JP4382610B2

JP4382610B2 - Communication terminal, communication system, and congestion control method

Info

Publication number: JP4382610B2
Application number: JP2004245522A
Authority: JP
Inventors: 健太郎齋藤; 健五十嵐
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-08-25
Also published as: JP2006067109A

Description

本発明は、輻輳制御を行う通信端末および通信システム並びに輻輳制御方法に関する。 The present invention relates to a communication terminal, a communication system, and a congestion control method that perform congestion control.

ＴＣＰの輻輳制御方式として広く使われているものに、ＴＣＰＮｅｗＲｅｎｏとＴＣＰＦａｃｋがある（例えば、非特許文献１参照）。これらの既存ＴＣＰの輻輳制御方式では、パケット伝搬遅延に基づいて、送信速度が変更される。ここで、パケット伝搬遅延は、パケットを送った場合にその受信確認が届くまでの時間であり、具体的にはＲＴＴ(Round Trip Time)により表される。また、送信速度は、具体的には輻輳ウインドウサイズ（ＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＷｉｎｄｏｗＳｉｚｅ）（以下、ｃｗｎｄと呼ぶ）により表される。
（１）パケットロスが発生していない場合
ｃｗｎｄ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ＋１（１）
（２）パケットロスが発生した場合
ｃｗｎｄ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ／２（２）
既存ＴＣＰにおけるｃｗｎｄの時間推移について、図１を参照して説明する。 TCP New Reno and TCP Fack are widely used as TCP congestion control methods (see, for example, Non-Patent Document 1). In these existing TCP congestion control methods, the transmission rate is changed based on the packet propagation delay. Here, the packet propagation delay is a time until a reception confirmation arrives when a packet is sent, and is specifically represented by RTT (Round Trip Time). The transmission rate is specifically represented by a congestion window size (hereinafter referred to as cwnd).
(1) When packet loss has not occurred cwnd_next = cwnd + 1 (1)
(2) When packet loss occurs cwnd_next = cwnd / 2 (2)
The time transition of cwnd in the existing TCP will be described with reference to FIG.

送信者は、パケットロスを経験しない場合には送信速度を徐々に増大させ、ネットワークに輻輳が発生しパケットロスを経験した場合には送信速度を大きく減少させる。したがって、既存ＴＣＰでは、「ａ」に示されるように、ネットワークの帯域を有効利用できていない領域、すなわち未使用のネットワーク帯域が存在する。 When the sender does not experience packet loss, the transmission rate is gradually increased, and when the network is congested and experiences packet loss, the transmission rate is greatly reduced. Therefore, in the existing TCP, as indicated by “a”, there is an area where the network bandwidth cannot be effectively used, that is, an unused network bandwidth.

一方、既存ＴＣＰよりもネットワークの帯域を高効率に利用するＴＣＰとして、ＴＣＰＶｅｇａｓが提案されている（例えば、非特許文献２参照）。 On the other hand, TCP Vegas has been proposed as TCP that uses the network bandwidth more efficiently than existing TCP (see, for example, Non-Patent Document 2).

ＴＣＰＶｅｇａｓでは、送信者は、受信者との間のＲＴＴの増加を輻輳発見に用いる。ネットワークが輻輳し始めると、ルータのキューイング遅延が増大しＲＴＴが増加し始める。送信者は、ＲＴＴが増加した時点でデータの送信速度を抑えるので、輻輳を防止しネットワークを有効に利用することができる。 In TCP Vegas, the sender uses the increase in RTT with the receiver for congestion discovery. As the network begins to congest, the router queuing delay increases and the RTT begins to increase. Since the sender suppresses the data transmission rate when the RTT increases, congestion can be prevented and the network can be used effectively.

ここで、ＴＣＰＶｅｇａｓの動作原理について説明する。 Here, the operating principle of TCP Vegas will be described.

まず、ネットワークが全く輻輳していない場合の送信者と受信者との間のＲＴＴをＲＴＴｂａｓｅと定義する。通常、送信者はＲＴＴを常に測定しており、測定されたＲＴＴのうち最も小さい値であるＲＴＴをＲＴＴｂａｓｅとして用いる。ネットワークが輻輳し始めると、ボトルネックとなるルータ（以下、ボトルネックルータと呼ぶ）によるパケットのキューイング遅延（以下、Ｄと呼ぶ）が発生し、ＲＴＴが増大する。すなわち、式（３）が成り立つ。
ＲＴＴ＝ＲＴＴｂａｓｅ＋Ｄ（３）
送信者は、１ＲＴＴに１度、以下の式（４）により定義されるＤｉｆｆを計算する。
Ｄｉｆｆ＝（ｃｗｎｄ／ＲＴＴｂａｓｅ−ｃｗｎｄ／ＲＴＴ）×ＲＴＴｂａｓｅ（４）
式（４）に式（３）を代入し、以下の計算を行う。ただし、Ｔ＝ｃｗｎｄ/ＲＴＴとする。このＴは、送信者のデータの送信速度に等しい。
Ｄｉｆｆ＝（ｃｗｎｄ／ＲＴＴｂａｓｅ−ｃｗｎｄ／ＲＴＴ）×ＲＴＴｂａｓｅ
＝（ｃｗｎｄ／ＲＴＴｂａｓｅ−ｃｗｎｄ／(ＲＴＴｂａｓｅ＋Ｄ)）×ＲＴＴｂａｓｅ（５）
＝ｃｗｎｄ／ＲＴＴ×Ｄ
＝Ｔ×Ｄ
ここで、Ｄｉｆｆについて、図２を参照して説明する。 First, RTT between the sender and the receiver when the network is not congested is defined as RTTbase. Usually, the sender always measures the RTT, and uses the RTT which is the smallest value among the measured RTTs as the RTT base. When the network starts to be congested, a packet queuing delay (hereinafter referred to as D) due to a bottleneck router (hereinafter referred to as a bottleneck router) occurs, and RTT increases. That is, Expression (3) is established.
RTT = RTTbase + D (3)
The sender calculates Diff defined by the following equation (4) once in 1 RTT.
Diff = (cwnd / RTTbase−cwnd / RTT) × RTTbase (4)
Substituting equation (3) into equation (4), the following calculation is performed. However, T = cwnd / RTT. This T is equal to the transmission rate of the sender's data.
Diff = (cwnd / RTTbase-cwnd / RTT) × RTTbase
= (Cwnd / RTTbase-cwnd / (RTTbase + D)) × RTTbase (5)
= Cwnd / RTT x D
= TxD
Here, Diff will be described with reference to FIG.

Ｄｉｆｆは、送信者がボトルネックルータのバッファにキューイングさせているパケット量に等しい。送信者は、送信速度Ｔでデータパケットを常に送信している。ルータには、全てのパケットがＤ秒間、そのバッファにキューイングされている。したがって、平均Ｄｉｆｆ＝Ｔ×Ｄの量のパケットが常にルータのバッファにバッファリングされている。このＤは、ＲＴＴの変動から測定することができる。 Diff is equal to the amount of packets queued in the buffer of the bottleneck router by the sender. The sender always transmits data packets at the transmission rate T. At the router, all packets are queued in its buffer for D seconds. Therefore, an average amount of Diff = T × D packets are always buffered in the router buffer. This D can be measured from the variation of RTT.

ＴＣＰＶｅｇａｓでは、送信者はＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅに入った後は、１ＲＴＴに１度、このＤｉｆｆを計算し、以下の方法で、ｃｗｎｄが変更される。
（１）Ｄｉｆｆ＜α（αはデフォルトでは１）
ｃｗｎｄ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ＋１（６）
（２）β＜Ｄｉｆｆ（βはデフォルトでは３）
ｃｗｎｄ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ−１（７）
ＴＣＰＶｅｇａｓでは、既存ＴＣＰと違い、ＲＴＴの変動情報を見ながらネットワークに常に一定の負荷をかけるようにデータ送信速度が決定される。そのため、ネットワークを高効率に利用することが可能である。 In TCP Vegas, the sender calculates this Diff once in 1 RTT after entering into the Congestion Aviation, and cwnd is changed by the following method.
(1) Diff <α (α is 1 by default)
cwnd_next = cwnd + 1 (6)
(2) β <Diff (β is 3 by default)
cwnd_next = cwnd-1 (7)
In TCP Vegas, unlike the existing TCP, the data transmission speed is determined so that a constant load is always applied to the network while viewing the variation information of the RTT. Therefore, it is possible to use the network with high efficiency.

また、ＳｐｅｅｄｙＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌも提案されている（例えば、非特許文献３参照）。ＳｐｅｅｄｙＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌでは、ＴＣＰＶｅｇａｓにおいて、ネットワークの輻輳状況の変化に迅速に追従するために、式（６）、式（７）が式（８）のように変更される。
（１）Ｄｉｆｆ＜α、もしくはβ＜Ｄｉｆｆ
ｃｗｎｄ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ+ε(δ−Ｄｉｆｆ) （８）
ただし、δ＝（α＋β）／２である。ＳｐｅｅｄｙＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌでは、Ｄｉｆｆをδに近づけるように輻輳制御が行われる。また、Ｄｉｆｆが理想値δから離れていればいる程、急激にｃｗｎｄを変化させることができ、ネットワークの急激な輻輳状況の変化に追従させることができる。 Also, Speedy Congestion Control has been proposed (for example, see Non-Patent Document 3). In the Speedy Congestion Control, Expression (6) and Expression (7) are changed to Expression (8) in order to quickly follow the change in the congestion state of the network in TCP Vegas.
(1) Diff <α or β <Diff
cwnd_next = cwnd + ε (δ−Diff) (8)
However, δ = (α + β) / 2. In Speedy Congestion Control, congestion control is performed so that Diff approaches δ. Further, as the Diff is away from the ideal value δ, the cwnd can be changed abruptly, and the change in the network congestion can be followed rapidly.

しかし、既存ＴＣＰ、ＴＣＰＶｅｇａｓとも、もとは数Ｍｂｐｓ程度の低速通信のために作られたプロトコルであり、光ファイバなどを用いたギガビット級の広帯域なネットワークでは、ネットワークの帯域を十分に利用できない。 However, both existing TCP and TCP Vegas are originally protocols for low-speed communication of about several Mbps, and a gigabit-class broadband network using optical fibers or the like cannot sufficiently use the network bandwidth. .

これらの既存ＴＣＰでは、図３（ａ）に示すように、ネットワークが輻輳していない間は徐々にｃｗｎｄを増加させていく。しかし、ｃｗｎｄの増加のスピードが遅いため広帯域なネットワークでは、最大速度に達するまでに非常に長い時間がかかる。 In these existing TCPs, as shown in FIG. 3A, cwnd is gradually increased while the network is not congested. However, since the increase speed of cwnd is slow, it takes a very long time to reach the maximum speed in a broadband network.

