JPH114225A

JPH114225A - データ伝送装置およびデータ伝送方法

Info

Publication number: JPH114225A
Application number: JP15324597A
Authority: JP
Inventors: Yasuyori Maeda; 康順前田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 1999-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】広帯域バースト・トラフィックの送信帯域
を、他のトラフィックの使用帯域の増加にあわせて動的
に制御し、伝送帯域の負荷に係わりなく、高い帯域利用
効率、正確なデータ伝送を実行する。【解決手段】データ受信局は、受信データ・パケット
・トラフィックの伝送チャネルの使用帯域を測定し、他
のデータ送信局からのデータ受信局に対する伝送チャネ
ルを使用した新たなデータ・パケット伝送に関する接続
メッセージを検知し、現在の伝送チャネルの使用帯域と
接続メッセージに基づく新たなデータ・パケット伝送に
よって生ずる推定使用帯域との総和が伝送帯域を超えな
いように、新たな送信帯域を決定し、これをデータ送信
局に対して通知する。データ送信局は、決定された新た
な送信帯域に基づいて、使用するデータ送信帯域を制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の送信局か
らのパケットを同一の伝送チャネル上に多重して、受信
局に伝送するパケット交換ネットワークにおいて、送信
帯域を制御することによって、伝送チャネル多重におけ
る輻輳を回避するデータ伝送装置およびデータ伝送方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】

［伝送帯域の競合］同一のネットワーク上で、複数端末
が任意のタイミングでデータ伝送を行う場合、各々の伝
送間で伝送帯域の競合が発生する。ネットワークには、
一般に複数の端末が接続され、各端末間では、ネットワ
ークを構成する伝送媒体を介してデータ伝送を行う。伝
送帯域は、単位時間当たりの伝送データ量で表される。
伝送媒体の持つ伝送能力には限界があり、その最大伝送
帯域Ｒｍａｘは、一定の有限な値である。

【０００３】伝送媒体の持つ帯域は、複数のデータ伝送
によって共有され、個々のデータ伝送では、それぞれの
単位時間当たりの伝送データ量に従った帯域を使用す
る。各データ伝送の帯域使用量ｒ（ｔ）は時々刻々と変
化する。

【０００４】同一の伝送媒体の持つ帯域を共有するデー
タ伝送の帯域使用量の合計Σｒ（ｔ）が、伝送媒体の最
大伝送帯域Ｒｍａｘより多い場合、それぞれのデータ伝
送間で、共有帯域の奪い合いとなる。これを競合と呼
ぶ。

【０００５】競合はつぎのような理由で生じる。データ
伝送の主体は、ネットワークに接続される各端末の上で
稼働するアプリケーションである。一般に、端末上では
複数種類のアプリケーションが稼働する。また、当然、
ネットワーク全体で見ても複数種類のアプリケーション
が稼働する。各アプリケーションによるデータ伝送の状
況は、その開始時刻、終了時刻、送信端末、受信端末、
経路、使用帯域の経時変化によって特徴づけられる。デ
ータ伝送を行うアプリケーションの中には、例えば、人
間によるインタラクションが伝送データの源泉となるｔ
ｅｌｎｅｔなどの様に、それ自体のデータ伝送の状況が
予測不可能なアプリケーションも存在する。

【０００６】一方、一般に、データ伝送はＩＳＯの７階
層参照モデルに代表されるような機能的な階層構造によ
って実現されるが、従来のネットワーク一般において
は、そこで稼働するアプリケーションは不定であり、デ
ータ伝送を制御する機能階層では、ある特定のアプリケ
ーションでのみ取得可能な情報を制御の前提とすること
ができない。つまり、機能的にアプリケーションより下
位の階層となる伝送媒体の側からみて、それを共用して
データ伝送を行う各アプリケーションからのデータ伝送
の状況は全て同様に取得不可能な情報として取り扱われ
ている。

【０００７】その為、従来のネットワークにおいては、
各データ伝送の開始時刻、終了時刻、送信端末、受信端
末、経路、使用帯域の変化といった伝送状況の全てを掌
握することは困難であり、これらの情報は統計・確率的
に予測されるのが一般的であった。

【０００８】また、ネットワーク上でデータ伝送を行う
アプリケーションは、一般に独立して稼働しており、後
に説明する回避型輻輳制御を実行しない各アプリケーシ
ョンは、その他のアプリケーションによるデータ伝送の
状況とは無関係に、データ伝送を行う。その為、各デー
タ伝送は、互いに独立であり、それぞれの送信端におい
て多元的に制御されている。

【０００９】このような状況において、ある一つのデー
タ伝送に着目すると、その伝送で利用可能な帯域Ｒ
（ｔ）は、他のデータ伝送の帯域使用状況との兼ね合い
で、時々刻々と変化する。他のデータ伝送はそれぞれの
送信端において独立に制御されている。従って、データ
伝送の送信端において、他のデータ伝送の帯域使用状況
は掌握不可能である。

【００１０】データ伝送の送信端において、他のデータ
伝送の帯域使用状況を予測し、自身のデータ伝送による
帯域使用量を制御する場合、その予測を誤った場合に
は、同一の伝送媒体を共用するデータ伝送の帯域使用量
の合計Σｒ（ｔ）が、時として、伝送媒体の最大伝送帯
域Ｒｍａｘを越えることがある。

【００１１】このような競合は帯域の利用効率を低下さ
せるので回避することが望まれる。すなわち、帯域の競
合により伝送に必要な帯域が得られなかった場合には、
その分のデータが損失する。一般に、データが損失した
場合には、その再送を行うが、これにより実効的な帯域
の利用効率［伝送に成功したデータ量／伝送に使用され
た帯域量］は低下する。競合を抑制し、かつ、限られた
伝送媒体の最大伝送帯域を効率よく活用するには、デー
タ伝送の送出端において、その時点でその伝送に利用可
能な帯域Ｒ（ｔ）と、その伝送が使用する帯域ｒ（ｔ）
を等しく制御することが必要である。

【００１２】［従来の帯域競合の制御方式］つぎに従来
の伝送技術における帯域競合の制御方式について説明す
る。同一の伝送媒体を共有して複数のデータ伝送を行う
為には、各データ伝送間で帯域の配分を行う交換技術が
必要である。交換技術の代表的な方式として、パケット
交換方式がある。これは、データをパケットと呼ばれる
小単位に分割して伝送する。パケットは、その伝送経路
上の各伝送媒体に至る毎に帯域を割当てられる。つま
り、パケット交換においては、各伝送媒体の帯域は、各
時点で帯域を共有するデータ伝送間でパケット単位に動
的に配分される。

【００１３】このパケット交換方式における帯域競合の
制御方式として追値制御がある。これは、変動する目標
値［時刻ｔで伝送に利用可能な帯域量Ｒ（ｔ）］に対し
て、制御量［時刻ｔにおいて伝送で使用する帯域量ｒ
（ｔ）］を操作し、両者の差分｜Ｒ（ｔ）−ｒ（ｔ）｜
をゼロにするよう制御するものである。

【００１４】パケット交換方式は、実際に伝送媒体の帯
域を使用している伝送に対して、動的に帯域を配分する
ため、伝送媒体の最大伝送帯域Ｒｍａｘを無駄なく利用
できる。しかし、その一方で、使用帯域の追値制御を行
う必要があり、その際、制御量の操作に過不足が生じる
場合がある。

【００１５】例えば、・Ｒ（ｔ）−ｒ（ｔ）＞０（制御
量過少）の場合は、伝送に使用されない帯域が発生し、
帯域利用効率が低下する。

【００１６】また、・Ｒ（ｔ）−ｒ（ｔ）＜０（制御量
過多）の場合は、伝送帯域が競合する。一般には、伝送
媒体前後でデータのバッファリングを行い帯域使用量を
時間的に平均化することで制御量の過多を吸収する。し
かし、バッファもまた、帯域と同様に競合の対象とな
る。また、バッファ長が十分長い場合でも、バッファリ
ングによるデータ伝送遅延が増大する。一般に、データ
伝送遅延は、帯域競合の増加に合わせて増大し、これに
伴い、データ伝送遅延のばらつきも拡大する。

