JP2009200581A - Node device and band control method - Google Patents

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勝 片山
Michihiro Aoki
道宏 青木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a node device which maintains high throughput even when a reciprocal propagation delay time varies in data transfer on a band guaranteed network. <P>SOLUTION: The node device includes a flow discrimination/distribution unit 22 which discriminates a service object flow as to data transmitted from a data transmission device and distributes the flow, a propagation delay time calculation unit 23 which calculates the propagation delay time from association of the data of the flow object flow with confirmation answer packets, a window size calculation unit 27 which calculates a window size such that data transmitted from the data transmission terminal has a band within a guaranteed band on the basis of the guaranteed band allocated to the flow on the band guaranteed network and the propagation delay time calculated by the propagation delay time calculation unit 23, and an advertisement window size write unit 28 which reports the window size calculated by the window size calculation unit 27 to the data transmission terminal. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、端末間でネットワークを介してデータを送受信するシステムにおけるフロー制御に関する。   The present invention relates to flow control in a system that transmits and receives data between terminals via a network.

一般的に、パソコンなどの端末の間では、インターネットなどのコンピュータネットワークを介した通信が行われる。この通信によってファイル等のデータが転送される。この種のデータ転送システムでは、トランスポート層のプロトコルとして、標準的なトランスポートプロトコルであるＴＣＰ（Transmission Control Protocol）が用いられることが多い。   Generally, communication via a computer network such as the Internet is performed between terminals such as personal computers. Data such as a file is transferred by this communication. In this type of data transfer system, TCP (Transmission Control Protocol), which is a standard transport protocol, is often used as a transport layer protocol.

また、データ転送においては、大容量のデータを高速に転送することが要求されることがある。これに対しては、ＴＣＰのウィンドウサイズを一定に制御することでスループットを向上させる検討がなされている（例えば、非特許文献１参照。）。
“エッジルータにおけるＴＣＰフローレート制御方式の検討”，電子情報通信学会総合大会，２００７年３月 In data transfer, it may be required to transfer a large amount of data at high speed. In response to this, studies have been made to improve throughput by controlling the TCP window size to be constant (see, for example, Non-Patent Document 1).
"Examination of TCP flow rate control method in edge router", IEICE General Conference, March 2007

ＴＣＰでは、ウィンドウサイズをパケット廃棄に従って自律的に変化させる帯域制御が行われる。しかし、保証された帯域以上のトラヒックがネットワークに流入するのを防ぐためにネットワークの入り口で流入制限を行っている帯域保証ネットワークでのデータ転送においては、スループットが鋸歯状になり、保証された帯域を十分に活用できないという問題点があった。   In TCP, bandwidth control that autonomously changes the window size according to packet discard is performed. However, in data transfer in a bandwidth guarantee network that restricts the inflow at the entrance of the network to prevent traffic exceeding the guaranteed bandwidth from entering the network, the throughput becomes sawtooth and the guaranteed bandwidth is reduced. There was a problem that it could not be fully utilized.

ここで、上述したＴＣＰプロトコルに変更を加えることにより、保証された帯域に合わせて一定のスループットでデータを送信する技術や広告ウィンドウサイズを一定に制御する技術には、上述した問題点に対する対策がある。   Here, by modifying the TCP protocol described above, the technology for transmitting data at a constant throughput in accordance with the guaranteed bandwidth and the technology for controlling the advertising window size to be constant have countermeasures against the above-described problems. is there.

しかしながら、これらの技術は、通信終了までＲＴＴ（Round Trip Time：往復伝搬遅延時間）に大きな変化がないという前提のもと、通信開始時に計測したＲＴＴと保証された帯域とに基づいて算出されたウィンドウサイズで通信終了まで書き換えを行うため、経路変更に伴うＲＴＴの変化を考慮に入れておらず、ＲＴＴの変化によってスループットが極端に低下してしまうという問題点がある。   However, these technologies were calculated based on the RTT measured at the start of communication and the guaranteed bandwidth under the assumption that there is no significant change in RTT (Round Trip Time) until the end of communication. Since the rewriting is performed with the window size until the end of the communication, the change in the RTT due to the path change is not taken into consideration, and there is a problem that the throughput is extremely reduced due to the change in the RTT.

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、帯域保証ネットワークでのデータ転送において往復伝搬遅延時間が変化した場合であっても高いスループットを保つことができるノード装置及び帯域制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the conventional techniques as described above, and maintains high throughput even when the round-trip propagation delay time changes in data transfer in a bandwidth guarantee network. An object of the present invention is to provide a node device and a bandwidth control method capable of performing the above.

