー群（１～１５）について、上記の判定処理を行いながら、Ｎを増減させることにより、条件（１）および（２）を満たすＮの値（例えば、Ｎ＝４）を探索する。つまり、通信制御装置が、通信量の多い順に上位４位までのフローを通信帯域の制限対象とした場合の制限帯域は、制限対象となっていないフロー群（フロー５～１５）の通信量のうち最も大きい通信量（フロー５の通信量）以上となる。また、当該制限帯域は、制限対象のフロー群（フロー１～４）の通信量のうち最も小さい通信量（フロー４の通信量）以下である。つまり、Ｎ＝４のときの制限帯域は、条件（１）および（２）を満たす。よって、通信制御装置は通信量の多い順に上位４位までのフローを通信帯域の制限対象とする。
　このようにすることで通信制御装置は、各フローの通信帯域の制限をする際に、通信回線の利用効率の低下を防止し、かつ、制限対象のフローに対する極端な通信制限を防止することができる。つまり、通信制御装置は各フローの通信帯域の制限を適切に行うことができる。また、通信制御装置は、自動で、制限対象のフロー数（Ｎ）を最適化するので、オペレータによる制限対象のフロー数（Ｎ）のチューニングが不要となる。
［構成］
　次に、図３を用いて、通信制御装置１０の構成例を説明する。通信制御装置１０は、振分部１１と、カウンタ１２と、統計情報管理部（監視部）１３と、監視タイマー１４と、ポリサー１５と、公平制御部１６と、シェーパ１７とを備える。
　振分部１１は、複数の入回線から同じ出回線へのパケットをＩＰアドレス等によってフロー単位に振り分ける。振り分けられたパケットはポリサー１５へ入力される。
　カウンタ１２は、フロー単位で当該フローの通信量（例えば、パケット数やデータ量）を測定する。
　統計情報管理部１３は、所定の監視周期で、フローそれぞれの通信量を監視する。具体的には、統計情報管理部１３は、監視タイマー１４から監視期間満了が通知されるまで、カウンタ１２によりフローそれぞれの通信量を監視し、その結果を統計情報１３１に記録する。そして、統計情報管理部１３は、統計情報１３１における各フローの通信量を示す情報（図４の（ａ）参照）を公平制御部１６に通知する。
　監視タイマー１４は、監視周期となる時間を保持しており、監視期間が満了するたびに統計情報管理部１３に監視期間の満了を通知する。
　統計情報１３１は、上記の監視周期におけるフローそれぞれの通信量を示した情報である。統計情報１３１は、例えば、図４（ａ）に示すように、フローの登録番号（ｉ）ごとに、当該フローのＩＰアドレス、上記の監視周期における、当該フローのパケット数、パケット長、データ量、流入帯域（Ui）等を示した情報である。なお、この統計情報１３１は、例えば、図４（ｂ）に示す、全フローの流入帯域の合計（各フローの合計帯域、Ua）、上位Ｎ位までのフローの流入帯域の合計（Uu)、通信回線の出回線の帯域（B）、超過帯域（Ue=Ua-B）等を含んでいてもよい。
　図３の説明に戻る。ポリサー１５は、公平制御部１６からの制御に基づき、フローのパケットのポリシングを行う。
　公平制御部１６は、上記の監視周期におけるフローそれぞれの通信量の合計が、所定の閾値（例えば、出回線の容量）を超える場合、通信量の多い順に上位Ｎまでのフローに対する通信帯域の制限を行う。なお、公平制御部１６は、統計情報管理部１３が収集した通信量（例えば、パケット数、データ長、データ量）を、上記の監視周期を用いて、帯域に換算して各種計算を行うものとして説明するが、これに限定されない。
　公平制御部１６は、制限対象フロー特定部１６１と、制限対象フロー数決定部１６２と、帯域制御部１６３とを備える。
　制限対象フロー特定部１６１は、上記の監視周期におけるフローそれぞれの通信量の合計が、所定の閾値（例えば、通信回線の回線容量）を超える場合、通信量の多い順に上位Ｎ位までのフローを通信帯域の制限対象のフローとして特定する。ここでのＮの値は、制限対象フロー数決定部１６２により決定される。