【００１７】図１に示すように、複数の送信局が同一の
受信局へと、各々任意のタイミングでデータ伝送を行う
パケット交換ネットワークでは、各送信局から送信され
るパケットを受信局への伝送チャネル上に多重化するバ
ッファ（以下、多重化バッファという）において、入力
パケット・トラフィックの使用帯域の総和（バッファへ
の入力帯域）が伝送チャネル帯域（バッファからの出
力）を上回る状態が発生することがある。

【００１８】このような場合、伝送チャネル帯域を上回
る分の入力パケットは、多重化バッファに滞留し、出力
機会を待つこととなるが、バッファ量は有限であるか
ら、バッファ溢れによりパケットが消失する危険性を有
する。パケットの消失は結果として伝送誤りとなり、ひ
いては、再送による帯域利用効率の低下を招く。この状
態を輻輳と呼ぶ。

【００１９】［従来の輻輳制御方式］輻輳の回避、ある
いは輻輳から回復するためには、送信局において送信帯
域を制御し、多重化バッファへの入力を抑制することが
必要となる。これを輻輳制御と呼ぶ。輻輳制御方式に
は、Ａ．回復型輻輳制御方式、および、Ｂ．回避型輻輳
制御方式がある。

【００２０】Ａ．回復型輻輳制御方式先述した様に、使用帯域の追値制御を行う上で、目標値
の変化を正確に予測する事は不可能である。その為、パ
ケット交換において従来から行われている輻輳制御方式
として回復型輻輳制御方式、いわゆるフィードバック制
御（閉ループ制御とも呼ばれる）がある。

【００２１】回復型輻輳制御方式は、データ伝送中に、
輻輳の結果事象（バッファ滞留量やパケット消失）の観
測値に応じて、各送信局が独立して自律的に送信帯域を
制御するものである。

【００２２】このため、各送信局は、任意のタイミング
で、遅滞なくデータ伝送を開始することが出来る。しか
し、一方、輻輳状態の発生、または、輻輳状態への移行
が検知されてから、それに応じた送信帯域制御により輻
輳状態が解除されるまでの期間に、距離に比例するラウ
ンド・トリップ遅延が含まれるため、制御遅れによるバ
ッファ溢れが原理的に不可避である。

【００２３】回復型輻輳制御方式は、次の条件で適用さ
れる。

【００２４】１．ラウンドトリップ遅延が短く、また、
多重されるトラフィック個々の使用帯域が、伝送チャネ
ルの帯域に対して比較的狭く、その変動の影響が多重化
バッファで吸収可能であること。

【００２５】２．伝送要求において、パケットの消失が
許容される。つまり、パケットの消失が生じた場合で
も、再送による遅延が問題とならない、または、再送の
必要がないこと。

【００２６】回復型輻輳制御においては、目標値と制御
量の観測点における両者の差分を観測し、フィードバッ
ク情報として制御点に返す。制御点ではその情報に基づ
き制御量を操作する。フィードバックを用いた使用帯域
の追値制御は、フィードバック情報の観測点によって大
きく以下のａ．ｂ．の２者に分けられる。

【００２７】ａ．帯域を共有する伝送媒体において、共
有帯域の使用状況を観測し、その結果を送信端にフィー
ドバックするもの実際に適用されている代表的技術としては、Ｅｔｈｅｒ
ｎｅｔにおけるＣＳＭＡ／ＣＤ方式、ＡＴＭのＡＢＲサ
ービスにおけるｒｍセルを用いたＣＩ方式、および、Ｅ
Ｒ方式などがある。ＣＳＭＡ／ＣＤ：ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌ
ｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓｗｉｔｈＣｏｌｌｉｓｉ
ｏｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡＴＭ：ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒ
ＭｏｄｅＡＢＲ：ＡｖａｉｌａｂｌｅＢｉｔＲａｔｅｒｍ：ＲｅｓｏｕｒｃｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＣＩ：ＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＩｎｄｉｃａｔｉｏｎＥＲ：ＥｘｐｌｉｃｉｔＲａｔｅ

【００２８】ｂ．データの受信端においてデータの損失
を検出し、その結果を送信端にフィードバックし、デー
タ送信端においては、データの損失を帯域競合の結果発
生したものと見なすもの。実際に適用されている代表的
技術としては、ＴＣＰにおけるＳｌｏｗＳｔａｒｔ方
式がある。ＴＣＰ：ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ
Ｐｒｏｔｏｃｏｌ

【００２９】以下に、上述のａ．帯域を共有する伝送媒
体において、共有帯域の使用状況を観測し、その結果を
送信端にフィードバックするものの具体例を示す。

【００３０】ａ−１．ＣＳＭＡ／ＣＤ方式Ｅｔｈｅｒｎｅｔは、バス型の受動的な物理的伝送媒体
であり、同時に単一のパケット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔでは
フレームと呼ばれる）が伝送可能であるため、フレーム
単位での各送信端における分散競合制御を行う。

【００３１】フレームの送信端においては、伝送媒体上
の信号を監視（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅ）し、他の
フレームの伝送状況を検知する。伝送媒体上に他のフレ
ームが存在しない場合、自身のフレームを送出するが、
そこで同時に複数の端末がフレームを送出した場合、フ
レームの衝突（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）が発生する。

【００３２】各送信端においては、フレームの衝突を検
出すると、送出を中断し、ＢｉｎａｒｙＥｘｐｏｎｅ
ｎｔｉａｌＢａｃｋｏｆｆアルゴリズムによって衝突
確率が少ないと期待される期間を決定し、その期間後
に、再度フレーム送出を試みる。

【００３３】ａ−２．ｒｍセルによるＣＩ方式（ＡＴＭ
−ＡＢＲ）ＡＴＭでは、パケット（ＡＴＭではセルと呼ばれる）交
換機と呼ばれる能動的な全二重（上り下りの両方向通
信）の伝送媒体を用いる。セル交換機においては、各端
末から送信されたセルを、一旦バッファリングし、それ
ぞれの目的経路へと伝送（スイッチング）する。このた
め、送信端においては、セルの送出間隔を操作すること
で伝送帯域の使用量を制御することが出来る。

【００３４】ＡＴＭにおいては、交換機内のスイッチン
グ、およびセルスイッチング先の伝送帯域の輻輳（Ｃｏ
ｎｇｅｓｔｉｏｎ）が発生しうる。ｒｍセルは、各送信
端から一定間隔で送出され、データ転送経路上の交換機
を経由し、受信端に到着すると送信端へと返送される。
ＣＩ方式においては、データ転送経路上の交換機におい
て輻輳が検知された場合に、その時点で交換機を通過す
るｒｍセルを用いて輻輳の発生を送信端へと通知する。
送信端においては、ｒｍセルにより輻輳の発生を検知す
ると、確率的に輻輳を回避出来ると期待される帯域使用
量まで使用帯域を低減し、また、ｒｍセルによる輻輳の
通知が解除されると、徐々に使用帯域を増加していく。
なお、ある一定期間以上の休止後にデータ転送を行う場
合も、輻輳をまねかないと期待される低い帯域使用か
ら、徐々に帯域使用量を増加していく。

【００３５】ａ−３．ｒｍセルによるＥＲ方式（ＡＴＭ
−ＡＢＲ）ＥＲ方式においては、データ転送経路上の交換機におい
て輻輳が検知された場合に、その時点で交換機を通過す
るｒｍセルを用いて、輻輳を回避出来ると期待される帯
域使用量を交換機から送信端へと通知する。送信端にお
いては、ｒｍセルにより使用帯域の指定を受けると、そ
の指示に基づき使用帯域を操作する。

