(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がコアネットワークに接続しており、
配下に１以上のユーザが接続された通信中継装置を多段に接続し、優先度が異なるトラフィックを転送する多段ネットワークを有する通信システムであって、
前記通信中継装置は、
予め定められた周期ごとに、
配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうちベストエフォート（ＢＥ）のトラフィックを前記ユーザ毎に測定した個別ＢＥトラフィック入力量、外部へ転送した前記ＢＥトラフィックを測定したＢＥトラフィック送出量、及び外部へ転送した全てのトラフィックを測定した合計送出量を取得し、
前記通信中継装置のうちの１の通信中継装置は、
他の通信中継装置からの前記個別ＢＥトラフィック入力量に基づく要求量及び前記ＢＥトラフィック送出量と自装置の前記個別ＢＥトラフィック入力量に基づく要求量及び前記ＢＥトラフィック送出量とに基づいて、前記通信中継装置毎に前記合計送出量を制限する制限レートを算出し、自装置の前記制限レートに収まるように前記ＢＥトラフィックより優先度の高い優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記ＢＥトラフィックを転送し、
前記他の通信中継装置は、
前記１の通信中継装置からそれぞれに通知された前記制限レートに収まるように前記優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記ＢＥトラフィックを転送することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記通信中継装置は、
他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、
自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、
配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、
前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、
前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部と、
前記個別ＢＥトラフィック入力量を測定する配下ＢＥ入力量測定部と、
前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量として測定する配下ＢＥ送出量測定部と、
前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、
前記１の通信中継装置の場合、
前記配下ＢＥ入力量測定部が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して第１の前記要求量を算出し、第１の前記要求量及び前記配下ＢＥ送出量測定部が測定した第１の前記ＢＥトラフィック送出量と前記他の通信中継装置から受信した第２の前記要求量及び第２の前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
前記他の通信中継装置の場合、
前記配下ＢＥ入力量測定部が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して第２の前記要求量を算出し、第２の前記要求量と前記配下ＢＥ送出量測定部が測定した第２の前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記通信中継装置は、
他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、
自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、
配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、
前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、
前記個別ＢＥトラフィック入力量を測定する配下ＢＥ入力量測定部と、
前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量として測定する配下ＢＥ送出量測定部と、
前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、
最新ｂ（ｂは正の整数）周期の前記配下ＢＥ入力量測定部が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量の合計値をＩとし、最新ｂ周期の前記配下ＢＥ送出量測定部が測定した前記ＢＥトラフィック送出量をＯとして、要求閾値をＯ÷通信中継装置の最大収容ユーザ数として求め、Ｉが要求閾値以上のユーザに関してＩから前記要求閾値を減じ、Ｉが要求閾値より小さいユーザに関して前記要求閾値とＩの差分を合計した値をＯに代入し、Ｉを０とする要求量算出処理を行い、
Ｏが正であれば前記要求量算出処理を繰り返し、
Ｏが０のとき、Ｉから要求量を算出し、
前記１の通信中継装置の場合、
前記要求量算出処理で第１の前記要求量を算出し、第１の前記要求量及び前記配下ＢＥ送出量測定部が測定した第１の前記ＢＥトラフィック送出量と前記他の通信中継装置から受信した第２の前記要求量及び第２の前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
前記他の通信中継装置の場合、
前記要求量算出処理で第２の前記要求量を算出し、第２の前記要求量と前記配下ＢＥ送出量測定部が測定した第２の前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記通信中継装置は、
他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、
自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、
配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、
前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、
前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部と、
前記個別ＢＥトラフィック入力量を測定する配下ＢＥ入力量測定部と、
前記出力キューから送出されるフレームのうち、全ての前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量として測定する合計ＢＥ送出量測定部と、
前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、
前記１の通信中継装置の場合、
前記配下ＢＥ入力量測定部が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して第１の前記要求量を算出し、第１の前記要求量及び前記合計ＢＥ送出量測定部が測定した第１の前記ＢＥトラフィック送出量と前記他の通信中継装置から受信した第２の前記要求量及び第２の前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
前記他の通信中継装置の場合、
前記配下ＢＥ入力量測定部が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して第２の前記要求量を算出し、第２の前記要求量と前記合計ＢＥ送出量測定部が測定した第２の前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
前記１の通信中継装置の前記コントローラは、
自装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量とを読み出し、
前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、
前記ＢＥトラフィック送出量と前記ＢＥトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて自装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、
前記予約レートが正のとき、
自装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を（各通信中継装置の予約レート）÷（各通信中継装置の通信中ユーザ数）として求め、
自装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をｎとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（予約閾値）×ｎを加え、
前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を自装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする前記予約レート割当処理を行い、
なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、
前記予約レートが０のとき、
配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を（割当可能レート）÷（全通信中ユーザ数）として求め、
自装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をＮとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（配下閾値）×Ｎを加え、
前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、自装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに自装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする配下レート割当処理を行い、
なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、
前記割当可能レートが０のとき、
前記割当可能レートが０の自装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、前記割当可能レートが０の自装置又は前記他の通信中継装置の前記入力側通信ポートを通じて接続される前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが０の自装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の通信システム。
【請求項６】
前記１の通信中継装置の前記コントローラは、
自装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量とを読み出し、
前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、
自装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記ＢＥトラフィック送出量の差分から自装置及び前記他の通信中継装置毎に配下の前記ユーザ毎に測定したＢＥトラフィックの合計である配下ＢＥトラフィック送出量を算出し、
前記配下ＢＥトラフィック送出量と前記配下ＢＥトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて自装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、