これらの問題を解決するために、Ｈｉｇｈ−ＳｐｅｅｄＴＣＰが提案されている（例えば、非特許文献４参照）。 In order to solve these problems, High-Speed TCP has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 4).

Ｈｉｇｈ−ＳｐｅｅｄＴＣＰは、図３（ｂ）に示すように、既存ＴＣＰのｃｗｎｄの増加率を大きくしたものである。Ｈｉｇｈ−ＳｐｅｅｄＴＣＰでは、ｃｗｎｄを従来のものよりも急激に増加させ、またパケットロスが発生した場合においても既存ＴＣＰほどｃｗｎｄを減少させない。このため、広帯域なネットワーク環境でも、ネットワークの帯域を速やかに利用することが可能である。
W.Richard Stevens,”TCP/IP Illustrated, Volume 1: The Protocols” Addison-Wesley,1994 Charalampos(Babis) Samios, Mary K. Vernon,”Modeling the throughput of TCP Vegas”, ACM SIGMETRICS, 2003 齋藤健太郎、五十嵐健、川上博、“ＴＣＰＶｅｇａｓの輻輳制御の改良手法の提案と評価”、電子情報通信学会ＮＳ研究会２００４年３月 S.Floyd, “HighSpeed TCP for Large Congestion Windows（登録商標）”,IETF RFC 3649 2003 As shown in FIG. 3B, the High-Speed TCP is an increase in the cwnd increase rate of the existing TCP. In High-Speed TCP, cwnd is increased more rapidly than the conventional one, and even when packet loss occurs, cwnd is not reduced as much as existing TCP. For this reason, even in a broadband network environment, it is possible to quickly use the network bandwidth.
W. Richard Stevens, “TCP / IP Illustrated, Volume 1: The Protocols” Addison-Wesley, 1994 Charalampos (Babis) Samios, Mary K. Vernon, “Modeling the throughput of TCP Vegas”, ACM SIGMETRICS, 2003 Kentaro Saito, Ken Igarashi, Hiroshi Kawakami, "Proposal and Evaluation of Improved TCP Vegas Congestion Control", IEICE, NS Research Group March 2004 S.Floyd, “HighSpeed TCP for Large Congestion Windows (registered trademark)”, IETF RFC 3649 2003

しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。 However, the background art described above has the following problems.

既存ＴＣＰ、ＴＣＰＶｅｇａｓ、Ｈｉｇｈ−ＳｐｅｅｄｙＴＣＰが共存している場合には、ＴＣＰバージョン間の公平性の問題がある。 When existing TCP, TCP Vegas, and High-Speed TCP coexist, there is a problem of fairness among TCP versions.

最初に、既存ＴＣＰとＴＣＰＶｅｇａｓとの間の公平性の問題について説明する。ＴＣＰＶｅｇａｓは、単体で使用されている場合はＴＣＰＲｅｎｏよりもネットワークの帯域を高効率に利用することが可能である。しかし、ＴＣＰＶｅｇａｓは、既存ＴＣＰと共存した場合にフロー間の公平性を保てない問題がある。 First, the issue of fairness between existing TCP and TCP Vegas will be described. When TCP Vegas is used alone, it is possible to use the network bandwidth more efficiently than TCP Reno. However, TCP Vegas has a problem that it cannot maintain fairness between flows when it coexists with existing TCP.

例えば、図４に示すように、ＴＣＰＶｅｇａｓのフローと既存ＴＣＰのフローとが共通のボトルネックリンクを通して通信している場合、公平性の観点からは、２つのフロー間でボトルネックリンクの帯域を平等に分け合うべきである。しかし、実際にはこの様な状況では、既存ＴＣＰのフローがボトルネックリンクの帯域のほとんどを占有する。以下、この理由を説明する。 For example, as shown in FIG. 4, when the TCP Vegas flow and the existing TCP flow communicate via a common bottleneck link, the bandwidth of the bottleneck link between the two flows is reduced from the viewpoint of fairness. Should be shared equally. In reality, however, in such a situation, the existing TCP flow occupies most of the bandwidth of the bottleneck link. Hereinafter, the reason will be described.

既存ＴＣＰは、ボトルネックリンクが輻輳し最終的にパケットロスが発生するまでｃｗｎｄを増加させ、通信速度を増加させる。一方、ＴＣＰＶｅｇａｓは、ＲＴＴの変動からＤｉｆｆを計算し、ボトルネックルータのバッファが溢れないように通信速度を決定する。すなわち、ＴＣＰＶｅｇａｓは、輻輳の発生を早めに検知し、パケットロスが発生する前にｃｗｎｄを減少させようとする。よって、２つのフローが共存した場合、ＴＣＰＶｅｇａｓがｃｗｎｄを下げることによってボトルネックリンクの輻輳が緩和し、その結果輻輳によるパケットロスが発生しないので既存ＴＣＰはｃｗｎｄをますます増加させる、ということが繰り返される。この公平性の問題は、既存ＴＣＰとＳｐｅｅｄｙＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅとの間でも同様に生じる。 Existing TCP increases cwnd and increases the communication speed until the bottleneck link is congested and finally packet loss occurs. On the other hand, TCP Vegas calculates Diff from the variation of RTT and determines the communication speed so that the buffer of the bottleneck router does not overflow. That is, TCP Vegas detects the occurrence of congestion early and tries to decrease cwnd before packet loss occurs. Therefore, when two flows coexist, TCP Vegas lowers cwnd, thereby reducing bottleneck link congestion. As a result, packet loss due to congestion does not occur, so existing TCP increases cwnd more and more. Repeated. This fairness problem similarly occurs between the existing TCP and Speedy Congestion Aviation.

また、既存ＴＣＰとＨｉｇｈ−ＳｐｅｅｄＴＣＰとの間にも同様な公平性の問題がある。既存ＴＣＰはパケットロスが発生するまでｃｗｎｄを増加させ、パケットロスを経験した後にｃｗｎｄを大きく減少させる制御を行う。よって、ネットワークでのパケットロス率がＴＣＰの速度を決定する重要な要素の１つである。既存ＴＣＰとＨｉｇｈＳｐｅｅｄＴＣＰとが共存した場合、図３を参照して説明したように、Ｈｉｇｈ−ＳｐｅｅｄＴＣＰはｃｗｎｄの増加率が大きいので既存ＴＣＰよりも頻繁にネットワークを輻輳させる。この結果、ネットワークのパケットロス率が上昇し、既存ＴＣＰの通信速度が大きく低下する。つまり、ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＴＣＰは既存ＴＣＰが使い切れないネットワークの帯域を利用するだけでなく、既存ＴＣＰの通信を圧迫してネットワークの帯域の大半を占有する。 In addition, there is a similar fairness problem between the existing TCP and the High-Speed TCP. Existing TCP performs control to increase cwnd until packet loss occurs, and to greatly decrease cwnd after experiencing packet loss. Therefore, the packet loss rate in the network is one of the important factors that determine the TCP speed. When the existing TCP and the high speed TCP coexist, as described with reference to FIG. 3, the high-speed TCP causes the network to be more frequently congested than the existing TCP because the increase rate of cwnd is large. As a result, the packet loss rate of the network increases, and the communication speed of the existing TCP greatly decreases. In other words, High Speed TCP not only uses a network bandwidth that cannot be used by existing TCP, but also occupies most of the network bandwidth by compressing existing TCP communication.

上述したように、ＴＣＰＶｅｇａｓ、Ｈｉｇｈ―ＳｐｅｅｄＴＣＰには既存ＴＣＰとの公平性の問題があり、既存ＴＣＰと平等性を保持し、かつネットワークの帯域の利用効率を向上させる方式が必要である。 As described above, TCP Vegas and High-Speed TCP have a problem of fairness with the existing TCP, and a method for maintaining equality with the existing TCP and improving the use efficiency of the network bandwidth is required.

そこで、本発明の目的は、ネットワークの空き帯域の利用効率を改善し、既存ＴＣＰとの帯域利用の公平性を実現することができる通信端末および通信システム並びに輻輳制御方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a communication terminal, a communication system, and a congestion control method capable of improving the utilization efficiency of the free bandwidth of the network and realizing the fairness of bandwidth utilization with the existing TCP. To do.

上記課題を解決するため、本発明の通信端末は、
パケットロスの有無に基づいて、第１の送信速度を制御する第１の送信速度制御部と、
ネットワークの最大容量のうち、前記第１の送信速度制御部により制御される第１の送信速度によるパケットの送信帯域以外の空き帯域が有るかどうかを他の通信端末との間のパケット伝搬遅延に基づいて判定する帯域状況判定部と、
該帯域状況判定部により空き帯域があると判定された場合、該空き帯域で送信すべきパケットの第２の送信速度を制御する第２の送信速度制御部と
を有し、
前記第２の送信速度制御部は、前記パケット伝搬遅延に基づいて、前記空き帯域における第２の送信速度を制御する。 In order to solve the above problems, the communication terminal of the present invention provides:
A first transmission rate controller that controls the first transmission rate based on the presence or absence of packet loss ;
Of the maximum capacity of the network, whether there is a free band other than the packet transmission band at the first transmission rate controlled by the first transmission rate control unit is set as the packet propagation delay with other communication terminals. A bandwidth status determination unit for determining based on ;
A second transmission rate control unit that controls a second transmission rate of a packet to be transmitted in the available bandwidth when the bandwidth status judging unit determines that there is an available bandwidth ;
Have
The second transmission rate control unit controls the second transmission rate in the vacant band based on the packet propagation delay .

このように構成することにより、ネットワークの空き帯域の利用効率を改善し、かつ既存輻輳制御手段、例えば既存ＴＣＰとの帯域利用の公平性を実現することができる。 By configuring in this way, it is possible to improve the utilization efficiency of the free bandwidth of the network and realize fairness of bandwidth utilization with existing congestion control means, for example, existing TCP.

また、本発明にかかる通信システムは、
パケットロスの有無に基づいて、第１の送信速度を制御する第１の送信速度制御部と、
ネットワークの最大容量のうち、前記第１の送信速度制御部により制御される第１の送信速度によるパケットの送信帯域以外の空き帯域が有るかどうかを他の通信端末との間のパケット伝搬遅延に基づいて判定する帯域状況判定部と、
該帯域状況判定部により空き帯域があると判定された場合、該空き帯域で送信すべきパケットの第２の送信速度を制御する第２の送信速度制御部と
を有し、
前記第２の送信速度制御部は、前記パケット伝搬遅延に基づいて、前記空き帯域における第２の送信速度を制御する。 Further, the communication system according to the present invention includes:
A first transmission rate controller that controls the first transmission rate based on the presence or absence of packet loss ;
Of the maximum capacity of the network, whether there is a free band other than the packet transmission band at the first transmission rate controlled by the first transmission rate control unit is set as the packet propagation delay with other communication terminals. A bandwidth status determination unit for determining based on ;
A second transmission rate control unit that controls a second transmission rate of a packet to be transmitted in the available bandwidth when the bandwidth status judging unit determines that there is an available bandwidth ;
Have
The second transmission rate control unit controls the second transmission rate in the vacant band based on the packet propagation delay .

