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JP2003152792A - パケット転送装置、方法およびプログラム - Google Patents

パケット転送装置、方法およびプログラム

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JP2003152792A
JP2003152792A JP2001351252A JP2001351252A JP2003152792A JP 2003152792 A JP2003152792 A JP 2003152792A JP 2001351252 A JP2001351252 A JP 2001351252A JP 2001351252 A JP2001351252 A JP 2001351252A JP 2003152792 A JP2003152792 A JP 2003152792A
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真裕 小野
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泰彦 松永
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 転送するデータサイズの異なるＴＣＰコネク
ション間の公平性の向上をはかる。 【解決手段】 スケジューラ１０９で、キュー１０６〜
１０８のうち、コネクション確立後転送したデータ量が
少ないコネクションのキューに格納されている受信パケ
ットを、コネクション確立後転送したデータ量が多いコ
ネクションのキューに格納されている受信パケットに対
して優先して転送する。また、キュー選択条件として
は、コネクション確立後転送したデータ量に代えて、コ
ネクション確立後の経過時間が短いもの、転送レートの
時間変化が正で最も大きいものを用いる。また、このよ
うなキュー選択をグループ分けして行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パケット転送装
置、パケット転送方法およびプログラムに関し、特にイ
ンターネットなどで使用されているＴＣＰ（Transmissi
on Control Protocol）を用いてパケットを転送する
際、複数のコネクション間で公平にパケット転送するパ
ケット転送装置、パケット転送方法およびプログラムに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、パケット通信ではパケット転送装
置におけるパケットスケジューリング方式の工夫によっ
てコネクション間の公平性の向上が図られてきた。従来
のスケジューリング方式の１つとして、ＤＲＲ（Defici
t Round Robin）という技術がある（例えば、M.Shreedh
ar, G.Varghese,"Efficient fair queuing using defic
it round robin",Proc. ACM SIGCOMM 1995. など参
照）。
【０００３】以下、図１４，１５を参照して、上記ＤＲ
Ｒについて説明する。図１４はＤＲＲを用いたパケット
転送装置の構成を示すブロック図である。図１５はＤＲ
Ｒに基づくパケット転送制御方法を示すフローチャート
である。このパケット転送装置には、入力端子００１、
コネクション情報記憶部００２、パケット分類部００
３、キューマネージャ００４、キュー００６〜００８を
含むキュー集合００５、デフォルトキュー０１１、スケ
ジューラ００９、および出力端子０１０が設けられてい
る。
【０００４】ＴＣＰ／ＩＰを利用したパケット通信を行
う複数の通信装置間に、図１４に示すパケット転送装置
が設置されている場合、入力端子００１から入力された
パケットはパケット分類部００３でコネクション毎に分
類される。パケット分類部００３はヘッダ解析を行い、
コネクションのプロトコル種別、送信元アドレス、送信
元ポート番号、宛先アドレス、宛先ポート番号を組とし
てコネクションを認識し適切なコネクションを識別す
る。
【０００５】ここで、ヘッダ解析の結果、トランスポー
ト層プロトコルとしてＴＣＰを用い、ＴＣＰヘッダ部分
のＳＹＮフラグがたっているコネクション確立パケット
を受信したことがわかった場合には、キューマネージャ
００４により新規にキューを生成し、送信元と宛先のア
ドレス・ポート番号の組と生成したキューの識別子の情
報をもつ新規コネクション情報をコネクション情報記憶
部００２に登録し、生成したキューにパケットを格納す
る。また、ヘッダ解析の結果、トランスポート層プロト
コルとしてＴＣＰを用い、データパケットを受信したこ
とがわかった場合には、キューマネージャ００４により
送信元と宛先のアドレス・ポート番号の組をキーとして
コネクション情報記憶部００２に問合せ、格納すべきキ
ューの識別子を得、該当キューにパケットを格納する。
【０００６】あるいは、ヘッダ解析の結果、トランスポ
ート層プロトコルとしてＴＣＰを用い、ＴＣＰヘッダ部
分のＦＩＮフラグがたっているコネクション開放パケッ
トを受信したことがわかった場合には、キューマネージ
ャ００４により送信元と宛先のアドレス・ポート番号の
組をキーとしてコネクション情報記憶部００２から格納
すべきキューの識別子を得て、該当キューにパケットを
格納する。その後、コネクション情報記憶部００２に該
当する登録情報を消去するよう要求する。コネクション
情報記憶部００２は登録情報を消去する要求を受ける
と、一定時間後にコネクション情報を消去する。また、
ヘッダ解析の結果、トランスポート層プロトコルとして
ＵＤＰ（User Datagram Protocol）などＴＣＰ以外のプ
ロトコルを使用するパケットを受信したことがわかった
場合には、あらかじめ設けてあるデフォルトキュー０１
１に格納し、ＴＣＰコネクションとは別に帯域を確保
し、このキューを処理する。
【０００７】コネクション情報記憶部００２は、ＴＣＰ
コネクションが異常終了した時のために、それぞれのコ
ネクションについてタイマを保持し、一定時間中にパケ
ットが入力されなければコネクション情報を削除する。
キューに追加する時にキューマネージャ００４によっ
て、ある条件にしたがってパケットを廃棄するＲＥＤ
（Random Early Detection: S.Floyd, V.Jacobson.,"Ra
ndom early detection gateways for congestion avoid
ance", IEEE/ACM trans. networking, 1995.）などのア
クティブ・キュー・マネジメントを行っても良い。この
ような処理を経て、入力パケットはコネクション毎のキ
ュー００６〜００８のいずれかに追加される。
【０００８】スケジューラ００９では、キュー集合００
５中のキュー００６〜００８のいずれかのキューを選択
し、キューの先頭からパケット取り出し、出力端子０１
０を通してネットワークに出力する。スケジューラ００
９は出力端子０１０がパケットを送信し終えると次に送
信すべきパケットを選択する。
【０００９】スケジューラ００９でのキューの選択動作
すなわちパケット転送制御は、図１５に示すような処理
となる。この場合、デフォルトキューとコネクション毎
のキュー群は、それぞれに割り当てられたタイミングに
処理することとする。ＤＲＲのスケジューラ００９は、
ラウンドロビン方式によってキューを順番に選択し、各
キューでパケットを出力するかどうかを以下のようにし
て判断する。このとき、各コネクションのキュー毎に不
足カウンタという変数を用意し、コネクション確立時に
不足カウンタを０にリセットする。
【００１０】まず、スケジューラ００９は、出力端子０
１０でパケット転送が終了し次に転送すべきパケットを
選択する時、デフォルトキュー０１１を処理するタイミ
ングであるか判断する（ステップＡ０１）。ここで、デ
フォルトキューを処理するタイミングである場合（ステ
ップＡ０１：ＹＥＳ）、次にデフォルトキューが空であ
るかどうかチェックする（ステップＡ１０）。もし空で
あれば（ステップＡ１０：ＹＥＳ）、すぐにステップＡ
０１に戻る。空でなければ（ステップＡ１０：ＮＯ）、
デフォルトキューの先頭パケットを送信し（ステップＡ
１１）、再びステップＡ０１に戻る。
【００１１】デフォルトキューを処理するタイミングで
ない場合は（ステップＡ０１：ＮＯ）、まず、処理する
キューについてキューが空であるか否かをチェックする
（ステップＡ０２）。ここで、キューの中に送信すべき
パケットがない場合には（ステップＡ０２：ＹＥＳ）、
不足カウンタをリセットし（ステップＡ０７）、このキ
ューの処理を終了する。
【００１２】一方、キューが空でなければ（ステップＡ
０２：ＹＥＳ）、ｑｕａｎｔｕｍと呼ばれる定数を不足
カウンタに加算し（ステップＡ０３）、キュー先頭のパ
ケットサイズと不足カウンタの大小を比較する（ステッ
プＡ０４）。このとき、不足カウンタの方が大きければ
（ステップＡ０４：ＹＥＳ）、パケットを出力し（ステ
ップＡ０５）、不足カウンタからパケットサイズ分を減
算し（ステップＡ０６）、再びステップＡ０５に戻る。
また、不足カウンタの方が先頭のパケットサイズより小
さければ（ステップＡ０４：ＮＯ）、不足カウンタの値
を記憶し（ステップＡ０８）、このキューの処理を終了
する。
【００１３】キューの処理を終了した後、全てのキュー
が空であるかチェックし（ステップＡ０９）、空でなけ