前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、
前記予約レートが正のとき、
自装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を（各通信中継装置の予約レート）÷（各通信中継装置の通信中ユーザ数）として求め、
自装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をｎとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（予約閾値）×ｎを加え、
前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を自装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする前記予約レート割当処理を行い、
なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、
前記予約レートが０のとき、
配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を（割当可能レート）÷（全通信中ユーザ数）として求め、
自装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をＮとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、自装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（配下閾値）×Ｎを加え、
前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、自装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに自装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする配下レート割当処理を行い、
なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、
前記割当可能レートが０のとき、
前記割当可能レートが０の自装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、前記割当可能レートが０の自装置又は前記他の通信中継装置の前記入力側通信ポートを通じて接続される前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが０の自装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項７】
一端がコアネットワークに接続しており、
配下に１以上のユーザが接続された通信中継装置を多段に接続し、優先度が異なるトラフィックを転送する多段ネットワークを有する通信システムのトラフィック制御方法であって、
予め定められた周期ごとに、
配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうちＢＥトラフィックを前記ユーザ毎に測定した個別ＢＥトラフィック入力量、外部へ転送した前記ＢＥトラフィックを測定したＢＥトラフィック送出量、及び外部へ転送した全てのトラフィックを測定した合計送出量を測定し、
前記通信中継装置のうちの１の通信中継装置で、
他の通信中継装置からの前記個別ＢＥトラフィック入力量に基づく要求量及び前記ＢＥトラフィック送出量と自装置の前記個別ＢＥトラフィック入力量に基づく要求量及び前記ＢＥトラフィック送出量とに基づいて、前記通信中継装置毎に前記合計送出量を制限する制限レートを算出し、自装置の前記制限レートに収まるように前記ＢＥトラフィックより優先度の高い優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記ＢＥトラフィックを転送し、
前記他の通信中継装置で、
前記１の通信中継装置からそれぞれに通知された前記制限レートに収まるように前記優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記ＢＥトラフィックを転送することを特徴とするトラフィック制御方法。
【請求項８】
他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、
前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定し、
前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量とし、
前記通信中継装置が前記１の通信中継装置の場合、
前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して第１の前記要求量を算出し、第１の前記要求量及び第１の前記ＢＥトラフィック送出量と前記他の通信中継装置から受信した第２の前記要求量及び第２の前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、
前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して第２の前記要求量を算出し、第２の前記要求量と第２の前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする請求項７に記載のトラフィック制御方法。
【請求項９】
他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、
前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量とし、
最新ｂ（ｂは正の整数）周期で測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量の合計値をＩとし、最新ｂ周期で測定した前記ＢＥトラフィック送出量をＯとして、要求閾値をＯ÷通信中継装置の最大収容ユーザ数として求め、Ｉが要求閾値以上のユーザに関してＩから前記要求閾値を減じ、Ｉが要求閾値より小さいユーザに関して前記要求閾値とＩの差分を合計した値をＯに代入し、Ｉを０とする要求量算出処理を行い、
Ｏが正であれば前記要求量算出処理を繰り返し、
Ｏが０のとき、Ｉから要求量を算出し、
前記通信中継装置が前記１の通信中継装置の場合、
前記要求量算出処理で第１の前記要求量を算出し、第１の前記要求量及び第１の前記ＢＥトラフィック送出量と前記他の通信中継装置から受信した第２の前記要求量及び第２の前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、
前記要求量算出処理で第２の前記要求量を算出し、第２の前記要求量と第２の前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする請求項７に記載のトラフィック制御方法。
【請求項１０】
他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、
前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定し、
前記出力キューから送出されるフレームのうち、全ての前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量として測定とし、
前記通信中継装置が前記１の通信中継装置の場合、
前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して第１の前記要求量を算出し、第１の前記要求量及び第１の前記ＢＥトラフィック送出量と前記他の通信中継装置から受信した第２の前記要求量及び第２の前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、
前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して第２の前記要求量を算出し、第２の前記要求量と第２の前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信し、
前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする請求項７に記載のトラフィック制御方法。
【請求項１１】
前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量とを読み出し、
前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、
前記ＢＥトラフィック送出量と前記ＢＥトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、
前記予約レートが正のとき、
前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を（各通信中継装置の予約レート）÷（各通信中継装置の通信中ユーザ数）として求め、
前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をｎとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（予約閾値）×ｎを加え、
前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする前記予約レート割当処理を行い、
なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、
前記予約レートが０のとき、
配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を（割当可能レート）÷（全通信中ユーザ数）として求め、
前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をＮとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（配下閾値）×Ｎを加え、
前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする配下レート割当処理を行い、
なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、
前記割当可能レートが０のとき、
前記割当可能レートが０の前記１の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、外部に接続される前記割当可能レートが０の前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが０の前記１の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行うことを特徴とする請求項８又は９に記載のトラフィック制御方法。
【請求項１２】
前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量とを読み出し、
前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、
前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記ＢＥトラフィック送出量の差分から前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の配下ＢＥトラフィック送出量を算出し、
前記配下ＢＥトラフィック送出量と前記ＢＥトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、
前記予約レートが正のとき、
前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を（各通信中継装置の予約レート）÷（各通信中継装置の通信中ユーザ数）として求め、
