(57)【要約】【課題】ネットワークの状態に応じてトークンレートの制御を行うトラヒック制御装置を提供する。【解決手段】トラヒック制御装置は、トークンバッファに保持されているトークンを監視するトークンバッファ監視手段と、ネットワークとの接続に使用するリンクに対して設定可能な通信速度であるリンク速度情報を取得する速度情報取得手段と、ネットワークに接続するリンクの混雑度を示す接続リンク輻輳情報を取得する接続リンク輻輳情報取得手段と、トークンバッファにトークンが保持された状態における、リンク速度情報と接続リンク輻輳情報とに基づきトークンレートの更新後の値を決定するレート決定手段とを備えている。【選択図】図１
2008005096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを保持するデータバッファと、
トークンレートを決定して、決定したトークンレートに基づきトークン出力周期及び／又はトークン出力数を更新するレート決定手段と、
前記トークン出力周期ごとに、前記トークン出力数に等しい数のトークンを出力するトークン生成手段と、
トークン生成手段が出力したトークンを保持するトークンバッファと、
トークンバッファに保持されているトークンを消費するたびに、データバッファから所定量のデータを読み出す読出手段と、
トークンバッファに保持されているトークンを監視するトークンバッファ監視手段と、
ネットワークとの接続リンクに適用可能な通信速度であるリンク速度情報を取得する速度情報取得手段と、
ネットワークとの接続リンクの混雑度を示す接続リンク輻輳情報を取得する接続リンク輻輳情報取得手段と、
を備え、
レート決定手段は、トークンバッファにトークンが保持された状態における、リンク速度情報と接続リンク輻輳情報とに基づきトークンレートの更新後の値を決定すること、
を特徴とするトラヒック制御装置。
【請求項２】
接続リンク輻輳情報は、ネットワークとの接続リンクを共用する通信装置数である保留チャネル数であること、
を特徴とする請求項１に記載のトラヒック制御装置。
【請求項３】
接続リンク輻輳情報は、割当て可能な無線リソース量と、割り当てられた無線リソース量の比であること、
を特徴とする請求項１に記載のトラヒック制御装置。
【請求項４】
接続リンク輻輳情報は、無線リンクの設定先である基地局より報知される、無線リンクを共用する通信装置の無線リソース利用量であること、
を特徴とする請求項１に記載のトラヒック制御装置。
【請求項５】
ネットワークとの接続には、符号分割多元接続方式による無線リンクを使用し、
無線リソース利用量は、無線リンクを共用する通信装置からの干渉信号による雑音電力であること、
を特徴とする請求項４に記載のトラヒック制御装置。
【請求項６】
レート決定手段は、決定するトークンレートを、混雑度が大きくなるほど小さくすること、
を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のトラヒック制御装置。
【請求項７】
読出手段は、混雑度が所定の値以上である場合に、データバッファからのデータ読み出しを停止すること、
を特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のトラヒック制御装置。
【請求項８】
通信装置における、トークンバケットによるトラヒック制御方法であって、
ネットワークとの接続リンクに適用可能な通信速度であるリンク速度情報を取得するステップと、
ネットワークとの接続リンクの混雑度を示す接続リンク輻輳情報を取得するステップと、
を有し、
トークンバッファにトークンが保持された状態における、リンク速度情報と接続リンク輻輳情報とに基づきトークンレートを決定すること、
を特徴とするトラヒック制御方法。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１から７のいずれか１項に記載のトラヒック制御装置として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トークンバケットを用いたトラヒック制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信装置におけるトラヒック制御方式の１つとして、トークンバケットと呼ばれる方式が提案され、使用されている（例えば、非特許文献１参照。）。図４は、トークンバケットによるトラヒック制御のブロック図であり、通信装置の送信側及び／又は受信側に設けられる。
【０００３】
ここで、通信装置の送信側への適用は、通信装置がネットワークへ送信するトラヒックの直接的な制御を目的とし、受信側への適用は、対向通信装置がネットワークへ送信するトラヒックの間接的な制御を目的としている。つまり、受信側にて通信装置内部に取り込むデータを制限することで、上位レイヤでのフロー制御を働かせ、よって、対向通信装置がネットワークへ送信するトラヒックの制限を行うことを企図している。
【０００４】
図４によると、トークンバケットによるトラヒック制御は、トークン生成部１１と、トークンバッファ１２と、読出部１３と、データバッファ１４とを備えている。
【０００５】