れば再び次に選択されたキューについて処理するための
ステップＡ０１に移る。全てのキューが空であれば（ス
テップＡ０９：ＹＥＳ）、一連のパケット転送制御処理
を終了する。以上の結果、ｑｕａｎｔｕｍで決まるデー
タ長の送信に要する時間の程度において、各コネクショ
ンに対する転送レートはほぼ平均化され、コネクション
間の公平性を保つことが可能となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のパケット転送制御方法では、ＤＲＲのような
フェアスケジューラを用いたとしても、インターネット
で一般的に使用されているＴＣＰを用いてデータを転送
する場合、小さなデータを転送するコネクションほどス
ループットが小さく、コネクション間のスループットが
公平にならないという問題点があった。特に、インター
ネットでＷｅｂブラウジングをおこなう際に広く使用さ
れるＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）を用い
てＴＣＰ通信を行う場合、小さなファイルのデータ転送
がほとんどであり、大きなファイルの転送はごく一部と
なるため、不公平性が大きい。
【００１５】その理由は、ＴＣＰでは、コネクション確
立直後は低い送信レートから始めて指数関数的に増加さ
せるスロースタート動作と、コネクション確立後しばら
く経過してからは送信レートを線形的に増加させる輻輳
回避動作があり、転送するデータサイズが小さい場合ス
ロースタート動作の間にコネクションが終了し、スルー
プットが小さくなる傾向があるためである。本発明はこ
のような課題を解決するためのものであり、転送するデ
ータサイズの異なるＴＣＰコネクション間の公平性の向
上をはかることができるパケット転送装置、パケット転
送制御方法およびプログラムを提供することを目的とし
ている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明にかかるパケット転送装置は、パケッ
ト通信網を介して確立したコネクションを用いて、送信
端末と受信端末との間でデータ通信を行う際、パケット
通信網に接続されて送信端末からのパケットを受信端末
へ転送するパケット転送装置において、送信端末から受
信した受信パケットのヘッダに含まれる１つ以上のフィ
ールドから、送信端末と受信端末との間でデータの転送
に使用されるコネクションを識別し、その確立および解
放を検出するパケット分類部を設け、スケジューラで、
前記パケット分類部で識別された各コネクションのう
ち、そのコネクションの確立後に転送した受信パケット
のデータ量が少ないコネクションの受信パケットを優先
して転送するようにしたものである。
【００１７】このとき、パケット分類部で識別された各
コネクションに対応するキューへ当該受信パケットを順
次格納するキューマネージャをさらに設け、前記スケジ
ューラで、前記各コネクションのうち、そのコネクショ
ンの確立後に転送した受信パケットのデータ量が少ない
コネクションのキューから受信パケットを優先して転送
するようにしてもよい。
【００１８】コネクション選択の条件としては、記スケ
ジューラで、次に受信パケットを転送するコネクション
を選択する際、データ量に代えて、各コネクションのう
ち、そのコネクションの確立後からの経過時間が短いコ
ネクションを優先して選択するようにしてもよい。ある
いは、スケジューラで、次に受信パケットを転送するコ
ネクションを選択する際、データ量に代えて、各コネク
ションのうち、そのコネクションの転送レートの時間変
化が正でかつその時間変化が大きいコネクションを優先
して選択するようにしてもよい。
【００１９】また、スケジューラで、各コネクションを
そのコネクションの確立後に転送した受信パケットのデ
ータ量に基づき複数のグループに分類し、次に受信パケ
ットを転送するコネクションを選択する際、各グループ
のうち、データ量が少ないグループに属するコネクショ
ンを優先して選択するようにしてもよい。
【００２０】このとき、コネクション選択の条件として
は、スケジューラで、各コネクションをそのコネクショ
ンの確立後からの経過時間に基づき複数のグループに分
類し、次に受信パケットを転送するコネクションを選択
する際、各グループのうち、経過時間が短いグループに
属するコネクションを優先して選択するようにしてもよ
い。あるいは、スケジューラで、各コネクションをその
コネクションの転送レートの時間変化に基づき複数のグ
ループに分類し、次に受信パケットを転送するコネクシ
ョンを選択する際、各グループのうち、時間変化が正で
かつその時間変化が大きいグループに属するコネクショ
ンを優先して選択するようにしてもよい。上記コネクシ
ョンでは、トランスポート層プロトコルとしてＴＣＰを
用いるようにしてもよい。
【００２１】また、本発明にかかるパケット転送方法
は、パケット通信網を介して確立したコネクションを用
いて、送信端末と受信端末との間でデータ通信を行う
際、パケット通信網に接続されて送信端末からのパケッ
トを受信端末へ転送するパケット転送装置で用いるパケ
ット転送方法において、送信端末から受信した受信パケ
ットのヘッダに含まれる１つ以上のフィールドから、送
信端末と受信端末との間でデータの転送に使用されるコ
ネクションを識別して、その確立および解放を検出し、
これら識別された各コネクションのうち、そのコネクシ
ョンの確立後に転送した受信パケットのデータ量が少な
いコネクションの受信パケットを優先して転送するよう
にしたものである。
【００２２】このとき、前記識別された各コネクション
に対応するキューへ当該受信パケットを順次格納し、前
記各コネクションのうち、そのコネクションの確立後に
転送した受信パケットのデータ量が少ないコネクション
のキューから受信パケットを優先して転送するようにし
てもよい。
【００２３】コネクション選択の条件としては、次に受
信パケットを転送するコネクションを選択する際、デー
タ量に代えて、各コネクションのうち、そのコネクショ
ンの確立後からの経過時間が短いコネクションを優先し
て選択するようにしてもよい。あるいは、次に受信パケ
ットを転送するコネクションを選択する際、データ量に
代えて、各コネクションのうち、そのコネクションの転
送レートの時間変化が正でかつその時間変化が大きいコ
ネクションを優先して選択するようにしてもよい。
【００２４】また、各コネクションをそのコネクション
の確立後に転送した受信パケットのデータ量に基づき複
数のグループに分類し、次に受信パケットを転送するコ
ネクションを選択する際、各グループのうち、データ量
が少ないグループに属するコネクションを優先して選択
するようにしてもよい。
【００２５】このとき、コネクション選択の条件として
は、各コネクションをそのコネクションの確立後からの
経過時間に基づき複数のグループに分類し、次に受信パ
ケットを転送するコネクションを選択する際、各グルー
プのうち、経過時間が短いグループに属するコネクショ
ンを優先して選択するようにしてもよい。あるいは、各
コネクションをそのコネクションの転送レートの時間変
化に基づき複数のグループに分類し、次に受信パケット
を転送するコネクションを選択する際、各グループのう
ち、時間変化が正でかつその時間変化が大きいグループ
に属するコネクションを優先して選択するようにしても
よい。上記コネクションでは、トランスポート層プロト
コルとしてＴＣＰを用いるようにしてもよい。
【００２６】また、本発明にかかるプログラムは、上記
した本発明にかかるパケット転送方法の各ステップを実
行するようにしたものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】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。図１は本発明の一実施の形
態にかかるパケット転送装置の適用例である。この通信
ネットワークは、通信装置Ａ０１、無線リンク０２、パ
ケット転送装置０３、有線リンク０４、パケットネット
ワーク０５、有線リンク０６、および通信装置Ｂ０７か
ら構成されている。
【００２８】通信装置Ａ０１と通信装置Ｂ０７は予め確
立したコネクションを介してパケット通信を行ってお
り、出力されたパケットは、無線リンク０２、パケット
転送装置０３、有線リンク０４、パケットネットワーク
０５、および有線リンク０６を経由して通信相手に到達
する。無線リンク０２は、通信装置Ｂ０７から通信装置
Ａ０１の方向へパケットを転送する下りリンク１１と、
通信装置Ａ０１から通信装置Ｂ０７の方向へパケットを
転送する上りリンク１２からなる。ただし、無線リンク
０２は一例であり、パケット転送装置０３から通信装置
Ａ０１へ１ホップで到達すれば、有線リンクでも構わな
い。パケット転送装置０３は、下りリンク１１に関して
パケット転送の順序を制御する。パケットネットワーク
０５は、パケットが通るネットワークである。
【００２９】図２にパケット転送装置０３の構成を示
す。このパケット転送装置０３には、入力端子１０１、
コネクション情報記憶部１０２、パケット分類部１０
３、キューマネージャ１０４、キュー１０６〜１０８を
含むキュー集合１０５、スケジューラ１０９、出力端子
１１０、およびデフォルトキュー１１１が設けられてい
る。
【００３０】入力端子１０１は、パケット転送装置０３
に入力されたパケットを受信する部分であり、パケット
分類部１０３に受信パケットを送信する。コネクション
情報記憶部１０２は、コネクションの識別子などのコネ
