(57)【要約】【課題】本発明は、複数の送信元端末それぞれから送信されてきたパケットを共通バッファに一旦書き込み、共通バッファから、パケットを、所定の帯域速度で読み出して伝送するパケット転送装置に関し、輻輳が一旦発生したときにその輻輳を速やかに収束させる。【解決手段】パケット受信端末からの、パケット送信元に向けて送信されてきた、パケットの再送を要求する再送要求パケットの通過を検出する再送要求パケット監視部と、再送パケット監視部での再送要求パケットの検出に応じて、再送要求パケットの受信先端末である第１の送信元端末から送信されてきたパケットの、共通バッファへの書込み帯域を制限する書込帯域制御部とを備えた。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信元端末それぞれから送信されてきたパケットを共通バッファに一旦書き込み、該共通バッファから、該パケットを、所定の帯域速度で読み出して伝送するパケット転送装置において、
パケット受信端末からの、パケット送信元に向けて送信されてきた、パケットの再送を要求する再送要求パケットの通過を検出する再送要求パケット監視部と、
前記再送要求パケット監視部での再送要求パケットの検出に応じて、該再送要求パケットの受信先端末である第１の送信元端末から送信されてきたパケットの、前記共通バッファへの書込み帯域を制限する書込帯域制御部とを備えたことを特徴とするパケット転送装置。
【請求項２】
前記書込帯域制御部は、前記第１の送信元端末についての書込み帯域制限により生まれた余剰帯域を他の送信元端末に分配するものであることを特徴とする請求項１記載のパケット転送装置。
【請求項３】
前記書込帯域制御部は、前記再送要求パケット監視部において、前記第１の送信元端末を受信先端末とする再送要求パケットを所定時間に渡って非検出であったときに、該第１の送信元端末についての書込み帯域制限を、該第１の送信元端末からのパケットの送信レートの増加に先んじて、かつ該送信レートの増加のカーブをなぞるようにして、徐々に解除するものであることを特徴とする請求項１記載のパケット転送装置。
【請求項４】
前記再送要求パケット監視部は、再送要求パケットの通過を検出するとともに、該再送要求パケットの、送信元端末ごとの通過頻度を検出するものであって、
前記書込帯域制御部は、前記第１の送信元端末についての再送要求パケットの通過頻度が所定頻度を越えたことを受けて、該第１の送信元端末の契約帯域を下げるものであることを特徴とする請求項１記載のパケット転送装置。
【請求項５】
前記書込帯域制御部は、前記第１の送信元端末についての契約帯域を下げたことにより生まれた余剰帯域を他の送信元端末に分配するものであることを特徴とする請求項４記載のパケット転送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の送信元端末それぞれから送信されてきたパケットを共通バッファに一旦書き込み、共通バッファから、パケットを、所定の帯域速度で読み出して伝送するパケット転送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パケット形式のデータが流れるネットワーク内には、上記のようなパケット転送装置が用いられている。
【０００３】
図１は、従来のパケット転送装置の内部ブロック図である。
【０００４】
このパケット転送装置１０は、多重／分離部１１、共通バッファ１２、入力パケットカウンタ１３、帯域制御部１４、書込み制御部１５、および読出し制御部１６で構成されている。
【０００５】
複数のユーザ端末２０−１，２０−２，…，２０−Ｎから送信されてきた多数のパケットは、パケット転送装置１０を構成する多重／分離部１１で多重化されて共通バッファ１２に書き込まれる。この共通バッファ１２への書込みにあたっては、入力パケットカウンタ１３で各ユーザ端末２０−１，２０−２，…，２０−Ｎごとに入力パケット数が計数され、帯域制御部１４では、その計数値を受け取って、各ユーザ間の公平を保つため各ユーザごとにあらかじめ契約したレートを越えるレートでの書き込みを行なわないよう書込み帯域を制御し、書込み制御部１５では、その制御された帯域内での、共通バッファ１２へのパケットの書込みが制御される。