このように構成することにより、ネットワークの空き帯域の利用効率を改善し、かつ既存の輻輳制御手段、例えば既存ＴＣＰとの帯域利用の公平性を実現することができる。 By configuring in this way, it is possible to improve the utilization efficiency of the free bandwidth of the network and to realize the fairness of bandwidth utilization with the existing congestion control means, for example, the existing TCP.

また、本発明にかかる輻輳制御方法は、
パケットロスの有無に基づいて、第１の送信速度を制御する第１の送信速度制御ステップと、
他の通信端末との間のパケット伝搬遅延を測定するパケット伝搬遅延測定ステップと、
ネットワークの最大容量のうち、前記第１の送信速度制御ステップにより制御される第１の送信速度によるパケットの送信帯域以外の空き帯域が有るかどうかを前記パケット伝搬遅延に基づいて判定する帯域状況判定ステップと、
該帯域状況判定ステップにより、空き帯域があると判定された場合、該空き帯域で送信すべきパケットの第２の送信速度を制御する第２の送信速度制御ステップと
を有し、
前記第２の送信速度制御ステップは、前記パケット伝搬遅延に基づいて、前記空き帯域における第２の送信速度を制御する。

Further, the congestion control method according to the present invention includes:
A first transmission rate control step for controlling the first transmission rate based on the presence or absence of packet loss;
A packet propagation delay measuring step for measuring a packet propagation delay with another communication terminal;
Band condition determination for determining whether there is a free band other than the packet transmission band at the first transmission rate controlled by the first transmission rate control step out of the maximum capacity of the network based on the packet propagation delay Steps,
The band-situation determining step, if it is determined that there is free bandwidth, have a second transmission rate control step of controlling the second transmission rate of packets to be transmitted in the air-out zone,
The second transmission rate control step controls a second transmission rate in the free band based on the packet propagation delay .

このようにすることにより、ネットワークの空き帯域の利用効率を改善し、かつ既存の輻輳制御手段、例えば既存ＴＣＰとの帯域利用の公平性を実現することができる。 By doing so, it is possible to improve the utilization efficiency of the free bandwidth of the network and to realize the fairness of bandwidth utilization with existing congestion control means such as the existing TCP.

本発明の実施例によれば、ネットワークの空き帯域の利用効率を改善し、既存ＴＣＰとの帯域利用の公平性を実現することができる通信端末および通信システム並びに輻輳制御方法を実現できる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to realize a communication terminal, a communication system, and a congestion control method that can improve the utilization efficiency of the free bandwidth of the network and realize the fairness of bandwidth utilization with the existing TCP.

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, the same reference numerals are used for those having the same function, and repeated explanation is omitted.

ＴＣＰバージョン間の公平性の問題が発生するのは、異なるバージョンのＴＣＰが混在することで輻輳発生の頻度が変化することや、輻輳発生時にＴＣＰの各バージョンによって輻輳制御ポリシーが異なることが原因である。よって、既存のＴＣＰとの公平性を維持しながら、ネットワーク帯域の利用効率を向上させる新しいＴＣＰを導入するためには、新しいＴＣＰを導入することによってこれらの状態を変化させないことが必要である。本発明の実施例では、この要求条件を実現するために以下の２つの方式を提案する。 The problem of fairness between TCP versions occurs because the frequency of congestion changes due to the mixing of different versions of TCP, and the congestion control policy varies depending on the TCP version when congestion occurs. is there. Therefore, in order to introduce a new TCP that improves the utilization efficiency of the network bandwidth while maintaining fairness with the existing TCP, it is necessary not to change these states by introducing a new TCP. In the embodiment of the present invention, the following two methods are proposed to realize this requirement.

（１）複数の輻輳制御ポリシーを持った輻輳制御方式
本実施例では、基本ポリシー、追加ポリシーの２つの輻輳制御ポリシーを持った輻輳制御方式を提案する。 (1) Congestion control method having a plurality of congestion control policies In this embodiment, a congestion control method having two congestion control policies, namely a basic policy and an additional policy, is proposed.

最初に、送信者側の通信装置（通信端末）は、基本輻輳ウインドウサイズ（ＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＷｉｎｄｏｗＳｉｚｅ）（以下、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅと呼ぶ）と追加輻輳ウインドウサイズ（ＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＷｉｎｄｏｗＳｉｚｅ）（以下、ｃｗｎｄ＿ａｄｄと呼ぶ）とを備える。すなわち、通信装置の送信速度を制御するために、複数の輻輳ウインドウサイズを設ける。ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅおよびｃｗｎｄ＿ａｄｄは負の値にはならず、実際にデータ送信の際に用いられるｃｗｎｄはｃｗｎｄ＿ｂａｓｅとｃｗｎｄ＿ａｄｄとの和になる。また、送信者側の通信装置は２つの輻輳制御ポリシーを備える。1つ目は基本ポリシーで、第１の送信速度を決定するｃｗｎｄ＿ｂａｓｅの変更を行う。２つ目は追加ポリシーで、第２の送信速度を決定するｃｗｎｄ＿ａｄｄの変更を行う。 First, a communication device (communication terminal) on the sender side sets a basic congestion window size (Congestion Window Size) (hereinafter referred to as cwnd_base) and an additional congestion window size (Congestion Window Size) (hereinafter referred to as cwnd_add). Prepare. That is, in order to control the transmission speed of the communication device, a plurality of congestion window sizes are provided. cwnd_base and cwnd_add are not negative values, and cwnd actually used for data transmission is the sum of cwnd_base and cwnd_add. In addition, the communication device on the sender side has two congestion control policies. The first is a basic policy, which changes cwnd_base that determines the first transmission rate. The second is an additional policy that changes cwnd_add that determines the second transmission rate.

以下、２つの輻輳制御ポリシーについて説明する。 Hereinafter, two congestion control policies will be described.

基本ポリシーは既存ＴＣＰとの公平性を保つためのポリシーであり、内容は既存ＴＣＰと同様である。追加ポリシーは基本ポリシーで利用し切れないネットワークの空き帯域を利用するためのものであり、内容はＴＣＰＶｅｇａｓや、ＳｐｅｅｄｙＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅのようなＲＴＴの変動を利用する輻輳制御ポリシーである。追加ポリシーは、基本ポリシーと共存した場合に基本ポリシーを圧迫しない輻輳制御ポリシーであれば何でも良いが、以下では追加ポリシーとして、ＳｐｅｅｄｙＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅを用いた場合を例として説明する。 The basic policy is a policy for maintaining fairness with the existing TCP, and the content is the same as that of the existing TCP. The additional policy is for using a free bandwidth of the network that cannot be used in the basic policy, and the content is a congestion control policy that uses fluctuations in RTT such as TCP Vegas and Speedy Congestion Aviation. The additional policy may be any congestion control policy that does not compress the basic policy when coexisting with the basic policy, but in the following, a case where Speedy Congestion Aviation is used as an additional policy will be described as an example.

以下、本実施例にかかる輻輳制御方法におけるｃｗｎｄの変更方法について説明する。 Hereinafter, a cwnd changing method in the congestion control method according to the present embodiment will be described.

（ｉ）パケットロスが発生していない場合
ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅ＋１（１´）
Ｄｉｆｆ＜αもしくはβ＜Ｄｉｆｆ
ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＋ε(δ-Ｄｉｆｆ) （８´）
（ｉｉ）パケットロスが発生した場合
ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅ／２（２´）
ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＿ｎｅｘｔ＝０（９）
なお、上述したようにｃｗｎｄ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅ＿ｎｅｘｔ＋ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＿ｎｅｘｔであり、また、
Ｄｉｆｆ＝(ｃｗｎｄ／ＲＴＴｂａｓｅ−ｃｗｎｄ／ＲＴＴ)×ＲＴＴｂａｓｅ（４）
である。 (I) When no packet loss occurs cwnd_base_next = cwnd_base + 1 (1 ′)
Diff <α or β <Diff
cwnd_add_next = cwnd_add + ε (δ−Diff) (8 ′)
(Ii) When packet loss occurs cwnd_base_next = cwnd_base / 2 (2 ′)
cwnd_add_next = 0 (9)
As described above, cwnd_next = cwnd_base_next + cwnd_add_next, and
Diff = (cwnd / RTTbase−cwnd / RTT) × RTTbase (4)
It is.

次に、本実施例にかかる輻輳制御方法の概要について、図５を参照して説明する。図５は、時間に対する輻輳ウインドウサイズの変化を示す。 Next, an outline of the congestion control method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the change in congestion window size over time.

図５では、送信者側の通信装置（通信端末）が１台である場合について説明するが、送信者側の通信装置が複数台である場合においても同様の制御が行われる。 Although FIG. 5 illustrates a case where there is one transmitter communication device (communication terminal), the same control is performed when there are a plurality of transmitter communication devices.

最初に、（１）で示される部分では、ネットワークに空き帯域が存在する。この場合、送信者側の通信装置は式（１´）にしたがって、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅを１ずつ増加させる。また、送信者側の通信装置と受信者側の通信装置との間のパケット伝搬遅延を求めるために、例えばＲＴＴを測定し、式（４）にしたがってＤｉｆｆを計算し、Ｄｉｆｆがαよりも小さい間は式（８´）にしたがって、ｃｗｎｄ＿ａｄｄを増加させる。よって、Ｄｉｆｆが小さい間は既存ＴＣＰよりも急激にｃｗｎｄを増加させることができる。 First, in the part indicated by (1), there is a free bandwidth in the network. In this case, the communication device on the sender side increases cwnd_base by 1 according to the equation (1 ′). Further, in order to obtain the packet propagation delay between the communication device on the sender side and the communication device on the receiver side, for example, RTT is measured, Diff is calculated according to Equation (4), and Diff is smaller than α. In the meantime, cwnd_add is increased according to the equation (8 ′). Therefore, cwnd can be increased more rapidly than existing TCP while Diff is small.

（２）で示される部分ではネットワークは高効率に利用されている。ネットワークが輻輳し始めるとＤｉｆｆが増大し始める。その場合、基本制御ポリシーは式（１´）にしたがってｃｗｎｄ＿ｂａｓｅを増加させるが、追加制御ポリシーは式（８´）にしたがってＤｉｆｆをα〜βの一定範囲内に維持しようとｃｗｎｄ＿ａｄｄを減少させる。そのため輻輳によるパケットロスは発生せず、ネットワークの帯域を高効率に利用した通信が可能である。 In the part indicated by (2), the network is utilized with high efficiency. When the network begins to congest, Diff begins to increase. In that case, the basic control policy increases cwnd_base according to equation (1 ′), while the additional control policy decreases cwnd_add to maintain Diff within a certain range of α to β according to equation (8 ′). Therefore, packet loss due to congestion does not occur, and communication using the network bandwidth with high efficiency is possible.

