(57)【要約】【課題】一度受け付けられたフローの品質を、フローが終了するまで確保する。【解決手段】回線容量に対して、Ｈクラスのパケットが破棄されない容量ＢＷｈとＭクラスのパケットが破棄されない容量ＢＷｍｈを設ける。通信中のパケットのサイズと新たなパケットのサイズの和が容量ＢＷｍｈ以下の場合、新たなパケットはクラスに拘わらず受け付ける。通信中のパケットのサイズと新たなパケットのサイズの和（総流量）が容量ＢＷｍｈを越えた場合、新たなパケットがＭクラスであれば受け付けずに破棄し、新たなパケットがＨクラスであれば総流量が容量ＢＷｍｈを越えない限り受け付ける。【選択図】      図３
2005012653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット転送の優先度における試行クラスまたは優先クラスで送信要求を行う端末装置からのパケットを前記優先度の各レベルで他の端末装置に転送するパケット転送装置におけるパケット転送可否判断方法であって、
試行クラスのパケットを破棄しない試行クラス帯域容量をあらかじめ設定しておき、
試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、試行クラスのパケットを破棄することを特徴とするパケット転送可否判断方法。
【請求項２】
新たにパケットの送信要求があることにより前記総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、その新たなパケットが試行クラスのパケットのときその新たなパケットを破棄し、優先クラスのパケットのときその新たなパケットを通過させることを特徴とする請求項１に記載のパケット転送可否判断方法。
【請求項３】
優先クラスのパケットを破棄しない優先クラス帯域容量をさらにあらかじめ設定しておき、
新たな優先クラスのパケットの送信要求があることにより前記総流量が前記優先クラス帯域容量を越えることとなった場合、その新たな優先クラスのパケットを破棄することを特徴とする請求項２に記載のパケット転送可否判断方法。
【請求項４】
前記パケットは通信帯域可変型フローに基づき転送され、通信帯域が拡張することにより前記総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記試行クラスのパケットを破棄することを特徴とする請求項１に記載のパケット転送可否判断方法。
【請求項５】
優先クラスのパケットを破棄しない優先クラス帯域容量をさらにあらかじめ設定しておき、
前記通信帯域が拡張することにより前記総流量が前記優先クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記優先クラスのパケットを破棄することを特徴とする請求項４に記載のパケット転送可否判断方法。
【請求項６】
前記端末装置は、前記試行クラスでパケットの送信要求を行い、該送信の品質結果に応じて優先クラスまたは再び試行クラスでパケットの送信要求を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のパケット転送可否判断方法。
【請求項７】
パケット転送の優先度における試行クラスまたは優先クラスで送信要求を行う端末装置からのパケットを前記優先度の各レベルで他の端末装置に転送するパケット転送装置であって、
試行クラスのパケットを破棄しない試行クラス帯域容量があらかじめ設定される記憶部と、
試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、試行クラスのパケットを破棄する流量監視部と、を備えることを特徴とするパケット転送装置。
【請求項８】
前記流量監視部は、新たにパケットの送信要求があることにより前記総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、その新たなパケットが試行クラスのパケットのときその新たなパケットを破棄し、優先クラスのパケットのときその新たなパケットを通過させることを特徴とする請求項７に記載のパケット転送装置。
【請求項９】
前記記憶部には、優先クラスのパケットを破棄しない優先クラス帯域容量がさらにあらかじめ設定され、
前記流量監視部は、新たな優先クラスのパケットの送信要求があることにより総流量が前記優先クラス帯域容量を越えることとなった場合、その新たな優先クラスのパケットを破棄することを特徴とする請求項８に記載のパケット転送装置。
【請求項１０】
前記パケットは通信帯域可変型フローに基づき転送され、前記流量監視部は、通信帯域が拡張することにより前記総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記試行クラスのパケットを破棄することを特徴とする請求項７に記載のパケット転送装置。
【請求項１１】
前記記憶部には、優先クラスのパケットを破棄しない優先クラス帯域容量がさらにあらかじめ設定され、
前記流量監視部は、前記通信帯域が拡張することにより前記総流量が前記優先クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記優先クラスのパケットを破棄することを特徴とする請求項１０に記載のパケット転送装置。
【請求項１２】
それぞれ優先クラスおよび試行クラスのパケットを転送可能であって、それぞれ前記流量監視部により監視される複数の回線を有し、
少なくとも１つの回線に障害がおきてその少なくとも１つの回線を通じて転送されていたパケットに係る全てのフローが他の回線のうちの少なくとも１つの回線に切り替わることにより、前記他の回線のうちの少なくとも１つの回線に係る前記試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記流量監視部は、前記試行クラスのパケットを破棄することを特徴とする請求項７に記載のパケット転送装置。
【請求項１３】