【０００６】
所定の書込レートを越えるレートで送信されてきたパケットは、共通バッファ１２には書き込まれずに廃棄される。
【０００７】
また、読出し制御部１６では、共通バッファ１２からの定められた帯域速度でのパケットの読出し制御が行なわれる。この共通バッファ１２から読み出されたパケットは、ＩＰ網へ送信される。
【０００８】
図２は、ＩＰ網内のあるルータ装置で輻輳が発生した状況を示す模式図である。
【０００９】
ＩＰ網３０内には、通常多数のルータ装置（ここでは模式的に６台のルータ装置３０−１，３０−２，…，３０−６）が置かれているが、ＩＰ網３０内の、ある１台のルータ装置（ここではルータ装置３０−３）で輻輳が発生した場合、パケット転送装置１０からＩＰ網３０へ送信したパケットが輻輳が発生しているルータ装置３０−３で廃棄され、そのパケットを本来受け取るべき対向装置（図２に示す例ではサーバ４０）へ到着しないという現象が発生する。すると、対向装置（サーバ４０）は、線路途中でパケットが廃棄されたことをＴＣＰプロトコルで検出し、送信元のユーザ端末に向けて再送要求パケットを送信する。この再送要求パケットは、図１に示すようにしてパケット転送装置１０を通過し、送信元のユーザ端末に送られる。送信元のユーザ端末は、再送要求パケットを受信すると、輻輳状態を収束させるべく、データ送信速度を大きく下げる。輻輳状態が収束してパケットの廃棄が無くなると、対向装置（サーバ４０）は再送要求パケットの送信を停止するため、送信元のユーザ端末は、再送要求パケットを受信しなくなることによって輻輳状態が解消されたことを知り、パケットの送出を再開する。この再開にあたっては、スロースタートアルゴリズムに従って、データ送信速度が徐々に元の速度に戻される。
【００１０】
図３は、ユーザ端末のデータ送信速度の時間変化を示す図である。
【００１１】
送信開始時は、区間ａに示すようにスロースタートアルゴリズムに従って加速度的に送信レートが上昇し、送信レートがある程度まで上昇すると、今度は区間ｂに示すように直線的に上昇する。ここで、この区間ｂの途中で、あるルータ装置で輻輳が発生したものとする。ユーザ端末では、この時点では未だ輻輳が発生したことには気づいていないため、引き続き、直線的に送信レートを上昇させる。暫らくしてそのユーザ端末が再送要求パケットを受信すると輻輳の発生を知り、区間ｃに示すように送信レートが急激に下げられ、輻輳が続いている区間ｄでは低い送信レートに維持される。その後、再送要求パケットを受信しなくなったことによって、輻輳が収束したことを知ると、区間ｅに示すように、再びスロースタートアルゴリズムに従って送信レートを加速度的に上昇させ、続いて、区間ｆに示すように直線的に上昇させる。
【００１２】
ここで、図３に示すように、輻輳が発生した時点から、パケット送信元のユーザ端末が再送要求パケットを受信するまでの間に時間遅れがあり、ユーザ端末が輻輳が発生したことには未だ気づいていない期間内では、送信レートが上昇され続け、それが輻輳の収束を遅らせる原因の１つとなっている。
【００１３】
特許文献１には、パケット送信の最低保証レートと最大制限レートを契約しておき、トラフィック増加時にも最低保証レート以上のパケット送信速度を保証しつつ、余剰帯域の再配分を簡易かつ公平に行なおうとする提案がなされているが、一旦発生した輻輳を速やかに収束させるための提案は見あたらない。
【特許文献１】特開２００１−２３７８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、輻輳が一旦発生したときにその輻輳を速やかに収束させるパケット転送装置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】
【００１５】
上記目的を達成する本発明のパケット転送装置は、複数の送信元端末それぞれから送信されてきたパケットを共通バッファに一旦書き込み、共通バッファから、パケットを、所定の帯域速度で読み出して伝送するパケット転送装置において、
パケット受信端末からの、パケット送信元に向けて送信されてきた、パケットの再送を要求する再送要求パケットの通過を検出する再送要求パケット監視部と、
