(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの通信端末を収容する少なくとも一つのＬＡＮとバックボーンネットワークの間を中継するように設置されたトラヒック制御装置であって、
自トラヒック制御装置を通過する前記ＬＡＮと前記バックボーンネットワークとの間におけるパケット通信の双方向のトラヒックを一時蓄積して各ＬＡＮ毎に上限速度制限と通信端末毎あるいはトラヒックフロー毎の下限速度保証を行って通過させる手段と、
TCP/IPプロトコルにおける確認応答パケット（TCP ACK ）を前記上限速度制限に関係なく優先して通過させる手段と、
を備えたことを特徴とするトラヒック制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、べストエフォート型のトラヒックであるネットワークにおいてＬＡＮ毎の上限速度制限の維持とトラヒックフロー毎の下限速度を保証するトラヒック制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトラヒック制御装置として、例えば特開２０００−１０６５６９号に示されたものがある。これを図９に基づいて説明する。同図はこのトラヒック制御装置を、有線ＬＡＮに適応した場合の構成を示している。図９においてトラヒック制御装置は、トラヒック制御装置１００により有線ＬＡＮ−Ａ（１１１）が輻輳した時に通信速度を低く制限する。
【０００３】
ＬＡＮ−Ａ１１１に接続される通信端末Ａ−１、通信端末Ａ−２、通信端末Ａ−３は、通信の際にトラヒック制御装置１００を通過してＬＡＮ−Ｂ１１２と接続される通信端末Ｂ−１，Ｂ−２、Ｂ−３、ＬＡＮ−Ｃ１１３と接続される通信端末Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３、ＬＡＮ−Ｄ１１４と接続される通信端末Ｄ−１、Ｄ−２、Ｄ−３と通信できる。
【０００４】
図１０は従来のトラヒック制御装置の構成を示すブロック図である。トラヒック制御装置は、ＬＡＮ−Ａ用バッファ１０１、経路判定部１０２、ＬＡＮ−Ｂ用トラヒック制御部１０３、ＬＡＮ−Ｃ用トラヒック制御部１０４、ＬＡＮ−Ｄ用トラヒック制御部１０５、バッファ監視部１０６からなる。
【０００５】
ＬＡＮ−Ｂ用トラヒック制御部１０３、ＬＡＮ−Ｃ用トラヒック制御部１０４、ＬＡＮ−Ｄ用トラヒック制御部１０５は、ＬＡＮ−Ｂ、ＬＡＮ−Ｃ、ＬＡＮ−Ｄに現れたパケットを受信して、経路判定部１０２へ渡す。経路判定部１０２は、パケットを受け取ると、そのパケットを送出すべきポートヘ向けてパケットを送信する。
【０００６】
ここでは、送信ポートとしてＬＡＮ一Ａ用のみ想定しているので、パケットはＬＡＮ−Ａ用バッファ１０１に渡される。ＬＡＮ−Ａ用バッファ１０１は、経路判定部１０２から渡されたパケットを順次記憶する。ＬＡＮ−Ａに輻輳が生じると、ＬＡＮ−Ａ用バッファ１０１にパケットが滞留し始めて、パケット蓄積量が上昇する。
【０００７】
従ってパケットの蓄積量を監視することにより、ＬＡＮ−Ａの輻輳発生及び解消を知ることができる。そこでバッファ監視部１０６は、ＬＡＮ−Ａ用バッファのパケット蓄積量を監視し、予め決められた量に達した時に、ＬＡＮ−Ｂ用トラヒック制御部１０３、ＬＡＮ−Ｃ用トラヒック制御部１０４、ＬＡＮ−Ｄ用トラヒック制御部１０５へ輻輳を通知する。
【０００８】
ＬＡＮ−Ｂ用トラヒック制御部１０３、ＬＡＮ−Ｃ用トラヒック制御部１０４、ＬＡＮ−Ｄ用トラヒック制御部１０５は、バッファ監視部１０６からの輻輳通知を受けると、ＬＡＮ−Ｂ，ＬＡＮ−Ｃ及びＬＡＮ−Ｄからのデータパケットをある指定期間停止する。
【０００９】
ＬＡＮ−Ｂ。ＬＡＮ−Ｃ及びＬＡＮ−Ｄからのパケットの送信が停止した結果、ＬＡＮ−Ａ用バッファ１０１のパケット蓄積量は低下し、輻輳は解消される。従って、ＬＡＮ−Ｂ、ＬＡＮ−Ｃ及びＬＡＮ−Ｄに対して、それぞれ割り当てられた帯域に応じて、パケットを停止させるようにしたことで、ＬＡＮ−Ｂ、ＬＡＮ−Ｃ及びＬＡＮ−Ｄに割り当てられた下限速度を保証することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−１０６５６９号に示されるような従来のトラヒック制御装置は、トラヒックフロー毎の帯域保証を行う機能がないため、TCP/IPプロトコル等の通信プロトコルに対応する下限速度保証が行えないという問題があった。