トークン生成部１１は、所定数のトークン１０（以後、トークン出力数という。）をある周期（以後、トークン出力周期という）で生成してトークンバッファ１２に出力し、トークンバッファ１２は、トークン生成部１１が生成するトークン１０を保持する。一方、データバッファ１４は、データ２０を保持するバッファである。尚、通信装置の送信側におけるトラヒック制御の場合、データ２０は、ネットワークに送信されるデータ又はパケットであり、通信装置の受信側におけるトラヒック制御の場合、ネットワークから受信するデータ又はパケットであり、通信装置内の他の機能ブロックや、共通バス等に出力される。
【０００６】
トークン１０とは読出し権利のことであり、読出部１３はトークンバッファ１２に保持されているトークン１０を１つ消費するごとに、例えば１ビットや１バイトといった所定量のデータ２０をデータバッファ１４から読み出して出力する。ここで、１つのトークン１０を消費する度にデータバッファ１４から読み出すことができるデータ量（ビット／個）と、トークン生成部１１によるトークン出力周期（回／秒）と、トークン出力数（個／回）の積を、以後トークンレートと呼ぶ。つまり、トークンレートは、データ２０の量が十分にあるとしたきの読出部１３によるデータ２０の読出し速度の平均値に等しい値である。
【０００７】
トークンバケットによるトラヒック制御では、出力すべきデータ２０が少ない場合、使用しないトークン１０をトークンバッファ１２に蓄えておくため、読出部１３は、一時的に、トークンレートを超える速度でデータ２０を読み出すことが可能であるという特徴がある。
【０００８】
【非特許文献１】Ａ．Ｐａｒｅｋｈ、Ｒ．Ｇａｌｌｅｒｇｅｒ、“Ａ  ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  ｓｈａｒｉｎｇ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｆｌｏｗ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｓｅｒｖｉｃｅｓ  ｎｅｔｗｏｒｋ：  ｔｈｅ  ｓｉｎｇｌｅ  ｎｏｄｅ  ｃａｓｅ”、ＩＥＥＥ／ＡＣＭ  ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ  Ｖｏｌ．１、  ｎｏ．３、  １９９３年１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記、トークンバケットによるトラヒック制御において、トークンレートの設定値の決定が問題になる。つまり、トークンレートを大きくし過ぎると、トラヒック制御を何ら実施していないに等しくなり、トークンレートを小さくしすぎると、通信可能な帯域が有り余っているにもかかわらず、少量のデータしか送受できないこととなってしまう。
【００１０】
したがって、本発明は、ネットワークの状態に応じてトークンレートの制御を行うトラヒック制御装置、方法及び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】
【００１１】
本発明によるトラヒック制御装置によれば、
データを保持するデータバッファと、トークンレートを決定して、決定したトークンレートに基づきトークン出力周期及び／又はトークン出力数を更新するレート決定手段と、前記トークン出力周期ごとに、前記トークン出力数に等しい数のトークンを出力するトークン生成手段と、トークン生成手段が出力したトークンを保持するトークンバッファと、トークンバッファに保持されているトークンを消費するたびに、データバッファから所定量のデータを読み出す読出手段と、トークンバッファに保持されているトークンを監視するトークンバッファ監視手段と、ネットワークとの接続リンクに適用可能な通信速度であるリンク速度情報を取得する速度情報取得手段と、ネットワークとの接続リンクの混雑度を示す接続リンク輻輳情報を取得する接続リンク輻輳情報取得手段とを備え、レート決定手段は、トークンバッファにトークンが保持された状態における、リンク速度情報と接続リンク輻輳情報とに基づきトークンレートの更新後の値を決定することを特徴とする。
【００１２】
本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
接続リンク輻輳情報は、ネットワークとの接続リンクを共用する通信装置数である保留チャネル数であることも好ましい。
【００１３】
また、本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
接続リンク輻輳情報は、割当て可能な無線リソース量と、割り当てられた無線リソース量の比であることも好ましい。
【００１４】
更に、本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
接続リンク輻輳情報は、無線リンクの設定先である基地局より報知される、無線リンクを共用する通信装置の無線リソース利用量であることも好ましい。
【００１５】
更に、本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
ネットワークとの接続には、符号分割多元接続方式による無線リンクを使用し、無線リソース利用量は、無線リンクを共用する通信装置からの干渉信号による雑音電力であることも好ましい。
【００１６】