前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をｎとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（予約閾値）×ｎを加え、
前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする前記予約レート割当処理を行い、
なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、
前記予約レートが０のとき、
配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を（割当可能レート）÷（全通信中ユーザ数）として求め、
前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をＮとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（配下閾値）×Ｎを加え、
前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする配下レート割当処理を行い、
なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、
前記割当可能レートが０のとき、
前記割当可能レートが０の前記１の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、外部に接続される前記割当可能レートが０の前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが０の前記１の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行うことを特徴とする請求項１０に記載のトラフィック制御方法。
【請求項１３】
請求項７から１２のいずれかに記載のトラフィック制御方法をコンピュータに実行させるトラフィック制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つ以上の通信装置を配下として接続し、優先度に応じたトラフィック制御を行う複数の通信中継装置を多段接続して構築されるネットワークの通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、パソコン等のユーザ端末はＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）等のユーザ側通信装置を介してアクセスネットワークに接続される。アクセスネットワークにおいて、データの転送制御を行う通信中継装置は、配下の複数のＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）等の通信装置の集線を行い、各トラフィックを多重した上でコアネットワーク（通信事業者間を結ぶ大容量の基幹通信回線）に接続する。各通信中継装置は、配下の通信装置から受信したトラフィックに関して、ＶＬＡＮＩＤ等のユーザ識別子を用いて、送信元となるユーザを識別する。特にユーザ規模の小さい地域においては、大規模な通信中継装置を用いたネットワークを構成することは困難であり、小規模な通信中継装置を多段接続することで集線を行い、コアネットワークに接続する構成が必要となる。
【０００３】
しかし、通信中継装置を多段接続した際には、各通信中継装置に接続される通信装置に収容される各ユーザ側通信装置間のトラフィックに関して、スループットや遅延などといった転送品質に不公平が生じる。これは、コアネットワークから遠い通信中継装置に接続された通信装置が収容するユーザのトラフィックほど、集線回数が増え、それに伴ってキュー（Ｑｕｅｕｅ）での転送順待ちの回数と遅延が増大し、スループットが減少するためである。このような不公平性を改善するためには、転送品質の公平性を実現するための装置構成やトラフィック制御が必要である。尚、キュー（Ｑｕｅｕｅ）とは、待ち行列のことであり、ここでは、通信中継装置により受信され振り分けられたフレームが、宛先通信ポートへの送信に備えて先入れ先出しのリスト構造で保持されたものである。
【０００４】
このような転送品質の公平性を実現するための第１の従来技術として、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、通信中継装置としてのイーサネット（登録商標）スイッチやＬ３スイッチ（ｌａｙｅｒ  ３  ｓｗｉｔｃｈ）等のネットワークスイッチを直列にカスケード接続（多段接続）した通信ネットワークにおけるトラフィック制御技術に関するものであり、スレーブスイッチ側において、マスタスイッチからの接続段数と、配下に接続された送信ホストとのインタフェース速度とを取得し、これらの情報をマスタスイッチに通知し、マスタスイッチ側において、通知された情報を用いて、各スレーブスイッチのスケジューラに設定すべき重みを算出して各スレーブスイッチに通知し、各スレーブスイッチは通知された重み付けに従って制御を行うことで、各送信ホストのスループットを公平化する技術である。
【０００５】
転送品質の公平性を実現するための第２の従来技術として、非特許文献１に記載の技術がある。この技術は、通信中継装置を多段接続した通信ネットワークにおけるトラフィック制御技術に関するものであり、各ノードにおいて観測したユーザ端末ごとの低優先流量を集約ノードに対して通知し、集約ノードにおいて各ユーザ端末の低優先流量を基に各ノードの制限出力レートを算出して各ノードに対して制限出力レートを通知し、各ノードは制限出力レートに従ってフレームを転送する、という処理を一定周期で繰り返すことにより、ユーザ端末間のスループットの公平化を図る技術である。
【０００６】
これらの技術を用いることで、各通信中継装置に帯域を分配し、異なる通信中継装置に接続された通信装置のトラフィックの転送品質の不公平性を改善することができる。
【０００７】
しかし、これらの技術では、様々なトラフィックの変動に際して公平性の低下や帯域利用率の低下など転送品質の劣化が発生する場合があった。
【０００８】
例えば、特許文献１の技術において、送信ホスト（通信装置）において既にユーザ（ユーザ端末）の多重がなされている場合には、各ユーザ（ユーザ端末）に対して公平な重み付けを行うことはできず、また、重み付けのみを行うことで公平化を図るため、輻輳区間が一部区間に留まっているような場合には、非輻輳区間においては重み付けに関わらず全てのトラフィックを転送するため、割当帯域は非制御時と同様となり、その後の輻輳区間においてどのような重み付けを行っても非輻輳区間のトラフィック内の割当帯域を公平化することができない。
【０００９】
また、非特許文献１の技術においては、ある周期に観測された流量を基にして次の周期の帯域割当を行っているため、次の周期においてトラフィックが変動した場合に、転送品質の不公平性や、帯域利用効率の低下が発生する。すなわち、次の周期に優先トラフィックが増加した場合には、一部の通信中継装置において割り当てられた帯域を利用しきれずスループットが割当より低下する。逆に次の周期に優先トラフィックが減少した場合には、低優先トラフィックが輻輳しているにも関わらず、未利用帯域が発生し、スループット低下と遅延増大を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−０５３７９７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】アクセス系集線における多段接続方式の研究、電子情報通信学会２０１０年総合大会講演論文集、Ｂ−３７、ｐｐ．１８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来技術では、様々なトラフィックの変動に際して公平性の低下や帯域利用率の低下など転送品質の劣化が発生することがあるという課題がある。例えば、非輻輳区間が発生した場合に重み付けのみでは公平性を担保できず、任意の周期の各ユーザのベストエフォート流量を基に各通信中継装置に制限レートを割り当てても、次の周期に優先トラフィックが増加した場合には公平性を担保できず、減少した場合には帯域利用効率が低下する。
【００１３】
そこで、上述する課題を解決すべく、本発明は、各通信制御装置に接続された全ての通信装置に収容された全ユーザ間の転送品質の公平性を担保することを可能とする通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係る通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラムは、多段接続された通信中継装置（以下、通信中継装置をＳＷと記載することがある。）の１つを親、他は子とし、子ＳＷは配下（ＯＬＴ等）からのベストエフォート（ＢＥ）トラフィックに関して入力量（ユーザ毎）と出力量（合計）を観測して親ＳＷに通知し、親ＳＷは子ＳＷから通知された情報をもとに子ＳＷごとに合計出力レートに関する制限レートを算出して通知し、子ＳＷは優先トラフィックを常に優先して転送した上で、合計出力速度が制限レートに近づくようにＢＥトラフィック出力を制限することとした。
【００１５】
具体的には、本発明に係る通信システムは、一端がコアネットワークに接続しており、
配下に１以上のユーザが接続された通信中継装置を多段に接続し、優先度が異なるトラフィックを転送する多段ネットワークを有する通信システムである。前記通信中継装置は、予め定められた周期ごとに、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうちベストエフォート（ＢＥ）のトラフィックを前記ユーザ毎に測定した個別ＢＥトラフィック入力量、外部へ転送した前記ＢＥトラフィックを測定したＢＥトラフィック送出量、及び外部へ転送した全てのトラフィックを測定した合計送出量を取得する。前記通信中継装置のうちの１の通信中継装置は、他の通信中継装置からの前記個別ＢＥトラフィック入力量及び前記ＢＥトラフィック送出量と自装置の前記個別ＢＥトラフィック入力量及び前記ＢＥトラフィック送出量とに基づいて、前記通信中継装置毎に前記合計送出量を制限する制限レートを算出し、自装置の前記制限レートに収まるように前記ＢＥトラフィックより優先度の高い優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記ＢＥトラフィックを転送する。前記他の通信中継装置は、前記１の通信中継装置からそれぞれに通知された前記制限レートに収まるように前記優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記ＢＥトラフィックを転送する。
【００１６】
また、本発明に係るトラフィック制御方法は、一端がコアネットワークに接続しており、配下に１以上のユーザが接続された通信中継装置を多段に接続し、優先度が異なるトラフィックを転送する多段ネットワークを有する通信システムのトラフィック制御方法である。本トラフィック制御方法は、予め定められた周期ごとに、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうちＢＥトラフィックを前記ユーザ毎に測定した個別ＢＥトラフィック入力量、外部へ転送した前記ＢＥトラフィックを測定したＢＥトラフィック送出量、及び外部へ転送した全てのトラフィックを測定した合計送出量を測定する。本トラフィック制御方法は、前記通信中継装置のうちの１の通信中継装置で、他の通信中継装置からの前記個別ＢＥトラフィック入力量及び前記ＢＥトラフィック送出量と自装置の前記個別ＢＥトラフィック入力量及び前記ＢＥトラフィック送出量とに基づいて、前記通信中継装置毎に前記合計送出量を制限する制限レートを算出し、自装置の前記制限レートに収まるように前記ＢＥトラフィックより優先度の高い優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記ＢＥトラフィックを転送する。本トラフィック制御方法は、前記他の通信中継装置で、前記１の通信中継装置からそれぞれに通知された前記制限レートに収まるように前記優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記ＢＥトラフィックを転送することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る通信システム及びトラフィック制御方法は、ユーザを含む１つ以上の通信装置を配下として接続し、優先度に応じたトラフィック制御を行う複数の通信中継装置（ＳＷ）を多段接続してなるネットワークにおいて、各通信中継装置において、ユーザごとのベストエフォート（ＢＥ）トラフィックの入力量とキュー長、ユーザごとのＢＥトラフィックの出力量の合計をもとに、制限レートを算出し、公平化を図る。