前記端末装置は前記パケットを無線送信する移動端末装置であり、その移動端末装置の移動に伴うハンドオーバにより、前記試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記流量監視部は、前記試行クラスのパケットを破棄することを特徴とする請求項７に記載のパケット転送装置。
【請求項１４】
パケット転送の優先度における試行クラスまたは優先クラスで送信要求を行う端末装置からのパケットを前記優先度の各レベルで他の端末装置に転送するパケット転送装置に搭載されるプログラムであって、
試行クラスのパケットを破棄しない試行クラス帯域容量をあらかじめ設定しておく手順と、
試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、試行クラスのパケットを破棄する手順と、を前記パケット転送装置に実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット転送可否判断方法、パケット転送装置、およびプログラムに関し、パケット通信網においてパケット送信端末装置より送出されるパケットに対して流量制限を行うパケット転送可否判断方法、パケット転送装置、およびプログラムに関する．
【０００２】
【従来の技術】
パケット通信網において、フロー単位の受付制御を行うことによりフローの通信品質を確保する技術は、従来から多数検討されている。
【０００３】
かかる技術の中で、端末が、フローの設定に先立ち、フロー本来の優先度よりも低い優先度で、本来のフローと同程度の帯域で試験パケットを送出することで、通信の可否を判断する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
この方法では、パケット網内の、ルータに代表されるパケット転送装置は、Ｄｉｆｆｓｅｒｖ型の優先制御キューが想定されている。
【０００５】
典型的な具体例としては、本来のフローを転送する優先クラスと、試験パケットを転送する試行クラスがあって、それらの合計帯域に上限が設定されており、かつ優先クラスが試行クラスよりも優先的に転送される機構である。すなわち、仮に１００Ｍｂｐｓの伝送路に対し、４０Ｍｂｐｓの合計帯域の上限値が設定されていたとし、すでに優先クラスとして３５Ｍｂｐｓのフローが存在しているとする。新たなフローとして５Ｍｂｐｓ以下の帯域を要求するものであれば、試行クラスで試験パケットを転送しても転送は可能であり、受信端末から送信端末にその旨が通知されることで、新たなフローが設定される。一方、５Ｍｂｐｓを越える帯域を要求するフローであれば、試験パケットを送出している段階で品質劣化が生じ、その結果を受信端末から通知されることで、送信端末は本来のフローの送信を行わない。
【０００６】
このような機構で、ルータとしてはフローごとの状態管理や受付判断をすることなく、クラス毎の流量制限を行うだけで、端末を含めた通信システム全体で、フローごとの品質を保証する受付判定が実現できる。
【０００７】
【非特許文献１】
ビクトリア  エレック（Ｖｉｋｔｏｒｉａ  Ｅｌｅｋ）、他２名（Ｇｕｎｎａｒ  Ｋａｒｌｓｓｏｎ，  Ｒｏｖｅｒｔ  Ｒｏｎｎｇｒｅｎ）、「エンド−ツー−エンド観測に基づく受付制御」（Ａｄｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｏｔｒｏｌ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）、２０００年インフォコムコンファレンス（Ｉｎｆｏｃｏｍ  ２０００）、米国、ＩＥＥＥ、２０００年３月２９日
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
流量監視および流量規制の機構としては、ＡＴＭのＵＰＣが代表例であり、優先クラスであるＣＬＰ＝０のセルと試行クラスであるＣＬＰ＝１のセルの合計帯域を監視するＡＴＭ転送能力も規定されているが、違反時には、優先クラスであっても破棄するか、違反として非優先に変更するものだけである。
【０００９】
しかしながら、合計帯域の上限値に拘わらず、一旦受け付けた優先クラスのフローは、破棄することなく、そのまま転送を継続することが望ましく、また、合計帯域の上限値に拘わらず、特定の場合には、試行クラスによるテスト過程を経ることなく、即座に優先クラスとしてフローを受け付けなければならない場合がある。以下にそのような３例を示す。
【００１０】
第１の例として、帯域可変型フローの帯域変動による場合が挙げられる。フローが可変速度型の通信の場合、試験パケットでの通信帯域より、実際の通信帯域が下回ることが考えられる。たとえば４０Ｍｂｐｓの上限に対し、４Ｍｂｐｓの帯域のフローがすでに１０本設定されている場合、それぞれが３．５Ｍｂｐｓまで帯域を低下させたとする。すると、実際の合計使用帯域は３５Ｍｂｐｓとなり、５Ｍｂｐｓの余裕が発生する。この状態で５Ｍｂｐｓの新たな通信を設定しようと、５Ｍｂｐｓの試行クラスの試験パケットを送出すると、その時点では帯域に余裕があるため、受信端末側では良好な品質と判断し、実際のフローを優先クラスとして設定される。しかしながら、その後、各フローが本来の通信帯域である４Ｍｂｐｓに回復すると、全体では４５Ｍｂｐｓとなり、帯域の上限である４０Ｍｂｐｓを超過した５Ｍｂｐｓ分は、従来技術では破棄されることとなる。この場合も、上記回線障害時の帯域超過と同様、被害はすべてのフローに波及し、通信網全体のスループットを著しく低減させる。これを解決する手法としては、試験パケットの送出を、本来のフローよりも大きい帯域で行うことが考えられる。すなわち、上記例では５Ｍｂｐｓのフローに対し、６Ｍｂｐｓの試験パケットを送出することにより回避する手法があるが、この手法では、回線全体のトラヒックの変動に対処するため、単一のフローの試験パケットを増加させることになり、一般に、かなりの増加が必要となり、さらに、アクセス系などの帯域の細い区間を考慮すると、フローの設定ができないと判断してしまうケースが増加し、効率的ではない。あるいは、これを解決する手法として、トラヒック変動を十分考慮するため、試験パケットによる観測時間を長くする手法も考えられるが、設定可否の判断時間が長くなり、サービス性が劣る。
