JPWO2005020524A1 - セッション中継装置及び中継方法 - Google Patents

Abstract

帯域制御部（１２３−１）は受信バッファ（１２２−１）から送信バッファ（１２４−１）へのデータ移動を制御する。送信再開ＡＣＫ生成部（１２６−１）は送信端末に送信再開を指示するＡＣＫパケットを生成し、重複ＡＣＫ生成部（１２７−１）は送信端末に送信レート減少を指示する重複ＡＣＫを生成する。パケット廃棄率計算部（１２８−１）は受信端末へのセッションでのパケット廃棄率を求め、制御パラメータ計算部（１２９−１）は送信バッファ内滞留データ量及びパケット廃棄率から受信端末へのセッションの制御パラメータを変更する。

Description

本発明はセッション中継装置及びそれに用いるセッション中継方法に関し、特にＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）セッション間でデータの中継を行う装置に関する。

一般的に、通信アプリケーションにおいては、送信端末と受信端末との間で通信セッション（特に、ＴＣＰセッション）を確立し、確立したセッション上で通信を行っている。

ＴＣＰセッションの通信帯域は、ネットワークの混雑度や往復伝播遅延時間によって大きく異なる。例えば、３０ｍｓｅｃの往復伝播遅延がある場合には、送信バッファサイズを６４ＫＢとすれば、たとえ物理的な帯域幅が１Ｇｂｐｓあろうとも、ＴＣＰセッションのスループットが計算上約２０Ｍｂｐｓ程度に制限される。

また、同じく往復伝播遅延が３０ｍｓｅｃある場合には、たとえ十分な送信バッファを確保できたとしても、ネットワークの廃棄率が０．０００１％以下でなければ、すなわちパケット廃棄が２６秒に１度の頻度以下でなければ、計算上１Ｇｂｐｓのスループットを達成することができない。さらに、特定の重要なＴＣＰセッションが帯域を必要としていても、他のＴＣＰセッションとの競合によって、必要な帯域を確保できないという問題もある。

そこで、ＴＣＰセッションのスループットを向上させる技術としては、従来、以下のような方式が存在する。第１の方式は、ＴＣＰの送信端末に十分な送信バッファを持たせる方式である。この方式では受信確認パケット（ＡＣＫパケット）を受信しなくとも、送信することができるデータの最大量を大きくするため、帯域と伝播遅延との積（帯域遅延積）が大きい環境でのスループットを向上させることが可能である。

また、この方式では、通常、オペレーティングシステム（ＯＳ；Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）におけるＴＣＰのパラメータを変更することで、容易にデータの最大量を大きくすることが可能である。例えば、下記の文献１には、６４ＫＢ以上の送信バッファを持つことも可能とする方式が開示され、下記の文献２には、送信バッファ量を帯域や伝播遅延等から自動的に変更する方式が開示されている。

Ｖ．Ｊａｃｏｂｓｏｎ他，“ＴＣＰ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ”，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ，Ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｏｒ ｃｏｍｍｅｎｔｓ １３２３，Ｍａｙ １９９２ Ｔｏｍ Ｄｕｎｉｇａｎ他，“Ａ ＴＣＰ Ｔｕｎｉｎｇ Ｄａｅｍｏｎ”，ｉｎ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＣ２００２，Ｎｏｖ．２００２

第２の方式は、ＴＣＰセッションの中継を行う方式である。この方式では送信端末と受信端末との間にセッション中継装置を設置し、送信端末からのセッション中継装置までのセッションと、セッション中継装置から受信端末までのセッションとの間でデータの中継を行う。そのため、それぞれのセッションでは、送信端末と受信端末との間で直接通信を行うセッションよりも帯域遅延積が小さくなるので、スループットを向上することが可能である。この第２の方式の具体的な例が、例えば下記の文献３〜７に開示されている。

特開平１１−２５２１７９号公報 特開２００２−２８１１０４号公報 特開平１１−１１２５７６号公報 特開２００２−３１２２６１号公報 Ａｊａｙ Ｂａｋｒｅ ａｎｄ Ｂ．Ｒ．Ｂａｄｒｉｎａｔｈ，“Ｉ−ＴＣＰ；Ｉｎｄｉｒｅｃｔ ＴＣＰ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｈｏｓｔ”，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｒｕｔｇｅｒｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ，ＤＳＣ−ＴＲ−３１４，１９９４（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｔ．ｉｉｔｂ．ａｃ．ｉｎ／ｉｔ６４４／ｐａｐｅｒｓ／ｉ−ｔｃｐ．ｐｄｆ）

第３の方式は、ＴＣＰのウインドフロー制御アルゴリズムを変更する方式である。ＴＣＰセッションの帯域はパケット廃棄率によっても決まるが、これはＴＣＰのウインドフロー制御においてパケット廃棄がない時に送信帯域、すなわち輻輳ウインドサイズを増加させ、パケット廃棄を検出することで輻輳ウインドサイズを減少させる動作を行っている。

そのため、輻輳ウインドサイズの増加量や、減少率といったＴＣＰのパラメータを変更することによって、ＴＣＰのスループットを向上させることが可能である。これらの方式では、輻輳ウインドの上げ幅や下げ率といったＴＣＰの制御パラメータを変更することで、スループットの向上を図っている。この第３の方式の具体的例が、例えば下記の文献８、９に開示されている。

Ｓａｌｌｙ Ｆｌｏｙｄ，“Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ ＴＣＰ ｆｏｒ Ｌａｒｇｅ Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗｓ”，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｄｒａｆｔ ｄｒａｆｔ−ｆｌｏｙｄ−ｔｃｐ−ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ−０１．ｔｘｔ，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ，ｗｏｒｋ ｉｎ ｐｒｏｇｒｅｓｓ，２００２ Ｐａｎｏｓ Ｇｅｖｒｏｓ他，“Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ ＴＣＰ Ｓｅｒｖｉｃｅ”，Ｉｎ ｐｒｏｃ．ｏｆ ＧＬＯＢＥＣＯＭ９９，ｐｐ１６９９−１７０８，１９９９）

また、単一の輻輳検出としては輻輳ウインドを縮小せず、輻輳を複数回検出した際に輻輳インドを縮小する方式が下記の文献１０に開示されている。

特開平１１−１２２２９６号公報

第４の方式は、キューイングによって複数のＴＣＰセッション間で帯域の調整を行うことによって、特定のセッションに対して高いスループットを与える方式である。

この方式では、送信端末と受信端末との間に設置されたセッション中継装置において、セッション毎にキューを備え、各セッションの入力パケットはそれぞれのセッションに対応するキューに格納する。

それぞれのキューからは各セッションに設定された帯域でパケットの出力を行い、送信端末から設定帯域以上の帯域で出力されたパケットはセッション中継装置において廃棄される。この第４の方式の具体例が、例えば、下記の文献１１、１２に開示されている。

特開平１０−１２６４４６号公報 特開平１０−２３３８０２号公報

第５の方式は、送受信端末間に設置されたセッション中継装置においてＡＣＫ（ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）パケットの制御を行うことによって、ＴＣＰセッション間の帯域の調整を行い、特定のセッションに対して高いスループットを与える方式である。

この方式ではセッション中継装置において、ＡＣＫパケットに書かれている広告ウインドサイズ、すなわち受信端末が受取ることのできるデータ量を小さく書換えることで、送信端末から受信端末へと送信されるデータ量を少なくし、帯域の制御を行う。

また、この方式ではＡＣＫパケットを遅延させることによって、送信端末からの次のデータ出力を遅らせ、帯域の制御を行っている。この方式としては、下記の文献１３に開示されているような、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）網の輻輳情報によってＡＣＫパケットの書換えを行う方式や、下記の文献１４に開示されているような、ビデオフレームの周期にしたがってＡＣＫパケットを遅延させる方式がある。

特開２００１−２０３６９７号公報 特開２００２−２７１３８０号公報

上述した従来のセッション中継装置では、第１の方式を用いる場合、端末の変更が必要になるという問題がある。ユーザ自身がそれぞれの端末のそれぞれのＴＣＰセッションに対して最適なバッファサイズを設定しなければならず、またバッファサイズの自動設定を行う場合にはそのためのアプリケーションプログラムを端末に追加する必要があり、端末の管理コストが大きくなる。