上記目的を達成するために本発明は、
データ送信端末からデータ受信端末へデータを送信できる帯域が保証された帯域保証ネットワークにおいて前記データ送信端末と前記データ受信端末の間に配置されるノード装置であって、
前記データ送信端末から送信されたデータについてサービス対象フローを識別してフローを振り分けるフロー識別・振り分け部と、
前記サービス対象フローのデータと該データに対する確認応答パケットとの対応づけにより、前記データ送信端末と前記データ受信端末との間における伝播遅延時間を算出する伝播遅延時間算出部と、
前記帯域保証ネットワークにて前記データ送信端末から前記データ受信端末へのフローに割り当てられた保証帯域と、前記伝播遅延時間算出部にて算出された伝播遅延時間とに基づいて、前記データ送信端末から前記データ受信端末に送信されるデータが前記保証帯域以内の帯域となるウィンドウサイズを算出するウィンドウサイズ算出部と、
前記ウィンドウサイズ算出部にて算出されたウィンドウサイズを前記データ送信端末に通知するウィンドウサイズ書き込み部とを有する。 In order to achieve the above object, the present invention provides:
A node device arranged between the data transmitting terminal and the data receiving terminal in a bandwidth guaranteed network in which a band capable of transmitting data from the data transmitting terminal to the data receiving terminal is guaranteed;
A flow identification / distribution unit that identifies a service target flow for data transmitted from the data transmission terminal and distributes the flow;
A propagation delay time calculating unit for calculating a propagation delay time between the data transmitting terminal and the data receiving terminal by associating the data of the service target flow with an acknowledgment packet for the data;
Based on the guaranteed bandwidth allocated to the flow from the data transmitting terminal to the data receiving terminal in the bandwidth guaranteed network and the propagation delay time calculated by the propagation delay time calculating unit, from the data transmitting terminal A window size calculator that calculates a window size at which data transmitted to the data receiving terminal is within the guaranteed bandwidth; and
A window size writing unit for notifying the data transmitting terminal of the window size calculated by the window size calculating unit.

上記のように構成された本発明においては、データ送信端末とデータ受信端末との間における往復伝播遅延時間の変化に対応したウィンドウサイズの書き換えを行う。ウィンドウサイズの書き換えには、保証帯域と往復伝播遅延時間とから算出したウィンドウサイズ（ＢＧＷＮＤ）を用いてもよいとする。ＢＧＷＮＤに用いる往復伝播遅延時間は、コネクション確立パケットを用いて計測した往復伝播遅延時間もしくは、データパケットと確認応答パケット（ＡＣＫ）を用いて計測した往復伝播遅延時間とする。   In the present invention configured as described above, the window size is rewritten corresponding to the change in the round-trip propagation delay time between the data transmitting terminal and the data receiving terminal. It is assumed that the window size (BGWND) calculated from the guaranteed bandwidth and the round-trip propagation delay time may be used for rewriting the window size. The round trip propagation delay time used for BGWND is a round trip propagation delay time measured using a connection establishment packet or a round trip propagation delay time measured using a data packet and an acknowledgment packet (ACK).

以下に処理手順を示す。   The processing procedure is shown below.

Ｓｔｅｐ１：データパケットがエッジノード通過時
エッジノードがデータパケット通過時の時刻（以下、Ｄ−ｔｉｍｅと称する）と、データパケット内のシーケンスナンバーとを計測し、計測した時刻とシーケンスナンバーとを計測テーブルに記す。 Step 1: When the data packet passes through the edge node The time when the edge node passes through the data packet (hereinafter referred to as D-time) and the sequence number in the data packet are measured, and the measured time and the sequence number are measured. To

Ｓｔｅｐ２：ＡＣＫがエッジノード通過時
エッジノードがＡＣＫ通過時の時刻（以下、Ａ−ｔｉｍｅと称する）と、ＡＣＫ内のＡＣＫナンバーとを計測し、計測した時刻とＡＣＫナンバーを計測テーブルに記す。 Step 2: When ACK passes edge node The time (hereinafter referred to as A-time) when the edge node passes ACK and the ACK number in the ACK are measured, and the measured time and ACK number are recorded in the measurement table.

ここで、ＴＣＰはバイト単位でデータ管理を行っており、ＴＣＰヘッダ中にシーケンス番号とＡＣＫ番号を記載する。シーケンス番号はデータの先頭からの何バイト目かの位置情報、ＡＣＫ番号はデータ受信端末が次に受け取るべきデータのシーケンス番号を意味し、データ内のシーケンス番号とＡＣＫ内のＡＣＫ番号には以下の式（１）が成り立つ。   Here, TCP performs data management in units of bytes, and a sequence number and an ACK number are described in the TCP header. The sequence number means the position information of the number of bytes from the beginning of the data, the ACK number means the sequence number of the data to be received next by the data receiving terminal, and the sequence number in the data and the ACK number in the ACK have the following Equation (1) holds.

ＡＣＫナンバー＝シーケンスナンバー＋データサイズ・・・・・（１）
式（１）の関係を用いることで計測テーブル内に記載されているシーケンスナンバーとＡＣＫナンバーとを対応づけることが可能となり、データパケットとＡＣＫとの対応づけも可能となる。すなわち、対応づけられたデータとＡＣＫの到着時間であるＡ−ｔｉｍｅとＤ−ｔｉｍｅとの差をとることでデータパケットとＡＣＫとを用いたＲＴＴ計測が実現可能となる。 ACK number = sequence number + data size (1)
By using the relationship of Formula (1), it is possible to associate the sequence number described in the measurement table with the ACK number, and also associate the data packet with the ACK. That is, the RTT measurement using the data packet and the ACK can be realized by taking the difference between the associated data and the A-time and D-time which are arrival times of the ACK.

本発明は、ノード装置が伝播遅延時間の変化に従ってＡＣＫパケットを操作するのみなので、データ送信端末はそれを元に既存の動作をするだけとなり、データ送信端末のプロトコルに本発明に特有の機能を加えることなくスループットを改善することができる。   In the present invention, since the node device only manipulates the ACK packet according to the change of the propagation delay time, the data transmitting terminal only performs the existing operation based on the ACK packet, and the protocol specific to the present invention is added to the protocol of the data transmitting terminal. Throughput can be improved without adding.