（３）で示される部分について説明する。ｃｗｎｄ＿ａｄｄを減少させた結果、ｃｗｎｄ＿ａｄｄが０になった場合でも、送信者側の通信装置はｃｗｎｄ＿ｂａｓｅを増加させ続けるので、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅの上昇にしたがってｃｗｎｄが上昇し始める。最終的にはルータのバッファが溢れパケットロスが発生する。パケットロスが発生すると式（２´）、式（９）にしたがってｃｗｎｄが半分に減少する。その後は、上述した動作が繰り返される。 The part indicated by (3) will be described. Even when cwnd_add becomes 0 as a result of decreasing cwnd_add, the communication device on the sender side continues to increase cwnd_base, so that cwnd starts to increase as cwnd_base increases. Eventually, the router buffer overflows and packet loss occurs. When packet loss occurs, cwnd is reduced by half according to equations (2 ′) and (9). Thereafter, the above-described operation is repeated.

図５を参照して説明したように、追加ポリシーは基本ポリシーを圧迫しないので、例えば、本実施例にかかる輻輳制御方法は、複数の既存ＴＣＰと共存した場合でも、その他のフローを圧迫せずに、ネットワークの空き帯域のみを利用することが可能である。 As described with reference to FIG. 5, since the additional policy does not compress the basic policy, for example, the congestion control method according to the present embodiment does not compress other flows even when coexisting with a plurality of existing TCPs. In addition, it is possible to use only the free bandwidth of the network.

（２）Ｄｉｆｆの時間推移情報を用いたｃｗｎｄ変更方式
複数の輻輳制御ポリシーを用いた輻輳制御は、基本ポリシー、追加ポリシーとも広帯域ネットワークを想定したものではない。したがって、広帯域ネットワーク上で利用した場合には、ネットワークの帯域を十分に使い切れない可能性がある。そのため、広帯域ネットワークの利用効率を改善する輻輳制御ポリシーを提案する。本手法は主に上記輻輳制御方式の追加ポリシーに適応することが想定される。 (2) cwnd change method using Diff time transition information Congestion control using a plurality of congestion control policies does not assume a broadband network for both basic policies and additional policies. Therefore, when used on a broadband network, there is a possibility that the bandwidth of the network cannot be fully used. Therefore, we propose a congestion control policy that improves the utilization efficiency of broadband networks. It is assumed that this method is mainly adapted to the additional policy of the congestion control method.

広帯域のネットワークを迅速に利用するためにはｃｗｎｄの増加率を大きくすれば良い。しかし、ｃｗｎｄを大きくし過ぎるとネットワークが急激に輻輳し、それに対応してｃｗｎｄを減少させる前にルータのバッファが溢れてしまう場合がある。この場合は、パケットロスが発生し、その結果他のフロー、すなわち他の通信装置の通信を圧迫する可能性がある。したがって、ルータのバッファが溢れない安全な領域内で、できるだけｃｗｎｄの増加率を大きくすることが必要である。 In order to quickly use a broadband network, the increase rate of cwnd may be increased. However, if cwnd is increased too much, the network may be rapidly congested, and the router buffer may overflow before correspondingly decreasing cwnd. In this case, packet loss occurs, and as a result, there is a possibility that other flows, that is, communication of other communication devices may be compressed. Therefore, it is necessary to increase the increase rate of cwnd as much as possible within a safe area where the router buffer does not overflow.

本発明の実施例では、適切なｃｗｎｄの増加率を決定するために、Ｄｉｆｆの時間推移を用いてボトルネックルータのバッファ量を推測する。 In the embodiment of the present invention, in order to determine an appropriate increase rate of cwnd, the buffer amount of the bottleneck router is estimated using the time transition of Diff.

本実施例にかかる輻輳制御方法について、図６を参照して説明する。 A congestion control method according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図６（ａ）に示すように、ｎ台の送信者側の通信装置が同一のボトルネックルータを共有して通信を行う場合について説明する。一般に、ｉ番目の送信者の計算するＤｉｆｆ（以下、Ｄｉｆｆ＿iと呼ぶ）は、図６（ｂ）に示すように時間堆移する。ネットワークが輻輳していない間は０に近く、ネットワークが輻輳し始めると徐々に増大し始める。ルータのバッファが溢れパケットロスが発生すると、パケットロスを経験したフローはｃｗｎｄを大幅に減少させるため、輻輳は緩和されＤｉｆｆ＿iはすぐに０に近くなる。０に戻る直前は、ルータのバッファがいっぱいになっている状態であるので、この時のＤｉｆｆ＿iをＤｉｆｆ＿ｍａｘ＿iと表すと、ボトルネックルータのバッファ量Ｂｕｆｆは、全送信者のＤｉｆｆ＿ｍａｘを用いて以下の式（１０）のように表される。 As shown in FIG. 6A, a case will be described in which n communication devices on the sender side share the same bottleneck router for communication. In general, the Diff (hereinafter referred to as Diff_i) calculated by the i-th sender is transferred in time as shown in FIG. While the network is not congested, it is close to 0 and gradually increases when the network begins to congest. When the router's buffer overflows and packet loss occurs, the flow that experienced packet loss significantly reduces cwnd, thus reducing congestion and making Diff_i close to 0 immediately. Immediately before returning to 0, the buffer of the router is full. Therefore, when Diff_i at this time is expressed as Diff_max_i, the buffer amount Buff of the bottleneck router is expressed by the following equation using Diff_max of all senders. It is expressed as (10).

パケットロス発生後Ｄｉｆｆは０に近くなるが、その後ボトルネックルータのバッファを溢れさせない範囲で、できるだけ速やかにネットワークの空き帯域を利用する必要がある。そのためには以下の式（１１）を常に満たしている必要がある。

After the packet loss occurs, Diff becomes close to 0, but it is necessary to use the free bandwidth of the network as soon as possible without causing the buffer of the bottleneck router to overflow. For this purpose, it is necessary to always satisfy the following formula (11).

そのためには、全送信者側の通信装置が自通信装置のＤｉｆｆ＿ｍａｘを記憶しておき、ｃｗｎｄを増加させる際に、常にＤｉｆｆ＿ｉ≦Ｄｉｆｆ＿ｍａｘ＿ｉを満たすように制御を行えばよい。本実施例ではこの条件を満たすため、式（８´）を以下のように変更する。
ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＿ｎｅｘｔ＿ｉ＝ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＿ｉ+ε(λ×Ｄｉｆｆ＿ｍａｘ＿ｉ−Ｄｉｆｆ＿ｉ) （８´´）
ただし、λ≦1である。このように制御することによって、送信者側の通信装置はＤｉｆｆをλ×Ｄｉｆｆ＿ｍａｘ＿ｉに近づけるように輻輳制御を行うことができる。したがって、ネットワークの帯域に空きがありＤｉｆｆが０に近い場合には、ルータのバッファが溢れない程度に急激にｃｗｎｄを増加させるができ、空き帯域を迅速に利用することが可能である。

For that purpose, all the communication devices on the sender side store the Diff_max of the own communication device, and when increasing cwnd, control may be performed so that Diff_i ≦ Diff_max_i is always satisfied. In the present embodiment, since this condition is satisfied, the equation (8 ′) is changed as follows.
cwnd_add_next_i = cwnd_add_i + ε (λ × Diff_max_i−Diff_i) (8 ″)
However, λ ≦ 1. By controlling in this way, the communication device on the sender side can perform congestion control so that Diff approaches λ × Diff_max_i. Therefore, when there is a vacant network bandwidth and Diff is close to 0, cwnd can be increased rapidly to the extent that the router buffer does not overflow, and the vacant bandwidth can be used quickly.

ただし、上記の方法が理想的に働かないケースも存在する。１つ目のケースは、複数の送信者が同一のボトルネックルータを共有して通信している場合であり、ボトルネックルータが輻輳し始めて各送信者側の通信装置のＤｉｆｆがある程度大きくなった後に送信者側の通信装置の１台が急に通信を終了した場合である。 However, there are cases where the above method does not work ideally. The first case is a case where a plurality of senders share the same bottleneck router for communication, and the bottleneck router starts to be congested, so the Diff of the communication device on each sender side increases to some extent. This is a case where one of the communication devices on the sender side suddenly ends communication.

この場合は、通信の終了に伴いボトルネックルータの輻輳が緩和され、各送信者側の通信装置のＤｉｆｆが急激に低下する。上記手法にしたがうと、各送信者側の通信装置は急激に低下したときのＤｉｆｆをＤｉｆｆ＿ｍａｘとして記憶する場合がある。しかし、計算されるＤｉｆｆ＿ｍａｘはボトルネックルータのバッファ量から求まるはずの、真のＤｉｆｆ＿ｍａｘよりも小さい。したがって、計算されたＤｉｆｆ＿ｍａｘを使って制御を行うと、ネットワークの空きを十分早く利用できない場合がある。しかし、この様なケースでは、他のトラフィックを圧迫することはないので大きな問題にはならない。 In this case, the congestion of the bottleneck router is alleviated with the end of the communication, and the Diff of the communication device on each sender side rapidly decreases. When the above method is used, the communication device on each sender side may store Diff as the Diff_max when the communication apparatus suddenly decreases. However, the calculated Diff_max is smaller than the true Diff_max that should be obtained from the buffer amount of the bottleneck router. Therefore, if the control is performed using the calculated Diff_max, there may be a case where the network space cannot be used sufficiently quickly. However, in such a case, it does not squeeze other traffic and is not a big problem.

もう１つのケースは送信者側の通信装置がＤｉｆｆ＿ｍａｘを学習した後に、ネットワークの状況が急激に変化する場合である。例えば、Ｄｉｆｆ＿ｍａｘを学習した直後に大量の他の送信者が通信を開始し、ネットワークが予測以上に輻輳してしまう場合や、ネットワークの輻輳箇所が変わることにより学習したＤｉｆｆ＿ｍａｘに意味がなくなる場合が考えられる。この様な場合では、上記手法を用いることでネットワークに輻輳を発生させ、他のトラフィックを圧迫する可能性があるため、式（８´´）において、λを小さい値に変更する等の制御を行うことにより対応できる。 The other case is a case where the network situation changes rapidly after the communication device on the sender side learns Diff_max. For example, immediately after learning Diff_max, a large amount of other senders may start communication, and the network may become more congested than expected, or the Diff_max learned by changing the congestion location of the network may be meaningless. It is done. In such a case, there is a possibility that congestion will occur in the network by using the above method and other traffic may be compressed. Therefore, in the equation (8 ″), control such as changing λ to a small value is performed. We can cope by doing.