クションを管理する情報を保持する部分であり、パケッ
ト分類部１０３から情報の登録、更新、参照、削除を行
われる。
【００３１】パケット分類部１０３は、入力されたパケ
ットのヘッダ解析を行うことによりコネクションを識別
し、コネクションの確立を検出した場合はコネクション
情報記憶部１０２に登録し、コネクションの解放を検出
した場合はコネクション情報記憶部１０２の該当情報を
削除する。また、既知のコネクションならばコネクショ
ン情報記憶部１０２を参照し、対応するキューのキュー
識別子とともにキューマネージャ１０４に受信パケット
を渡す。キューマネージャ１０４は、パケット分類部１
０３から受け取ったパケットをキュー識別子に従い該当
するキューに格納する。この際、必要に応じてパケット
を廃棄してもよい。
【００３２】キュー集合１０５は、コネクション毎に用
意されたキュー１０６〜１０８から構成される。デフォ
ルトキュー１１１は、トランスポート層プロトコルがＴ
ＣＰ以外のパケットなどを格納するデフォルトのキュー
である。スケジューラ１０９はキュー集合１０５に属す
るキューとデフォルトキュー１１１の中からいずれかの
キューを選択し、キューの先頭からパケットを取り出し
て出力端子１１０へと送信する。出力端子１１０はスケ
ジューラ１０９から受け取ったパケットをネットワーク
へ送信する。
【００３３】パケット転送装置０３は、図３に示すよう
に、全体としてプログラムにより各種処理を実行するコ
ンピュータから構成されている。入出力Ｉ／Ｆ（インタ
ーフェース）部３１は、パケットの入力端子１０１や出
力端子１１０を備えて外部とのパケットのやり取りを行
う。演算処理部３２は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッ
サやその周辺回路からなり、所定のプログラムを読み込
んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラ
ムからなるソフトウェアとを協働させて、パケット分類
部１０３、キューマネージャ１０４およびスケジューラ
１０９の各機能手段を実現する。記憶部３３はコネクシ
ョン情報記憶部１０２を実現するとともに、演算処理部
３２での処理に用いる各種情報やプログラムを記憶する
メモリである。キューバッファ３４は、各キュー１０６
〜１０８、１１１を実現するバッファメモリである。こ
れら入出力Ｉ／Ｆ部３１、演算処理部３２、記憶部３３
およびキューバッファ３４は、バス３５を介して相互に
接続されており、必要に応じて各種情報をやり取りす
る。
【００３４】次に、図４を参照して、ＴＣＰコネクショ
ンを用いた一般的なパケット転送手順について説明す
る。図４はＴＣＰコネクションでのパケット転送手順を
示すシーケンス図である。ＴＣＰは、次のような、コネ
クション確立フェーズと、データ送受信フェーズ、コネ
クション開放フェーズを持つ。コネクション確立フェー
ズでは、ＳＹＮフラグを立てたパケットを送信すること
から始まる。通信装置Ａ０１，通信装置Ｂ０７のどちら
から開始しても構わないが、ここでは通信装置Ａから開
始する例を説明する。
【００３５】まず初めに、通信装置Ａからコネクション
確立要求であるＳＹＮフラグを立てたパケットＰ０１が
送信される。このパケットＰ０１には、以降のコネクシ
ョンで使用する通信装置Ａと通信装置ＢのＩＰアドレス
およびポート番号が含まれている。パケットＰ０１は、
パケット転送装置０３により受信、転送され通信装置Ｂ
により受信される。パケットＰ０１を受信した通信装置
Ｂは、ＳＹＮとＡＣＫフラグを立てたパケットＰ０２を
送信し、パケットＰ０２はパケット転送装置でのバケッ
ト転送処理Ｐ０３を経て通信装置Ａにより受信される。
このパケットＰ０２に対して通信装置ＡがＡＣＫフラグ
を立てたパケットＰ０４を送信し、パケットＰ０４はパ
ケット転送装置を経て通信装置Ｂにより受信される。以
上でＴＣＰコネクション確立が終了する。
【００３６】このようにしてコネクションが確立した
後、データ送受信フェーズでのデータ通信は、確立され
た相手ＩＰアドレス・ポートに向かって、確立した自分
のＩＰアドレス・ポートから、パケットを送信すること
により達成される。通信装置Ｂから送信されたデータパ
ケットＰ０５は、パケット転送装置でのデータ通信処理
Ｐ０６を経て通信装置Ａで受信される。
【００３７】またコネクション開放フェーズでは、ＦＩ
Ｎフラグを立てたパケットを送信することから始まる。
通信装置Ａ０１、通信装置Ｂ０７どちらから開始しても
構わないが、ここでは通信装置Ｂから開始する例を説明
する。まず初めに通信装置Ｂからコネクション開放要求
であるＦＩＮフラグを立てたパケットＰ０７が送信され
る。パケットＰ０７は、パケット転送装置０３でのコネ
クション開放処理Ｐ０８を経て通信装置Ａで受信され
る。パケットＰ０７を受信した通信装置Ａは、ＦＩＮと
ＡＣＫフラグを立てたパケットＰ０９を送信し、パケッ
トＰ０９はパケット転送装置を経て通信装置Ａにより受
信される。パケットＰ０９に対して通信装置ＢがＡＣＫ
フラグを立てたパケットＰ１０を送信し、パケットＰ１
０はパケット転送装置を経て通信装置Ａにより受信され
る。以上でＴＣＰコネクション開放フェーズが終了す
る。
【００３８】次に、図２を参照して本発明の第１の実施
の形態にかかるパケット転送装置の動作について説明す
る。以下では、図１に示したように、通信装置Ａ０１と
通信装置Ｂ０２間に本実施の形態にかかるパケット転送
装置０３が設置されており、図４で示したように、通信
装置Ｂから通信装置Ａへデータ送信する場合を例として
説明する。なお、本実施の形態は、通信装置Ａと通信装
置Ｂとの通信を考えた場合、通信装置Ａから通信装置Ｂ
方向へのデータ送信と、通信装置Ｂから通信装置Ａ方向
へのデータ送信と、通信装置Ｂと通信装置Ａ方向間の双
方向データ送信とのいずれについても適用可能である。
【００３９】まず、ＴＣＰコネクション確立手順におけ
るコネクション確立処理（図４：Ｐ０３）について説明
する。、パケット転送装置０３では、入力端子１０１へ
パケットが入力されると、まずパケット分類部１０３で
パケットのヘッダ情報の解析を行う。パケット分類部１
０３は、ヘッダ解析の結果、ＴＣＰコネクションの確立
手順中の、通信装置Ｂから通信装置ＡへのＴＣＰヘッダ
部分にＳＹＮフラグがたっているコネクション確立パケ
ットを受信したことがわかると、送信元と宛先のアドレ
ス・ポート番号の組と転送データ量を０とした情報をも
つ新規コネクション情報をコネクション情報記憶部１０
２に登録し、キューマネージャ１０４に、新しいキュー
の生成要求と共にパケットを送る。
【００４０】図５に、コネクション情報記憶部１０２が
記憶するコネクション毎の情報の一例を示す。ただし、
ここでは、スケジューラにおいて転送データ量を基準と
した並べ替えを行うため、コネクション毎にその情報を
保持しているが、他に転送レートの時間変動量や、コネ
クション確立からの経過時間などでも構わない。キュー
マネージャ１０４は、パケット分類部１０３からキュー
生成要求と共にパケットを受け取ると、新しいキューを
生成しコネクション情報記憶部１０２にキュー識別子の
情報を該当するコネクションに追加し、パケットを生成
したキューに格納する。
【００４１】次に、ＴＣＰデータ送受信フェーズにおけ
るデータ送受信処理（図４：Ｐ０６）について説明す
る。パケット転送装置０３では、入力端子１０１へパケ
ットが入力されると、まずパケット分類部１０３でパケ
ットのヘッダ情報の解析を行う。パケット分類部１０３
は、ヘッダ解析の結果、データパケットを受信したこと
がわかると、送信元と宛先のアドレス・ポート番号の組
をキーとしてコネクション情報記憶部１０２に問合せ、
格納すべきキューの識別子を得る。その後、キューマネ
ージャ１０４にキュー識別子と共にパケットを送る。キ
ューマネージャ１０４は、パケット分類部１０３からキ
ュー識別子と共にパケットを受け取ると、キュー識別子
に従い該当するキューにパケットを格納する。
【００４２】次に、ＴＣＰコネクション開放フェーズに
おけるコネクション開放処理（図４：Ｐ０８）について
説明する。パケット転送装置０３では、入力端子１０１
へパケットが入力されると、まずパケット分類部１０３
でパケットのヘッダ情報の解析を行う。パケット分類部
１０３は、ヘッダ解析の結果、ＴＣＰコネクションの開
放手順中の、通信装置Ｂから通信装置ＡへのＴＣＰヘッ
ダ部分にＦＩＮフラグがたっているコネクション開放パ
ケットを受信したことがわかると、送信元と宛先のアド
レス・ポート番号の組をキーとしてコネクション情報記
憶部１０２に、格納すべきキューの識別子を得る。
【００４３】また、これと同時に、コネクション情報記
憶部１０２に該当する登録情報を消去するよう要求す
る。コネクション情報記憶部１０２は、一定時間後該コ
ネクション情報を消去する。その後、キューマネージャ
１０４に、キュー識別子と、キュー削除要求と共にパケ
ットを送る。キューマネージャ１０４は、パケット分類
部１０３からキュー識別子とキュー削除要求と共にパケ
ットを受け取ると、キュー識別子に従い該当するキュー
にパケットを格納する。キューマネージャ１０４は、キ
ューからパケットが送信された一定時間後キューを削除
する。
【００４４】ヘッダ解析の結果、トランスポート層プロ
トコルとしてＵＤＰなどＴＣＰ以外のプロトコルを使用
するパケットを受信したことがわかった場合には、あら
かじめ設けてあるデフォルトキュー１１１に格納し、Ｔ
ＣＰコネクションとは別に帯域を確保しこのキューを処