以上説明したように本発明によれば、ＴＣＰを用いた帯域保証サービス運用時にデータ送信端末のＴＣＰプロトコルスタックの変更を必要とすることなく、経路変更等により往復伝搬遅延時間が変化した場合であっても保証帯域内で安定的にスループットを制御できるので、保証帯域を効率よく利用することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the round-trip propagation delay time has changed due to a route change or the like without requiring a change in the TCP protocol stack of the data transmission terminal when operating a bandwidth guarantee service using TCP. However, since the throughput can be stably controlled within the guaranteed bandwidth, the guaranteed bandwidth can be used efficiently.

一般的なＴＣＰでは、広告ウィンドウと輻輳ウィンドウという２つのウィンドウが定義される。広告ウィンドウのサイズは、受信側で受信バッファの状態に依存して決定される。また、輻輳ウィンドウのサイズは、データ送信側でパケット廃棄の状況に応じて決定される。フロー制御に用いるウィンドウサイズには、広告ウィンドウサイズと輻輳ウィンドウサイズのうちいずれか小さい方が選択される。このウィンドウサイズはＡＣＫが到着したときに更新される。   In general TCP, two windows, an advertisement window and a congestion window, are defined. The size of the advertisement window is determined on the receiving side depending on the state of the reception buffer. Also, the size of the congestion window is determined on the data transmission side according to the state of packet discard. As the window size used for flow control, the smaller one of the advertisement window size and the congestion window size is selected. This window size is updated when an ACK arrives.

本形態では、データの送信側となるデータ送信端末と、データの受信側となるデータ受信端末との間は、帯域保証ネットワークによって帯域が保証される構成となっている。従って、保証帯域以下でデータを送出している限りパケットの廃棄が生じないことが想定される。それゆえ、データが保証帯域以下で送出されるように広告ウィンドウサイズを調節すればパケットの廃棄を防ぐことができる。パケットの廃棄が生じなければ輻輳ウィンドウサイズが小さくならないので、常に広告ウィンドウサイズがＴＣＰウィンドウサイズに採用されることになる。その結果、スループットが鋸歯状に変動しなくなり保証帯域の効率的な利用が可能となる。   In this embodiment, the bandwidth is guaranteed by the bandwidth guarantee network between the data transmission terminal that is the data transmission side and the data reception terminal that is the data reception side. Therefore, it is assumed that no packet is discarded as long as data is transmitted within the guaranteed bandwidth. Therefore, discarding packets can be prevented by adjusting the advertisement window size so that data is transmitted below the guaranteed bandwidth. If the packet discard does not occur, the congestion window size is not reduced. Therefore, the advertisement window size is always adopted as the TCP window size. As a result, the throughput does not fluctuate in a sawtooth shape, and the guaranteed bandwidth can be used efficiently.

そこで、本形態では、データ送信端末とデータ受信端末との間で、ノード装置となるエッジノードがデータ送信側とデータ受信側との間における伝播遅延時間と、帯域保証ネットワークによる保証帯域とから、データが保証帯域以内で送出されるようなウィンドウサイズを算出し、データ受信端末からデータ送信端末へのＡＣＫパケットに記載される広告ウィンドウサイズを、算出したウィンドウサイズの値に書き換える。   Therefore, in this embodiment, between the data transmission terminal and the data reception terminal, the edge node serving as the node device is based on the propagation delay time between the data transmission side and the data reception side, and the guaranteed bandwidth by the bandwidth guarantee network, A window size is calculated so that data is transmitted within the guaranteed bandwidth, and the advertisement window size described in the ACK packet from the data receiving terminal to the data transmitting terminal is rewritten to the calculated window size value.

これにより、データ送信端末からデータ受信端末へ送信するデータのレートを保証帯域内で安定的に制御できるので、保証帯域を効率よく利用することができる。   As a result, the rate of data transmitted from the data transmitting terminal to the data receiving terminal can be stably controlled within the guaranteed bandwidth, so that the guaranteed bandwidth can be efficiently used.

また、データパケットとＡＣＫとを用いて算出したＲＴＴを用いて広告ウィンドウサイズを書き換えることで、経路変更等によるＲＴＴの変化に伴うスループットの低下を改善し、保証帯域を効率よく利用して高いスループットを保つことが可能となる。   In addition, by rewriting the advertisement window size using the RTT calculated using the data packet and ACK, it is possible to improve the decrease in the throughput due to the change in the RTT due to a route change or the like, and to efficiently use the guaranteed bandwidth and increase the throughput. Can be maintained.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明のノード装置を用いたデータ送信システムの実施の一形態を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a data transmission system using a node device of the present invention.

本形態におけるデータ送信システムは図１に示すように、データ送信端末１４と、データ受信端末１５と、データ送信端末１４とデータ受信端末１５との間に配置されるノード装置であるエッジノード１１，１２と、帯域管理サーバ１３とを有している。   As shown in FIG. 1, the data transmission system in this embodiment includes a data transmission terminal 14, a data reception terminal 15, and edge nodes 11, which are node devices arranged between the data transmission terminal 14 and the data reception terminal 15, 12 and a bandwidth management server 13.