　ここで、制限対象フロー特定部１６１は、制限対象のフローを特定する際、監視周期における、フローそれぞれの通信量に基づき特定してもよいし、フローそれぞれの通信帯域に基づき特定してもよい。すなわち、制限対象フロー特定部１６１は、監視周期におけるフローそれぞれの通信量の合計が、所定の閾値を超える場合、通信量の多い順に上位Ｎ位までのフローに対する通信帯域の制限を行ってもよいし、フローそれぞれの通信帯域（流入帯域）の合計が、所定の閾値を超える場合、通信帯域の多い順に上位Ｎ位までのフローに対する通信帯域の制限を行ってもよい。
　また、制限対象フロー特定部１６１が用いる上記の所定の閾値は、通信回線の回線容量の値そのものであってもよいし、通信回線の回線容量より小さい値であってもよい。例えば、上記の所定の閾値として、通信回線の回線容量よりも小さい値を用いることにより、公平制御部１６は、回線容量を100％が使用される前の状態（通信回線が逼迫した状態）になった状態で、各フローに対する通信帯域の制限を行うことができる。
　また、制限対象フロー特定部１６１は、上記の監視周期におけるフローそれぞれの通信量の合計が、所定の閾値（例えば、通信回線の回線容量）以下と判断した場合、通信帯域の制限は行わない。さらに、既にいずれかのフローの通信帯域の制限が行われていた場合、制限対象フロー特定部１６１は、フローそれぞれの通信量の合計が、所定の閾値以下になったと判断したとき、帯域制御部１６３に対し、各フローの通信帯域の制限の解除を指示する。
　また、制限対象フロー特定部１６１は、通信回線に入力されるフローのうち、所定の閾値（最低保証通信量）を超える通信量のフローの中から、通信量の多い順に上位Ｎ位までのフローを、通信帯域の制限対象のフローとして特定してもよい。このようにすることで、例えば、通信量が上位２位までのフローを制限する場合において、１位のフローが大量の通信を行い、２位のフローは通常以下の通信を行っているとき、制限対象フロー特定部１６１は、２位のフローを通信帯域の制限対象外とすることができる。
　制限対象フロー数決定部１６２は、制限対象フロー特定部１６１が用いる上記のＮの値（制限対象フロー数）を決定する。例えば、制限対象フロー数決定部１６２は、所定の回線容量から、通信帯域の制限対象外のフロー群の通信帯域の合計を差し引いた値をＮで割った値を制限対象のフロー群への制限帯域とする。そして、制限対象フロー数決定部１６２は、当該制限帯域が、通信帯域の制限対象外のフロー群のうち通信量が最も大きいフローの通信量以上となり、かつ、通信帯域の制限対象のフロー群のうち通信量が最も小さいフローの通信量以下となるよう、Ｎの値を決定する。
　例えば、制限対象フロー数決定部１６２は、所定の回線容量から、通信帯域の制限対象外のフロー群の通信帯域の合計を差し引いた値をＮで割った値を制限対象のフロー群（つまり通信量が多い順に上位Ｎ位までのフロー）への制限帯域とする。そして、制限対象フロー数決定部１６２は、当該制限帯域が、通信帯域の制限対象外のフロー群のうち通信量が最も大きいフローの通信量以上となり（条件（１）を満たし）、かつ、通信帯域の制限対象のフロー群のうち、通信量が最も小さいフローの通信量以下となる（条件（２）を満たす）ような、Ｎの値を決定する。
　具体的には、制限対象フロー数決定部１６２は、通信量の多い順に上位Ｎ位までフローを通信帯域の制限対象とした場合の制限帯域が、通信帯域の制限対象外のフロー群のうち通信量が最も大きいフローの通信量以上とならなかった場合、Ｎの値を減少させる。一方、上記の制限帯域が、通信帯域の制限対象となっているフロー群のうち、通信量が最も小さいフローの通信量以下とならない場合、制限対象フロー特定部１６１は、Ｎの値を増加させる。制限対象フロー数決定部１６２は、このようなＮの値の増減を行うことにより、上記の条件（１）、（２）を満たすようなＮの値を探索する。この制限対象フロー数決定部１６２の詳細はフローチャートを用いて後記する。
　帯域制御部１６３は、制限対象フロー特定部１６１により特定されたフロー（通信量が多い順に上位Ｎ位までのフロー）の通信帯域を制限対象フロー数決定部１６２により算出された制限帯域に制限する。
　なお、帯域制御部１６３による各フローの通信帯域の制限は、例えば、ポリサー１５の制御により行ってもよいし、シェーパ１７の制御により行ってもよい。
