(57)【要約】【課題】本発明は、ネットワークトポロジ変更に伴うレート変動に応じたマーキングを行い、不適切なフレーム廃棄を抑制すること可能とすることを目的とする。【解決手段】本発明のフレームマーキング回路１は、フレームのマーキング値が大きくなるほどフレームの廃棄優先度が高くなるように、入力フレーム１０にマーキング閾値ｄ以下のマーキング値をマーキングするマーキング部１１と、入力フレーム１０の入力レートが高くなるほどマーキング閾値ｄを増大させるマーキング閾値増減部１２と、ネットワークトポロジの変更を検知する検知部１３と、を備え、マーキング閾値増減部１２は、検知部１３がネットワークトポロジの変更を検知した後に、入力フレーム１０の入力レートが低下した場合に、マーキング閾値ｄを減少させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームのマーキング値が大きくなるほどフレームの廃棄優先度が高くなるように、入力フレームにマーキング閾値以下のマーキング値をマーキングするマーキング部と、
入力フレームの入力レートが高くなるほど前記マーキング閾値を増大させるマーキング閾値増減部と、
ネットワークトポロジの変更を検知する検知部と、を備え、
前記マーキング閾値増減部は、前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した後に、入力フレームの入力レートが低下した場合に、前記マーキング閾値を減少させる、
フレームマーキング回路。
【請求項２】
前記マーキング閾値増減部は、前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻から予め定められた一定時間を経過するまでの間、入力フレームの入力レート低下を観測する、
ことを特徴とする請求項１に記載のフレームマーキング回路。
【請求項３】
前記マーキング閾値増減部は、マーキング閾値を記憶した時刻から予め定められた一定時間を経過するまでの間、入力フレームの入力レートの低下を観測する、
ことを特徴とする請求項１に記載のフレームマーキング回路。
【請求項４】
前記マーキング閾値増減部は、前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻における入力フレームのマーキング閾値と前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻以前に記憶したマーキング閾値との差を算出し、算出した差が予め定められた一定の値以上である場合に、入力レートが低下したと判断する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフレームマーキング回路。
【請求項５】
前記マーキング閾値増減部は、前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻における入力フレームのマーキング閾値と前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻以前に記憶したマーキング閾値との比を算出し、算出した比が予め定められた一定の値以上である場合に、入力レートが低下したと判断する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフレームマーキング回路。
【請求項６】
前記マーキング閾値増減部は、前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻における入力フレームのマーキング閾値と前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻以前に記憶したマーキング閾値との比を算出し、算出した比が予め定められたマーキング閾値の関数で定められる値以上である場合に、入力レートが低下したと判断する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフレームマーキング回路。
【請求項７】
前記マーキング閾値増減部は、入力フレームの入力レートが低下した場合に、前記マーキング閾値を初期値に設定する、
ことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のフレームマーキング回路。
【請求項８】
フレームのマーキング値が大きくなるほどフレームの廃棄優先度が高くなるように、入力フレームにマーキング閾値以下のマーキング値をマーキングするフレームマーキング方法であって、
ネットワークトポロジの変更を検知する検知した後に、入力フレームの入力レートが低下した場合に、前記マーキング閾値を減少させる、
