JP4191551B2 - Packet relay apparatus and packet relay method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット通信網においてパケットを中継するパケット中継装置及びパケット中継方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
パケット通信網において、所定の宛先に送信されたパケットは、ブリッジやルータやゲートウェイといったパケット中継装置(ノード)によって中継転送される。
【0003】
ここで、パケット中継装置は、他のパケット中継装置等に転送するパケットを一旦メモリ(以下、バッファ)に蓄積し、蓄積されているパケットをFIFO(First-in First-out)の原理に基づいて転送する。
【0004】
一般的には、バッファの容量は、パケットが廃棄されてしまうことを防止するために、ハードウェア上の制約を除けば、可能な限り大きい方が望ましい。
【0005】
一方、リアルタイム性が要求される音声通信などにおいては、パケットの遅延を許容できる時間(以下、最大許容遅延時間)が短いため、リアルタイム性を確保するためには、バッファの容量は小さい方が望ましい。
【0006】
具体的には、図6(a)に示すように、最大許容遅延時間に対してバッファの容量が大き過ぎると、パケットがバッファに滞留している時間(以下、滞留時間)が長くなるため、当該滞留時間が最大許容遅延時間を超えたパケット(パケットa及びパケットb)がバッファに蓄積されたままになる。ここで、滞留時間が最大許容遅延時間を超えたパケット(パケットa及びパケットb)は不要なパケットであるため、このようなパケットを転送する際に使用されるリソース(特に無線リソース)は無駄になってしまう。
【0007】
一方、図6(b)に示すように、バッファの容量が小さ過ぎる場合には、滞留時間が最大許容遅延時間に達していないパケット(パケットe)が廃棄されてしまうため、通信品質が劣化してしまう。
【0008】
従って、従来のバッファ容量は、所定の転送レートでパケットが転送されることを前提に、滞留時間が最大許容遅延時間を超過したパケットが転送されることがないような適正な水準に設定されていた(例えば、特許文献1)。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−307602号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のバッファ容量は、所定の転送レートでパケットが転送されることを前提に設定されているため、パケット通信網の輻輳や受信誤りなどの発生によって転送レートが一時的に低下している状態でオーバーフローが発生すると、転送レートが上昇すれば滞留時間が最大許容遅延時間を超過せずに転送できる可能性のあるパケットが廃棄されてしまうという問題があった。
【0011】
そこで、本発明は、上述の問題を解決すべくなされたものであり、パケットを転送する際の転送レートがパケット通信網の輻輳や受信誤りの発生によって所定の転送レートよりも一時的に低下した場合に、当該転送レートが上昇すれば滞留時間が最大許容遅延時間を超過せずに転送できる可能性のあるパケットが廃棄されることを防止することができるパケット中継装置及びパケット中継方法を提供することをその目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の特徴は、パケット通信網においてパケットを中継するパケット中継装置が、所定のバッファ容量を有するパケット蓄積手段と、パケットを転送する際の転送レートを測定する転送レート測定手段と、転送レート測定手段によって測定された転送レートが所定の転送レートよりも低い場合に、バッファ容量を拡大するバッファ容量拡大手段とを具備することを要旨とする。
【0013】
かかる特徴によれば、転送レート測定手段によって測定された転送レートが、パケット通信網の輻輳や受信誤りなどの発生により、所定の転送レートよりも一時的に低下した場合に、バッファ容量拡大手段がバッファ容量を拡大することにより、パケット中継装置は、当該転送レートが上昇すれば滞留時間が最大遅延時間を経過せずに転送できるパケットが廃棄されることを防止することができる。
【0014】
なお、所定のバッファ容量は、所定の転送レートでパケットが転送されることを前提に、滞留時間が最大許容遅延時間を超過したパケットが転送されることがないような適正な水準に設定されているものとする。例えば、所定のバッファ容量は、所定の転送レートと最大許容遅延時間との積に基づいて設定される。
【0015】
本発明の第2の特徴は、本発明の第1の特徴において、パケット中継装置が、バッファ容量拡大手段によってバッファ容量が拡大された状態で、転送レート測定手段によって測定された転送レートが所定の転送レートよりも高い場合に、当該バッファ容量を縮小するバッファ容量縮小手段を具備することを要旨とする。