【００１８】
具体的には、多段接続されたＳＷの１つを親、他を子とし、子ＳＷは、配下のＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）等の通信装置からのＢＥトラフィックに関して、ＶＬＡＮＩＤ等のユーザ識別子を用いて送信元となるユーザを識別し、ユーザごとに振り分けてキューイングし、ユーザごとの入力量を観測し、出力量の合計を観測する。子ＳＷは、他ＳＷからのＢＥトラフィックに関して、ユーザごとの振り分けと入力量観測を行わず、親ＳＷに対して観測された入力量から算出された要求速度と出力速度を通知する。親ＳＷは、子ＳＷから通知された情報をもとに、子ＳＷごとに合計出力速度に関する制限レートを算出し、各子ＳＷに通知する。子ＳＷは、合計出力量を観測することで、通知された制限レートに従って出力制御を行うことで、ユーザごとの転送品質を公平化する。
【００１９】
この際、ＳＷは、優先トラフィックを制限レートに関わらずに常に優先的に転送を行い、ＢＥトラフィックに対する出力制御を行うことで、合計出力速度を常に制限レートに近づける。さらに、ＳＷは、以上の制御を更新周期ごとに繰り返すことで、トラフィック状況が変動した際にもその変動に制御を追随させることができる。特に、親ＳＷは、制限レート算出時に、前周期に観測されたＢＥトラフィックの出力速度が制限レートより小さいＳＷに対して、その差分を予約レートとして割り当てた上で、制限レートの算出を行い、予約レートを制限レートに加えることで、周期を跨いだレート制御を行い、更新周期の長さに関わらず、常にユーザ間の転送品質の公平性を担保する。
【００２０】
従って、本発明は、各通信制御装置に接続された全ての通信装置に収容された全ユーザ間の転送品質の公平性を担保することを可能とする通信システム及びトラフィック制御方法を提供することができる。
【００２１】
本発明に係る通信システム及びトラフィック制御方法は、次の３つの形態がある。
【００２２】
（形態１）
本形態は、配下のユーザ毎のキュー長、及び出力キューから送出された配下のユーザのＢＥトラフィックのＢＥトラフィック送出量を測定している。
本発明に係る通信システムの前記通信中継装置は、他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部と、前記個別ＢＥトラフィック入力量を測定する配下ＢＥ入力量測定部と、前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量として測定する配下ＢＥ送出量測定部と、前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、コントローラと、を備える。前記通信中継装置が前記１の通信中継装置の場合、コントローラは、前記配下ＢＥ入力量測定部が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記配下ＢＥ送出量測定部が測定した前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記配下ＢＥ入力量測定部が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記配下ＢＥ送出量測定部が測定した前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記コントローラは、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整する。
【００２３】
本発明に係るトラフィック制御方法は、他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定し、前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量とする。そして、前記通信中継装置が前記１の通信中継装置の場合、前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする。
【００２４】
（形態２）
本形態は、配下のユーザ毎のキュー長を測定せず、ＢＥトラフィック送出量のみを測定している。
本発明に係る通信システムの前記通信中継装置は、他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、前記個別ＢＥトラフィック入力量を測定する配下ＢＥ入力量測定部と、前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量として測定する配下ＢＥ送出量測定部と、前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、コントローラと、を備える。前記コントローラは、最新ｂ（ｂは正の整数）周期の前記配下ＢＥ入力量測定部が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量の合計値をＩとし、最新ｂ周期の前記配下ＢＥ送出量測定部が測定した前記ＢＥトラフィック送出量をＯとして、要求閾値をＯ÷通信中継装置の最大収容ユーザ数として求め、Ｉが要求閾値以上のユーザに関してＩから前記要求閾値を減じ、Ｉが要求閾値より小さいユーザに関して前記要求閾値とＩの差分を合計した値をＯに代入し、Ｉを０とする要求量算出処理を行う。そして、前記コントローラは、Ｏが正であれば前記要求量算出処理を繰り返し、Ｏが０のとき、Ｉから要求量を算出する。前記通信中継装置が前記１の通信中継装置の場合、前記コントローラは、前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記配下ＢＥ送出量測定部が測定した前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記配下ＢＥ送出量測定部が測定した前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記コントローラは、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整する。
【００２５】
本発明に係るトラフィック制御方法は、他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、前記出力キューから送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量とする。そして、最新ｂ（ｂは正の整数）周期で測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量の合計値をＩとし、最新ｂ周期で測定した前記ＢＥトラフィック送出量をＯとして、要求閾値をＯ÷通信中継装置の最大収容ユーザ数として求め、Ｉが要求閾値以上のユーザに関してＩから前記要求閾値を減じ、Ｉが要求閾値より小さいユーザに関して前記要求閾値とＩの差分を合計した値をＯに代入し、Ｉを０とする要求量算出処理を行い、Ｏが正であれば前記要求量算出処理を繰り返し、Ｏが０のとき、Ｉから要求量を算出する。前記通信中継装置が前記１の通信中継装置の場合、前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする。
【００２６】
（形態３）
本形態は、配下のユーザ毎のキュー長、及び出力キューから送出された全てのＢＥトラフィックのＢＥトラフィック送出量を測定している。
本発明に係る通信システムの前記通信中継装置は、他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポートと、自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポートと、配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポートと、前記入力側通信ポートから入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記配下側通信ポートから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キューと、前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部と、前記個別ＢＥトラフィック入力量を測定する配下ＢＥ入力量測定部と、前記出力キューから送出されるフレームのうち、全ての前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量として測定する合計ＢＥ送出量測定部と、前記合計送出量を測定する合計送出量測定部と、コントローラと、を備える。前記通信中継装置が前記１の通信中継装置の場合、前記コントローラは、前記配下ＢＥ入力量測定部が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記合計ＢＥ送出量測定部が測定した前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出する。前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記コントローラは、前記配下ＢＥ入力量測定部が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記キュー長測定部が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記合計ＢＥ送出量測定部が測定した前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記コントローラは、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記出力側通信ポートから出力すると共に、前記合計送出量測定部が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整する。
【００２７】
本発明に係るトラフィック制御方法は、他の前記通信中継装置から入力されたトラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別に出力キューにバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別に出力キューにバッファし、前記出力キューにバッファされたフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定し、前記出力キューから送出されるフレームのうち、全ての前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量として測定とする。そして、前記通信中継装置が前記１の通信中継装置の場合、前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、前記通信中継装置が前記他の通信中継装置の場合、前記個別ＢＥトラフィック入力量と前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量を前記１の通信中継装置へ通知するとともに前記１の通信中継装置から前記制限レートを受信する。そして、前記出力キューから前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して前記通信中継装置から出力すると共に、前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように前記出力キューから前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整することを特徴とする。
