JP2013034164A - 中継装置、中継方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】通信パケットを中継する中継装置は、入力としての前記通信パケットを受信する入力部と、複数のキューを備え、受信した通信パケットを一時的に蓄積するバッファ部と、受信した通信パケットを、通信パケットの受け渡しに関する受渡情報を用いて、出力が入力に対して集約される所定の関数によって求められた値に応じて、複数のキューのいずれかへ振り分けて格納する振分部と、キューごとに帯域を制御して、複数のキューに蓄積された通信パケットを送信のために出力する帯域制御部とを備える。
【選択図】図2
Description
[適用例1]通信パケットを中継する中継装置であって、
入力としての前記通信パケットを受信する入力部と、
複数のキューを備え、前記受信した通信パケットを一時的に蓄積するバッファ部と、
該通信パケットの受け渡しに関する受渡情報を入力値として、出力が入力に対して集約される所定の関数によって求められた値に応じて、前記受信した通信パケットを前記複数のキューのいずれかへ振り分けて格納する振分部と、
前記キューごとに帯域を制御して、前記複数のキューに蓄積された通信パケットを送信のために出力する帯域制御部と
を備えた中継装置。
かかる構成の中継装置によれば、受信した通信パケットが、受渡情報に基づいて複数のキューに分散化される。このため、輻輳時の通信パケットの廃棄の影響をキューごとに分離することができる。その結果、輻輳の影響がトラフィック全体に及ぶことを抑制して、通信品質を確保することができる。しかも、フローごとにキューを確保する必要がないので、キューとして用いるバッファの容量を抑制することができる。
かかる構成の中継装置によれば、受信した通信パケットが、宛先情報に基づいて複数のキューに分散化される。このため、輻輳時の通信パケットの廃棄の影響をキューごとに分離することができる。その結果、特定の宛先に起因して輻輳が生じた場合に、その影響がトラフィック全体に及ぶことを抑制することができる。
かかる構成の中継装置によれば、受信した通信パケットが、ポート情報に基づいて複数のキューに分散化される。このため、輻輳時の通信パケットの廃棄の影響をキューごとに分離することができる。その結果、特定の送信元に起因して輻輳が生じた場合に、その影響がトラフィック全体に及ぶことを抑制することができる。
かかる構成の中継装置によれば、受信した通信パケットが、宛先情報とポート情報とに基づいて複数のキューに分散化される。このため、輻輳時の通信パケットの廃棄の影響をキューごとに分離することができる。その結果、特定の宛先および/または送信元に起因して輻輳が生じた場合に、その影響がトラフィック全体に及ぶことを抑制することができる。
かかる構成の中継装置は、複数のキューが階層的に構成され、第1の値に応じた通信パケットの振り分けと、第2の値に応じた通信パケットの振り分けとを段階的に行うので、各振り分けプロセスを単純化することができる。
かかる構成の中継装置は、複数のキューのいずれかにおいて、輻輳による通信パケットの廃棄量が所定値以上となると、通信パケットの振り分けに用いる所定の関数を変更する。したがって、所定の関数を用いた通信パケットの分散化に結果的に偏りが生じた場合に、当該偏りを是正することが可能となる。
かかる構成の中継装置は、通信パケットを受信した入力用物理ポートに応じて、受信した通信パケットを、複数のキューのいずれかへ振り分けて格納し、キューごとに帯域を制御して、複数のキューに蓄積された通信パケットを送信のために出力する。したがって、受信した通信パケットが、通信パケットを受信した入力用物理ポートに基づいて複数のキューに分散化されるので、特定の送信元に起因して輻輳が生じた場合に、その影響がトラフィック全体に及ぶことを抑制することができる。しかも、フローごとにキューを確保する必要がないので、キューとして用いるバッファの容量を抑制することができる。
[適用例8]複数のキューを備える中継装置が通信パケットを中継する中継方法であって、通信パケットを受信し、前記受信した通信パケットの受け渡しに関する受渡情報を用いて、出力が入力に対して集約される所定の関数によって求められた値に応じて、前記複数のキューに対して分散的に振り分けて、前記通信パケットを該複数のキューに格納し、前記キューごとに帯域を制御して、前記複数のキューに蓄積された通信パケットを送信する中継方法。
かかる構成の中継装置は、重要度判定部を備え、輻輳状態と判定されたキューへ振り分けられる通信パケットの重要度に応じて廃棄優先度を付加することができるため、重要度が高い通信パケットは廃棄優先度が高く設定され、重要度が低い通信パケットは廃棄優先度が低く設定されるようになり、重要度が高い通信パケットが廃棄されにくくすることができる。また、重要度判定部が処理するのは輻輳状態と判定されたキューへ振り分けられる通信パケットに限定されるため、重要度判定部は全ての通信パケットを処理できる処理能力を備える必要がなく、装置コストの増加を抑える効果もある。