【００３６】また、上述のｂ．データの受信端において
データの損失を検出し、その結果を送信端にフィードバ
ックし、データ送信端においては、データの損失を帯域
競合の結果発生したものと見なすものの具体例として
は、以下に示すものがある。

【００３７】ｂ−１．ＳｌｏｗＳｔａｒｔ方式（ＴＣ
Ｐ）ＴＣＰは、データ転送の信頼性を保証するトランスポー
トプロトコルである。標準のＴＣＰにおいては、データ
の受信端は、データを受信したことを送信端に通知する
だけである。データの損失の検出は、受信端からのデー
タ受信の通知がタイムアウトすることによって間接的に
検出される。データ送信端では、データの損失を検出し
た場合、その分のデータを受信端に向けて再送する。
ＳｌｏｗＳｔａｒｔ方式においては、データ送信端にお
いてデータ損失を検出した場合、それが帯域の競合の結
果発生したものと見なし、データの送出間隔を調整す
る。

【００３８】具体的には、まず、連続して送出するデー
タを１パケットのみとする。そのデータの受信が確認さ
れた場合には、次は２パケットを連続して送出する。こ
のようにして、各パケットの受信が確認されるごとに、
順次連続して送出するパケット数を増加させていく。

【００３９】フィードバック制御においては、追値制御
の誤差を無くすために、上述した例ａ−３．．ｒｍセル
によるＥＲ方式（ＡＴＭ−ＡＢＲ）に示すように、目標
値を直接観測し、かつ、制御量との差分を正確にフィー
ドバックする必要がある。しかし、現実の制御系におい
ては、制御点と観測点間には距離Ｌがあり、両者間での
フィードバック情報の伝搬には、最低でも△ｔ＝距離Ｌ
÷光速ｃの遅延が存在する。つまり、時刻ｔに観測点に
おいて観測される制御量は、時刻ｔ−△ｔに制御点にお
いて操作された制御量ｒ（ｔ−△ｔ）であり、その制御
量の決定に用いられたフィードバック情報は、さらに△
ｔ前の観測値である。

【００４０】従って、現実のフィードバック制御系にお
いては、いかに正確なフィードバックを行ったとして
も、△ｔ＝０とは成り得ないため、正確な追値制御を行
うこと、つまり、｜Ｒ（ｔ）−ｒ（ｔ−△ｔ）｜＝０と
する事は不可能である。

【００４１】Ｂ．回避型輻輳制御方式回避型輻輳制御方式とは、データ伝送に先立ち、各送信
局と受信局との間で送信帯域に関して折衝を行い、各送
信局が受信局からの指示に従属して送信帯域を制御する
輻輳制御方式である。

【００４２】この技術は、データ転送に先だって、デー
タ送信装置がデータ転送の特性情報をデータ転送制御装
置に送信し、データ転送の特性情報とデータ転送媒体の
情報からデータ転送の詳細な態様を決定して、その態様
に基づいてデータ転送を行なうものである。

【００４３】回避型輻輳制御方式を適用するデータ転送
実行アプリケーションは、ファイル転送や、プリントサ
ービスのアプリケーションである。これらのアプリケー
ションの伝送対象のデータは、データ転送の開始以前
に、送信端においてその全体が存在しており、そのデー
タ転送には以下の特徴がある。

【００４４】一般に伝送データ量が既知である。また、
もしデータ量が既知とならない場合でも、データ量は有
限であり、伝送の終了が明らかに存在する。このような
アプリケーションの多くでは、データ転送の開始以前
に、送受信端末間で伝送データ量等の制御情報が交換さ
れる。

【００４５】回避型輻輳制御の際に使用されるデータ転
送制御情報の基となる具体的なアプリケーション制御情
報の例を以下に示す。

【００４６】標準的なファイル転送プロトコルであるｆ
ｔｐ（ｆｉｌｅｔｒａｎｓｆｅｒｐｒｏｔｏｃｏｌ）
においては、データ転送の開始時に、データ送信端より
データ受信端に対して、転送されるファイルのデータ量
が通知される。

【００４７】ＵＮＩＸオペレーティングシステムのプリ
ントスプーラによって用いられる制御ファイルにおいて
は、プリントの為にプリンタスプール間で伝送されるデ
ータファイルのファイル数、各ファイルのデータ量等の
情報が含まれる。

【００４８】さらに、ＩＳＯ１０１７５：ＤＰＡ（Ｄ
ｏｃｕｍｅｎｔＰｒｉｎｔｉｎｇＡｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎ）の規定においては、プリント出力に際してクライ
アントからプリントサーバに対して伝送されるプリント
要求情報の内容に、プリント出力されるドキュメントの
データ量、ページ数、各ページデータ量や構成内容、出
力部数、出力期限などといったプリントジョブの詳細を
示すことが可能である。

【００４９】よって、このようなアプリケーションの制
御情報に基づき、そのデータ転送による帯域利用状況を
導きだす事が可能である。

【００５０】また、回避型輻輳制御方式を用いるデータ
転送アプリケーションは、データ転送の開始以前に、送
受信端間で制御情報が交換される時点で、伝送経路を決
定する事が可能であり、このようなアプリケーションに
おいては、伝送データが既存であり、その生成に起因す
る使用帯域の変動がなく、その変動を一定とすることが
可能である。

【００５１】回避型輻輳制御方式を用いる場合、各デー
タ転送の状況を一元的に掌握可能とすることが、輻輳を
完全に防止するためには必要な条件となる。回避型輻輳
制御が提案される以前の従来のネットワーク一般では、
データ転送を行うアプリケーションは不定であり、その
データ転送の状況を一元的に掌握することは不可能であ
り、その為、各データ転送の送信端において独立・多元
的に制御されてきた。

【００５２】しかし、プリントサービス等のクライアン
ト−サーバ型のアプリケーションでは、データ転送は全
てサーバに集中する。従って、サーバにおいては、そこ
に集中するデータ転送の開始時刻、終了時刻、送信端、
受信端、経路、伝送データ量、使用する帯域の変動等の
制御情報を容易に取得可能であり、これらの制御情報を
利用して回避型輻輳制御方式が実現した。

【００５３】ネットワークを構成する伝送媒体の実際の
帯域利用状況を把握するためには、本来、各伝送媒体の
所在において、その帯域利用状況を観測する必要があ
る。しかし、ネットワークを構成する伝送媒体全ての利
用状況を同時に観測し集計することは、一般的に不可能
である。しかし、ネットワーク中の伝送媒体の構成とそ
れぞれの伝送能力を把握した上で、サーバにおける各デ
ータ転送の帯域使用状況を観測すれば、ネットワーク中
の各伝送媒体での帯域利用状況は推察可能であり、回避
型輻輳制御による輻輳の防止が達成される。

【００５４】回避型輻輳制御方式を用いる場合、伝送さ
れるデータは使用帯域の調整を許容し、制御可能なデー
タであることが条件となる。回避型輻輳制御方式を用い
る以前の従来のネットワーク一般では、データ転送を行
うアプリケーションは不定であり、アプリケーションに
よるデータ転送の要求は全て同様に取り扱われ、高速処
理という観点でのみ転送が実行されることから輻輳が多
発していた。

【００５５】しかし、データ転送を行うアプリケーショ
ンの内、ファイル転送やプリントサービス等のアプリケ
ーションにおいては、比較的大きなデータ転送遅延の許
容範囲を持つため、データ転送の開始時刻、終了時刻の
調整が可能である。また、これらのアプリケーションで
伝送されるデータ量は、比較的大きく、帯域利用状況変
動の単位が長時間である為、制御が比較的容易でもあ
る。