従来のセッション中継装置では、第２の方式を用いる場合、ネットワークのパケット廃棄率が高いと、高いスループットを達成することができないという問題がある。

そのため、従来のセッション中継装置では、セッション中継装置を複数台用いて送信端末と受信端末との間で数多く中継を行ったとしても、ある区間で１箇所だけでもパケット廃棄率が高ければ、高いスループットを達成することができない。

従来のセッション中継装置では、第３の方式を用いる場合、場合によってはネットワークの輻輳を発生させるという問題がある。第３の方式では、通常の制御パラメータを持ったＴＣＰに比べて、同じネットワークの混雑度でも高い帯域でパケットを送信するため、ネットワークの輻輳を発生させる可能性がある。

特に、スループットを大幅に向上させる制御パラメータの設定を行うほど、輻輳を発生させる可能性が高くなる。輻輳を発生させない制御パラメータの範囲はさまざまな条件によって変化し、一意に決定することができないため、スループットの向上を図りながら、ネットワークを輻輳させないことを保証することはできない。また、輻輳を発生させないような穏やかな制御パラメータの設定を行った場合には、スループットの向上は期待できない。

また、従来のセッション中継装置では、第３の方式を用いる場合、明示的にスループットを制御することができないという問題がある。第３の方式では、目標とするスループットに対して制御パラメータを一意に決定することができず、通信先の端末までの伝播遅延時間によらず等しく高いスループット与えることや、特定のセッションに対して特定のスループットを与えること等を実現することができない。

さらに、この第３の方式に上述した第４の方式もしくは第５の方式を組み合わせたとしても、第４の方式もしくは第５の方式ではスループットを低下させる方向の制御のみを行うため、あらゆる状況で目標とするスループットを達成することができる制御パラメータを設定しておかなければならず、この場合、ネットワークを輻輳させてしまう可能性が高い。

第４の方式もしくは第５の方式を単独で用いた場合には、スループットを向上させる方向の制御ができないため、帯域遅延積が大きい場合やネットワークが輻輳している場合に、明示的な帯域制御を行うことができない。

従来のセッション中継装置では、第３の方式及び第４の方式を用いる場合、送信端末とセッション中継装置との間の帯域が低下する場合があるという問題がある。

セッション中継装置と受信端末との間の帯域よりも、送信端末とセッション中継装置との間の帯域が小さい場合、セッション中継装置の受信バッファが頻繁に満たされ、セッション中継装置から送信端末に対して０バイトの広告ウインドサイズが通知される。送信端末では、０バイトの広告ウインドサイズが通知されると、次に１バイト以上の広告ウインドサイズが通知されるまで送信を停止するため、送信端末からの送信帯域が低下する。

従来のセッション中継装置では、この送信端末からの送信帯域が低下するという問題によって、セッション中継装置と受信端末との間でもその影響がでるという問題がある。

送信端末とセッション中継装置との間の帯域よりも、受信端末が処理できるデータの帯域が小さい場合、受信端末の受信バッファが頻繁に満たされ、受信端末からセッション中継装置に対して０バイトの広告ウインドサイズが通知される。セッション中継装置では、０バイトの広告ウインドサイズが通知されると、次に１バイト以上の広告ウインドサイズが通知されるまで送信を停止するため、セッション中継装置からの送信帯域が低下する。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、ネットワークの輻輳状況やセッションの往復伝播遅延時間によらず、輻輳を発生させずにセッションの帯域を最適に制御することができるセッション中継装置及びそれに用いるセッション中継方法を提供することにある。

本発明によるセッション中継装置は、送信端末と受信端末との間でセッションを中継することで前記送信端末と前記受信端末との間の通信帯域を制御するセッション中継装置であって、自装置と前記受信端末との間のセッションのウインドフロー制御を変更する手段を備えている。

本発明による他のセッション中継装置は、送信端末に向けたセッションと受信端末に向けたセッションとの間でデータの中継を行うことで前記送信端末と前記受信端末との間の通信を実現するセッション中継装置であって、
前記送信端末に向けたセッションからのデータを受信する受信制御手段と、前記受信端末に向けたセッションへとデータを送信する送信制御手段と、前記受信制御手段で受信処理したデータを前記送信処理手段へと受け渡す手段と、前記送信制御手段に関する状態を観測する観測手段と、前記送信制御手段の動作を変更する変更手段とを備え、
前記観測手段の観測結果に応じて前記送信制御手段の動作を変更している。

本発明によるセッション中継方法は、送信端末と受信端末との間でセッションを中継することで前記送信端末と前記受信端末との間の通信帯域を制御するセッション中継装置のセッション中継方法であって、前記セッション中継装置側に、前記セッション中継装置と前記受信端末との間のセッションのウインドフロー制御を変更する処理を備えている。

本発明による他のセッション中継方法は、送信端末に向けたセッションと受信端末に向けたセッションとの間でデータの中継を行うことで前記送信端末と前記受信端末との間の通信を実現するセッション中継装置のセッション中継方法であって、前記セッション中継装置側に、前記送信端末に向けたセッションからのデータを受信する受信制御手段で受信処理したデータを、前記受信端末に向けたセッションへとデータを送信する送信処理手段へと受け渡す処理と、前記送信制御手段に関する状態を観測する処理と、前記送信制御手段の動作を変更する処理とを備え、前記観測の結果に応じて前記送信制御手段の動作を変更している。

すなわち、本発明のセッション中継装置は、上記の問題点を解決するために、送信端末や受信端末の変更は行わずに、セッション中継装置の送信バッファサイズやＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の制御パラメータ等を変更することで、スループットの制御を行っている。

また、本発明のセッション中継装置では、上記の問題点を解決するために、ＴＣＰセッションの中継とセッション中継装置の送信バッファサイズやＴＣＰの制御パラメータ等の変更とを組み合わせることによって、伝播遅延時間やネットワークの混雑度に影響されないスループットの制御を行っている。

さらに、本発明のセッション中継装置では、上記の問題点を解決するために、送信端末とのセッションから受取ったデータを、受信端末とのセッションへと受け渡す際に帯域制御を行い、受信端末へと送信を行うセッションでは受取ったデータ量と実際に送信したデータ量との差分を基にそのセッションの制御パラメータを動的に変化させている。

本発明のセッション中継装置では、例えば、受信端末へのセッションの送信バッファ内のデータ量やその平均が一定値以上となれば、制御パラメータをスループットが増加する方向に変更し、データ量やその平均が一定値以下となれば、制御パラメータをスループットが減少する方向に変更することで、動的に制御パラメータの変更を行い、目標とする帯域制御を実施している。

また、本発明のセッション中継装置では、制御パラメータをスループットが向上する方向に変化させてもスループット向上の効果が現れない時、もしくは、廃棄率が一定値以上となって輻輳と判断した時に、制御パラメータの変更を停止したり、スループットが低下する方向への変更を行っている。

本発明のセッション中継装置では、上記の問題点を解決するために、送信端末とセッション中継装置との間のセッションの受信バッファ内の滞留パケット数を監視し、パケット数あるいはその平均値がある一定値以上となれば、同じＡＣＫシーケンス番号を持つ重複ＡＣＫを送信端末に出力することで、送信端末の送信レートを低下させ、受信バッファが頻繁に満たされることを防いでいる。

また、本発明のセッション中継装置では、受信バッファが満たされた場合でも早期に送信を再開させるために、受信端末から１バイト以上の受信確認を行うＡＣＫパケットを受信した時点で、もし一定量以上の受信バッファ空き容量が確保できれば、その時点で送信端末に対して１以上の広告ウインドサイズを持つＡＣＫパケットを送信する。

本発明のセッション中継装置では、上記の問題点を解決するために、受信端末から通知される広告ウインドサイズを監視し、広告ウインドサイズの平均がある一定値以上となれば、セッション中継装置から受信端末へのセッションの制御パラメータを変更することで、セッション中継装置からの送信レートを低下させ、受信バッファが頻繁に満たされることを防いでいる。