【００１１】
したがって、かかる場合、それまでのフローの流量の回復に拘わらず、一旦受け付けた５Ｍｂｐｓの優先クラスのフローは、そのまま転送が継続されることが望ましい。
【００１２】
また、以下の第２および第３の例は、試行クラスによるテスト過程を経ることなく、合計帯域の上限値に拘わらず、即座に優先クラスとしてフローを受け付けなければならない場合である。
【００１３】
すなわち、第２の例として、回線が強制的に切り替えられる際が挙げられる。従来より、回線障害が発生した場合を考慮して予備の通信回線を設定する方式がある。より具体的には、図８に示すように、２つのパケット転送装置８０１，８０２間に２つの回線が用意され、個々の回線には、何らかの方法でフロー単位の負荷分散がなされていると仮定する。その状態で、一方の回線（例えば回線Ａ）に障害が発生した場合、その回線Ａで転送できなくなったフローＸは全て予備の回線（例えば回線Ｂ）に転送されることとなる。しかし、障害発生以前に予備の回線（回線Ｂ）を通るフローＹがすでに存在した場合は、それらの合計が一つの回線の容量を超えてしまい、フローＸ，Ｙ問わずに破棄が発生してしまうという問題が生じていた。すなわち、上記例では、二つの回線にそれぞれ４０Ｍｂｐｓの上限が設定されており、すでにそれぞれ３５Ｍｂｐｓまで優先クラスのパケットを転送していたとする。この状態で片方の回線に障害が発生すると、正常な回線に７０Ｍｂｐｓの優先クラスのパケットが流れようとし、帯域制限の上限４０Ｍｂｐｓを超え、３０Ｍｂｐｓ相当のパケットが破棄されることになる。しかし、実際にはこの場合、特定のフローに限定した破棄とすることはフロー単位の情報をルータで保持しない限り実現することはできず、すべてのフローに被害は波及し、通信網全体のスループットを著しく低減させる。
【００１４】
しかしながら、かかる場合、回線の容量を超えても、切り替わったフローのうち、少なくとも優先クラスのフローについては、新しい回線の方でそのまま継続させることが望ましい。しかも、その場合、切り替わるべきフローについて、新たに試行クラスで試みるという過程を経ることなく、優先クラスでそのまま継続させる必要がある。
【００１５】
また、第３の例として、移動端末におけるハンドオーバを実現する場合が挙げられる。上記従来技術において、移動端末のハンドオーバを想定した場合、ハンドオーバ先の新たな通信経路に対し、本来は試験パケットを新たに送出して、通信の可否を判断すべきであるが、すでに新たな通信経路で、優先クラスがその上限まで利用している場合は、ハンドオーバしたフローは、十分な品質が得られず、通信の品質が劣化してしまうことになる。しかも、先の２例と同様、ハンドオーバしたフローに限らず、同じ回線を共有しいているすべてのフローに対し品質劣化を招く。
【００１６】
しかしながら、回線容量の上限値に拘わらず、ハンドオーバしたフローに関しては、新たな通信経路で即座に優先クラスとして継続させる必要がある。
【００１７】
本発明は上述のような事情を鑑みて為されたものであり、本発明の目的は、一度受け付けられたフローの品質を、フローが終了するまで確保することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のパケット転送可否判断方法は、パケット転送の優先度における試行クラスまたは優先クラスで送信要求を行う端末装置からのパケットを前記優先度の各レベルで他の端末装置に転送するパケット転送装置におけるパケット転送可否判断方法であって、試行クラスのパケットを破棄しない試行クラス帯域容量をあらかじめ設定しておき、試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、試行クラスのパケットを破棄することを要旨とする。
【００１９】
本発明では、帯域変動や新たな送信要求等により試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、試行クラスパケットの破棄を行う。
【００２０】
請求項２に記載のパケット転送可否判断方法は、請求項１に記載のパケット転送可否判断方法において、新たにパケットの送信要求があることにより前記総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、その新たなパケットが試行クラスのパケットのときその新たなパケットを破棄し、優先クラスのパケットのときその新たなパケットを通過させることを要旨とする。
【００２１】
この発明では、新たにパケットの送信要求があることにより総流量が試行クラス帯域容量を越えることとなった場合でも、その新たなパケットが優先クラスのパケットならば、通過させる。
【００２２】
請求項３に記載のパケット転送可否判断方法は、請求項２に記載のパケット転送可否判断方法において、優先クラスのパケットを破棄しない優先クラス帯域容量をさらにあらかじめ設定しておき、新たな優先クラスのパケットの送信要求があることにより前記総流量が前記優先クラス帯域容量を越えることとなった場合、その新たな優先クラスのパケットを破棄することを要旨とする。
【００２３】
この発明では、新たにパケットの送信要求があることにより総流量が優先クラス帯域容量をも越えることとなった場合、その新たなパケットが優先クラスのパケットでもそのパケットを破棄する。
【００２４】
請求項４に記載のパケット転送可否判断方法は、請求項１に記載のパケット転送可否判断方法において、前記パケットは通信帯域可変型フローに基づき転送され、通信帯域が拡張することにより前記総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記試行クラスのパケットを破棄することを要旨とする。