【００５６】プリントサービスの様なクライアント−サ
ーバ型のアプリケーションにおけるデータ特性、およ
び、データ転送の集中形態に着目すれば、確定的な帯域
使用状況に基づく一元的伝送制御を実現する要件が揃っ
ている。よって、その要件を満たすアプリケーションに
よるデータ転送が主となるネットワークにおいては、確
定的な帯域使用状況に基づく一元的伝送制御の適用によ
る競合回避が実現可能である。このような条件の基に実
行されるのが回避型輻輳制御である。

【００５７】つぎに回避型輻輳制御に用いられるデータ
転送アプリケーションにおいて、一般的なデータ転送制
御情報中に含まれる情報の例を示す。１．データ送信装置識別子一般的には、データ送信局名を示す。２．データ転送識別子一般的には、単一のデータ送信局で同時に複数のデータ
転送を行う場合があり、その際、いずれのデータ転送に
対するデータ転送情報かを識別する。３．データ転送情報の正当性の証明正当なデータ転送情報であることを証明する。４．データ転送経路一般的には、単に、データ受信局名を示す。正確には、
データ転送経路の識別子、または、経路上で使用される
伝送媒体の識別子を示す。５．伝送データ量一データ転送期間で伝送されるデータ量を示す。データ
転送の終了を示す場合には、例えば、伝送データ量＝０
とする。６．データ転送開始期間データ転送の開始が可能な期間の先頭時刻と、末尾時刻
を示す。７．データ転送終了期間データ転送を終了すべき期間の先頭時刻と、末尾時刻を
示す。８．使用伝送帯域の要求範囲データ転送に要求される使用帯域の範囲を示す。９．使用伝送帯域の制御範囲データ送信局において操作可能な使用帯域の範囲を示
す。１０．データ転送帯域割当ての優先度データ転送相互間での順序指定、優先順位指定を可能と
する場合に用いる。

【００５８】上記中、１．データ送信装置識別子以外
は、実施構成によりデータ転送情報中に明示されない場
合がある。

【００５９】アプリケーションが作成したデータ転送制
御情報に基づきデータ転送指示を決定し、その結果をア
プリケーションに通知する場合において、データ転送制
御情報中の上記いずれかの条件が満たされない場合は、
伝送制御情報に示された内容の伝送要求が受け付け不可
能であることを示したデータ転送指示がアプリケーショ
ンに対して通知される。また、その場合は、送信装置に
対するデータ転送指示は行われない。

【００６０】また、データ転送制御情報をアプリケーシ
ョンが作成し、かつ、そのデータ転送制御情報に基づく
データ転送指示の決定結果をアプリケーションに通知す
る以外の場合において、データ転送制御情報中に示され
た上記中のいずれかの条件が満たされない場合はそれら
の条件は無視される。

【００６１】つぎに回避型輻輳制御を用いたデータ転送
において伝送指示中に明示される情報の例を以下に示
す。１．データ転送開始期間データ転送を開始すべき期間の先頭時刻と、末尾時刻を
指示する。単に、即時の送信開始を指示する場合には、
例えば、先頭時刻＝現在、末尾時刻＝現在または不定と
する。また、伝送制御情報に示された内容の伝送要求が
受け付け不可能な場合には、例えば、先頭時刻＝不定ま
たは無限遠とする。２．データ転送識別子いずれのデータ転送に対する伝送指示かを識別する。３．データ転送終了（停止）期間データ転送を終了（停止）すべき期間の先頭時刻と、末
尾時刻を指示する。単に、伝送終了（停止）期限を指示
する場合には、例えば、先頭時刻＝現在または不定、末
尾時刻＝伝送終了（停止）期限とする。また、単に即時
の送信停止を指示する場合には、例えば、先頭時刻＝現
在または不定、末尾時刻＝現在とする。４．データ転送経路データ転送に使用すべき経路、または、伝送媒体を指示
する。もしくは、単に受信端末を指定する。５．伝送データ量一回の伝送指示で伝送を許可するデータ量の範囲を指示
する。６．使用伝送帯域使用帯域の範囲を指示する。

【００６２】これらの情報を用いて帯域制御を実行する
ことにより、伝送帯域の負荷に係わらず高い帯域利用率
を達成し、正確なデータ転送時間の予測精度を得ること
ができるデータ転送が可能となる。この回避型輻輳制御
方式によるデータ転送方式によれば、特定のアプリケー
ションに基づくデータ転送同士、例えばブロック伝送ト
ラフィック同士による輻輳は回避される。

【００６３】このような回避型輻輳制御方式では、受信
局が、伝送チャネルの帯域を各送信局に配分する事で、
原理的に輻輳を生じないが、その反面、各送信局におい
ては、伝送の要求発生から、その開始までに、遅延が生
じる。

【００６４】回避型輻輳制御方式は、次の条件が満足さ
れるデータ転送において適用可能となる。１．全ての送信局が、受信局からの指示に従属するこ
と。２．伝送要求において、送信開始までの遅延が許容され
ること。

【００６５】次に、データ転送ネットワークにおけるパ
ケット・トラフィックの種類について説明する。伝送チ
ャネル上のパケット・トラフィックは、送信局、およ
び、受信局上で稼働するアプリケーション間のデータ伝
送によって生じる。パケット・トラフィックには、大別
して次に説明するａ）散発トラフィック、ｂ）狭帯域バ
ースト・トラフィック、およびｃ）広帯域バースト・ト
ラフィックの３つの種類があり、それぞれ、発生源のア
プリケーションにより事なる特性を持つ。

【００６６】ａ）散発トラフィック分散処理環境における、ＲＰＣ（リモート・プロシージ
ャ・コール）等のアプリケーションによるトラフィック
である。

【００６７】伝送データの内容は、遠隔ＣＰＵ間で交わ
される処理依頼メッセージや、それに対する処理結果メ
ッセージであり、分散処理の効率の為、メッセージ伝送
要求の発生から伝送開始までに遅延が少ないことを要求
する。

【００６８】また、当然、再送による遅延も問題となる
ため、伝送誤りの発生がまれであることを前提とする
が、一般に、一回当たりの伝送データ量は少なく、トラ
フィック発生が散発的である為、輻輳の原因とはなりに
くく、また、輻輳によるパケット損失の影響も受けにく
い。

【００６９】ｂ）狭帯域バースト・トラフィックファイル転送アプリケーションや、音声・動画などの時
系列データ伝送アプリケーションによるトラフィックで
あり、複数パケットにまたがる大量のデータが伝送され
る。

【００７０】この両者を狭帯域と位置づけるのは、次の
理由による。・ＶＬＳＩ技術や光ファイバ技術の向上により、伝送チ
ャネルの帯域は、数百メガ〜数ギガ・ビット／秒オーダ
と広帯域化がなされている。

【００７１】・ファイル転送では、送信局記憶中のファ
イルをパケットに分割しては逐次伝送し、受信局記憶に
て再構成する。従来、ファイルの記憶には磁性体ディス
ク等の大容量記憶媒体が用いられるが、そのデータ入出
力帯域は、数〜数十メガ・ビット／秒（１メガは１０の
６乗）程度と、伝送チャネルの帯域に比べ狭帯域であ
り、トラフィックの使用帯域もこれに律速される。

【００７２】・時系列データ伝送では、使用帯域は、音
声の場合、数十〜数百キロ・ビット／秒（１キロは１０
の３乗）程度と狭く、動画の場合でも、数〜数十メガ・
ビット／秒（１メガは１０の６乗）程度と、上記ファイ
ル転送の使用帯域と同程度である。