【００１１】
すなわち、図９の構成でＬＡＮ−Ｂ、ＬＡＮ−Ｃ、ＬＡＮ−Ｄについて輻輳制御が可能な時に、ＬＡＮ一ＡからＬＡＮ−Ｂ、ＬＡＮ−Ｃ、ＬＡＮ−Ｄ方向の通信でＬＡＮ−Ｃが輻輳した時に、特開２０００−１０６５６９のような従来のトラヒック制御装置では、ＬＡＮ−Ａの送信は全て停止する。
【００１２】
トラヒックフロー毎の帯域保証を行うとき、TCP/IPプロトコルに基づくトラヒックフローの場合は輻輳時にバッファからの出力が停止するため、TCP ACK がＴＣＰデータパケットの送信元に届かなくなる。このためＴＣＰデータパケッ卜の送信元はＴＣＰのフロー制御によりＴＣＰデータを送信できない。
【００１３】
その結果、少ないデータ量に抑えられてしまうので下限速度保証が行えないという問題があった。本発明は、上述のような従来の問題を解決してTCP/IPプロトコルに基づいたフロー制御と、トラヒックフローの揺らぎに対応し、ＬＡＮ毎の上限速度制限の維持とフロー毎の下限速度保証を実現するトラヒック制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上述の課題は前記特許請求の範囲に記載した手段によって解決される。すなわち、請求項１の発明は、少なくとも一つの通信端末を収容する少なくとも一つのＬＡＮとバックボーンネットワークの間を中継するように設置されたトラヒック制御装置であって、自トラヒック制御装置を通過する前記ＬＡＮと前記バックボーンネットワークとの間におけるパケット通信の双方向のトラヒックを一時蓄積して各ＬＡＮ毎に上限速度制限と通信端末毎あるいはトラヒックフロー毎の下限速度保証を行って通過させる手段と、TCP/IPプロトコルにおける確認応答パケット（TCP ACK ）を前記上限速度制限に関係なく優先して通過させる手段と、を備えたことを特徴とするトラヒック制御装置である。
【００１５】
従来方式では輻輳時に指定した期間、データパケットの出力停止をするのに対して、本発明の方法は、特定のデータパケットとしてのTCP ACK の出力を停止しない点が異なる。これにより、上限速度値を越えたときもフロー制御に関わる特定データパケットとしてのTCP ACKのみ優先して出力し、TCP/IPプロトコルに従ったフロー制御によるＴＣＰデータパケットの送信停止を防ぎ、ＴＣＰデータパケットの下限速度保証を行うことが可能となる効果が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるトラヒック制御装置を用いたシステム構成の例を示す図であって、数字符号１はトラヒック制御装置、２−１、２−２はサーバー、３−１はバックボーンネットワーク、３−２はアクセスネットワーク、４−１〜４−５は端末、５はＩＰネット、６−１、６−２はＬＡＮを表している。同図において、トラヒック制御装置１は通過するトラヒックフローを監視し、トラヒックフロー毎の帯域を保証する。
【００２５】
トラヒック制御装置１はバックボーンネットワーク３−１と、アクセスネットワーク３−２の間のアクセスライン上に位置する。アクセスネットワーク３−２には、一つないし複数のＬＡＮのグループを形成し、グループ毎に伝送速度に応じて上限速度制限値（例えばグループ１：上限速度制限値ｇ１、グループ２：上限速度規制ｇ２）を設定する。また、トラヒックフロー毎に下限速度保証値（例えばＵＤＰフローの下限速度保証値（ｆｌ１）、ＴＣＰフローの下限保証値（ｆｌ２））を設定する。
【００２６】
図２は本発明によるトラヒック制御装置の構成を示すブロック図である。トラヒック制御装置は、経路判定部１１、制御部１６（１６−１、１６−２）、ＵＤＰフロー用バッフア１２（１２−１、１２−２）、ＴＣＰフロー用バッフア１３（１３−１、１３−２）、優先用バッファ１４（１４−１、１４−２）、トラヒック監視部１５（１５−１、１５−２）を含んで成る。
【００２７】
