JP4632874B2 - 通信端末 - Google Patents
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Description
輻輳(congestion)を検出する輻輳検出手段と、理想的な輻輳制御パラメータと輻輳制御パラメータの現在値とをもとに前記輻輳の兆候を検出する兆候検出手段とを有し、前記輻輳検出手段が前記輻輳を検出するか、もしくは前記兆候検出手段が前記兆候を検出した際に、輻輳制御パラメータの現在値を理想的な輻輳制御パラメータへと変更するか、もしくは送信レートを、理想的な輻輳制御パラメータから計算された理想的な送信レートに変更する機能を有することを特徴とする通信端末。
輻輳を検出する輻輳検出手段と、前記データとしてパケットを送信してからそのパケットに対する確認応答として受信端末側から返信される受信確認パケットを受信するまでのラウンド・トリップ・タイム(RTT)の現在の値を最大の値及び最小の値に比較することによって前記輻輳の兆候を検出する兆候検出手段とを有し、前記輻輳検出手段が前記輻輳を検出するか、もしくは前記兆候検出手段が前記兆候を検出した際に、輻輳制御パラメータの現在値を理想的な輻輳制御パラメータへと変更するか、もしくは送信レートを、理想的な輻輳制御パラメータから計算された理想的な送信レートに変更する機能を有することを特徴とする通信端末。
ネットワーク内のトラヒックに占める優先トラヒックの割合を推定する手段を有し、
前記割合によって送信レートもしくは輻輳制御パラメータを制御することを特徴とする通信端末。
輻輳を検出する輻輳検出手段と、理想的な輻輳制御パラメータと輻輳制御パラメータの現在値とをもとに前記輻輳の兆候を検出する兆候検出手段とを有し、前記輻輳検出手段が前記輻輳を検出するか、もしくは前記兆候検出手段が前記兆候を検出した際に、輻輳制御パラメータの現在値を理想的な輻輳制御パラメータへと変更するか、もしくは送信レートを、理想的な輻輳制御パラメータから計算された理想的な送信レートに変更する機能を有することを特徴とする中継装置。
輻輳を検出する輻輳検出手段と、前記データとしてパケットを送信してからそのパケットに対する確認応答として受信端末側から返信される受信確認パケットを受信するまでのラウンド・トリップ・タイム(RTT)の現在の値を最大の値及び最小の値に比較することによって前記輻輳の兆候を検出する兆候検出手段とを有し、前記輻輳検出手段が前記輻輳を検出するか、もしくは前記兆候検出手段が前記兆候を検出した際に、輻輳制御パラメータの現在値を理想的な輻輳制御パラメータへと変更するか、もしくは送信レートを、理想的な輻輳制御パラメータから計算された理想的な送信レートに変更する機能を有することを特徴とする中継装置。
ネットワーク内のトラヒックに占める優先トラヒックの割合を推定する手段を有し、
前記割合によって送信レートもしくは輻輳制御パラメータの現在値を制御することを特徴とする中継装置。
まず、本発明の第1の実施例について説明する。
図1は第1の実施例による端末(通信端末)1のデータ送信制御部1-1の構成を示すブロック図である。データ送信制御部1-1は、パケット送信部1-2、パケット受信部1-3、輻輳ウインド決定部1-4、使用可能帯域設定部1-5、RTT計測部1-6、初期輻輳判定部1-7、初期輻輳閾値設定部1-8、優先トラヒック割合推定部1-9、輻輳判定部1-10、で構成される。
図2は、本実施例の動作を説明するフローチャートである。ここでは、図1及び図2を参照して、本実施例の動作について説明する。
以上のような送信レートの制御を行うことにより、優先トラヒックが存在する場合は、キューイング遅延の平均値及び最小値が共に大きくなり優先トラヒック割合は1へと近づき、その結果として初期輻輳閾値が非常に小さくなる。そのため、本方式を用いる低優先のトラヒックのスループットは抑えられ、優先トラヒックの品質への影響は最小限となる。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