【００７３】この様なアプリケーションでは、パケット
が連続して伝送される為、輻輳の原因となり易い。しか
し、たとえ輻輳が生じても、ファイル転送では、個々の
トラフィックは狭帯域ゆえに、パケットの消失は部分的
であり、また、ファイル伝送の所要時間がラウンド・ト
リップ時間に比して十分長いため、再送が問題とならな
い。また、時系列データ伝送では、即時性要求が高く、
もとより再送は不適であり、冗長符号による誤り訂正を
行う為、パケットの消失も問題とならない。

【００７４】ｃ）広帯域バースト・トラフィック近年、高精細フルカラー画像を高速に印字出力するプリ
ントサービス・アプリケーションが実用化に近づいてお
り、ここでは、一ページ当たり数百メガ・ビットの高精
細フルカラー画像を、複数ページにわたり、数百メガ・
ビット／秒もの広帯域で連続して伝送する事が要求され
る。

【００７５】このような伝送要求に応える方式として
は、ブロック伝送方式が提案されている。ブロック伝送
方式では、従来ボトルネックであった送信局、および、
受信局の記憶に半導体メモリ等の広帯域の記憶媒体を大
量に用いる事で、データ入出力のスループットを確保
し、複数パケットを集約した大サイズのブロック単位に
伝送処理を行う事で、従来、パケット単位の逐次伝送に
より生じていた伝送処理のオーバーヘッドを削減し、広
帯域を得る。

【００７６】しかし、一方で、伝送チャネルの帯域と同
程度まで使用し得る為、他のトラフィックとの多重に際
して、容易に輻輳を引き起こす。また、輻輳が生じる
と、広帯域ゆえに、パケット消失の影響を受けやすく、
伝送効率が著しく低下し、アプリケーションの要求する
帯域を達成する事が難しくなる。

【００７７】従来の分散処理環境では、散発トラフィッ
クの特性から、回復型の輻輳制御方式が必然的に採用さ
れており、また、他に存在するトラフィックも、狭帯域
トラフィックであるので、その適用条件は満たされてい
た。

【００７８】これに対して、広帯域バースト・トラフィ
ックでは、その特性から輻輳の回避が重要であり、原理
的にこれをさけられない回復型の輻輳制御は適用できな
い。

【００７９】以上を次式、および、図２を用いて説明す
る。従来のトラフィックは、図２において左下部分の斜
線で示すトラフィック一本当たりの使用帯域が狭い領域
であり、輻輳を原因とする伝送誤りの影響は少なかっ
た。しかし、図２右上の斜線領域で示す広帯域バースト
トラフィックは、トラフィック一本当たり伝送チャネル
の帯域と同程度までの広い帯域を使用する為、輻輳時に
生じる伝送誤りが多くなる。また、次式に示すように、
ブロック伝送においては、ブロックを構成するパケット
数に応じて指数関数的にブロック誤りを生じるため、原
理的に輻輳を回避することが不可能な回復型輻輳制御を
適用することはできない。

【００８０】

【数１】Ｐ_blk＝１−（１−Ｐ_pkt）^Npkt Ｐ_blk：１ブロック中に伝送誤りが生じる確率Ｐ_pkt：パケットの消失確率Ｎ_pkt：１ブロック中のパケット数

【００８１】広帯域バースト・トラフィックのみが多重
化される場合に条件を絞り、回避型輻輳制御方式を適用
した構成が特願平０８−１７９４９号（平成８年２月２
日出願）において述べられている。

【００８２】この特願平０８−１７９４９号に開示され
た構成は、伝送帯域の負荷に係わりなく、高い帯域利用
効率、正確なデータ伝送時間の予測精度を得ることがで
きるデータ伝送技術を提供することを目的とした構成で
あり、１．広帯域バースト・トラフィックの各データ伝
送の開始時刻、終了時刻、送信端末、受信端末、経路、
使用帯域の変化といった伝送状況を掌握し、これらの情
報を確定的に既知とすること。２．各データ伝送を一元
的に制御し、全てのデータ伝送の帯域使用状況を制御対
象とし、制御量を全伝送の帯域使用量、目標値を伝送媒
体の最大伝送帯域とする定値制御を行うようにしてい
る。

【００８３】特願平０８−１７９４９号に示された構成
は、各広帯域バースト・トラフィック・データ伝送の帯
域利用状況を正確に取得する構成を持つ。特願平０８−
１７９４９号において、データ伝送を行うアプリケーシ
ョンの伝送対象となるデータは、データ伝送の開始以前
に、送信端においてその全体が存在しているもののみで
ある。回避型輻輳制御方式が適用されるアプリケーショ
ンは、データ伝送の開始以前に、送受信端末間で伝送デ
ータ量等の制御情報が交換される。

【００８４】この回避型輻輳制御方式により、広帯域バ
ースト・トラフィック同士の多重による輻輳は解決され
る。しかしながら、特願平０８−１７９４９号において
開示された回避型輻輳制御方式では、一本の広帯域バー
スト・トラフィックと、従来のトラフィックの多重によ
る輻輳の発生を解決することはできない。データ転送ネ
ットワークでは、さまざまな種類のデータが転送されて
おり、それぞれの転送データが、各々回復型制御方式、
または回避型制御方式によってデータ転送を実行する
と、結果としてネットワーク全体としての帯域制御は困
難となるのが現状である。

【００８５】従来のトラフィックの多くは、先述の理由
で回復型輻輳制御を行うものが主流であり、その送信局
は送信局独自に帯域の設定を実行し、受信局からの回避
型輻輳制御の指示には従属しない。

【００８６】そこで、広帯域バースト・トラフィックの
伝送開始に際して、他のトラフィックの使用帯域を見積
り、残りの伝送チャネル帯域を使用することで輻輳を回
避する手法が、「データ転送装置および方法」（平成９
年６月３日出願：発明者吉村浩一）に示されている。

【００８７】しかし、この手法は、広帯域バースト・ト
ラフィックの伝送中に、他のトラフィックの使用帯域が
変動しない事を前提としており、図３に示すごとく、他
のトラフィックの使用帯域が途中で増加し、広帯域バー
スト・トラフィックとの総使用帯域が、伝送チャネルの
帯域を越えると、輻輳を生じるという問題がある。

【００８８】図３に示すのは、複数の送信局からの受信
局に対するデータ送信と各帯域との関係を示すもので、
図３の左側の複数の送信局がそれぞれの帯域でデータ送
信を任意のタイミングで実行すると、受信局側の使用帯
域グラフの斜線部に示す領域が伝送チャネル帯域を上回
ることになり、この結果、輻輳が発生することを示して
いる。

【００８９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は以上の事情
を考慮してなされたものであり、広帯域バースト・トラ
フィックの送信帯域を、他のトラフィックの使用帯域の
増加にあわせて、動的に制御し、伝送帯域の負荷に係わ
りなく、高い帯域利用効率、正確なデータ伝送を実行す
ることの可能なデータ伝送技術を提供することを目的と
している。

【００９０】

【課題を解決するための手段】広帯域バースト・トラフ
ィックとの多重に際して、輻輳を生じるのは、主に、従
来の狭帯域バースト・トラフィックであることに着目す
ると、以下のヒントが得られる。

【００９１】１）従来の狭帯域バースト・トラフィック
一本づつの使用帯域は、先述の通り比較的安定してい
る。つまり、広帯域バースト・トラフィックから見た、
他のトラフィックの使用帯域の増加は、新たな狭帯域バ
ースト・トラフィック発生が原因である。

【００９２】２）通常、狭帯域バースト・トラフィック
のように、連続した一連のパケットを伝送する場合に
は、接続指向の伝送が行われる。つまり、送受信バッフ
ァ等の資源をパケット毎に個別に確保するのではなく、
予め、一連のパケットに繰り返し使用する資源を確保し
ておく事で、パケット毎のオーバーヘッドを削減する。