かかる構成の中継装置は、複数のキューのいずれかにおいて、輻輳度が所定値以上となると、通信パケットの振り分けに用いる所定の関数を変更する。したがって、所定の関数を用いた通信パケットの分散化に結果的に偏りが生じた場合に、当該偏りを是正することが可能となる。
[適用例12]適用例11に記載の中継装置であって、前記優先度判定部は、通信パケットのヘッダ情報から転送優先度を決定し、前記振分部は、前記キュー定義部によって前記転送優先度に対して定められたキューの範囲に前記通信パケットを振り分ける、中継装置。
かかる適用例11,12の構成の中継装置によれば、優先度判定部を備えて、通信パケットの転送優先度を判定して、キュー定義部に従い、転送優先度別に振り分けるキューの範囲を分別するため、高優先のパケットを少ない遅延で優先送信しつつ、各優先度においてキューとして用いるバッファ部130の容量を抑制することができる。
本発明の実施例について説明する。
A−1.ネットワーク構成:
本発明の中継装置の実施例としてのルータRT1,RT2を用いたネットワークの構成例を、通信システム20として図1に示す。通信システム20は、動画等のコンテンツをストリーミングによってユーザに提供するネットワークシステムである。図示するように、通信システム20は、サーバSV1,SV2と、ルータRT1〜RT5と、パーソナルコンピュータPC1〜PC3とを備えている。
ルータRT1,RT2の概略構成と、通信パケットの平滑化制御とについて説明する。ルータRT1,RT2は、本実施例においては同一構成であるので、以下では、特に断る場合を除いて、ルータRT1の構成について説明する。ルータRT1の概略構成を図2に示す。ルータRT1は、入力部110と振分部120とバッファ部130と帯域制御部140と出力部150と廃棄検出部160と関数変更部170とを備えている。
上述したルータRT1,RT2は、受信した通信パケットの受け渡しに関する受渡情報を入力値として、出力が入力に対して集約される所定の関数によって求められた値に応じて、受信した通信パケットを、複数のキューQ1〜Qnのいずれかへ振り分けて格納する。そして、ルータRT1,RT2は、キューQ1〜Qnごとに帯域を制御して、複数のキューQ1〜Qnに蓄積された通信パケットを出力部150に出力する。このため、受信した通信パケットが、受渡情報に基づいて分散化されて、複数のキューQ1〜Qnに格納される。したがって、輻輳時の通信パケットの廃棄の影響をキューQ1〜Qnごとに分離することができる。その結果、輻輳の影響がトラフィック全体に及ぶことを抑制して、通信品質を確保することができる。しかも、フローごとにキューを確保する必要がないので、キューとして用いるバッファ部130の容量を抑制することができる。換言すれば、同時サポート可能なフロー数に制限がないので、多数のユーザに対して、サーバSV1,SV2から所定の品質のサービスを提供することができ、汎用性が向上する。また、フローごとにキューを割り当てる必要がないので、フロー定義等の定義情報の設定工数を低減し、ネットワーク運用者の負荷を軽減することができる。
本発明の第2実施例について説明する。第2実施例としてのルータRT1は、宛先情報とポート情報とに基づいて通信パケットの振り分けを行う点が第1実施例と異なり、その他の点については、第1実施例と同様である。第2実施例としてのルータRT1の概略構成を図3に示す。図3の説明においては、第1実施例(図2参照)と同一の構成要素については、図2と同一の符号を付して、説明を省略する。また、2つの構成要素が第1実施例の1つの構成要素に対応する場合には、対応する第1実施例の構成に付した符号の末尾に「a」,「b」を付してこれらを区別し、説明を簡略化する。図3に示すように、第2実施例としてのルータRT1は、入力部110,振分部120a,120b、バッファ部130a,130b、帯域制御部140a,140b、出力部150、廃棄検出部160a,160b、関数変更部170a,170bを備えている。
C−1.装置構成
本発明の第3実施例について説明する。第3実施例としてのルータRT1は、輻輳状態と判定されたキューへ振り分けられる通信パケットを重要度判定部190に転送し、通信パケットの重要度に応じて廃棄優先度を変更する点が第1実施例と大きく異なる。以下、具体的に説明する。
重要度判定部190を備えない従来のルータでは、輻輳発生時に重要度に無関係にパケットが廃棄される。このため、例えば、端末PC1〜3に届くフローから映像を再生する場合に、映像の基本的な輪郭を表す低周波成分も確率的に廃棄され、視聴者のQoE(Quality of Exprience)が大きく低下していた。
