JP6977699B2

JP6977699B2 - 転送装置及びリソース割当方法

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Publication number: JP6977699B2
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Inventors: 成正熊川; 賢高橋
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Description

本発明は、パケット転送が行われるＩＰ（Internet Protocol）ネットワークにおいて、特に複数の通信サービスが同一ＩＰネットワークに多重されている場合に、その経路制御とパケット転送を担う転送装置、及び、転送装置のバッファに応じて利用すべきＩＦ（interface）を割り当てるリソース割当方法に関する。

ＩＰネットワーク（ネットワークともいう）においては、一時的にトラフィックが急増するバーストトラフィック（バーストともいう）により、転送装置においてパケットロス（パケットの破棄）が発生する場合がある。一般に、転送装置では、バーストを起因とするパケットロス（ロスともいう）を可能な限り抑制する。このため、パケットバッファと呼ばれるキューを利用したバッファにより、パケットのバッファリングを行っている。このバッファリングは、バッファに搭載されたパケット転送用のＩＦ（インタフェース）におけるパケット転送時のトラフィック量が、ＩＦの最大転送容量を超えた際に、超えたトラフィック量のパケットがバッファに入力されて実行される。

ＩＦは、ネットワークに接続されるパケット転送用のポート等の物理ＩＦである。ＩＦには、ネットワークに繋がる光ファイバやメタルケーブルが接続されている。なお、ＩＦとして、ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）等で分離される論理ＩＦを指す場合もある。

通常、転送装置のバッファにバッファリングできるパケット量は、バッファのバッファ容量に依存するため限界がある。バッファとしては、図５に示す共用バッファ１１や、図６に示す複数のバッファ１１ａ，１１ｂ，…，１１ｎがある。

図５に示す共用バッファ１１は、転送装置１０Ａにおけるパケットの転送制御を行う転送制御部１２Ａに接続されて搭載されている。この共用バッファ１１には、ネットワークに接続される全てのＩＦが、予め共用可能に搭載されている。

図６に示すバッファ１１ａ〜１１ｎは、全てのＩＦを接続先との依存関係等に応じて複数にグループ化した数のグループ（本例ではｎ個のグループ）に分かれており、バッファ１１ａ〜１１ｎの個々がグループ単位のＩＦを予め搭載している。１グループ単位のＩＦの組をＩＦグループという。その搭載されるＩＦグループのＩＦ数（本例では４つのＩＦ）に応じて各バッファ１１ａ〜１１ｎのバッファ容量が予め決められている。また、バッファ１１ａ〜１１ｎは、転送装置１０Ｂにおいて、転送制御部１２Ｂに接続されて搭載されている。なお、転送制御部１２Ａ（図５），１２Ｂ（図６）は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を用いて構成される。

上述したバーストは、通常、ＩＦに入力されるパケットのカウンタ値（トラフィック量）を観測（検出）することで、その時間変化量を可視化できる。しかし、バーストの中でも、秒単位等の非常に短期間のみトラフィックが急増するマイクロバーストトラフィック（マイクロトラフィックともいう）と呼ばれるバーストが存在する。このマイクトラフィックは、通常の可視化方法では時間分解能が低いため詳細を確認することが出来ない。

また、マイクロトラフィックの有無を可視化する方法も幾つか検討されている。例えば、バーストが発生した場合にバッファ容量の残量が減ることから、バッファ容量の使用率を監視することでマイクロトラフィックを可視化できる。しかしながら、ハードウェアの制限により、バッファ容量の使用率を常時監視することができない場合が多い。

そこで、特許文献１及び非特許文献１に記載のように、バーストの時間変化を可視化する手法が検討されている。例えば、バッファ容量の使用率が高くなると転送遅延が生じることから、常時、遅延測定用のパケットを流通させる方法がある。また、非特許文献２に記載のように、処理が軽微な監視技術を使うことで、非常に短い間隔でトラフィック量を取得し、このトラフィック量が限界値に近い場合はバーストが発生していると見做し、バーストの有無を推定する方法もある。

ここで、本明細書に記載するリソース割当におけるリソースは、バッファを含むＩＦをいう。リソース割当は、ＩＦにパケットのトラフィックを割り当てるＩＦ割当である。このＩＦ割当は、上位装置からのリソース割当指示に応じて未使用のＩＦを使用するＩＦ増設等を行うことである。

ＩＰネットワークにおけるリソース割当の方法としては、パケットロス量等からネットワークの輻輳状態を推定し、ロスを解消するに適した収容装置（複数ＩＦ搭載のバッファに該当）を選択したり、特許文献２に記載のように転送経路を選択したりする方法が知られている。