【００２５】
この発明では、パケットが通信帯域可変型フローに基づき転送される場合に、通信帯域が拡張することにより総流量が試行クラス帯域容量を越えることとなったときは、試行クラスのパケットがあれば破棄する。
【００２６】
請求項５に記載のパケット転送可否判断方法は、請求項４に記載のパケット転送可否判断方法において、優先クラスのパケットを破棄しない優先クラス帯域容量をさらにあらかじめ設定しておき、前記通信帯域が拡張することにより前記総流量が前記優先クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記優先クラスのパケットを破棄することを要旨とする。
【００２７】
この発明では、パケットが通信帯域可変型フローに基づき転送される場合に、通信帯域が拡張することにより総流量が試行クラス帯域容量を越えることとなったときは、優先クラスのパケットであっても破棄する。
【００２８】
請求項６に記載のパケット転送可否判断方法は、請求項１乃至請求項５のいすれかに記載のパケット転送可否判断方法において、前記端末装置は、前記試行クラスでパケットの送信要求を行い、該送信の品質結果に応じて優先クラスまたは再び試行クラスでパケットの送信要求を行うことを要旨とする。
【００２９】
この発明では、端末装置が、先ず試行クラスでパケットの送信要求を行い、その送信の品質結果に応じて優先クラスまたは再び試行クラスでパケットの送信要求を行う端末主導の観測型受付制御に適用される。
【００３０】
また、上記目的を達成するため、請求項７に記載のパケット転送装置は、パケット転送の優先度における試行クラスまたは優先クラスで送信要求を行う端末装置からのパケットを前記優先度の各レベルで他の端末装置に転送するパケット転送装置であって、試行クラスのパケットを破棄しない試行クラス帯域容量があらかじめ設定される記憶部と、試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、試行クラスのパケットを破棄する流量監視部と、を備えることを要旨とする。
【００３１】
本発明では、帯域変動や新たな送信要求等により試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、試行クラスパケットの破棄を行う。
【００３２】
請求項８に記載のパケット転送装置は、請求項７に記載のパケット転送装置において、前記流量監視部は、新たにパケットの送信要求があることにより前記総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、その新たなパケットが試行クラスのパケットのときその新たなパケットを破棄し、優先クラスのパケットのときその新たなパケットを通過させることを要旨とする。
【００３３】
この発明では、新たにパケットの送信要求があることにより総流量が試行クラス帯域容量を越えることとなった場合でも、その新たなパケットが優先クラスのパケットならば、通過させる。
【００３４】
請求項９に記載のパケット転送装置は、請求項８に記載のパケット転送装置において、前記記憶部には、優先クラスのパケットを破棄しない優先クラス帯域容量がさらにあらかじめ設定され、前記流量監視部は、新たな優先クラスのパケットの送信要求があることにより総流量が前記優先クラス帯域容量を越えることとなった場合、その新たな優先クラスのパケットを破棄することを要旨とする。
【００３５】
この発明では、新たにパケットの送信要求があることにより総流量が優先クラス帯域容量をも越えることとなった場合、その新たなパケットが優先クラスのパケットでもそのパケットを破棄する。
【００３６】
請求項１０に記載のパケット転送装置は、請求項７に記載のパケット転送装置において、前記パケットは通信帯域可変型フローに基づき転送され、前記流量監視部は、通信帯域が拡張することにより前記総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記試行クラスのパケットを破棄することを要旨とする。
【００３７】
この発明では、パケットが通信帯域可変型フローに基づき転送される場合に、通信帯域が拡張することにより総流量が試行クラス帯域容量を越えることとなったときは、試行クラスのパケットがあれば破棄する。
【００３８】
請求項１１に記載のパケット転送装置は、請求項１０に記載のパケット転送装置において、前記記憶部には、優先クラスのパケットを破棄しない優先クラス帯域容量がさらにあらかじめ設定され、前記流量監視部は、前記通信帯域が拡張することにより前記総流量が前記優先クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記優先クラスのパケットを破棄することを要旨とする。
【００３９】
この発明では、パケットが通信帯域可変型フローに基づき転送される場合に、通信帯域が拡張することにより総流量が試行クラス帯域容量を越えることとなったときは、優先クラスのパケットであっても破棄する。
【００４０】
請求項１２に記載のパケット転送装置は、請求項７に記載のパケット転送装置において、それぞれ優先クラスおよび試行クラスのパケットを転送可能であって、それぞれ前記流量監視部により監視される複数の回線を有し、少なくとも１つの回線に障害がおきてその少なくとも１つの回線を通じて転送されていたパケットに係る全てのフローが他の回線のうちの少なくとも１つの回線に切り替わることにより、前記他の回線のうちの少なくとも１つの回線に係る前記試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記流量監視部は、前記試行クラスのパケットを破棄することを要旨とする。
【００４１】
この発明では、複数回線を有するパケット転送装置において、少なくとも１つ回線に障害がおきてその少なくとも１つの回線を通じて転送されていたパケットに係る全てのフローを他の回線のうちの少なくとも１つの回線に切り替える場合に適用される。