　シェーパ１７は、入力されたフローのパケットのシェーピングを行う。例えば、シェーパ１７は、ポリサー１５から入力されたフローのパケットのシェーピングを行う。シェーピング後のフローのパケットは、出回線へ出力される。
［処理手順］
　次に、図５～図７を用いて、通信制御装置１０の統計情報管理部１３および公平制御部１６の処理手順の例を説明する。
　まず、図５を用いて統計情報管理部１３の処理手順の例を説明する。統計情報管理部１３は、カウンタ１２により各フローの通信量を収集する（Ｓ１）。そして、収集した各フローの通信量のデータを、例えば、統計情報１３１に記録する。その後、統計情報管理部１３は、監視タイマー１４から監視周期満了の通知を受けると（Ｓ２でＹｅｓ）、統計情報１３１に記録された通信量のデータを公平制御部１６に通知する（Ｓ３）。その後、統計情報管理部１３は、Ｓ１へ戻る。また、Ｓ２において、監視タイマー１４から監視周期満了の通知を受ける前は（Ｓ２でＮｏ）、Ｓ１の処理を継続する。
　次に、図６および図７を用いて公平制御部１６の処理手順の例を説明する。公平制御部１６の制限対象フロー特定部１６１は、統計情報管理部１３から各フローの通信量のデータの通知があると（Ｓ１０でＹｅｓ）、各フローの通信量の合計帯域（Ua）を算出し（Ｓ１１）、合計帯域（Ua）が所定の閾値を超えるか否かを判定する（Ｓ１２）。なお、統計情報管理部１３から各フローの通信量のデータの通知がなければ（Ｓ１０でＮｏ）、Ｓ１０へ戻る。
　Ｓ１２で、制限対象フロー特定部１６１が、各フローの合計帯域（Ua）は、所定の閾値（Ut）を超えると判定した場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、制限対象フロー数決定部１６２は各フローを流入帯域の多い順に並べ替える（Ｓ１３）。そして、制限対象フロー数決定部１６２は、Ｓ１３における各フローの並べ替えの結果に基づき、各フローの制限帯域の算出を行う（Ｓ１４）。その後、帯域制御部１６３は、通信帯域の制限対象のフローに対し、Ｓ１４で算出した制限帯域に制限するよう、ポリサー１５に帯域制限を指示する（Ｓ１５）。そして、処理を終了する。
　一方、Ｓ１２において制限対象フロー特定部１６１が、各フローの合計帯域（Ua）は、所定の閾値（Ut）以下であると判定した場合（Ｓ１２でＮｏ）、帯域制御部１６３は、帯域制限を解除する（Ｓ１６）。例えば、帯域制御部１６３は、フローの通信帯域の制限中のポリサー１５に対し、通信帯域の制限の解除を指示する。そして、処理を終了する。
［制限帯域の算出処理］
　次に、図７を用いて、図６のＳ１４における制限帯域の算出処理を詳細に説明する。
　まず、制限対象フロー数決定部１６２は、制限ユーザ数（制限対象フロー数）Ｎを設定する（Ｓ１４１）。ここで設定するＮの値は、例えば、前回の監視周期において設定したＮの値を用いる。そして、制限対象フロー数決定部１６２は、Uu（流入帯域の多い順に上位Ｎ位までの流入帯域の合計）を以下の式（１）により求める（Ｓ１４２）。
　Uu=ΣUi(i=1,…,N)…式（１）
　ただし、Ui：フローiの流入帯域（実績値）
　次に、制限対象フロー数決定部１６２は、各フローの制限帯域Pを以下の式（２）により求める（Ｓ１４３）。
　制限帯域P=|Ua-Uu-B|/N…式（２）
　ただし、B：出回線の帯域
　Ｓ１４３の後、制限対象フロー数決定部１６２は、Ｓ１４３で算出された制限帯域PがUN+1よりも小さいか否かを判定する（Ｓ１４４）。つまり、制限対象フロー数決定部１６２は、制限帯域PがUN+1（制限対象となっていないフロー群のうち、流入帯域が最も大きいフローの流入帯域）以上か否かを判定する。ここで、制限帯域PがUN+1よりも小さい場合（Ｓ１４４でＹｅｓ）、制限対象フロー数決定部１６２は、Ｎの値を１増加させて（Ｓ１４５）、Ｓ１４２に戻る。一方、制限帯域PがUN+1以上の場合（Ｓ１４４でＮｏ）、Ｓ１４６へ進む。そして、制限対象フロー数決定部１６２は、制限帯域PがUNよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１４６）。