特開２０１５−０５７９３１号公報特開２００４−２７２９０５号公報

Joshi,Raj,et al. "BurstRadar: Practical Real-time Microburst Monitoring for Datacenter Networks." Proceedings of the 9th Asia-Pacific Workshop on Systems. ACM, 2018. "Streaming telemetry"，［online］，2016 OpenConfig，［平成３０年１０月１６日検索］，インターネット〈URL:http://www.openconfig.net/projects/telemetry/>

上述したように、パケットロスを抑制するためのバッファにおいては、１つのバッファに予めバッファ容量が定められているのでバッファ容量に限界があった。そこで、図６に示したＩＦグループ毎のバッファ１１ａ〜１１ｎを備える転送装置１０Ｂでは、どのＩＦグループに、どのトラフィックを収容するかを適切に選択することで、ロス量を更に抑制できると考えられる。

しかしながら、上述したような従来のリソース割当方法では、ロス量のみを考慮したリソース割当（ＩＦ割当）の最適化が殆どで、ロスの前兆とも言えるバッファ容量の使用率を考慮したＩＦ割当は検討されていない。つまり、ロスを検出してから最適なＩＦ割当を行うので、ロスの発生は免れないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、パケット転送を行う転送装置に、グループ化したＩＦ（インタフェース）をグループ単位で搭載するバッファをグループ数備える場合に、パケットロスが生じないようにバッファに応じて利用すべきＩＦを割り当てることができる転送装置及びリソース割当方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、パケット転送用の複数のＩＦ（interface）をＩＦ数よりも少数単位でグループ化した数のグループに分かれ、且つそのグループ単位のＩＦを搭載し、搭載されるＩＦ数に応じてバッファ容量が定められた複数のバッファを有し、バッファ毎のＩＦを介してネットワークとの間でパケット転送を行い、パケット転送時のトラフィック量がＩＦの最大転送容量を超えた際に、超えたトラフィック量のパケットをバッファにバッファリングする転送装置であって、転送装置の全ＩＦグループ中に、単位時間当たり、ＩＦでのパケット転送時にパケット廃棄を示すロスの未発生のＩＦグループが存在する場合、ロス未発生のＩＦグループ内から、前記バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループを選択し、選択されたＩＦグループのＩＦにパケットのトラフィックを割り当てるＩＦ割当を行うＩＦ割当部を備えることを特徴とする転送装置である。

請求項７に係る発明は、パケット転送用の複数のＩＦをＩＦ数よりも少数単位でグループ化した数のグループに分かれ、且つそのグループ単位のＩＦを搭載し、搭載されるＩＦ数に応じてバッファ容量が定められた複数のバッファを有し、バッファ毎のＩＦを介してネットワークとの間でパケット転送を行い、パケット転送時のトラフィック量がＩＦの最大転送容量を超えた際に、超えたトラフィック量のパケットをバッファにバッファリングする転送装置によるリソース割当方法であって、前記転送装置は、当該転送装置の全ＩＦグループ中に、単位時間当たり、ＩＦでのパケット転送時にパケット廃棄を示すロスの未発生のＩＦグループが存在するか否かを検知するステップと、前記ＩＦグループが存在すると検知された場合に、ロス未発生のＩＦグループ内から、前記バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループを選択するステップと、前記選択されたＩＦグループのＩＦにパケットのトラフィックを割り当てるＩＦ割当を行うステップとを実行することを特徴とするリソース割当方法である。

請求項１の構成及び請求項７の方法によれば、パケット転送を行う転送装置に、グループ化したＩＦをグループ単位で搭載するバッファをグループ数備える場合に、パケットのロスが生じないようにバッファに応じて利用すべきＩＦを割り当てることができる。

請求項２に係る発明は、前記ＩＦ割当は、前記選択されたＩＦグループのバッファに搭載された未使用のＩＦを使用状態とするＩＦ増設、ＩＦのネットワークへの接続を他のバッファのＩＦに変更するＩＦ接続先変更、及び、当該選択されたバッファにおいて使用中のＩＦを増加又は減少させるＩＦ増減設の何れか１つの事前処理が実行された後のＩＦに、トラフィックを割り当てる処理であることを特徴とする請求項１に記載の転送装置である。

この構成によれば、ＩＦ増設、ＩＦ接続先変更及びＩＦ増減設の何れかが行われたＩＦ割当の対象となる、バッファに応じて利用すべきＩＦを割り当てることができる。

請求項３に係る発明は、前記ＩＦでのパケット転送時のトラフィック量がＩＦの最大転送容量を超えた際のバーストトラヒック発生であるバースト発生の有無を検知し、この検知したバースト発生有無の情報を、バースト発生有無の時間情報に対応付けて、ＩＦグループ単位で記憶部に記憶すると共に、前記ＩＦでのパケット転送時の前記ロスの発生有無を検知し、検知したロス発生有無の情報を、ロス発生有無の時間情報に対応付けて、ＩＦグループ単位で記憶部に記憶する管理部を備え、前記ＩＦ割当部は、記憶部に記憶された前記ロス発生有無の情報を基にロス未発生のＩＦグループの存在を検知した際に、前記バースト発生有無の情報を基に、ロス未発生のＩＦグループにおいてバースト発生有が最小のＩＦグループを、前記バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループと見做して選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の転送装置である。