【００９３】この為に、受信局と各送信局の間では、ト
ラフィック発生に先立ち、接続の為のメッセージが交換
される。

【００９４】３）狭帯域バースト・トラフィックを生じ
るアプリケーションは、例えば、ｆｔｐやｌｐｒ、また
は、ｒｐｒｉｎｔなどのように、パケット交換ネットワ
ーク毎に固定的であり限定可能である。

【００９５】本発明のデータ伝送装置およびデータ伝送
方法は、上記ヒントに基づき、新たな狭帯域バースト・
トラフィックの発生に先立ち、接続メッセージが送受信
局間で交換される事を利用し、その結果、総使用帯域の
増加が生じるまでの時間内に、広帯域バースト・トラフ
ィックの送信帯域を抑制する事で、制御遅れによる輻輳
を回避する。

【００９６】上述の目的を達成するために、本発明のデ
ータ伝送装置は、データ送信局と、データ受信局と、デ
ータ送信局からのデータ・パケットをデータ受信局に伝
送するデータ伝送チャネルとを含むデータ伝送装置にお
いて、データ送信局は、該データ送信局からデータ受信
局へのデータ伝送に使用するデータ伝送チャネルの送信
帯域をデータ受信局から指示される送信帯域に基づいて
制御する送信帯域制御手段と、該送信帯域制御手段によ
って制御された送信帯域に基づき、データ受信局に対し
てデータを送信するデータ送信手段とを有し、データ受
信局は、受信データ・パケット・トラフィックの伝送チ
ャネルの使用帯域を測定する使用帯域測定手段と、デー
タ受信局に対するデータを送信中であるデータ送信局以
外の他のデータ送信局からのデータ受信局に対する伝送
チャネルを使用した新たなデータ・パケット伝送に関す
る接続メッセージを検知する接続検知手段と、使用帯域
測定手段によって測定される現在の伝送チャネルの使用
帯域と、接続検知手段によって検知された接続メッセー
ジに基づく新たなデータ・パケット伝送によって生ずる
推定使用帯域との総和が伝送チャネルの帯域を超えない
ように、データ・パケットを送信中のデータ送信局の新
たな送信帯域を決定し、該決定された新たな送信帯域を
データ送信局に対して通知する送信帯域決定手段と、を
有することを特徴とする。

【００９７】また、本発明のデータ伝送装置におけるデ
ータ受信局は、アプリケーションに対応するプロトコル
識別子、および接続識別子のテーブルを有し、接続検知
手段は、受信パケット中に含まれるプロトコル識別子お
よび接続識別子に基づいてアプリケーションを特定し、
接続メッセージを検知することを特徴とする。

【００９８】また、本発明のデータ伝送装置におけるデ
ータ受信局における接続検知手段は、データ送受信を実
行するアプリケーションごとに設けられ、該各アプリケ
ーションにおける接続メッセージの交換により接続メッ
セージの検知を行うことを特徴とする。

【００９９】また、本発明のデータ伝送装置におけるデ
ータ受信局は、アプリケーション毎の推定使用帯域の対
応テーブルを有し、該対応テーブルに基づいて接続メッ
セージの検知されたアプリケーションの推定使用帯域を
判定する構成を有することを特徴とする。

【０１００】さらに、本発明のデータ伝送方法は、デー
タ送信局と、データ受信局と、データ送信局からのデー
タ・パケットをデータ受信局に伝送するデータ伝送チャ
ネルとを含むデータ伝送装置におけるデータ伝送方法に
おいて、データ受信局は、受信データ・パケット・トラ
フィックの伝送チャネルの使用帯域を測定する使用帯域
測定ステップと、データ受信局に対するデータを送信中
であるデータ送信局以外の他のデータ送信局からのデー
タ受信局に対する伝送チャネルを使用した新たなデータ
・パケット伝送に関する接続メッセージを検知する接続
検知ステップと、使用帯域測定手段によって測定される
現在の伝送チャネルの使用帯域と、接続検知手段によっ
て検知された接続メッセージに基づく新たなデータ・パ
ケット伝送によって生ずる推定使用帯域との総和が伝送
チャネルの帯域を超えないように、データ・パケットを
送信中のデータ送信局の新たな送信帯域を決定し、該決
定された新たな送信帯域をデータ送信局に対して通知す
る送信帯域決定ステップとを有し、データ送信局は、デ
ータ受信局の送信帯域決定ステップによって決定された
新たな送信帯域に基づいて、データ送信局からデータ受
信局へのデータ伝送に使用するデータ伝送チャネルの送
信帯域を制御する送信帯域制御ステップと、該送信帯域
制御ステップによって制御された送信帯域に基づき、デ
ータ受信局に対してデータを送信するデータ送信ステッ
プと、を有することを特徴とする。

【０１０１】また、本発明のデータ伝送方法におけるデ
ータ送信局における送信帯域制御ステップによるデータ
伝送帯域の変更は、データ受信局によって検知された接
続メッセージに基づく前記他の送信局からの新たなデー
タ・パケット伝送による伝送チャネルの使用帯域の増加
が発生する以前の時点に実行されることを特徴とする。

【０１０２】また、本発明のデータ伝送方法におけるデ
ータ受信局は、特定アプリケーションに対応するプロト
コル識別子、および接続識別子のテーブルを有し、デー
タ受信局における接続検知ステップは、受信パケット中
に含まれるプロトコル識別子および接続識別子に基づい
てアプリケーションを特定するステップを有する。

【０１０３】また、本発明のデータ伝送方法におけるデ
ータ受信局における接続検知ステップは、データ送受信
を実行するアプリケーションごとの接続メッセージの交
換ステップによって実行される。

【０１０４】また、本発明のデータ伝送方法におけるデ
ータ受信局は、アプリケーション毎の推定使用帯域の対
応テーブルを有し、該対応テーブルに基づいて接続メッ
セージの検知されたアプリケーションの推定使用帯域を
判定するステップを有する。

【０１０５】

【発明の実施の形態】本発明のデータ伝送装置における
一実施例の構成を図４に示す。

【０１０６】本発明のデータ伝送装置の主な構成要素
は、データ送信局、データ受信局、およびこれらデータ
送信局とデータ受信局間においてデータ伝送を行うデー
タ伝送チヤネルである。

【０１０７】本発明のデータ伝送装置における送信局
は、本発明のデータ伝送装置における受信局との間で、
広帯域バースト・トラフィックによるブロック伝送を行
い、送信帯域制御手段１を有する。

【０１０８】送信帯域制御手段１は、受信局から通知さ
れる伝送指示に従って、データ送信の開始およびデータ
送信の帯域変更等の制御を実行する。

【０１０９】本発明のデータ伝送装置における受信局
は、本発明のデータ伝送装置の送信局からの広帯域バー
スト・トラフィックと、その他の送信局からの従来のト
ラフィックとが、同一伝送チャネル上に多重されたパケ
ット・トラフィックを受信し、使用帯域測定手段２、接
続検知手段３、送信帯域決定手段４を有する。

【０１１０】使用帯域測定手段２は、伝送チャネルにて
多重され、受信局で受信されたパケット・トラフィック
による総使用帯域を測定する。

【０１１１】接続検知手段３は、従来の狭帯域バースト
・トラフィックの伝送開始に先行して行われる接続メッ
セージ交換を検知する。

【０１１２】送信帯域決定手段４は、広帯域バースト・
トラフィックの伝送開始時には、伝送チャネルにて多重
されたパケット・トラフィックによる使用帯域の測定結
果に基づき、広帯域バースト・トラフィックの送信帯域
の初期値を決定して、本発明のデータ伝送装置の送信局
へと指示する。

【０１１３】また、送信帯域決定手段４は、広帯域バー
スト・トラフィックの期間中に、接続メッセージの交換
が検知された場合には、広帯域バースト・トラフィック
の送信帯域の変更値を決定し、決定された変更値を本発
明のデータ伝送装置の送信局へ指示する。

