(57)【要約】【課題】パケット通信網において、遅延ゆらぎに対して脆弱なストリーミングの安定配信等を可能とする。【解決手段】利用者等の分類単位毎の受信量に近い値からパケットの廃棄優先度を決定して優先制御を行う場合において、利用者の端末１ａ〜１ｃに接続された宅内ルータ２ａ〜２ｃに設けたプロファイルメータにより、利用者毎の通信量のみでなく、パケットの種類も使用して優先度を算出し、エッジルータ７ａ，７ｂに設けたマーカにより当該パケットに付与することにより、パケット通信網４，５に設けたドロッパにおけるパケット一時保持機能部に複数種類のパケットが混在することを回避し、それによる遅延ゆらぎ等の影響を抑える。【選択図】        図１
2004241952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信網と端末装置間に接続され、上記通信網から上記端末装置に転送されるパケットの一定時間での転送量を測定し、測定した転送量と予め定められた値との比較に基づき、当該パケットの優先度を決定する第１の手段と、
上記通信網を経由して上記端末装置に接続され、上記第１の手段で決定した優先度を当該パケットの転送先に対応付けて記憶し、当該転送先に転送されるパケットに上記優先度を付与して出力する第２の手段と、
上記通信網内に設置され、上記第２の手段から出力されたパケットを、該パケットに付与された優先度別の異なる記憶装置に一時保持し、上記優先度に従って、一時保持したパケットの転送もしくは廃棄を行う第３の手段と
を有すると共に、該第３の手段において、同じ優先度が付与された異なる種類のパケットを、それぞれ異なる記憶装置に振り分けて一時保持することを特徴とするパケット転送制御システム。
【請求項２】
通信網と端末装置間に接続され、上記通信網から上記端末装置に転送されるパケットの一定時間での転送量を測定し、測定した転送量と予め定められた値との比較に基づき、当該パケットの優先度を決定する第１の手段と、
上記通信網を経由して上記端末装置に接続され、上記第１の手段で決定した優先度を当該パケットの転送先に対応付けて記憶し、当該転送先に転送されるパケットに上記優先度を付与して出力すると共に、同じ優先度が付与された異なる種類のパケットであれば、それぞれのパケットの優先度を当該種類に対応した優先度に変更し、変更した優先度を当該パケットに付与して出力する第２の手段と、
上記通信網内に設置され、上記第２の手段から出力されたパケットを、該パケットに付与された優先度別の異なる記憶装置に一時保持し、上記優先度に従って、一時保持したパケットの転送もしくは廃棄を行う第３の手段と
を有することを特徴とするパケット転送制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載のパケット転送制御システムであって、
上記第２の手段は、３以上の異なる優先度を付与し、
上記第３の手段は、上記第２の手段が付与する優先度個数と同数以上の上記記憶装置を有することを特徴とするパケット転送制御システム。
【請求項４】
通信網と端末装置間において、上記通信網から上記端末装置に転送されるパケットの一定時間での転送量を測定し、測定した転送量と予め定められた値との比較に基づき、当該パケットの優先度を決定する第１の手順と、
上記第１の手順で決定した優先度を当該パケットの転送先に対応付けて記憶し、上記通信網を経由して上記端末装置に転送されるパケットに上記優先度を付与して出力する第２の手順と、
上記通信網内において、上記第２の手順で出力されたパケットを、該パケットに付与された優先度別の異なる記憶装置に一時保持し、上記優先度に従って、一時保持したパケットの転送もしくは廃棄を行う第３の手順と、
該第３の手順において、同じ優先度が付与された異なる種類のパケットを、それぞれ異なる記憶装置に振り分けて一時保持する第４の手順と
を有することを特徴とするパケット転送制御方法。
【請求項５】
通信網と端末装置間において、上記通信網から上記端末装置に転送されるパケットの一定時間での転送量を測定し、測定した転送量と予め定められた値との比較に基づき、当該パケットの優先度を決定する第１の手順と、
上記第１の手順で決定した優先度を当該パケットの転送先に対応付けて記憶し、上記通信網を経由して上記端末装置に転送されるパケットに上記優先度を付与して出力すると共に、異なる種類のパケットに同じ優先度が付与されていれば、それぞれのパケットの優先度を当該種類に対応した優先度に変更し、変更した優先度を当該パケットに付与して出力する第２の手順と、
上記通信網内において、上記第２の手順で出力されたパケットを、該パケットに付与された優先度別の異なる記憶装置に一時保持し、上記優先度に従って、一時保持したパケットの転送もしくは廃棄を行う第３の手順とを有することを特徴とするパケット転送制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載のパケット転送制御方法であって、
上記第２の手順では、３以上の異なる優先度を付与し、
上記第３の手順では、上記第２の手順で付与する優先度個数と同数以上の上記記憶装置に振り分けて上記パケットを一時保持することを特徴とするパケット転送制御方法。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれかに記載のパケット転送制御方法であって、
上記第３の手順では、
上記記憶装置のそれぞれに、優先度の高い順に各パケットを一時的に保持し、各記憶装置から重み付きラウンドロビンでパケットを出力し、各記憶装置からのパケットの出力確率を、高い優先度のパケットを保持した記憶装置から低い優先度のパケットを保持した記憶装置の順に小さくすることを特徴とするパケット転送制御方法。
【請求項８】