理する。コネクション情報記憶部１０２は、ＴＣＰコネ
クションが異常終了した時のために、それぞれのコネク
ションについてタイマを保持し、一定時間中にパケット
が入力されなければコネクション情報を削除する。以上
のような処理を経て、入力パケットはコネクション毎の
キュー１０６〜１０８のいずれかに追加される。
【００４５】スケジューラ１０９は、コネクション情報
記憶部１０２から得たコネクションの情報を参考に、キ
ュー集合１０５中のキュー１０６〜１０８のいずれかの
キューを選択し、そのキュー内のパケットを出力端子１
１０を通して通信装置Ａに向けてネットワークに出力す
る。そして、スケジューラ１０９は、出力端子１１０が
パケットを送信し終えると次の送信パケットを選択し送
信する、という処理をキュー集合１０５中のキュー全て
が空となるまで続ける。
【００４６】次に、図６を参照して、スケジューラ１０
９のパケット転送制御処理（キュー選択処理）について
説明する。図６は、スケジューラでのパケット転送制御
処理を示すフローチャートであり、特に選択条件として
コネクション確立後の転送データ量を用いた場合を示し
ている。デフォルトキューとコネクション毎のキュー群
は、それぞれに割り当てられたタイミングに処理するこ
ととする。スケジューラ１０９は、出力端子１１０でパ
ケット転送が終了し次に転送すべきパケットを選択する
時、デフォルトキューを処理するタイミングであるか判
断する（ステップＢ０１）。
【００４７】ここで、デフォルトキューを処理するタイ
ミングである場合（ステップＢ０１：ＹＥＳ）、次にデ
フォルトキューが空であるかどうかチェックする（ステ
ップＢ０６）。もし空であれば（ステップＢ０６：ＹＥ
Ｓ）、すぐにステップＢ０１に戻る。空でなければ（ス
テップＢ０６：ＮＯ）、デフォルトキューの先頭パケッ
トを送信し（ステップＢ０７）、再びステップＢ０１に
戻る。
【００４８】一方、デフォルトキューを処理するタイミ
ングでない場合は（ステップＢ０１：ＮＯ）、まずキュ
ー集合１０５中の空でない全てのキューを当該コネクシ
ョン確立後の転送データ量（パケット数や実データ量）
が少ない順に並べ替える（ステップＢ０２）。次に、転
送データ量順に並べ替えられたキューの内、最も転送デ
ータ量の少ないコネクションを持つキューを最優先とし
先頭のパケットを送信する（ステップＢ０３）。そし
て、コネクション情報記憶部１０２の保持するコネクシ
ョン情報の転送データ量を、転送したパケットの情報も
含めて更新する（ステップＢ０４）。
【００４９】その後、キュー集合１０５中の全てのキュ
ーが空であるかどうかチェックし（ステップＢ０５）、
全てのキューが空でなければ（ステップＢ０５：Ｎ
Ｏ）、再びステップＢ０１の処理に戻る。全てのキュー
が空であれば（ステップＢ０５：ＹＥＳ）、一連のパケ
ット転送制御処理を終了する。
【００５０】以上では、スケジューラ１０９での優先転
送制御において、選択条件としてコネクション確立後の
転送データ量を用いた場合について説明したが、他の選
択条件として、コネクション確立からの経過時間を用い
てもよい。図７は、スケジューラでのパケット転送制御
処理を示すフローチャートであり、特に選択条件として
コネクション確立からの経過時間を用いた場合を示して
いる。この場合、コネクション情報記憶部１０２は、コ
ネクション毎にコネクション確立からの経過時間を記憶
している必要がある。
【００５１】デフォルトキューとコネクション毎のキュ
ー群は、それぞれに割り当てられたタイミングに処理す
ることとする。スケジューラ１０９は、出力端子１１０
でパケット転送が終了し次に転送すべきパケットを選択
する時、デフォルトキューを処理するタイミングである
か判断する（ステップＣ０１）。
【００５２】ここで、デフォルトキューを処理するタイ
ミングである場合（ステップＣ０１：ＹＥＳ）、次にデ
フォルトキューが空であるかどうかチェックする（ステ
ップＣ０６）。もし空であれば（ステップＣ０６：ＹＥ
Ｓ）、すぐにステップＣ０１に戻る。空でなければ（ス
テップＣ０６：ＮＯ）、デフォルトキューの先頭パケッ
トを送信し（ステップＣ０７）、再びステップＣ０１に
戻る。
【００５３】一方、デフォルトキューを処理するタイミ
ングでない場合は（ステップＣ０１：ＮＯ）、まずキュ
ー集合１０５中の空でない全てのキューをコネクション
確立からの経過時間が短い順に並べ替える（ステップＣ
０２）。次に、コネクション確立からの経過時間順に並
べ替えられたキューの内、最もコネクション確立からの
経過時間が短いコネクションを持つキューを最優先とし
先頭のパケットを送信する（ステップＣ０３）。
【００５４】そして、コネクション情報記憶部１０２の
保持するコネクション情報のコネクション確立からの経
過時間を、転送したパケットの情報も含めて更新する
（ステップＣ０４）。その後、キュー集合１０５中の全
てのキューが空であるかどうかチェックし（ステップＣ
０５）、全てのキューが空でなければ（ステップＣ０
５：ＮＯ）、再びステップＣ０１の処理に戻る。全ての
キューが空であれば（ステップＣ０５：ＹＥＳ）、一連
のパケット転送制御処理を終了する。
【００５５】また、スケジューラ１０９での優先転送制
御において、選択条件として転送レートの時間変化量を
用いてもよい。図８は、スケジューラでのパケット転送
制御処理を示すフローチャートであり、特に選択条件と
して転送レートの時間変化量を用いた場合を示してい
る。この場合コネクション情報記憶部１０２は、コネク
ション毎に転送レートの時間変化量を記憶している必要
がある。
【００５６】デフォルトキューとコネクション毎のキュ
ー群は、それぞれに割り当てられたタイミングに処理す
ることとする。スケジューラ１０９は、出力端子１１０
でパケット転送が終了し次に転送すべきパケットを選択
する時、デフォルトキューを処理するタイミングである
か判断する（ステップＤ０１）。ここで、デフォルトキ
ューを処理するタイミングである場合（ステップＤ０
１：ＹＥＳ）、次にデフォルトキューが空であるかどう
かチェックする（ステップＤ０６）。もし空であれば
（ステップＤ０６：ＹＥＳ）、すぐにステップＤ０１に
戻る。空でなければ（ステップＤ０６：ＮＯ）、デフォ
ルトキューの先頭パケットを送信し（ステップＤ０
７）、再びステップＤ０１に戻る。
【００５７】一方、デフォルトキューを処理するタイミ
ングでない場合は（ステップＤ０１：ＮＯ）、まずキュ
ー集合１０５中の空でない全てのキューを転送レートの
時間変化量にしたがって並べ替える（ステップＤ０
２）。次に、転送レートの時間変化量順に並べ替えられ
たキューの内、転送レートの時間変化量が正で最も大き
いコネクションを持つキュー、すなわち転送レートが増
加しておりその増加幅が最も大きいキューを最優先とし
先頭のパケットを送信する（ステップＤ０３）。
【００５８】そして、コネクション情報記憶部１０２の
保持するコネクション情報の転送レートの時間変化量
を、転送したパケットの情報も含めて更新する（ステッ
プＤ０４）。その後、キュー集合１０５中の全てのキュ
ーが空であるかどうかチェックする（ステップＤ０
５）。全てのキューが空でなければ（ステップＤ０５：
ＮＯ）、再びステップＣ０１の処理に戻る。全てのキュ
ーが空であれば（ステップＤ０５：ＹＥＳ）、一連のパ
ケット転送制御処理を終了する。
【００５９】このように、本実施の形態は、パケット分
類部１０３で、送信端末から受信した受信パケットのヘ
ッダに含まれる１つ以上のフィールドから、送信端末と
受信端末との間でデータの転送に使用されるコネクショ
ンを識別し、その確立および解放を検出し、パケット分
類部１０３で識別された各コネクションのうち、そのコ
ネクションの確立後に転送した受信パケットのデータ量
が少ないコネクションの受信パケットを、スケジューラ
１０９で優先して転送するようにしたものである。
【００６０】またこのとき、キューマネージャ１０４
で、パケット分類部１０３により識別された各コネクシ
ョンに対応するキュー１０６〜１０８へ当該受信パケッ
トを順次格納し、スケジューラ１０９で、次に受信パケ
ットを転送するコネクションを選択する際、各コネクシ
ョンのうち、そのコネクションの確立後に転送した受信
パケットのデータ量が少ないコネクション、コネクショ
ンの確立後からの経過時間が短いコネクション、あるい
はコネクションの転送レートの時間変化が正でかつその
時間変化が大きいコネクションの受信パケットを優先し
て転送するようにしたものである。
【００６１】これにより、ＴＣＰコネクションのスロー
スタート動作時のパケットが優先されるため、各コネク
ションで転送するデータ量に束縛されることなく、転送
するデータサイズの異なるＴＣＰコネクション間の公平
性を向上させることができる。特に、ＴＣＰのスロース
タート動作は、ネットワークの輻輳を回避するために送
信側の端末がおこなう動作としては適切であるが、デー
タを受信する端末に最も近いエッジルータにおいては、
スロースタート中のコネクションに関するパケットを優
先して出力したとしても輻輳をまねくことはない。
【００６２】したがって、通信装置間のパケット転送装
置において、ＴＣＰコネクションのスロースタート動作
時のパケットを優先する優先制御方式を行い、パケット
転送装置において優先するパケットの入力から出力まで
の待ち時間を低減させることにより、転送するデータサ
イズが小さいコネクションのスループットを向上させる
ことができる。また、キュー集合１０５においてコネク
ション毎にキューを持たず、スケジューラ１０９におい