ことを特徴とするフレームマーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置におけるトラヒック制御技術に係り、ネットワークトポロジ変更に伴うレート変動に応じたマーキングを行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、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装置は、ユーザから転送されたトラヒックを多重化した上でコアネットワーク（通信事業者間を接続する大容量の基幹通信ネットワーク）に転送する。各通信装置は、フレームに記載されたＣＯＳなどの値を用いて優先度を識別し、ＶＬＡＮＩＤなどのユーザ識別子を用いて送信元ユーザを識別する。特に、効率的にネットワークを構成するためには、通信装置を多段接続した上で、コアネットワークに接続するが必要がある。
【０００３】
しかし、通信装置を多段接続した際には、各通信装置に収容されたユーザのトラヒックに関して、特に輻輳時にスループットや遅延などの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装置に収容されたユーザのトラヒックほど、集線回数が増加し、それに伴いキューでの転送順番待ち回数が増え、遅延が増大しスループットが減少することに起因する。そのため、このような不公平を解消するためのトラヒック制御方法が必要となる。なお、キューとは待ち行列のことであり、ここでは、通信装置により受信されたフレームが、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】
転送品質の公平性を実現するための第１の関連技術として、例えば非特許文献１に記載の２レート３カラーマーカーによるＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＤｉｆｆＳｅｒｖ）が存在する。この技術では、トラヒックレート、ピークレート（ＰＩＲ）、最低保証レート（ＣＩＲ）、ピークバーストサイズ（ＰＢＳ）、最低保証バーストサイズ（ＣＢＳ）を用いてフレームへのマーキングを行う。その際、トラヒックレートがＰＩＲを超過する場合は赤色に、ＰＩＲを超過せずＣＩＲを超過する場合は黄色に、それ以外の場合は緑色とする。そして、マーキングされた色に従ってフレームの廃棄を行う。赤色のフレームは全て廃棄し、黄色のフレームをベストエフォート（ＢＥ）転送し、緑色のフレームは廃棄しない、などの方法によって、レートの大きいトラヒックほど多くのフレームを廃棄し、スループットの公平性を向上させる。
【０００５】
転送品質の公平性を実現するための第２の関連技術として、特許文献１に記載の多色マーキング手法がある。この技術は、トークンバケツを用いてマーキング閾値を増減させ、レートが大きいフローのフレームほど多色にマーキングを行い、輻輳時にはレートが大きい場合に着色される色のフレームを廃棄する。輻輳が強くなるほど廃棄する色を増やし、レートの大きいフローから順にフレームが廃棄され、スループットの公平化を図る。
【０００６】
これらの技術を用いることで、レートの大きいトラヒックのフレームを廃棄し、ユーザトラヒック間の転送品質の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、リンク故障等によってネットワークトポロジの変更があった場合に適切な処理を行うことができず、過剰なフレーム廃棄が発生する場合があった。例えば、非特許文献１、特許文献１いずれの技術においても、リンク故障等によるネットワークトポロジ変更に伴って、フレームが廃棄される場合がある。特にＴＣＰフローの場合には、フレーム廃棄を契機として輻輳制御アルゴリズムにより急激なレート低下が発生することがある。このとき、ネットワークトポロジ変更直前と比べてレートが低下しているにも関わらず、着色に用いるトークンバケツ情報は引き続き使用されるために、低下したレートに対しては不相応に廃棄され易い色が着色されることがある。その様な場合、本来廃棄されるべきでないフレームも廃棄され得ることから、過剰なフレーム廃棄が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１６０９９４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＲＦＣ  ４１１５  −  Ａ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｔｗｏ−Ｒａｔｅ，  Ｔｈｒｅｅ−Ｃｏｌｏｒ  Ｍａｒｋｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｈａｎｄｌｉｎｇ  ｏｆ  ｉｎ−Ｐｒｏｆｉｌｅ  Ｔｒａｆｆｉｃ，２００５年７月
【非特許文献２】Ｒａｉｎｂｏｗ  Ｆａｉｒ  Ｑｕｅｕｅｉｎｇ：  Ｆａｉｒ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｓｈａｒｉｎｇ  Ｗｉｔｈｏｕｔ  Ｐｅｒ−Ｆｌｏｗ  Ｓｔａｔｅ，  ＩＥＥＥ  ＩＮＦＯＣＯＭ  ２０００，  ｖｏｌ．２，  ９２２−９３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする問題点は、関連技術では、リンク故障等によるネットワークトポロジ変更に伴って、過剰なフレーム廃棄が発生する場合がある点である。すなわち、特にＴＣＰフローの場合、トポロジ変更によるフレーム廃棄を契機として輻輳制御アルゴリズムにより急激なレート低下が発生する。このとき、ネットワークトポロジ変更直前と比べてレートが低下しているにも関わらず、着色に用いるトークンバケツ情報は引き続き使用されるために、低下したレートに対しては不相応に廃棄され易い色が着色されることがある。その様な場合、本来廃棄されるべきでないフレームも廃棄され得る。