【0016】
かかる特徴によれば、パケット通信網の輻輳や受信誤りなどによって低下した転送レートが、パケット通信網の輻輳や受信誤りなどの解消によって上昇した場合に、バッファ容量縮小手段が、拡大されたバッファ容量を所定のバッファ容量に戻す(縮小する)ことにより、パケット中継装置は、バッファ容量を適正な水準に保ち、パケットを蓄積するために必要とされるリソースを有効に活用することができる。
【0017】
本発明の第3の特徴は、本発明の第1の特徴において、パケット中継装置が、バッファ容量拡大手段によってバッファ容量が拡大された状態で所定の時間が経過した場合に、当該バッファ容量を縮小するバッファ容量縮小手段を具備することを要旨とする。
【0018】
かかる特徴によれば、バッファ容量縮小手段が、バッファ容量が拡大された状態で所定の時間が経過した場合に、パケット通信網の輻輳や受信誤りなどによって低下していた転送レートが回復したものと推定して、当該バッファ容量を縮小することにより、パケット中継装置は、当該バッファ容量を適正な水準に保ち、パケットを蓄積するために必要とされるリソースを有効に活用することができる。
【0019】
本発明の第4の特徴は、本発明の第3の特徴において、バッファ容量拡大手段が、転送レート測定手段によって測定された転送レートと所定の転送レートとの差分に応じて、バッファ容量を拡大し、バッファ容量縮小手段が、転送レート測定手段によって測定された転送レートと所定の転送レートとの差分に応じて、バッファ容量を縮小することを要旨とする。
【0020】
かかる特徴によれば、バッファ容量拡大手段が、転送レート測定手段によって測定された転送レートと所定の転送レートとの差分に応じて、バッファ容量を拡大することにより、パケット中継装置は、必要以上にバッファ容量が拡大されることを防止することができる。
【0021】
また、バッファ容量縮小手段が、転送レート測定手段によって測定された転送レートと所定の転送レートとの差分に応じて、バッファ容量を縮小することにより、パケット中継装置は、必要以上にバッファ容量が縮小されることを防止することができる。
【0022】
本発明の第5の特徴は、所定のバッファ容量を有するパケット中継装置がパケット通信網においてパケットを中継するパケット中継方法が、パケットを転送する際の転送レートが測定されるステップAと、ステップAで測定された転送レートが所定の転送レートよりも低い場合に、バッファ容量が拡大されるステップBとを具備することを要旨とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
(パケット中継装置の構成)
以下において、本実施形態におけるパケット中継装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態におけるパケット中継装置が設置されているパケット通信網を示す概略図である。
【0024】
パケット通信網は、図1に示すように、無線基地局2a・2bとゲートウェイ3a・3bとルータ4a〜4fとによって構成されている。以下において、このパケット通信網を介して所定の情報が端末1a〜1dから端末5a〜5dに送信される態様について説明する。
【0025】
具体的には、携帯電話などの端末1a・1b及びノート型パソコンなどの端末1cは、無線回線を介して無線基地局2aに所定の情報をパケットに分割して送信する。また、パソコンなどの端末1dは、ゲートウェイ3aに所定の情報をパケットに分割して送信する。
【0026】
無線基地局2aは、端末1a〜端末1cから受信したパケットをゲートウェイ3aに送信する。また、無線基地局2bは、ゲートウェイ3bから受信したパケットを端末5a〜5cに送信する。
【0027】
ゲートウェイ3aは、無線基地局2aから受信したパケットを、ルータ4a〜4fを介してゲートウェイ3bに送信する。また、ゲートウェイ3bは、ルータ4a〜4fを介してゲートウェイ3aから受信したパケットを無線基地局2b又は端末5dに送信する。
【0028】
ルータ4a〜4fは、所定のルーティングプロトコルに従って、ゲートウェイ3aからゲートウェイ3bまでパケットを中継する。
【0029】
携帯電話などの端末5a・5b及びノート型パソコンなどの端末5cは、無線回線を介して無線基地局2bからパケットを受信する。また、パソコンなどの端末5dは、ゲートウェイ3bからパケットを受信する。
【0030】
なお、本実施形態において、パケット中継装置は、無線基地局2a・2b又はゲートウェイ3a・3b又はルータ4a〜4f又は無線制御装置(図示せず)などに設けられている。
【0031】
図2は、本実施形態におけるパケット中継装置の構成を示すブロック図である。図2に示すように、パケット中継装置10は、受信部11と、受信バッファ部12と、転送バッファ部13と、転送部14と、転送レート測定部15と、バッファ容量変更部16と、パケット廃棄部17とを具備する。
【0032】