データ送信端末１４は、エッジノード１１に接続され、データ受信端末１５はエッジノード１２に接続されている。エッジノード１１とエッジノード１２とは、帯域保証ネットワーク１６上でデータを送受信することができる。これにより、データ送信端末１４から送信されたデータが、エッジノード１１とエッジノード１２を介してデータ受信端末１５へ転送される。   The data transmission terminal 14 is connected to the edge node 11, and the data reception terminal 15 is connected to the edge node 12. The edge node 11 and the edge node 12 can transmit and receive data on the bandwidth guarantee network 16. As a result, the data transmitted from the data transmission terminal 14 is transferred to the data reception terminal 15 via the edge node 11 and the edge node 12.

帯域管理サーバ１３は、帯域保証ネットワーク１６の全リンクの帯域情報を集中的に管理する装置である。帯域情報には、リンクに割り当てられた保証帯域の情報が含まれている。帯域管理サーバ１３は、管理している各リンクの帯域情報をエッジノード１１，１２に通知する。データ送信端末１４からデータ受信端末１５へのリンクについては、帯域管理サーバ１３による帯域管理によって帯域保証ネットワーク１６での保証帯域が確保される。その結果、データ送信端末１４が保証帯域以下でデータを送出する限り帯域保証ネットワーク１６内でのパケット廃棄は発生しない。また、エッジノード１１は、データ送信端末１４とデータ受信端末１５との間における往復伝搬遅延時間１７を算出する。   The bandwidth management server 13 is a device that centrally manages bandwidth information of all links of the bandwidth guarantee network 16. The bandwidth information includes information on the guaranteed bandwidth allocated to the link. The bandwidth management server 13 notifies the edge nodes 11 and 12 of bandwidth information of each link being managed. For the link from the data transmission terminal 14 to the data reception terminal 15, a guaranteed bandwidth in the bandwidth guaranteed network 16 is secured by bandwidth management by the bandwidth management server 13. As a result, as long as the data transmission terminal 14 transmits data below the guaranteed bandwidth, packet discard does not occur in the bandwidth guaranteed network 16. Further, the edge node 11 calculates a round trip propagation delay time 17 between the data transmission terminal 14 and the data reception terminal 15.

図２は、図１に示したエッジノード１１の構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the edge node 11 shown in FIG.

本形態におけるエッジノード１１は図２に示すように、データ受信部２１と、フロー識別・振り分け部２２と、伝搬遅延時間算出部２３と、データ送信部２４と、帯域情報保持部２５と、フロー情報保持部２６と、ウィンドウサイズ算出部２７と、広告ウィンドウサイズ書き込み部２８とを有している。   As shown in FIG. 2, the edge node 11 in this embodiment includes a data reception unit 21, a flow identification / distribution unit 22, a propagation delay time calculation unit 23, a data transmission unit 24, a band information holding unit 25, a flow An information holding unit 26, a window size calculation unit 27, and an advertisement window size writing unit 28 are included.

データ受信部２１は、データパケットやＡＣＫパケットなどのパケットを受信し、フロー識別・振り分け部２２に送る。   The data reception unit 21 receives a packet such as a data packet or an ACK packet and sends the packet to the flow identification / distribution unit 22.

フロー識別・振り分け部２２は、帯域情報保持部２５に帯域情報とともに保持されているユーザ情報を元に、帯域を保証したデータ転送のサービスの対象となるフロー（サービス対象フロー）と、帯域を保証したデータ転送のサービスの対象とならないフロー（サービス非対象フロー）とを識別する。さらに、フロー識別・振り分け部２２は、サービス対象フローのＡＣＫパケットをルート２２ａを通して広告ウィンドウサイズ書き込み部２８へ送信し、また、サービス非対象フローのパケット及び、サービス対象フローのデータパケットをルート２２ｂからデータ送信部２４へ送信する。   The flow identification / distribution unit 22 guarantees the flow (service target flow) that is the target of the data transfer service that guarantees the bandwidth based on the user information that is held together with the bandwidth information in the bandwidth information holding unit 25. The flow that is not the target of the data transfer service (service non-target flow) is identified. Further, the flow identification / distribution unit 22 transmits the ACK packet of the service target flow to the advertisement window size writing unit 28 through the route 22a, and also transmits the packet of the service non-target flow and the data packet of the service target flow from the route 22b. The data is transmitted to the data transmission unit 24.

伝播遅延時間算出部２３は、データ送信端末１４とエッジノード１２の間と、エッジノード１１とデータ送信端末１４との間における往復伝播遅延時間をそれぞれ算出する。   The propagation delay time calculation unit 23 calculates round-trip propagation delay times between the data transmission terminal 14 and the edge node 12 and between the edge node 11 and the data transmission terminal 14.

帯域情報保持部２５は、帯域管理サーバ１３から通知されたサービス対象ユーザの帯域情報とユーザ情報（宛先・送信元ＩＰアドレス、宛先・送信元ポート番号）とを対応づけて保持する。帯域情報には、リンクに割り当てられた保証帯域の情報が含まれている。リンクは、ユーザ情報により識別することができる。   The bandwidth information holding unit 25 holds the bandwidth information of the service target user notified from the bandwidth management server 13 and user information (destination / source IP address, destination / source port number) in association with each other. The bandwidth information includes information on the guaranteed bandwidth allocated to the link. The link can be identified by user information.