て優先制御を行わない場合でも、キューマネージャ１０
４によりデータ転送量が多いコネクション、転送レート
の時間変化が負もしくは０もしくは正で小さいコネクシ
ョン、あるいはコネクション確立からの経過時間が長い
コネクションほど、パケット廃棄率を高くすることで同
様の作用効果が得られる。
【００６３】具体的には、キューマネージャ１０４で、
パケットが到着する際、適当にパケットを廃棄するよう
にしてもよい。例えば、コネクション情報記憶部１０２
から得たコネクションの情報を参考に、転送データ量が
多いほどパケット廃棄確率を高くしておけばよい。他
に、データ流量の変化が負や正で小さいものほどパケッ
ト廃棄確率を高くする、コネクション確立後の経過時間
が長いほどパケット廃棄確立を高くする、メモリが足り
なくなった場合に入力パケットを無条件に廃棄する、Ｒ
ＥＤ、などの任意のアルゴリズムで行って構わない。
【００６４】次に、図９を参照して、本発明の第２の実
施の形態にかかるパケット転送装置について説明する。
このパケット転送装置には、入力端子２０１、コネクシ
ョン情報記憶部２０２、パケット分類部２０３、キュー
マネージャ２０４、キュー２０７〜２０８を含む優先グ
ループ２０５、キュー２０９〜２１０を含む非優先グル
ープ２０６、デフォルトキュー２１６、スケジューラ２
１１、および出力端子２１５が設けられている。なお、
本実施の形態にかかるパケット転送装置も、前述した図
３と同様の構成をなしており、ここでの説明は省略す
る。
【００６５】入力端子２０１は、パケット転送装置０３
に入力されたパケットを受信する部分であり、パケット
分類部２０３に受信パケットを送信する。コネクション
情報記憶部２０２は、コネクションの識別子などのコネ
クションを管理する情報を保持する部分であり、パケッ
ト分類部２０３から情報の登録、更新、参照、削除を行
われる。パケット分類部２０３は、入力されたパケット
のヘッダ解析を行うことにより、コネクションを識別
し、コネクション情報記憶部２０２へのコネクションの
登録、削除し、参照、更新を行い、コネクションの情報
と共にキューマネージャ２０４に受信パケットを渡す。
【００６６】キューマネージャ２０４は、パケット分類
部２０３から受け取ったパケットをキューに格納する。
この際、パケットを廃棄する場合もある。優先グループ
２０５は、コネクション毎に存在するキュー２０７、２
０８を備える。非優先グループ２０６はコネクション毎
に存在するキュー２０９、２１０を備える。ただし、こ
の例ではグループを二つに分けているが、任意の数のグ
ループに分けて構わない。
【００６７】デフォルトキュー２１６は、トランスポー
ト層プロトコルがＴＣＰ以外のパケットなどを格納する
デフォルトのキューである。スケジューラ２１１は、第
１スケジューラ２１２、２１３と第２スケジューラ２１
４を備える。第１スケジューラ２１２、２１３は、それ
ぞれ優先グループ２０５、非優先グループ２０６内のコ
ネクション毎のキューを並べ替えて第２スケジューラ２
１４に渡す。第２スケジューラ２１４は、第１スケジュ
ーラ２１２、２１３、もしくはデフォルトキュー２１６
から送信するべきキューを選択しパケットを送信する。
出力端子２１５はスケジューラ２１１から受け取ったパ
ケットをネットワークへ送信する。
【００６８】次に、図９を参照して本発明の第２の実施
の形態にかかるパケット転送装置の動作について説明す
る。以下では、図１に示したように、通信装置Ａ０１と
通信装置Ｂ０２間に本実施の形態にかかるパケット転送
装置０３が設置されており、図４で示したように、通信
装置Ｂから通信装置Ａへデータ送信する場合を例として
説明する。なお、本実施の形態は、通信装置Ａと通信装
置Ｂとの通信を考えた場合、通信装置Ａから通信装置Ｂ
方向へのデータ送信と、通信装置Ｂから通信装置Ａ方向
へのデータ送信と、通信装置Ｂと通信装置Ａ方向間の双
方向データ送信とのいずれについても適用可能である。
【００６９】まず、ＴＣＰコネクション確立手順におけ
るコネクション確立処理（図４：Ｐ０３）について説明
する。、パケット転送装置０３では、入力端子２０１へ
パケットが入力されると、まずパケット分類部２０３で
パケットのヘッダ情報の解析を行う。パケット分類部２
０３は、ヘッダ解析の結果、ＴＣＰコネクションの確立
手順中の、通信装置Ｂから通信装置ＡへのＴＣＰヘッダ
部分にＳＹＮフラグがたっているコネクション確立パケ
ットを受信したことがわかると、送信元と宛先のアドレ
ス・ポート番号の組と転送データ量を０とした情報をも
つ新規コネクション情報をコネクション情報記憶部２０
２に登録し、キューマネージャ２０４に、新しいキュー
の生成要求と共にパケットを送る。
【００７０】図１０に、コネクション情報記憶部２０２
が記憶するコネクション毎の情報の一例を示す。ただ
し、ここでは、スケジューラにおいて転送データ量を基
準とした並べ替えを行うため、コネクション毎にその情
報を保持しているが、他に転送レートの時間変動量や、
コネクション確立からの経過時間などでも構わない。キ
ューマネージャ２０４は、パケット分類部２０３からキ
ュー生成要求と共にパケットを受け取ると、新しいキュ
ーを生成しキューに格納し、該キューを転送データ量が
１００ｋバイト未満である優先グループ２０５に組み込
む。次に、コネクション情報記憶部２０２の保持する該
コネクション情報に、キュー識別子と、キューは優先グ
ループに属しているという情報とを追加する。
【００７１】次に、ＴＣＰデータ送受信フェーズにおけ
るデータ送受信処理（図４：Ｐ０６）について説明す
る。パケット転送装置０３では、入力端子２０１へパケ
ットが入力されると、まずパケット分類部２０３でパケ
ットのヘッダ情報の解析を行う。パケット分類部２０３
は、ヘッダ解析の結果、データパケットを受信したこと
がわかると、送信元と宛先のアドレス・ポート番号の組
をキーとしてコネクション情報記憶部２０２に問合せ、
格納すべきキューの識別子を得る。その後、キュー識別
子とパケットをキューマネージャ２０４に送る。キュー
マネージャ２０４は、パケット分類部２０３からキュー
識別子と共にパケットを受け取ると、キュー識別子に従
い該当するキューにパケットを格納する。
【００７２】次に、ＴＣＰコネクション開放フェーズに
おけるコネクション開放処理（図４：Ｐ０８）について
説明する。パケット転送装置０３では、入力端子２０１
へパケットが入力されると、まずパケット分類部２０３
でパケットのヘッダ情報の解析を行う。パケット分類部
２０３は、ヘッダ解析の結果、ＴＣＰコネクションの開
放手順中の、通信装置Ｂから通信装置ＡへのＴＣＰヘッ
ダ部分にＦＩＮフラグがたっているコネクション開放パ
ケットを受信したことがわかると、送信元と宛先のアド
レス・ポート番号の組をキーとしてコネクション情報記
憶部２０２に、格納すべきキューの識別子を得る。
【００７３】また、これと同時に、コネクション情報記
憶部２０２に該当する登録情報を消去するよう要求す
る。コネクション情報記憶部２０２は、一定時間後外コ
ネクション情報を消去する。その後、キューマネージャ
２０４に、キュー識別子と、キュー削除要求と共にパケ
ットを送る。キューマネージャ２０４は、パケット分類
部２０３からキュー識別子とキュー削除要求と共にパケ
ットを受け取ると、キュー識別子に従い該当するキュー
にパケットを格納する。キューマネージャ２０４は、キ
ューからパケットが送信された一定時間後キューを削除
する。
【００７４】ヘッダ解析の結果、トランスポート層プロ
トコルとしてＵＤＰなどＴＣＰ以外のプロトコルを使用
するパケットを受信したことがわかった場合には、あら
かじめ設けてあるデフォルトキュー２１６に格納し、Ｔ
ＣＰコネクションとは別に帯域を確保しこのキューを処
理する。コネクション情報記憶部２０２は、ＴＣＰコネ
クションが異常終了した時のために、それぞれのコネク
ションについてタイマを保持し、一定時間中にパケット
が入力されなければコネクション情報を削除する。
【００７５】また、キューマネージャ２０４は、パケッ
トが到着する際、適当にパケットを廃棄してもよい。例
えば、コネクション情報記憶部２０２から得たコネクシ
ョンの情報を参考に、転送データ量が多いほどパケット
廃棄確率を高くしておくなどである。他に、データ流量
の変化が負や正で小さいものほどパケット廃棄確率を高
くする、コネクション確立後の経過時間が長いほどパケ
ット廃棄確立を高くする、メモリが足りなくなった場合
に入力パケットを無条件に廃棄する、ＲＥＤ、など任意
のアルゴリズムで行って構わない。以上のような処理を
経て、入力パケットはコネクション毎のキュー２０７〜
２１０のいずれかに追加される。
【００７６】スケジューラ２１１は、コネクション情報
記憶部２０２から得たコネクションの情報を参考に、キ
ュー２０７〜２１０のいずれかのキューを選択し、その
キューのパケットを出力端子２１５を通して通信装置Ａ
に向けてネットワークに出力する。そして、スケジュー
ラ２１１は、出力端子２１５がパケットを送信し終える
と次の送信パケットを選択し送信する、という処理をキ
ュー集合中のキュー全てが空とならない限り続ける。
【００７７】次に、図１１を参照して、スケジューラ２
１１のパケット転送制御処理（キュー選択処理）につい
て説明する。図６は、スケジューラでのパケット転送制
御処理を示すフローチャートであり、特に選択条件とし
てコネクション確立後の転送データ量を用いた場合を示
している。デフォルトキューとコネクション毎のキュー
群は、それぞれに割り当てられたタイミングに処理する