第2の実施例の構成は、第1の実施例の構成と同一であり、優先トラヒック割合推定部の動作が若干異なるだけであるため、ここでブロック図を省略する。
図3は、本実施例の動作を説明するフローチャートである。ここでは、図3を参照して、第1の実施例の動作と本実施例の動作の相違点について説明する。
本実施例は、第1の実施例と比較して、優先トラヒック割合の推定アルゴリズムが若干異なるのみであり、ほぼ同様の効果が得られると期待できる。
次に、本発明の第3の実施例について説明する。
図4は、第3の実施例による通信端末3のデータ送信制御部3-1の構成を示すブロック図である。データ送信制御部3-1は、パケット送信部3-2、パケット受信部3-3、輻輳ウインド決定部3-4、使用可能帯域設定部3-5、RTT計測部3-6、初期輻輳判定部3-7、初期輻輳閾値設定部3-8、RTT比較部3-9、輻輳判定部3-10、で構成される。
図5は、本実施例の動作を説明するフローチャートである。ここでは、図4及び図5を参照して、本実施例の動作について説明する。
本実施例は、第1の実施例と比較して、優先トラヒック割合ではなく、計測したRTTを元に初期輻輳判定の閾値を設定している。計測したRTTは優先トラヒック割合に比べて、忠実に網の輻輳を反映するが、一方低優先トラヒックしか存在しない場合でも初期輻輳を検出してしまう。そのため、本実施例の効果は、第1の実施例と比較して、低優先トラヒックが網に与える影響が小さい反面、低優先トラヒックによる帯域の利用効率に劣ると推定できる。
次に、本発明の第4の実施例について説明する。
図6は、第4の本実施例による通信端末4のデータ送信制御部4-1の構成を示すブロック図である。データ送信制御部4-1は、パケット送信部4-2、パケット受信部4-3、輻輳ウインド決定部4-4、使用可能帯域設定部4-5、RTT計測部4-6、初期輻輳判定部4-7、初期輻輳閾値設定部4-8、優先トラヒック割合推定部4-9、輻輳判定部4-10、RTT比較部4-11、で構成される。すなわち、本実施例の構成は、第1の実施例の構成にRTT比較部4-11を加えた構成であり、第1の実施例と第3の実施例の構成を足したものである。
図7は、本実施例の動作を説明するフローチャートである。本実施例は、第1の実施例と第3の実施例の構成を足したものであり、本実施例の動作も第1の実施例の動作及び第3の実施例の動作に準じる。
本実施例は、第1の実施例と第3の実施例を合成したものであり、その効果は第1の実施例の効果と第3の実施例の効果との中間であると推定できる。
次に、本発明の第5の実施例について説明する。
図8は、第5の本実施例による通信端末5のデータ送信制御部5-1の構成を示すブロック図である。データ送信制御部5-1は、パケット送信部5-2、パケット受信部5-3、輻輳ウインド決定部5-4、使用可能帯域設定部5-5、RTT計測部5-6、初期輻輳判定部5-7、初期輻輳閾値設定部5-8、ECN付パケット割合測定部5-9、輻輳判定部5-10、で構成される。
図9は、本実施例の動作を説明するフローチャートである。ここでは、図8及び図9を参照して、本実施例の動作について説明する。
本実施例は、ECN付パケットの割合は網の輻輳度を反映したものであるため、本実施例の効果は第3の実施例の効果に準ずるものであると推定できる。ただし、ECNは各パケットにつき輻輳しているかいないかの2値判定であるため、RTTを用いて輻輳を検出する場合に比べて、精度に劣ると考えられる。しかしながら、無線網など伝播遅延時間が頻繁に変化し、RTTを輻輳の指標として用いることのできない網においては、本方式が有利である。
次に、本発明の第6の実施例について説明する。
図10は本実施例による通信端末6のデータ送信制御部6-1の構成を示すブロック図である。データ送信制御部6-1は、パケット送信部6-2、パケット受信部6-3、輻輳ウインド決定部6-4、使用可能帯域設定部6-5、RTT計測部6-6、初期輻輳判定部6-7、初期輻輳閾値設定部6-8、優先トラヒック割合推定部6-9、輻輳判定部6-10、で構成される。