受信部11は、当該パケット中継装置10に接続されている他のパケット中継装置10など(以下、受信元)毎に複数設けられている。また、各受信部11は、当該受信部11に割り当てられている受信元から所定のパケットを受信する。
【0033】
受信バッファ部12は、複数の受信部11にそれぞれ対応している。また、各受信バッファ部12は、当該受信バッファ部12に対応する受信部11によって受信されたパケットを記憶する。さらに、受信バッファ部12に記憶されたパケットは、当該パケットの宛先と所定のルーティングテーブルとに従って、所定の転送バッファ部13に入力される。
【0034】
転送バッファ部13は、複数の転送部14にそれぞれ対応している。また、各転送バッファ部13は、当該転送バッファ部13に対応する転送部14によって転送されるパケットを、受信バッファ部12から入力された順に記憶する。
【0035】
なお、転送バッファ部13の基準容量は、当該転送バッファ部13に割り当てられている転送先に所定の転送レート(以下、基準転送レート)でパケットが転送されることを前提に、滞留時間が最大許容遅延時間を超過したパケットが転送されることがないような適正な水準に設定されているものとする。
【0036】
なお、基準転送レートは、パケットを転送先に転送する際の転送レートの平均値などである。また、基準転送レートは、転送先毎に異なった値となってもよい。
【0037】
ここで、本実施形態において、転送バッファ部13は、所定のバッファ容量を有するパケット蓄積手段を構成する。
【0038】
転送部14は、当該パケット中継装置10に接続されている他のパケット中継装置10など(以下、転送先)毎に複数設けられている。また、各転送部14は、当該転送部14に割り当てられている転送先に、当該転送部14に対応する転送バッファ部13に記憶されているパケットを、パケットが当該転送バッファ部13に入力された順で(FIFOの原理に基づいて)転送する。また、転送部14は、当該転送部14に割り当てられている転送先までのパケット通信網の状態に応じた転送レートでパケットを転送する。
【0039】
転送レート測定部15は、転送部14から当該転送部14に割り当てられている転送先にパケットを転送する際の転送レートを測定する転送レート測定手段を構成する。
【0040】
バッファ容量変更部16は、転送レート測定部15によって測定された転送レートが基準転送レートよりも低い場合に、これらの差分に応じて転送バッファ部13の容量を拡大する。また、バッファ容量変更部16は、転送バッファ部13の容量が拡大されている状態で、転送レート測定部15によって測定された転送レートが基準転送レートよりも高い場合に、これらの差分に応じて転送バッファ部13の容量を縮小する。
【0041】
具体的には、バッファ容量変更部16は、図3に示すように転送バッファ部13の容量を変更する。図3は、転送バッファ部13の容量が変更される様子を時間軸に沿って説明する図である。なお、図3において、転送バッファ部13の基準容量は3パケット、基準転送レートは単位時間当り1パケットであり、転送バッファ部13には、単位時間当り1つのパケットが常に入力されるものとする。また、転送バッファ部13に入力されるパケットの最大許容遅延時間は、7単位時間であるものとする。
【0042】
第1の単位時間において、転送バッファ部13に記憶されているパケットaは、転送部14によって所定の転送先に転送され、受信バッファ部12に記憶されているパケットdは、転送バッファ部13に入力される。
【0043】
ここで、バッファ容量変更部16は、転送レート測定部15によって測定された転送レート(1パケット/単位時間)が基準転送レート(1パケット/単位時間)と同じであるため、転送バッファ部13の容量を変更しない。
【0044】
第2の単位時間において、転送バッファ部13に記憶されているパケットbは、転送部14によって所定の転送先に転送され、受信バッファ部12に記憶されているパケットeは、転送バッファ部13に入力される。
【0045】
ここで、バッファ容量変更部16は、転送レート測定部15によって測定された転送レート(1パケット/単位時間)が基準転送レート(1パケット/単位時間)と同じであるため、転送バッファ部13の容量を変更しない。
【0046】
なお、パケットc〜パケットdの滞留時間は、それぞれ1単位時間ずつ増加する。例えば、パケットcの滞留時間は3単位時間となる。
【0047】
第3の単位時間において、転送バッファ部13に記憶されているパケットcは、パケット通信網の輻輳や受信誤りなどの発生によって転送されず、受信バッファ部12に記憶されているパケットfは、転送バッファ部13に入力される。
【0048】
ここで、バッファ容量変更部16は、転送レート測定部15によって測定された転送レート(0パケット/単位時間)が基準転送レート(1パケット/単位時間)よりも低いため、転送レート測定部15によって測定された転送レートと基準転送レートとの差分(1パケット/単位時間)に応じて、転送バッファ部13の容量を拡大する。
【0049】