この構成によれば、管理部で取得される時間情報が対応付けられたロス発生有無の情報及びバースト発生有無の情報から、ロス未発生のＩＦグループにおいてバースト発生有が最小のＩＦグループを、バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループと見做して選択できる。この選択のための計算は、選択のアルゴリズムが簡単であるため、単純な計算式で実現できる。このため、ＩＦ割当を行う際に、単純な計算でロスを未然に防止できるようにＩＦ割当を行うことができる。

請求項４に係る発明は、前記ＩＦ割当部は、転送装置の全ＩＦグループ中に、単位時間当たり、ＩＦでのパケット転送時に前記ロスが未発生のＩＦグループが存在しない場合、当該全ＩＦグループからロスが一番小さいＩＦグループを選択してＩＦ割当を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の転送装置である。

この構成によれば、パケットのロスが最小限となるようにバッファに応じて利用すべきＩＦを割り当てることができる。

請求項５に係る発明は、バースト発生有無の時間情報が対応付けられたバースト発生有無の情報及びロス発生有無の時間情報が対応付けられたロス発生有無の情報を、前記事前処理を実行後の各ＩＦグループのトラフィック特性から推定する推定部を備え、前記ＩＦ割当部は、前記推定部で推定されたトラフィック特性のＩＦグループにおいて、ロス未発生のＩＦグループの存在を検知した際に、ロス未発生のＩＦグループにおいてバースト発生有が最小のＩＦグループを、前記バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループと見做して選択することを特徴とする請求項２に記載の転送装置である。

この構成によれば、推定部で推定されたトラフィック特性のＩＦグループにおいて、ロス未発生のＩＦグループの存在を検知した際に、ロス未発生のＩＦグループにおいてバースト発生有が最小のＩＦグループを、バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループと見做して選択できる。この選択のための計算は、選択のアルゴリズムが簡単であるため、単純な計算式で実現できる。このため、ＩＦ割当を行う際に、単純な推定計算でロスを未然に防止できるようにＩＦ割当を行うことができる。

請求項６に係る発明は、前記ＩＦ割当部は、前記推定部で推定されたトラフィック特性のＩＦグループにおいて、ロス未発生のＩＦグループの存在を検知しない場合、当該推定された全ＩＦグループからロスが一番小さいＩＦグループを選択してＩＦ割当を行うことを特徴とする請求項５に記載の転送装置である。

この構成によれば、推定部で推定されたトラフィック特性のＩＦグループにおいて、パケットのロスが最小限となるようにバッファに応じて利用すべきＩＦを割り当てることができる。

本発明によれば、パケット転送を行う転送装置に、グループ化したＩＦ（インタフェース）をグループ単位で搭載するバッファをグループ数備える場合に、パケットロスが生じないようにバッファに応じて利用すべきＩＦを割り当てる転送装置及びリソース割当方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る転送装置の構成を示すブロック図である。バースト発生有無を示す図である。パケットロス発生有無を示す図である。本実施形態の転送装置によるＩＦ割当処理を説明するためのフローチャートである。従来の共用バッファの構成を示すブロック図である。従来のＩＦグループ毎の複数のバッファの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜実施形態の構成＞
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書の全図において機能が対応する構成部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る転送装置の構成を示すブロック図である。
図１に示す転送装置１０Ｃが、転送装置１０Ｂ（図６）と異なる点は、転送装置１０Ｂの構成に加え、リソース割当制御部（制御部ともいう）２０を備えた点にある。制御部２０は、図示せぬ上位装置からのリソース割当指示により、バッファ１１ａ〜１１ｎに応じて利用すべきＩＦを割り当てる制御を行う。この制御部２０は、リソース管理部２１と、リソース推定部２２と、ＩＦ割当部２３とを備えて構成されている。

但し、バッファ１１ａ〜１１ｎは、全ＩＦを接続先との依存関係等に応じて複数にグループ化した数のグループ（ｎ個のグループ）に分かれており、バッファ１１ａ〜１１ｎの個々が予めグループ単位のＩＦを搭載している。即ち、バッファ１１ａは符号ａ１，ａ２，ａ３，ａ４で示す１グループａを成す４つのＩＦを搭載する。バッファ１１ｂは符号ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４で示す１グループｂを成す４つのＩＦを搭載する。バッファ１１ｎは符号ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４で示す１グループｎを成す４つのＩＦを搭載する。