D−1.装置構成
本発明の第4実施例について説明する。第4実施例としてのルータRT1は、通信パケットのヘッダ情報から転送優先度を判定して、転送優先度に応じて通信パケットを振分けるキューの範囲を限定する点で第1実施例と大きく異なる。
第4実施例では、優先度判定部123を備えて、通信パケットの転送優先度を判定して、キュー定義部124に従い、転送優先度別に振り分けるキューの範囲を分別し、帯域制御部140が転送優先度が高いキューの通信パケットを優先的に読み出すように帯域制御する。これにより、高優先のパケットを保護しつつ、各優先度においてキューとして用いるバッファ部130の容量を抑制することができる。
上述した実施例の変形例について説明する。
E−1.変形例1:
上述した実施形態においては、ルータRT1,RT2が、送信先情報として、宛先IPアドレスを用いて通信パケットの振り分けを行う構成について示したが、送信先情報は、宛先IPアドレスに限るものではなく、通信パケットの送信先に応じて定まる情報であればよい。例えば、ルータRT1,RT2が転送するフレームがイーサネット(登録商標)のフレームである場合には、宛先MACアドレスを送信先情報として用いてもよい。あるいは、TCPヘッダに含まれる送信先ポート番号を送信先情報として用いてもよい。サーバSV1,SV2は、通信パケットの宛先ごとに送信先ポート番号を個別に設定することが多いので、こうしても、宛先に応じて通信パケットの振り分けを行うことができる。あるいは、ルータRT1,RT2がVLAN(Virtual LAN)をサポートしている場合には、VLAN番号を送信先情報として用いてもよい。VLAN番号は、例えば、ヘッダに付加されるVLANタグを参照して取得することができる。
上述の実施形態においては、サーバSV1,SV2に直接的に接続されるルータRT1と、家庭ネットワークに最も近いルータRT2とにおいて、宛先情報やポート情報に基づく帯域制御を行う構成について示したが、係る構成をルータRT1とルータRT2との間に設置されるルータに適用してもよい。こうしても、上述した効果をある程度奏することができる。
上述の実施形態においては、ポート情報を入力値として所定の関数によって求められた値に応じて、通信パケットを複数のキューへの振り分ける構成について示したが、通信パケットを受信した物理ポートに応じて、直接的に振り分け先のキューを決定する構成としてもよい。こうしても、ルータRT1の備える物理ポート数が少ない場合には、簡単な構成で、通信パケットの送信元のトラフィックに起因して輻輳が生じた場合に、その影響がトラフィック全体に及ぶことを抑制することができる。なお、この場合、物理ポート数とキューの数とは同一にしなくてもよい。例えば、物理ポート2つごとに、キューを1つ割り当てる構成としてもよい。
上述したルータRT1,RT2の構成要素のうち、ハードウェアで構成した要素の一部または全部をソフトウェアで実現する構成としてもよいし、ソフトウェアで構成した要素の一部または全部をハードウェアで実現する構成としてもよい。
110…入力部
120,120a,120b…振分部
121…宛先判定部
122…ポート判定部
123…優先度判定部
124…キュー定義部
130,130a,130b…バッファ部
140,140a,140b…帯域制御部
150…出力部
160,160a,160b…廃棄検出部
170,170a,170b…関数変更部
180…処理変更部
190…重要度判定部
A〜C…家庭
NT…ネットワーク
PC1〜PC3…パーソナルコンピュータ
RT1〜RT5…ルータ
SV1,SV2…サーバ
Claims (12)
- 通信パケットを中継する中継装置であって、
入力としての前記通信パケットを受信する入力部と、
複数のキューを備え、前記受信した通信パケットを一時的に蓄積するバッファ部と、
該通信パケットの受け渡しに関する受渡情報を入力値として、出力が入力に対して集約される所定の関数によって求められた値に応じて、前記受信した通信パケットを前記複数のキューのいずれかへ振り分けて格納する振分部と、
前記キューごとに帯域を制御して、前記複数のキューに蓄積された通信パケットを送信のために出力する帯域制御部と
を備えた中継装置。 - 前記受渡情報は、受け付けた通信パケットのヘッダ情報に含まれ、該通信パケットの送信先に応じて定まる送信先情報である請求項1記載の中継装置。
- 請求項1記載の中継装置であって、
前記入力部は、複数の入力用物理ポートを備え、
前記受渡情報は、前記複数の入力用物理ポートのうちの、前記通信パケットを受け付けた前記入力用物理ポートを識別可能なポート情報である
中継装置。 - 請求項1記載の中継装置であって、