請求項４から請求項６のいずれかに記載のパケット転送制御方法であって、
上記第３の手順では、
上記記憶装置のそれぞれから、それぞれが一時的に保持したパケットを出力する際、
最も高い優先度のパケットを保持した記憶装置のパケットを全て出力した後に、次に高い優先度のパケットを保持した記憶装置からのパケット出力を行うことを特徴とするパケット転送制御方法。
【請求項９】
請求項４から請求項６のいずれかに記載のパケット転送制御方法であって、
上記第３の手順では、
Ｎ個の記憶装置のそれぞれから、それぞれが一時的に保持したパケットを出力する際、
最も高い優先度のパケットを保持した記憶装置のパケットを全て出力した後に次に高い優先度のパケットを保持した記憶装置からのパケット出力を行う処理を、予め定められた数の記憶装置まで繰り返し、
その後、残りの記憶装置からは、優先度の高い順に各パケットを一時的に保持し記憶装置から重み付きラウンドロビンでパケットを出力し、各記憶装置からのパケットの出力確率を、高い優先度のパケットを保持した記憶装置から低い優先度のパケットを保持した記憶装置の順に小さくすることを特徴とするパケット転送制御方法。
【請求項１０】
請求項４から請求項６のいずれかに記載のパケット転送制御方法であって、
上記第１の手順において、
上記端末装置に向かうパケットを第１から第Ｎ−１の種類に分類し、
上記第１の手順で決定した優先度に従って上記第２の手順において付与する優先度が、第１の種類に属するパケットは第１に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとし、
上記第２の種類に属するパケットは第２に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとし、
以下同様に、上記第Ｎ−１の種類に属するパケットは第Ｎ−１に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとする
ことを特徴とするパケット転送制御方法。
【請求項１１】
請求項４から請求項６のいずれかに記載のパケット転送制御方法であって、
上記第２の手順において、
上記端末装置に向かうパケットを第１から第Ｎ−１の種類に分類し、
上記第１の手順で決定した優先度に従って上記第２の手順において付与する優先度が、第１の種類に属するパケットは第１に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとし、
上記第２の種類に属するパケットは第２に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとし、
以下同様に、上記第Ｎ−１の種類に属するパケットは第Ｎ−１に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとする
ことを特徴とするパケット転送制御方法。
【請求項１２】
コンピュータに、請求項４から請求項１１のいずれかに記載のパケット転送制御方法における各手順を実行させるためのプログラム。
【請求項１３】
通信網と端末装置間で、通信網から端末装置に転送されるパケットの一定時間での転送量を測定し、測定した転送量と予め定められた値との比較に基づき、当該パケットの優先度を決定する第１の手段と、
上記通信網を経由して上記端末装置に接続され、上記第１の手段で決定した優先度を当該パケットの転送先に対応付けて記憶し、当該転送先に転送されるパケットに上記優先度を付与して出力する第２の手段と、
上記通信網内に設置され、上記第２の手段から出力されたパケットを、該パケットに付与された優先度別の異なる記憶装置に一時保持し、上記優先度に従って、一時保持したパケットの転送もしくは廃棄を行う第３の手段と
を有し、パケットの転送制御を行うシステムにおいて、上記通信網と上記端末装置間に接続されるルータであって、
上記第１の手段を具備すると共に、該第１の手段で同じ優先度が付与された異なる種類のパケットに、それぞれ異なる優先度を設定する手段を具備することを特徴とするルータ。
【請求項１４】
通信網と端末装置間に接続され、上記通信網から上記端末装置に転送されるパケットの一定時間での転送量を測定し、測定した転送量と予め定められた値との比較に基づき、当該パケットの優先度を決定する第１の手段と、
該第１の手段で決定した優先度を当該パケットの転送先端末装置に対応付けて記憶し、当該転送先端末装置に転送されるパケットに上記優先度を付与して出力する第２の手段と、
上記通信網内に設置され、上記第２の手段から出力されたパケットを、該パケットに付与された優先度別の異なる記憶装置に一時保持し、上記優先度に従って、一時保持したパケットの転送もしくは廃棄を行う第３の手段と
を有し、パケットの転送制御を行うシステムにおいて、上記通信網を経由して上記端末装置に接続されるルータであって、
上記第２の手段を具備すると共に、該第２の手段で同じ優先度が付与された異なる種類のパケットに、それぞれ異なる優先度を設定する手段を具備することを特徴とするルータ。
【請求項１５】
通信網と端末装置間に接続され、上記通信網から上記端末装置に転送されるパケットの一定時間での転送量を測定し、測定した転送量と予め定められた値との比較に基づき、当該パケットの優先度を決定する第１の手段と、
上記通信網を経由して上記端末装置み接続され、上記第１の手段で決定した優先度を当該パケットの転送先端末装置に対応付けて記憶し、当該転送先端末装置に転送されるパケットに上記優先度を付与して出力する第２の手段と、
該第２の手段から出力されたパケットを、該パケットに付与された優先度別の異なる記憶装置に一時保持し、上記優先度に従って、一時保持したパケットの転送もしくは廃棄を行う第３の手段と