各グループａ〜ｎのＩＦａ１〜ａ４，ｂ１〜ｂ４，…，ｎ１〜ｎ４（ＩＦａ１〜ｎ４とも表現する）には、未使用のＩＦも有り、この未使用のＩＦを使用する場合は、人手でネットワークの光ファイバやメタルケーブルに結線を行うといったＩＦ増設が行われる。また、ＩＦのネットワークへの接続を他のバッファのＩＦに変更するＩＦ接続先変更も人手により行われる。更に、バッファ（例えば１１ａ）において、１グループａである使用中の４つのＩＦａ１〜ａ４を３つのＩＦａ１〜ａ３に変更したり、使用中の３つのＩＦａ１〜ａ３を４つのＩＦａ１〜ａ４に変更したりするＩＦ増減設も人手で行われる。なお、ＩＦ増設、ＩＦ接続先変更及びＩＦ増減設は、請求項記載の事前処理を指す。

但し、バッファ１１ａ〜１１ｎの数と、バッファ１１ａ〜１１ｎ毎に予め搭載された各グループのＩＦａ１〜ｎ４の数は、予め固定されており変更不可能となっている。

次に、リソース管理部（管理部ともいう）２１は、バッファ１１ａ〜１１ｎ毎に搭載されたＩＦでのパケット転送時のトラフィック量を検出して、バッファ１１ａ〜１１ｎ毎のバッファ容量の使用率を検知する管理を行う。但し、使用率は、直接検出できないので、後述のように検知する。また、トラフィック量の検出は、ＩＦに入力されるパケットをカウントする等の手法で行われる。

各バッファ１１ａ〜１１ｎは、ＩＦでのトラフィック量がＩＦの最大転送容量を超えた際に、超えたトラフィック量のパケットがバッファリングされて使用される。バッファ容量はトラフィック量に換算できるので、その超えたトラフィック量を積算し、この積算値を、１バッファのバッファ容量と比較することでバッファ容量の使用率を検知できる。

ＩＦのトラフィック量が所定値以下になれば、バッファリングされたパケットがＩＦを介して転送される。このため、その転送されるパケットのトラフィック量を検出して積算値から減算し、この減算後の積算値を、バッファ容量と比較することでバッファ容量の使用率を検知可能となっている。このように使用率を検知する管理部２１は、次のようにバースト発生とパケットロス発生を検知する。

管理部２１は、予め設定された周期で、転送装置１０ＣのＩＦグループａ〜ｎ毎にパケット転送時のトラフィック量を検出し、後述のようにバースト発生の有無を検知すると共に、パケットロス（ロス）の発生の有無を検知する。更に、管理部２１は、それら判定したバースト発生有無の情報と、ロス発生有無の情報との各々を、ＩＦグループ単位で、各種メモリ装置やハードディスク装置等の記憶部（図示せず）に記憶する。パケットロスは、バッファが満杯の場合にＩＦで発生するので、ＩＦにおいて検出可能となっている。

バースト発生有無の検知を、図２を参照して説明する。図２の縦軸はバースト発生量ｂ_ｉ（ｔ）、横軸は時間ｔを示す。ｂ_ｉ（ｔ）のｉは、ＩＦの通番ａ１〜ａ４，ｂ１〜ｂ４，ｎ１〜ｎ４（図１参照）である。所定レベルの線ｔｈ１は、ＩＦの最大転送容量に対応する閾値を表わす。

管理部２１は、ＩＦグループａ〜ｎ毎に１つのＩＦにおいてパケットのトラフィック量ｋ１，ｋ２を検出し、この検出したトラフィック量ｋ１，ｋ２が閾値ｔｈ１を超えた場合にバースト発生有と検知し、この検知されたバースト発生情報「１」を記憶部に記憶する。トラフィック量ｋ１，ｋ２は、ｋ２の方が発生時間ｔが２倍長いので、この発生時間ｔに応じてｋ１＝「１」、ｋ２＝「１，１」のように記憶してもよい。

また、管理部２１は、検出したトラフィック量が閾値ｔｈ１以下の場合はバースト発生無（未発生）と検知し、この検知されたバースト未発生情報「０」を記憶部に記憶する。

パケットロス発生有無の検出を、図３を参照して説明する。図３の縦軸はパケットロス発生量ｌ_ｉ（ｔ）、横軸は時間ｔを示す。ｌ_ｉ（ｔ）のｉは、ＩＦの通番ａ１〜ａ４，ｂ１〜ｂ４，ｎ１〜ｎ４である。所定レベルの線ｔｈ２は、ＩＦでのパケットロス発生を判断する閾値である。

管理部２１は、ＩＦグループａ〜ｎ毎に１つのＩＦにおいて、パケットロスのカウント値が閾値ｔｈ２を超えたパケットロス量ｋ３を検出した際に、この検出したパケットロス発生情報「１」を記憶部に記憶する。また、管理部２１は、上記カウント値が閾値ｔｈ２以下の場合はロス発生無と判定し、この判定したパケットロス未発生情報「０」を記憶部に記憶する。