データパケット入力時、経路判定部１１によりグループ毎、トラヒックフロー毎（ＵＤｐフロー，ＴＣＰフロー等）に区別してバッファにキューイングし、トラヒック監視部１５でデータパケットをカウントし、制御部１６は単位時間Ｔで上限速度制限値に達するまでトラヒックフローを下限速度保証値に応じて優先して出力する。時間Ｔ内に上限速度制限値をカウンタが越えたら、出力を停止する。優先用バッファには経路判定により、指定のデータパケットと判断されたデータパケットをキューイングし、即座に出力する。
【００２８】
図３は本発明によるトラヒック制御装置の動作を示す流れ図であり、請求項１の発明に対応する。図４は従来方式と本発明の請求項１を用いた下限速度保証方法のシーケンス図を示す。図４はグループ１に対する動作手順を例とする。ここでは例としてグループ１の上限制限値ｇ１を７Packets 、ＵＤＰフロー下限速度保証値ｆｌ１を３Packets 、ＴＣＰフロー下限速度保証値ｆｌ２を２Packcts とする。
【００２９】
従来方式では、ＵＤＰフローはコネクションレス型のため図４（ａ）に示すように出力停止中でもＵＤＰフロー用バッファに一定量で入力されるため、ＵＤＰバッファには下限速度保証値を保証するだけのデータパケットが蓄積され、下限速度保証が有効になる。
【００３０】
一方、ＴＣＰフローは上限速度制限による出力停止中、TCP ACK はホスト側に届かず、ＴＣＰフロー用バッファにデータパケットが蓄積されないため下限速度保証が機能しない。これに対し、請求項１の発明を用いたときは、図４（ｂ）に示すようにTCP ACK のみを優先中継するデータパケットと指定したとき、上限制限値を越えた出力停止中も出力し、ＴＣＰデータのバッファへの蓄積を促進する。
【００３１】
本発明の方法を用いたとき、常にTCP ACK パケットは到着と同時に優先して出力されるため、ＴＣＰデータは出力停止中にも最大ウインドウサイズまでバッファリングされ、ＴＣＰフローの下限速度保証を実現することが可能となる。
【００３２】
図５はトラヒックフロー揺らぎ発生時の平均したトラヒックフロー毎の下限速度の保証の制御を示す流れ図で、グループ１に属するあるトラヒックフロー（フロ−１）の下限速度保証の方法を示している。図６はトラヒックフロー揺らぎ発生時の平均した下限速度保証の動作手順を示す。
【００３３】
同図は例としてグループ１のＵＤＰフローの動作手順を示している。トラヒックフローの揺らぎに対して平均した帯域の保証を実現するため、トラヒックフロー毎の出力した下限速度保証のデータ量を監視するカウンタＣｌ１を用る。下限速度保証値はｆｌ１（３パケット）、上限速度保証値はｇ１（５パケット）とする。
【００３４】
図６（ａ）のように下限速度保証値３パケットを越えない場合は、Ｃｌ１にカウントされたデータ量を次のＴの時間（６−１）に累積持ち越し換算（新ｆｌ´＝ｆｌ＋ｍｉｎ（旧ｆｌ´−Ｃｌ，Ｌ）：４＝３＋（３−２））し、換算された下限速度保証値を用いる。次のＴの時間（６−１）では、下限速度保証するデータパケットは４パケットとなり、Ｔの時間と，次のＴの時間（６−１）を合わせて６パケッ卜となる。
【００３５】
時間平均して下限速度保証値ｆｌ１の３パケットを保証することができる。同様に、図６（ｂ）のように下限速度保証値３パケットを越えた場合は、次のＴの時間（６−２）に累積持ち越し換算（新ｆｌ´＝ｆｌ＋ｍｉｎ（旧ｆｌ´−Ｃｌ，Ｌ）：２＝３＋（３−４））し、換算された下限速度保証値を用いる。次のＴの時間（６−２）では、下限速度保証するデータパケットは２パケットとなる。Ｔの時間と次のＴの時間（６−２）合わせて６パケットとなり、時間平均して下限速度保証値ｆ１１の３パケットを保証することができる。
【００３６】
図７はトラヒックフロー揺らぎ発生時の平均した上限速度制限の維持を行うフローチャート示す．図７はグループ１の上限速度制限の方法を示す図である。図８はトラヒックフロー揺らぎ発生時の平均した上限速度制限の維持動作手順を示す。
【００３７】
図８は例として、グループ１の通過した上限速度制限のデータ量を監視するカウンタＣｇ１を用いる。上限速度保証値はｇ１（ｇ１：５パケット）とする。上限速度５パケットを時間Ｔの間に越えない場合は、Ｃｇ１にカウントされたデータ量を，次のＴの時間（８−１）に累積持ち越し換算（新ｇ´＝ｇ＋ｍｉｎ（旧ｇ´−Ｃｇ，Ｌ）：７＝５＋（５−３））し、換算された上限速度制限値を用いる。