フロー情報保持部２６は、フロー識別・振り分け部２２で識別されるサービス対象フローのコネクション情報と、伝播遅延時間算出部２３で算出された往復伝播遅延時間とを対応づけて保持する。   The flow information holding unit 26 holds the connection information of the service target flow identified by the flow identification / distribution unit 22 and the round trip propagation delay time calculated by the propagation delay time calculation unit 23 in association with each other.

ウィンドウサイズ算出部２７は、フロー情報保持部２６に保持されているデータ送信端末１４とデータ受信端末１５との間における往復伝搬遅延時間１７と、帯域情報保持部２５に保持されている帯域情報の保証帯域とを用いて、データの送出帯域が保証帯域以内となるようなウィンドウサイズを算出する。   The window size calculation unit 27 includes a round-trip propagation delay time 17 between the data transmission terminal 14 and the data reception terminal 15 held in the flow information holding unit 26 and the band information held in the band information holding unit 25. The window size is calculated using the guaranteed bandwidth so that the data transmission bandwidth is within the guaranteed bandwidth.

広告ウィンドウサイズ書き込み部２８は、データ受信端末１５からデータ送信端末１４へのＡＣＫパケットのウィンドウフィールドに、ウィンドウサイズ算出部２７で算出されたウィンドウサイズの値を書き込み、そのＡＣＫパケットをデータ送信部２４に送る。   The advertisement window size writing unit 28 writes the window size value calculated by the window size calculating unit 27 in the window field of the ACK packet from the data receiving terminal 15 to the data transmitting terminal 14, and the ACK packet is sent to the data transmitting unit 24. Send to.

データ送信部２４は、フロー識別・振り分け部２２からルート２２ｂを介して送信されてきたパケットと、フロー識別・振り分け部２２からルート２２ａを介して送信され、広告ウィンドウサイズ書き込み部２８によってウィンドウサイズが書き込まれたパケットとを帯域保証ネットワーク１６を介してエッジノード１２もしくはデータ送信端末へ送信する。   The data transmission unit 24 transmits the packet transmitted from the flow identification / distribution unit 22 via the route 22b and the packet transmitted from the flow identification / distribution unit 22 via the route 22a. The written packet is transmitted to the edge node 12 or the data transmission terminal via the bandwidth guarantee network 16.

以下に、上記のように構成されたエッジノード１１，１２における帯域制御方法について説明する。   Hereinafter, a bandwidth control method in the edge nodes 11 and 12 configured as described above will be described.

図３は、図２に示したエッジノード１１において、往復伝播遅延時間を計測する時のブロック間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。   FIG. 3 is a sequence diagram showing the exchange of signals between blocks when measuring the round-trip propagation delay time in the edge node 11 shown in FIG.

図３を参照すると、データ送信端末１４側のエッジノード１１において、フロー識別・振り分け部２２がサービス対象フローのデータを観測すると（ステップ２０１）、フロー識別・振り分け部２２は、サービス対象フローのユーザ情報とデータ内のシーケンスナンバーと共にデータ送信端末１４とデータ受信端末１５との間における往復伝搬遅延時間１７の計測開始要求を伝搬遅延時間算出部２３に送る（ステップ２０２）。これにより、伝搬遅延時間算出部２３は、データ送信端末１４とデータ受信端末１５との間における往復伝搬遅延時間１７の計測を開始すると共に、データ送信端末１４とデータ受信端末１５との間における往復伝搬遅延時間１７の計測開始時間とシーケンスナンバーとを計測テーブルに記載する（ステップ２０３）。   Referring to FIG. 3, in the edge node 11 on the data transmission terminal 14 side, when the flow identification / distribution unit 22 observes the data of the service target flow (step 201), the flow identification / distribution unit 22 is the user of the service target flow. A request to start measuring the round-trip propagation delay time 17 between the data transmitting terminal 14 and the data receiving terminal 15 is sent to the propagation delay time calculating unit 23 together with the information and the sequence number in the data (step 202). As a result, the propagation delay time calculation unit 23 starts measuring the round-trip propagation delay time 17 between the data transmission terminal 14 and the data reception terminal 15 and also makes a round-trip between the data transmission terminal 14 and the data reception terminal 15. The measurement start time and sequence number of the propagation delay time 17 are described in the measurement table (step 203).

その後、フロー識別・振り分け部２２は、サービス対象フローのＡＣＫを観測すると（ステップ２０４）、ユーザ情報とＡＣＫ内のＡＣＫナンバーと共に、データ送信端末１４とデータ送信端末１５側のエッジノード１２間の往復伝搬遅延時間１７の計測終了要求を伝搬遅延時間算出部２３に送る（ステップ２０５）。このとき、伝搬遅延時間算出部２３は、ステップ２０５によって伝えられたＡＣＫナンバーに対して、式（１）が成り立つシーケンスナンバーが計測テーブル内に存在するかを確認し、存在する場合は該当する往復伝搬遅延時間１７の計測を終了する（ステップ２０６）。   Thereafter, when the flow identification / distribution unit 22 observes the ACK of the service target flow (step 204), the round trip between the data transmission terminal 14 and the edge node 12 on the data transmission terminal 15 side is performed together with the user information and the ACK number in the ACK. A measurement end request for the propagation delay time 17 is sent to the propagation delay time calculation unit 23 (step 205). At this time, the propagation delay time calculation unit 23 checks whether or not the sequence number satisfying the expression (1) exists in the measurement table with respect to the ACK number transmitted in step 205, and if it exists, the corresponding round trip is performed. The measurement of the propagation delay time 17 is terminated (step 206).