【００１１】
本発明の目的は、これら関連技術の課題を解決し、ネットワークトポロジ変更に伴うレート変動に応じたマーキングを行い、不適切なフレーム廃棄を抑制すること可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のフレームマーキング回路は、
フレームのマーキング値が大きくなるほどフレームの廃棄優先度が高くなるように、入力フレームにマーキング閾値以下のマーキング値をマーキングするマーキング部と、
入力フレームの入力レートが高くなるほど前記マーキング閾値を増大させるマーキング閾値増減部と、
ネットワークトポロジの変更を検知する検知部と、を備え、
前記マーキング閾値増減部は、前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した後に、入力フレームの入力レートが低下した場合に、前記マーキング閾値を減少させる。
【００１３】
本発明のフレームマーキング回路では、前記マーキング閾値増減部は、前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻から予め定められた一定時間を経過するまでの間、入力フレームの入力レート低下を観測してもよい。
【００１４】
本発明のフレームマーキング回路では、前記マーキング閾値増減部は、マーキング閾値を記憶した時刻から予め定められた一定時間を経過するまでの間、入力フレームの入力レートの低下を観測してもよい。
【００１５】
本発明のフレームマーキング回路では、前記マーキング閾値増減部は、前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻における入力フレームのマーキング閾値と前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻以前に記憶したマーキング閾値との差を算出し、算出した差が予め定められた一定の値以上である場合に、入力レートが低下したと判断してもよい。
【００１６】
本発明のフレームマーキング回路では、前記マーキング閾値増減部は、前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻における入力フレームのマーキング閾値と前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻以前に記憶したマーキング閾値との比を算出し、算出した比が予め定められた一定の値以上である場合に、入力レートが低下したと判断してもよい。
【００１７】
本発明のフレームマーキング回路では、前記マーキング閾値増減部は、前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻における入力フレームのマーキング閾値と前記検知部がネットワークトポロジの変更を検知した時刻以前に記憶したマーキング閾値との比を算出し、算出した比が予め定められたマーキング閾値の関数で定められる値以上である場合に、入力レートが低下したと判断してもよい。
【００１８】
本発明のフレームマーキング回路では、前記マーキング閾値増減部は、入力フレームの入力レートが低下した場合に、前記マーキング閾値を初期値に設定してもよい。
【００１９】
本発明のフレームマーキング方法は、
フレームのマーキング値が大きくなるほどフレームの廃棄優先度が高くなるように、入力フレームにマーキング閾値以下のマーキング値をマーキングするフレームマーキング方法であって、
ネットワークトポロジの変更を検知する検知した後に、入力フレームの入力レートが低下した場合に、前記マーキング閾値を減少させる。
【００２０】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ネットワークトポロジの変更が検知された後に入力フレームのレートが低下した場合には、ＴＣＰの輻輳制御が動作したと推定し、マーキング閾値を減少させることで着色される色を限定する。これにより、低下したレートに対して不相応に廃棄され易い色が着色されることを防ぎ、本来廃棄されるべきでないフレームが廃棄されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係るフレームマーキング回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施形態１に係るフレームマーキング回路のマーキング閾値減少アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図３】実施形態２に係るフレームマーキング回路のマーキング閾値減少アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