図11は、本実施例の動作を説明するフローチャートである。ここでは、図10及び図11を参照して、本実施例の動作について説明する。
第1から第5の実施例においては、理想的な輻輳ウインドと現在の輻輳ウインドの比較を行うことによって初期輻輳を判定しているが、本実施例においては測定したRTTを用いて輻輳の判定を行っている。前者では網の負荷が高い場合でも自らのトラヒックが少ない場合(輻輳ウインドが小さい場合)には初期輻輳を判定しないが、後者では自らのトラヒックに関係なく網の状態のみで初期輻輳を判定している。そのため、本実施例では、前記実施例に比べて、低優先セッション間の公平性は劣るが、高負荷時に網に与える影響が小さい特性を持つと推定できる。
次に、本発明の第7の実施例について説明する。
第7の実施例の構成は、第1の実施例の構成と同一であり、使用可能帯域測定部の動作が若干異なるだけであるため、ここでブロック図を省略する。
図12は、本実施例の動作を説明するフローチャートである。ここでは、図12を参照して、本実施例の動作について説明する。
本実施例は、第1の実施例と比較して、使用可能帯域が小さく設定される特長を持つ。そのため、本実施例の効果は、第1の実施例と比較して、低優先トラヒックが網に与える影響が小さい反面、低優先トラヒックによる帯域の利用効率に劣ると推定できる。
次に、本発明の第8の実施例について説明する。
図13は、第8の実施例による通信端末8のデータ送信制御部8-1の構成を示すブロック図である。データ送信制御部8-1は、パケット送信部8-2、パケット受信部8-3、輻輳ウインド決定部8-4、使用可能帯域設定部8-5、RTT計測部8-6、初期輻輳判定部8-7、初期輻輳閾値設定部8-8、優先トラヒック割合推定部8-9、輻輳判定部8-10、RTT比較部8-11で構成される。
図14は、本実施例の動作を説明するフローチャートである。ここでは、図13及び図14を参照して、本実施例の動作について説明する。
本実施例は、第1の実施例と比較して、RTTに基づく輻輳判断と輻輳ウインドの更新動作が加わる。RTTに基づく輻輳判断では、優先トラヒックの割合に関わり無く、網の輻輳度すなわちRTTに基づいて輻輳を判断する。そのため、本実施例の効果は、第1の実施例と比較して、低優先トラヒックが網に与える影響が小さい反面、低優先トラヒックによる帯域の利用効率に劣ると推定できる。
次に、本発明の第9の実施例について説明する。
図15は、第9の実施例による通信端末9のデータ送信制御部9-1の構成を示すブロック図である。データ送信制御部9-1は、パケット送信部9-2、パケット受信部9-3、輻輳ウインド決定部9-4、使用可能帯域設定部9-5、RTT計測部9-6、初期輻輳判定部9-7、初期輻輳閾値設定部9-8、優先トラヒック割合推定部9-9、輻輳判定部9-10で構成される。
図16は、本実施例の動作を説明するフローチャートである。ここでは、図15及び図16を参照して、本実施例の動作について説明する。
本実施例は、第1の実施例と比較して、軽度の初期輻輳が検出された場合には輻輳ウインドの増加を停止する処理が加えられている。そのため、本実施例の効果は、第1の実施例と比較して、低優先トラヒックが網に与える影響が小さい反面、低優先トラヒックによる帯域の利用効率に劣ると推定できる。
次に、本発明の第10の実施例について説明する。
図17は、第10の実施例による通信端末10のデータ送信制御部10-1の構成を示すブロック図である。データ送信制御部10-1は、パケット送信部10-2、パケット受信部10-3、輻輳ウインド決定部10-4、使用可能帯域設定部10-5、RTT推定部10-6、初期輻輳判定部10-7、初期輻輳閾値設定部10-8、優先トラヒック割合推定部10-9、輻輳判定部10-10、使用帯域測定部10-11で構成される。
図18は、本実施例の動作を説明するフローチャートである。ここでは、図17及び図18を参照して、本実施例の動作について説明する。
本実施例は本質的に第1の実施例と同様であり、第1の実施例と同様の効果が得られると考えられる。ただし、本実施例ではRTTを測定ではなく推定しているため、無線網のようにRTTが輻輳を反映していない網でも適用が可能である。