上記で説明したように、本発明によれば、ネットワークの輻輳状況やセッションの往復伝播遅延時間によらず、輻輳を発生させずにセッションの帯域を最適に制御することができるという効果が得られる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるセッション中継装置を含む伝送システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の第１の実施形態によるセッション中継処理を示すフローチャートである。 図４は、本発明の第１の実施形態によるセッション中継処理を示すフローチャートである。 図５は、本発明の第１の実施形態によるＡＣＫ返送処理を示すフローチャートである。 図６は、本発明の第１の実施形態による輻輳処理を示すフローチャートである。 図７は、本発明の第２の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の第３の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。 図９は、本発明の第４の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の第５の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。 図１１は、本発明の第６の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。 図１２は、本発明の第７の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。 図１３は、本発明の第８の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。 図１４は、本発明の第８の実施形態におけるセッション中継装置（送信端末）とセッション中継装置（受信端末）との間のデータの流れを示すブロック図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態によるセッション中継装置を含む伝送システムの構成を示すブロック図である。図１において、セッション中継装置１はセッション識別部１１と、セッション中継部１２−１〜１２−Ｎと、出力制御部１３とから構成され、受信端末２及び送信端末３に接続されている。

まず、送信端末３から受信端末２へデータを送る場合、送信端末３からのデータパケットはセッション中継部１２−１の受信セッション処理部（図示せず）で処理され、その結果、ＡＣＫパケットが送信端末３へと返信される。

受信セッション処理部で受取られたデータは、セッション中継部１２−１の送信セッション処理部（図示せず）へと送られ、ここから受信端末２へとデータパケットが送信される。これに対し、受信端末２が返信したＡＣＫパケットはセッション中継部１２−１の送信セッション処理部で処理される。

同様に、受信端末２から送信端末３へデータを送る場合、受信端末２からのデータパケットはセッション中継部１２−２の受信セッション処理部（図示せず）で処理され、その結果、ＡＣＫパケットが受信端末２へと返信される。

受信セッション処理部で受取られたデータはセッション中継部１２−２の送信セッション処理部（図示せず）へと送られ、ここから送信端末３へとデータパケットが送信される。これに対し、送信端末３が返信したＡＣＫパケットはセッション中継部１２−２の送信セッション処理部で処理される。

本実施形態では、送信端末３や受信端末２の変更を行わずに、セッション中継装置１の送信バッファサイズやＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の制御パラメータ等を変更することで、スループットの制御を行っている。

また、本実施形態では、ＴＣＰセッションの中継とセッション中継装置１の送信バッファサイズやＴＣＰの制御パラメータ等の変更とを組み合わせることによって、伝播遅延時間やネットワークの混雑度に影響されないスループットの制御を行っている。

さらに、本発明の実施の形態では、送信端末３とのセッションから受取ったデータを、受信端末２とのセッションへと受け渡す際に帯域制御を行い、受信端末２へと送信を行うセッションでは受取ったデータ量と実際に送信したデータ量との差分を基にそのセッションの制御パラメータを動的に変化させている。

本実施形態では、例えば、受信端末２へのセッションの送信バッファ内のデータ量やその平均が一定値以上となれば、制御パラメータをスループットが増加する方向に変更し、データ量やその平均が一定値以下となれば、制御パラメータをスループットが減少する方向に変更することで、動的に制御パラメータの変更を行い、目標とする帯域制御を実施している。

本実施形態では、制御パラメータをスループットが向上する方向に変化させてもスループット向上の効果が現れない時、もしくは、廃棄率が一定値以上となって輻輳と判断した時に、制御パラメータの変更を停止したり、スループットが低下する方向への変更を行っている。

本実施形態では、送信端末３とセッション中継装置１との間のセッションの受信バッファ内の滞留パケット数を監視し、パケット数あるいはその平均値がある一定値以上となれば、同じＡＣＫシーケンス番号を持つ重複ＡＣＫを送信端末に出力することで、送信端末３の送信レートを低下させ、受信バッファが頻繁に満たされることを防いでいる。

また、本実施形態では、受信バッファが満たされた場合でも早期に送信を再開させるために、受信端末２から１バイト以上の受信確認を行うＡＣＫパケットを受信した時点で、もし一定量以上の受信バッファ空き容量が確保できれば、その時点で送信端末３に対して１以上の広告ウインドサイズを持つＡＣＫパケットを送信する。

本実施形態では、受信端末２から通知される広告ウインドサイズを監視し、広告ウインドサイズの平均がある一定値以上となれば、セッション中継装置１から受信端末２へのセッションの制御パラメータを変更することで、セッション中継装置１からの送信レートを低下させ、受信バッファが頻繁に満たされることを防いでいる。

図２は本発明の第１の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。図２において、本発明の第１の実施形態によるセッション中継装置は、セッション識別部１１と、セッション中継部１２−１〜１２−Ｎと、出力制御部１３とから構成され、受信端末２及び送信端末３に接続されている。

セッション識別部１１は到着したパケットが属するセッションを決定し、セッション中継部１２−１〜１２−Ｎはセッション識別部１１、送信端末３とのセッションと受信端末２とのセッションとの間で中継を行う。出力制御部１３はセッション中継部１２−１〜１２−Ｎ各々から出力されたパケットを出力回線に出力する。

また、セッション中継部１２−１〜１２−Ｎはそれぞれ受信セッション処理部１２１−１〜１２１−Ｎ（受信セッション処理部１２１−２〜１２１−Ｎは図示せず）と、受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎ（受信バッファ１２２−２〜１２２−Ｎは図示せず）と、帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎ（帯域制御部１２３−２〜１２３−Ｎは図示せず）と、送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎ（送信バッファ１２４−２〜１２４−Ｎは図示せず）と、送信セッション処理部１２５−１〜１２５−Ｎ（送信セッション処理部１２５−２〜１２５−Ｎは図示せず）と、送信再開ＡＣＫ（ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）生成部１２６−１〜１２６−Ｎ（送信再開ＡＣＫ生成部１２６−２〜１２６−Ｎは図示せず）と、重複ＡＣＫ生成部１２７−１〜１２７−Ｎ（重複ＡＣＫ生成部１２７−２〜１２７−Ｎは図示せず）と、パケット廃棄率計算部１２８−１〜１２８−Ｎ（パケット廃棄率計算部１２８−２〜１２８−Ｎは図示せず）と、制御パラメータ計算部１２９−１〜１２９−Ｎ（制御パラメータ計算部１２９−２〜１２９−Ｎは図示せず）と、輻輳通知信号検出部１３０−１〜１３０−Ｎ（輻輳通知信号検出部１３０−２〜１３０−Ｎは図示せず）とから構成されている。

受信セッション処理部１２１−１〜１２１−Ｎは送信端末３からデータを受信するセッションの処理を行い、受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎは受信したデータを一時蓄えておく。帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎは受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎから送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎへのデータ移動を制御し、送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎは送信するデータを一時蓄えておく。送信セッション処理部１２５−１〜１２５−Ｎは受信端末２へとデータを送信するセッションの処理を行う。

送信再開ＡＣＫ生成部１２６−１〜１２６−Ｎは送信端末３に対して送信再開を指示するＡＣＫパケットを生成し、重複ＡＣＫ生成部１２７−１〜１２７−Ｎは送信端末３に対して送信レート減少を指示する重複ＡＣＫパケットを生成する。

パケット廃棄率計算部１２８−１〜１２８−Ｎは受信端末２へのセッションでのパケット廃棄率を求め、制御パラメータ計算部１２９−１〜１２９−Ｎは送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎ内の滞留データ量及びパケット廃棄率から受信端末２へのセッションの制御パラメータを変更する。輻輳通知信号検出部１３０−１〜１３０−Ｎはネットワーク（図示せず）の輻輳によって設定帯域を満足できないことを通知する。

ＴＣＰセッションでは、通常、送信端末３と受信端末２との間の双方向の通信を行う。そのため、本実施形態においては、一組の送信端末３及び受信端末２に対して２つのセッション中継部１２−１〜１２−Ｎを使用するものとし、夫々の方向へのデータ通信に対しては夫々対応するセッション中継部１２−１〜１２−Ｎを使用する。

したがって、セッション中継部１２−１〜１２−Ｎは複数の送信端末３及び受信端末２の組に対して夫々２つずつ用意され、セッション中継部１２−１〜１２−Ｎ各々は夫々の送信端末３からのセッションから、対応する受信端末２へのセッションへと、もしくは夫々の受信端末２からのセッションから、対応する送信端末３へのセッションへと、データを中継する処理を行う。