但し、バースト発生量ｂ_ｉ（ｔ）とパケットロス発生量ｌ_ｉ（ｔ）の何れか一方、又は双方を併せてＩＦ_ｉのトラフィック特性と称す。

ＩＦグループ（例えばＩＦグループｎ）の各ＩＦｎ１〜ｎ４のバースト発生量ｂ_ｉ（ｔ）の合計値を、合計トラフィック特性ｂ_ｎ（ｔ）と定義する。ＩＦグループｎの各ＩＦｎ１〜ｎ４をｉとした場合の合計トラフィック特性ｂ_ｎ（ｔ）は下式（１）で表わされる。

…（１）

ＩＦグループ（例えばＩＦグループｎ）の各ＩＦｎ１〜ｎ４のパケットロス発生量ｌ_ｉ（ｔ）の合計値を、合計トラフィック特性ｌ_ｎ（ｔ）と定義する。ＩＦグループｎの各ＩＦｎ１〜ｎ４をｉとした場合の合計トラフィック特性ｌ_ｎ（ｔ）は下式（２）で表わされる。

…（２）

次に、リソース推定部（推定部ともいう）２２は、既存のバッファ１１ａ〜１１ｎにＩＦを増設、例えばバッファ１１ａの未使用のＩＦａ４を使用状態として増設したり、ＩＦの接続先変更、例えばバッファ１１ｂのＩＦａ１からバッファ１１ｂのＩＦｂ１に接続先変更したりした場合に、各ＩＦグループａ〜ｎのトラフィック特性がどのように変化するかを推定する。なお、この推定には、前述したＩＦ増減設を行った場合の推定も含めてもよい。但し、ＩＦ増設やＩＦ接続先変更を行う対象としてのＩＦのトラフィック特性は既知であるとする。

既存のバッファ（例えばバッファ１１ｎ）のＩＦを増設後、又はＩＦの接続先変更後において、ＩＦグループｎのバースト発生量ｂ_ｉ（ｔ）の合計値である合計トラフィック特性ｂ′_ｎ（ｔ）は下式（３）で表わされる。

ｂ′_ｎ（ｔ）＝ｂ_ｎ（ｔ）＋ｂ_{ｔａｒｇｅｔ}（ｔ） …（３）

但し、「′」は、ＩＦの増設後又はＩＦの接続先変更後を表わす。「ｔａｒｇｅｔ」は、増設されたＩＦ又は接続先変更されたＩＦを表わす。

既存のバッファ（例えばバッファ１１ｎ）にＩＦを増設後、又はＩＦの接続先変更後において、ＩＦグループｎのロス発生量ｌ_ｉ（ｔ）の合計値である合計トラフィック特性ｌ′_ｎ（ｔ）は下式（４）で表わされる。

ｌ′_ｎ（ｔ）＝ｌ_ｎ（ｔ）＋ｌ_{ｔａｒｇｅｔ}（ｔ） …（４）

次に、ＩＦ割当部２３は、上位装置等からのリソース割当要求に応じて、パケットロスが生じないようにバッファに応じて利用すべきＩＦを割り当てる。このＩＦ割当処理を図４に示すフローチャートを参照して説明する。

図４のステップＳ１において、上位装置等からのリソース割当要求（ＩＦ割当要求）がＩＦ割当部２３に入力されたとする。

ステップＳ２において、ＩＦ割当部２３は、リソース割当要求に応じたＩＦグループの合計トラフィック特性ｂ′_ｎ（ｔ）において、ＩＦ増設又はＩＦ接続先変更のｂ_{ｔａｒｇｅｔ}（ｔ）｛式（３）参照｝及びｌ_{ｔａｒｇｅｔ}（ｔ）｛式（４）参照｝が未知か否か（既知か）を判定する。

その判定結果が未知（Ｙｅｓ）の場合、ステップＳ３において、ＩＦ割当部２３は、転送装置１０Ｃの全てのＩＦグループａ〜ｎの中に、単位時間当たり、パケットロスが未発生のＩＦグループが存在するか否かを判定する。

この判定結果、存在する場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ４において、ＩＦ割当部２３は、ロス未発生のＩＦグループ内で、バッファリング未発生時間Ｂ_ｎが最長のＩＦグループｎを選択する。言い換えれば、ＩＦ割当部２３は、上記式（１）のバースト発生量ｂ_ｉ（ｔ）の合計値である合計トラフィック特性ｂ_ｎ（ｔ）が最小のＩＦグループを選択する。この選択は、ＩＦ割当部２３が、記憶部にＩＦグループ単位で記憶されたバースト発生有無の情報を比較することにより行われる。