次に、本発明の第11の実施例について説明する。
図19は、第11の実施例による中継装置11を用いた通信システムの構成を示すブロック図である。本通信システムは、送信端末12、受信端末13、及びこれらの端末間の通信を中継する中継装置11、で構成される。本実施例においては、送信端末12から受信端末13へと直接TCP通信を用いて送信データを送信するのではなく、送信端末12から中継装置11へのTCP通信と中継装置11から受信端末13へのTCP通信との2つのTCP通信を用い、中継装置11でこれらのTCP通信間の中継処理を経て通信を行なう。
以下では、送信端末12から受信端末13へ向けたデータ転送の動作について説明する。
本実施例では、送信端末12と中継装置11との間は従来のTCP方式で通信を行ない、中継装置11と受信端末13との間は低優先なTCP方式で通信を行なう。送信端末12と中継装置11との間の回線は輻輳しておらず、中継装置11と受信端末13との間の回線が輻輳している場合、本実施例では輻輳している回線で低優先TCP方式を用いて通信するため、競合する優先トラヒックの品質への影響は最小限となる。
1-1 データ送信制御部
1-2 パケット送信部
1-3 パケット受信部
1-4 輻輳ウインド決定部
1-5 使用可能帯域設定部
1-6 RTT計測部
1-7 初期輻輳判定部
1-8 初期輻輳閾値設定部
1-9 優先トラヒック割合推定部
1-10 輻輳判定部
3 端末(通信端末)
3-1 データ送信制御部
3-2 パケット送信部
3-3 パケット受信部
3-4 輻輳ウインド決定部
3-5 使用可能帯域設定部
3-6 RTT計測部
3-7 初期輻輳判定部
3-8 初期輻輳閾値設定部
3-9 RTT比較部
3-10 輻輳判定部
4 端末(通信端末)
4-1 データ送信制御部
4-2 パケット送信部
4-3 パケット受信部
4-4 輻輳ウインド決定部
4-5 使用可能帯域設定部
4-6 RTT計測部
4-7 初期輻輳判定部
4-8 初期輻輳閾値設定部
4-9 優先トラヒック割合推定部
4-10 輻輳判定部
4-11 RTT比較部
5 端末(通信端末)
5-1 データ送信制御部
5-2 パケット送信部
5-3 パケット受信部
5-4 輻輳ウインド決定部
5-5 使用可能帯域設定部
5-6 RTT計測部
5-7 初期輻輳判定部
5-8 初期輻輳閾値設定部
5-9 ECN付パケット割合測定部
5-10 輻輳判定部
6 端末(通信端末)
6-1 データ送信制御部
6-2 パケット送信部
6-3 パケット受信部
6-4 輻輳ウインド決定部
6-5 使用可能帯域設定部
6-6 RTT計測部
6-7 初期輻輳判定部
6-8 初期輻輳閾値設定部
6-9 優先トラヒック割合推定部
6-10 輻輳判定部
8 端末(通信端末)
8-1 データ送信制御部
8-2 パケット送信部
8-3 パケット受信部
8-4 輻輳ウインド決定部
8-5 使用可能帯域設定部
8-6 RTT計測部
8-7 初期輻輳判定部
8-8 初期輻輳閾値設定部
8-9 優先トラヒック割合推定部
8-10 輻輳判定部
8-11 RTT比較部
9 端末(通信端末)
9-1 データ送信制御部
9-2 パケット送信部
9-3 パケット受信部
9-4 輻輳ウインド決定部
9-5 使用可能帯域設定部
9-6 RTT計測部
9-7 初期輻輳判定部
9-8 初期輻輳閾値設定部
9-9 優先トラヒック割合推定部
9-10 輻輳判定部
10 端末(通信端末)
10-1 データ送信制御部
10-2 パケット送信部
10-3 パケット受信部
10-4 輻輳ウインド決定部
10-5 使用可能帯域設定部
10-6 RTT計測部
10-7 初期輻輳判定部
10-8 初期輻輳閾値設定部
10-9 優先トラヒック割合推定部
10-10 輻輳判定部
10-11 使用帯域測定部
11 中継装置
11-1 データ送信制御部
11-12 データ受信制御部
12 送信端末
12-1 データ送信制御部
13 受信端末
13-1 データ受信制御部