再送要求パケット監視部での再送要求パケットの検出に応じて、再送要求パケットの受信先端末である第１の送信元端末から送信されてきたパケットの、共通バッファへの書込み帯域を制限する書込帯域制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明のパケット転送装置は、そのパケット転送装置で再送要求パケットの通過を検出して、再送要求パケットの通過が検出されると、その再送要求パケットの受信先である送信元端末から送信されてきたパケットの、共通バッファへの書込みを制限するものであるため、再送要求パケットが送信元端末に届くよりも前に輻輳の発生を知ってその送信元端末から送信されてきたパケットがそのパケット転送装置で停められるため、輻輳が速やかに収束し、ネットワーク資源の有効活用が図られる。
【００１７】
ここで、上記本発明のパケット転送装置について、上記書込帯域制御部は、上記第１の送信元端末についての書込み帯域制限により生まれた余剰帯域を他の送信元端末に分配するものであることが好ましい。
【００１８】
こうすることにより、限りのあるネットワーク資源の一層の有効活用が図られる。
【００１９】
また、上記本発明のパケット転送装置について、上記書込帯域制御部は、上記再送要求パケット監視部において、第１の送信元端末を受信先端末とする再送要求パケットを所定時間に渡って非検出であったときに、その第１の送信元端末についての書込み帯域制限を、その第１の送信元端末からのパケットの送信レートの増加に先んじて、かつその送信レートの増加のカーブをなぞるようにして、徐々に解除するものであることが好ましい。
【００２０】
第１の送信元端末についての書込み帯域制限をむやみに大きく解除すると、その分他の送信元端末への帯域の分配が減ることになり、一方、第１の送信元端末の送信レートは徐々にしか上昇しないため書込み制限を大きく解除した分と実際の送信レートとの間に大きな差分が生じ、その分ネットワーク資源の有効活用が削がれる結果となる。これに対し、上記のように、その第１の送信元端末についての書込み帯域制限を、その第１の送信元端末からのパケットの送信レートの増加に先んじて、かつその送信レートの増加のカーブをなぞるようにして徐々に解除すると、第１の送信元端末からの送信を妨げることなく、かつ、他の送信元端末からの送信レートを必要以上に抑えることなく、ネットワーク資源の有効活用が図られる。
【００２１】
また、本発明のパケット転送装置において、上記再送要求パケット監視部は、再送要求パケットの通過を検出をするとともに、その再送要求パケットの、送信元端末ごとの通過頻度を検出するものであって、上記書込帯域制御部は、第１の送信元端末についての再送要求パケットの通過頻度が所定頻度を越えたことを受けて、その第１の送信元端末の契約帯域を下げるものであることも好ましい態様である。
【００２２】
再送要求パケットの通過頻度が高く、高い頻度で輻輳を発生させている送信元端末については、契約帯域自体を下げて高いレートでの送信自体を制限することにより、輻輳の発生を予防することができる。
【００２３】
また、この場合においても、上記書込帯域制御部は、上記第１の送信元端末についての契約帯域を下げたことにより生まれた余剰帯域を他の送信元端末に分配するものであることが好ましい。
【００２４】
余剰帯域を他の送信元端末に分配することにより、ネットワーク資源の有効活用が図られる。
【発明の効果】
【００２５】
以上の本発明によれば、一旦発生した輻輳が速やかに収束され、ネットワーク資源が一層高い水準で有効利用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
図４は、本発明の一実施形態としてのパケット転送装置の内部ブロック図である。この図４中、図１に示す従来のパケット転送装置の構成要素と同一の構成要素には図１に付した符号と同一の符号を付して示し、図１との相違点について説明する。
【００２８】
また、図５は、図４に示すパケット転送装置を採用したときの、ＩＰ網内の、ある１台のルータ装置で輻輳が発生した状況を示す模式図である。この図５においても、図２に示す要素と同一の要素には、図２に付した符号と同一の符号を付して示す。