すなわち、バッファ容量変更部16は、転送バッファ部13の容量を1パケット分だけ拡大し、転送バッファ部13は、パケットを廃棄することなく、入力されたパケットfを記憶する。
【0050】
なお、パケットc〜パケットeの滞留時間は、それぞれ1単位時間ずつ増加する。例えば、パケットcの滞留時間は4単位時間となる。
【0051】
第4の単位時間において、転送バッファ部13に記憶されているパケットcは、パケット通信網の輻輳や受信誤りなどの発生によって転送されず、受信バッファ部12に記憶されているパケットgは、転送バッファ部13に入力される。
【0052】
ここで、バッファ容量変更部16は、転送レート測定部15によって測定された転送レート(0パケット/単位時間)が基準転送レート(1パケット/単位時間)よりも低いため、転送レート測定部15によって測定された転送レートと基準転送レートとの差分(1パケット/単位時間)に応じて、転送バッファ部13の容量を拡大する。
【0053】
すなわち、バッファ容量変更部16は、転送バッファ部13の容量を1パケット分だけ拡大し、転送バッファ部13は、パケットを廃棄することなく、入力されたパケットgを記憶する。
【0054】
なお、パケットc〜パケットfの滞留時間は、それぞれ1単位時間ずつ増加する。例えば、パケットcの滞留時間は5単位時間となる。
【0055】
第5の単位時間において、転送バッファ部13に記憶されているパケットcは、パケット通信網の輻輳や受信誤りなどの発生によって転送されず、受信バッファ部12に記憶されているパケットhは、転送バッファ部13に入力される。
【0056】
ここで、バッファ容量変更部16は、転送レート測定部15によって測定された転送レート(0パケット/単位時間)が基準転送レート(1パケット/単位時間)よりも低いため、転送レート測定部15によって測定された転送レートと基準転送レートとの差分(1パケット/単位時間)に応じて、転送バッファ部13の容量を拡大する。
【0057】
すなわち、バッファ容量変更部16は、転送バッファ部13の容量を1パケット分だけ拡大し、転送バッファ部13は、パケットを廃棄することなく、入力されたパケットhを記憶する。
【0058】
なお、パケットc〜パケットgの滞留時間は、それぞれ1単位時間ずつ増加する。例えば、パケットcの滞留時間は6単位時間となる。
【0059】
第6の単位時間において、転送バッファ部13に記憶されているパケットc〜パケットeは、パケット通信網の輻輳や受信誤りなどの解消により、転送部14によって所定の転送先に転送され、受信バッファ部12に記憶されているパケットiは、転送バッファ部13に入力される。
【0060】
ここで、バッファ容量変更部16は、転送レート測定部15によって測定された転送レート(3パケット/単位時間)が基準転送レート(1パケット/単位時間)よりも高い転送レートになっているため、転送レート測定部15によって測定された転送レートと基準転送レートとの差分(2パケット/単位時間)に応じて、転送バッファ部13の容量を縮小する。
【0061】
すなわち、バッファ容量変更部16は、転送バッファ部13の容量を2パケット分だけ縮小し、転送バッファ部13の容量を基準容量に近づける。
【0062】
なお、パケットc〜パケットhの滞留時間は、それぞれ1単位時間ずつ増加する。例えば、パケットcの滞留時間は7単位時間となるが、パケットcは、最大許容遅延時間(7単位時間)を超過せずに転送される。
【0063】
第7の単位時間において、転送バッファ部13に記憶されているパケットf・パケットgは、パケット通信網の輻輳や受信誤りなどの解消により、転送部14によって所定の転送先に転送され、受信バッファ部12に記憶されているパケットjは、転送バッファ部13に入力される。
【0064】
ここで、バッファ容量変更部16は、転送レート測定部15によって測定された転送レート(2パケット/単位時間)が基準転送レート(1パケット/単位時間)よりも高い転送レートになっているため、転送レート測定部15によって測定された転送レートと基準転送レートとの差分(1パケット/単位時間)に応じて、転送バッファ部13の容量を縮小する。
【0065】
すなわち、バッファ容量変更部16は、転送バッファ部13の容量を1パケット分だけ縮小し、転送バッファ部13の容量を基準容量に戻す。
【0066】
なお、パケットf〜パケットiの滞留時間は、それぞれ1単位時間ずつ増加する。
【0067】
また、バッファ容量変更部16は、転送バッファ部13の容量が基準容量よりも拡大されている状態で所定の時間が経過した場合に、転送バッファ部13の容量を縮小するように構成されていてもよい。
【0068】
なお、本実施形態において、バッファ容量変更部16は、転送レート測定部15によって測定された転送レートが基準転送レートよりも低い場合に、転送バッファ部13の容量を拡大するバッファ容量拡大手段を構成する。また、バッファ容量変更部16は、転送バッファ部13の容量が基準容量よりも拡大されている状態で、転送レート測定部15によって測定された転送レートが基準転送レートよりも高い場合に、転送バッファ部13の容量を縮小するバッファ容量縮小手段を構成する。