尚、ＴＣＰセッションにおいては、ある方向のデータパケットとその反対方向へのＡＣＫパケットが１つのパケット上に統合される場合があるが（ＡＣＫのｐｉｇｇｙ ｂａｃｋ）、本実施形態では説明を簡単化するために、このような動作に関する説明を省略する。

図３及び図４は本発明の第１の実施形態によるセッション中継処理を示すフローチャートであり、図５は本発明の第１の実施形態によるＡＣＫ返送処理を示すフローチャートであり、図６は本発明の第１の実施形態による輻輳処理を示すフローチャートである。これら図２〜図６を参照して本発明の第１の実施形態によるセッション中継装置１の動作について説明する。

セッション中継装置１にパケットが入力されると（図３ステップＳ１）、セッション識別部１１はパケットのヘッダを参照し、送信元ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレス、送信先ＩＰアドレス、第四層プロトコル番号、送信元第四層ポート番号、送信先第四層ポート番号等に基づいて、入力したパケットが属するセッションを決定する（図３ステップＳ２）。

セッション識別部１１は入力したパケットがデータパケットであれば（図３ステップＳ３）、対応するセッション中継部１２−１〜１２−Ｎの受信セッション処理部１２１−１〜１２１−Ｎへ渡し、入力したパケットがＡＣＫパケットであれば（図３ステップＳ３）、対応するセッション中継部１２−１〜１２−Ｎの送信セッション処理部１２５−１〜１２５−Ｎへ渡す。

受信セッション処理部１２１−１〜１２１−Ｎでは入力したデータパケットが正しいシーケンス番号を持つものであれば（図３ステップＳ４）、パケットから受信データを再構築して受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎへ格納すると同時に（図３ステップＳ５）、送信端末３に対してデータの受信確認及び広告ウインドサイズを通知するＡＣＫパケットを返送する（図３ステップＳ６）。

受信セッション処理部１２１−１〜１２１−Ｎでは入力したデータパケットが正しいシーケンス番号を持つものでなければ（図３ステップＳ４）、重複ＡＣＫを生成することで送信端末３に対してパケットの再送を促す（図３ステップＳ８）。

尚、この処理に関しては、ＴＣＰ／ＩＰ Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ，Ｖｏｌｕｍｅ １：Ｔｈｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ，１９９４，ＩＳＢＮ０−２０１−６３３４６−９（以下、文献１とする）に詳しく記載されているので、その説明については詳述しない。

帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎは受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎから送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎへとデータの移動を制御する（図３ステップＳ７）。このデータ移動の制御は、例えば、各セッションに設定された目標帯域にしたがってデータ移動の帯域を制御したり、または全ての帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎが等しい帯域もしくは予め設定した帯域割合でデータ移動を行うように、帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎ間で巡回的にデータ移動のスケジューリングを行ったりしている。この場合、帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎは受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎにデータがなければ、もしくは送信バッファ１２４−１〜１２４−ｎに空き容量がなければ、データの移動を一時停止する。

送信セッション処理部１２５−１〜１２５−Ｎでは、自ら計算した輻輳ウインドサイズもしくは受信端末２から通知された広告ウインドサイズのうちのどちらか小さい方のウインドサイズにしたがって、送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎからのデータの送信処理を行う（図４ステップＳ９）。

また、送信セッション処理部１２５−１〜１２５−Ｎでは受信端末２からＡＣＫパケットを受信した際、そのＡＣＫパケットが重複ＡＣＫであれば（図４ステップＳ１０）、データの再送処理を行うと同時に（図４ステップＳ１１）、輻輳ウインドサイズの変更を行う（図４ステップＳ１２）。

送信セッション処理部１２５−１〜１２５−Ｎでは受信端末２からのＡＣＫパケットが重複ＡＣＫでなければ（図４ステップＳ１０）、受信が確認されたデータを送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎから消去し（図４ステップＳ１３）、輻輳ウインドサイズの変更を行う（図４ステップＳ１４）。尚、この処理に関しても文献１に詳しく記載されているので、その説明については詳述しない。

受信セッション処理部１２１−１〜１２１−ＮはＡＣＫパケットを送信端末３に返送する際、受信バッファが満たされていると（図５ステップＳ２１）、０バイトの広告ウインドサイズを広告するため（図５ステップＳ２２）、送信端末３はこのＡＣＫパケットを受けて送信を停止してしまう。

そこで、本実施形態によるセッション中継装置１では、受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎの空き容量が一定以下となると（図５ステップＳ２３）、重複ＡＣＫ生成部１２７−１〜１２７−Ｎによって送信端末３が輻輳ウインドを引き下げるだけに十分な数（一般的に「３」）の重複ＡＣＫパケットをすぐさま、もしくはパケットを受信する度に、送信端末３に送信し（図５ステップＳ２４）、送信端末３のデータ出力レートを引き下げさせる。

また、本発明によるセッション中継装置１では０バイトの広告ウインドサイズが広告された場合でも早期に送信端末３がデータ送信を再開することができるように、受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎに一定値（ＭＳＳ；Ｍａｘｉｍｕｍ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｓｉｚｅ）以上の空き容量ができると（図５ステップＳ２５，Ｓ２６）、すぐにＡＣＫパケットを生成して送信端末３に送信再開を促す（図５ステップＳ２７）。

そのため、送信再開ＡＣＫ生成部１２６−１〜１２６−Ｎでは、帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎによって受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎから送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎにデータが移動された際、受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎの空き容量を調べ、これがもし一定値以上となっていれば、ＡＣＫパケットを生成して送信端末３に送信する。

このセッション中継装置１から受信端末２へのセッションの帯域は、送信セッション処理部１２５−１〜１２５−Ｎで計算される輻輳ウインドサイズに依存し、輻輳ウインドサイズが大きいほど帯域が大きくなる。

輻輳ウインドサイズはＴＣＰのウインドフロー制御アルゴリズムによって計算され、パケット廃棄が発生せずに正しくパケットが受信された際に線形に輻輳ウインドサイズを増加させ（図６ステップＳ３１，Ｓ３２）、パケット廃棄が発生した時には輻輳ウインドサイズに１以下の定数を乗じて減少させる（図６ステップＳ３１，Ｓ３３）。

本実施形態では、前者を輻輳ウインド上げ幅、後者を輻輳ウインド下げ率と表記することとし、本実施形態ではこれらの制御パラメータを動的に変更することで受信端末２へのセッションの帯域が設定帯域と等しくなるように制御する。

帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎから送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎへは設定帯域でデータの移動を行うため、送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎ内の滞留データ量が増加するということは受信端末２へのセッションの帯域が設定帯域よりも小さいことを意味し、逆に滞留データ量が減少するということは受信端末２へのセッションの帯域が設定帯域よりも大きいことを意味する。

したがって、本実施形態では、送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎ内の滞留データ量が予め定められた一定値Ａ以上になれば（図６ステップＳ３４）、輻輳ウインド上げ幅を大きくするか、もしくは輻輳ウインド下げ率を小さくするか、もしくはその両方によって受信端末へのセッションの帯域を増加させる（図６ステップＳ３５）。

また、本実施形態では、送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎ内の滞留データ量が予め定められた別の一定値Ｂ以下になれば（図６ステップＳ３４）、輻輳ウインド上げ幅を小さくするか、もしくは輻輳ウインド下げ率を大きくするか、もしくはその両方によって受信端末２へのセッションの帯域を減少させる（図６ステップＳ３６）。

受信端末２との間のネットワークに輻輳が発生し（図６ステップＳ３７）、制御パラメータをどのように変更しても設定帯域を満足することができないと判断した時（図６ステップＳ３７）、すなわちパケット廃棄率計算部１２８−１〜１２８−Ｎで計算した受信端末２へのセッション上のパケット廃棄率が一定値以上となるか、もしくは輻輳ウインド上げ幅が一定値以上となるか、もしくは輻輳ウインド下げ幅が一定値以下となるか、もしくは再送したパケットが廃棄されて再送がタイムアウトした場合には、輻輳ウインド上げ幅を一定値Ａ以上とはせず、輻輳ウインド下げ率を一定値Ｂ以下とはしない（図６ステップＳ３８）。