こととする。スケジューラ２１１では、出力端子２１５
でパケット転送が終了し次に転送すべきパケットを選択
する時、デフォルトキューを処理するタイミングである
か判断する（ステップＥ０１）。
【００７８】ここで、デフォルトキューを処理するタイ
ミングである場合（ステップＥ０１：ＹＥＳ）、次にデ
フォルトキューが空であるかどうかチェックする（ステ
ップＥ１１）。もし空であれば（ステップＥ１１：ＹＥ
Ｓ）、すぐにステップＥ０１に戻る。空でなければ（ス
テップＥ１１：ＮＯ）、デフォルトキューの先頭パケッ
トを送信し（ステップＥ１２）、再びステップＥ０１に
戻る。
【００７９】一方、デフォルトキューを処理するタイミ
ングでない場合（ステップＥ０１：ＮＯ）、まず第２ス
ケジューラ２１４は、優先グループ２０５に空でないキ
ューが存在するかどうかをチェックする。もしあれば、
優先グループ２０５を選択し、無ければ非優先グループ
２０６を選択する（ステップＥ０２）。ただし、ここで
は優先グループに空でないキューがある場合は必ず優先
グループのキューを処理する、としているが、任意のア
ルゴリズムで優先グループ２０５と非優先グループ２０
６の選択を行って構わない。
【００８０】このとき、第２スケジューラ２１４が非優
先グループ２０６を選択した場合（ステップＥ０２：Ｎ
Ｏ）、第１スケジューラ２１３は、非優先グループ２０
６内のキューを、宛先の通信装置までの無線リンクの伝
搬状態の良い順に並べ替えを行う（ステップＥ０８）。
ここでは並べ替えのための、無線リンクの伝搬状態の良
さを示す指標としてＣ／Ｉ比（Carrier to Interferenc
e Ratio）を例として用いている。ただし、ここでの並
べ替えに用いるアルゴリズムは任意のもので構わない。
並べ替えの後、最もＣ／Ｉ比の高いキューの先頭のパケ
ットを送信する（ステップＥ０９）。
【００８１】一方、第２スケジューラ２１４が優先グル
ープを選択した場合（ステップＥ０２：ＹＥＳ）、第１
スケジューラ２１２は、優先グループ２０５のキューの
中から、そのコネクション確立後の転送データ量が最も
少ないキューの先頭パケットを送信する（ステップＥ０
３）。次に、送信したキューの転送データ量が、優先グ
ループ、非優先グループの閾値である１００ｋバイトを
超えたかどうかチェックする（ステップＥ０４）。ただ
し、この閾値は任意で構わない。
【００８２】ここで、１００ｋバイトを超えていない場
合には（ステップＥ０４：ＮＯ）、コネクション情報記
憶部２０２に転送データ量の更新を行う（ステップＥ０
５）。また、１００ｋバイトを超えた場合には（ステッ
プＥ０４：ＹＥＳ）、キューを非優先グループ２０６に
移動し（ステップＥ０６）、コネクション情報記憶部２
０２に転送データ量の更新に加えて、キューグループ情
報を非優先グループに変更する（ステップＥ０７）。
【００８３】このようにしてパケットの送信まで完了し
た後、キュー２０７〜２１０の全てのキューが空である
かどうかチェックする（ステップＥ１０）。全てのキュ
ーが空でなければ（ステップＥ０５：ＮＯ）、再びステ
ップＥ０１の処理に戻る。全てのキューが空であれば
（ステップＥ０５：ＹＥＳ）、一連のパケット転送制御
処理を終了する。
【００８４】以上では、スケジューラ２０９での優先転
送制御において、選択条件としてコネクション確立後の
転送データ量を用いた場合について説明したが、他の選
択条件として、コネクション確立からの経過時間を用い
てもよい。図１２は、スケジューラでのパケット転送制
御処理を示すフローチャートであり、特に選択条件とし
てコネクション確立からの経過時間を用いた場合を示し
ている。この場合コネクション情報記憶部２０２は、コ
ネクション毎にコネクション確立からの経過時間を記憶
している必要がある。
【００８５】デフォルトキューとコネクション毎のキュ
ー群は、それぞれに割り当てられたタイミングに処理す
ることとする。スケジューラ２１１は、出力端子２１５
でパケット転送が終了し次に転送すべきパケットを選択
する時、デフォルトキューを処理するタイミングである
か判断する（ステップＦ０１）。
【００８６】ここで、デフォルトキューを処理するタイ
ミングである場合（ステップＦ０１：ＹＥＳ）、次にデ
フォルトキューが空であるかどうかチェックする（ステ
ップＦ１１）。もし空であれば（ステップＦ１１：ＹＥ
Ｓ）、すぐにステップＦ０１に戻る。空でなければ（ス
テップＦ１１：ＮＯ）、デフォルトキューの先頭パケッ
トを送信し（ステップＦ１２）、再びステップＦ０１に
戻る。
【００８７】一方、デフォルトキューを処理するタイミ
ングでない場合は（ステップＦ０１：ＮＯ）、まず第２
スケジューラ２１４は、優先グループ２０５に空でない
キューが存在するかどうかをチェックする。もしあれ
ば、優先グループ２０５を選択し、無ければ非優先グル
ープ２０６を選択する（ステップＦ０２）。ただし、こ
こでは優先グループに空でないキューがある場合は必ず
優先グループのキューを処理する、としているが、任意
のアルゴリズムで優先グループ２０５と非優先グループ
２０６の選択を行って構わない。
【００８８】このとき、第２スケジューラ２１４が非優
先グループ２０６を選択した場合（ステップＦ０２：Ｎ
Ｏ）、第１スケジューラ２１３が、非優先グループ２０
６内のキューを、宛先の通信装置までの無線リンク固有
の伝搬状態の良い順に並べ替えを行う（ステップＦ０
８）。ここでは並べ替えのための、無線リンクの状態の
良さを示す指標としてＣ／Ｉ比を例として用いている。
ただし、ここでの並べ替えに用いるアルゴリズムは任意
のもので構わない。並べ替えの後、最もＣ／Ｉ比の高い
キューの先頭のパケットを送信する（ステップＦ０
９）。
【００８９】一方、第２スケジューラ２１４が優先グル
ープを選択した場合（ステップＦ０２：ＹＥＳ）、第１
スケジューラ２１２は優先グループ２０５のキューの中
から、コネクション確立からの経過時間が最も短いキュ
ーの先頭パケットを送信する（ステップＦ０３）。次
に、送信したキューのコネクション確立からの経過時間
が、優先グループ、非優先グループの閾値である１０ｓ
を超えたかどうかチェックする（ステップＦ０４）。た
だし、この閾値は任意で構わない。
【００９０】ここで、コネクション確立からの経過時間
が１０ｓより短い場合には（ステップＦ０４：ＮＯ）、
コネクション情報記憶部２０２にコネクション確立から
の経過時間の更新を行う（ステップＦ０５）。１０ｓよ
り長い場合には、キューを非優先グループ２０６に移動
し（ステップＦ０６）、コネクション情報記憶部２０２
にコネクション確立からの経過時間の更新に加えて、キ
ューグループ情報を非優先グループに変更する（ステッ
プＦ０７）。
【００９１】このようにしてパケットの送信まで完了し
た後、キュー２０７〜２１０の全てのキューが空である
かどうかチェックする（ステップＦ１０）。全てのキュ
ーが空でなければ（ステップＦ０５：ＮＯ）、再びステ
ップＦ０１の処理に戻る。全てのキューが空であれば
（ステップＦ０５：ＹＥＳ）、一連のパケット転送制御
処理を終了する。
【００９２】また、スケジューラ２０９での優先転送制
御において、選択条件として転送レートの時間変化量を
用いてもよい。図１３は、スケジューラでのパケット転
送制御処理を示すフローチャートであり、特に選択条件
として転送レートの時間変化量を用いた場合を示してい
る。この場合コネクション情報記憶部２０２は、コネク
ション毎に転送レートの時間変化量を記憶している必要
がある。
【００９３】デフォルトキューとコネクション毎のキュ
ー群は、それぞれに割り当てられたタイミングに処理す
ることとする。スケジューラ２１１では、出力端子２１
５でパケット転送が終了し次に転送すべきパケットを選
択する時、デフォルトキューを処理するタイミングであ
るか判断する（ステップＧ０１）。ここで、デフォルト
キューを処理するタイミングである場合（ステップＧ０
１：ＹＥＳ）、次にデフォルトキューが空であるかどう
かチェックする（ステップＧ１１）。もし空であれば
（ステップＧ０６：ＹＥＳ）、すぐにステップＧ０１に
戻る。空でなければ（ステップＧ０６：ＮＯ）、デフォ
ルトキューの先頭パケットを送信し（ステップＧ１
２）、再びステップＧ０１に戻る。
【００９４】一方、デフォルトキューを処理するタイミ
ングでない場合（ステップＧ０１：ＮＯ）、まず第２ス
ケジューラ２１４は、優先グループ２０５に空でないキ
ューが存在するかどうかをチェックする。もしあれば、
優先グループ２０５を選択し、無ければ非優先グループ
２０６を選択する（ステップＧ０２）。ただし、ここで
は優先グループに空でないキューがある場合は必ず優先
グループのキューを処理する、としているが、任意のア
ルゴリズムで優先グループ２０５と非優先グループ２０
６の選択を行って構わない。
【００９５】このとき、第２スケジューラ２１４が非優
先グループ２０６を選択した場合は（ステップＧ０２：
ＮＯ）、第１スケジューラ２１３が、非優先グループ２
０６内のキューを、宛先の通信装置までの無線リンク固
有の伝搬状態の良い順に並べ替えを行う（ステップＧ０
８）。ここでは並べ替えのための、無線リンクの状態の
良さを示す指標としてＣ／Ｉ比を例として用いている。
ただし、ここでの並べ替えに用いるアルゴリズムは任意
のもので構わない。並べ替えの後、最もＣ／Ｉ比の高い
キューの先頭のパケットを送信する（ステップＧ０
９）。
【００９６】一方、第２スケジューラ２１４が優先グル
ープを選択した場合（ステップＧ０２：ＹＥＳ）、第１
