(57)【要約】【課題】パケットデータ中継装置に関し、受信バッファメモリのオーバフローを防ぎ、ＴＣＰ通信におけるパケット廃棄に対する再送回数を低減し、ＴＣＰ通信の速度性能の向上を図る。【解決手段】サーバ端末等が接続された受信ポートから入力されるパケットデータを、受信バッファメモリ１−１，１−２，１−３に格納した後、該受信バッファメモリ１−１，１−２，１−３から、クライアント端末等が接続された送信ポートへ該パケットデータを送出する。受信レート監視部１−４で各受信ポートの受信レートを監視し、輻輳の程度の低い受信ポートの受信バッファメモリ（例えば、受信バッファメモリ１−２）及び未使用のポートの受信バッファメモリ（例えば、受信バッファメモリ１−３）のメモリ領域を、輻輳の程度の高い受信ポートの受信バッファメモリ（例えば、受信バッファメモリ１−１）へ割り当てる。【選択図】図１
2009081595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向装置から受信したパケットデータを、受信ポート対応の受信バッファメモリに一時格納した後、該パケットデータを該受信バッファメモリから読み出して他の対向装置へ中継する中継装置において、
前記受信ポート毎に単位時間当たりに受信されるパケットデータ量を監視する受信レート監視部と、
前記受信ポート対応の受信バッファメモリの領域をメモリ空間に可変的に割当てるバッファ領域割当部と、
前記受信レート監視部で監視される単位時間当たりのパケットデータ量を基に、各受信ポート対応の受信バッファメモリがオーバフローする推定時間を算出し、該推定時間と閾値の時間とを比較し、該推定時間が閾値の時間より短い受信ポートの受信バッファメモリにより多くの領域を割り当てるよう、前記バッファ領域割当部に領域割当て変更を要求するパケット量推定部と、
を備えたパケットデータ中継装置。
【請求項２】
対向装置から受信したパケットデータを、受信ポート対応の受信バッファメモリに一時格納した後、該パケットデータを該受信バッファメモリから読み出して他の対向装置へ中継する中継装置において、
前記受信ポート対応の受信バッファメモリの領域をメモリ空間に可変的に割当てるバッファ領域割当部と、
前記受信ポート毎に単位時間当たりの前記受信バッファメモリの空き領域の減少量を監視し、該減少量を基に、各受信ポート対応の受信バッファメモリがオーバフローする推定時間を算出し、該推定時間と閾値の時間とを比較し、該推定時間が閾値の時間より短い受信ポートの受信バッファメモリにより多くの領域を割り当てるよう、前記バッファ領域割当部に領域割当て変更を要求するバッファ残容量監視部と、
を備えたパケットデータ中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケットデータ中継装置に関し、より詳しくは、対向装置から受信したパケットデータを、受信ポート対応の受信バッファメモリに一時格納した後、該パケットデータを該受信バッファメモリから読み出して他の対向装置へ中継する中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６はインターネット等で使用されている中継装置を介するパケットデータの中継シーケンスの例を示している。同図に示すように、インターネット等の通信サービスを受けるパーソナルコンピュータ等のクライアント端末６−１は、ルータ等の中継装置６−２を経由して、サーバ端末６−３へ、設定ウィンドウサイズのパケットデータ群の送信を要求する。
【０００３】
上記の要求を受けたサーバ端末６−３は、中継装置６−２を経由してクライアント端末６−１へ、要求された設定ウィンドウサイズのパケットデータ群を送信する。クライアント端末６−１は、サーバ端末６−３へパケットデータ群の正常受信を報告する。すると、サーバ端末６−３はクライアント端末６−１へ次のパケットデータ群を、中継装置６−２を経由して送信する。以上のシーケンスを繰り返し、サーバ端末６−３から中継装置６−２を経由してクライアント端末６−１へパケットデータ群を送信する。
【０００４】
上記のようなインターネットなどに代表されるＴＣＰ（Transmission Control Protocol）通信において、ＬＡＮ（Local Area Network）機器等の中継装置６−２に備えられた受信バッファメモリのサイズと、クライアント端末６−１がサーバ端末６−３側へ送信要求するパケットデータ群のウィンドウサイズとの関係により、ＴＣＰ通信速度が低下する場合がある。