【００４２】
請求項１３に記載のパケット転送装置は、請求項７に記載のパケット転送装置において、前記端末装置は前記パケットを無線送信する移動端末装置であり、その移動端末装置の移動に伴うハンドオーバにより、前記試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、前記流量監視部は、前記試行クラスのパケットを破棄することを要旨とする。
【００４３】
この発明では、端末装置はパケットを無線送信する移動端末装置であり、その移動端末装置の移動に伴うハンドオーバがある場合に適用される。
【００４４】
また、上記目的を達成するため、請求項１４に記載のプログラムは、パケット転送の優先度における試行クラスまたは優先クラスで送信要求を行う端末装置からのパケットを前記優先度の各レベルで他の端末装置に転送するパケット転送装置に搭載されるプログラムであって、試行クラスのパケットを破棄しない試行クラス帯域容量をあらかじめ設定しておく手順と、試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、試行クラスのパケットを破棄する手順と、を前記パケット転送装置に実行させることを要旨とする。
【００４５】
本発明では、帯域変動や新たな送信要求等により試行クラスおよび優先クラスの総流量が前記試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、試行クラスパケットの破棄を行う。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明のパケット転送可否判断方法、パケット転送装置、およびプログラムの実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明のパケット転送装置の一実施形態の構成を示す図である。
図１において、パケット転送装置１は、外部の物理回線との接続を実行する回線対応部１１と、内部でパケットの転送を行うスイッチ部１２から構成される。
回線対応部１１からはパケットヘッダが付されたパケット２が転送される。また、さらに、回線対応部１１は、パケットヘッダ情報に基づきパケット処理方法を選択するクラス分け部１１１と、クラス単位で流量を監視する流量監視部１１２と、物理回線に向けたパケット２の読み出し制御を行う待ちキュー部１１３と、外部の物理回線との接続を実行する物理回線対応部１１４から構成される。本発明の流量制御は、上記流量監視部１１２で実施される。また、流量監視部１１２は、後述する、Ｈクラスのパケットが破棄されない容量ＢＷｈとＭクラスのパケットが破棄されない容量ＢＷｍｈの各しきい値が設定記憶される記憶部を有している。
【００４７】
図２は、本発明の一実施形態に係るかるパケット転送システムの構成を示す図である。
図２に示すパケット転送システムにおいて、端末装置２１〜２３，３１〜３３と端末装置４１〜４３，５１〜５３を接続するパケット通信網において、端末装置２１〜２３，３１〜３３はパケット転送装置１ａ接続され、端末装置４１〜４３，５１〜５３はパケット転送装置１ｃに接続され、パケット転送装置１ａとパケット転送装置１ｃは、パケット転送装置１ｂによって接続されている。
【００４８】
例えば、各端末装置２１〜２２から各端末装置４１〜４２にパケットを送信する場合において、パケット送信端末となる端末装置２１〜２２は、相手端末装置４１〜４２に送信するパケットのＴｏＳの値を試行クラス（Ｍクラス）に設定して転送する。一方、各端末装置３１〜３２から各端末装置５１〜５２にパケットを送信する場合において、パケット送信端末となる端末装置３１〜３２は、相手端末装置５１〜５２に送信するパケットのＴｏＳの値を優先クラス（Ｈクラス）に設定して転送する。
【００４９】
パケット転送装置１ａは、端末装置２１〜２２の転送してくるパケットフローをＭクラスとして、端末３１〜３２の転送してくるパケットフローをＨクラスとしてクラス分けを行い、その優先度別にパケットフローをパケット転送装置１ｂに転送する。パケット転送装置１ｂは、パケット転送装置１ａから受け取ったパケットフローをパケット転送装置１ｃに転送する。パケット転送装置１ｃは、パケット転送装置１ｂから受け取ったパケットフローをそのパケットのヘッダに記載されている宛先情報に基づいて、端末装置４１〜４２および端末装置５１〜５２に転送する。なお、パケットの優先度は、端末装置ごとに決まる場合もあるし、同一端末装置の同一フローの通信中に変更される場合もある。
【００５０】
図３は、パケット転送装置１内の処理の概要を説明するための図である。図４は、パケット転送装置１内の処理手順の概要を示すフローチャートである。
【００５１】
本発明においては、図３に示すように、回線容量ＢＷに対して、２つのしきい値、すなわち、Ｍクラスのパケットが破棄されない容量ＢＷｍｈおよびＨクラスのパケットが破棄されない容量ＢＷｈを設けたことが特徴である。
【００５２】
いま送信端末装置２３が受信端末装置４３に送信するパケットフローのＴｏＳの値をＭクラスにしてパケットの転送を開始するとする。このパケットフローを受け取ったパケット転送装置１ａは（ステップＳ１１）、該パケットフローのＴｏＳを読み、該パケットフローをＭクラスに分類する。
【００５３】
パケット転送装置１ａは、端末装置２３より受け取ったパケット（サイズ：ｂｗＭｉｎ）を含むＭクラスのパケット（サイズ：ｂｗｍ）およびＨクラスのパケット（サイズ：ｂｗｈ）の総流量（ｂｗｈ＋ｂｗｍ＋ｂｗＭｉｎ）を観測する（ステップＳ１２）。もしこの総流量が閾値ＢＷｍｈを超えないようであれば、引き続き転送を行い（ステップＳ１３）、パケットの破棄は行わない。総流量が閾値ＢＷｍｈを超えるようであれば、パケット転送装置１ａは、新しく流入したＭクラスのパケットを破棄する（ステップＳ１４）。
【００５４】