スケジューラ２１２は、優先グループ２０５のキューの
中から、転送レートの時間変化量が正で最も大きいキュ
ーの先頭パケットを送信する（ステップＧ０３）。次
に、送信したキューの転送レートの時間変化量が、優先
グループ、非優先グループの閾値である２０ｋｂｐｓ／
ｓを超えたかどうかチェックする（ステップＧ０４）。
ただし、この閾値は任意で構わない。
【００９７】ここで、２０ｋｂｐｓ／ｓより大きい場合
には、コネクション情報記憶部２０２に転送レートの時
間変化量の更新を行う（ステップＧ０５）。２０ｋｂｐ
ｓ／ｓより小さい場合には、キューを非優先グループ２
０６に移動し（ステップＧ０６）、コネクション情報記
憶部２０２に転送レートの時間変化量の更新に加えて、
キューグループ情報を非優先グループに変更する（ステ
ップＧ０７）。
【００９８】このようにしてパケットの送信まで完了し
た後、キュー２０７〜２１０の全てのキューが空である
かどうかチェックする（ステップＧ１０）。全てのキュ
ーが空でなければ（ステップＧ０５：ＮＯ）、再びステ
ップＧ０１の処理に戻る。全てのキューが空であれば
（ステップＧ０５：ＹＥＳ）、一連のパケット転送制御
処理を終了する。
【００９９】このように、本実施の形態は、スケジュー
ラ２１１で、各コネクションをそのコネクションの確立
後に転送した受信パケットのデータ量に基づき複数のグ
ループに分類し、次に受信パケットを転送するコネクシ
ョンを選択する際、各グループのうち、データ量が少な
いグループに属するコネクションを優先して選択するよ
うにしたものである。また、コネクションの確立後から
の経過時間や、コネクションの転送レートの時間変化に
基づき複数のグループに分類し、そのグループ単位でコ
ネクションを優先して選択するようにしたものである。
【０１００】したがって、第１の実施の形態と同様の作
用効果が得られるとともに、コネクション選択の際、特
定のコネクションへ偏ることなく、グループという幅を
持ってさらに公平にコネクションを選択できる。また、
第１の実施の形態と同様に、コネクション毎にキューを
持たず、スケジューラ２１１において優先制御を行わな
い場合でも、キューマネージャ２０４により、非優先グ
ループに属するコネクションかでパケット廃棄率を高く
することで同様の作用効果が得られる。
【０１０１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、パケッ
ト分類部で、送信端末から受信した受信パケットのヘッ
ダに含まれる１つ以上のフィールドから、送信端末と受
信端末との間でデータの転送に使用されるコネクション
を識別し、その確立および解放を検出し、パケット分類
部で識別された各コネクションのうち、そのコネクショ
ンの確立後に転送した受信パケットのデータ量が少ない
コネクションの受信パケットをスケジューラで優先して
転送するようにしたものである。あるいは、コネクショ
ンの確立後からの経過時間が短いコネクションや、コネ
クションの転送レートの時間変化が正でかつその時間変
化が大きいコネクションの受信パケットを優先して転送
するようにしたものである。
【０１０２】したがって、一般的なＴＣＰでは、コネク
ション確立直後は低い送信レートから始めて指数関数的
に増加させるスロースタート動作や、コネクション確立
後しばらく経過してから送信レートを線形的に増加させ
る輻輳回避動作に起因して、データサイズの小さいコネ
クションでは、上記スロースタート動作の間にコネクシ
ョンが終了してスループットが小さくなる傾向があった
が、本発明によれば、各コネクションで転送するデータ
量に束縛されることなく、転送するデータサイズの異な
るＴＣＰコネクション間の公平性を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態にかかるパケット転送
装置の適用例である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態にかかるパケット
転送装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 コンピュータからなるパケット転送装置の構
成例である。
【図４】 ＴＣＰコネクションでのパケット転送手順を
示すシーケンス図である。
【図５】 コネクション情報記憶部で記憶するコネクシ
ョン毎の情報例である。
【図６】 本発明の第１の実施の形態にかかるパケット
転送制御処理を示すフローチャートである。
【図７】 本発明の第１の実施の形態にかかる他のパケ
ット転送制御処理を示すフローチャートである。
【図８】 本発明の第１の実施の形態にかかるスケジュ
ーラでの他のパケット転送制御処理を示すフローチャー
トである。
【図９】 本発明の第２の実施の形態にかかるパケット
転送装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】 コネクション情報記憶部で記憶するコネク
ション毎の情報例である。
【図１１】 本発明の第２の実施の形態にかかるパケッ
ト転送制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】 本発明の第２の実施の形態にかかる他のパ
ケット転送制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】 本発明の第２の実施の形態にかかる他のパ
ケット転送制御処理を示すフローチャートである。
【図１４】 従来のパケット転送装置の構成を示すブロ
ック図である。
【図１５】 従来のパケット転送制御処理を示すフロー
チャートである。
【符号の説明】
０１，０７…通信装置、０２…無線リンク、０３…パケ
ット転送装置、０４，０６…有線リンク、０５…パケッ
トネットワーク、１１…下りリンク、１２…上りリン
ク、３１…入出力Ｉ／Ｆ部、３２…演算処理部、３３…
記憶部、３４…キューバッファ、３５…バス、１０１…
入力端子、１０２…コネクション情報記憶部、１０３…
パケット分類部、１０４…キューマネージャ、１０５…
キュー集合、１０６〜１０８…キュー、１０９…スケジ
ューラ、１１０…出力端子、１１１…デフォルトキュ
ー、２０１…入力端子、２０２…コネクション情報記憶
部、２０３…パケット分類部、２０４…キューマネージ
ャ、２０５…優先グループ、２０６…非優先グループ、
２０７〜２１０…キュー、２１１…スケジューラ、２１
２，２１３…第１スケジューラ、２１４…第２スケジュ
ーラ、２１５…出力端子、２１６…デフォルトキュー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K030 GA03 HA08 KX29 LA03 LC02 LE05 MA13 MB15 5K067 AA21 BB21 CC08 DD11 DD17 DD51 EE02 EE10 EE16 HH17 JJ17

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パケット通信網を介して確立したコネク
    ションを用いて、送信端末と受信端末との間でデータ通
    信を行う際、前記パケット通信網に接続されて前記送信
    端末からのパケットを前記受信端末へ転送するパケット
    転送装置において、 前記送信端末から受信した受信パケットのヘッダに含ま
    れる１つ以上のフィールドから、送信端末と受信端末と
    の間でデータの転送に使用されるコネクションを識別
    し、その確立および解放を検出するパケット分類部と、 前記パケット分類部で識別された各コネクションのう
    ち、そのコネクションの確立後に転送した受信パケット
    のデータ量が少ないコネクションの受信パケットを優先
    して転送するスケジューラとを備えることを特徴とする
    パケット転送装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のパケット転送装置におい
    て、 前記パケット分類部で識別された各コネクションに対応
    するキューへ当該受信パケットを順次格納するキューマ
    ネージャをさらに備え、 前記スケジューラは、前記各コネクションのうち、その
    コネクションの確立後に転送した受信パケットのデータ
    量が少ないコネクションのキューから受信パケットを優
    先して転送することを特徴とするパケット転送装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載のパケット転送装
    置において、 前記スケジューラは、次に受信パケットを転送するコネ
    クションを選択する際、前記データ量に代えて、前記各
    コネクションのうち、そのコネクションの確立後からの
    経過時間が短いコネクションを優先して選択することを
    特徴とするパケット転送装置。
  4. 【請求項４】 請求項１または２記載のパケット転送装
    置において、 前記スケジューラは、次に受信パケットを転送するコネ
    クションを選択する際、前記データ量に代えて、前記各
    コネクションのうち、そのコネクションの転送レートの
    時間変化が正でかつその時間変化が大きいコネクション
    を優先して選択することを特徴とするパケット転送装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項１または２記載のパケット転送装
    置において、 前記スケジューラは、前記各コネクションをそのコネク