【００２８】
上記した形態１及び２において制限レートは、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量とを読み出し、前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、前記ＢＥトラフィック送出量と前記ＢＥトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、前記予約レートが正のとき、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を（各通信中継装置の予約レート）÷（各通信中継装置の通信中ユーザ数）として求め、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をｎとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（予約閾値）×ｎを加え、前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする前記予約レート割当処理を行い、なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、前記予約レートが０のとき、配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を（割当可能レート）÷（全通信中ユーザ数）として求め、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をＮとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（配下閾値）×Ｎを加え、前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする配下レート割当処理を行い、なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、前記割当可能レートが０のとき、前記割当可能レートが０の前記１の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、外部に接続される前記割当可能レートが０の前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが０の前記１の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行うことで算出できる。
【００２９】
また、上記した形態３において制限レートは、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記要求量と前記ＢＥトラフィック送出量とを読み出し、前記要求量の合計が前記通信中継装置間のリンク速度を超えた場合、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置から通知された前記ＢＥトラフィック送出量の差分から前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の配下ＢＥトラフィック送出量を算出し、前記配下ＢＥトラフィック送出量と前記ＢＥトラフィック送出量を測定したときの周期の制限レートとに基づいて前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約レートを算出し、前記リンク速度から予約レートの和を減じることで割当可能レートを算出し、前記予約レートが正のとき、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の予約閾値を（各通信中継装置の予約レート）÷（各通信中継装置の通信中ユーザ数）として求め、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記予約閾値以上のユーザの数をｎとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（予約閾値）×ｎを加え、前記要求量が前記予約閾値より小さいユーザに関して、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記予約閾値と前記要求量の差分を前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に合計した値を前記予約レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする前記予約レート割当処理を行い、なお予約レートが正であれば前記予約レート割当処理を繰り返し、前記予約レートが０のとき、配下レート割当処理として、各通信中継装置の配下閾値を（割当可能レート）÷（全通信中ユーザ数）として求め、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎に、前記要求量が前記配下閾値以上のユーザの数をＮとし、各ユーザの前記要求量から前記予約閾値を減じ、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の配下レートに（配下閾値）×Ｎを加え、前記要求量が前記配下閾値より小さいユーザに関して、前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置の前記配下レートに前記１の通信中継装置及び前記他の通信中継装置毎の各ユーザの前記要求量の合計値を加算し、前記配下閾値と前記要求量の差分を合計した値を前記割当可能レートに代入し、各ユーザの前記要求量を０とする配下レート割当処理を行い、なお前記割当可能レートが正であれば前記配下レート割当処理を繰り返し、前記割当可能レートが０のとき、前記割当可能レートが０の前記１の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の前記配下レートと、外部に接続される前記割当可能レートが０の前記他の通信中継装置の制限レートとの合計値を前記割当可能レートが０の前記１の通信中継装置又は前記他の通信中継装置の制限レートとする制限レート算出処理を行うことで算出できる。
【００３０】
さらに、本発明に係るトラフィック制御プログラムは、前記トラフィック制御方法をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、各通信制御装置に接続された全ての通信装置に収容された全ユーザ間の転送品質の公平性を担保することを可能とする通信システム、トラフィック制御方法及びトラフィック制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る通信システムを説明するブロック図である。
【図２】本発明に係る通信システムを説明する構成図である。
【図３】本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。
【図５】本発明に係る通信システムの動作を説明するシーケンス図である。
【図６】本発明に係る通信システムを説明する構成図である。
【図７】本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。
【図８】本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。
【図９】本発明に係る通信システムを説明する構成図である。
【図１０】本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明に係る通信システムを説明する構成図である。
【図１２】本発明に係る通信システムを説明する構成図である。
【図１３】本発明に係る通信システムを説明する構成図である。
【図１４】本発明に係るトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。
【図１５】本発明に係る通信システムの動作を説明するシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００３４】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の通信システムを説明するブロック図である。本通信システムは、一端がコアネットワーク２００に接続しており、配下に１以上のユーザが接続された通信中継装置（１、２、３）を多段に接続し、優先度が異なるトラフィックを転送する多段ネットワークを有する通信システムである。本明細書では、ユーザは通信装置（４−１、４−２）に接続されているとして説明する。
【００３５】
通信中継装置（１、２、３）は、予め定められた周期ごとに、配下の前記ユーザから入力されたトラフィックのうちベストエフォート（ＢＥ）のトラフィックを前記ユーザ毎に測定した個別ＢＥトラフィック入力量、外部へ転送した前記ＢＥトラフィックを測定したＢＥトラフィック送出量、及び外部へ転送した全てのトラフィックを測定した合計送出量を取得する。
【００３６】
ここで、通信中継装置３は、通信中継装置（１、２）からの前記個別ＢＥトラフィック入力量及び前記ＢＥトラフィック送出量と自装置の前記個別ＢＥトラフィック入力量及び前記ＢＥトラフィック送出量とに基づいて、前記通信中継装置毎に前記合計送出量を制限する制限レートを算出し、自装置の前記制限レートに収まるように前記ＢＥトラフィックより優先度の高い優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記ＢＥトラフィックを転送する。
【００３７】
一方、通信中継装置（１、２）は、通信中継装置３からそれぞれに通知された前記制限レートに収まるように前記優先トラフィックを転送した後の余剰分で前記ＢＥトラフィックを転送する。
【００３８】
エッジルータ１００は、コアネットワーク２００に接続している。通信中継装置（１〜３）は、配下にそれぞれ通信装置（４−１、４−２）を収容し、各通信装置（４−１、４−２）は、配下に接続された端末を介して、あるいは直接、図示していないパソコン等のユーザと接続しており通信を行う。また、通信装置（４−１、４−２）自身がパソコン等のユーザを指す場合もある。ここでは、通信中継装置１に収容された通信装置４−１，４−２のみを示す。なお、エッジルータ１００から遠い側の通信中継装置２を上流側、エッジルータ１００に近い側の通信中継装置３を下流側とする。
【００３９】
図２は、通信中継装置１を説明する構成図である。通信中継装置（２、３）も同様の構成である。通信中継装置（１〜３）は、図示されないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、主メモリ、表示装置、入力装置、及び外部記憶装置等を具備したコンピュータ構成からなる。通信中継装置（１〜３）は、光ディスク駆動装置等を介してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記録されたトラフィック制御プログラムやデータが外部記憶装置内にインストールされる。通信中継装置（１〜３）は、トラフィック制御プログラムやデータをこの外部記憶装置から主メモリに読み込みＣＰＵで処理することで、以下に説明するコントローラ１１を含む各処理部の機能を実行する。
【００４０】
パソコン等のユーザから送信されるフレームには、当該ユーザ側通信装置を識別するための情報（識別子）と当該フレームの優先度を示す情報が付与されており、通信中継装置（１〜３）は、このフレームの優先度に応じたトラフィック制御を行う。