以上のようにしてデータ送信端末１４とデータ受信端末１５の間における往復伝搬遅延時間１７が計測、算出される。データ送信端末１４とデータ受信端末１５との間における往復伝搬遅延時間１７の計測を終えた伝搬遅延時間算出部２３は、算出したデータ送信端末１４とデータ受信端末１５との間における往復伝搬遅延時間１７を、ユーザ情報と共にデータ送信端末１４とデータ受信端末１５との間における往復伝搬遅延時間報告としてフロー情報保持部２６に通知する（ステップ２０７）。   As described above, the round-trip propagation delay time 17 between the data transmission terminal 14 and the data reception terminal 15 is measured and calculated. The propagation delay time calculation unit 23 that has finished measuring the round-trip propagation delay time 17 between the data transmission terminal 14 and the data reception terminal 15 calculates the round-trip propagation delay time between the data transmission terminal 14 and the data reception terminal 15. 17 is notified to the flow information holding unit 26 as a round-trip propagation delay time report between the data transmitting terminal 14 and the data receiving terminal 15 together with the user information (step 207).

ここで、フロー識別・振り分け部２２によるパケット振り分けについて詳細に説明する。   Here, packet distribution by the flow identification / distribution unit 22 will be described in detail.

図４は、図２に示したフロー識別・振り分け部２２によるパケット振り分けを説明するための図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining packet distribution by the flow identification / distribution unit 22 shown in FIG.

データ送信端末１４とデータ受信端末１５との間でコネクションが確立されると、データの転送が開始される。エッジノード１１のフロー識別・振り分け部２２は、データ受信端末１５からのＡＣＫパケットを受信すると、サービス対象フローのＡＣＫパケットか否かを判定をする。そして、サービス対象フローのＡＣＫパケットであれば、フロー識別・振り分け部２２は、そのＡＣＫパケットをルート２２ａを通して広告ウィンドウサイズ書き込み部２８に送り、また、サービス非対象フローのＡＣＫパケット、サービス対象フローのデータパケット、サービス非対象フローのデータパケットをルート２２ｂを通してデータ送信部２４に送る。   When a connection is established between the data transmission terminal 14 and the data reception terminal 15, data transfer is started. When the flow identification / distribution unit 22 of the edge node 11 receives the ACK packet from the data receiving terminal 15, the flow identification / distribution unit 22 determines whether the ACK packet is the service target flow. If it is an ACK packet of a service target flow, the flow identification / distribution unit 22 sends the ACK packet to the advertisement window size writing unit 28 through the route 22a. The data packet and the data packet of the non-service flow are sent to the data transmission unit 24 through the route 22b.

図５は、図２に示したエッジノード１１においてウィンドウサイズを算出する時のブロック間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。   FIG. 5 is a sequence diagram showing exchange of signals between blocks when the window size is calculated in the edge node 11 shown in FIG.

フロー情報保持部２６が伝播遅延時間算出部２３からの往復伝播遅延時間報告を受信すると（ステップ２０７）、フロー情報保持部２６は、ウィンドウサイズ算出部２７に対して、データ送信端末１４とデータ受信端末１５との間における往復伝搬遅延時間１７とユーザ情報と共に、帯域保証ウィンドウ計算要求をウィンドウサイズ算出部２７に対して通知する（ステップ２０８）。   When the flow information holding unit 26 receives the round-trip propagation delay time report from the propagation delay time calculating unit 23 (step 207), the flow information holding unit 26 receives the data transmission terminal 14 and the data reception from the window size calculating unit 27. A bandwidth guarantee window calculation request is notified to the window size calculation unit 27 together with the round-trip propagation delay time 17 and the user information with the terminal 15 (step 208).

帯域保証ウィンドウ計算要求を受けたウィンドウサイズ算出部２７は、そのユーザ情報を基にして、帯域情報保持部２５に対してユーザ情報に対応する保証帯域を要求する（ステップ２０９）。   The window size calculation unit 27 that has received the bandwidth guarantee window calculation request requests the guaranteed bandwidth corresponding to the user information from the bandwidth information holding unit 25 based on the user information (step 209).

帯域情報保持部２５は、ウィンドウサイズ算出部２７からの要求に応じて保証帯域を返送する（ステップ２１０）。   The bandwidth information holding unit 25 returns the guaranteed bandwidth in response to the request from the window size calculation unit 27 (step 210).

データ送信端末１４とデータ受信端末１５との間における往復伝搬遅延時間１７と保証帯域を受信したウィンドウサイズ算出部２７は、それらの値に基づいて、データ送信端末１４が保証帯域以内でデータを送出するようなウィンドウサイズを算出する（ステップ２１１）。このとき、保証帯域と一致するレートでデータが送出されるようなウィンドウサイズが好適である。   The window size calculation unit 27 that has received the round-trip propagation delay time 17 and the guaranteed bandwidth between the data transmitting terminal 14 and the data receiving terminal 15 transmits the data within the guaranteed bandwidth based on these values. The window size is calculated (step 211). At this time, a window size such that data is transmitted at a rate that matches the guaranteed bandwidth is preferable.