上記選択されたＩＦグループｎにおけるバッファリング未発生時間Ｂ_ｎの計算式は、下式（５）となる関数ｆ（ｘ）を定義したとき、下式（６）で表わされる。

…（５）

…（６）

次に、ステップＳ５において、ＩＦ割当部２３は、上記ステップＳ４で選択されたＩＦグループに、リソース割当要求で指示されるＩＦ割当を行う。

一方、上記ステップＳ３の判定結果、単位時間当たり、ロス未発生のＩＦグループが存在しない（Ｎｏ）、言い換えれば、全ＩＦグループａ〜ｎでロス発生が生じていたとする。このＮｏの場合は、ステップＳ６において、ＩＦ割当部２３は、全ＩＦグループａ〜ｎからロスが一番小さいＩＦグループ（ＩＦグループｎとする）、言い換えれば、ロス未発生時間Ｌ_ｎが最長のＩＦグループｎを選択する。この選択されたＩＦグループｎに、ステップＳ５で、ＩＦ割当部２３がＩＦ割当を行う。

上記選択されたＩＦグループｎにおけるロス未発生時間Ｌ_ｎの計算式は、上式（５）となる関数ｆ（ｘ）を定義したとき、下式（７）で表わされる。

…（７）

ここで、上式（６）及び（７）の積分区間、即ち計算の対象とする時間は任意の値を設定してもよい。式（６）及び（７）による時間Ｂ_ｎ及びＬ_ｎの設定理由について説明する。一般に、パケットロスが発生していなくても、バーストが発生しバッファリングが行われている場合は、ロスの兆候であると捉えることができる。このため、本発明では、ロスが発生していないＩＦグループから最もトラヒック特性が優れたＩＦグループを選出する場合、バッファリングが余り行われていない、つまりロスが発生するまではまだ余裕のあるＩＦグループを選出するようにした。

次に、上記ステップＳ２において、判定結果が未知で無い既知（Ｎｏ）の場合、ステップＳ７において、推定部２２が、既知の全ＩＦグループａ〜ｎに対してリソース推定処理を行う。

このリソース推定処理は、前述したように、既存のバッファ１１ａ〜１１ｎにＩＦを増設したり、ＩＦの接続先変更を行ったりした場合に、各ＩＦグループａ〜ｎのトラフィック特性がどのように変化するかを推定するものである。例えばバッファ１１ｎのＩＦｎ４を増設後、又はＩＦｎ４の接続先変更後において、各ＩＦグループａ〜ｎのバースト発生量ｂ_ｉ（ｔ）の合計値である合計トラフィック特性ｂ′_ｎ（ｔ）は上式（３）で表わされる。更に、各ＩＦグループａ〜ｎのロス発生量ｌ_ｉ（ｔ）の合計値である合計トラフィック特性ｌ′_ｎ（ｔ）は上式（４）で表わされる。

このようなリソース推定処理後、ステップＳ８において、ＩＦ割当部２３は、推定されたトラフィック特性のＩＦグループａ〜ｎの中に、単位時間当たり、パケットロスが未発生のＩＦグループが存在するか否かを判定、或いは、ＩＦを増設後又はＩＦの接続先変更後のグループに、ロス未発生のＩＦグループが存在するか否かを判定する。

この判定結果、存在する場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ９において、ＩＦ割当部２３は、ロス未発生のＩＦグループの中で、バッファリング未発生時間Ｂ_ｎが最長のＩＦグループｎを選択する。この選択されたＩＦグループｎに、ステップＳ５で、ＩＦ割当部２３がＩＦ割当を行う。

一方、上記ステップＳ８の判定結果、単位時間当たり、ロス未発生のＩＦグループが存在しない、言い換えれば、全ＩＦグループａ〜ｎでロス発生の場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１０において、ＩＦ割当部２３が、全ＩＦグループａ〜ｎからロスが一番小さいＩＦグループｎ、言い換えれば、ロス未発生時間Ｌ_ｎが最長のＩＦグループｎを選択する。この選択されたＩＦグループｎに、ステップＳ５で、ＩＦ割当部２３がＩＦ割当を行う。

＜実施形態の効果＞
本実施形態に係る転送装置１０Ｃによるリソース割当処理の効果について説明する。
転送装置１０Ｃは、パケット転送用の複数のＩＦａ１〜ｎ４を当該ＩＦ数よりも少数単位でグループ化した数のグループａ〜ｎに分かれ、且つそのグループ単位のＩＦａ１〜ａ４，ｂ１〜ｂ４，…，ｎ１〜ｎ４を搭載し、搭載されるＩＦ数に応じてバッファ容量が定められた複数のバッファ１１ａ〜１１ｎを有する。バッファ１１ａ〜１１ｎ毎のＩＦを介してネットワークとの間でパケット転送を行い、パケット転送時のトラフィック量がＩＦの最大転送容量を超えた際に、超えたトラフィック量のパケットをバッファにバッファリングする。このような転送装置１０Ｃを次のような特徴構成とした。