このような場合、帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎは、設定帯域の再設定や、経路の再設定を期待して、輻輳通知信号生成部１３０−１〜１３０−Ｎから本セッション中継装置管理者や管理システム等に輻輳を通知する（図６ステップＳ３９）。

（第２の実施形態）
図７は本発明の第２の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。図７において、本発明の第２の実施形態によるセッション中継装置のセッション中継部１４−１〜１４−Ｎはそれぞれ、平均キュー長計算部１４１−１〜１４１−Ｎ，１４２−１〜１４２−Ｎ（平均キュー長計算部１４１−２〜１４１−Ｎ，１４２−２〜１４２−Ｎは図示せず）を付加した以外は図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の第１の実施形態と同様である。

平均キュー長計算部１４１−１〜１４１−Ｎは受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎ内の平均滞留データ量を計算し、平均キュー長計算部１４２−１〜１４２−Ｎは送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎ内の平均滞留データ量を計算する。

この図７を参照して本発明の第２の実施形態によるセッション中継装置の動作について説明する。以下、本発明の第２の実施形態における本発明の第１の実施形態との相違点のみについて説明する。

本発明の第１の実施形態においては、重複ＡＣＫ生成部１２７−１〜１２７−Ｎが受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎの空き容量を基に重複ＡＣＫ生成の判断を行っているが、本実施形態においては平均キュー長計算部１４１−１〜１４１−Ｎで計算された平均受信バッファ内滞留データ量を基に重複ＡＣＫ生成の判断を行っている。

また、本発明の第１の実施形態においては、制御パラメータ計算部１２９−１〜１２９−Ｎが送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎ内の滞留データ量を基に制御パラメータの更新を行っているが、本実施形態においては平均キュー長計算部１４２−１〜１４２−Ｎで計算された平均送信バッファ内滞留データ量を基に制御パラメータの更新を行っている。

（第３の実施形態）
図８は本発明の第３の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。図８において、本発明の第３の実施形態によるセッション中継装置のセッション中継部１５−１〜１５−Ｎはそれぞれ、送信経過時間計算部１５１−１〜１５１−Ｎ（送信経過時間計算部１５１−２〜１５１−Ｎは図示せず）を付加した以外は図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の第１の実施形態と同様である。

送信経過時間計算部１５１−１〜１５１−Ｎは送信セッション処理部１２５−１〜１２５−Ｎにおいてデータ送信を開始してからの経過時間を計算し、その計算値を制御パラメータ計算部１２９−１〜１２９−Ｎに渡している。

この図８を参照して本発明の第３の実施形態によるセッション中継装置の動作について説明する。以下、本発明の第３の実施形態における本発明の第１の実施形態との相違点のみについて説明する。

本発明の第１の実施形態においては、送信セッション処理部１２５−１〜１２５−Ｎで使用する制御パラメータが送信バッファ内滞留データ量及びパケット廃棄率で決定されているが、本実施形態においてはデータ送信を開始してからの経過時間をも用いる。

すなわち、受信端末２へのセッションの帯域を増加させる際には、データ開始からの経過時間が短ければ、輻輳ウインドの下げ率よりも上げ幅を優先して変更することで、短いデータに対する帯域制御の追従性を向上させ、データ開始からの経過時間が長ければ、輻輳ウインドの上げ幅よりも下げ率を優先して変更することで、帯域制御の安定化を図っている。

また、受信端末２へのセッションの帯域を減少させる際には、データ開始からの経過時間が短ければ、輻輳ウインドの上げ幅よりも下げ率を優先して変更することで、短いデータに対する帯域制御の追従性を向上させ、データ開始からの経過時間が長ければ、輻輳ウインドの下げ率よりも上げ幅を優先して変更することで、帯域制御の安定化を図っている。

尚、送信経過時間計算部１５１−１〜１５１−Ｎで計算される送信経過時間は新たな通信を開始する際、すなわちＴＣＰセッションの輻輳ウインドがスロースタート動作する際に０へとリセットされる。

（第４の実施形態）
図９は本発明の第４の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。図９において、本発明の第４の実施形態によるセッション中継装置のセッション中継部１６−１〜１６−Ｎはそれぞれ、送信帯域計算部１６１−１〜１６１−Ｎ（送信帯域計算部１６１−２〜１６１−Ｎは図示せず）を付加し、帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎの代わりにデータ転送部１６２−１〜１６２−Ｎ（データ転送部１６２−２〜１６２−Ｎは図示せず）を設けた以外は図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の第１の実施形態と同様である。

送信帯域計算部１６１−１〜１６１−Ｎはセッション中継装置１から受信端末２へのデータ送信帯域を計測し、その計測値を制御パラメータ計算部１２９−１〜１２９−Ｎに渡している。

この図９を参照して本発明の第４の実施形態によるセッション中継装置の動作について説明する。以下、本発明の第４の実施形態における本発明の第１の実施形態との相違点のみについて説明する。

本発明の第１の実施形態においては、受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎから送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎへのデータ転送が帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎにて制御されているが、本実施形態においては、受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎに格納されたデータをデータ転送部１６２−１〜１６２−Ｎにてすぐさま送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎに転送している。

そのため、本実施形態ではデータ転送による帯域制御を行わず、送信帯域計算部１６１−１〜１６１−Ｎにて計算した受信端末２へのセッションの送信帯域を基にそのセッションの制御パラメータを変更することで帯域制御を行っている。

すなわち、本実施形態では、送信帯域計算部１６１−１〜１６１−Ｎにてセッション中継装置１から受信端末２へのセッションの帯域を計算し、この帯域が目標帯域や全セッションの平均帯域（重み付き）よりも小さければ、輻輳ウインド上げ幅を大きくするか、もしくは輻輳ウインド下げ率を小さくするか、もしくはその両方によって受信端末２へのセッションの帯域を増加させている。

さもなければ、本実施形態では、輻輳ウインド上げ幅を小さくするか、もしくは輻輳ウインド下げ率を大きくするか、もしくはその両方によって受信端末２へのセッションの帯域を減少させている。送信帯域計算部１６１−１〜１６１−Ｎでは受信端末２からのＡＣＫパケットを観測し、単位時間当りに受信確認されたバイト数を基に送信帯域を計算している。

また、本実施形態では、帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎではなく、データ転送部１６２−１〜１６２−Ｎが受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎから送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎにデータを移動した際、受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎの空き容量を調べて送信再開ＡＣＫを生成している。

（第５の実施形態）
図１０は本発明の第５の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。図１０おいて、本発明の第５の実施形態によるセッション中継装置のセッション中継部１７−１〜１７−Ｎはそれぞれ、受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎとデータ転送部１６２−１〜１６２−Ｎとを除き、受信セッション処理部１２１−１〜１２１−Ｎが送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎに直接データを書込むようにした以外は図９に示す本発明の第４の実施形態と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の第４の実施形態と同様である。

この図１０を参照して本発明の第５の実施形態によるセッション中継装置の動作について説明する。以下、本発明の第５の実施形態における本発明の第４の実施形態との相違点のみについて説明する。

本発明の第４の実施形態においては、受信セッション処理部１２１−１〜１２１−Ｎにおいて受取られたデータは受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎとデータ転送部１６２−１〜１６２−Ｎとを経由して送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎへと書込まれるが、本実施形態においては、受信セッション処理部１２１−１〜１２１−Ｎにおいて受取られたデータを送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎに直接書込んでいる。

受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎから送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎへのデータ転送はデータ転送部１６２−１〜１６２−Ｎにて制御されているが、本実施形態においては受信セッション処理部１２１−１〜１２１−Ｎにおいて受取られたデータをすぐさま送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎに転送している。

そのため、本実施形態では、本発明の第４の実施形態と同様に、送信帯域計算部１６１−１〜１６１−Ｎにおいて計算した受信端末２へのセッションの帯域を基にそのセッションの制御パラメータを変更することで帯域制御を行っている。

また、本実施形態では、受信セッション処理部１２１−１〜２１−Ｎから直接送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎへとデータを書込んでいるため、送信端末３に通知する広告ウインドサイズには送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎの空き容量を広告する。さらに、本実施形態では、重複ＡＣＫ生成部１２７−１〜１２７−Ｎが送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎの空き容量にしたがって重複ＡＣＫを生成している。