ウィンドウサイズの求め方は、例えば式（２）により求めることができる。   The window size can be obtained by, for example, equation (2).

ウィンドウサイズ［ＫＢ］＝保証帯域［Ｋｂｐｓ］×データ送信端末とデータ受信端末間の往復伝搬遅延時間１７［ｓｅｃ］÷８［ｂｉｔｓ／Ｂｙｔｅ］・・・・・（２）
図６は、図２に示したエッジノード１１においてＡＣＫパケットに広告ウィンドウサイズを書き込む時のブロック間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。 Window size [KB] = guaranteed bandwidth [Kbps] × round-trip propagation delay time 17 [sec] ÷ 8 [bits / Byte] between the data transmitting terminal and the data receiving terminal (2)
FIG. 6 is a sequence diagram showing the exchange of signals between blocks when the edge window 11 shown in FIG. 2 writes the advertisement window size in the ACK packet.

図７を参照すると、まず、ウィンドウサイズ算出部２７がサービス対象フローのウィンドウサイズを算出する（ステップ３０１）。   Referring to FIG. 7, first, the window size calculation unit 27 calculates the window size of the service target flow (step 301).

続いて、ウィンドウサイズ算出部２７は、算出したウィンドウサイズと、そのサービス対象フローのユーザ情報とを広告ウィンドウサイズ書き込み部２８に通知する（ステップ３０２）。   Subsequently, the window size calculation unit 27 notifies the calculated window size and the user information of the service target flow to the advertisement window size writing unit 28 (step 302).

広告ウィンドウサイズ書き込み部２８は、ウィンドウサイズ算出部２７から通知されたウィンドウサイズの値を、フロー識別・振り分け部２２からのＡＣＫパケットのウィンドウフィールドに書き込む（ステップ３０３）。   The advertisement window size writing unit 28 writes the window size value notified from the window size calculation unit 27 in the window field of the ACK packet from the flow identification / distribution unit 22 (step 303).

広告ウィンドウサイズ書き込み部２８で広告ウィンドウサイズが書き込まれたＡＣＫパケットはデータ送信部２４に送られ、データ送信部２４から送信される。   The ACK packet in which the advertisement window size is written by the advertisement window size writing unit 28 is sent to the data transmission unit 24 and transmitted from the data transmission unit 24.

本発明のノード装置を用いたデータ送信システムの実施の一形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the data transmission system using the node apparatus of this invention. 図１に示したエッジノードの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the edge node shown in FIG. 図２に示したエッジノードにおいて、往復伝播遅延時間を計測する時のブロック間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。FIG. 3 is a sequence diagram showing exchange of signals between blocks when measuring round-trip propagation delay time in the edge node shown in FIG. 2. 図２に示したフロー識別・振り分け部によるパケット振り分けを説明するための図である。It is a figure for demonstrating packet distribution by the flow identification and distribution part shown in FIG. 図２に示したエッジノードにおいてウィンドウサイズを算出する時のブロック間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。FIG. 3 is a sequence diagram showing exchange of signals between blocks when a window size is calculated in the edge node shown in FIG. 2. 図２に示したエッジノードにおいてＡＣＫパケットに広告ウィンドウサイズを書き込む時のブロック間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。FIG. 3 is a sequence diagram showing signal exchange between blocks when writing an advertisement window size in an ACK packet in the edge node shown in FIG. 2.

符号の説明Explanation of symbols

１１，１２ エッジノード
１３ 帯域管理サーバ
１４ データ送信端末
１５ データ受信端末
１６ 帯域保証ネットワーク
１７ 往復伝搬遅延時間
２１ データ受信部
２２ フロー識別・振り分け部
２３ 伝搬遅延時間算出部
２４ データ送信部
２５ 帯域情報保持部
２６ フロー情報保持部
２７ ウィンドウサイズ算出部
２８ 広告ウィンドウサイズ書き込み部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 12 Edge node 13 Band management server 14 Data transmission terminal 15 Data reception terminal 16 Band guarantee network 17 Round-trip propagation delay time 21 Data reception part 22 Flow identification and distribution part 23 Propagation delay time calculation part 24 Data transmission part 25 Band information holding | maintenance 26 Flow information holding unit 27 Window size calculating unit 28 Advertising window size writing unit

Claims (6)