【０００５】
その主な原因として、クライアント端末６−１で使用するウィンドウサイズと中継装置６−２の受信バッファメモリのサイズとのミスマッチにより、受信バッファメモリがパケットデータ群でオーバフローしてしまい、クライアント端末６−１で正常にパケットデータ群を受信することができない場合がある。
【０００６】
ＴＣＰ通信のようなハンドシェイク型の通信では、サーバ端末６−３が送信したパケットデータをクライアント端末６−１が正常受信したことをサーバ端末６−３が確認した上で次のパケットデータ群の送信が行われるため、クライアント端末６−１での正常なパケット受信を確認できなかった場合、サーバ端末６−３は、一定の待ち時間の経過後、それらのパケットデータ群の再送を行うため、パケットデータ群が正常に受信されるまで多くの時間が費やされてしまう。
【０００７】
そのため、中継装置６−２の受信バッファメモリがオーバフローするのを防ぎ、クライアント端末６−１で正常にパケットデータ群が受信されるよう改良を行うことが望まれている。
【０００８】
本発明に関連する先行技術文献として、下記の特許文献１には、ネットワーク内の各局に、システム内通信バッファ量を測定するバッファ量測定手段を備え、配下の端末ごとに相手端末との間の遅延時間の許容値を設定する遅延許容値設定手段を設け、複数のルート中から遅延時間の許容値を満たすルートを選択するとともに、該選択されたルート中からシステム内通信バッファ量が少ないものを選択するデータ交換ルート選択方式について記載されている。
【特許文献１】特開平９−１９１３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、従来のパケットデータ中継装置では、受信バッファメモリがパケットデータ群でオーバフローしてしまい、クライアント端末で正常にパケットデータ群を受信することができない場合がある。本発明は、中継装置において受信バッファメモリが受信データでオーバフローしてしまうのを防ぎ、ＴＣＰ通信におけるパケット廃棄に対する再送回数を低減し、ＴＣＰ通信の速度性能の向上を図る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のパケットデータ中継装置は、対向装置から受信したパケットデータを、受信ポート対応の受信バッファメモリに一時格納した後、該パケットデータを該受信バッファメモリから読み出して他の対向装置へ中継する中継装置において、前記受信ポート毎に単位時間当たりに受信されるパケットデータ量を監視する受信レート監視部と、前記受信ポート対応の受信バッファメモリの領域をメモリ空間に可変的に割当てるバッファ領域割当部と、前記受信レート監視部で監視される単位時間当たりのパケットデータ量を基に、各受信ポート対応の受信バッファメモリがオーバフローする推定時間を算出し、該推定時間と閾値の時間とを比較し、該推定時間が閾値の時間より短い受信ポートの受信バッファメモリにより多くの領域を割り当てるよう、前記バッファ領域割当部に領域割当て変更を要求するパケット量推定部と、を備えたものである。
【００１１】
また、前記受信ポート対応の受信バッファメモリの領域をメモリ空間に可変的に割当てるバッファ領域割当部と、前記受信ポート毎に単位時間当たりの前記受信バッファメモリの空き領域の減少量を監視し、該減少量を基に、各受信ポート対応の受信バッファメモリがオーバフローする推定時間を算出し、該推定時間と閾値の時間とを比較し、該推定時間が閾値の時間より短い受信ポートの受信バッファメモリにより多くの領域を割り当てるよう、前記バッファ領域割当部に領域割当て変更を要求するバッファ残容量監視部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回線使用率の低い又は使用されていない回線の受信ポート、及び回線使用率の高い回線の受信ポートを認識し、前者の受信ポートの受信バッファメモリの領域を後者の受信ポートの受信バッファメモリの領域へ動的に割り当てることで、受信バッファメモリにおけるパケットオーバーフローの発生を低減し、これにより、ＴＣＰ通信におけるパケット廃棄に対する再送回数が低減し、ＴＣＰ通信の速度性能を向上させることができる。
【００１３】
即ち、受信バッファメモリのサイズが固定的に設定されていた従来のパケットデータ中継装置に対して、本発明のパケットデータ中継装置は、受信レート又は受信バッファメモリの空き領域の減少量を基に、各受信ポート対応の受信バッファメモリの領域を動的に割り当てることにより、輻輳する受信ポートでのパケット廃棄を減少させることができる。