一方、いま送信端末装置２３が受信端末装置４３に送信するパケットフローのＴｏＳの値をＨクラスにしてパケットの転送を開始するとする。このパケットフローを受け取ったパケット転送装置１ａは（ステップＳ２１）、該パケットフローのＴｏＳを読み、該パケットフローをＨクラスに分類する。
【００５５】
パケット転送装置１ａは、端末装置２３より受け取ったパケット（サイズ：ｂｗＨｉｎ）を含むＨクラスのパケット（サイズ：ｂｗｈ）およびＭクラスのパケット（サイズ：ｂｗｍ）の総流量（ｂｗｈ＋ｂｗｍ＋ｂｗＨｉｎ）を観測する（ステップＳ２２）。もしこの総流量が閾値ＢＷｈを超えないようであれば、引き続き転送を行い（ステップＳ２３）、パケットの破棄は行わない。総流量が閾値ＢＷｈを超えるようであれば、パケット転送装置１ａは、新しく流入したＨクラスのパケットを破棄する（ステップＳ２４）。
【００５６】
図３は次のような状況を表している。すなわち、現状においては、サイズがｂｗｍのＭクラスのパケットとサイズがｂｗｈのＨクラスのパケットが通信中である。そこに、新規入力されようとするサイズがｂｗＭｉｎのＭクラスのパケットがあると、総流量がＢＷｍｈを越えてしまうような状況であるので、その新規のＭクラスのパケットは破棄される。一方、そこに、新規入力されようとするサイズがｂｗＨｉｎのＨクラスのパケットがあると、総流量はＢＷｈを越えないので、その新規のＨクラスのパケットは受け入れられて転送される。
【００５７】
図５は、パケット転送装置１内の処理、すなわちＴｏＳを用いた転送処理の優先度制御を行う通信品質制御の処理の具体例を、時間推移と帯域利用状況とで表す図である。同図は、図３と同様の図であり、同様に２つのしきい値ＢＷｍｈおよびＢＷｈが設定されている。
【００５８】
前述のように、本発明の前提技術となるパケット転送システムにおいては、端末装置は、一定時間試行クラス（Ｍクラス）のパケットを転送した後、該Ｍクラスのパケットの破棄がなく相手端末装置に届いたことを確認すると、Ｍクラスのパケットの転送の変わりにＨクラスのパケットの転送を開始する（図５において、例えば※２で示すパケット）。
【００５９】
図５において、※１の部分に示すように、この状態でサイズがｂｗＭｉｎのＭクラスのパケットが流入すると、ｂｗｈ＋ｂｗＭｉｎ＜ＢＷｍｈであるので、このパケットはＨクラスに遷移して転送が継続される。しかし、※３の部分に示すように、この状態でさらにサイズがｂｗＭｉｎのＭクラスのパケットが流入すると、ｂｗｈ＋ｂｗＭｉｎ＞ＢＷｍｈであるので、その新しく流入したパケットは破棄される。
【００６０】
一方、※４の部分に示すように、最初からＨクラスのパケットである場合には、容量ＢＷｍｈを越えても受け入れられて転送される。最初からＨクラスのパケットである場合とは、後述のような、回線障害対処のために同等の２回線が用意されており、障害が発生した回線に割り当てられていたフローが他方の回線に切り替わるような場合や、いわゆるハンドオーバの場合である。なお、最初からＨクラスのパケットであっても、その流入により総流量が容量ＢＷｈを越えてしまうようであれば、その新しく流入したＨクラスのパケットは破棄されるか、または既存のＭクラスのパケットがあればそれが破棄される。
【００６１】
次に、トークンバケットの量を観測することにより帯域の残存容量を推定し、新たなパケットの転送を行うか否かを判断する方法を説明する。
【００６２】
図６は、トークンバケットの量を判断基準としてパケットの転送を行うか否かを決定する処理手順を示すフローチャートである。
【００６３】
ここではサイズがそれぞれＢｈおよびＢｍ（バイト）の２つのトークンバケットＩおよびＩＩが用意されている。トークンバケットＩおよびＩＩのトークンバケットレートをそれぞれＲｈおよびＲｍ（バイト／秒）とする。なお、トークンバケットレートＲｈ＞トークンバケットレートＲｍ、としている。また、トークンバケットＩおよびＩＩのトークンカウンタの変数をそれぞれＴｃＩおよびＴｃＩＩ（バイト）とする。また、トークンバケットＩおよびＩＩの直前の正常パケット到着時刻の値をぞれぞれＬＣＴＩおよびＬＣＴＩＩ（秒）とする。また、トークンバケットＩおよびＩＩの計算用の変数をそれぞれＴｃＩ’およびＴｃＩＩ’とする。また、到着するパケットの到着時刻をｔａ（秒）とし、そのパケット長をＮ（バイト）とする。なお、トークンカウンタＴｃＩおよびＴｃＩＩの初期値は、それぞれトークンバケットＩおよびＩＩのサイズ、すなわちＢｈおよびＢｍである。また、Ａ（バイト）は、トークンバケットＩＩの判定において、Ｍクラスのパケットを誤って通過させないためのオフセット値であり、本発明の特徴である。
【００６４】
トークンバケットＩおよびＩＩは、図３における、Ｈクラスのパケットが破棄されない容量ＢＷｈおよびＭクラスのパケットが破棄されない容量ＢＷｍｈにそれぞれ対応している。
【００６５】
図６において、新たなパケットが到着すると、先ず、式（１）および（２）の値が算出される（ステップＳ３１）。
【００６６】
ＴｃＩ’＝ＴｃＩ＋Ｒｈ×（ｔａ−ＬＣＴＩ）        ・・・（１）
ＴｃＩＩ’＝ＴｃＩＩ＋Ｒｈ×（ｔａ−ＬＣＴＩＩ）        ・・・（２）
ここで、ＴｃＩ’およびＴｃＩＩ’は、新たなパケットの到着時刻ｔａにおける、トークンバケットＩおよびＩＩのトークンカウンタの値である。つまり、直前の正常パケットの到着からの経過時間に応じてバケットレート分だけ加算される。そこで、これらの値がその新たなパケットのサイズよりも大きければ、そのパケットは受け付けられることとなる。したがって、引き続き以下の処理を行う。
【００６７】
先ず、ＴｃＩ’がパケット長Ｎより小さいか否かを判断する（ステップＳ３２）。ＴｃＩ’がパケット長Ｎより小さい場合には、ＭクラスのパケットおよびＨクラスのパケット双方が受け入れられないので、その新たなパケットを違反パケットと判断する（ステップＳ３３）。そのときは、パケットを受け入れず破棄するのでトークンカウンタの値は更新しない（ステップＳ３４）。
【００６８】