【0069】
パケット廃棄部17は、オーバーフローが発生した際に、転送バッファ部13における滞留時間が最も長いパケットを廃棄する。
【0070】
具体的には、図4に示すように、パケット廃棄部17は、パケットa〜パケットfが転送バッファ部13に記憶されている状態においてオーバーフローが発生すると、転送バッファ部13における滞留時間が最も長いパケットaを廃棄し、パケットgを転送バッファ部13に記憶可能な状態にする。
【0071】
(パケット中継装置の動作)
図5は、本実施形態におけるパケット中継装置の動作について、図面を参照しながら説明する。図5は、パケット中継装置10の動作を示すフロー図である。
【0072】
図5に示すように、ステップ10において、パケット中継装置10は、パケットを転送する際の転送レートを測定する。
【0073】
ステップ20において、パケット中継装置10は、ステップ10で測定された転送レートと基準転送レートとを比較する。パケット中継装置10は、ステップ10で測定された転送レートが基準転送レートよりも小さい場合には、ステップ30の処理に移り、ステップ10で測定された転送レートが基準転送レートよりも大きい場合には、ステップ40の処理に移る。
【0074】
ステップ30において、パケット中継装置10は、ステップ10で測定された転送レートと基準転送レートとの差分に応じて、転送バッファ部13の容量を拡大する。
【0075】
ステップ40において、パケット中継装置10は、転送バッファ部13の容量と基準容量とを比較する。パケット中継装置10は、転送バッファ部13の容量が基準容量よりも拡大された状態である場合には、ステップ50に移り、転送バッファ部13の容量が基準容量よりも拡大された状態ではない場合には、一連の処理を終了する。
【0076】
ステップ50において、パケット中継装置10は、ステップ10で測定された転送レートと基準転送レートとの差分に応じて、転送バッファ部13の容量を縮小する。
【0077】
(パケット中継装置の作用・効果)
本実施形態におけるパケット中継装置10によれば、転送レート測定部15によって測定される転送レートが、パケット通信網の輻輳や受信誤りの発生によって基準転送レートよりも一時的に低下した場合に、バッファ容量変更部16が、当該転送レートと基準転送レートとの差分に応じて転送バッファ部13の容量を拡大することにより、当該パケット中継装置10は、当該転送レートが上昇すれば滞留時間が最大許容時間を超過せずに転送できる可能性のあるパケットが廃棄されることを防止することができる。
【0078】
また、本実施形態におけるパケット中継装置10によれば、転送レート測定部15によって測定される転送レートが、パケット通信網の輻輳や受信誤りの解消によって基準転送レートよりも上昇した場合に、バッファ容量変更部16が、当該転送レートと基準転送レートとの差分に応じて転送バッファ部13の容量を縮小することにより、当該パケット中継装置10は、転送バッファ部13の容量が必要以上に拡大されることを防止することができる。
【0079】
【発明の効果】
本発明にパケット中継装置及びパケット中継方法によれば、パケット中継装置は、パケットを転送する際の転送レートがパケット通信網の輻輳や受信誤りなどの発生によって所定の転送レートよりも一時的に低下した場合に、当該転送レートが上昇すれば滞留時間が最大許容遅延時間を超過せずに転送できる可能性のあるパケットが廃棄されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本実施形態におけるパケット中継装置10パケット中継装置が設置されているパケット通信網を示す概略図である。
【図2】図2は、本実施形態におけるパケット中継装置10の構成を示すブロック図である。
【図3】図3は、本実施形態における転送バッファ部13の容量の拡大・縮小を説明するための図である。
【図4】図4は、本実施形態において、オーバーフローが発生した際に転送バッファ部13に記憶されているパケットが廃棄される態様を示す図である。
【図5】図5は、本実施形態におけるパケット中継装置10の動作を示すフロー図である。
【図6】図6は、従来技術におけるバッファの容量について説明するための図である。
【符号の説明】
1a〜1d…端末、2a・2b…無線基地局、3a・3b…ゲートウェイ、4a〜4f…ルータ、5a〜5d…端末、10…パケット中継装置、11…受信部、12…受信バッファ部、13…転送バッファ部、14…転送部、15…転送レート測定部、16…バッファ容量変更部、17…パケット廃棄部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a packet relay apparatus and a packet relay method for relaying packets in a packet communication network.