を有し、パケットの転送制御を行うシステムにおいて、上記通信網内に設置されるルータであって、
上記第３の手段を具備すると共に、上記第２の手段で同じ優先度が付与された異なる種類のパケットにそれぞれ異なる優先度を設定して異なる記憶装置に一時保持する手段を有し、上記パケットの転送量と種類に基づく優先度に従って、一時保持したパケットの転送もしくは廃棄を行うことを特徴とするルータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット通信網におけるパケット転送技術に係わり、特に、ストリーミングデータの安定配信などに好適なパケット転送制御技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パケット通信網において、輻輳が発生した場合には、パケット破棄が発生する。従来のルータやスイッチ類を用いたパケット通信網においては、このパケット破棄は確率論的にランダムに行われ、特定の通信を優先することや、利用者ごとの公平性などは考慮されていなかった。
【０００３】
このため、近年、ルータやスイッチ類といったネットワーク機器に優先制御機能や帯域制御機能を持たせることにより、この問題を解決しようという試みがなされている。
【０００４】
まず、帯域制御機能を有するネットワーク機器を用いた場合について説明を行う。この場合には、パケット通信網に配置された各ネットワーク機器は、すべて帯域制御機能を有する必要がある。このようなパケット通信網においては、利用者ごとに帯域を管理する必要があるため、各ネットワーク機器に利用者毎に使用帯域を設定する。
【０００５】
このため、各ネットワーク機器においては、利用者毎にパケットを一時的に保持する機能部の管理を行い、複数の利用者に宛てられたパケットが混在した状態で受信した複数のパケットを一旦それぞれの利用者毎に分類し、利用者毎に管理されたパケット一時保持機能部に収納する。
【０００６】
さらに、分類されたパケットを利用者毎の設定に従ってパケット一時保持機能部から読み出して転送するという動作を行う。このような動作を行うために、大規模な利用者に対応するためには、大規模なメモリ管理、および、大容量のメモリが必要となり、実現が非常に困難であった。
【０００７】
次に、優先制御機能を有するネットワーク機器を用いた場合について説明を行う。
【０００８】
この場合には、パケット通信網内部に配置された各ネットワーク機器は、すべて優先制御機能を有する必要があり、また、パケット通信網の入り口に配置されたネットワーク機器は、利用者毎に優先度を付与する機能を有する必要がある。
【０００９】
パケット通信網内部に配置された優先制御機能を有するネットワーク機器は、例えば８段階といった優先度毎にパケットを一時的に保持する機能部を管理し、受信したパケットに記述された優先度に従ってパケット一時保持機能部に収納し、優先度毎に定められた条件に従ってパケット一時保持機能部から読み出し転送を行う。
【００１０】
このため、前述の帯域制御機能を持つネットワーク機器と比較してパケット一時保持機能部の管理数が非常に少なく、また、利用者毎に一定のメモリ領域を確保する必要がなくなることから、メモリ容量も前述の形態と比較して少なくてすみ、簡易に実現可能である。
【００１１】
しかし、パケット通信網の入り口に配置されたネットワーク機器においては、大規模な利用者数に対応することが困難である。すなわち、パケット通信網の入り口に配置されたネットワーク機器においては、受信したパケットを利用者ごとに分類し、それぞれ利用者の通信量を測定し、通信量に従って定められた優先度を付与しなければならない。
【００１２】
特に、この通信量の測定は、例えば８段階の優先度に応じた閾値の設定、バースト通信量の許容度の設定を行う必要があるため、精密かつこまかな時間単位で行う必要がある。このため、一つの装置内に利用者数と同じ数の精密な通信量測定器を実装する必要があり、大規模な利用者数に対応することは非常に困難である。
【００１３】
また、この場合には、通信量はパケット通信網の入り口で測定されているために、利用者が実際に受信した通信量と同一である保証がなく、利用者毎の通信量や帯域を保証している確証が得られないといった運用上の問題もあった。
【００１４】
このような問題を解決するために、端末の受信量に近い値からパケットの破棄優先度を決定して優先制御を行うパケット通信技術が、例えば、特許文献１に提案されている。
【００１５】
この特許文献１に記載の通信制御技術を図１１〜図１３を用いて説明する。
【００１６】
図１１は、従来のパケット通信網におけるパケット制御システムの構成例を示すブロック図であり、図１２は、図１１におけるドロッパの処理例を示す説明図、図１３は、図１１におけるパケット制御システムの処理特性を示す説明図である。
【００１７】
図１１におけるパケット制御システムは、パケット通信網１１０４を通じて各利用者の端末１１０１に配信される方向（ここでは下り方向と呼ぶ）の通信について、利用者（端末１１０１）毎の帯域を制御するものである。
【００１８】
パケット通信網１１０４内部には、上述の優先制御機能を有するネットワーク機器（図中「ドロッパ」と記載）１１０５，１１０６を配置し、利用者側の直近に配置されたプロファイルメータ１１０２において通信量を測定し、その通信量が予め設定された通信量より少なかった場合には、マーカ１１０３において、利用者からパケット通信網へ向かう方向（ここでは上り方向と呼ぶ）のパケットに高優先度付与することにより高優先度を要求し、予め設定された通信量より多い場合には同様に低優先度を要求し、パケット通信網１１０４の入り口に配置されたネットワーク機器（マーカ）１１０３，１１０７において、要求された優先度を利用者毎に記憶し、該当利用者に宛てられたパケットにその記憶した優先度を付与して転送する。