更に、本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
レート決定手段は、決定するトークンレートを、混雑度が大きくなるほど小さくすることも好ましい。
【００１７】
更に、本発明のトラヒック制御装置における他の実施形態によれば、
読出手段は、混雑度が所定の値以上である場合に、データバッファからのデータ読み出しを停止することも好ましい。
【００１８】
本発明によるトラヒック制御方法によれば、
通信装置における、トークンバケットによるトラヒック制御方法であって、ネットワークとの接続リンクに適用可能な通信速度であるリンク速度情報を取得するステップと、ネットワークとの接続リンクの混雑度を示す接続リンク輻輳情報を取得するステップとを有し、トークンバッファにトークンが保持された状態における、リンク速度情報と接続リンク輻輳情報とに基づきトークンレートを決定することを特徴とする。
【００１９】
本発明によるプログラムによれば、コンピュータを上記トラヒック制御装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
トークンバケットによるトラヒック制御が行われていない状態におけるリンク速度情報と、接続リンク輻輳情報とによりトークンレートを決定することで、通信リソースを共用している通信装置数を考慮したトラヒック制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための最良の形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図２は、基地局と無線リンクにより接続する複数の移動機からなる通信システムを示し、本発明によるトラフィック制御装置は、図２の移動機に適用される。
【００２２】
図１は、本発明によるトラヒック制御装置のブロック図であり、受信側に適用した場合の構成を示している。図１によると、トラヒック制御装置は、トークン生成部１と、トークンバッファ２と、読出部３と、データバッファ４と、速度情報取得部５と、接続リンク輻輳情報取得部６と、トークンバッファ監視部７と、レート決定部８とを備えている。
【００２３】
トークン生成部１は、トークン出力周期ごとに、トークン出力数に等しい数のトークン１０を生成してトークンバッファ２に出力する。トークン出力周期及び／又はトークン出力数は後述するようにレート決定部８が決定する。また、トークンバッファ２は、トークン生成部１が生成するトークン１０を保持するバッファであり、データバッファ４は、ネットワークから受信するデータ２０を保持するバッファである。
【００２４】
読出部３はトークンバッファ２に保持されているトークン１０を１つ消費するごとに、所定量のデータ２０をデータバッファ４から読み出して出力する。
【００２５】
速度情報取得部５は、ネットワークとの接続リンクに適用可能な速度であるリンク速度情報を取得する。リンク速度情報を取得する方法としては、ネットワークと接続しているリンク速度をそのまま使用する方法であっても、ネットワークから設定可能なリンク速度の値を直接受信する方法であっても、スループットの実績値を使用する方法であっても良い。本実施形態においては、単位時間当たりに基地局が割り当てたスロット数と、基地局が送信するパイロット信号を観測することにより算出した、１つのスロットで実現可能な受信ビットレートとを乗じることによりリンク速度情報を取得する。なお、単位時間当たりの割当スロット数は、通常、基地局に接続する複数の移動機に対するデータ転送要求量に基づいて移動通信網の基地局が決定し、各移動機に通知する。速度情報取得部５は、取得したリンク速度情報をレート決定部８に通知する。
【００２６】
接続リンク輻輳情報取得部６は、ネットワークとの接続リンクの混雑度を示す接続リンク輻輳情報をネットワークから取得して、取得した接続リンク輻輳情報をレート決定部８に通知する。接続リンク輻輳情報の例としては、無線リンクを共用する通信装置数である保留チャネル数があり、この情報は、通常、移動通信網における基地局が移動機に送信するものである。また、タイムスロットや、周波数帯域等、移動機に割当て可能な無線リソースの総量と、自装置に実際に割り当てられた無線リソース量との比を用いることもできる。
【００２７】
更に、接続リンク輻輳情報として、無線リンクの設定先である基地局より報知される、無線リンクを共用する通信装置の無線リソース利用量、特に、無線リンクとして符号分割多元接続方式を使用する場合には、無線リソースを共用する移動機からの干渉信号による雑音電力とすることもできる。この場合、基地局は、ある移動機に対して干渉信号となる他の移動機からの信号の電力量の総和を複数ビットで量子化した値を当該移動機に通知する。
【００２８】
トークンバッファ監視部７は、トークンバッファ２にトークン１０が保持されているか否かを監視してレート決定部８に出力する。なお、トークンバッファ２にトークン１０が保持されていることは、トークンバケットによるトラヒック制限が行われていない状態であり、以後、非制限状態と、逆に、トークンバッファ２にトークン１０が保持されていないことは、トークンバケットによるトラヒック制限が行われている状態であり、以後、制限状態と呼ぶ。図３は、トークンバッファ２に保持されているトークン量と、各状態との関係を示す図である。