（１）転送装置１０ＣにＩＦ割当部２３を備えた。ＩＦ割当部２３は、転送装置１０Ｃの全ＩＦグループ中に、単位時間当たり、ＩＦでのパケット転送時にパケット廃棄を示すロスの未発生のＩＦグループが存在する場合、ロス未発生のＩＦグループ内から、バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループを選択し、選択されたＩＦグループのＩＦにパケットのトラフィックを割り当てるＩＦ割当を行う構成とした。

この構成によれば、パケット転送を行う転送装置１０Ｃに、グループ化したＩＦをグループ単位で搭載するバッファをグループ数備える場合に、パケットのロスが生じないようにバッファに応じて利用すべきＩＦを割り当てることができる。

（２）上記ＩＦ割当は、上記選択されたＩＦグループのバッファに搭載された未使用のＩＦを使用状態とするＩＦ増設、ＩＦのネットワークへの接続を他のバッファのＩＦに変更するＩＦ接続先変更、及び、当該選択されたバッファにおいて使用中のＩＦを増加又は減少させるＩＦ増減設の何れか１つの事前処理が実行された後のＩＦに、トラフィックを割り当てる処理であることとした。

この構成によれば、ＩＦ増設、ＩＦ接続先変更及びＩＦ増減設の何れかの事前処理が行われたＩＦ割当の対象としての、バッファに応じて利用すべきＩＦを割り当てることができる。

（３）転送装置１０Ｃに管理部２１を更に備えた。管理部２１は、ＩＦでのパケット転送時のトラフィック量がＩＦの最大転送容量を超えた際のバーストトラヒック発生であるバースト発生の有無を検知し、この検知したバースト発生有無の情報を、バースト発生有無の時間情報に対応付けて、ＩＦグループ単位で記憶部に記憶すると共に、ＩＦでのパケット転送時のロスの発生有無を検知し、この検知したロス発生有無の情報を、ロス発生有無の時間情報に対応付けて、ＩＦグループ単位で記憶部に記憶する処理を行う。この際、ＩＦ割当部２３は、記憶部に記憶されたロス発生有無の情報を基にロス未発生のＩＦグループの存在を検知した際に、バースト発生有無の情報を基に、ロス未発生のＩＦグループにおいてバースト発生有が最小のＩＦグループを、バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループと見做して選択する構成とした。

この構成によれば、管理部２１で取得される時間情報が対応付けられたロス発生有無の情報及びバースト発生有無の情報から、ロス未発生のＩＦグループにおいてバースト発生有が最小のＩＦグループを、バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループと見做して選択できる。この選択のための計算は、選択のアルゴリズムが簡単であるため、単純な計算式で実現できる。このため、ＩＦ割当を行う際に、単純な計算でロスを未然に防止できるようにＩＦ割当を行うことができる。

（４）ＩＦ割当部２３は、転送装置１０Ｃの全ＩＦグループ中に、単位時間当たり、ＩＦでのパケット転送時にロスが未発生のＩＦグループが存在しない場合、当該全ＩＦグループからロスが一番小さいＩＦグループを選択してＩＦ割当を行う構成とした。

（５）転送装置１０Ｃに推定部２２を更に備えた。推定部２２は、上記時間情報が対応付けられたバースト発生有無の情報及びロス発生有無の情報を、事前処理を実行後の各ＩＦグループのトラフィック特性から推定する。この際、ＩＦ割当部２３は、推定部２２で推定されたトラフィック特性のＩＦグループにおいて、ロス未発生のＩＦグループの存在を検知した際に、ロス未発生のＩＦグループにおいてバースト発生有が最小のＩＦグループを、バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループと見做して選択する構成とした。

この構成によれば、推定部２２で推定されたトラフィック特性のＩＦグループにおいて、ロス未発生のＩＦグループの存在を検知した際に、ロス未発生のＩＦグループにおいてバースト発生有が最小のＩＦグループを、バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループと見做して選択できる。この選択のための計算は、選択のアルゴリズムが簡単であるため、単純な計算式で実現できる。このため、ＩＦ割当を行う際に、単純な推定計算でロスを未然に防止できるようにＩＦ割当を行うことができる。

（６）ＩＦ割当部２３は、推定部２２で推定されたトラフィック特性のＩＦグループにおいて、ロス未発生のＩＦグループの存在を検知しない場合、当該推定された全ＩＦグループからロスが一番小さいＩＦグループを選択してＩＦ割当を行う構成とした。

この構成によれば、推定部２２で推定されたトラフィック特性のＩＦグループにおいて、パケットのロスが最小限となるようにバッファに応じて利用すべきＩＦを割り当てることができる。