【００４１】
ユーザが送信した通信データ（トラフィック）は、通信中継装置（１〜３）のいずれかを１ないし複数経由し、エッジルータ１００に到達し、コアネットワーク２００に転送される。例えば、通信装置４−１配下に接続されたユーザが送信した通信データは、通信装置４−１、通信中継装置１、通信中継装置３の順でエッジルータ１００に到達する。
【００４２】
本実施例においては、通信中継装置は３台のみであるが、本発明は、通信中継装置の台数に制限されない。また、本実施形態では、トポロジがバス型となっているが、本発明は、トポロジに制限されない。
【００４３】
図２を用いて、通信中継装置１を説明する。実施形態１の通信中継装置１は、他の前記通信中継装置２からのトラフィックが入力される入力側通信ポート１２と、
自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポート１３と、
配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポート（２２−１、２２−２）と、
入力側通信ポート１２から入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、配下側通信ポート（２２−１、２２−２）から入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キュー（１６−１、１６−２、２６−１、２６−２１、２６−２２）と、
出力キュー（２６−２１、２６−２２）にバッファされたフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部（４１−１、４１−２）と、
前記個別ＢＥトラフィック入力量を測定する配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）と、
出力キュー（２６−２１、２６−２２）から送出されるフレームのうち、配下の前記ユーザからの前記ＢＥトラフィックのフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量として測定する配下ＢＥ送出量測定部３２と、
前記合計送出量を測定する合計送出量測定部３３と、
通信中継装置３の場合、
配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量とキュー長測定部（４１−１、４１−２）が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）が測定した前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
他の通信中継装置（１、２）の場合、
配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量とキュー長測定部（４１−１、４１−２）が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と配下ＢＥ送出量測定部３２が測定した前記ＢＥトラフィック送出量を通信中継装置３へ通知するとともに通信中継装置３から前記制限レートを受信し、
出力キュー（１６−１、２６−１）から前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して出力側通信ポート１３から出力すると共に、合計送出量測定部３３が測定した合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように出力キュー（２６−２１、２６−２２）から前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラ１１と、
を備える。
【００４４】
通信中継装置１と通信中継装置（２、３）とは、それぞれポート（１２，１３）を介して接続する。通信中継装置１と配下の通信装置（４−１，４−２）とは、通信ポート（２２−１，２２−２）を介してそれぞれ接続する。
【００４５】
通信中継装置１において、上流側の通信ポート１２が通信中継装置（上流側）２から受信したフレームは、振り分け部１４により、優先度に応じて出力キュー（１６−１，１６−２）にキューイングされる。この上流側の出力キューの数は優先度数と同数であり、図２においては、２つ（出力キュー１６−１，１６−２）の場合を示している。
【００４６】
また、配下側の通信ポート（２２−１，２２−２）が通信装置（４−１，４−２）から受信したフレームは、振り分け部２４において、フレームに付与された優先度に応じて出力キュー（２６−１、２６−２１、２６−２２）にキューイングされる。このとき、優先度がベストエフォート（ＢＥ）であるフレームに関しては、ユーザ識別子に応じてユーザごとの出力キュー（２６−２１，２６−２２）にキューイングされる。なお、この配下側の出力キューの数は、通信中継装置１に収容され得る最大のユーザ数分であり、図２では２つの場合を示す。
【００４７】
キュー読み出し部１９は、優先度が高いキューにキューイングされたフレームを常に優先して読み出し、優先度がＢＥのキュー（１６−２，２６−２１，２６−２２）にキューイングされたフレームに関しては、スケジューラ１８の読出しスケジュールに従って読み出し、読み出されたフレームは、出力側の通信ポート１３から下流側の通信中継装置３に送信される。
【００４８】
通信装置（４−１，４−２）から受信したトラフィックの入力量は、配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）により測定される。具体的には、通信装置（４−１，４−２）から受信したＢＥトラフィックのうち、出力キュー２６−２１に入力される当該ユーザのトラフィックは配下ＢＥ入力量測定部３１−１により、出力キュー２６−２２に入力される当該ユーザのトラフィックは配下ＢＥ入力量測定部３１−２により、それぞれ測定される。
【００４９】
同様に、キュー長測定部（４１−１，４１−２）により、出力キュー（２６−２１，２６−２２）のキュー長がそれぞれ測定される。
【００５０】
また、出力キュー（２６−２１，２６−２２）から読み出されて下流側通信中継装置３へ転送されたＢＥトラフィック送出量は、配下ＢＥ送出量測定部３２において測定される。
【００５１】
図２において、接続されていないが、コントローラ（Ｃｏｎｔ）１１は、配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）により測定されたそれぞれの個別ＢＥトラフィック入力量と、キュー長測定部（４１−１，４１−２）により測定されたそれぞれのキュー長と、配下ＢＥ送出量測定部３２により測定されたＢＥトラフィック送出量とを取得する。
【００５２】
また、コントローラ１１は、上流側の通信ポート１２及び下流側の通信ポート１３と、直接あるいは振り分け部１４を通じて接続される。
【００５３】
また、コントローラ１１は、取得した個別ＢＥトラフィック入力量、キュー長及びＢＥトラフィック送出量に基づき、要求量通知メッセージ（制御メッセージ）を生成し、通信中継装置３に送信すると共に、通信中継装置３からの制御メッセージを受信し、受信した要求量通知メッセージに従ってスケジューラ１８に対してフレーム読出しスケジュールを指示する。なお、要求量通知メッセージによる制御が行われていない場合には、下流側の通信ポート１３の速度に従って、上流側の出力キュー（１６−１，１６−２）にキューイングされたフレームを常に優先して読み出すよう制御する。
【００５４】
コントローラ１１が生成した要求量通知メッセージの宛先となる通信中継装置を、集約装置として、予め決めておく。この集約装置の決定方法は特に制限されない。本実施例では、便宜上、通信中継装置３が集約装置を担当するものとする。
【００５５】
この場合、集約装置を担当する通信中継装置３が備える前述のコントローラ１１は、要求量通知メッセージ（制御メッセージ）の受信と、各通信中継装置の合計出力速度に関する制限レートの算出、および、制御メッセージ（要求量通知メッセージ）の生成と送信も行う。
【００５６】
図５は、本通信システムの動作を説明するシーケンス図である。図５は、本発明に係わるトラフィック制御を実現するための、各通信中継装置間でのメッセージの授受処理の様子を表しており、以下、その処理内容を説明する。
【００５７】
ネットワーク内の全ての通信中継装置（１，２，３）は、ｃを任意の周期として、ｃ周期の最後に配下の通信装置（４−１，４−２）からのトラフィック（配下トラフィック）に関して、ユーザごとの個別ＢＥトラフィック入力量とキュー長と、通信中継装置ごとのＢＥトラフィック送出量を観測する。そして、図３に示すアルゴリズムを用いて要求量を算出する。すなわち、ｓを任意の通信中継装置、ｕを任意のユーザとして、ユーザごとの個別ＢＥトラフィック入力量ｉＢＥｃ，ｓ，ｕにキュー長を加え、更新周期の長さｔで除すことによって、ユーザごとの要求レートｒｃ，ｓ，ｕを算出する。同様に、通信中継装置ごとのＢＥトラフィック出力量ｏＢＥｃ，ｓを更新周期の長さｔで除すことで、ＢＥ出力レートＯＢＥｃ，ｓを算出する。
【００５８】
そして、ｃ＋１周期のはじめに、ｃ周期最後に算出されたユーザごとの要求レートｒｃ＋１，ｓ，ｕと配下ＢＥ出力レートＯＢＥｃ，ｓをもとに要求量通知メッセージ（制御メッセージ）を生成し、集約装置として定めた通信中継装置３に対して要求量通知メッセージを送信する。
【００５９】
自装置を含めたネットワーク内の全ての通信中継装置（１，２，３）から要求量通知メッセージを受信した通信中継装置３は、全ての要求量の合計が、エッジルータ１００へ接続されるリンク（図１における通信装置３とエッジルータ１００を接続するリンク）容量を上回り輻輳しているか否かを判断する。輻輳している場合、通信中継装置３は、図４に示すアルゴリズムを用いて、各通信中継装置（１，２，３）のｃ＋１周期における制限レートを算出する。
【００６０】
そして、算出した制限レートをもとに、自装置を含めたネットワーク内の全ての通信中継装置（１，２，３）に対する制御メッセージを生成して送信する。
【００６１】
通信中継装置３からの制御メッセージを受信したネットワーク内の全ての通信中継装置（１，２，３）は、制御メッセージに記載された制限レートに従い、直ちにスケジューラ１８に対してフレーム読出しスケジュールを指示することで、トラフィックの制御を行う。
【００６２】
以上のシーケンス開始からシーケンス終了までの処理を更新周期ｔ毎に繰り返す。
【００６３】
以下、各通信中継装置（１，２，３）による観測処理と要求量通知処理の詳細を、図２，３を用いて説明する。
【００６４】
コントローラ１１は、予め定められた更新周期ｔごとに、配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）を用いて、各配下側出力キュー（２６−２１，２６−２２）への入力量ｉＢＥｃ，ｓ，ｕを測定し、また、キュー長測定部（４１−１，４１−２）を用いて、各配下側出力キュー（２６−２１，２６−２２）のキュー長ｑＢＥｃ，ｓ，ｕを測定し、配下ＢＥ送出量測定部３２を用いて、スケジューラ１８によって各配下側出力キュー（２６−２１，２６−２２）から読み出される出力量の合計ｏＢＥｃ，ｓ，ｕを測定し、図３に示すアルゴリズムを用いて要求量を算出する。すなわち、ユーザごとのＢＥトラフィック入力量ｉＢＥｃ，ｓ，ｕにキュー長ｑＢＥｃ，ｓ，ｕを加え、更新周期ｔで除すことによって、ユーザごとの要求レートｒｃ＋１，ｓ，ｕを算出し、配下ＢＥトラフィック出力量ｏＢＥｃ，ｓを更新周期ｔで除すことで、配下ＢＥ出力レートＯＢＥｃ，ｓを算出する。
【００６５】
次の周期のはじめに、コントローラ１１は、通信ポート１３から集約装置へ要求量通知メッセージを送ることで、ユーザごとの要求量ｒｃ，ｓ，ｕと、通信中継装置ごとの配下ＢＥ出力レートＯＢＥｃ−１，ｓを通信中継装置３に通知する。
【００６６】
次に、図４を用いて、図５における通信中継装置３での各通信中継装置（１，２，３）に指示する制限レートの計算処理に関し説明する。
【００６７】