次に、本発明の実施例にかかる通信システムについて、図７を参照して説明する。 Next, a communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例にかかる通信システムは、複数の輻輳制御ポリシーを利用して輻輳制御を行う。 The communication system according to the present embodiment performs congestion control using a plurality of congestion control policies.

本実施例にかかる通信システムは、例えばインターネットなどの通信網１００と、通信網１００と接続されたルータ１１０および１２０と、ルータ１１０と、例えばＴＣＰ／ＩＰネットワークであるＬＡＮを介して、有線または無線により接続された通信装置としての端末１３０および１４０と、ルータ１２０と、例えばＴＣＰ／ＩＰネットワークであるＬＡＮを介して、有線または無線により接続された通信端末としての端末１５０および１６０とを備える。 The communication system according to the present embodiment includes a communication network 100 such as the Internet, routers 110 and 120 connected to the communication network 100, a router 110, and a LAN that is a TCP / IP network, for example. Are connected to each other through terminals 130 and 140 as communication apparatuses, a router 120, and a communication terminal connected via wired or wireless communication via a LAN, which is a TCP / IP network, for example.

送信者側の通信端末としての端末１３０が、受信者側の端末としての端末１５０宛のパケットを送信すると、そのパケットは、ルータ１１０およびルータ１２０に中継され端末１５０へ送信される。 When terminal 130 as a communication terminal on the sender side transmits a packet addressed to terminal 150 as a terminal on the receiver side, the packet is relayed to router 110 and router 120 and transmitted to terminal 150.

次に、本発明の第１の実施例にかかる通信端末としての端末１３０について、図８を参照して説明する。端末１４０、１５０および１６０については、端末１３０と同様の構成であるため、その説明を省略する。 Next, a terminal 130 as a communication terminal according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the terminals 140, 150, and 160 have the same configuration as the terminal 130, the description thereof is omitted.

本実施例にかかる端末１３０は、輻輳制御部１３１と輻輳制御部１３１と接続された帯域状況判断部１３２と、帯域状況判断部１３２および輻輳制御部１３１と接続された伝搬遅延測定部１３３とを備える。また、輻輳制御部１３１は、帯域状況判断部１３２および伝搬遅延測定部１３３と接続された第１の輻輳制御手段としての基本輻輳制御部１３４と、基本輻輳制御部１３４および伝搬遅延測定部１３３と接続された第２の輻輳制御手段としての追加輻輳制御部１３５とを備える。 The terminal 130 according to the present embodiment includes a congestion control unit 131 and a bandwidth status determination unit 132 connected to the congestion control unit 131, and a propagation delay measurement unit 133 connected to the bandwidth status determination unit 132 and the congestion control unit 131. Prepare. In addition, the congestion control unit 131 includes a basic congestion control unit 134 as a first congestion control unit connected to the bandwidth status determination unit 132 and the propagation delay measurement unit 133, a basic congestion control unit 134, and a propagation delay measurement unit 133. And an additional congestion control unit 135 as a connected second congestion control means.

伝搬遅延測定部１３３は、送信者側の通信装置と受信者側の通信装置との間のパケット伝搬遅延を求めるために、例えばＲＴＴを測定する。本実施例では、伝搬遅延の測定を行う伝搬遅延測定部１３３を備える場合について説明するが、追加輻輳制御部１３５が伝搬遅延を測定するようにしてもよい。帯域状況判定部１３２は、ネットワークの帯域利用状況を把握し、空き帯域が存在しているか否かを判断する。また、伝搬遅延の測定結果に基づいて、輻輳が発生したか否かを判断する。さらに、パケットロスが発生したか否かを判断する。 The propagation delay measuring unit 133 measures RTT, for example, in order to obtain a packet propagation delay between the sender-side communication device and the receiver-side communication device. In the present embodiment, the case where the propagation delay measuring unit 133 that measures the propagation delay is described will be described, but the additional congestion control unit 135 may measure the propagation delay. The bandwidth status determination unit 132 grasps the bandwidth usage status of the network and determines whether there is a free bandwidth. Further, it is determined whether congestion has occurred based on the measurement result of the propagation delay. Further, it is determined whether or not a packet loss has occurred.

データの送信制御を制御するということは、パケット伝搬遅延に応じて送信速度を増減させることに等しい。パケット伝搬遅延は、例えばＲＴＴを測定することにより求めることができる。この場合、ＲＴＴが大きくなったら送信速度を下げ、小さくなったら送信速度を上げる制御が行われる。この送信速度を変更するために輻輳ウインドウサイズを用いる。 Controlling data transmission control is equivalent to increasing or decreasing the transmission rate in accordance with the packet propagation delay. The packet propagation delay can be obtained, for example, by measuring RTT. In this case, control is performed to lower the transmission rate when RTT increases and to increase the transmission rate when RTT decreases. The congestion window size is used to change this transmission rate.

基本輻輳制御部１３４は、基本ポリシーを備え、第１の送信速度を決定するｃｗｎｄ＿ｂａｓｅの変更を行う。基本輻輳制御部１３４は、基本ポリシーとして、例えば、既存のＴＣＰを備え、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅの変更を行う。例えば、ネットワークに空き帯域が存在している場合、式（１´）にしたがって、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅを１づつ増加させる。また、パケットロスが発生した場合、式（２´）にしたがって、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅを半分に減少させる制御を行う。 The basic congestion control unit 134 has a basic policy and changes cwnd_base that determines the first transmission rate. The basic congestion control unit 134 includes, for example, an existing TCP as a basic policy, and changes cwnd_base. For example, when a vacant bandwidth exists in the network, cwnd_base is increased by 1 according to the equation (1 ′). When packet loss occurs, control is performed to reduce cwnd_base in half according to equation (2 ′).

追加輻輳制御部１３５は、追加ポリシーを備え、第２の送信速度を決定するｃｗｎｄ＿ａｄｄの変更を行う。追加輻輳制御部１３５は、追加ポリシーとして、例えばＳｐｅｅｄｙｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅを備え、ｃｗｎｄ＿ａｄｄの変更を行う。また、伝搬遅延測定部１３３による伝搬遅延測定結果を用いて、Ｄｉｆｆを計算し、Ｄｉｆｆがαよりも小さい場合には、式（８´）にしたがってｃｗｎｄ＿ａｄｄを増加させる。このようにすることにより、Ｄｉｆｆが小さい間は既存ＴＣＰよりも急激にｃｗｎｄを増加させることができる。 The additional congestion control unit 135 includes an additional policy, and changes cwnd_add that determines the second transmission rate. The additional congestion control unit 135 includes, for example, Speedy congestion assistance as an additional policy, and changes cwnd_add. Also, Diff is calculated using the result of propagation delay measurement by the propagation delay measurement unit 133, and when Diff is smaller than α, cwnd_add is increased according to Expression (8 ′). By doing so, it is possible to increase cwnd more rapidly than existing TCP while Diff is small.

また、追加輻輳制御部１３５は、ネットワークが輻輳し始めた結果、Ｄｉｆｆが増大し始めた場合、式（８´）にしたがってＤｉｆｆをα〜βの一定範囲内に維持するために、ｃｗｎｄ＿ａｄｄを減少させる。このようにすることにより、輻輳によるパケットロスの発生を抑えることができ、ネットワークの帯域の利用効率を改善できる。 Further, the additional congestion control unit 135 decreases cwnd_add in order to maintain Diff within a certain range of α to β according to Expression (8 ′) when Diff starts to increase as a result of the network becoming congested. Let By doing in this way, generation | occurrence | production of the packet loss by congestion can be suppressed, and the utilization efficiency of the network band can be improved.

次に、本実施例にかかる端末１３０の動作について、図９を参照して説明する。 Next, the operation of the terminal 130 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

最初に、帯域状況判断部１３２はパケットロスが発生しているか否かについて判断する（ステップＳ９０２）、パケットロスが発生している場合（ステップＳ９０２：ＹＥＳ）、基本輻輳制御部１３４および追加輻輳制御部１３５は、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅおよびｃｗｎｄ＿ａｄｄの値を変更し（ステップＳ９０４）、ステップＳ９０２にもどる。すなわち、式（２´）および式（９）に基づいて、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅおよびｃｗｎｄ＿ａｄｄの値を変更する。 First, the bandwidth status determination unit 132 determines whether or not a packet loss has occurred (step S902). If a packet loss has occurred (step S902: YES), the basic congestion control unit 134 and the additional congestion control The unit 135 changes the values of cwnd_base and cwnd_add (step S904), and returns to step S902. That is, the values of cwnd_base and cwnd_add are changed based on Expression (2 ′) and Expression (9).

一方、パケットロスが発生していない場合（ステップＳ９０２：ＮＯ）、基本輻輳制御部１３４は、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅの値を変更する（ステップＳ９０６）。すなわち、式（１´）にしたがって、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅの値を増加させる。 On the other hand, if no packet loss has occurred (step S902: NO), the basic congestion control unit 134 changes the value of cwnd_base (step S906). That is, the value of cwnd_base is increased according to the equation (1 ′).

次に、伝搬遅延測定部１３３は、伝搬遅延を求めるために、例えばＲＴＴの測定を行う（ステップＳ９０８）。次に、追加輻輳制御部１３５は、伝搬遅延の測定結果を用いてＤｉｆｆを計算し、Ｄｉｆｆ＜αもしくはＤｉｆｆ＞βであるか否かを判断する（ステップＳ９１０）。 Next, the propagation delay measuring unit 133 performs RTT measurement, for example, in order to obtain the propagation delay (step S908). Next, the additional congestion control unit 135 calculates Diff using the measurement result of the propagation delay, and determines whether Diff <α or Diff> β is satisfied (step S910).

Ｄｉｆｆ＜αもしくはＤｉｆｆ＞βである場合（ステップＳ９１０：ＹＥＳ）、式（８´）にしたがってｃｗｎｄ＿ａｄｄの値を変更し（ステップＳ９１２）、ステップＳ９０２に戻る。一方、Ｄｉｆｆ＜αもしくはＤｉｆｆ＞βでない場合（ステップＳ９１０：ＮＯ）、何もせずにステップＳ９０２に戻る。 If Diff <α or Diff> β (step S910: YES), the value of cwnd_add is changed according to the equation (8 ′) (step S912), and the process returns to step S902. On the other hand, if Diff <α or Diff> β is not satisfied (step S910: NO), the process returns to step S902 without doing anything.

次に、本発明の第２の実施例にかかる通信端末としての端末１３０について、図１０を参照して説明する。端末１４０、１５０および１６０については、端末１３０と同様の構成であるため、その説明を省略する。 Next, a terminal 130 as a communication terminal according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the terminals 140, 150, and 160 have the same configuration as the terminal 130, the description thereof is omitted.