【００２９】
図４に示すパケット転送装置１０Ａには、図１に示すパケット転送装置１０と比べ、再送要求パケット監視部１７と帯域演算部１８が追加されている。
【００３０】
再送要求パケット監視部１７は、対向装置（図５に示す例ではサーバ４０）からユーザ端末に向けての再送要求パケットの通過をユーザ端末ごとに監視し、再送要求パケットの通過を帯域演算部１８に通知する役割りを担っている。
【００３１】
また帯域演算部１８では、入力パケットカウンタ１３からの、各ユーザ端末ごとのパケットの到着レートを表わす計数値と、再送要求パケット監視部１７からの、各ユーザ端末に宛てた再送要求パケットの通過とが考慮されて、各ユーザ端末から送信されてきたパケットの、共通バッファ１２への書込み帯域をどのレベルに設定するのかの演算が行なわれる。
【００３２】
ここでの演算で特徴的なことは、再送要求パケット監視部１７からの、再送要求パケットの通過の通知を受けて、その再送要求パケットの受信先であるユーザ端末から送信されてきているパケットの書込み帯域を大きく下げる演算を行なうことと、輻輳が収束して再送要求パケットの通過がなくなった後にユーザ端末から送信されてきたパケットの、共通バッファ１２への書込みレートを、そのユーザ端末から送信されてくるパケットの送信レートの増加に先んじて、かつその送信レートの増加のカーブをなぞるようにして、増加させる演算を行なうことである。
【００３３】
また、図１に示す帯域制御部１４では、入力パケットカウンタ１３からの、各ユーザ端末２０−１，２０−２，…，２０−Ｎそれぞれからのパケットの到着レートをあらわす計数値に基づいて、共通バッファ１２への書込み帯域が各ユーザ端末の契約帯域を越えないように制御するものであったが、この図４に示す帯域制御部１４Ａは、帯域演算部１８による演算結果に基づいて、共通バッファ１２への書込み帯域を、各ユーザ端末の契約帯域を越えないように制御することはもちろんのこと、さらに、再送要求パケットの通過を受けて帯域演算部１８がその書込み帯域を下げるべく演算結果を出力したときは、帯域制御部１４Ａはそれに従って書込み帯域を下げ、また、輻輳が収束した後、ユーザ端末からパケットの送信レートをスロースタートアルゴリズムに従って上昇させながらパケットが送信されてきたときは、帯域演算部１８での演算結果に従って、共通バッファ１２への書込みレートを、そのパケットの送信レートの上昇に少し先んじて、かつ、その送信レートの上昇カーブをなぞるように上昇させるように制御する。
【００３４】
図６は、図４に示すパケット転送装置を採用したときの、ユーザ端末のパケット送信レート、および、図４に示すパケット転送装置での共通バッファへのパケット書込みレートの時間変化を示す図である。この図６は、ある１台のユーザ端末から送信されるパケットに関するものである。
【００３５】
送信開始時には、区間ａに示すように、ユーザ端末は、スロースタートアルゴリズムに従って加速度的に送信レートを上昇させるが、このとき、図４に示すパケット転送装置１０Ａでは、共通バッファ１２への書込みレート（図６の破線）を、ユーザ端末からの送信レートの上昇に僅かに先んじて、かつ、その送信レートの上昇カーブをなぞるように上昇させる。これは、図４に示す帯域演算部１８が、帯域制御部１４Ａに向けてある書込みレートを出力していて、入力パケットカウンタ１３からその書込みレートに合致した送信レートの計数値を得ると、帯域演算部１８では、書込みレートを２倍に上げる、ということを、書込みレートが回線契約上の上限に達するまで繰り返すことにより実現している。
【００３６】
ユーザ端末からの送信レートの上昇、および共通バッファ１２への書込みレートの上昇は、区間ｂに入っても続き、その区間ｂの途中で輻輳が発生したものとする。輻輳が発生すると、パケット転送装置１０Ａでは、その輻輳の発生からやや遅れたタイミングで、再送要求パケットの通過が検出される。輻輳の発生から、パケット転送装置での再送要求パケットの通過の検出までの間はパケット転送装置も輻輳の発生を知らないため、パケット転送装置からはパケットが送信され続け、ＩＰ網３０の内部で廃棄が発生するが、パケット転送装置が再送要求パケットの通過を検出したタイミングで、共通バッファ１２への書込みレートが大きく下げられ、これによりＩＰ網３０へのパケットの送信レートが大幅に下げられる。したがって、このタイミング以降は輻輳の収束に向かうことになる。