【０１１４】送信局における送信帯域制御手段１の実施
例を図５により説明する。送信帯域制御手段１は、パケ
ット送信機能１１と、送信間隔計数機能１２を有する。

【０１１５】パケット送信機能１１は、アプリケーショ
ンの送信データＳ０１を、パケットに分割し、信号Ｓ０
２により、パケットごとに伝送チャネルに送信する。パ
ケットの送信は、送信間隔計数機能１２からの開始信号
Ｓ１１ごとに行われる。

【０１１６】送信間隔計数機能１２は、送信間隔ＴＴｘ
を計数毎に、パケット送信指示信号Ｓ１１をパケット送
信機能１１に通知する。計数のためのクロックは任意で
あり、伝送チャネルへの送信クロック、あるいは伝送チ
ャネルから引き込ん受信用クロックなどがある。送信間
隔ＴＴｘは、パケット長Ｌ、および、信号Ｓ０３で通知
される指示送信帯域ＲＴｘに対して、次の式で与えられ
る。

【０１１７】

【数２】ＴＴｘ＝Ｌ／ＲＴｘ

【０１１８】送信間隔ＴＴｘの初期値は無限大、つま
り、送信停止状態とする。送信計数機能は、ゼロより大
きい指示送信帯域ＲＴｘの指示を信号Ｓ０３により受け
る毎に、上式により対応する送信間隔Ｔを求め、以後は
間隔Ｔを計数するごとに、信号Ｓ１１により送信開始を
通知する。図６により上記動作を説明する。

【０１１９】図６において、送信帯域制御手段の動作が
スタート（ステップ６０１）すると、まず、送信間隔Ｔ
Ｔｘの初期値が無限大（∞）に設定（ステップ６０２）
される。次にステップ６０３、およびステップ６１１に
おいて、受信局からの信号による送信帯域ＲＴｘの指示
を待つ。ＴＴｘ＝∞、かつ受信局から送信局に対して送
信帯域ＲＴｘの指示がない間は、ステップ６０３とステ
ップ６１１間でループする。受信局から送信局に対して
送信帯域ＲＴｘの指示があると、ステップ６０４におい
て、送信間隔ＴＴｘが、パケット長Ｌ、および、指示送
信帯域ＲＴｘに基づいて、前出の式、ＴＴｘ＝Ｌ／ＲＴ
ｘにより決定される。ステップ６０５で計時すべき時間
ＴがＴ＝ＴＴｘに設定され、ステップ６０６において、
Ｔ＝Ｔ−ΔＣｌｏｃｋにより時間の計時がなされる。ス
テップ６０７で時間Ｔの経過が確認されると、ステップ
６０８に進み、パケットが送信される。ステップ６０７
で時間Ｔが経過しない場合は、ステップ６０３へ戻る。
ステップ６０８のパケット送信が終了すると、ステップ
６０９において再び、Ｔ＝ＴＴｘの設定がなされ、ステ
ップ６１０において伝送終了と判断されるまで、ステッ
プ６０３に戻り、次のパケット転送に関して同様のステ
ップが繰り返される。

【０１２０】次に使用帯域測定手段２の実施例を図７に
より説明する。使用帯域測定手段２は、パケット受信機
能２１と受信間隔計数機能２２を有する。

【０１２１】パケット受信機能２１は、受信局への伝送
チャネル上で多重されたパケットＳ０２の受信毎に、信
号Ｓ２１によりパケットの受信を通知する。受信された
パケットＳ０４はアプリケーションに出力される

【０１２２】受信間隔計数機能２２は、信号Ｓ２１によ
りパケット受信の通知を受けると、受信間隔ＴＲｘの計
数を開始し、以降は新たなパケットの受信が通知される
度に、信号Ｓ０５にて使用帯域ＲＲｘを出力する。使用
帯域ＲＲｘは、パケットＬ、および、受信間隔ＴＲｘに
対して、次の式で与えられる

【０１２３】

【数３】ＲＲｘ＝Ｌ／ＴＲｘ

【０１２４】次に接続検知手段３の実施例を図８により
説明する。接続検知手段３は、パケット検査機能３１を
有する。パケット検査機能３１は、伝送チヤネルを介し
て送付されるパケット中の接続メッセージの検出を実行
する。

【０１２５】特定アプリケーションの接続メッセージの
検知は、受信パケットのプロトコル識別子、および、接
続識別子を検査する事で可能である。各アプリケーショ
ンのデータは、パケット化され、階層化されたプロトコ
ルの機能を使って伝送されるため、一般に図９に示す構
造を持っている。すなわち、階層（Ｎ）のプロトコルの
情報には、１つ上位の階層（Ｎ＋１）プロトコルを指定
する情報が含まれており、これがプロトコル識別子であ
る。また、同時に複数のアプリケーションが、同一のプ
ロトコルを使用してデータ伝送を行う場合、パケットに
は宛先のアプリケーションを識別する為の情報が含まれ
ており、これが接続識別子である。接続識別子の例とし
ては、ＵＤＰやＴＣＰにおけるポート番号や、ＡＴＭに
おけるＶＰＩ／ＶＣＩ（仮想パス識別子／仮想チャネル
識別子）などがある。

【０１２６】パケット検査機能は、図１０に示す様な検
知すべき特定アプリケーションに対応するプロトコル識
別子、および、接続識別子のテーブルを保持し、受信パ
ケットＳ０５のプロトコル識別子、および、接続識別子
を検査して、両識別子がテーブル中のエントリに一致す
る場合に、接続メッセージを検知したアプリケーション
を信号Ｓ０６にて通知する。

【０１２７】また、接続検知手段の実施例として、受信
局上で狭帯域バースト・トラフィック伝送を行うアプリ
ケーション毎に設けられ、各アプリケーションにおい
て、接続メッセージの交換が行われた際に、明示的にこ
れを信号Ｓ０６に通知するようにしてもよい。

【０１２８】次に送信帯域決定手段４の実施例を図１１
により説明する。送信帯域決定手段４には、増加帯域推
定機能４１と、送信帯域指示機能４２がある。

【０１２９】増加帯域推定機能４１は、図１２に示す様
な、各アプリケーションに対応するトラフィック一本当
たりの使用帯域をテーブルに保持し、信号Ｓ０６にて、
接続メッセージが検知されると、これに対応する使用帯
域を求め、推定増加帯域として信号Ｓ４１にて通知す
る。

【０１３０】送信帯域指示機能４２は、信号Ｓ０５にて
通知される使用帯域を記憶し、広帯域バースト・トラフ
ィックの伝送開始に際しては、伝送チャネルの帯域から
使用帯域を引いた残りを指示送信帯域：ＲＴｘとして信
号Ｓ０３により指示し、これを記憶する。また、広帯域
バースト・トラフィックの伝送中に信号Ｓ４１にて推定
増加帯域が通知されると、広帯域バースト・トラフィッ
クの指示送信帯域の変更値：ＲＴｘ’を算出し直して、
信号Ｓ０３により指示し、これを記憶する。指示送信帯
域の変更値：ＲＴｘ’は、現在の指示送信帯域：ＲＴ
ｘ、伝送チャネルの帯域：Ｒｃｈａｎｎｅｌ、現在の使
用帯域：Ｒｃｕｒｒｅｎｔ、および、推定増加帯域：Ｒ
ｄｅｌｔａに対して、次の式で与えられる。

【０１３１】

【数４】ＲＴｘ’＝ＲＴｘ−（Ｒｃｕｒｒｅｎｔ＋Ｒｄ
ｅｌｔａ−Ｒｃｈａｎｎｅｌ）

【０１３２】現在の指示送信帯域：ＲＴｘが、上記式に
よって得られる送信帯域の変更値：ＲＴｘ’に変更さ
れ、パケット送信が実行されることにより、伝送チャネ
ルの帯域：Ｒｃｈａｎｎｅｌを超過する競合および輻輳
の防止が可能となる。