集約装置となっている通信中継装置のコントローラ１１は、出力リンク輻輳時に、ネットワーク内の全ての通信中継装置から通知された情報をもとに、図４のフローチャートで示す処理を行い、トラフィック制御を実行する。ここで、通信中継装置の数はｋとする。
【００６８】
すなわち、集約装置となっている通信中継装置のコントローラ１１は、まず、通知された要求レートｒｃ，ｓ，ｕの和がリンク速度を上回り、輻輳が発生する場合に、「ＬＲｃ，ｓ＝ＬＬｃ−１，ｓ−ＯＢＥｃ−１，ｓ」とすることで、各通信中継装置から通知された配下ＢＥ出力レートの、前周期の制限レートに対する差分を求め、予約レートとする。次に、リンク速度から予約レートの和を減じることで、割当可能レートを算出する。
【００６９】
各通信中継装置の通信中ユーザ数ＮＡｓを、要求レートｒｃ，ｓ，ｕ＞０のユーザ数として求める。予約レートＬＲｃ，ｓの和が０より大きいとき、予約レート割当処理を実行する。すなわち、ｄＲ＝０、通信中継装置ごとの予約閾値ｔｈＲｓ＝ＬＲｃ，ｓ÷ＮＡｓとし、ｒｃ，ｓ，ｕとｔｈＲｓの大小判定を、要求レートｒｃ，ｓ，ｕ＞０である全ユーザに対して１度ずつ行う。要求レートｒｃ，ｓ，ｕが予約閾値ｔｈＲｓ以上であれば、配下レートＬＵｃ，ｓにｔｈＲｓを加え、要求レートｒｃ，ｓ，ｕからｔｈＲｓを減じ、要求レートｒｃ，ｓ，ｕが予約閾値ｔｈＲｓより小さければ、配下レートＬＵｃ，ｓに要求レートｒｃ，ｓ，ｕを加え、ｄＲにｔｈＲｓとｒｃ，ｓ，ｕの差分を加え、ｒｃ，ｓ，ｕに０を代入する。これを要求レートｒｃ，ｓ，ｕ＞０である全ユーザに対して１度ずつ行った後、予約レートＬＲｃ，ｓにｄＲを代入する。再び各通信中継装置の通信中ユーザ数ＮＡｓを求めた上で、予約レートの和と０の大小判定を行い、予約レートが０より大きい場合、再度予約レート割当処理を実行する。
【００７０】
予約レートが０の場合、配下レート割当処理を実行する。すなわち、ｄＵ＝０、配下閾値ｔｈＵ＝ＬＡ÷ΣＮＡｓとし、ｒｃ，ｓ，ｕとｔｈＵの大小判定を、要求レートｒｃ，ｓ，ｕ＞０である全ユーザに対して１度ずつ行う。要求レートｒｃ，ｓ，ｕが配下閾値ｔｈＵ以上であれば、配下レートＬＵｃ，ｓにｔｈＵを加え、要求レートｒｃ，ｓ，ｕからｔｈＵを減じ、要求レートｒｃ，ｓ，ｕが配下閾値ｔｈＵより小さければ、配下レートＬＵｃ，ｓに要求レートｒｃ，ｓ，ｕを加え、ｄＵにｔｈＵとｒｃ，ｓ，ｕの差分を加え、ｒｃ，ｓ，ｕに０を代入する。これを要求レートｒｃ，ｓ，ｕ＞０である全ユーザに対して１度ずつ行った後、ｄＵと０との大小判定を行い、ｄＵが０より大きい場合には、割当可能レートＬＡにｄＵを代入し、再び各通信中継装置の通信中ユーザ数ＮＡｓを求めた上で、再度配下レート割当処理を実行する。
【００７１】
ｄＵが０である場合、制限レートＬＬｃ，ｓにＬＵｃ，ｋの和を加える。ここで、ｋは整数であり、ｋ＝０のとき、最上流通信中継装置を指し、ｋが１増えると、１段下流側の通信中継装置を指すものとし、ＬＵｃ，ｋの和は、最上流から当該ｋ段目の通信中継装置までの配下レートの和を意味する。
【００７２】
そして、算出した通信中継装置ごと制限レートをネットワーク内の全ての通信中継装置に対して、制御メッセージを用いて通知する。
【００７３】
このようにして集約装置となっている通信中継装置から通知された制御メッセージを受信したネットワーク内の全ての通信中継装置において、コントローラ１１は以下のトラフィック制御を行う。
【００７４】
すなわち、コントローラ１１は、制御メッセージに記載された制限レートに従い、スケジューラ１８に対してフレーム読み出しスケジュールを指示することで、トラフィックの制御を行う。この際、優先出力キュー（１６−１，２６−１）に蓄積されたフレームに関しては、制限レートに関わらず常に最高速で転送を行い、また合計送出量測定部３３により、合計送出量を常に計測する。ＢＥトラフィックに関しては、合計送出量が制限レートを超えない場合には制限レートでフレーム読み出しを指示し、一方で合計送出量が制限レートを超える場合には読み出しを遅らせ、合計送出量が制限レートを超えないようにする。
【００７５】
このようなトラフィック制御により、各通信中継装置に接続された全ユーザに関して、高優先トラフィックを遅延なく転送した上で、ＢＥトラフィックに関しては、周期を跨いだレート制御を行い、更新周期の長さに関わらず、常にユーザ間の転送品質の公平性を担保することができる。
【００７６】
（実施形態２）
図６は、本実施形態の通信中継装置１を説明する構成図である。図７及び図８は、本実施形態の通信システムのトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。図６，７，８を用いて通信中継装置１を説明する。実施形態２の通信中継装置１は、通信中継装置２からのトラフィックが入力される入力側通信ポート１２と、
自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポート１３と、
配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポート（２２−１、２２−２）と、
入力側通信ポート１２から入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、配下側通信ポート（２２−１、２２−２）から入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キュー（１６−１、１６−２、２６−１、２６−２１、２６−２２）と、
出力キュー（２６−２１、２６−２２）にバッファされたフレームの蓄積量を前記ユーザ別に測定するキュー長測定部（４１−１、４１−２）と、
前記個別ＢＥトラフィック入力量を測定する配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）と、
出力キュー（１６−２、２６−２１、２６−２２）から送出されるフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量として測定する合計ＢＥ送出量測定部３４と、
前記合計送出量を測定する合計送出量測定部３３と、
通信中継装置３の場合、
配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量とキュー長測定部（４１−１、４１−２）が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と合計ＢＥ送出量測定部３４が測定した前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
通信中継装置（１，２）の場合、
配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量とキュー長測定部（４１−１、４１−２）が測定した前記ユーザ毎のフレームの蓄積量とを加算して要求量を算出し、前記要求量と合計ＢＥ送出量測定部３４が測定した前記ＢＥトラフィック送出量を通信中継装置３へ通知するとともに通信中継装置３から前記制限レートを受信し、
出力キュー（１６−１、２６−１）から前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して出力側通信ポート１３から出力すると共に、合計送出量測定部３３が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように出力キュー（１６−２、２６−２１、２６−２２）から前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラ１１と、
を備える。
【００７７】
実施形態２の通信中継装置１は、実施形態１の通信中継装置１とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
【００７８】
図６に示すように、実施形態１の通信中継装置１のように、配下ＢＥ送出量測定部３２を用いて配下のユーザからのＢＥトラフィックの送出量を測定する代わりに、実施形態２の通信中継装置１は、合計ＢＥ送出量測定部３４を用いて全てのＢＥトラフィックの送出量を測定する。
【００７９】
このような構成とすることで、コントローラ１１は、図７に示すように測定された合計ＢＥ出力量ｏａｌｌＢＥｃ，ｓを更新周期ｔで除すことで、合計ＢＥ出力レートＯａｌｌＢＥｃ，ｓを算出し、通信ポート１３から集約装置へ要求量通知メッセージを送ることで合計ＢＥ出力レートＯａｌｌＢＥｃ，ｓを通信中継装置３に通知し、通信中継装置３のコントローラ１１は、次の周期のはじめに、図８に示すように「ＬＲｃ，ｓ＝ＬＬｃ−１，ｓ−（ＯａｌｌＢＥｃ−１，ｓ−ＯａｌｌＢＥｃ−１，ｓ−１）」により各通信中継装置の予約レートを算出する。
【００８０】
本構成により、ＢＥトラフィックの送出量測定を簡略化することができる。
【００８１】
（実施形態３）
図９は、本実施形態の通信中継装置１を説明する構成図である。図１０は、本実施形態の通信システムのトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。図９，１０を用いて通信中継装置１を説明する。実施形態３の通信中継装置１は、他の前記通信中継装置からのトラフィックが入力される入力側通信ポート１２と、
自装置からトラフィックを転送する出力側通信ポート１３と、
配下の前記ユーザからのトラフィックが入力される配下側通信ポート（２２−１、２２−２）と、
入力側通信ポート１２から入力されたトラフィックのフレームを優先度別にバッファし、配下側通信ポート（２２−１、２２−２）から入力されたトラフィックのうち前記優先トラフィックのフレームを優先度別にバッファし、前記ＢＥトラフィックのフレームを優先度別且つ前記ユーザ別にバッファする出力キュー（１６−１、１６−２、２６−１、２６−２１、２６−２２）と、
前記個別ＢＥトラフィック入力量を測定する配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）と、
出力キュー（２６−２１、２６−２２）から送出されるフレーム量を前記ＢＥトラフィック送出量として測定する配下ＢＥ送出量測定部３２と、
前記合計送出量を測定する合計送出量測定部３３と、
最新ｂ（ｂは正の整数）周期の配下ＢＥ入力量測定部（３１−１、３１−２）が測定した前記個別ＢＥトラフィック入力量の合計値をＩとし、最新ｂ周期の配下ＢＥ送出量測定部３２が測定した前記ＢＥトラフィック送出量をＯとして、要求閾値をＯ÷通信中継装置の最大収容ユーザ数として求め、Ｉが要求閾値以上のユーザに関してＩから前記要求閾値を減じ、Ｉが要求閾値より小さいユーザに関して前記要求閾値とＩの差分を合計した値をＯに代入し、Ｉを０とする要求量算出処理を行い、
Ｏが正であれば前記要求量算出処理を繰り返し、
Ｏが０のとき、Ｉから要求量を算出し、
通信中継装置３の場合、
前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と配下ＢＥ送出量測定部３２が測定した前記ＢＥトラフィック送出量から前記制限レートを算出し、
通信中継装置（１，２）の場合、
前記要求量算出処理で要求量を算出し、前記要求量と配下ＢＥ送出量測定部３２が測定した前記ＢＥトラフィック送出量を通信中継装置３へ通知するとともに通信中継装置３から前記制限レートを受信し、
出力キュー（１６−１、２６−１）から前記優先トラフィックのフレームを優先的に読み出して出力側通信ポート１３から出力すると共に、合計送出量測定部３３が測定した前記合計送出量を用いて、前記制限レートに収まるように出力キュー（２６−２１、２６−２２）から前記ＢＥトラフィックのフレームを読み出すスケジュールを調整するコントローラ１１と、
を備える。
【００８２】
実施形態３の通信中継装置１は、実施形態１の通信中継装置１とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
【００８３】