さらにまた、本実施形態では、受信端末２へのセッションからＡＣＫパケットを受取った際に、送信端末３に対して送信再開ＡＣＫを生成する。すなわち、本実施形態では、送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎが満たされており、送信端末３に対して０バイトの広告ウインドが広告されている時、セッション中継装置１が受信端末２から受信確認のＡＣＫを受取れば、このＡＣＫによって確認されたデータが送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎから取り除かれ、送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎに空き容量ができることとなる。

この時、送信セッション処理部１２５−１〜１２５−Ｎは送信再開ＡＣＫ生成部１２６−１〜１２６−Ｎに対してバッファ容量確認の信号を送り、送信再開ＡＣＫ生成部１２６−１〜１２６−Ｎではこの信号を受けて送信バッファ容量を調べ、もし送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎの空き容量が一定値以上となっていれば、送信再開のためのＡＣＫを生成して送信端末３に通知する。

これに対し、本発明の第４の実施形態では、帯域制御部１２３−１〜１２３−Ｎではなく、データ転送部１６２−１〜１６２−Ｎが受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎから送信バッファ１２４−１〜１２４−Ｎにデータを移動した際、受信バッファ１２２−１〜１２２−Ｎの空き容量を調べて送信再開ＡＣＫを生成している。

（第６の実施形態）
図１１は本発明の第６の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。図１１において、本発明の第６の実施形態によるセッション中継装置のセッション部１８−１〜１８−Ｎは、平均広告ウインド計算部１８１−１〜１８１−Ｎ（平均広告ウインド計算部１８１−２〜１８１−Ｎは図示せず）を付加した以外は図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の第１の実施形態と同様である。

この図１１を参照して本発明の第６の実施形態によるセッション中継装置の動作について説明する。以下、本発明の第６の実施形態における本発明の第１の実施形態との相違点のみについて説明する。

本実施形態においては、制御パラメータ計算部１２９−１〜１２９−Ｎにおいて受信端末２へのセッションの制御パラメータを計算する際、受信端末２から通知される広告ウインドサイズを用いている。すなわち、本実施形態においては、平均広告ウインド計算部１８１−１〜１８１−Ｎにおいて受信端末２から通知される広告ウインドサイズの平均を随時計算し、もし広告ウインドサイズの平均が予め定めた閾値以上になれば、輻輳ウインド上げ幅を小さくするか、もしくは輻輳ウインド下げ率を大きくするか、もしくはその両方によって受信端末２へのセッションの帯域を減少させている。

（第７の実施形態）
図１２は本発明の第７の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。図１２において、本発明の第７の実施形態によるセッション中継装置のセッション中継部１９−１〜１９−Ｎは、送信帯域計算部１６１−１〜１６１−Ｎの代わりに平均広告ウインド計算部１８１−〜１８１−Ｎを設けた以外は図９に示す本発明の第４の実施形態と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の第４の実施形態と同様である。

上述した本発明の第１から第６の実施形態においては、セッション中継装置１が設定帯域にしたがって送信端末３と受信端末２との間の帯域を制御しているが、本実施形態においては設定帯域を設定せず、受信端末２が受信可能な帯域を目標として送信端末３と受信端末２との間の帯域制御を行っている。

この図１２を参照して本発明の第７の実施形態によるセッション中継装置の動作について説明する。以下、本発明の第７の実施形態における本発明の第４の実施形態との相違点のみについて説明する。

本実施形態においては、制御パラメータ計算部１２９−１〜１２９−Ｎにおいて受信端末２へのセッションの制御パラメータを計算する際、受信端末２へのセッションの帯域によって制御パラメータの変更を行うのではなく、受信端末２から通知される広告ウインドサイズによって制御パラメータの変更を行っている。

すなわち、本実施形態においては、平均広告ウインド計算部１８１−１〜１８１−Ｎにおいて受信端末２から通知される広告ウインドサイズの平均を随時計算し、もし広告ウインドサイズの平均が予め定めた閾値以上になれば、輻輳ウインド上げ幅を小さくするか、もしくは輻輳ウインド下げ率を大きくするか、もしくはその両方によって受信端末２へのセッションの帯域を減少させている。

また、本実施形態においては、広告ウインドサイズの平均が予め定めた別の閾値以下になれば、輻輳ウインド上げ幅を大きくするか、もしくは輻輳ウインド下げ率を小さくするか、もしくはその両方によって受信端末２へのセッションの帯域を増加させている。

（第８の実施形態）
図１３は本発明の第８の実施形態によるセッション中継装置の構成を示すブロック図である。図１３において、本実施形態によるセッション中継装置はセッション識別部１１と、セッション送信部４１−１〜４１−Ｎと、セッション受信部４２−１〜４２−Ｎと、出力制御部１３とから構成されている。

セッション識別部１１は到着したパケットが属するセッションを決定し、セッション送信部４１−１〜４１−Ｎは送信端末内で受信端末へのセッションのデータ送信処理を行い、セッション受信部４２−１〜４２−Ｎは送信端末内で受信端末へのセッションからのデータ受信処理を行う。出力制御部１３はセッション送信部４１−１〜４１−Ｎ及びセッション受信部４２−１〜４２−Ｎから出力されたパケットを出力回線に出力する。

また、セッション送信部４１−１〜４１−Ｎは送信データ生成部４１７−１〜４１７−Ｎ（送信データ生成部４１７−２〜４１７−Ｎは図示せず）と、送信バッファ４１１−１〜４１１−Ｎ（送信バッファ４１１−２〜４１１−Ｎは図示せず）と、送信セッション処理部４１２−１〜４１２−Ｎ（送信セッション処理部４１２−２〜４１２−Ｎは図示せず）と、送信帯域計算部４１６−１〜４１６−Ｎ（送信帯域計算部４１６−２〜４１６−Ｎは図示せず）と、パケット廃棄率計算部４１３−１〜４１３−Ｎ（パケット廃棄率計算部４１３−２〜４１３−Ｎは図示せず）と、制御パラメータ計算部４１４−１〜４１４−Ｎ（制御パラメータ計算部４１４−２〜４１４−Ｎは図示せず）と、輻輳通知信号検出部４１５−１〜４１５−Ｎ（輻輳通知信号検出部４１５−２〜４１５−Ｎは図示せず）とから構成されている。

送信データ生成部４１７−１〜４１７−Ｎは送信端末内のアプリケーションプログラムからの送信データを送信バッファ４１１−１〜４１１−Ｎへと格納し、送信バッファ４１１−１〜４１１−Ｎは送信するデータを一時蓄えておく。送信セッション処理部４１２−１〜４１２−Ｎは受信端末へとデータを送信するセッションの処理を行う。

送信帯域計算部４１６−１〜４１６−Ｎは受信端末へのデータ送信帯域を計測し、パケット廃棄率計算部４１３−１〜４１３−Ｎは受信端末へのセッションでのパケット廃棄率を求め、制御パラメータ計算部４１４−１〜４１４−Ｎは送信帯域及びパケット廃棄率から受信端末へのセッションの制御パラメータを変更する。輻輳通知信号検出部４１５−１〜４１５−Ｎはネットワークの輻輳によって設定帯域を満足することができないことを通知する。

セッション受信部４２−１〜４２−Ｎは受信セッション処理部４２１−１〜４２１−Ｎ（受信セッション処理部４２１−２〜４２１−Ｎは図示せず）と、受信バッファ４２２−１〜４２２−Ｎ（受信バッファ４２２−２〜４２２−Ｎは図示せず）と、受信データ処理部４２５−１〜４２５−Ｎ（受信データ処理部４２５−２〜４２５−Ｎは図示せず）と、送信再開ＡＣＫ生成部４２３−１〜４２３−Ｎ（送信再開ＡＣＫ生成部４２３−２〜４２３−Ｎは図示せず）と、重複ＡＣＫ生成部４２４−１〜４２４−Ｎ（重複ＡＣＫ生成部４２４−２〜４２４−Ｎは図示せず）とから構成されている。

受信セッション処理部４２１−１〜４２１−Ｎは受信端末からのデータに対して受信処理を行い、受信バッファ４２２−１〜４２２−Ｎは受信したデータを一時蓄えておく。受信データ処理部４２５−１〜４２５−Ｎは受信バッファ４２２−１〜４２２−Ｎからアプリケーションプログラムへ受信データを受渡す。