【００２９】
レート決定部８は、非制限状態における速度情報取得部５からのリンク速度情報と、接続リンク輻輳情報取得部６からの接続リンク輻輳情報に基づきトークンレートを決定し、決定したトークンレートから、更新後のトークン出力周期及び／又はトークン出力数を算出してトークン生成部１に通知する。ここで、トークン出力周期（回／秒）とトークン出力数（個／回）の積（個／秒）は、決定したトークンレート（ビット／秒）を、読出部３がトークン１０を１つ消費するごとにデータバッファ４から読出すデータ量（ビット／個）で除することにより求められる。レート決定部８は、トークン出力周期とトークン出力数の積から、更新後のトークン出力周期とトークン出力数を決定するが、トークン出力周期を固定としてトークン出力数のみ変化させる方法でも、トークン出力数を固定としてトークン出力周期のみ変化させる方法でも、トークン出力周期及びトークン出力数の両方を変化させる方法であっても良い。トークン出力周期又はトークン出力数を固定とする場合には、可変とする一方の値のみをトークン生成部１に通知する。なお、例えば、スループット等をリンク速度情報に使用する場合等において、トークンバケットにより制限されたスループットを新たなトークンレートの値の決定に使用することを避けるため、非制限状態時の値のみをトークンレートの決定に使用する。なお、トークンレートの更新は、非制限状態から制限状態に変更になったときに実施するが、非制限状態が所定の時間以上続く場合には、所定時間経過毎に実施しても良い。
【００３０】
ここで、レート決定部８が決定する更新後のトークンレートは、非制限状態におけるリンク速度情報の平均値をＢとすると、
更新後のトークンレート＝Ｂ×Ｙ
により求める。ここで、Ｙは、非制限状態における接続リンク輻輳情報が示す混雑度の値の平均値に応じたパラメータである。以下に、接続リンク輻輳情報として保留チャネル数を使用した場合における数値例を示す。
【００３１】
【表１】
2008005096.tif 000003
更新後のトークンレートは、非制限状態におけるリンク速度情報の平均値を、保留チャネル数に応じた１以下のパラメータにより減少させたものである。表１に示す様に、保留チャネル数が多いほど、つまり、同一基地局と通信している移動機数が多いほど、Ｙの値を小さくしてトークンレートを制限するため、同一基地局と通信している移動機数を考慮したトラヒック制御を行うことができる。
【００３２】
また、保留チャネル数が、ある閾値、表１においては４５を超えた場合には、読出部３によるデータバッファ４からの読出制御を強制的に停止させ、上位レイヤでのフロー制御により、対向通信装置によるネットワークへのデータ送信を停止させる。これにより、同一基地局と通信している移動機が大変多いときに、ネットワークに与える負荷を小さくすることができる。
【００３３】
なお、トークンレート更新に使用するリンク速度情報及び接続リンク輻輳情報については、非制限状態となったときから一定期間の間に取得した値のみや、非制限状態から制限状態となるまでの一定期間の間に取得した値のみのように、非制限状態時に速度情報取得部５及び接続リンク輻輳情報取得部６から通知された総ての値を使用する必要はなく、ある一定の期間に通知された値に制限してもよい。さらには、平均値ではなく、非制限状態の最後に通知された値の様に、通知される値そのものを使用しても良い。
【００３４】
続いて、本発明によるトラヒック制御装置の送信側への適用について述べる。通常、基地局は、移動機に対して基地局での受信状態に関する情報を通知しないため、速度情報取得部５は、非制限状態における自装置のスループットの平均値Ｓから、
更新後のトークンレート＝Ｓ×Ｙ
として決定する。ここで、Ｙは受信側への適用にて説明したのと同様、表１に示す様に、接続リンク輻輳情報に応じたパラメータである。
【００３５】
以上、非制限状態、つまり、トークンバケットによるトラヒック制御が行われていない状態におけるリンク速度情報と、接続リンク輻輳情報とによりトークンレートを決定することで、通信リソースを共用している通信装置数を考慮したトラヒック制御が可能となる。なお、本発明は、通信リソースを共用している通信装置数をトラヒック制御装置において取得することが可能であれば、無線システムのみならず有線システムにおいても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明によるトラヒック制御装置のブロック図である。
【図２】レート決定部が管理する状態遷移図である。
【図３】各状態と、トークンレート及びスループットの関係を示す図である。
【図４】トークンバケットによるトラヒック制御のブロック図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  トークン
２０  データ
１、１１  トークン生成部
２、１２  トークンバッファ
３、１３  読出部
４、１４  データバッファ
５  速度情報取得部
６  接続リンク輻輳情報取得部
７  トークンバッファ監視部
８  レート決定部
【図１】
2008005096.tif 000004
【図２】
2008005096.tif 000005
【図３】
2008005096.tif 000006
【図４】
2008005096.tif 000007