【００１４】
また、中継装置全体の受信バッファメモリの物理的サイズは一定であるが、各受信ポート対応の受信バッファメモリの領域を動的に割り当てることにより、中継装置全体の受信バッファメモリの利用効率が上がるため、従来のものより小さいサイズの受信バッファメモリを用いることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明による中継装置の動作原理を説明する図である。同図に示すように、中継装置は、サーバ端末等が接続された受信ポートから入力されるパケットデータを、受信バッファメモリ１−１，１−２，１−３に格納した後、該受信バッファメモリ１−１，１−２，１−３から、クライアント端末等が接続された送信ポートへ該パケットデータを送出する。
【００１６】
本発明による中継装置は、各受信ポートの受信レートを監視する受信レート監視部１−４を備え、該受信レート監視部１−４で各受信ポートの受信レートを監視することにより、各受信ポートに入力されるパケットデータの輻輳状態を把握し、輻輳の程度の低い受信ポートの受信バッファメモリ（例えば、受信バッファメモリ１−２）及び未使用のポートの受信バッファメモリ（例えば、受信バッファメモリ１−３）のメモリ領域を、輻輳の程度の高い受信ポートの受信バッファメモリ（例えば、受信バッファメモリ１−１）へ割り当てるようにしたものである。
【００１７】
図２に本発明の中継装置の第１実施形態機能の機能ブロックを示す。同図に示す実施形態は、パケットデータが入力される受信ポート及びパケットデータを送出する送信ポートが、それぞれ２個の場合の構成例を示しているが、本発明の中継装置はこの構成に限定されず、受信ポート及び送信ポートは、これ以上の任意の数のものであってもよい。
【００１８】
図２において、受信レート監視部２−１は、各受信ポートから入力されるパケット量を監視する。具体的には、単位時間当たりの入力パケット量を監視する。バッファ領域割当部２−２は、受信ポート毎に必要な受信バッファメモリの領域を割り当てる機能を有する。通常は、各受信バッファメモリ２−４，２−５へのメモリ領域の割り当ては、同一のメモリ容量を割り当てておく。
【００１９】
パケット量推定部２−３は、各受信ポートの単位時間当たりの入力パケット量と、各受信ポート対応の受信バッファメモリ２−４，２−５がオーバフローする推定時間を算出し、その算出結果により、バッファ領域割当部２−２に対する、各受信バッファメモリ２−４，２−５の割り当て領域の変更要求の要否を判断する。
【００２０】
各受信バッファメモリ２−４，２−５の領域割り当ての変更要求の要否の判断は、受信バッファメモリ２−４，２−５がオーバフローする推定時間が、予めパケット量推定部２−３内に記録している判断設定時間の閾値より短いか否かを判断し、短い場合にパケット量推定部２−３からバッファ領域割り当て部２−２に受信バッファメモリ２−４，２−５の領域の再割り当て要求を行う。
【００２１】
図３にバッファメモリの領域割り当ての変更要求の要否の判断の具体例を表にして示している。同図の表１は、変更要求を行わない場合の例である。表１に示すように、第１及び第２の受信ポート（＃１，＃２）に関して、単位時間当たりのパケット量がそれぞれ１０ｋｂｉｔ，２０ｋｂｉｔ、受信バッファメモリの容量がそれぞれ３００ｋｂｉｔである場合、受信バッファメモリがオーバフローする推定時間は、第１の受信ポート（＃１）に関しては３０秒、第２の受信ポート（＃２）に関しては１５秒となり、各受信バッファメモリの判断設定時間の閾値が７秒である場合、オーバフローする各受信ポートの推定時間３０秒及び１５秒は、閾値７秒より長いので、変更要求は不要であると判断する。
【００２２】
図３の表２は、変更要求を行う場合の例である。表２に示すように、第１及び第２の受信ポート（＃１，＃２）に関して、単位時間当たりのパケット量がそれぞれ５０ｋｂｉｔ，２０ｋｂｉｔ、受信バッファメモリの容量がそれぞれ３００ｋｂｉｔである場合、受信バッファメモリがオーバフローする推定時間は、第１の受信ポート（＃１）に関しては６秒、第２の受信ポート（＃２）に関しては１５秒となり、各受信バッファメモリの判断設定時間の閾値が７秒である場合、オーバフローする第１の受信ポート（＃１）の推定時間６秒は、閾値７秒より短いので、変更要求を要すると判断する。
【００２３】