前記入力部は、複数の入力用物理ポートを備え、
前記振分部は、前記受け付けた通信パケットのヘッダ情報に含まれ、該通信パケットの送信先に応じて定まる送信先情報を前記受渡情報として用いて、前記所定の関数としての第1の関数によって求められた第1の値と、前記複数の入力用物理ポートのうちから、前記通信パケットを受け付けた前記入力用物理ポートを識別可能なポート情報を前記受渡情報として用いて、前記所定の関数としての第2の関数によって求められた第2の値とに応じて、前記通信パケットの振り分けを行う
中継装置。 - 請求項4記載の中継装置であって、
前記複数のキューは、複数の階層で構成され、
前記振分部は、前記第1の値に応じて、前記複数の階層のうちの1つの階層の複数のキューに対して前記通信パケットを振り分ける第1の処理と、前記第2の値に応じて、他の階層の複数のキューに対して前記通信パケットを振り分ける第2の処理とを段階的に行う
中継装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか記載の中継装置であって、
更に、前記複数のキューにおける輻輳による前記通信パケットの廃棄量を前記キューごとに検出する廃棄検出部と、
前記キューごとに検出した廃棄量のいずれかが所定値以上である場合に、前記所定の関数を、予め用意した他の関数に変更する関数変更部と
を備えた中継装置。 - 通信パケットを中継する中継装置であって、
複数の入力用物理ポートを備え、
入力としての前記通信パケットを受信する入力部と、複数のキューを備え、
前記受信した通信パケットを一時的に蓄積するバッファ部と、前記複数の入力用物理ポートのうちの前記通信パケットを受信した入力用物理ポートに応じて、前記受信した通信パケットを前記複数のキューのいずれかへ振り分けて格納する振分部と、
前記キューごとに帯域を制御して、前記複数のキューに蓄積された通信パケットを送信のために出力する帯域制御部とを備えた中継装置。 - 複数のキューを備える中継装置が通信パケットを中継する中継方法であって、
通信パケットを受信し、
前記受信した通信パケットの受け渡しに関する受渡情報を用いて、出力が入力に対して集約される所定の関数によって求められた値に応じて、前記複数のキューに対して分散的に振り分けて、前記通信パケットを該複数のキューに格納し、
前記キューごとに帯域を制御して、前記複数のキューに蓄積された通信パケットを送信する
中継方法。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか記載の中継装置であって、
更に、前記複数のキューにおける輻輳度を前記キュー毎に検出する輻輳検出部と、
通信パケットのヘッダ情報に基づいて重要度を判定する重要度判定部と、を備え、
前記輻輳検出部において前記キューごとに検出した輻輳度のいずれかが所定値以上であると判断された場合に、
前記振分部は、前記輻輳度が所定値以上であると判断したキューに振り分ける通信パケットを前記重要度判定部に転送し、
前記重要度判定部は、前記振分部から転送された通信パケットの重要度を判定し、判定した重要度に基づいて前記通信パケットの廃棄優先度を決定し、決定した廃棄優先度を前記通信パケットに付加して前記振分部に転送し、
前記振分部は、前記重要度が付加された通信パケットを前記複数のキューのいずれかへ振り分け、
前記バッファ部は、前記振分部から振り分けられた通信パケットに付加された廃棄優先度を参照し、前記廃棄優先度と前記廃棄優先度に対応して定められた閾値とに基づいて、前記通信パケットをキューに格納するか否かを判断する、中継装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか記載の中継装置であって、
更に、前記複数のキューにおける輻輳度を前記キュー毎に検出する輻輳検出部と、
前記キューごとに検出した輻輳度のいずれかが所定値以上である場合に、前記所定の関数を、予め用意した他の関数に変更する関数変更部と
を備えた中継装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか記載の中継装置であって、
前記入力部が受信した通信パケットのヘッダ情報に含まれる値から前記通信パケットの転送優先度を決定する優先度判定部と、
前記転送優先度毎に振り分けるキューの範囲を定義するキュー定義部とを備える中継装置。 - 請求項11に記載の中継装置であって、
前記優先度判定部は、通信パケットのヘッダ情報から転送優先度を決定し、
前記振分部は、前記キュー定義部によって前記転送優先度に対して定められたキューの範囲に前記通信パケットを振り分ける、中継装置。
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