【０１３３】このように本発明のデータ伝送装置および
方法は、データ伝送の送信帯域を動的に制御するもので
あり、その効果は、伝送チャネルの利用率が高い場合に
顕著となる。本発明の効果を示すのが図１３である。従
来の輻輳制御方式では、伝送チャネルの利用率が高くな
るにつれ、急激に伝送効率が低下する。しかし、本発明
の構成によれば、伝送チャネルの利用率が高い状況にお
いても、使用帯域を考慮した帯域設定、変更が実行され
るため、伝送効率の低下は発生しないこととなる。

【０１３４】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のデータ
伝送装置およびデータ伝送方法によれば、広帯域バース
ト・トラフィックと、複数の送信局から各々任意のタイ
ミングで送信される従来のトラフィックを多重して伝送
を行う場合でも、広帯域バースト・トラフィックの送信
帯域を、他のトラフィックの使用帯域の増加に先駆け
て、動的に抑制する為、伝送チャネル帯域の１００％に
近い帯域使用率においても、制御遅れによる輻輳を回避
し、パケット消失を防ぐことで、高い伝送効率を得るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多重化バッファにおける輻輳の説明図であ
る。

【図２】トラフィック使用帯域と輻輳時のパケット
消失の関係の説明図である。

【図３】広帯域バースト・トラフィック伝送中の他
トラフィック使用帯域増加による輻輳の説明図である。

【図４】本発明のデータ伝送装置の手段構成の説明
図である。

【図５】送信帯域制御手段の実施例の説明図であ
る。

【図６】送信帯域制御手段の動作例の説明図であ
る。

【図７】使用帯域測定手段の実施例の説明図であ
る。

【図８】接続検知手段の実施例の説明図である。

【図９】パケットの構造の説明図である。

【図１０】監視パケットテーブルの説明図である。

【図１１】送信帯域決定手段の実施例の説明図であ
る。

【図１２】アプリケーション推定使用帯域テーブルの
説明図である。

【図１３】本発明の効果予測の説明図である。

【符号の説明】

１送信帯域制御手段２使用帯域測定手段３接続検知手段４送信帯域決定手段１１パケット送信機能１２送信間隔計数機能２１パケット受信機能２２受信間隔計数機能３１パケット検査機能４１増加帯域推定機能４２送信帯域指示機能Ｓ０１アプリケーションからの入力データＳ０２パケットＳ０３指示送信帯域通知Ｓ０４アプリケーションへの出力データＳ０５使用帯域通知Ｓ０６接続メッセージ検知通知Ｓ１１パケット送信指示Ｓ２１パケット受信通知Ｓ４１推定増加帯域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データ送信局と、データ受信局と、前記
データ送信局からのデータ・パケットを前記データ受信
局に伝送するデータ伝送チャネルとを含むデータ伝送装
置において、前記データ送信局は、該データ送信局から前記データ受信局へのデータ伝送に
使用する前記データ伝送チャネルの送信帯域を前記デー
タ受信局から指示される送信帯域に基づいて制御する送
信帯域制御手段と、該送信帯域制御手段によって制御された送信帯域に基づ
き、前記データ受信局に対してデータを送信するデータ
送信手段とを有し、前記データ受信局は、受信データ・パケット・トラフィックの前記伝送チャネ
ルの使用帯域を測定する使用帯域測定手段と、前記データ受信局に対するデータを送信中であるデータ
送信局以外の他のデータ送信局からの前記データ受信局
に対する前記伝送チャネルを使用した新たなデータ・パ
ケット伝送に関する接続メッセージを検知する接続検知
手段と、前記使用帯域測定手段によって測定される現在の前記伝
送チャネルの使用帯域と、前記接続検知手段によって検
知された接続メッセージに基づく新たなデータ・パケッ
ト伝送によって生ずる推定使用帯域との総和が前記伝送
チャネルの帯域を超えないように、データ・パケットを
送信中の前記データ送信局の新たな送信帯域を決定し、
該決定された新たな送信帯域を前記データ送信局に対し
て通知する送信帯域決定手段と、を有することを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項２】前記データ受信局は、アプリケーション
に対応するプロトコル識別子、および接続識別子のテー
ブルを有し、前記接続検知手段は、受信パケット中に含
まれるプロトコル識別子および接続識別子に基づいてア
プリケーションを特定し、前記接続メッセージを検知す
ることを特徴とする請求項１記載のデータ伝送装置。
【請求項３】前記データ受信局における前記接続検知
手段は、データ送受信を実行するアプリケーションごと
に設けられ、該各アプリケーションにおける接続メッセ
ージの交換により前記接続メッセージの検知を行うこと
を特徴とする請求項１記載のデータ伝送装置。
【請求項４】前記データ受信局は、アプリケーション
毎の推定使用帯域の対応テーブルを有し、該対応テーブ
ルに基づいて前記接続メッセージの検知されたアプリケ
ーションの推定使用帯域を判定する構成を有することを
特徴とする請求項２または３記載のデータ伝送装置。
【請求項５】データ送信局と、データ受信局と、前記
データ送信局からのデータ・パケットを前記データ受信
局に伝送するデータ伝送チャネルとを含むデータ伝送装
置におけるデータ伝送方法において、前記データ受信局は、受信データ・パケット・トラフィックの前記伝送チャネ
ルの使用帯域を測定する使用帯域測定ステップと、前記データ受信局に対するデータを送信中であるデータ
送信局以外の他のデータ送信局からの前記データ受信局
に対する前記伝送チャネルを使用した新たなデータ・パ
ケット伝送に関する接続メッセージを検知する接続検知
ステップと、前記使用帯域測定手段によって測定される現在の前記伝
送チャネルの使用帯域と、前記接続検知手段によって検
知された接続メッセージに基づく新たなデータ・パケッ
ト伝送によって生ずる推定使用帯域との総和が前記伝送
チャネルの帯域を超えないように、データ・パケットを
送信中の前記データ送信局の新たな送信帯域を決定し、
該決定された新たな送信帯域を前記データ送信局に対し
て通知する送信帯域決定ステップとを有し、前記データ送信局は、前記データ受信局の送信帯域決定ステップによって決定
された新たな送信帯域に基づいて、データ送信局からデ
ータ受信局へのデータ伝送に使用する前記データ伝送チ
ャネルの送信帯域を制御する送信帯域制御ステップと、該送信帯域制御ステップによって制御された送信帯域に
基づき、前記データ受信局に対してデータを送信するデ
ータ送信ステップと、を有することを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項６】前記データ送信局における送信帯域制御
ステップによるデータ伝送帯域の変更は、前記データ受
信局によって検知された接続メッセージに基づく前記他
の送信局からの新たなデータ・パケット伝送による前記
伝送チャネルの使用帯域の増加が発生する以前の時点に
実行されることを特徴とする請求項５記載のデータ伝送
方法。
【請求項７】前記データ受信局は、特定アプリケーシ
ョンに対応するプロトコル識別子、および接続識別子の
テーブルを有し、前記データ受信局における前記接続検
知ステップは、受信パケット中に含まれるプロトコル識
別子および接続識別子に基づいてアプリケーションを特
定するステップを有することを特徴とする請求項５また
は６記載のデータ伝送方法。
【請求項８】前記データ受信局における前記接続検知
ステップは、データ送受信を実行するアプリケーション
ごとの接続メッセージの交換ステップによって実行され
ることを特徴とする請求項５または６記載のデータ伝送
方法。
【請求項９】前記データ受信局は、アプリケーション
毎の推定使用帯域の対応テーブルを有し、該対応テーブ
ルに基づいて前記接続メッセージの検知されたアプリケ
ーションの推定使用帯域を判定するステップを有するこ
とを特徴とする請求項７または８記載のデータ伝送方
法。