【００１９】
ドロッパ１１０５，１１０６は、高優先のパケットを一時的に保持する高優先キュー１１０５ａと、低優先のパケットを一時的に保持する低優先キュー１１０５ｂとを持ち、ネットワーク輻輳時には、高優先キュー１１０５ａのパケットを優先的に出力する。
【００２０】
このようなパケット出力制御技術を用いることにより、利用者毎に優先度を管理するだけとなり、一つの装置で利用者毎にバッファメモリを管理あるいは、通信量測定装置を有する前述の構成と比較して、装置が容易に実現できかつ大規模な利用者数にも対応可能であるという利点が得られる。
【００２１】
また、通信量を利用者の直近で測定するので、実際に利用者が受信したデータ量を知ることができるという利点がある。
【００２２】
しかし、この技術においては、パケットの種類に関係なく、利用者ごとの通信量の大小のみでパケットの優先度を判定している。そのため、ネットワーク（パケット通信網１１０４、ドロッパ１１０５，１１０６）が持つパケットを一時的に保持する機能部（１１０５ａ，１１０５ｂ）に、図１２に示すようにして、複数種類のデータのパケットが混在する。
【００２３】
図１２においては、パケットを一時的に保持する一つの機能部（パケット一時保持機能部１２０１）に、ストリーミングパケット（一定データ量を通信時間中ずっと流し続ける例えば映像配信データパケット）ＳとＷｅｂパケット（大容量データのダウンロードや大容量静止画像の伝送など、一時的にバースト的に送られるパケット）Ｗが混在した場合の様子を示している。
【００２４】
この状態では、Ｗｅｂパケットの割り込みにより、その後のストリーミングパケットに遅延が発生する。特にＷｅｂパケットはＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）で送信されているが、ＴＣＰのデータはバースト性を持つため、ＴＣＰパケットの割り込みによる遅延は非常に大きなものとなる。
【００２５】
図１３におけるグラフでは、０．５Ｍｂｐｓから３Ｍｂｐｓまでのビットレートのストリーミングデータが正常に再生できる限界遅延ゆらぎを示す。
【００２６】
ここでは、０．５Ｍｂｐｓのストリーミングデータでは約３５ｍｓｅｃまでの遅延ゆらぎに耐えることができるが、パケットを一時的に保持する機能部にストリーミングパケットとＷｅｂパケットが混在した場合（例えば、２Ｍｂｐｓ以上のビットレートになる）、それよりも遥かに大きな遅延ゆらぎが発生する。このため、従来の技術ではストリーミングの安定配信を行うことができない。
【００２７】
このように、従来の技術である、端末の受信量に近い値からパケットの破棄優先度を決定して優先制御を行うパケット通信技術では、中継網にあるネットワーク機器が持つ、パケットを一時的に保持する機能部に複数種類のパケットが混在するため遅延ゆらぎが発生し、遅延ゆらぎに対して脆弱なストリーミングの安定配信に影響を及ぼすという問題があった。
【００２８】
【特許文献１】
特開２００２−３４７２９５号公報
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、従来の技術では、パケット通信網にあるネットワーク機器が持つ、パケットを一時的に保持する機能部に、複数種類のパケットが混在することによる遅延ゆらぎの発生を抑えることができない点である。
【００３０】
本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決し、遅延ゆらぎに対して脆弱なストリーミングの安定配信等を可能とすることである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、利用者等の分類単位毎の受信量に近い値からパケットの廃棄優先度を決定して優先制御を行う場合において、利用者毎の通信量のみでなく、パケットの種類も使用して優先度を算出する。例えば、パケットをストリーミングパケットとそれ以外のパケットに分類し、ストリーミングパケットを第１および第３優先パケット、それ以外のパケットを第２および第３優先パケットとし、パケット一時保持機能部内において高優先のストリーミングパケットを、それ以外のパケットから完全に保護する。この際、ビットレートが設定した閾値を超えないストリーミングパケットには常に第１優先を付与し、第１のパケット一時保持機能部に入力することにより、第１のパケット一時保持機能部に高優先ストリーミングパケット以外のパケットが混在することのないようにして、高優先ストリーミングパケットの遅延を完全に抑え、ストリーミング配信を安定させる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係わるパケット転送制御システムの第１の構成例を示すブロック図であり、図２は、ドロッパの構成例を示すブロック図、図３は、ドロッパの第１の処理動作例を示す説明図、図４は、ドロッパの第２の処理動作例を示す説明図、図５は、ドロッパの第３の処理動作例を示す説明図、図６は、プロファイルメータの処理動作例を示す説明図である。
【００３４】
図１において、１ａ〜１ｃは各ユーザが利用する端末、２ａ〜２ｃは各端末１ａ〜１ｃを収容してパケット通信網に接続する宅内ルータ、３はパケット通信網、４，５はパケット通信網３を構成するネットワーク機器としてのルータ、６ａ，６ｂは端末１ａ〜１ｃへのデータ配信等を行うサーバ、７ａ，７ｂはそれぞれサーバ６ａ，６ｂを収容してパケット通信網３に接続するエッジルータである。
【００３５】