図３の表３は、受信バッファメモリの領域割り当ての変更後の変更要求要否判断の例を示している。表３に示すように、第１及び第２の受信ポート（＃１，＃２）に関して、単位時間当たりのパケット量がそれぞれ５０ｋｂｉｔ，２０ｋｂｉｔ、領域割り当ての変更後の第１の受信ポート（＃１）の受信バッファメモリの容量が４００ｋｂｉｔ、第２の受信ポート（＃２）の受信バッファメモリの容量が２００ｋｂｉｔである場合、受信バッファメモリがオーバフローする推定時間は、第１の受信ポート（＃１）に関しては８秒、第２の受信ポート（＃２）に関しては１０秒となり、各受信バッファメモリの判断設定時間の閾値が７秒である場合、オーバフローする第１の受信ポート（＃１）の推定時間８秒及び第２の受信ポート（＃２）の推定時間１０秒は、閾値７秒より長いので、変更要求は不要と判断する。
【００２４】
なお、パケット量推定部２−３による受信バッファメモリの領域割り当ての変更要求要否判断の処理時間と、バッファ領域割当部２−２が受信バッファメモリ２−４，２−５の領域の再設定を行う処理時間との合計は、受信バッファメモリ２−４，２−５がオーバフローする推定時間よりも十分短いものとする必要がある。
【００２５】
また、バッファ領域割当部２−２により受信バッファメモリ２−４，２−５を再設定した後は、そのままその設定を継続しても良いが、或る一定期間経過後に、元々の受信バッファメモリ２−４，２−５の領域に戻す構成としてもよい。
【００２６】
図４は本発明の中継装置の第２実施形態機能の機能ブロックを示す。同図に示す実施形態は、パケットデータが入力される受信ポート及びパケットデータを送出する送信ポートが、それぞれ２個の場合の構成例を示しているが、本発明の中継装置はこの構成に限定されず、受信ポート及び送信ポートは、これ以上の任意の数のものであってもよい。
【００２７】
図４において、バッファ領域割当部４−１は、受信ポート毎の受信バッファメモリ４−３，４−４の領域を割り当てる機能を有する。通常は、受信バッファメモリ４−３，４−４の領域の割り当ては、それぞれに同一のメモリ容量の領域を割り当てておく。
【００２８】
バッファ残容量監視部４−２は、各受信バッファメモリ４−３，４−４の単位時間当たりの空き領域の減少量を監視し、該減少量を基に各受信バッファメモリ４−３，４−４がオーバフローする推定時間を算出し、その算出結果により、バッファ領域割当部４−１に対する、受信バッファメモリ４−３，４−４の割り当て領域の変更要求の要否を判断する。
【００２９】
受信バッファメモリ４−３，４−４の割り当て領域の変更要求の要否の判断は、受信バッファメモリ４−３，４−４がオーバフローする推定時間が、予めバッファ残容量監視部４−２に記録している判断設定時間の閾値より短いか否かを判断し、該閾値より短い場合、バッファ残容量監視部４−２は、バッファ領域割当部４−１に対して、受信バッファメモリ４−３，４−４の領域の再割り当ての要求を送出する。
【００３０】
図５にバッファメモリの領域割り当ての変更要求の要否の判断の具体例を表にして示している。同図の表１は、変更要求を行わない場合の例である。表１に示すように、第１及び第２の受信ポート（＃１，＃２）に関して、単位時間当たりの受信バッファメモリの空き容量の減少値がそれぞれ１０ｋｂｉｔ，２０ｋｂｉｔ、受信バッファメモリの容量がそれぞれ３００ｋｂｉｔである場合、受信バッファメモリがオーバフローする推定時間は、第１の受信ポート（＃１）に関しては３０秒、第２の受信ポート（＃２）に関しては１５秒となり、各受信バッファメモリの判断設定時間の閾値が７秒である場合、オーバフローする各受信ポートの推定時間３０秒及び１５秒は、閾値７秒より長いので、変更要求は不要であると判断する。
【００３１】
図５の表２は、変更要求を行う場合の例である。表２に示すように、第１及び第２の受信ポート（＃１，＃２）に関して、単位時間当たりの受信バッファメモリの空き容量の減少値がそれぞれ５０ｋｂｉｔ，２０ｋｂｉｔ、受信バッファメモリの容量がそれぞれ３００ｋｂｉｔである場合、受信バッファメモリがオーバフローする推定時間は、第１の受信ポート（＃１）に関しては６秒、第２の受信ポート（＃２）に関しては１５秒となり、各受信バッファメモリの判断設定時間の閾値が７秒である場合、オーバフローする第１の受信ポート（＃１）の推定時間６秒は、閾値７秒より短いので、変更要求を要すると判断する。
【００３２】