つまり、制限対象フロー数決定部１６２は、制限帯域PがUN（制限対象のフロー群のうち、流入帯域が最も小さいフローの流入帯域）以下か否かを判定する。ここで、制限帯域PがUNよりも大きい場合（Ｓ１４６でＹｅｓ）、制限対象フロー数決定部１６２は、Ｎの値を１減少させて（Ｓ１４７）、Ｓ１４２に戻る。一方、制限帯域PがUN以下の場合（Ｓ１４６でＮｏ）、Ｓ１４８へ進む。そして、帯域制御部１６３は、フローi（i=1,…,N）の制限帯域Piを設定する。つまり、帯域制御部１６３は、制限帯域PiにＳ１４３で算出した制限帯域Pを設定する（Ｓ１４８）。
　このようにすることで公平制御部１６は、ベストエフォートの通信回線において、各フローの通信帯域の制限を適切に行うことができる。なお、公平制御部１６が、図７のＳ１４２～Ｓ１４７の処理を実行した結果、Ｎの値が０以下になった場合、いずれのフローに対しても通信帯域の制限は行わないものとする。また、公平制御部１６が、図７のＳ１４２～Ｓ１４７の処理を実行した結果、Ｎの値が通信回線に流入するフローの数と同じ数になった場合、すべてのフローを制限対象のフローとする。
［プログラム］
　また、上記の実施形態で述べた通信制御装置１０の機能を実現するプログラムを所望の情報処理装置（コンピュータ）にインストールすることによって実装できる。例えば、パッケージソフトウェアやオンラインソフトウェアとして提供される上記のプログラムを情報処理装置に実行させることにより、情報処理装置を通信制御装置１０として機能させることができる。ここで言う情報処理装置には、デスクトップ型またはノート型のパーソナルコンピュータ、ラック搭載型のサーバコンピュータ等が含まれる。また、その他にも、情報処理装置にはスマートフォン、携帯電話機やＰＨＳ（Personal　Handyphone　System）等の移動体通信端末、さらには、ＰＤＡ（Personal　Digital　Assistants）等がその範疇に含まれる。また、通信制御装置１０を、クラウドサーバに実装してもよい。
　図８を用いて、上記のプログラム（制御プログラム）を実行するコンピュータの一例を説明する。図８に示すように、コンピュータ１０００は、例えば、メモリ１０１０と、ＣＰＵ１０２０と、ハードディスクドライブインタフェース１０３０と、ディスクドライブインタフェース１０４０と、シリアルポートインタフェース１０５０と、ビデオアダプタ１０６０と、ネットワークインタフェース１０７０とを有する。これらの各部は、バス１０８０によって接続される。
　メモリ１０１０は、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）１０１１およびＲＡＭ（Random　Access　Memory）１０１２を含む。ＲＯＭ１０１１は、例えば、ＢＩＯＳ（Basic　Input　Output　System）等のブートプログラムを記憶する。ハードディスクドライブインタフェース１０３０は、ハードディスクドライブ１０９０に接続される。ディスクドライブインタフェース１０４０は、ディスクドライブ１１００に接続される。ディスクドライブ１１００には、例えば、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能な記憶媒体が挿入される。シリアルポートインタフェース１０５０には、例えば、マウス１１１０およびキーボード１１２０が接続される。ビデオアダプタ１０６０には、例えば、ディスプレイ１１３０が接続される。
　ここで、図８に示すように、ハードディスクドライブ１０９０は、例えば、ＯＳ１０９１、アプリケーションプログラム１０９２、プログラムモジュール１０９３およびプログラムデータ１０９４を記憶する。前記した実施形態で説明した各種データや情報は、例えばハードディスクドライブ１０９０やメモリ１０１０に記憶される。
　そして、ＣＰＵ１０２０が、ハードディスクドライブ１０９０に記憶されたプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４を必要に応じてＲＡＭ１０１２に読み出して、上述した各手順を実行する。