図９に示すように、実施形態１の通信中継装置１のように、キュー長測定部（４１−１、４１−２）を保持する構成をとらない。この構成によって、実施形態１の通信中継装置１のように、キュー長測定部（４１−１、４１−２）を用いてキュー長を測定し、観測されたキュー長を配下ＢＥトラフィック入力量に加算して更新周期ｔで除すことで要求レートｒｃ＋１，ｓ，ｕを算出する代わりに、図１０に示すフローによって要求レートｒｃ＋１，ｓ，ｕを算出する。すなわち、ｂを正の整数として、最新ｂ周期のユーザごとのＢＥ入力量の合計値ＳｉＢＥｃ，ｓ，ｕ、最新ｂ周期の配下ＢＥ出力量の合計値ＳｏＢＥｃ，ｓ，ｕを算出し、要求レート算出処理を実行する。Ｎを通信中継装置の最大収容ユーザ数として、ｄｉ＝０、配下閾値ｔｈｉ＝ＳｏＢＥｃ，ｓ，ｕ÷Ｎとし、Ｓｉｃ，ｓ，ｕとｔｈｉの大小判定を全ユーザに対して１度ずつ行う。入力量Ｓｉｃ，ｓ，ｕが閾値ｔｈｉ以上であれば、入力量Ｓｉｃ，ｓ，ｕからｔｈｉを減じ、入力量Ｓｉｃ，ｓ，ｕが閾値ｔｈｉより小さければ、ｄｉにｔｈｉとＳｉｃ，ｓ，ｕの差分を加え、Ｓｉｃ，ｓ，ｕに０を代入する。これを全ユーザに対して１度ずつ行った後、ｄｉと０との大小判定を行い、ｄｉが０より大きい場合には、ＳｏＢＥｃ，ｓにｄｉを代入して再度要求レート算出処理を実行する。ｄｉが０である場合には、要求レートｒｃ＋１，ｓ，ｕに入力量Ｓｉｃ，ｓ，ｕを更新周期ｔで除した値を代入し、要求レートを確定する。
【００８４】
本構成により、キュー長測定部が不要となり、通信中継装置の構成を簡略化することが可能となる。
【００８５】
（実施形態４）
図１１は、本実施形態の通信中継装置１を説明する構成図である。実施形態４の通信中継装置１は、実施形態１の通信中継装置１とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
【００８６】
実施形態１の通信中継装置１は、出力キュー１６−１と出力キュー２６−１を持ち、上流側通信中継装置から受信した優先トラフィックを出力キュー１６−１に振り分けてキューイングし、配下の通信装置から受信した優先トラフィックを出力キュー２６−１に振り分けてキューイングし、キュー読み出し部１９を用いて、制限レートに関わらず常に最高速で、出力キュー１６−１のフレームを優先して読み出し、出力キュー２６−１のフレームを次に優先して読み出していた。一方、実施形態４の通信中継装置１は、優先トラフィック用に出力キュー１６−１のみを持つ。そして、受信した優先フレームを、上流側、配下のユーザに関わらずに全て出力キュー１６−１に振り分けてキューイングする。キュー読み出し部１９は、制限レートに関わらず常に最高速で出力キュー１６−１のフレームを優先して読み出す。
【００８７】
本構成により、通信中継装置１のキュー構成を簡略化することが可能となる。
【００８８】
（実施形態５）
図１２は、本実施形態の通信中継装置１を説明する構成図である。実施形態５の通信中継装置１は、実施形態２の通信中継装置１とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
【００８９】
実施形態２の通信中継装置１は、出力キュー１６−１と出力キュー２６−１を持ち、上流側通信中継装置から受信した優先トラフィックを出力キュー１６−１に振り分けてキューイングし、配下の通信装置から受信した優先トラフィックを出力キュー２６−１に振り分けてキューイングし、キュー読み出し部１９を用いて、制限レートに関わらず常に最高速で、出力キュー１６−１のフレームを優先して読み出し、出力キュー２６−１のフレームを次に優先して読み出していた。一方、実施形態５の通信中継装置１は、優先トラフィック用に出力キュー１６−１のみを持つ。そして、受信した優先フレームを、上流側、配下のユーザに関わらずに全て出力キュー１６−１に振り分けてキューイングする。キュー読み出し部１９は、制限レートに関わらず常に最高速で出力キュー１６−１のフレームを優先して読み出す。
【００９０】
本構成により、通信中継装置のキュー構成を簡略化することが可能となる。
【００９１】
（実施形態６）
図１３は、本実施形態の通信中継装置１を説明する構成図である。実施形態６の通信中継装置１は、実施形態３の通信中継装置１とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
【００９２】
実施形態３の通信中継装置１は、出力キュー１６−１と出力キュー２６−１を持ち、上流側通信中継装置から受信した優先トラフィックを出力キュー１６−１に振り分けてキューイングし、配下の通信装置から受信した優先トラフィックを出力キュー２６−１に振り分けてキューイングし、キュー読み出し部１９を用いて、制限レートに関わらず常に最高速で、出力キュー１６−１のフレームを優先して読み出し、出力キュー２６−１のフレームを次に優先して読み出していた。一方、実施形態６の通信中継装置１は、優先トラフィック用に出力キュー１６−１のみを持つ。そして、受信した優先フレームを、上流側、配下のユーザに関わらずに全て出力キュー１６−１に振り分けてキューイングする。キュー読み出し部１９は、制限レートに関わらず常に最高速で出力キュー１６−１のフレームを優先して読み出す。
【００９３】
本構成により、通信中継装置のキュー構成を簡略化することが可能となる。
【００９４】
（実施形態７）
図１４は、本実施形態の通信システムのトラフィック制御方法を説明するフローチャートである。図１５は、本実施形態の通信システムの通信システムの動作を説明するシーケンス図である。実施形態７の通信中継装置は、実施形態１の通信中継装置１とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
【００９５】
実施形態１では、図４で説明したように、ｃを任意の周期として、通信中継装置３は、ｃ周期のはじめに、ｃ−１周期最後に算出されたユーザごとの要求レートｒｃ，ｓ，ｕをもとに、各通信中継装置（１，２，３）のｃ周期における制限レートを算出していた。一方、実施形態７の通信中継装置３は、図１４のアルゴリズムを用いて、各通信中継装置（１，２，３）のｃ＋１周期における制限レートを算出する。
【００９６】
図１５のシーケンス図は、実施形態７におけるトラフィック制御を実現するための、各通信中継装置間でのメッセージの授受処理の様子を表しており、以下、その処理内容を説明する。ネットワーク内の全ての通信中継装置（１，２，３）は、ｃを任意の周期として、ｃ周期の最後に配下の通信装置（４−１，４−２）からのトラフィック（配下トラフィック）に関して、ユーザごとの個別ＢＥトラフィック入力量とキュー長と、通信中継装置ごとのＢＥトラフィック出力量を観測する。そして、図３に示すアルゴリズムを用いて要求量を算出する。すなわち、ｓを任意の通信中継装置、ｕを任意のユーザとして、ユーザごとのＢＥトラフィック入力量ｉＢＥｃ，ｓ，ｕにキュー長を加え、更新周期の長さｔで除すことによって、ユーザごとの要求レートｒｃ＋１，ｓ，ｕを算出する。同様に、通信中継装置ごとのＢＥトラフィック出力量ｏＢＥｃ，ｓを更新周期の長さｔで除すことで、ＢＥ出力レートＯＢＥｃ，ｓを算出する。そして、ｃ＋１周期のはじめに、ｃ周期最後に算出されたユーザごとの要求レートｒｃ＋１，ｓ，ｕと配下ＢＥ出力レートＯＢＥｃ，ｓをもとに要求量通知メッセージ（制御メッセージ）を生成し、通信中継装置３として定めた通信中継装置に対して要求量通知メッセージを送信する。自装置を含めたネットワーク内の全ての通信中継装置（１，２，３）から要求量通知メッセージを受信した通信中継装置３は、全ての要求量の合計が、エッジルータ１００へ接続されるリンク（図１における通信装置３とエッジルータ１００を接続するリンク）容量を上回り輻輳しているか否かを判断し、輻輳している場合、通信中継装置３は、図１４に示すアルゴリズムを用いて、各通信中継装置（１，２，３）のｃ＋２周期における制限レートを算出する。そして、算出した制限レートをもとに、自装置を含めたネットワーク内の全ての通信中継装置（１，２，３）に対する制御メッセージを生成して、送信する。通信中継装置３からの制御メッセージを受信したネットワーク内の全ての通信中継装置（１，２，３）は、制御メッセージに記載された制限レートに従い、ｃ＋２周期のはじめに、スケジューラ１８に対してフレーム読出しスケジュールを指示することで、トラフィックの制御を行う。以上のシーケンス開始からシーケンス終了までの処理を更新周期ｔ毎に繰り返す。
【００９７】
本アルゴリズムは、通知時間及び計算時間による観測周期と制御周期の位相差が、更新周期に対して無視できない大きさである場合にも、ユーザ間の転送品質を公平化することが可能となる。
【００９８】
（実施形態８）
実施形態８の通信中継装置は、実施形態２の通信中継装置１とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
【００９９】
実施形態２の通信中継装置３が、ｃを任意の周期として、ｃ周期のはじめに、各通信中継装置（１，２，３）のｃ周期における制限レートを算出していたことに対して、本実施形態の通信中継装置は、実施形態７の説明のように各通信中継装置（１，２，３）のｃ＋１周期における制限レートを算出する。
【０１００】
（実施形態９）
実施形態９の通信中継装置は、実施形態３の通信中継装置１とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
【０１０１】
実施形態３の通信中継装置３が、ｃを任意の周期として、ｃ周期のはじめに、各通信中継装置（１，２，３）のｃ周期における制限レートを算出していたことに対して、本実施形態の通信中継装置は、実施形態７の説明のように各通信中継装置（１，２，３）のｃ＋１周期における制限レートを算出する。
【０１０２】
（実施形態１０）
実施形態１０の通信中継装置は、実施形態４の通信中継装置１とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
【０１０３】
実施形態４の通信中継装置３が、ｃを任意の周期として、ｃ周期のはじめに、各通信中継装置（１，２，３）のｃ周期における制限レートを算出していたことに対して、本実施形態の通信中継装置は、実施形態７の説明のように各通信中継装置（１，２，３）のｃ＋１周期における制限レートを算出する。
【０１０４】
（実施形態１１）
実施形態１１の通信中継装置は、実施形態５の通信中継装置１とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
【０１０５】
実施形態５の通信中継装置３が、ｃを任意の周期として、ｃ周期のはじめに、各通信中継装置（１，２，３）のｃ周期における制限レートを算出していたことに対して、本実施形態の通信中継装置は、実施形態７の説明のように各通信中継装置（１，２，３）のｃ＋１周期における制限レートを算出する。
【０１０６】
（実施形態１２）
実施形態１２の通信中継装置は、実施形態６の通信中継装置１とほぼ同様の構成であるが、以下の点が異なる。
【０１０７】
実施形態６の通信中継装置３が、ｃを任意の周期として、ｃ周期のはじめに、各通信中継装置（１，２，３）のｃ周期における制限レートを算出していたことに対して、本実施形態の通信中継装置は、実施形態７の説明のように各通信中継装置（１，２，３）のｃ＋１周期における制限レートを算出する。
【符号の説明】
【０１０８】
１：本発明の通信中継装置
２：通信中継装置（上流側）
３：通信中継装置（下流側）
４−１、４−２：通信装置（配下）
１１：コントローラ
１２：通信ポート（上流側又は入力側）
１３：通信ポート（下流側又は出力側）
１４：振り分け部（上流側）
１６−１、１６−２：出力キュー（上流側）
１８：スケジューラ
１９：キュー読み出し部
２２−１、２２−２：通信ポート（配下側）
２４：振り分け部（配下側）
２６−１、２６−２１、２６−２２：出力キュー（配下側）
３１−１、３１−２：配下ＢＥ入力量測定部
３２：配下ＢＥ送出量測定部
３３：合計送出量測定部
３４：合計ＢＥ送出量測定部
４１−１、４１−２：キュー長測定部
１００：エッジルータ
２００：コアネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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