図４】実施形態３に係るフレームマーキング回路のマーキング閾値減少アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図５】実施形態４に係るフレームマーキング回路のマーキング閾値減少アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図６】実施形態５に係るフレームマーキング回路のマーキング閾値減少アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図７】実施形態６に係るフレームマーキング回路のマーキング閾値減少アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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の例であり、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。
【００２４】
まず、図１、図２を用いて本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２５】
＜第１の実施の形態＞
図１において、１は本発明に係るマーキング回路であり、マーキング回路１は、入力フレーム１０に関し、マーキング部１１においてマーキング値をマーキングした上で、出力フレーム１４として出力する。ここで、マーキング値とは、廃棄優先度を表す特定のビット列のことを指し、これが大きいほど、廃棄優先度が高くなる。マーキング部１１は、マーキング閾値増減部１２からマーキング閾値ｄを取得し、マーキング閾値ｄ以下の値をマーキングする。
【００２６】
マーキング閾値増減部１２は、入力フレーム１０の入力レートが高くなるほどマーキング閾値ｄを増大させる。ここで、入力フレーム１０の入力レートは、単位時間内にマーキング回路１に入力される入力フレーム１０の数である。
【００２７】
ここでは図示していない、パソコン等のユーザ端末から送信されるフレームには、ユーザを識別するための情報（ユーザ識別子）と当該フレームの優先度を示す情報が付与されている。マーキング回路１に転送されるフレームは、ここでは図示していないフレーム振り分け機能を持つ装置あるいは装置の一部により、ユーザ識別子または優先度、あるいは両方を用いて振り分けられたフレームであり、予め定めた値を持つフレームである。
【００２８】
検知部１３は、ネットワークトポロジに変更があった際に、これを検知する。ネットワークトポロジ変更の検知例としては、以下のようなものがある。例えば、代表的なレイヤ２リングネットワークにおけるプロテクション方式であるＧ．８０３２  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）  Ｒｉｎｇ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ（ＥＲＰ）が適用されたネットワークにおいて、リンクダウンが発生した際に装置間で送受信されるＲ−ＡＰＳメッセージを検知して、ネットワークトポロジに変更があったことを検知する。他にも、ＩＥＥＥ８０２．１ａｑ  Ｓｈｏｒｔｅｓｔ  Ｐａｔｈ  ＢｒｉｄｇｉｎｇやＩＥＴＦで標準化されているＴＲＩＬＬ（ＲＦＣ６３２５等）のレイヤ２ルーティングプロトコルが適用されたネットワークにおいて、ルーティングプロトコルであるＩＳ−ＩＳのＬｉｎｋ  Ｓｔａｔｅ  ＰＤＵ（ＬＳＰ）によってネットワークトポロジの変更を検知する例が挙げられる。
【００２９】
検知部１３が、ネットワークトポロジの変更を検知した場合、マーキング閾値増減部１２は、入力フレーム１０の入力レートが低下したと判断した場合に、マーキング閾値ｄを減少させる。これを図２を用いて説明する。ネットワークトポロジの変更を検知すると（Ｓ１０１においてＹｅｓ）、検知した時刻をｔ１とし、ｔ１におけるｄの値をｄ１として記憶する（Ｓ１０２）。一定時間Ｔ間待機した後に（Ｓ１０３）、ｄの値をｄ１と比較して、ｄ１−ｄ≧ｐだった場合にはｄを減少させる（Ｓ１０５）。ここで、ｐは、閾値判断パラメータであり、任意の値に設定することができる。
【００３０】
この方法により、以下の効果がある。リンクダウン等によるネットワークトポロジ変更に伴って、フレームが廃棄される場合がある。特にＴＣＰフローの場合には、フレーム廃棄を契機として輻輳制御アルゴリズムにより急激なレート低下が発生することがある。このとき、一定以上のレート低下が発生したと判断した場合には、上記のような、より急激なレート低下が発生していると推定し、マーキング閾値ｄの値を減少させてレート低下に追随させる。これにより、低下したレートに対して不相応に廃棄され易いマーキング値が付与される可能性を低下させ、本来廃棄されるべきでないフレームが廃棄されることを防止することが可能となる。
【００３１】
本実施形態では、マーキング閾値増減部１２がｄを出力し、マーキング部１１がマーキングする例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、マーキング部１１などのマーキング閾値増減部１２以外の構成がｄを記憶していてもよい。