Claims (20)
- ネットワークを介しデータの送信を行う通信端末において、
輻輳を検出する輻輳検出手段と、理想的な輻輳制御パラメータと輻輳制御パラメータの現在値とをもとに前記輻輳の兆候を検出する兆候検出手段とを有し、前記輻輳検出手段が前記輻輳を検出するか、もしくは前記兆候検出手段が前記兆候を検出した際に、輻輳制御パラメータの現在値を理想的な輻輳制御パラメータへと変更するか、もしくは送信レートを、理想的な輻輳制御パラメータから計算された理想的な送信レートに変更する機能を有する通信端末であって、
輻輳制御パラメータの上限値を設定する手段を更に有し、輻輳制御パラメータの上限値は、理想的な輻輳制御パラメータと閾値との和、もしくは理想的な輻輳制御パラメータと閾値との積であり、
前記兆候検出手段は、前記上限値よりも前記輻輳制御パラメータの現在値が大きければ、前記兆候を検出することを特徴とする通信端末。 - 請求項1に記載の通信端末であって、
前記閾値を、あるいは前記上限値を、現在のネットワークの状態を元に、動的に設定することを特徴とする通信端末。 - 請求項1に記載の通信端末であって、
前記輻輳検出手段は、パケット廃棄を検出することで輻輳を検出するものであり、
前記通信端末は、現在送信を行っている帯域、受信確認パケットから計算される現在受信端末がデータを受信できている帯域、及びボトルネック回線の推定帯域の内の少なくとも一つをもとに計算される送信可能帯域を元に、前記理想的な輻輳制御パラメータを決定することを特徴とする通信端末。 - 請求項3に記載の通信端末であって、
前記通信端末は、前記送信可能帯域に、ラウンド・トリップ・タイムの最小の値としての往復伝播遅延時間の推定値を乗ずることにより、前記理想的な輻輳制御パラメータを決定することを特徴とする通信端末。 - 請求項3に記載の通信端末であって、
前記通信端末は、前記送信可能帯域に、ラウンド・トリップ・タイムの最小の値としての往復伝播遅延時間の推定値を乗じ、乗算結果を得、この乗算結果に対してネットワークの輻輳度あるいは推定した優先トラヒックの割合に応じた減算を行うことで、前記理想的な輻輳制御パラメータを決定することを特徴とする通信端末。 - 請求項5に記載の通信端末であって、
前記通信端末は、前記送信可能帯域に、ラウンド・トリップ・タイムの最小の値としての往復伝播遅延時間の推定値を乗じ、乗算結果を得、ある時間間隔で測定したラウンド・トリップ・タイムの最小の値から前記往復伝播遅延時間を減算したものに前記送信可能帯域を乗じたものを、前記乗算結果から減算することで、前記理想的な輻輳制御パラメータを決定することを特徴とする通信端末。 - 請求項6に記載の通信端末であって、
前記時間間隔を、輻輳制御パラメータの現在値を減少させてから次に輻輳制御パラメータの現在値を減少されるまでの時間とすることを特徴とする通信端末。 - 請求項4に記載の通信端末であって、
前記通信端末は、前記送信可能帯域に、ラウンド・トリップ・タイムの最小の値としての往復伝播遅延時間の推定値を乗じ、乗算結果を得、さらにこの乗算結果に、推定した優先トラヒックの割合を乗じることで、前記理想的な輻輳制御パラメータを決定することを特徴とする通信端末。 - 請求項1に記載の通信端末であって、
前記兆候検出手段は、輻輳の兆候を検出する閾値として、第1の閾値及び該第1の閾値よりも小さい第2の閾値を有し、前記第1の閾値をもって輻輳の兆候を検出した場合には、輻輳制御パラメータの現在値を理想的な輻輳制御パラメータへと変更するか、もしくは送信レートを、理想的な輻輳制御パラメータから計算された理想的な送信レートに変更する動作を行い、前記第2の閾値をもって輻輳の兆候を検出した場合には、前記動作を行わず、また輻輳制御パラメータの増加処理も行わないことを特徴とする通信端末。 - ネットワークを介し受信端末へのデータの送信を行う中継装置において、