その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

１０Ｃ転送装置
１１ａ〜１１ｎバッファ
ａ１〜ａ４，ｂ１〜ｂ４，ｎ１〜ｎ４ＩＦ（インタフェース）
１２Ｂ転送制御部
２０リソース割当制御部
２１リソース管理部
２２リソース推定部
２３ＩＦ割当部

Claims

パケット転送用の複数のＩＦ（interface）をＩＦ数よりも少数単位でグループ化した数のグループに分かれ、且つそのグループ単位のＩＦを搭載し、搭載されるＩＦ数に応じてバッファ容量が定められた複数のバッファを有し、バッファ毎のＩＦを介してネットワークとの間でパケット転送を行い、パケット転送時のトラフィック量がＩＦの最大転送容量を超えた際に、超えたトラフィック量のパケットをバッファにバッファリングする転送装置であって、
転送装置の全ＩＦグループ中に、単位時間当たり、ＩＦでのパケット転送時にパケット廃棄を示すロスの未発生のＩＦグループが存在する場合、ロス未発生のＩＦグループ内から、前記バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループを選択し、選択されたＩＦグループのＩＦにパケットのトラフィックを割り当てるＩＦ割当を行うＩＦ割当部
を備えることを特徴とする転送装置。
前記ＩＦ割当は、前記選択されたＩＦグループのバッファに搭載された未使用のＩＦを使用状態とするＩＦ増設、ＩＦのネットワークへの接続を他のバッファのＩＦに変更するＩＦ接続先変更、及び、当該選択されたバッファにおいて使用中のＩＦを増加又は減少させるＩＦ増減設の何れか１つの事前処理が実行された後のＩＦに、トラフィックを割り当てる処理である
ことを特徴とする請求項１に記載の転送装置。
前記ＩＦでのパケット転送時のトラフィック量がＩＦの最大転送容量を超えた際のバーストトラヒック発生であるバースト発生の有無を検知し、この検知したバースト発生有無の情報を、バースト発生有無の時間情報に対応付けて、ＩＦグループ単位で記憶部に記憶すると共に、前記ＩＦでのパケット転送時の前記ロスの発生有無を検知し、検知したロス発生有無の情報を、ロス発生有無の時間情報に対応付けて、ＩＦグループ単位で記憶部に記憶する管理部を備え、
前記ＩＦ割当部は、記憶部に記憶された前記ロス発生有無の情報を基にロス未発生のＩＦグループの存在を検知した際に、前記バースト発生有無の情報を基に、ロス未発生のＩＦグループにおいてバースト発生有が最小のＩＦグループを、前記バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループと見做して選択する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の転送装置。
前記ＩＦ割当部は、転送装置の全ＩＦグループ中に、単位時間当たり、ＩＦでのパケット転送時に前記ロスが未発生のＩＦグループが存在しない場合、当該全ＩＦグループからロスが一番小さいＩＦグループを選択してＩＦ割当を行う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の転送装置。
バースト発生有無の時間情報が対応付けられたバースト発生有無の情報及びロス発生有無の時間情報が対応付けられたロス発生有無の情報を、前記事前処理を実行後の各ＩＦグループのトラフィック特性から推定する推定部を備え、
前記ＩＦ割当部は、前記推定部で推定されたトラフィック特性のＩＦグループにおいて、ロス未発生のＩＦグループの存在を検知した際に、ロス未発生のＩＦグループにおいてバースト発生有が最小のＩＦグループを、前記バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループと見做して選択する
ことを特徴とする請求項２に記載の転送装置。
前記ＩＦ割当部は、前記推定部で推定されたトラフィック特性のＩＦグループにおいて、ロス未発生のＩＦグループの存在を検知しない場合、当該推定された全ＩＦグループからロスが一番小さいＩＦグループを選択してＩＦ割当を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の転送装置。
パケット転送用の複数のＩＦをＩＦ数よりも少数単位でグループ化した数のグループに分かれ、且つそのグループ単位のＩＦを搭載し、搭載されるＩＦ数に応じてバッファ容量が定められた複数のバッファを有し、バッファ毎のＩＦを介してネットワークとの間でパケット転送を行い、パケット転送時のトラフィック量がＩＦの最大転送容量を超えた際に、超えたトラフィック量のパケットをバッファにバッファリングする転送装置によるリソース割当方法であって、
前記転送装置は、
当該転送装置の全ＩＦグループ中に、単位時間当たり、ＩＦでのパケット転送時にパケット廃棄を示すロスの未発生のＩＦグループが存在するか否かを検知するステップと、
前記ＩＦグループが存在すると検知された場合に、ロス未発生のＩＦグループ内から、前記バッファリングの未発生時間が最長のＩＦグループを選択するステップと、
前記選択されたＩＦグループのＩＦにパケットのトラフィックを割り当てるＩＦ割当を行うステップと
を実行することを特徴とするリソース割当方法。