本実施例にかかる端末１３０は、輻輳制御部１３１と、輻輳制御部１３１と接続された帯域状況判断部１３２と、帯域状況判断部１３２および輻輳制御部１３１と接続された伝搬遅延測定部１３３と、輻輳制御部１３１と接続された記憶部１３７とを備える。また、輻輳制御部１３１は、帯域状況判断部１３２および伝搬遅延測定部１３３と接続された基本輻輳制御部１３４と、基本輻輳制御部１３４、伝搬遅延測定部１３３および記憶部１３７と接続された追加輻輳制御部１３６とを備える。本実施例では、伝搬遅延の測定を行う伝搬遅延測定部１３３を備える場合について説明するが、追加輻輳制御部１３６が伝搬遅延を測定するようにしてもよい。 The terminal 130 according to the present embodiment includes a congestion control unit 131, a bandwidth status determination unit 132 connected to the congestion control unit 131, a propagation delay measurement unit 133 connected to the bandwidth status determination unit 132 and the congestion control unit 131, And a storage unit 137 connected to the congestion control unit 131. In addition, the congestion control unit 131 is connected to the basic congestion control unit 134 connected to the bandwidth status determination unit 132 and the propagation delay measurement unit 133, and to the basic congestion control unit 134, the propagation delay measurement unit 133, and the storage unit 137. A congestion control unit 136. In this embodiment, the case where the propagation delay measuring unit 133 that measures the propagation delay is described will be described. However, the additional congestion control unit 136 may measure the propagation delay.

本実施例にかかる端末１３０は、第１の実施例において説明した端末と追加輻輳制御部の機能が異なる。 The terminal 130 according to this embodiment is different from the terminal described in the first embodiment in the function of the additional congestion control unit.

追加輻輳制御部１３６は、例えば追加ポリシーとしてＳｐｅｅｄｙｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅを備え、第２の送信速度を決定するｃｗｎｄ＿ａｄｄの変更を行う。 The additional congestion control unit 136 includes, for example, Speedy congestion assistance as an additional policy, and changes cwnd_add that determines the second transmission rate.

本実施例にかかる通信端末は、適切なｃｗｎｄの増加率を決定するために、Ｄｉｆｆの時間推移を用いて、ボトルネックルータのバッファ量を推測する。例えば、ボトルネックルータにバッファリングできる自通信端末の最大パケット量を推定する。 The communication terminal according to the present embodiment estimates the buffer amount of the bottleneck router using the time transition of Diff in order to determine an appropriate increase rate of cwnd. For example, the maximum packet amount of the communication terminal that can be buffered in the bottleneck router is estimated.

本実施例にかかる端末１３０が、ｉ番目の端末である場合について説明する。 A case where the terminal 130 according to the present embodiment is the i-th terminal will be described.

追加輻輳制御部１３６は、帯域状況判断部１３２により輻輳と判断され、パケットロスが検出され、Ｄｉｆｆ＿ｉが０に近くなる直前のＤｉｆｆ、すなわちルータのバッファがいっぱいになった状態の自端末のＤｉｆｆ＿ｉをＤｉｆｆ＿ｍａｘ＿ｉとして、記憶部１３７に記憶する。また、ｃｗｎｄを増加させる場合に、常にＤｉｆｆ＿ｍａｘ＿ｉ以下となるように制御を行う。このようにすることにより、ネットワークの帯域に空きがあり、かつＤｉｆｆが０に近い場合、ルータのバッファが溢れない範囲で、ｃｗｎｄを増加させることができ、空き帯域を迅速に利用することができる。 The additional congestion control unit 136 determines the Diff immediately before Diff_i becomes close to 0 when the packet status is determined as being congested by the bandwidth status determination unit 132, that is, Diff_i of the terminal in a state where the router buffer is full. Stored in the storage unit 137 as Diff_max_i. Further, when cwnd is increased, control is performed so that it is always equal to or less than Diff_max_i. By doing so, when the network bandwidth is free and Diff is close to 0, cwnd can be increased within a range where the router buffer does not overflow, and the free bandwidth can be used quickly. .

次に、本実施例にかかる通信端末１３０の動作について、図１１を参照して説明する。ここでは、第１の実施例とは異なる追加輻輳制御部１３６の動作について説明する。 Next, operation | movement of the communication terminal 130 concerning a present Example is demonstrated with reference to FIG. Here, the operation of the additional congestion control unit 136 different from that of the first embodiment will be described.

最初に、ボトルネックルータのバッファ量を推測し、記憶する動作について、図１１（ａ）を参照して説明する。追加輻輳制御部１３６は、Ｄｉｆｆの時間推移を計測する。帯域状況判断部１３２は、パケットロスが発生したか否かについて判断する（ステップＳ１１０２）。この場合、自通信端末においてパケットロスが発生した場合でもよいし、他の通信端末においてパケットロスが発生した場合でもよい。パケットロスが発生した場合（ステップＳ１１０２：ＹＥＳ）、追加輻輳制御部１３６は、パケットロスが起こり、Ｄｉｆｆ＿が０に近くなる直前のＤｉｆｆをＤｉｆｆ＿ｍａｘ＿ｉとして、記憶部１３７に記憶する（ステップＳ１１０４）。一方、パケットロスが発生していない場合（ステップＳ１１０２：ＮＯ）、ステップＳ１１０２に戻る。 First, an operation of estimating and storing the buffer amount of the bottleneck router will be described with reference to FIG. The additional congestion control unit 136 measures the time transition of Diff. The bandwidth status determination unit 132 determines whether or not a packet loss has occurred (step S1102). In this case, a packet loss may occur in the own communication terminal, or a packet loss may occur in another communication terminal. When a packet loss occurs (step S1102: YES), the additional congestion control unit 136 stores the Diff immediately before Diff_ becomes close to 0 as Diff_max_i in the storage unit 137 (step S1104). On the other hand, if no packet loss has occurred (step S1102: NO), the process returns to step S1102.

次に、輻輳を制御する動作について、図１１（ｂ）を参照して説明する。 Next, the operation for controlling congestion will be described with reference to FIG.

帯域状況判断部１３２は、ネットワークに空き帯域があるか否かについて判断する（ステップＳ１１０６）。ネットワークに空き帯域がある場合（ステップＳ１１０６：ＹＥＳ）、追加輻輳制御部１３６は、記憶部１３７に記憶されたＤｉｆｆ＿ｍａｘ＿ｉを参照し、ｃｗｎｄをＤｉｆｆ＿ｉ＜Ｄｉｆｆ＿ｍａｘ＿ｉを満たすように制御し、ステップＳ１１０６に戻る。例えば、追加輻輳制御部１３６は、式（８“”）にしたがってｃｗｎｄ＿ａｄｄ変更することにより、ｃｗｎｄを制御する。一方、ネットワークに空き帯域がない場合（ステップＳ１１０６：ＮＯ）、ステップＳ１１０６に戻る。 The bandwidth status determination unit 132 determines whether there is a free bandwidth in the network (step S1106). When there is a free bandwidth in the network (step S1106: YES), the additional congestion control unit 136 refers to Diff_max_i stored in the storage unit 137, controls cwnd so as to satisfy Diff_i <Diff_max_i, and returns to step S1106. For example, the additional congestion control unit 136 controls cwnd by changing cwnd_add according to the equation (8 ""). On the other hand, if there is no free bandwidth in the network (step S1106: NO), the process returns to step S1106.

このように制御することによって、送信者側の通信端末はＤｉｆｆをλ×Ｄｉｆｆ＿ｍａｘ＿ｉに近づけるように輻輳制御を行うことができる。したがって、ネットワークの帯域に空きがありＤｉｆｆが０に近い場合には、ルータのバッファが溢れない程度に急激にｃｗｎｄを増加させることで空き帯域を迅速に利用することが可能であり、ｃｗｎｄの増加のスピードを改善することができる。 By controlling in this way, the communication terminal on the sender side can perform congestion control so that Diff approaches λ × Diff_max_i. Therefore, when the network bandwidth is free and Diff is close to 0, it is possible to rapidly use the free bandwidth by increasing cwnd so rapidly that the buffer of the router does not overflow, increasing cwnd. Speed can be improved.

次に、本発明の第３の実施例にかかる通信端末としての端末１３０について、図１２を参照して説明する。端末１４０、１５０および１６０については、端末１３０と同様の構成であるため、その説明を省略する。 Next, a terminal 130 as a communication terminal according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the terminals 140, 150, and 160 have the same configuration as the terminal 130, the description thereof is omitted.

本実施例にかかる端末１３０は、第１の実施例にかかる端末と第２の実施例にかかる端末とを組み合わせたものである。すなわち、本実施にかかる通信端末としての端末は、輻輳制御部１３１と、輻輳制御部１３１と接続された帯域状況判断部１３２と、帯域状況判断部１３２および輻輳制御部１３１と接続された伝搬遅延測定部１３３と、輻輳制御部１３１と接続された記憶部１３７とを備える。また、輻輳制御部１３１は、帯域状況判断部１３２および伝搬遅延測定部１３３と接続された基本輻輳制御部１３４と、基本輻輳制御部１３４、伝搬遅延測定部１３３および記憶部１３７と接続された追加輻輳制御部１３８とを備える。本実施例では、伝搬遅延の測定を行う伝搬遅延測定部１３３を備える場合について説明するが、追加輻輳制御部１３８が伝搬遅延を測定するようにしてもよい。 The terminal 130 according to the present embodiment is a combination of the terminal according to the first embodiment and the terminal according to the second embodiment. That is, the terminal as a communication terminal according to the present embodiment includes a congestion control unit 131, a bandwidth status determination unit 132 connected to the congestion control unit 131, and a propagation delay connected to the bandwidth status determination unit 132 and the congestion control unit 131. A measurement unit 133 and a storage unit 137 connected to the congestion control unit 131 are provided. In addition, the congestion control unit 131 is connected to the basic congestion control unit 134 connected to the bandwidth status determination unit 132 and the propagation delay measurement unit 133, and to the basic congestion control unit 134, the propagation delay measurement unit 133, and the storage unit 137. A congestion control unit 138; In this embodiment, the case where the propagation delay measuring unit 133 that measures the propagation delay is described will be described. However, the additional congestion control unit 138 may measure the propagation delay.