[0002]
[Prior art]
In a packet communication network, a packet transmitted to a predetermined destination is relayed and transferred by a packet relay device (node) such as a bridge, router, or gateway.
[0003]
Here, the packet relay device temporarily stores packets to be transferred to other packet relay devices or the like in a memory (hereinafter referred to as a buffer), and stores the stored packets based on the FIFO (First-in First-out) principle. Forward.
[0004]
In general, it is desirable that the capacity of the buffer be as large as possible, except for hardware restrictions, in order to prevent packets from being discarded.
[0005]
On the other hand, in voice communication or the like that requires real-time performance, the time during which packet delay can be tolerated (hereinafter referred to as the maximum allowable delay time) is short. Therefore, in order to ensure real-time performance, a smaller buffer capacity is desirable. .
[0006]
Specifically, as shown in FIG. 6A, if the buffer capacity is too large with respect to the maximum allowable delay time, the time that the packet stays in the buffer (hereinafter referred to as stay time) becomes longer. Packets (packet a and packet b) whose retention time exceeds the maximum allowable delay time remain accumulated in the buffer. Here, since the packets (packet a and packet b) whose residence time exceeds the maximum allowable delay time are unnecessary packets, resources (especially radio resources) used when transferring such packets are wasted. turn into.
[0007]
On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the capacity of the buffer is too small, a packet (packet e) whose residence time has not reached the maximum allowable delay time is discarded, and communication quality deteriorates. End up.
[0008]
Therefore, the conventional buffer capacity is set to an appropriate level so that packets whose residence time exceeds the maximum allowable delay time will not be transferred, assuming that packets are transferred at a predetermined transfer rate. (For example, Patent Document 1).
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-307602 A
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional buffer capacity is set on the assumption that packets are transferred at a predetermined transfer rate, the transfer rate temporarily decreases due to congestion of the packet communication network or occurrence of reception errors. When an overflow occurs in this state, there is a problem that if the transfer rate increases, a packet that can be transferred without exceeding the maximum allowable delay time is discarded.
[0011]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and the transfer rate at the time of packet transfer temporarily decreased from a predetermined transfer rate due to congestion of the packet communication network or the occurrence of a reception error. In this case, a packet relay apparatus and a packet relay method are provided that can prevent a packet that may be transferred without exceeding the maximum allowable delay time if the transfer rate is increased, from being discarded. That is the purpose.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a packet relay apparatus that relays a packet in a packet communication network includes a packet storage unit having a predetermined buffer capacity, a transfer rate measurement unit that measures a transfer rate when a packet is transferred, The gist of the present invention is to provide buffer capacity expanding means for expanding the buffer capacity when the transfer rate measured by the transfer rate measuring means is lower than a predetermined transfer rate.
[0013]
According to such a feature, when the transfer rate measured by the transfer rate measuring unit is temporarily lower than a predetermined transfer rate due to occurrence of congestion or reception error of the packet communication network, the buffer capacity expanding unit By enlarging the buffer capacity, the packet relay device can prevent a packet that can be transferred without the maximum delay time from being discarded if the transfer rate increases.
[0014]
The predetermined buffer capacity is set to an appropriate level so that packets whose residence time exceeds the maximum allowable delay time will not be transferred, assuming that packets are transferred at a predetermined transfer rate. It shall be. For example, the predetermined buffer capacity is set based on a product of a predetermined transfer rate and a maximum allowable delay time.