一方、ステップＳ３２においてＴｃＩ’がパケット長Ｎより大きいか等しい場合には、次に、その新たなパケットはＭクラスのパケットであるか否かを判断する（ステップＳ３５）。新たなパケットがＭクラスのパケットである場合は、次に、ＴｃＩＩ’がパケット長にオフセット値を加えたもの（Ｎ＋Ａ）より小さいか否かを判断する（ステップＳ３６）。
【００６９】
ＴｃＩＩ’がパケット長にオフセット値を加えたもの（Ｎ＋Ａ）より小さい場合には、Ｍクラスのパケットは受け入れられないので、その新たなパケットを違反パケットと判断する（ステップＳ３７）。そのときは、パケットを受け入れず破棄するのでトークンカウンタの値は更新しない（ステップＳ３８）。
【００７０】
一方、ステップＳ３６において、ＴｃＩＩ’がパケット長にオフセット値を加えたもの（Ｎ＋Ａ）より大きいか等しい場合には、Ｍクラスのパケットは受け入れられるので、その新たなパケットを正常なＭクラスのパケットと判断する（ステップＳ３９）。そのときは、式（３）および（４）に基づきトークンカウンタを更新する（ステップＳ４０）。
【００７１】
ＴｃＩ＝ｍｉｎ（ＴｃＩ’，Ｂｈ）−Ｎ          ・・・（３）
ＴｃＩＩ＝ｍｉｎ（ＴｃＩＩ’，Ｂｍ）−Ｎ          ・・・（４）
一方、ステップＳ３５において新たなパケットがＭクラスのパケットでない場合は、その新たなパケットはＨクラスのパケットであるので、その新たなパケットを正常なＨクラスのパケットと判断する（ステップＳ４１）。そのときは、式（５）および（６）に基づきトークンカウンタを更新する（ステップＳ４２）。
【００７２】
ＴｃＩ＝ｍｉｎ（ＴｃＩ’，Ｂｈ）−Ｎ                ・・・（５）
ＴｃＩＩ＝ｍａｘ（ｍｉｎ（ＴｃＩＩ’，Ｂｍ）−Ｎ，０）        ・・・（６）
式（６）において、“ｍｉｎ（ＴｃＩＩ’，Ｂｍ）−Ｎ”と“０”のうち大きい方を選択しているのは、Ｈクラスのパケットであって、トークンバケットＩに対して違反でなくて、通過するパケットであっても、トークンバケットＩＩに対して違反である場合、トークンバケットＩＩのトークンカウンタが０を下回ってしまうが、そのような場合でも０から再増加させるためである。
【００７３】
図７（ａ）および（ｂ）は、それぞれトークンバケットＩおよびＩＩにおけるトークンカウンタの値の推移の具体例を示す図である。
【００７４】
図７において、縦軸および横軸はそれぞれトークンカウンタ値および時間経過を示す。そこで、＃１および＃２は、到着時のトークンカウンタ値がパケット長よりも大きいので正常パケットと判断して通過する。＃３については、Ｍクラスのパケットであり、かつトークンバケットＩＩのトークンカウンタ値がパケット長にオフセット値を加えたものよりも小さいので、違反パケットとして破棄されている。＃４および＃５については、トークンバケットＩＩに対しては違反であるが、Ｈクラスのパケットであるので、通過している。＃６は、トークンバケットＩのトークンカウンタ値がパケット長よりも小さいので、図６のステップＳ３２において、違反パケットとしてクラスに拘わらず破棄される。＃７は、＃４および＃５と同様に通過する。＃８は、＃３と同様に破棄される。＃９および＃１０は、＃４，＃５および＃７と同様に通過する。＃１１は、＃６と同様に破棄される。＃１２は、＃２と同様に通過する。＃１３は、＃３および＃８と同様に破棄される。＃１４は、＃３と同様、トークンバケットＩＩのトークンカウンタ値がパケット長にオフセット値を加えたものよりも小さいので、違反パケットとして破棄される。
【００７５】
図８は、本発明のパケット転送可否判断方法が適用される第１の典型例を示す図である。
２つのパケット転送装置８０１，８０２間に、回線障害を考慮して２つの回線Ａおよび回線Ｂが設定されている。そこで、個々の回線には、何らかの方法でフロー単位の負荷分散がなされていると仮定する。また、いま回線Ａに流量ｂｗｈＡのＨクラスのパケットが流入しており、回線Ｂに流量ｂｗｈＢのＨクラスのパケットと流量ｂｗｍＢのＭクラスのパケットが流入していたとする。
【００７６】
そこで、回線Ａに障害が発生し流量ｂｗｈＡのＨクラスのパケットが予備回線である回線Ｂに流入したとする。このとき、ＢＷｍｈ≧ｂｗｈＡ＋ｂｗｈＢ＋ｂｗｍＢであれば、すべてのパケットに破棄は起きない。しかしＢＷｍｈ＜ｂｗｈＡ＋ｂｗｈＢ＋ｂｗｍＢの場合には、Ｈクラスのパケットには破棄が起きないが、Ｍクラスのパケットには破棄が生じる。
【００７７】
図９は、本発明のパケット転送可否判断方法が適用される第２の典型例を示す図である。
図９において、移動端末である端末装置６２が端末装置６１と通信を行おうとする場合、先ず、最初の位置では、パケット転送装置１ｄ，１ｅ，１ｆを通るパスに対して、通常の受付判断、すなわち試行クラス（Ｍクラス）のパケットによる通信可否判断がなされる。受け付けが認められれば、その後、端末装置６２は、優先クラス（Ｈクラス）のパケット（サイズ：ｂｗｈ１ｆ）で端末装置６１との通信を行う。その後、端末装置６１と通信を行いつつ、端末装置６２がパケット転送装置１ｄ，１ｅ，１ｇを通るパスを介して通信を行う位置に移動したとする。
つまり、ハンドオーバされたとする。かかるハンドオーバのときには、通信は継続される必要がある。したがって、パケット転送装置１ｅは、ハンドオーバ時には、Ｍクラスのパケットによる通信可否判断は行わず、新たなパケット転送装置１ｇに向けて初めからＨクラスのパケットにより転送処理を行う必要がある。このとき、上記本発明の処理方法を採用すれば、それまでパケット転送装置１ｅからパケットを受け取っていたパケット転送装置１ｆには帯域の空きが生じ、パケット転送装置１ｅから新しくパケットを受け取り始めるパケット転送装置１ｇでは、ＢＷｍｈ≧ｂｗｈ１ｆ＋ｂｗｈ１ｇ＋ｂｗｍ１ｇ（パケット転送装置１ｇで元々転送されていたパケットのサイズをｂｗｈ１ｇ＋ｂｗｍ１ｇとする）であれば、Ｈクラスのパケットに破棄は起きない。しかしＢＷｍｈ＜ｂｗｈ１ｆ＋ｂｗｈ１ｇ＋ｂｗｍ１ｇの場合には、Ｈクラスのパケットには破棄が起きないが、Ｍクラスのパケットには破棄が生じる。
【００７８】