端末１ａ〜１ｃ、宅内ルータ２ａ〜２ｃ、ルータ４，５、サーバ６ａ，６ｂ、エッジルータ７ａ，７ｂのそれぞれは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や主メモリ、表示装置、入力装置、外部記憶装置等を具備したコンピュータ構成からなり、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プログラムやデータを外部記憶装置内にインストールした後、この外部記憶装置から主メモリに読み込みＣＰＵで処理することにより、本発明に係わる各機能を実行する。
【００３６】
以下、ＩＰパケットの転送網であるパケット通信網３に本発明を適用した場合の例をとり説明を行うが、本発明はパケットに優先度を付与できる転送プロトコルであればいかなるプロトコルであっても適用可能である。
【００３７】
図１に示すパケット転送システムでは、利用者側の端末１ａ〜１ｃに接続された宅内ルータ２ａ〜２ｃに、パケット内のいくつかの部位に従ってパケットを一つあるいは複数の種別に分類し、各種別についてパケットの一定時間の転送量を測定し、測定した値と予め定められた値とを比較して、該当種別に属するパケットの転送の優先度を決定するプロファイルメータを設けている。
【００３８】
また、サーバ６ａ，６ｂ側に接続されたエッジルータ７ａ，７ｂに、プロファイルメータにより決定された優先度を、当該種別に属するパケットに付与するマーカを設け、さらに、パケット通信網３内のルータ４，５に、マーカにより優先度が付与されたパケットを、予め定められた規則に従って転送あるいは廃棄するドロッパを設けている。
【００３９】
マーカは、Ｎが３以上となるＮ種類の優先度をパケットに付与することができ、また、全てのドロッパは、パケットを一時的に保持するための少なくともＮ個以上の機能部を持っている。例えば、ドロッパがＮ個のパケットを一時的に保持する機能部を持っているとすると、ドロッパ内部は図２のようになる。
【００４０】
図２に示すように、ドロッパ２０においてパケットを一時的に保持する各第１〜第Ｎパケット保持機能部２０ａ〜２０ｃのそれぞれには、第１に優先度が高いパケット、第２に優先度が高いパケット、…、第Ｎに優先度が高いパケットが入力され、優先度の高いパケットを一時的に保持する第１パケット保持機能部２０ａから優先的にパケットが出力される。
【００４１】
このパケットの出力には、図３に示すような重み付きラウンドロビン、もしくは図４に示すような完全優先、もしくは図５に示すような両方の組み合わせ等がある。
【００４２】
図３に示す重み付きラウンドロビンでは、パケットの出力確率は、第１のパケット一時保持機能部２０ａ、第２のパケット一時保持機能部２０ｂ、…、第Ｎのパケット一時保持機能部２０ｃの順に低くなる。
【００４３】
これに対し、図４に示す完全優先では、Ｍを３以上Ｎ以下とすると、第Ｍ−１パケット一時保持機能部２０ｄ以前の全てのパケット一時保持機能部にパケットがないときに限り、第Ｍパケット一時保持機能部２０ｅのパケットを出力する。
【００４４】
つまり、第１のパケット一時保持機能部２０ａにパケットがある限り、第１パケット保持機能部２０ａからパケットを出力し、第１のパケット一時保持機能部２０ａにパケットがなく、かつ第２のパケット一時保持機能部２０ｂにパケットがあるときに限り第２パケット一時保持機能部２０ｂからパケットを出力し、以下同様にして、第１パケット一時保持機能部２０ａから第Ｎ−１パケット一時保持機能部の全てにパケットがなく、かつ第Ｎのパケット一時保持機能部２０ｃにパケットがあるときに限り第Ｎパケット一時保持機能部２０ｃからパケットを出力する。
【００４５】
また、図５に示す完全優先と重み付きラウンドロビンの組み合わせでは、Ｍを３より大きくＮより小さいとして、第１パケット一時保持機能部２０ａから第Ｍ−１パケット一時保持機能部２０ｄでは完全優先でパケットを出力し、第Ｍ−１パケット一時保持機能部２０ｄまでの各パケット一時保持機能部の全てにパケットがないときに限り、第Ｍパケット一時保持機能部２０ｅから第Ｎパケット一時保持機能部２０ｃにおいて、重み付きラウンドロビンに従ってパケットを出力する。パケット出力確率は、第Ｍパケット一時保持機能部２０ｅ、第Ｍ＋１パケット一時保持機能部、…、第Ｎパケット一時保持機能部２０ｃの順に低くなる。
【００４６】
図１において、利用者の端末１ａ〜１ｃに接続された宅内ルータ２ａ〜２ｃに設けられたプロファイルメータでは、利用者毎の通信量測定のほか、利用者のパケットの分類も行う。例えば、マーカがＮ種類の優先度をパケットに与えることができる場合、プロファイルメータではパケットを最大Ｎ−１種類に分類することができる。
【００４７】
従来提案されている技術では、マーカにおいて、プロファイルメータで測定された利用者毎の通信量のみを使用して、通信量が設定された閾値を超えた利用者のパケットには低優先を、通信量が設定された閾値以下となる利用者のパケットには高優先を付与している。
【００４８】
これに対し、本例では、マーカは、図６に示すように、利用者毎の通信量に、プロファイルメータで分類されたパケットの種類（小容量データパケット、Ｗｅｂパケット（バースト性のあるデータ）、ストリーミングパケット（一定流量のデータ）等）を組み合わせて優先度を算出する。
【００４９】
すなわち、サーバ６ａ，６ｂ側のエッジルータ７ａ，７ｂに設けられたマーカでは、利用者毎の通信に従って高優先、低優先に分類した後、Ｎ−１種類に分類されたパケットのうち第１パケットで高優先のものは第１優先度を、第１パケットで低優先のものは第Ｎ優先度を付与し、第２パケットで高優先のものは第２優先度を、第２パケットで低優先のものは第Ｎ優先度を付与し、以下同様にして、第Ｎ−１パケットで高優先のものは第Ｎ−１優先度を、第Ｎ−１パケットで低優先のものは第Ｎ優先度を付与する。
【００５０】
このように、本例では、同じ高優先のパケットであっても、パケットの種類に従って別のパケット一時保持機能部に入力する。こんことにより、他のパケットによる影響を回避することができ、バースト的なデータが入力されることによる遅延ゆらぎを抑えることが可能である。