    ションの確立後に転送した受信パケットのデータ量に基
    づき複数のグループに分類し、次に受信パケットを転送
    するコネクションを選択する際、前記各グループのう
    ち、前記データ量が少ないグループに属するコネクショ
    ンを優先して選択することを特徴とするパケット転送装
    置。
  6. 【請求項６】 請求項３記載のパケット転送装置におい
    て、 前記スケジューラは、前記各コネクションをそのコネク
    ションの確立後からの経過時間に基づき複数のグループ
    に分類し、次に受信パケットを転送するコネクションを
    選択する際、前記各グループのうち、前記経過時間が短
    いグループに属するコネクションを優先して選択するこ
    とを特徴とするパケット転送装置。
  7. 【請求項７】 請求項４記載のパケット転送装置におい
    て、 前記スケジューラは、前記各コネクションをそのコネク
    ションの転送レートの時間変化に基づき複数のグループ
    に分類し、次に受信パケットを転送するコネクションを
    選択する際、前記各グループのうち、前記時間変化が正
    でかつその時間変化が大きいグループに属するコネクシ
    ョンを優先して選択することを特徴とするパケット転送
    装置。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７記載のパケット転送装置に
    おいて、 前記コネクションでは、トランスポート層プロトコルと
    してＴＣＰを用いることを特徴とするパケット転送装
    置。
  9. 【請求項９】 パケット通信網を介して確立したコネク
    ションを用いて、送信端末と受信端末との間でデータ通
    信を行う際、前記パケット通信網に接続されて前記送信
    端末からのパケットを前記受信端末へ転送するパケット
    転送装置で用いるパケット転送方法において、 前記送信端末から受信した受信パケットのヘッダに含ま
    れる１つ以上のフィールドから、送信端末と受信端末と
    の間でデータの転送に使用されるコネクションを識別し
    て、その確立および解放を検出し、 これら識別された各コネクションのうち、そのコネクシ
    ョンの確立後に転送した受信パケットのデータ量が少な
    いコネクションの受信パケットを優先して転送すること
    を特徴とするパケット転送方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載のパケット転送方法にお
    いて、 前記識別された各コネクションに対応するキューへ当該
    受信パケットを順次格納し、 前記各コネクションのうち、そのコネクションの確立後
    に転送した受信パケットのデータ量が少ないコネクショ
    ンのキューから受信パケットを優先して転送することを
    特徴とするパケット転送方法。
  11. 【請求項１１】 請求項９または１０記載のパケット転
    送方法において、 次に受信パケットを転送するコネクションを選択する
    際、前記データ量に代えて、前記各コネクションのう
    ち、そのコネクションの確立後からの経過時間が短いコ
    ネクションを優先して選択することを特徴とするパケッ
    ト転送方法。
  12. 【請求項１２】 請求項９または１０記載のパケット転
    送方法において、 次に受信パケットを転送するコネクションを選択する
    際、前記データ量に代えて、前記各コネクションのう
    ち、そのコネクションの転送レートの時間変化が正でか
    つその時間変化が大きいコネクションを優先して選択す
    ることを特徴とするパケット転送方法。
  13. 【請求項１３】 請求項９または１０記載のパケット転
    送方法において、 前記各コネクションをそのコネクションの確立後に転送
    した受信パケットのデータ量に基づき複数のグループに
    分類し、 次に受信パケットを転送するコネクションを選択する
    際、前記各グループのうち、前記データ量が少ないグル
    ープに属するコネクションを優先して選択することを特
    徴とするパケット転送方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１１記載のパケット転送方法に
    おいて、 前記各コネクションをそのコネクションの確立後からの
    経過時間に基づき複数のグループに分類し、 次に受信パケットを転送するコネクションを選択する
    際、前記各グループのうち、前記経過時間が短いグルー
    プに属するコネクションを優先して選択することを特徴
    とするパケット転送方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１２記載のパケット転送方法に
    おいて、 前記各コネクションをそのコネクションの転送レートの
    時間変化に基づき複数のグループに分類し、 次に受信パケットを転送するコネクションを選択する
    際、前記各グループのうち、前記時間変化が正でかつそ
    の時間変化が大きいグループに属するコネクションを優
    先して選択することを特徴とするパケット転送方法。
  16. 【請求項１６】 請求項９〜１５記載のパケット転送方
    法において、 前記コネクションでは、トランスポート層プロトコルと
    してＴＣＰを用いることを特徴とするパケット転送方
    法。
  17. 【請求項１７】 パケット通信網を介して確立したコネ
    クションを用いて、送信端末と受信端末との間でデータ
    通信を行う際、前記パケット通信網に接続されて前記送
    信端末からのパケットを前記受信端末へ転送するパケッ
    ト転送装置のコンピュータで、 前記送信端末から受信した受信パケットのヘッダに含ま
    れる１つ以上のフィールドから、送信端末と受信端末と
    の間でデータの転送に使用されるコネクションを識別し
    て、その確立および解放を検出するステップと、 これら識別された各コネクションのうち、そのコネクシ
    ョンの確立後に転送した受信パケットのデータ量が少な
    いコネクションの受信パケットを優先して転送するステ
    ップとを実行させるためのプログラム。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載のプログラムにおい
    て、 前記受信パケットを優先して転送する際、前記識別され
    た各コネクションに対応するキューへ当該受信パケット
    を順次格納し、前記各コネクションのうち、そのコネク
    ションの確立後に転送した受信パケットのデータ量が少
    ないコネクションのキューから受信パケットを優先して
    転送するステップを実行させるためのプログラム。
  19. 【請求項１９】 請求項１７または１８記載のプログラ
    ムにおいて、 次に受信パケットを転送するコネクションを選択する
    際、前記データ量に代えて、前記各コネクションのう
    ち、そのコネクションの確立後からの経過時間が短いコ
    ネクションを優先して選択するステップを実行させるた
    めのプログラム。
  20. 【請求項２０】 請求項１７または１８記載のプログラ
    ムにおいて、 次に受信パケットを転送するコネクションを選択する
    際、前記データ量に代えて、前記各コネクションのう
    ち、そのコネクションの転送レートの時間変化が正でか
    つその時間変化が大きいコネクションを優先して選択す
    るステップを実行させるためのプログラム。
  21. 【請求項２１】 請求項１７または１８記載のプログラ
    ムにおいて、 前記各コネクションをそのコネクションの確立後に転送
    した受信パケットのデータ量に基づき複数のグループに
    分類するステップと、 次に受信パケットを転送するコネクションを選択する
    際、前記各グループのうち、前記データ量が少ないグル
    ープに属するコネクションを優先して選択するステップ
    を実行させるためのプログラム。
  22. 【請求項２２】 請求項１９記載のプログラムにおい
    て、 前記各コネクションをそのコネクションの確立後からの
    経過時間に基づき複数のグループに分類するステップ
    と、 次に受信パケットを転送するコネクションを選択する
    際、前記各グループのうち、前記経過時間が短いグルー
    プに属するコネクションを優先して選択するステップを
    実行させるためのプログラム。
  23. 【請求項２３】 請求項２０記載のプログラムにおい
    て、 前記各コネクションをそのコネクションの転送レートの
    時間変化に基づき複数のグループに分類するステップ
    と、 次に受信パケットを転送するコネクションを選択する
    際、前記各グループのうち、前記時間変化が正でかつそ
    の時間変化が大きいグループに属するコネクションを優
    先して選択するステップを実行させるためのプログラ
    ム。
  24. 【請求項２４】 請求項１７〜２３記載のプログラムに
    おいて、 前記コネクションでは、トランスポート層プロトコルと
    してＴＣＰを用いることを特徴とするプログラム。
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