送信再開ＡＣＫ生成部４２３−１〜４２３−Ｎは受信端末に対して送信再開を指示するＡＣＫパケットを生成し、重複ＡＣＫ生成部４２４−１〜４２４−Ｎは受信端末に対して送信レート減少を指示する重複ＡＣＫを生成する。

ＴＣＰセッションでは、通常、送信端末と受信端末との間の双方向の通信を行っているため、本実施形態においては、一組の送信端末及び受信端末に対してそれぞれ１つのセッション送信部及びセッション受信部を使用する。そのため、本実施形態においては、セッション中継装置が送信端末あるいは受信端末を兼ねる。

図１４は本発明の第８の実施形態におけるセッション中継装置（送信端末）とセッション中継装置（受信端末）との間のデータの流れを示すブロック図である。図１４において、セッション中継装置（送信端末）４−２からセッション中継装置（受信端末）４−１へデータを送る場合、セッション中継装置（送信端末）４−２のセッション送信部４１−１−２から出力されたデータパケットはセッション中継装置（受信端末）４−１のセッション受信部４２−１−１で受信処理が行われる。その結果、生成されたＡＣＫパケットはセッション中継装置（送信端末）４−２のセッション送信部４１−１−２へと返送される。

また、セッション中継装置（受信端末）４−１からセッション中継装置（送信端末）４−２へデータを送る場合、セッション中継装置（受信端末）４−１のセッション送信部４１−１−１から出力されたデータパケットはセッション中継装置（送信端末）４−２のセッション受信部４２−１−２で受信処理が行われる。その結果、生成されたＡＣＫパケットはセッション中継装置（受信端末）４−１のセッション送信部４１−１−１へと返送される。

次に、図１３を参照して本発明の第８の実施形態によるセッション中継装置の動作について説明する。まず、セッション中継装置（送信端末）４−２からセッション中継装置（受信端末）４−１へのデータ転送について説明する。

アプリケーションプログラムが出力した送信データは、送信データ生成部４１７−１〜４１７−Ｎによって送信バッファ４１１−１〜４１１−Ｎへと書込まれる。送信セッション処理部４１２−１〜４１２−Ｎは送信バッファ４１１−１〜４１１−Ｎに書込まれたデータのセッション中継装置（受信端末）４−１へのデータ送信処理を行う。このデータ送信処理は上述した本発明の第１の実施形態によるデータ送信処理と同様であるため、その説明については省略する。また、本実施形態におけるセッション中継装置（送信端末）４−２へのセッションの制御パラメータの変更に関しては、上述した本発明の第４の実施形態と同様であるため、その説明も省略する。

続いて、セッション中継装置（受信端末）４−１からセッション中継装置（送信端末）４−２へのデータ転送について説明する。

受信データ処理部４２５−１〜４２５−Ｎはセッション中継装置（受信端末）４−１から送信されたデータの受信処理を行い、正しく受取ることができたデータを受信バッファ４２２−１〜４２２−Ｎに格納する。このデータ受信処理は、上述した本発明の第１の実施形態によるデータ受信処理と同様であるので、その説明は省略する。

受信バッファ４２２−１〜４２２−Ｎに書込まれたデータは、受信データ処理部４２５−１〜４２５−Ｎによって取出されてアプリケーションプログラムへと渡される。

重複ＡＣＫ生成部４２４−１〜４２４−Ｎは、上述した本発明の第１の実施形態と同様に、受信バッファ４２２−１〜４２２−Ｎの空き容量が一定以下となると、送信端末が輻輳ウインドを引き下げるだけに十分な数（一般的に「３」）の重複ＡＣＫパケットを送信端末に送信し、送信端末のデータ出力レートを引き下げさせる。

また、送信再開ＡＣＫ生成部４２３−１〜４２３−Ｎは受信データ処理部４２５−１〜４２５−Ｎによって受信バッファ４２２−１〜４２２−Ｎからアプリケーションプログラムへとデータを移動した際、受信バッファ４２２−１〜４２２−Ｎの空き容量を調べ、これがもし一定値以上となっていれば、ＡＣＫパケットを生成して送信端末に送信する。

このように、本発明では、送信端末３と受信端末２との間でセッションを中継することによって、送信端末３と受信端末２との間の通信帯域を制御するセッション中継装置１において、セッション中継装置１と受信端末２との間のセッションのウインドフロー制御を変更することで、この間のスループットを向上し、ネットワークの混雑状況によらない帯域制御を実現することができる。

また、本発明では、セッション中継装置１において、セッション中継装置１と受信端末２との間のセッションの送信バッファ内滞留パケット数を監視し、パケット数あるいはパケット数の平均値によって動的に制御パラメータの変更を行うことで、制御パラメータを常に適切な値に保つことができる。

さらに、本発明では、送信端末３とセッション中継装置１との間のセッションの受信バッファ内滞留パケット数を監視し、パケット数あるいはその平均値がある一定値以上となれば、同じＡＣＫシーケンス番号を持つ重複ＡＣＫを送信端末３に出力することで、送信端末３の送信レートを低下させ、受信バッファが頻繁に満たされるのを防ぐことができる。

さらにまた、本発明では、受信端末２から１バイト以上の受信確認を行うＡＣＫパケットを受信した時点で、もし一定量以上の受信バッファ空き容量を確保することができれば、その時点で送信端末３に対して１以上の広告ウインドサイズを持つＡＣＫパケットを送信することで、送信端末３とセッション中継装置１との間のセッションの受信バッファが満たされた場合でも早期に送信を再開させることができる。

本発明では、受信端末２から通知される広告ウインドサイズを監視し、広告ウインドサイズの平均がある一定値以上となれば、セッション中継装置１から受信端末２へのセッションの制御パラメータを変更することで、セッション中継装置１からの送信レートを低下させ、セッション中継装置１から受信端末２へのセッションの受信バッファが頻繁に満たされるのを防ぐことができる。

Claims (33)