【００５１】
上述の例では、利用者の端末１ａ〜１ｃに接続された宅内ルータ２ａ〜２ｃに設けたプロファイルメータでパケットを分類する技術について説明を行ったが、例えば、プロファイルメータでは従来通り利用者毎の通信量の測定のみを行い、サーバ６ａ，６ｂ側に設置されたマーカ７ａ，７ｂにおいてパケットの分類を行うことでも良い。以下、このような技術について説明を行う。
【００５２】
図７は、本発明に係わるパケット転送制御システムの第２の構成例を示すブロック図である。
【００５３】
本図７の例では、利用者側の端末７１ａ〜７１ｃに接続された宅内ルータ７２ａ〜７２ｃにプロファイルメータを設け、サーバ７６ａ，７６ｂ側に接続されたエッジルータ７７ａ，７７ｂにマーカを設け、パケット通信網７３内のルータ７４，７５にドロッパを設けている。
【００５４】
マーカは、Ｎが３以上となるＮ種類の優先度をパケットに付与することができ、全てのドロッパは少なくともＮ以上のパケットを一時的に保持する機能部を持っている。
【００５５】
図１〜図６で示した例と同様、各ドロッパは、少なくともＮ以上のパケットを一時的に保持する機能部を持っており、それぞれの機能部には、第１に優先度が高いパケット、第２に優先度が高いパケット、…、第Ｎに優先度が高いパケットが入力され、そして、重み付きラウンドロビンや完全優先、もしくはそれらの組み合わせにより、優先度の高いパケットから順に出力する。
【００５６】
プロファイルメータでは、利用者の通信量を測定し、通信量が設定した閾値を超えた利用者は低優先を、通信量が閾値以下となる利用者は高優先を、サーバ７６ａ，７６ｂ側のエッジルータ７７ａ，７７ｂに返す。
【００５７】
エッジルータ７７ａ，７７ｂに設けられたマーカでは、まずパケットの種類に従って最大Ｎ−１種類にパケットを分類する。さらに、その分類結果と、プロファイルメータで測定された利用者毎の高優先、低優先に基づき、Ｎ段階の優先度を算出する。
【００５８】
この優先度の算出は、図６に示すように、Ｎ−１種類に分類されたパケットのうち第１パケットで高優先のものは第１優先、低優先のものは第Ｎ優先度とし、第２パケットで高優先のものは第２優先、低優先のものは第Ｎ優先とし、以下同様にして、第Ｎ−１パケットで高優先のものは第Ｎ−１優先、低優先のものは第Ｎ優先とする。
【００５９】
最終的に、図１の例と同様、高優先パケットをパケットの種類に従って別のパケット一時保持機能部に入力することで、他のパケットによる影響を回避することができ、バースト的なデータが入力されることによる遅延ゆらぎを抑えることが可能である。
【００６０】
以下、パケットをストリーミングパケットとＷｅｂパケットの２種類に分類する形態について説明を行う。
【００６１】
図８は、本発明に係わるパケット転送制御システムのストリーミングパケットとＷｅｂパケットに対する処理動作例を示す説明図であり、図９は、ストリーミングパケットとＷｅｂパケットの分類状態を示す説明図、図１０は、図８におけるパケット制御システムの処理特性を示す説明図である。
【００６２】
本図８は、利用者の端末８１ａ〜８１ｃに接続された宅内ルータ８２ａ〜８２ｃに設けたプロファイルメータで通信量の測定とパケットの分類を行い、サーバ８６ａ，８６ｂ側に接続されたエッジルータ８７ａ，８７ｂに設けたマーカでパケットに優先度を付与する形態を示す。
【００６３】
パケットの種類は２種類であるため、マーカは３段階の優先度をパケットに付与することができ、パケット通信網８３内の各ルータ８４，８５に設けたドロッパは少なくとも３個以上のパケットを一時的に保持する機能部を持つ。
【００６４】
従来の図１３に示すように、ストリーミングデータは遅延許容量が非常に小さいため、本例では、高優先ストリーミングパケットを第１優先パケットとし、高優先Ｗｅｂパケットは第２優先とする。つまり、ドロッパ内のパケット一時保持機能部へのパケット振り分けは図９のようになる。
【００６５】
図９においては、高優先ストリーミングパケットを第１優先パケットとして第１キューに振り分け、高優先の他のパケットとしての高優先Ｗｅｂパケットを第２優先パケットとして第２キューに振り分け、さらに、低優先のストリーミングパケットおよびＷｅｂパケットを第３キューに振り分けている。
【００６６】
パケットがストリーミングデータかそれ以外であるかの判定は、パケット内のプロトコルヘッダを参照しても良いし、トラフィックのバースト性から判定しても良い。
【００６７】
このようにして、測定した通信量が予め設定した閾値を超えない高優先のストリーミングパケットは、Ｗｅｂパケットとは別の、独立したパケット一時保持機能部に入力されるため、バースト的なＷｅｂパケットによる割り込みを受けることがない。
【００６８】
図１０は、高優先ストリーミングデータの遅延ゆらぎを示すグラフであり、この図１０のグラフが示すように、高優先ストリーミングパケットがＷｅｂパケットから保護されているため、利用者の数が増加しても遅延ゆらぎが増えることはなく、ストリーミングの安定配信が可能である。
【００６９】
以上、図１〜図１０を用いて説明したように、本例では、プロファイルメータもしくはマーカでパケットを種類ごとに分類し、パケットを一時的に保持する機能部をその数以上用意してパケットを種類ごとに別々に入力する。このことにより、従来のように、ドロッパ内のパケットを一時的に保持する機能部に複数種類のデータが混在した場合に、互いのパケットによる割り込みによって遅延ゆらぎが起こり、遅延ゆらぎに弱いストリーミング等のデータに影響を及ぼすとの問題に対処できる。
【００７０】