また、従来の技術の項で述べた帯域可変型フローの場合には、本発明では、帯域が拡張して総流量が容量ＢＷｍｈを越えた時点で、Ｍクラスのパケットが転送されていればそれを破棄する。Ｍクラスのパケットがなければ、容量ＢＷｈまでの帯域変動を許容する。
【００７９】
なお、１つの帯域しきい値による方法をスタティックモードといい、２つの帯域しきい値による方法をエラスティックモードということもある。
【００８０】
また、上述した実施形態においては、端末装置はＴｏＳ値に優先度を設定したパケットを転送し、パケット転送装置が優先度別クラス割当を行い転送していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、端末装置の変わりにパケット転送装置（エッジルータやホームゲートウェイ）がこれを行っても良く、また優先度別にクラス分けを行わず、重要度別にクラス分けを行うような通信にも適用することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パケット転送の優先度における試行クラスまたは優先クラスで送信要求を行う端末装置からのパケットを優先度の各レベルで他の端末装置に転送するパケット転送装置において、試行クラスのパケットを破棄しない試行クラス帯域容量と優先クラスのパケットを破棄しない優先クラス帯域容量をあらかじめ設定しておき、総流量が試行クラス帯域容量を越えることとなった場合、試行クラスのパケットであれば破棄し、優先クラスのパケットであれば優先クラス帯域容量を限度として許容する。故に、一度受け付けられた優先クラスのパケットは破棄されず、その品質がそのフローが終了するまで確保される。
【００８２】
また、端末装置が、先ず試行クラスでパケットの送信要求を行い、その送信の品質結果に応じて優先クラスまたは再び試行クラスでパケットの送信要求を行う端末主導の観測型受付制御に適用された場合、試行クラスでパケットの送信要求により総流量が試行クラス帯域容量を越えてしまうときには、その試行クラスのパケットは受け付けられず破棄されるので、既存の優先クラスのフローを守ることができる。
【００８３】
さらに、新たなパケットの送信要求により総流量が試行クラス帯域容量を越えてしまうような場合でも、それが優先クラスのパケットであれば受け付けるので、回線の切り替えやハンドオーバの場合にも受け付けられ、故に、一度受け付けられた優先クラスのパケットは回線の切り替えやハンドオーバの場合にも破棄されず、その品質がそのフローが終了するまで確保される。
【００８４】
たとえば、実際の回線帯域１００Ｍｂｐｓに対し、試行クラス帯域容量を４０Ｍｂｐｓに設定すれば、４０Ｍｂｐｓを超過した状態では、試行クラスのパケットは転送されないので、通常は、４０Ｍｂｐｓ以下のフローが設定される。しかも、切り替えが発生しても、優先クラスのパケットには、４０Ｍｂｐｓの帯域制限は適用されないので、良好な通信品質を維持できる。しかも、それぞれのフローが通信終了し、４０Ｍｂｐｓを下回るまで試行クラスのパケットは転送されないので新たなフローは設定されず、また、４０Ｍｂｐｓを下回ると試行クラスのパケットが転送され、その結果として新たなフローが設定されるので、自動的に、安定状態に収束する効果がある。
【００８５】
また、ハンドオーバの場合でも優先クラスのパケットを破棄することなく通信を継続することが可能であり、安定した通信を提供するために再度必要帯域の確保動作を行う必要はなく、スムーズな基地局間移動を提供可能とする。
【００８６】
さらに、帯域可変型フローの場合には、帯域変動により総流量が試行クラス帯域容量を越えても、優先クラスの係るフローにはその帯域上限が適用されないことから、一度設定された優先クラスに係るフローは品質が確保されるか、あるいは、その効果を期待して観測時間を短くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパケット転送装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るかるパケット転送システムの構成を示す図である。
【図３】パケット転送装置内の処理の概要を説明するための図である。
【図４】パケット転送装置内の処理手順の概要を示すフローチャートである。
【図５】パケット転送装置内の処理、すなわちＴｏＳを用いた転送処理の優先度制御を行う通信品質制御の処理の具体例を、時間推移と帯域利用状況とで表す図である。
【図６】トークンバケットの量を判断基準としてパケットの転送を行うか否かを決定する処理手順を示すフローチャートである。
【図７】トークンバケットにおけるトークンカウンタの値の推移の具体例を示す図である。
【図８】本発明のパケット転送可否判断方法が適用される第１の典型例を示す図である。
【図９】本発明のパケット転送可否判断方法が適用される第２の典型例を示す図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｇ    パケット転送装置
２    パケット
１１    回線対応部
１２    スイッチ部
１１１    クラス分け部
１１２    流量監視部
１１３    待ちキュー部
１１４    物理回線対応部
２１〜２３    端末装置
３１〜３３    端末装置
４１〜４３    端末装置
５１〜５３    端末装置
６１，６２    端末装置
８０１，８０２    パケット転送装置
【図１】
2005012653.tif 000003
【図２】
2005012653.tif 000004
【図３】
2005012653.tif 000005
【図４】
2005012653.tif 000006
【図５】
2005012653.tif 000007
【図６】
2005012653.tif 000008
【図７】
2005012653.tif 000009
【図８】
2005012653.tif 000010
【図９】
2005012653.tif 000011