【００３８】
次のＴの時間（８−１）では、上限速度制限となるデータパケットは７パケットまでとなり、Ｔの時間と次のＴの時間（８−１）とを合わせて１０パケットとなる。時間平均して上限速度制限値である５パケットを維持することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明では、従来方式が輻輳時に指定した期間、データパケットの出力を停止していたのに対して、特定のデータパケットとしてのTCP ACK の出力を停止しない点が異なる。これにより、請求項１の発明では、上限速度値を越えたときもフロー制御に関わる特定データパケットとしてのTCP ACKのみ優先して出力し、TCP/IPプロトコルに従ったフロー制御によるＴＣＰデータパケットの送信停止を防ぎ、ＴＣＰデータパケットの下限速度保証を行うことが可能となる。
【００４１】
図５及び図６の発明は、トラヒックフロー毎に前記時間Ｔの間に出力するデータパケット量を監視するカウンタ（Ｃｌ）を持ち、単位時間Ｔに達したとき次の単位時間Ｔの下限速度保証値をｆｌ＋ｍｉｎ（ｆｌ´−Ｃｌ，Ｌ）（ｆｌ´は単位時間Ｔ毎に変化し、直前の単位時間Ｔにおける下限速度保証値とする）に設定する手段を備えたトラヒック制御装置である。これにより、一定速度で受信しない揺らぎのあるトラヒックフローに対して平均した下限速度保証値の保証を可能とする効果が得られる。
【００４２】
図７及び図８の発明は、トラヒック制御装置から前記時間Ｔの間に出力する全てのパケット量を監視するカウンタ（Ｃｇ）を持ち、前記単位時間Ｔに達したとき次の単位時間Ｔの上限速度制限値をｇ＋ｍｉｎ（ｇ´−Ｃｇ，Ｌ）（ｇ´は単位時間Ｔ毎に変化し、直前の単位時間Ｔにおける上限速度制限値とする）に設定する手段を備えたトラヒック制御装置である。これにより、一定速度で受信しないトラヒックの総和に対して平均した上限速度制限値の維持を可能とする効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトラヒック制御装置を用いたシステム構成の例を示す図である。
【図２】本発明によるトラヒック制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明によるトラヒック制御装置の動作を示す流れ図である。
【図４】下限速度保証方法のシーケンス図である。
【図５】トラヒックフロー揺らぎ発生時の平均したトラヒックフロー毎の下限速度の保証の制御を示す流れ図である。
【図６】グループ１のＵＤＰフローの動作手順を示す図である。
【図７】グループ１の上限速度制限の方法を示す図である。
【図８】トラヒックフロー揺らぎ発生時の平均した上限速度制限の維持動作手順を示す図である。
【図９】従来のトラヒック制御装置を有線ＬＡＮに適応した場合の構成を示す図である。
【図１０】従来のトラヒック制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    トラヒック制御装置
２−１、２−２      サーバー
３−１              バックボーンネットワーク
３−２              アクセスネットワーク
４−１〜４−５      端末
５                  ＩＰネット
６−１、６−２      ＬＡＮ
１１                経路判定部
１２−１、１２−２  ＵＤＰフロー用バッフア
１３−１、１３−２  ＴＣＰフロー用バッフア
１４−１、１４−２  優先用バッファ
１５−１、１５−２  トラヒック監視部
１６−１、１６−２  制御部
【図１】
0003768847.tif 000002
【図２】
0003768847.tif 000003
【図３】
0003768847.tif 000004
【図４】
0003768847.tif 000005
【図５】
0003768847.tif 000006
【図６】
0003768847.tif 000007
【図７】
0003768847.tif 000008
【図８】
0003768847.tif 000009
【図９】
0003768847.tif 000010
【図１０】
0003768847.tif 000011