具体的には、本例では、少なくとも一つの端末（１ａ〜１ｃ）が少なくとも一つの回線を用いて通信網（パケット通信網３）と接続されたコンピュータネットワークシステムにおいて、まず第１の手段として、回線と通信網との接続区間に配置した宅内ルータ２ａ〜２ｃに、回線を端末に向かって伝送するパケットを当該パケット内のいくつかの部位に従って一つあるいは複数の種別に分類し、各種別についてパケットの一定時間の転送量を測定し、測定した値と予め定められた値とを比較して、該当種別に属するパケットの転送の優先度を決定するプロファイルメータを設け、第２の手段として、通信網内に配置したルータ４，５に、プロファイルメータにより決定された優先度を当該種別に属するパケットに付与するマーカを設け、第３の手段として、マーカとプロファイルメータまでの通信経路区間内に配置したエッジルータ７ａ，７ｂに、マーカにより優先度を付与したパケットを予め定められた規則に従って転送あるいは廃棄する少なくとも一つのドロッパを設け、そして、マーカでは、少なくとも３種類以上の優先度を付与可能であるとし、また、ドロッパは、マーカが付与した優先度と少なくとも同数のパケットを一時的に保持する機能部（パケット一時保持機能部２０ａ〜２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）を有し、各パケット一時保持機能部からマーカが付与した優先度に従ってパケットを転送する。
【００７１】
あるいは、マーカにおいて、該当端末に向かって伝送するパケットを、このパケット内のいくつかの部位に従って一つあるいは複数の種別に分類し、分類した種別と、プロファイルメータから通知された優先度とに従って、パケットに付与する優先度を決定する。
【００７２】
また、ドロッパ内には、パケットを一時的に保持する機能部がＮ個存在し、各パケット一時保持機能部は、それぞれ、第１に高い優先度、第２に高い優先度、…、第Ｎに高い優先度に対応したパケットを一時的に保持し、各パケット一時保持機能部から重み付きラウンドロビンでパケットを出力し、パケットの出力確率を第１のパケットを一時的に保持する機能部、第２のパケットを一時的に保持する機能部、…、第Ｎのパケットを一時的に保持する機能部の順に小さくする。
【００７３】
あるいは、ドロッパによるＮ個の各パケット一時保持機能部からの出力は、第１のパケットを一時的に保持する機能部にパケットがある限り、この機能部からパケットを出力し、この第１パケット一時保持機能部にパケットがなく、かつ第２のパケットを一時的に保持する機能部にパケットがある限り、この第２パケット一時保持機能部からパケットを出力し、以下同様に、第１パケット一時保持機能部から第Ｎ−１のパケットを一時的に保持する機能部の全てにパケットがなく、かつ第Ｎのパケットを一時的に保持する機能部にパケットがあるときのみ、この第Ｎパケット一時保持機能部からパケットを出力するものとする。
【００７４】
または、ドロッパによるＮ個の各パケット一時保持機能部からの出力は、第１パケット一時保持機能部にパケットがある限り、この第１パケット一時保持機能部からパケットを出力し、第１パケット一時保持機能部にパケットがなく、かつ第２のパケットを一時的に保持する機能部にパケットがある限り、この第２パケット一時保持機能部からパケットを出力し、以下同様にして、ＭをＮより小さい数とし、第１パケット一時保持機能部から第Ｍ−１パケット一時保持機能部の全てにパケットがなく、かつ第Ｍから第Ｎのいずれかのパケットを一時的に保持する機能部にパケットがあるときのみ、第Ｍ〜第Ｎパケット一時保持機能部からのパケットを重み付けラウンドロビンでパケットを出力するものとし、パケットの出力確率が、第Ｍのパケットを一時的に保持する機能部、第Ｍ＋１のパケットを一時的に保持する機能部、…、第Ｎのパケットを一時的に保持する機能部の順に小さくなるようにする。
【００７５】
また、端末に向かうパケットを、マーカあるいはプロファイルメータはＮ−１種に分類し、プロファイルメータが決定した優先度に従ってマーカが付与する優先度が、第１の分類に属するパケットは第１に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとし、第２の分類に属するパケットは第２に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとし、以下同様にして、第Ｎ−１の分類に属するパケットは第Ｎ−１に高い優先度あるいは第Ｎに高い優先度のいずれかとする。
【００７６】
このように、本例では、利用者等の分類単位毎の受信量に近い値からパケットの廃棄優先度を決定して優先制御を行う場合において、利用者毎の通信量のみでなく、パケットの種類も使用して優先度を算出することにより、ネットワーク機器内のパケットを一時的に保持する機能部に複数種類のパケットが混在することを回避し、それによる遅延ゆらぎ等の影響を抑えることが可能である。
【００７７】
例えば、パケットをストリーミングパケットとそれ以外のパケットに分類し、ストリーミングパケットを第１および第３優先パケット、それ以外のパケットを第２および第３優先パケットとした場合、パケット一時保持機能部内において高優先のストリーミングパケットをそれ以外のパケットから完全に保護することができる。
【００７８】
ストリーミングデータが全くバースト性を持っていないと仮定すると、ビットレートが設定した閾値を超えないストリーミングパケットは常に第１優先が付与され、第１のパケット一時保持機能部に入力される。これにより、高優先ストリーミングパケットの遅延を完全に抑えることができるため、ストリーミング安定配信が可能である。
【００７９】