【００３２】
＜第２の実施の形態＞
図３を用いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、ほぼ第１の実施の形態と同様であるが、以下の点が異なる。すなわち、検知部１３がネットワークトポロジの変更を検知した時刻をｔ１とし、ｔ１におけるｄの値をｄ１として記憶し、一定時間Ｔ間待機した後に、ｄの値をｄ１と比較して、ｄ１−ｄ≧ｐだった場合にｄを減少させるステップＳ１０１からＳ１０５を実行する代わりに、以下のことを行う。
【００３３】
マーキング閾値増減部１２は、通常時に周期的にｄの値をｄ０として記憶し、当該時刻をｔ０として記憶する。検知部１３が、ネットワークトポロジの変更を検知した時刻をｔ１とし（Ｓ２０１）、Δｔ＝ｔ１−ｔ０としてΔｔを求め（Ｓ２０２）、Ｔ−Δｔの間待機した後に（Ｓ２０３）、ｄの値をｄ０と比較して（Ｓ２０４）、ｄ０−ｄ≧ｐだった場合にはｄを減少させる（Ｓ２０５）。
【００３４】
この方法により、ネットワークの規模が大きい場合などにおいて、実際のネットワークトポロジ変更時刻から検知部１３による検知時刻ｔ１までに遅延が存在する場合に、その間のフレーム廃棄によるレート低下を検出することが可能となる。
【００３５】
＜第３の実施の形態＞
図４を用いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、ほぼ第１の実施の形態と同様であるが、以下の点が異なる。すなわち、ｄの値をｄ１と比較して、ｄ１−ｄ≧ｐだった場合にはｄを減少させるステップＳ１０４を実行する代わりに、ｄ／ｄ１≦ｑだった場合にはｄを減少させる。
【００３６】
本実施形態に係る発明は、ｄ／ｄ１をｑと比較するため、ｄ１及びｄがともに小さく、絶対値による差分が小さいときにも、マーキング閾値の変化を検出することができる。これにより、本実施形態に係る発明は、ｄ１及びｄがともに小さいときであっても、レート低下が発生したという判断を行うことが可能となる。
【００３７】
＜第４の実施の形態＞
図５を用いて、本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は、ほぼ第２の実施の形態と同様であるが、以下の点が異なる。すなわち、ｄの値をｄ０と比較して、ｄ０−ｄ≧ｐだった場合にはｄを減少させるステップＳ２０４を実行する代わりに、ｄ／ｄ０≦ｑだった場合にはｄを減少させる。
【００３８】
本実施形態に係る発明は、ｄ／ｄ０をｑと比較するため、ｄ０及びｄがともに小さく、絶対値による差分が小さいときにも、マーキング閾値の変化を検出することができる。これにより、本実施形態に係る発明は、ｄ０及びｄがともに小さいときであっても、レート低下が発生したという判断を行うことが可能となる。
【００３９】
＜第５の実施の形態＞
図６を用いて、本発明の第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態は、ほぼ第１の実施の形態と同様であるが、以下の点が異なる。すなわち、ｄの値をｄ１と比較して、ｄ１−ｄ≧ｐだった場合にはｄを減少させるステップＳ１０４を実行する代わりに、ｄ／ｄ１≦ｒ（ｄ）だった場合にはｄを減少させる。ここでｒ（ｄ）はｄの関数であり、任意に設定することができる。
【００４０】
本実施形態に係る発明は、ｄ／ｄ１をｄの関数で定められた値と比較するため、ｄの大きさに合わせて、レート低下の発生を検出するｄの変動の大きさを変えることが可能となる。
【００４１】
＜第６の実施の形態＞
図７を用いて、本発明の第６の実施の形態について説明する。第７の実施の形態は、ほぼ第２の実施の形態と同様であるが、以下の点が異なる。すなわち、ｄの値をｄ０と比較して、ｄ０−ｄ≧ｐだった場合にはｄを減少させる代わりに、ｄ／ｄ０≦ｒ（ｄ）だった場合にはｄを減少させる。ここでｒ（ｄ）はｄの関数である。
【００４２】
本実施形態に係る発明は、ｄ／ｄ０をｄの関数で定められた値と比較するため、ｄの大きさに合わせて、レート低下の発生を検出するｄの変動の大きさを変えることが可能となる。
【００４３】
＜第７の実施の形態＞
本発明の第７の実施の形態について説明する。第７の実施の形態は、ほぼ第１の実施の形態から６の実施の形態と同様であるが、以下の点が異なる。すなわち、ｄの値を減少させる代わりに、ｄを初期値に設定する。
【００４４】
この方法により、ｄの初期値を０等の非常に小さな値に設定しておけば、輻輳制御により入力フレームのレートが、フロー送信開始の状態と同程度のレートにまで減少した際に、ｄの値も初期状態にまで追随して低下させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１：マーキング回路
１０：入力フレーム
１１：マーキング部
１２：マーキング閾値増減部
１３：検知部
１４：出力フレーム
【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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