図５の表３は、受信バッファメモリの領域の変更後の更なる変更要求の要否判断の例を示している。表３に示すように、第１及び第２の受信ポート（＃１，＃２）に関して、単位時間当たりの受信バッファメモリの空き容量の減少値がそれぞれ５０ｋｂｉｔ，２０ｋｂｉｔ、領域割り当ての変更後の第１の受信ポート（＃１）の受信バッファメモリの容量が４００ｋｂｉｔ、第２の受信ポート（＃２）の受信バッファメモリの容量が２００ｋｂｉｔである場合、受信バッファメモリがオーバフローする推定時間は、第１の受信ポート（＃１）に関しては８秒、第２の受信ポート（＃２）に関しては１０秒となり、各受信バッファメモリの判断設定時間の閾値が７秒である場合、オーバフローする第１の受信ポート（＃１）の推定時間８秒及び第２の受信ポート（＃２）の推定時間１０秒は、閾値７秒より長いので、変更要求は不要と判断する。
【００３３】
なお、バッファ残容量監視部４−２による受信バッファメモリ４−３，４−４の領域割り当ての変更要求要否判断の処理時間と、バッファ領域割当部４−１が受信バッファメモリ４−３，４−４の領域の再設定を行う処理時間との合計は、受信バッファメモリ４−３，４−４がオーバフローする推定時間よりも十分短いものとする必要がある。
【００３４】
また、バッファ領域割当部４−１により、受信バッファメモリ４−３，４−４の領域を再設定した後は、そのままその設定を継続しても良いが、或る一定期間経過後に、元々の受信バッファメモリ４−３，４−４の領域に戻す構成としてもよい。
【００３５】
各受信バッファメモリ４−３，４−４の領域の割り当ては、各受信バッファメモリ４−３，４−４の領域の、メモリ空間に置けるアドレスの上限値及び下限値を格納する割り当てアドレステーブルを用意し、該バッファ割り当てテーブルを参照して、各受信バッファメモリ４−３，４−４の使用可能な領域を認識してパケットデータを格納する構成とすることができる。
【００３６】
上記構成において、各受信バッファメモリ４−３，４−４の領域の割り当ての変更は、上記割り当てアドレステーブルに格納した各受信バッファメモリ４−３，４−４の領域のアドレスの上限値又は下限値を変更することにより行うことができる。
【００３７】
或いは、各受信バッファメモリ４−３，４−４に使用される共通のメモリの各アドレスが、各受信バッファメモリ４−３，４−４の何れに割り当てられているか示す割り当てバッファ情報を格納した割り当てバッファテーブルを用意し、該割り当てバッファテーブルを参照して、各受信バッファメモリ４−３，４−４の使用可能な領域を認識してパケットデータを格納する構成とすることができる。
【００３８】
上記構成において、各受信バッファメモリ４−３，４−４の領域の割り当ての変更は、上記割り当てバッファテーブルに格納した、共通メモリの各アドレス対応の割り当てバッファ情報を変更することにより行うことができる。
【００３９】
なお、上記のいずれの構成においても、各受信バッファメモリ４−３，４−４の領域の割り当ては、１つの連続したアドレス空間のみでなく、複数の不連続のアドレス空間を割り当てる構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による中継装置の動作原理の説明図である。
【図２】本発明の中継装置の第１実施形態機能の機能ブロックを示す図である。
【図３】第１実施形態機能のバッファメモリの領域割り当ての変更要求の要否の判断の具体例を示す図である。
【図４】本発明の中継装置の第２実施形態機能の機能ブロックを示す図である。
【図５】第２実施形態機能のバッファメモリの領域割り当ての変更要求の要否の判断の具体例を示す図である。
【図６】パケットデータの中継シーケンスの例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１−１，１−２，１−３  受信バッファメモリ
１−４  受信レート監視部
２−１  受信レート監視部
２−２  バッファ領域割当部
２−３  パケット量推定部
２−４，２−５  各受信バッファメモリ
４−１  バッファ領域割当部
４−２  バッファ残容量監視部
４−３，４−４  受信バッファメモリ
【図１】
2009081595.tif 000003
【図２】
2009081595.tif 000004
【図３】
2009081595.tif 000005
【図４】
2009081595.tif 000006
【図５】
2009081595.tif 000007
【図６】
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