1. 送信端末と受信端末との間でセッションを中継することで前記送信端末と前記受信端末との間の通信帯域を制御するセッション中継装置において、
   自装置と前記受信端末との間のセッションのウインドフロー制御を変更する手段を有することを特徴とするセッション中継装置。
2. 自装置と前記受信端末との間のセッションの送信バッファ内滞留パケット数を監視する手段と、
   少なくとも前記送信バッファ内滞留パケット数を基に動的に前記セッションの制御パラメータの変更を行う手段とをさらに備えた請求項１記載のセッション中継装置。
3. 自装置と前記送信端末との間のセッションの受信バッファ内滞留パケット数を監視する手段と、
   前記受信バッファ内滞留パケット数及びその平均値のいずれかが予め設定した一定値以上となった時に前記送信端末に対して送信レート減少を指示する信号を出力する手段とをさらに備えた請求項１記載のセッション中継装置。
4. 前記受信端末から１バイト以上の受信確認を行う信号を受信する際に前記受信バッファの空き容量を予め設定された一定量以上確保可能な時に前記送信端末に対して１以上の広告ウインドサイズを広告するための信号を送信する手段をさらに備えた請求項１記載のセッション中継装置。
5. 前記受信端末から通知される広告ウインドサイズを監視する手段と、
   前記広告ウインドサイズの平均が予め設定した一定値以上となった時に自装置から前記受信端末へのセッションの制御パラメータを変更する手段とをさらに備えた請求項１記載のセッション中継装置。
6. 送信端末に向けたセッションと受信端末に向けたセッションとの間でデータの中継を行うことで前記送信端末と前記受信端末との間の通信を実現するセッション中継装置において、
   前記送信端末に向けたセッションからのデータを受信する受信制御手段と、
   前記受信端末に向けたセッションへとデータを送信する送信制御手段と、
   前記受信制御手段で受信処理したデータを前記送信処理手段へと受け渡す手段と、
   前記送信制御手段に関する状態を観測する観測手段と、前記送信制御手段の動作を変更する変更手段とを有し、
   前記観測手段の観測結果に応じて前記送信制御手段の動作を変更することを特徴とするセッション中継装置。
7. 前記観測手段は、少なくとも送信データ量、送信帯域、遅延、パケット廃棄率、再送タイムアウト頻度、送信バッファ内滞留データ量のいずれかを前記送信制御手段に関する状態として観測する請求項５記載のセッション中継装置。
8. 前記受信制御手段と前記送信制御手段との間で予め設定した少なくとも目標帯域及び帯域分配割合の設定値に応じて前記データの受け渡しを制御し、前記変更手段が前記送信制御手段において送信が完了していないデータ量に応じて前記送信制御手段の動作を変更する手段をさらに備えた請求項６記載のセッション中継装置。
9. 前記送信制御手段において送信が完了していないデータ量及びその平均のいずれかが大きくなった時に前記送信制御手段からの送信帯域が増加する方向に前記送信制御手段の制御パラメータを変更し、前記データ量及びその平均のいずれかが小さくなった時に前記送信制御手段からの送信帯域が減少する方向に前記送信制御手段の制御パラメータを変更する手段をさらに備えた請求項８記載のセッション中継装置。
10. 少なくとも予め設定した目標帯域及び帯域分配割合を含む設定値と前記送信制御手段において観測した値との比較結果に応じて前記送信制御手段の動作及び制御パラメータの少なくとも一方を変更する手段をさらに備えた請求項６記載のセッション中継装置。
11. 前記設定値よりも前記観測値が小さい時に前記送信制御手段からの送信帯域が増加する方向に前記送信制御手段の制御パラメータを変更し、前記設定値よりも前記観測値が大きい時に前記送信制御部からの送信帯域が減少する方向に前記送信制御手段の制御パラメータを変更する手段をさらに備えた請求項１０記載のセッション中継装置。
12. 前記受信制御手段が受信したパケットを前記送信制御手段内の送信バッファへと直接書込むことで前記セッション間の中継を行う手段をさらに備えた請求項９記載のセッション中継装置。
13. 前記送信制御手段において観測した送信帯域が閾値以下となった時及び前記送信制御手段において観測された遅延、パケット廃棄率、再送タイムアウト頻度、送信バッファ内滞留データ量が予め設定した閾値以上となった時のいずれかに前記送信制御手段からの送信帯域が減少する方向に前記送信制御手段の制御パラメータを変更する手段をさらに備えた請求項６記載のセッション中継装置。
14. 前記送信制御手段において観測した送信帯域が予め設定された閾値以下となった時及び前記送信制御手段において観測された遅延、パケット廃棄率、再送タイムアウト頻度、送信バッファ内滞留データ量が予め設定された閾値以上となった時のいずれかに輻輳を外部に通知する手段をさらに備えた請求項６記載のセッション中継装置。
15. 前記制御パラメータの変更履歴及び前記制御パラメータによる送信帯域の変化の履歴を参照し、前記制御パラメータの変更による送信帯域変化の効果に応じて前記制御パラメータの変更の停止及び前記制御パラメータの変更幅の変化のいずれかを行わせる手段をさらに備えた請求項９記載のセッション中継装置。
16. 前記受信端末から通知される広告ウインドサイズ及びその平均のいずれかを観測する手段をさらに備え、その観測値に応じて前記送信制御手段の動作を変更する請求項６記載のセッション中継装置。
17. 前記観測値が小さくなった時に前記送信制御手段からの送信帯域が増加する方向に前記送信制御手段の制御パラメータを変更し、前記観測値が大きくなった時に前記送信制御手段からの送信帯域が減少する方向に前記送信制御手段の制御パラメータを変更する手段をさらに備えた請求項１６記載のセッション中継装置。
18. 前記セッション上で通信を開始してからの経過時間を計算する手段をさらに備え、前記経過時間に応じて前記送信制御手段の動作を変更する手段をさらに備えた請求項６記載のセッション中継装置。
19. 前記経過時間が短い時に前記送信制御手段からの送信帯域が急激に変化するように前記送信制御手段の制御パラメータを変更し、前記経過時間が長い時に前記送信制御手段からの送信帯域が穏やかに変化するように前記送信制御手段の制御パラメータを変更する手段をさらに備えた請求項１８記載のセッション中継装置。
20. 前記通信の開始時間をＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によって前記セッションがスロースタート動作を行い始めてからの時間とする請求項１８記載のセッション中継装置。
21. 前記セッションの受信バッファの空き容量に応じて前記セッションに対して送信帯域を低下させることを要求する要求手段をさらに備え、
    前記要求手段は、前記受信バッファの空き容量がなくなる前に前記受信バッファの空き容量及びその平均値のいずれかに応じて送信帯域を低下させることを要求する請求項６記載のセッション中継装置。
22. 前記要求手段は、前記送信端末に対して送信レート減少を指示する信号を１以上出力することで前記送信帯域を低下させることを要求する請求項２１記載のセッション中継装置。
23. 前記セッションの受信バッファの空き容量を観測する観測手段をさらに備え、
    前記観測手段は、前記受信バッファの空き容量及びその平均値のいずれかが予め定めた閾値以上増加することを契機として当該セッションに対して送達確認の信号を返信する請求項６記載のセッション中継装置。
24. 前記受信バッファからデータを取出すことを契機として前記送達確認の信号を返信する請求項２３記載のセッション中継装置。
25. 前記セッションから受信したデータを中継して送信するセッションからから前記送達確認の信号を受信したことを契機として前記データの受信を行うセッションに前記送達確認の信号を返信する請求項２３記載のセッション中継装置。
26. 前記受信制御手段が少なくとＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の第四層プロトコルを終端してデータの受信処理を行い、前記送信制御手段が前記受信制御手段と同じ第四層プロトコル及び異なる第四層プロトコルのいずれかを用いてデータの送信処理を行う請求項６記載のセッション中継装置。
27. 送信端末と受信端末との間でセッションを中継することで前記送信端末と前記受信端末との間の通信帯域を制御するセッション中継装置のセッション中継方法において、
    前記セッション中継装置側に、前記セッション中継装置と前記受信端末との間のセッションのウインドフロー制御を変更するステップを有することを特徴とするセッション中継方法。
28. 前記セッション中継装置側に、
    前記セッション中継装置と前記受信端末との間のセッションの送信バッファ内滞留パケット数を監視するステップと、
    少なくとも前記送信バッファ内滞留パケット数を基に動的に前記セッションの制御パラメータの変更を行うステップとを備える請求項２７記載のセッション中継方法。
29. 前記セッション中継装置側に、
    前記セッション中継装置と前記送信端末との間のセッションの受信バッファ内滞留パケット数を監視するステップと、
    前記受信バッファ内滞留パケット数及びその平均値のいずれかが予め設定した一定値以上となった時に前記送信端末に対して送信レート減少を指示する信号を出力するステップとを備える請求項２７記載のセッション中継方法。
30. 前記受信端末から１バイト以上の受信確認を行う信号を受信する際に前記受信バッファの空き容量を予め設定された一定量以上確保可能な時に前記送信端末に対して１以上の広告ウインドサイズを広告するための信号を送信するステップをさらに備えた請求項２７記載のセッション中継方法。
31. 前記受信端末から通知される広告ウインドサイズを監視し、前記広告ウインドサイズの平均が予め設定した一定値以上となった時に前記セッション中継装置から前記受信端末へのセッションの制御パラメータを変更するステップをさらに備えた請求項２７記載のセッション中継方法。
32. 送信端末に向けたセッションと受信端末に向けたセッションとの間でデータの中継を行うことで前記送信端末と前記受信端末との間の通信を実現するセッション中継装置のセッション中継方法において、
    前記セッション中継装置側に、
    前記送信端末に向けたセッションからのデータを受信する受信制御手段で受信処理したデータを、前記受信端末に向けたセッションへとデータを送信する送信処理手段へと受け渡すステップと、
    前記送信制御手段に関する状態を観測するステップと、
    前記送信制御手段の動作を変更するステップとを有し、
    前記観測の結果に応じて前記送信制御手段の動作を変更することを特徴とするセッション中継方法。
33. 前記送信制御手段に関する状態を観測するステップは、
    少なくとも送信データ量、送信帯域、遅延、パケット廃棄率、再送タイムアウト頻度、送信バッファ内滞留データ量のいずれかを前記送信制御手段に関する状態として観測するステップをさらに備える請求項３２記載のセッション中継方法。

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