[0015]
A second feature of the present invention is that, in the first feature of the present invention, the packet relay apparatus has a predetermined transfer rate measured by the transfer rate measuring unit in a state where the buffer capacity is expanded by the buffer capacity expanding unit. The gist is to provide a buffer capacity reducing means for reducing the buffer capacity when the transfer rate is higher.
[0016]
According to such a feature, when the transfer rate decreased due to congestion or reception error of the packet communication network is increased due to elimination of congestion or reception error of the packet communication network, the buffer capacity reduction means increases the buffer capacity. By returning (reducing) to a predetermined buffer capacity, the packet relay apparatus can maintain the buffer capacity at an appropriate level and effectively use the resources required to store the packets.
[0017]
A third feature of the present invention is that, in the first feature of the present invention, the packet relay apparatus reduces the buffer capacity when a predetermined time has elapsed with the buffer capacity expanded by the buffer capacity expanding means. The gist of the invention is to provide a buffer capacity reduction means.
[0018]
According to such a feature, the buffer capacity reduction means recovers the transfer rate that has been reduced due to congestion of the packet communication network or reception error when a predetermined time has elapsed with the buffer capacity expanded. By estimating and reducing the buffer capacity, the packet relay apparatus can maintain the buffer capacity at an appropriate level and effectively use the resources required for storing the packets.
[0019]
According to a fourth feature of the present invention, in the third feature of the present invention, the buffer capacity expanding means expands the buffer capacity according to the difference between the transfer rate measured by the transfer rate measuring means and a predetermined transfer rate. The gist of the invention is that the buffer capacity reducing means reduces the buffer capacity according to the difference between the transfer rate measured by the transfer rate measuring means and a predetermined transfer rate.
[0020]
According to such a feature, the packet capacity increasing means increases the buffer capacity in accordance with the difference between the transfer rate measured by the transfer rate measuring means and the predetermined transfer rate, so that the packet relay device is more than necessary. It is possible to prevent the buffer capacity from being increased.
[0021]
Further, the buffer capacity reducing means reduces the buffer capacity according to the difference between the transfer rate measured by the transfer rate measuring means and the predetermined transfer rate, so that the packet relay apparatus reduces the buffer capacity more than necessary. Can be prevented.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a packet relay method in which a packet relay apparatus having a predetermined buffer capacity relays a packet in a packet communication network, step A in which a transfer rate at the time of packet transfer is measured, and step A And a step B in which the buffer capacity is expanded when the transfer rate measured in (1) is lower than a predetermined transfer rate.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Configuration of packet relay device)
Hereinafter, the configuration of the packet relay apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a packet communication network in which a packet relay device according to this embodiment is installed.
[0024]
As shown in FIG. 1, the packet communication network includes
[0025]
Specifically, the
[0026]
The radio base station 2a transmits the packets received from the
[0027]
The gateway 3a transmits the packet received from the radio base station 2a to the
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
In the present embodiment, the packet relay device is provided in the
[0031]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the packet relay device in this embodiment. As shown in FIG. 2, the
[0032]
A plurality of receiving
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The reference capacity of the
[0036]
The reference transfer rate is an average value of transfer rates when transferring packets to a transfer destination. Further, the reference transfer rate may be a different value for each transfer destination.
[0037]
Here, in the present embodiment, the
[0038]
A plurality of
[0039]
The transfer
[0040]
When the transfer rate measured by the transfer
[0041]
Specifically, the buffer
[0042]
In the first unit time, the packet a stored in the
[0043]
Here, since the transfer rate (1 packet / unit time) measured by the transfer
[0044]
In the second unit time, the packet b stored in the
[0045]
Here, since the transfer rate (1 packet / unit time) measured by the transfer
[0046]
Note that the residence time of the packets c to d increases by one unit time. For example, the residence time of the packet c is 3 unit hours.
[0047]
In the third unit time, the packet c stored in the
[0048]
Here, since the transfer rate (0 packet / unit time) measured by the transfer
[0049]
That is, the buffer
[0050]
Note that the residence times of the packets c to e increase by one unit time. For example, the residence time of the packet c is 4 unit hours.
[0051]
In the fourth unit time, the packet c stored in the
[0052]
Here, since the transfer rate (0 packet / unit time) measured by the transfer
[0053]
That is, the buffer
[0054]
Note that the residence time of the packets c to f increases by 1 unit time. For example, the residence time of the packet c is 5 unit hours.
[0055]
In the fifth unit time, the packet c stored in the
[0056]
Here, since the transfer rate (0 packet / unit time) measured by the transfer
[0057]
That is, the buffer
[0058]
Note that the residence times of the packets c to g increase by 1 unit time. For example, the residence time of packet c is 6 unit hours.