尚、本発明は、図１〜図１０を用いて説明した例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、本例では、ＩＰパケットの転送網であるパケット通信網３に本発明を適用した場合の例をとり説明を行ったが、本発明はこれに限るものではなく、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等のパケットに優先度を付与できる転送プロトコルであればいかなるプロトコルであっても適用可能である。
【００８０】
また、本例では、プロファイルメータ、マーカ、ドロッパのそれぞれを、ネットワーク機器（宅内ルータ２ａ〜２ｃ、ルータ４，５、サーバ６ａ，６ｂ、エッジルータ７ａ，７ｂ）内に設けた構成としているが、ネットワーク機器とは別に設けた構成としても良い。また、パケットの種別の分類に基づく優先度は、プロファイルメータ、マーカ、ドロッパのいずれにおいても設定可能である。
【００８１】
また、本例における端末１ａ〜１ｃ、宅内ルータ２ａ〜２ｃ、ルータ４，５、サーバ６ａ，６ｂ、エッジルータ７ａ，７ｂ等、各ネットワーク機器のコンピュータ構成例においても、キーボードや光ディスクの駆動装置の無いコンピュータ構成としても良い。また、本例では、光ディスクを記録媒体として用いているが、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｄｉｓｋ）等を記録媒体として用いることでも良い。また、プログラムのインストールに関しても、通信装置を介してネットワーク経由でプログラムをダウンロードしてインストールすることでも良い。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、利用者等の分類単位毎の受信量に近い値からパケットの廃棄優先度を決定して優先制御を行う場合において、利用者毎の通信量のみでなく、パケットの種類も使用して優先度を算出することにより、ネットワーク機器内のパケットを一時的に保持する機能部に複数種類のパケットが混在することを回避し、それによる遅延ゆらぎ等の影響を抑えることが可能である。
【００８３】
例えば、パケットをストリーミングパケットとそれ以外のパケットに分類し、ストリーミングパケットを第１および第３優先パケット、それ以外のパケットを第２および第３優先パケットとした場合、パケット一時保持機能部内において高優先のストリーミングパケットをそれ以外のパケットから完全に保護することができる。
【００８４】
ストリーミングデータが全くバースト性を持っていないと仮定すると、ビットレートが設定した閾値を超えないストリーミングパケットは常に第１優先が付与され、第１のパケット一時保持機能部に入力される。これにより、高優先ストリーミングパケットの遅延を完全に抑えることができるため、ストリーミング安定配信が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるパケット転送制御システムの第１の構成例を示すブロック図である。
【図２】ドロッパの構成例を示すブロック図である。
【図３】ドロッパの第１の処理動作例を示す説明図である。
【図４】ドロッパの第２の処理動作例を示す説明図である。
【図５】ドロッパの第３の処理動作例を示す説明図である。
【図６】プロファイルメータの処理動作例を示す説明図である。
【図７】本発明に係わるパケット転送制御システムの第２の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明に係わるパケット転送制御システムのストリーミングパケットとＷｅｂパケットに対する処理動作例を示す説明図である。
【図９】ストリーミングパケットとＷｅｂパケットの分類状態を示す説明図である。
【図１０】図８におけるパケット制御システムの処理特性を示す説明図である。
【図１１】従来のパケット通信網におけるパケット制御システムの構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１１におけるドロッパの処理例を示す説明図である。
【図１３】図１１におけるパケット制御システムの処理特性を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｃ，７１ａ〜７１ｃ，８１ａ〜８１ｃ：端末、２ａ〜２ｃ，７２ａ〜７２ｃ，８２ａ〜８２ｃ：宅内ルータ（プロファイルメータ）、３，７３，８３：パケット通信網、４，５，７４，７５，８４，８５：ルータ（ドロッパ）、６ａ，６ｂ，７６ａ，７６ｂ，８６ａ，８６ｂ：サーバ、７ａ，７ｂ，７７ａ，７７ｂ，８７ａ，８７ｂ：エッジルータ（マーカ）、２０：ドロッパ、２０ａ：第１パケット保持機能部、２０ｂ：第２パケット保持機能部、２０ｃ：第Ｎパケット保持機能部、２０ｄ：第Ｍ−１パケット保持機能部、２０ｅ：第Ｍパケット保持機能部、１１０１：端末、１１０２：プロファイルメータ、１１０３：マーカ（上り）、１１０４：パケット通信網、１１０５，１１０６：ドロッパ、１１０５ａ：高優先パケット一時保持機能部，１１０５ｂ：低優先パケット一時保持機能部、１１０７：マーカ（下り）、１２０１：パケット一時保持機能部。
【図１】
2004241952.tif 000003
【図２】
2004241952.tif 000004
【図３】
2004241952.tif 000005
【図４】
2004241952.tif 000006
【図５】
2004241952.tif 000007
【図６】
2004241952.tif 000008
【図７】
2004241952.tif 000009
【図８】
2004241952.tif 000010
【図９】
2004241952.tif 000011
【図１０】
2004241952.tif 000012
【図１１】
2004241952.tif 000013
【図１２】
2004241952.tif 000014
【図１３】
2004241952.tif 000015