データ送信端末からデータ受信端末へデータを送信できる帯域が保証された帯域保証ネットワークにおいて前記データ送信端末と前記データ受信端末の間に配置されるノード装置であって、
前記データ送信端末から送信されたデータについてサービス対象フローを識別してフローを振り分けるフロー識別・振り分け部と、
前記サービス対象フローのデータと該データに対する確認応答パケットとの対応づけにより、前記データ送信端末と前記データ受信端末との間における伝播遅延時間を算出する伝播遅延時間算出部と、
前記帯域保証ネットワークにて前記データ送信端末から前記データ受信端末へのフローに割り当てられた保証帯域と、前記伝播遅延時間算出部にて算出された伝播遅延時間とに基づいて、前記データ送信端末から前記データ受信端末に送信されるデータが前記保証帯域以内の帯域となるウィンドウサイズを算出するウィンドウサイズ算出部と、
前記ウィンドウサイズ算出部にて算出されたウィンドウサイズを前記データ送信端末に通知するウィンドウサイズ書き込み部とを有するノード装置。 A node device arranged between the data transmitting terminal and the data receiving terminal in a bandwidth guaranteed network in which a band capable of transmitting data from the data transmitting terminal to the data receiving terminal is guaranteed;
A flow identification / distribution unit that identifies a service target flow for data transmitted from the data transmission terminal and distributes the flow;
A propagation delay time calculating unit for calculating a propagation delay time between the data transmitting terminal and the data receiving terminal by associating the data of the service target flow with an acknowledgment packet for the data;
Based on the guaranteed bandwidth allocated to the flow from the data transmitting terminal to the data receiving terminal in the bandwidth guaranteed network and the propagation delay time calculated by the propagation delay time calculating unit, from the data transmitting terminal A window size calculator that calculates a window size at which data transmitted to the data receiving terminal is within the guaranteed bandwidth; and
A node device comprising: a window size writing unit that notifies the data transmission terminal of the window size calculated by the window size calculation unit. 請求項１に記載のノード装置において、
前記保証帯域を保持する帯域情報保持部と、
前記サービス対象フローのコネクション情報及び前記伝播遅延時間算出部にて算出された伝播遅延時間を記憶するフロー情報保持部とを有し、
前記ウィンドウサイズ算出部は、前記帯域情報保持部に保持されている前記保証帯域と、前記フロー情報保持部に記憶された伝播遅延時間とに基づいて前記ウィンドウサイズを算出するノード装置。 The node device according to claim 1,
A bandwidth information holding unit for holding the guaranteed bandwidth;
A flow information holding unit for storing the connection information of the service target flow and the propagation delay time calculated by the propagation delay time calculation unit;
The window size calculation unit is a node device that calculates the window size based on the guaranteed band held in the band information holding unit and the propagation delay time stored in the flow information holding unit. 請求項１または請求項２に記載のノード装置において、
前記伝播遅延時間算出部は、前記サービス対象フローのデータパケット内のシーケンスナンバーと前記サービス対象フローの確認応答パケット内のＡＣＫナンバーを保持するテーブルを有し、該テーブル内のシーケンスナンバーとＡＣＫナンバーとの対応づけに基づいて前記伝播遅延時間を算出するノード装置。 In the node device according to claim 1 or 2,
The propagation delay time calculation unit has a table that holds a sequence number in a data packet of the service target flow and an ACK number in an acknowledgment packet of the service target flow, and the sequence number and ACK number in the table A node device that calculates the propagation delay time based on the association of データ送信端末からデータ受信端末へデータを送信できる帯域が保証された帯域保証ネットワークにおいて前記データ送信端末から前記データ受信端末へのデータ送信の帯域を制御する帯域制御方法であって、
前記データ送信端末から送信されたデータについてサービス対象フローを識別してフローを振り分ける処理と、
前記サービス対象フローのデータと該データに対する確認応答パケットとの対応づけにより、前記データ送信端末と前記データ受信端末との間における伝播遅延時間を算出する処理と、
前記帯域保証ネットワークにて前記データ送信端末から前記データ受信端末へのフローに割り当てられた保証帯域と、前記算出された伝播遅延時間とに基づいて、前記データ送信端末から前記データ受信端末に送信されるデータが前記保証帯域以内の帯域となるウィンドウサイズを算出する処理と、
前記算出されたウィンドウサイズを前記データ送信端末に通知する処理とを有する帯域制御方法。 A bandwidth control method for controlling a bandwidth of data transmission from the data transmission terminal to the data reception terminal in a bandwidth guarantee network in which a bandwidth capable of transmitting data from the data transmission terminal to the data reception terminal is guaranteed,
A process of identifying a service target flow for data transmitted from the data transmission terminal and distributing the flow;
A process of calculating a propagation delay time between the data transmitting terminal and the data receiving terminal by associating the data of the service target flow with an acknowledgment packet for the data;
Based on the guaranteed bandwidth allocated to the flow from the data transmitting terminal to the data receiving terminal in the bandwidth guaranteed network and the calculated propagation delay time, the data is transmitted from the data transmitting terminal to the data receiving terminal. Processing to calculate a window size in which the data to be within the guaranteed bandwidth,
A bandwidth control method comprising: notifying the data transmission terminal of the calculated window size. 請求項４に記載の帯域制御方法において、
前記保証帯域を保持する処理と、
前記サービス対象フローのコネクション情報及び前記算出された伝播遅延時間を記憶する処理と、
前記保持されている前記保証帯域と、前記記憶された伝播遅延時間とに基づいて前記ウィンドウサイズを算出する処理とを有する帯域制御方法。 The bandwidth control method according to claim 4, wherein
A process for maintaining the guaranteed bandwidth;
Processing for storing the connection information of the service target flow and the calculated propagation delay time;
A bandwidth control method comprising: processing for calculating the window size based on the guaranteed bandwidth that is held and the stored propagation delay time. 請求項４または請求項５に記載の帯域制御方法において、
前記サービス対象フローのデータパケット内のシーケンスナンバーと前記サービス対象フローの確認応答パケット内のＡＣＫナンバーを保持しておき、該シーケンスナンバーとＡＣＫナンバーとの対応づけに基づいて前記伝播遅延時間を算出する帯域制御方法。 In the band control method according to claim 4 or 5,
The sequence number in the data packet of the service target flow and the ACK number in the acknowledgment packet of the service target flow are held, and the propagation delay time is calculated based on the correspondence between the sequence number and the ACK number Bandwidth control method.
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