本実施例では、送信者側の通信端末としての端末１３０は、基本ポリシーとして既存ＴＣＰを、追加ポリシーとしてＳｐｅｅｄｙｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅを用いた場合を例として説明する。すなわち、基本輻輳制御部１３４は、基本ポリシーとして、既存のＴＣＰを備え、第１の送信速度を決定するｃｗｎｄ＿ｂａｓｅの変更を行う。追加輻輳制御部１３８は、追加ポリシーとしてＳｐｅｅｄｙｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅを備え、第２の送信速度を決定するｃｗｎｄ＿ａｄｄの変更を行う。 In the present embodiment, the case where the terminal 130 as a communication terminal on the sender side uses an existing TCP as a basic policy and a speedy congestion aviation as an additional policy will be described as an example. That is, the basic congestion control unit 134 includes the existing TCP as the basic policy, and changes cwnd_base that determines the first transmission rate. The additional congestion control unit 138 includes a speedy congestion aviation as an additional policy, and changes cwnd_add that determines the second transmission rate.

また、追加輻輳制御部１３８は、Ｄｉｆｆ＿ｍｉｎというパラメータを設定し、Ｄｉｆｆ＜Ｄｉｆｆ＿ｍｉｎである場合は、ネットワークに空き帯域があるとみなして、第２の実施例において説明したＤｉｆｆの時間推移情報を用いたｃｗｎｄ変更方式を用いることで空き帯域を迅速に利用する。 Further, the additional congestion control unit 138 sets a parameter called Diff_min. When Diff <Diff_min, the additional congestion control unit 138 considers that there is a free bandwidth in the network, and uses the Diff time transition information described in the second embodiment. By using the cwnd change method, the available bandwidth is quickly used.

基本輻輳制御部１３４および追加輻輳制御部１３８は、以下の条件に応じて、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅおよびｃｗｎｄ＿ａｄｄの変更を行う。 The basic congestion control unit 134 and the additional congestion control unit 138 change cwnd_base and cwnd_add according to the following conditions.

（１）パケットロスが発生していない場合
ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅ＋１（１´）
Ｄｉｆｆ＜Ｄｉｆｆ＿ｍｉｎの場合
ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＋ε(λ×Ｄｉｆｆ＿ｍａｘ−Ｄｉｆｆ) （１０）
Ｄｉｆｆ≧Ｄｉｆｆ＿ｍｉｎで、Ｄｉｆｆ＜αもしくはβ＜Ｄｉｆｆの場合
ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＋ε(δ−Ｄｉｆｆ) （８´）
（２）パケットロスが発生した場合
ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅ／２（２´）
ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＿ｎｅｘｔ＝０（９）
ただし、各パラメータについては、所定の値が予め設定される。例えばＤｉｆｆ＿ｍｉｎ＝０．５、α＝１、β＝３、δ＝２、λ＝０．７５、ε＝１、等とあらかじめ設定される。また、ｃｗｎｄ＿ｎｅｘｔ＝ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅ＿ｎｅｘｔ＋ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＿ｎｅｘｔである。 (1) When no packet loss occurs cwnd_base_next = cwnd_base + 1 (1 ′)
When Diff <Diff_min, cwnd_add_next = cwnd_add + ε (λ × Diff_max−Diff) (10)
When Diff ≧ Diff_min and Diff <α or β <Diff, cwnd_add_next = cwnd_add + ε (δ−Diff) (8 ′)
(2) When packet loss occurs cwnd_base_next = cwnd_base / 2 (2 ′)
cwnd_add_next = 0 (9)
However, a predetermined value is preset for each parameter. For example, Diff_min = 0.5, α = 1, β = 3, δ = 2, λ = 0.75, ε = 1, and the like are set in advance. Also, cwnd_next = cwnd_base_next + cwnd_add_next.

Ｄｉｆｆ＿ｍａｘは、第２の実施例において説明したＤｉｆｆの時間推移情報を用いたｃｗｎｄ変更方式で説明した方法により決定される。具体的には、デフォルトとして、Ｄｉｆｆ＿ｍａｘ＿ｄｅｆａｕｌｔ＝８等と固定的なパラメータをあらかじめ用意し、Ｄｉｆｆ＞Ｄｉｆｆ＿ｍａｘ＿ｄｅｆａｕｌｔの状態から、１ＲＴＴでＤｉｆｆ＜Ｄｉｆｆ＿ｍｉｎまで減少した場合に、Ｄｉｆｆが急激に減少したと見なしてＤｉｆｆ＿ｍａｘの値を決定し、この値を記憶部１３７に記憶する。 Diff_max is determined by the method described in the cwnd change method using the Diff time transition information described in the second embodiment. Specifically, as a default, a fixed parameter such as Diff_max_default = 8 is prepared in advance, and when Diff> Diff_max_default is reduced to Diff <Diff_min in 1 RTT, it is considered that Diff has decreased sharply, and Diff_max Is determined, and this value is stored in the storage unit 137.

次に、本実施例にかかる通信端末としての端末の動作について、図１３を参照して説明する。 Next, the operation of a terminal as a communication terminal according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

最初に、帯域状況判断部１３２はパケットロスが発生しているか否かについて判断する（ステップＳ１３０２）、パケットロスが発生している場合（ステップＳ１３０２：ＹＥＳ）、基本輻輳制御部１３４および追加輻輳制御部１３５は、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅおよびｃｗｎｄ＿ａｄｄの値を変更し（ステップＳ１３０４）、ステップＳ１３０２にもどる。すなわち、式（２´）および式（９）に基づいて、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅおよびｃｗｎｄ＿ａｄｄの値を変更する。 First, the bandwidth status determination unit 132 determines whether or not a packet loss has occurred (step S1302). If a packet loss has occurred (step S1302: YES), the basic congestion control unit 134 and additional congestion control are determined. The unit 135 changes the values of cwnd_base and cwnd_add (step S1304), and returns to step S1302. That is, the values of cwnd_base and cwnd_add are changed based on Expression (2 ′) and Expression (9).

一方、パケットロスが発生していない場合（ステップＳ１３０２：ＮＯ）、基本輻輳制御部１３４は、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅの値を変更する（ステップＳ１３０６）。すなわち、式（１´）にしたがって、ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅの値を増加させる。 On the other hand, if no packet loss has occurred (step S1302: NO), the basic congestion control unit 134 changes the value of cwnd_base (step S1306). That is, the value of cwnd_base is increased according to the equation (1 ′).

次に、伝搬遅延測定部１３３は、伝搬遅延を求めるために、例えばＲＴＴの測定を行う（ステップＳ１３０８）。 Next, the propagation delay measuring unit 133 performs RTT measurement, for example, in order to obtain the propagation delay (step S1308).

次に、追加輻輳制御部１３８は、Ｄｉｆｆを計算し、Ｄｉｆｆ＜Ｄｉｆｆ＿ｍｉｎであるか否かについて判断する（ステップＳ１３１０）。Ｄｉｆｆ＜Ｄｉｆｆ＿ｍｉｎである場合（ステップＳ１３１０：ＹＥＳ）、追加輻輳制御部１３８は、式（１０）にしたがって、Ｄｉｆｆ＿ｉ＜Ｄｉｆｆ＿ｍａｘを満たすように、ｃｗｎｄ＿ａｄｄを急激に増大させる（ステップＳ１３１２）。ここで、Ｄｉｆｆ＿ｍａｘは、ルータのバッファがいっぱいになった状態の自端末のＤｉｆｆ＿ｉである。 Next, the additional congestion control unit 138 calculates Diff and determines whether or not Diff <Diff_min (step S1310). When Diff <Diff_min is satisfied (step S1310: YES), the additional congestion control unit 138 rapidly increases cwnd_add so as to satisfy Diff_i <Diff_max according to the equation (10) (step S1312). Here, Diff_max is Diff_i of the own terminal in a state where the buffer of the router is full.

このようにすることにより、端末１３０は、Ｄｉｆｆをλ×Ｄｉｆｆ＿ｍａｘに急速に近づけることができ、ルータのバッファを溢れさせない範囲で、空き帯域を利用することができ、ｃｗｎｄの増加のスピードを改善することができる。 By doing so, the terminal 130 can rapidly make Diff close to λ × Diff_max, can use the free bandwidth in a range that does not overflow the router buffer, and improves the speed of increase of cwnd. be able to.

一方、Ｄｉｆｆ＜Ｄｉｆｆ＿ｍｉｎでない場合（ステップＳ１３０２：ＮＯ）、追加輻輳制御部１３５は、伝搬遅延の測定結果を用いてＤｉｆｆを計算し、Ｄｉｆｆ＜αもしくはＤｉｆｆ＞βであるか否かを判断する（ステップＳ１３１４）。 On the other hand, if Diff <Diff_min is not satisfied (step S1302: NO), the additional congestion control unit 135 calculates Diff using the measurement result of the propagation delay, and determines whether Diff <α or Diff> β ( Step S1314).

Ｄｉｆｆ＜αもしくはＤｉｆｆ＞βである場合（ステップＳ１３１４：ＹＥＳ）、式（８´）にしたがってｃｗｎｄ＿ａｄｄの値を変更し（ステップＳ１３１６）、ステップＳ９０２に戻る。一方、Ｄｉｆｆ＜αもしくはＤｉｆｆ＞βでない場合（ステップＳ１３１４：ＮＯ）、何もせずにステップＳ９０２に戻る。 If Diff <α or Diff> β (step S1314: YES), the value of cwnd_add is changed according to the equation (8 ′) (step S1316), and the process returns to step S902. On the other hand, if Diff <α or Diff> β is not satisfied (step S1314: NO), the process returns to step S902 without doing anything.

次に、本実施例にかかる端末１３０の輻輳ウインドウサイズの制御動作について、図１４を参照して説明する。 Next, the congestion window size control operation of the terminal 130 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

（１）で示される領域では、Ｄｉｆｆ＜Ｄｉｆｆ＿ｍｉｎであり、端末１３０の追加輻輳制御部１３８は、式（１０）にしたがって、ｃｗｎｄ＿ａｄｄを急激に増加させる。 In the area indicated by (1), Diff <Diff_min, and the additional congestion control unit 138 of the terminal 130 rapidly increases cwnd_add according to the equation (10).

次に、（２）で示される領域では、ネットワークの帯域が高効率に利用されＤｉｆｆ≧ｍｉｎとなる。このため、端末１３０は、式（８´）にしたがって、ｃｗｎｄ＿ａｄｄを変更する。この間ｃｗｎｄ＿ｂａｓｅは式（１´）にしたがって増加し続けるが、ｃｗｎｄ＿ａｄｄがＤｉｆｆをα〜βに維持するようにｃｗｎｄ＿ａｄｄを変更するため、輻輳によるパケットロスは発生しない。 Next, in the area indicated by (2), the bandwidth of the network is utilized with high efficiency, and Diff ≧ min. For this reason, the terminal 130 changes cwnd_add according to Expression (8 ′). During this time, cwnd_base continues to increase according to the equation (1 ′). However, since cwnd_add is changed so that cwnd_add maintains Diff at α to β, packet loss due to congestion does not occur.