輻輳を検出する輻輳検出手段と、理想的な輻輳制御パラメータと輻輳制御パラメータの現在値とをもとに前記輻輳の兆候を検出する兆候検出手段とを有し、前記輻輳検出手段が前記輻輳を検出するか、もしくは前記兆候検出手段が前記兆候を検出した際に、輻輳制御パラメータの現在値を理想的な輻輳制御パラメータへと変更するか、もしくは送信レートを、理想的な輻輳制御パラメータから計算された理想的な送信レートに変更する機能を有する中継装置であって、
輻輳制御パラメータの上限値を設定する手段を更に有し、輻輳制御パラメータの上限値は、理想的な輻輳制御パラメータと閾値との和、もしくは理想的な輻輳制御パラメータと閾値との積であり、
前記兆候検出手段は、前記上限値よりも前記輻輳制御パラメータの現在値が大きければ、前記兆候を検出することを特徴とする中継装置。 - 請求項10に記載の中継装置であって、
前記閾値を、あるいは前記上限値を、現在のネットワークの状態を元に、動的に設定することを特徴とする中継装置。 - 請求項10に記載の中継装置であって、
前記輻輳検出手段は、パケット廃棄を検出することで輻輳を検出するものであり、
前記中継装置は、現在送信を行っている帯域、受信確認パケットから計算される現在受信端末がデータを受信できている帯域、及びボトルネック回線の推定帯域の内の少なくとも一つをもとに計算される送信可能帯域を元に、前記理想的な輻輳制御パラメータを決定することを特徴とする中継装置。 - 請求項12に記載の中継装置であって、
前記中継装置は、前記送信可能帯域に、ラウンド・トリップ・タイムの最小の値としての往復伝播遅延時間の推定値を乗ずることにより、前記理想的な輻輳制御パラメータを決定することを特徴とする中継装置。 - 請求項12に記載の中継装置であって、
前記中継装置は、前記送信可能帯域に、ラウンド・トリップ・タイムの最小の値としての往復伝播遅延時間の推定値を乗じ、乗算結果を得、この乗算結果に対してネットワークの輻輳度あるいは推定した優先トラヒックの割合に応じた減算を行うことで、前記理想的な輻輳制御パラメータを決定することを特徴とする中継装置。 - 請求項14に記載の中継装置であって、
前記中継装置は、前記送信可能帯域に、ラウンド・トリップ・タイムの最小の値としての往復伝播遅延時間の推定値を乗じ、乗算結果を得、ある時間間隔で測定したラウンド・トリップ・タイムの最小の値から前記往復伝播遅延時間を減算したものに前記送信可能帯域を乗じたものを、前記乗算結果から減算することで、前記理想的な輻輳制御パラメータを決定することを特徴とする中継装置。 - 請求項15に記載の中継装置であって、
前記時間間隔を、輻輳制御パラメータの現在値を減少させてから次に輻輳制御パラメータの現在値を減少されるまでの時間とすることを特徴とする中継装置。 - 請求項13に記載の中継装置であって、
前記中継装置は、前記送信可能帯域に、ラウンド・トリップ・タイムの最小の値としての往復伝播遅延時間の推定値を乗じ、乗算結果を得、さらにこの乗算結果に、推定した優先トラヒックの割合を乗じることで、前記理想的な輻輳制御パラメータを決定することを特徴とする中継装置。 - 請求項10に記載の中継装置であって、
前記兆候検出手段は、輻輳の兆候を検出する閾値として、第1の閾値及び該第1の閾値よりも小さい第2の閾値を有し、前記第1の閾値をもって輻輳の兆候を検出した場合には、輻輳制御パラメータの現在値を理想的な輻輳制御パラメータへと変更するか、もしくは送信レートを、理想的な輻輳制御パラメータから計算された理想的な送信レートに変更する動作を行い、前記第2の閾値をもって輻輳の兆候を検出した場合には、前記動作を行わず、また輻輳制御パラメータの増加処理も行わないことを特徴とする中継装置。 - 請求項10に記載の中継装置であって、
輻輳制御に、TCP(Transmission Control Protocol)を用い、輻輳制御パラメータとして輻輳ウインドサイズを用いることを特徴とする中継装置。 - 請求項1に記載の通信端末であって、
輻輳制御に、TCP(Transmission Control Protocol)を用い、輻輳制御パラメータとして輻輳ウインドサイズを用いることを特徴とする通信端末。
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