　なお、上記の制御プログラムに係るプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４は、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される場合に限られず、例えば、着脱可能な記憶媒体に記憶されて、ディスクドライブ１１００等を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。あるいは、上記のプログラムに係るプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４は、ＬＡＮやＷＡＮ（Wide　Area　Network）等のネットワークを介して接続された他のコンピュータに記憶され、ネットワークインタフェース１０７０を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。
　１０　通信制御装置
　１１　振分部
　１２　カウンタ
　１３　統計情報管理部
　１４　監視タイマー
　１５　ポリサー
　１６　公平制御部
　１３１　統計情報
　１６１　制限対象フロー特定部
　１６２　制限対象フロー数決定部
　１６３　帯域制御部

Claims (3)

  1. 　フローの通信帯域の制御を行う通信制御装置であって、
    　所定の周期で、通信回線に入力されるフローそれぞれの通信量を監視する監視部と、
    　前記監視されたフローそれぞれの通信量の合計が、所定の回線容量を超えた場合、前記通信回線に入力される通信量の多い順に上位Ｎ位までのフローを、通信帯域の制限対象のフローとして特定するフロー特定部と、
    　前記所定の回線容量から、前記通信帯域の制限対象外のフロー群の通信帯域の合計を差し引いた値をＮで割った値を前記制限対象のフロー群への制限帯域とし、前記制限帯域が、前記通信帯域の制限対象外のフロー群のうち通信量が最も大きいフローの通信量以上となり、かつ、前記通信帯域の制限対象のフロー群のうち通信量が最も小さいフローの通信量以下となるよう、前記Ｎの値を決定する制限対象フロー数決定部と、
    　特定された前記通信帯域の制限対象のフロー群の通信帯域を前記制限帯域に制限する帯域制御部と、
    　を備えることを特徴とする通信制御装置。
  2. 　前記制限対象フロー数決定部は、
    　前記制限帯域が、前記通信帯域の制限対象となっていないフロー群のうち通信量が最も大きいフローの通信量以上とならない場合、前記Ｎの値を減少させ、前記制限帯域が、前記通信帯域の制限対象のフロー群のうち通信量が最も小さいフローの通信量以下とならない場合、前記Ｎの値を増加させることにより、前記Ｎの値を決定すること
    　を特徴とする請求項１に記載の通信制御装置。
  3. 　通信制御装置が実行する通信制御方法であって、
    　所定の周期で、通信回線に入力されるフローそれぞれの通信量を監視する監視ステップと、
    　前記監視されたフローそれぞれの通信量の合計が、所定の回線容量を超えた場合、前記通信回線に入力される通信量の多い順に上位Ｎ位までのフローを、通信帯域の制限対象のフローとして特定するフロー特定ステップと、
    　前記所定の回線容量から、前記通信帯域の制限対象外のフロー群の通信帯域の合計を差し引いた値をＮで割った値を前記制限対象のフロー群への制限帯域とし、前記制限帯域が、前記通信帯域の制限対象外のフロー群のうち通信量が最も大きいフローの通信量以上となり、かつ、前記通信帯域の制限対象のフロー群のうち通信量が最も小さいフローの通信量以下となるよう、前記Ｎの値を決定する制限対象フロー数決定ステップと、
    　特定された前記通信帯域の制限対象のフロー群の通信帯域を前記制限帯域に制限する帯域制御ステップと、
    　を含むことを特徴とする通信制御方法。
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