次に、（３）で示される領域では、ｃｗｎｄ＿ａｄｄ＝０となり、ｃｗｎｄはｃｗｎｄ＿ｂａｓｅの増加に伴って増加する。ネットワークも輻輳し始めるため、Ｄｉｆｆも増加し始める。（４）で示される領域では、ボトルネックルータのバッファが溢れパケットロスが発生する。このため、端末１３０は、ｃｗｎｄを半分に減少させる。また、端末１３０は、パケットロスが発生した時のＤｉｆｆをＤｉｆｆ＿ｍａｘとして記憶する。ｃｗｎｄを半分に減少させることで、ネットワークの輻輳は速やかに緩和される。 Next, in the area indicated by (3), cwnd_add = 0, and cwnd increases as cwnd_base increases. As the network begins to congest, Diff also begins to increase. In the area indicated by (4), the buffer of the bottleneck router overflows and packet loss occurs. For this reason, the terminal 130 reduces cwnd by half. Also, the terminal 130 stores Diff when the packet loss occurs as Diff_max. By reducing cwnd in half, network congestion is quickly alleviated.

もしその他の送信者が同一のルータを通して通信している場合は、ネットワークの輻輳の緩和により他送信者のＤｉｆｆも急激に減少する。よって、第２の実施例において説明したＤｉｆｆの時間推移情報を用いたｃｗｎｄ変更方式に述べた方法で各自のＤｉｆｆ＿ｍａｘを記憶する。後は、（１）〜（４）の繰り返しになる。 If other senders are communicating through the same router, Diff of other senders is also drastically reduced by mitigating network congestion. Therefore, each Diff_max is stored by the method described in the cwnd change method using the Diff time transition information described in the second embodiment. Thereafter, steps (1) to (4) are repeated.

本実施例によれば、既存ＴＣＰが利用することができないネットワークの空き帯域を迅速に、かつ既存ＴＣＰとの公平性を保ちながら利用することが可能になる。 According to the present embodiment, it becomes possible to use a free network bandwidth that cannot be used by the existing TCP quickly and while maintaining fairness with the existing TCP.

本発明にかかる通信端末および通信システム並びに輻輳制御方法は、輻輳制御を行う通信システムに適用できる。 The communication terminal, the communication system, and the congestion control method according to the present invention can be applied to a communication system that performs congestion control.

既存ＴＣＰにおけるｃｗｎｄの時間推移の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the time transition of cwnd in the existing TCP. ＴＣＰＶｅｇａｓにおけるＤｉｆｆの見積もり方法の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the estimation method of Diff in TCP Vegas. Ｈｉｇｈ−ＳｐｅｅｄＴＣＰにおけるｃｗｎｄの時間推移の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the time transition of cwnd in High-Speed TCP. 既存ＴＣＰとＴＣＰＶｅｇａｓとの間の公平性の問題を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the problem of fairness between existing TCP and TCP Vegas. 本発明の一実施例にかかる輻輳制御方式の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the congestion control system concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる輻輳制御方式の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the congestion control system concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる通信システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the communication system concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる通信端末を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the communication terminal concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる通信端末の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the communication terminal concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる通信端末を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the communication terminal concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる通信端末の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the communication terminal concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる通信端末を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the communication terminal concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる通信端末の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the communication terminal concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかるｃｗｎｄの変化例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a change of cwnd concerning one Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１００通信網
１１０、１２０ルータ
１３０、１４０、１５０、１６０通信端末 100 Communication network 110, 120 Router 130, 140, 150, 160 Communication terminal

Claims

パケットロスの有無に基づいて、第１の送信速度を制御する第１の送信速度制御部と、
ネットワークの最大容量のうち、前記第１の送信速度制御部により制御される第１の送信速度によるパケットの送信帯域以外の空き帯域が有るかどうかを他の通信端末との間のパケット伝搬遅延に基づいて判定する帯域状況判定部と、
該帯域状況判定部により空き帯域があると判定された場合、該空き帯域で送信すべきパケットの第２の送信速度を制御する第２の送信速度制御部と
を有し、
前記第２の送信速度制御部は、前記パケット伝搬遅延に基づいて、前記空き帯域における第２の送信速度を制御することを特徴とする通信端末。 A first transmission rate controller that controls the first transmission rate based on the presence or absence of packet loss ;
Of the maximum capacity of the network, whether there is a free band other than the packet transmission band at the first transmission rate controlled by the first transmission rate control unit is set as the packet propagation delay with other communication terminals. A bandwidth status determination unit for determining based on ;
A second transmission rate control unit that controls a second transmission rate of a packet to be transmitted in the available bandwidth when the bandwidth status judging unit determines that there is an available bandwidth ;
Have
The second transmission rate control unit controls a second transmission rate in the vacant band based on the packet propagation delay .

請求項１に記載の通信端末において、
前記第２の送信速度制御部は、前記パケット伝搬遅延が所定の制御許容範囲内となるように、前記第２の送信速度を制御することを特徴とする通信端末。 The communication terminal according to claim 1 ,
It said second transmission rate control unit is configured so that packets propagation delay is within a predetermined control tolerance, communication terminal, wherein the controller controls the second transmission speed.

請求項２に記載の通信端末において、
前記第２の送信速度制御部は、前記パケット伝搬遅延変動の時間推移情報を用いてボトルネックルータにバッファリングできる当該通信端末の最大パケット量及び前記制御許容範囲を推定し、該推定値に基づいて第２の送信速度及び第２の送信速度の制御量を制御することを特徴とする通信端末。 The communication terminal according to claim 2 ,
It said second transmission rate control unit uses the time change data of the packet propagation delay change estimates the maximum amount of packets and the control tolerance of the communication terminal can buffer the bottleneck router, based on the estimated value communication terminal and controlling a control amount of the second transmission speed and a second transmission speed Te.

パケットロスの有無に基づいて、第１の送信速度を制御する第１の送信速度制御部と、
ネットワークの最大容量のうち、前記第１の送信速度制御部により制御される第１の送信速度によるパケットの送信帯域以外の空き帯域が有るかどうかを他の通信端末との間のパケット伝搬遅延に基づいて判定する帯域状況判定部と、
該帯域状況判定部により空き帯域があると判定された場合、該空き帯域で送信すべきパケットの第２の送信速度を制御する第２の送信速度制御部と
を有し、
前記第２の送信速度制御部は、前記パケット伝搬遅延に基づいて、前記空き帯域における第２の送信速度を制御することを特徴とする通信システム。 A first transmission rate controller that controls the first transmission rate based on the presence or absence of packet loss ;
Of the maximum capacity of the network, whether there is a free band other than the packet transmission band at the first transmission rate controlled by the first transmission rate control unit is set as the packet propagation delay with other communication terminals. A bandwidth status determination unit for determining based on ;
A second transmission rate control unit that controls a second transmission rate of a packet to be transmitted in the available bandwidth when the bandwidth status judging unit determines that there is an available bandwidth ;
Have
The second transmission rate control unit controls a second transmission rate in the vacant band based on the packet propagation delay .

請求項４に記載の通信システムにおいて、
前記第２の送信速度制御部は、前記パケット伝搬遅延が所定の制御許容範囲内となるように、前記第２の送信速度を制御することを特徴とする通信システム。 The communication system according to claim 4 ,
Said second transmission rate control unit is configured so that packets propagation delay is within a predetermined control tolerance, communication system, characterized by controlling said second transmission rate.

請求項５に記載の通信システムにおいて、
前記第２の送信速度制御部は、前記パケット伝搬遅延変動の時間推移情報を用いてボトルネックルータにバッファリングできる当該通信端末の最大パケット量及び前記制御許容範囲を推定し、該推定値に基づいて第２の送信速度及び第２の送信速度の制御量を制御することを特徴とする通信システム。 The communication system according to claim 5 , wherein
It said second transmission rate control unit uses the time change data of the packet propagation delay change estimates the maximum amount of packets and the control tolerance of the communication terminal can buffer the bottleneck router, based on the estimated value communication system and controls the control amount of the second transmission speed and a second transmission speed Te.

パケットロスの有無に基づいて、第１の送信速度を制御する第１の送信速度制御ステップと、
他の通信端末との間のパケット伝搬遅延を測定するパケット伝搬遅延測定ステップと、
ネットワークの最大容量のうち、前記第１の送信速度制御ステップにより制御される第１の送信速度によるパケットの送信帯域以外の空き帯域が有るかどうかを前記パケット伝搬遅延に基づいて判定する帯域状況判定ステップと、
該帯域状況判定ステップにより、空き帯域があると判定された場合、該空き帯域で送信すべきパケットの第２の送信速度を制御する第２の送信速度制御ステップと
を有し、
前記第２の送信速度制御ステップは、前記パケット伝搬遅延に基づいて、前記空き帯域における第２の送信速度を制御することを特徴とする輻輳制御方法。 A first transmission rate control step for controlling the first transmission rate based on the presence or absence of packet loss;
A packet propagation delay measuring step for measuring a packet propagation delay with another communication terminal;
Band condition determination for determining whether there is a free band other than the packet transmission band at the first transmission rate controlled by the first transmission rate control step out of the maximum capacity of the network based on the packet propagation delay Steps,
The band-situation determining step, if it is determined that there is free bandwidth, have a second transmission rate control step of controlling the second transmission rate of packets to be transmitted in the air-out zone,
The congestion control method according to claim 2, wherein the second transmission rate control step controls the second transmission rate in the free band based on the packet propagation delay .

請求項７に記載の輻輳制御方法において、
前記第２の送信速度制御ステップは、前記パケット伝搬遅延測定ステップにより測定されたパケットの伝搬遅延が所定の制御許容範囲内となるように、第２の送信速度を制御することを特徴とする輻輳制御方法。 The congestion control method according to claim 7,
It said second transmission speed control step, as the propagation delay of a packet measured by the packet propagation delay measurement step is within a predetermined control tolerance, and the control means controls the second transmission speed Congestion control method.

請求項８に記載の輻輳制御方法において、
前記パケット伝搬遅延変動の時間推移情報を用いてボトルネックルータにバッファリングできる当該通信端末の最大パケット量及び前記制御許容範囲を推定する推定ステップ
を有し、
前記第２の送信速度制御ステップは、前記推定ステップにより推定された最大パケット量及び前記制御許容範囲の推定値に基づいて第２の通信速度及び第２の送信速度の制御量を制御することを特徴とする輻輳制御方法。 The congestion control method according to claim 8 ,
Estimating steps of estimating the maximum packet size, and the control tolerance of the communication terminal can buffer the bottleneck router with time change data of the packet propagation delay change
Have,
Said second transmission rate control step, by controlling the control amount of the second communication speed based on the estimated value of the estimated maximum amount of packets and the control tolerance range by the estimation step and the second transmission speed A characteristic congestion control method.