【００３７】
パケット転送装置１０Ａでの再送要求パケットの通過の検出よりも遅れて、その再送要求パケットがユーザ端末に到着し、そのユーザ端末ではパケットの送信レートが下げられるが（区間ｃ）、本実施形態によれば、区間ｃが始まるよりも前の区間ｂの後半の区間ｂ２で既にＩＰ網３０の負荷軽減が始まっており、このため、輻輳の収束が早められる。
【００３８】
ユーザ端末に再送要求パケットが暫らくの間（区間ｄ）届かないと、ユーザ端末では輻輳の収束が確認され、ユーザ端末は、再び、スロースタートアルゴリズムに従って加速度的に送信レートを上昇させ（区間ｅ）、その後は、直線的に送信レートを上昇させる（区間ｆ）。この際も、パケット転送装置１０Ａでは、その送信レートの上昇に僅かに先立って、かつその送信レートの上昇カーブをなぞるように、共通バッファへの書込みレートを上昇させる。
【００３９】
ここでは、送信レートと書込みレートについてのみ説明したが、輻輳が検出されて書込みレートを下げたことによって生まれた余剰帯域や、あるいは輻輳が収束した後書込みレートを一気には上昇させずに送信レートの上昇をなぞるように上昇させる間に余っている帯域は、他のユーザ端末用に振り分けられ、一時的ではあっても、他のユーザ端末の帯域を多く確保することで、その分、ネットワークの利用効率が一層高められる。
【００４０】
また、図４に示すパケット転送装置１０Ａの再送要求パケット監視部１７では、各ユーザ端末への再送要求パケットの通過頻度も監視することにより、各ユーザ端末についてのパケットの通信能力を把握して、あるユーザ端末について再送要求パケットの通過頻度が高いときは、そもそもそのユーザ端末についての契約帯域まではパケットの通信能力がないものと見なして帯域演算部１８では契約帯域自体を下げた演算を行ない、輻輳が発生していなくても、共通バッファ１２への書込みレートをもともとの契約帯域よりも低い新たな契約帯域までしか上昇させないようにする。こうすることにより、輻輳の発生を未然に防ぐことができる。尚、この契約帯域を下げたことにより生じる余剰帯域は他のユーザ端末に振り分けられ、共通バッファ１２の利用効率やネットワークの利用効率を高めている。また、図４等にはその構成は示されていないが、上記のようにして契約帯域自体を下げたことにより、そのユーザ端末についての課金も下げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来のパケット転送装置の内部ブロック図である。
【図２】ＩＰ網内のあるルータ装置で輻輳が発生した状況を示す模式図である。
【図３】ユーザ端末のデータ送信速度の時間変化を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態としてのパケット転送装置の内部ブロック図である。
【図５】図４に示すパケット転送装置を採用したときの、ＩＰ網内のあるルータ装置で輻輳が発生した状況を示す模式図である。
【図６】図４に示すパケット転送装置を採用したときの、ユーザ端末のパケット送信レートおよび共通バッファへのパケット書込みレートの時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０，１０Ａ    パケット転送装置
１１    多重／分離部
１２    共通バッファ
１３    入力パケットカウンタ
１４，１４Ａ    帯域制御部
１５    書込み制御部
１６    読出し制御部
１７    再送要求パケット監視
１８    帯域演算部
２０−１，２０−２，…，２０−Ｎ    ユーザ端末
３０    ＩＰ網
３０−１，３０−２，…，３０−６    ルータ装置
４０    対向装置（サーバ）
【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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