[0059]
During the sixth unit time, the packets c to e stored in the
[0060]
Here, the buffer
[0061]
That is, the buffer
[0062]
Note that the residence times of the packets c to h increase by 1 unit time. For example, the residence time of the packet c is 7 unit hours, but the packet c is transferred without exceeding the maximum allowable delay time (7 unit times).
[0063]
In the seventh unit time, the packet f and the packet g stored in the
[0064]
Here, the buffer
[0065]
That is, the buffer
[0066]
The residence time of packet f to packet i increases by one unit time.
[0067]
Further, the buffer
[0068]
In the present embodiment, the buffer
[0069]
The packet discard
[0070]
Specifically, as illustrated in FIG. 4, the packet discard
[0071]
(Operation of packet relay device)
FIG. 5 describes the operation of the packet relay apparatus according to this embodiment with reference to the drawings. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the
[0072]
As shown in FIG. 5, in
[0073]
In step 20, the
[0074]
In step 30, the
[0075]
In
[0076]
In step 50, the
[0077]
(Operation and effect of packet relay device)
According to the
[0078]
Further, according to the
[0079]
【The invention's effect】
According to the packet relay apparatus and the packet relay method of the present invention, the packet relay apparatus temporarily decreases the transfer rate when transferring a packet from a predetermined transfer rate due to congestion of the packet communication network or occurrence of a reception error. In this case, if the transfer rate is increased, it is possible to prevent a packet that may be transferred without exceeding the maximum allowable delay time from being retained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a packet communication network in which a
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a
FIG. 3 is a diagram for explaining enlargement / reduction of the capacity of a
FIG. 4 is a diagram illustrating a manner in which a packet stored in a
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the
FIG. 6 is a diagram for explaining the capacity of a buffer in the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
所定のバッファ容量を有するパケット蓄積手段と、
前記パケットを転送する際の転送レートを測定する転送レート測定手段と、
前記転送レート測定手段によって測定された前記転送レートが前記パケットの転送先に応じて定められた所定の転送レートよりも低い場合に、前記バッファ容量を拡大するバッファ容量拡大手段とを具備し、
前記所定のバッファ容量は、前記パケットに許容される遅延時間である最大許容遅延時間及び前記所定の転送レートに応じて定められることを特徴とするパケット中継装置。A packet relay device that relays a packet in a packet communication network,
Packet storing means having a predetermined buffer capacity;
A transfer rate measuring means for measuring a transfer rate when transferring the packet;
Buffer capacity expanding means for expanding the buffer capacity when the transfer rate measured by the transfer rate measuring means is lower than a predetermined transfer rate determined in accordance with the transfer destination of the packet ;
The packet relay apparatus, wherein the predetermined buffer capacity is determined according to a maximum allowable delay time that is a delay time allowed for the packet and the predetermined transfer rate .
前記バッファ容量縮小手段は、前記転送レート測定手段によって測定された前記転送レートと前記所定の転送レートとの差分に応じて、前記バッファ容量を縮小することを特徴とする請求項3に記載のパケット中継装置。The buffer capacity expanding means expands the buffer capacity according to a difference between the transfer rate measured by the transfer rate measuring means and the predetermined transfer rate,
The packet according to claim 3, wherein the buffer capacity reducing means reduces the buffer capacity according to a difference between the transfer rate measured by the transfer rate measuring means and the predetermined transfer rate. Relay device.
前記パケットを転送する際の転送レートが測定されるステップAと、
前記ステップAで測定された前記転送レートが前記パケットの転送先に応じて定められた所定の転送レートよりも低い場合に、前記バッファ容量が拡大されるステップBとを具備し、
前記所定のバッファ容量は、前記パケットに許容される遅延時間である最大許容遅延時間及び前記所定の転送レートに応じて定められることを特徴とするパケット中継方法。A packet relay method in which a packet relay device having a predetermined buffer capacity relays a packet in a packet communication network,
Step A in which a transfer rate when transferring the packet is measured;
The buffer capacity is increased when the transfer rate measured in the step A is lower than a predetermined transfer rate determined according to the transfer destination of the packet ; and
The packet relay method according to claim 1, wherein the predetermined buffer capacity is determined according to a maximum allowable delay time which is a delay time allowed for the packet and the predetermined transfer rate .
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