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JP6660716B2 - Packet control device - Google Patents

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JP6660716B2
JP6660716B2 JP2015223589A JP2015223589A JP6660716B2 JP 6660716 B2 JP6660716 B2 JP 6660716B2 JP 2015223589 A JP2015223589 A JP 2015223589A JP 2015223589 A JP2015223589 A JP 2015223589A JP 6660716 B2 JP6660716 B2 JP 6660716B2
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拓也 三島
拓也 三島
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Description

本発明は、バッファを有するパケット制御装置に関し、より詳細には、バッファが溢れないようにパケットを廃棄するパケット制御装置に関するものである。   The present invention relates to a packet control device having a buffer, and more particularly, to a packet control device that discards packets so that the buffer does not overflow.

近年、通信を行うユーザ数の増加及びユーザ当りのトラヒック量の増大に伴い、パケット制御装置において効率的な輻輳制御機能の実装が重要となってきている。輻輳制御を実現する手法の一つとしてはRED(Random Early Detection)が挙げられる(例えば、非特許文献1参照)。   In recent years, with the increase in the number of users performing communication and the amount of traffic per user, it has become important to implement an efficient congestion control function in a packet control device. One of the techniques for realizing congestion control is RED (Random Early Detection) (for example, see Non-Patent Document 1).

REDは、パケット制御装置に到着するパケットを、バッファに格納する前に、設定された廃棄確率(パケットが廃棄される確率)に基づいてランダムに廃棄することで、バッファの溢れを回避する輻輳制御を行う。REDは、バッファ内に蓄積されたデータ量であるバッファ蓄積量を定期的に観測し、観測したバッファ蓄積量から上記廃棄確率を算出しており、上記廃棄確率はそのパケットを送信するユーザに依らず決定される。よって、REDでは、各ユーザ間で同一の廃棄確率となり、ユーザ間の公平性が確保される。   The RED performs congestion control for avoiding buffer overflow by randomly discarding a packet arriving at a packet control device based on a set discard probability (probability of discarding a packet) before storing the packet in a buffer. I do. The RED periodically observes the buffer accumulation amount, which is the amount of data accumulated in the buffer, and calculates the drop probability from the observed buffer accumulation amount. The drop probability depends on the user who transmits the packet. Is determined. Therefore, in RED, the same discard probability is obtained for each user, and fairness between users is ensured.

REDは、廃棄確率の算出に複雑な演算処理が必要となることから、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせた手法で元来実現されてきた。しかし、この手法では、処理速度に大幅な時間を要することから、近年増加傾向にあるトラヒック量に対応できないことが予想される。   Since the RED requires complicated arithmetic processing to calculate the discard probability, it has been originally realized by a method combining hardware and software. However, it is expected that this method cannot cope with the traffic volume that has been increasing in recent years, since the processing speed requires a long time.

この問題に対し、特許文献1では、ハードウェアのみでREDを実現する手法が提案されている。特許文献1に記載のパケット処理装置では、REDをハードウェアで実現するにあたり、廃棄確率の算出に用いるバッファ蓄積量の移動平均値を、均等な間隔の閾値で閾値処理し、閾値処理した結果に対応する廃棄確率の値を、ルックアップテーブルを参照して得ている。このルックアップテーブルは、各閾値で区切られた区間のそれぞれに廃棄確率の値を関連付けたものである。以上のように、このパケット処理装置では、廃棄確率を求めるために、予め定められた均等な間隔での閾値処理とルックアップテーブルを用いた参照処理を採用することにより、限られたハードウェアリソースで効率的にREDを実現する。   To solve this problem, Patent Literature 1 proposes a method of implementing RED using only hardware. In the packet processing device described in Patent Document 1, when realizing RED by hardware, the moving average value of the buffer accumulation amount used for calculating the discard probability is subjected to threshold processing at evenly spaced thresholds, and the result of the threshold processing is obtained. The value of the corresponding drop probability is obtained by referring to a look-up table. This look-up table associates the values of the discard probabilities with each of the sections divided by each threshold value. As described above, in this packet processing apparatus, in order to obtain the discard probability, the threshold processing at predetermined equal intervals and the reference processing using the look-up table are employed, thereby limiting the hardware resources. RED can be realized efficiently.

特開2005−94392号公報JP 2005-94392 A

S. Floyd and V. Jacobson, “Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance”, IEEE/ACM Trans. on Networking, vol.1, pp.397−413, Aug. 1993.S. Floyd and V. Jacobson, "Random Early Detection Gateways for Congestion Aidance," IEEE / ACM Trans. on Networking, vol. 1 pp. 397-413, Aug. 1993.

しかしながら、特許文献1に記載のパケット処理装置は、閾値処理で用いる閾値の間隔が均等であり、かつREDとの処理速度の差を大きくするためには間隔をある程度広くする必要がある。これらの要因から、このパケット処理装置では、バッファ蓄積量の移動平均値の分布が特定の範囲に集中する場合に、トラヒック条件によっては、REDの利点の一つであるユーザ間の公平性が十分に確保できない。具体的には、ある閾値の近辺に移動平均値の分布が集中する場合には、バッファ蓄積量の微小な増減で廃棄確率に大きな差が発生することになり、特定ユーザのパケットが到着した時のみバッファ蓄積量が僅かに増加するトラヒック条件を想定すると、同ユーザのパケットのみ廃棄確率が高くなり、他のユーザとの間に不公平が生じる。   However, in the packet processing device described in Patent Literature 1, the intervals of the thresholds used in the threshold processing are equal, and the intervals need to be increased to some extent in order to increase the difference in processing speed from RED. Due to these factors, in this packet processing apparatus, when the distribution of the moving average value of the buffer accumulation amount is concentrated in a specific range, fairness among users, which is one of the advantages of RED, is not sufficient depending on traffic conditions. Cannot be secured. Specifically, when the distribution of the moving average value is concentrated around a certain threshold, a small difference in the buffer accumulation amount causes a large difference in the discard probability, and when the packet of the specific user arrives, Assuming a traffic condition in which only the buffer accumulation amount slightly increases, only the packet of the same user has a high discard probability, causing unfairness with other users.

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッファを有するパケット制御装置において、バッファが溢れないように到着パケットを廃棄するに際し、パケットを送信するユーザ間に不公平が生じ難いようにすることにある。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a packet control device having a buffer between users who transmit packets when discarding an incoming packet so that the buffer does not overflow. The goal is to make injustice less likely.

本発明のパケット制御装置は、到着したパケットから廃棄確率に応じた量のパケットを廃棄するパケット廃棄部と、前記到着したパケットの内の、前記パケット廃棄部で廃棄されなかったパケットを一時的に蓄積してから出力するバッファと、前記バッファに蓄積されている前記パケットの蓄積量の移動平均値を逐次算出する平均値算出部と、前記平均値算出部で逐次算出された複数の移動平均値のうちの、現在の移動平均値と同じ値を持つ過去の移動平均値の算出時点を含む算出期間についての頻度分布を生成する統計処理部と、前記統計処理部で生成された前記頻度分布に応じて、前記移動平均値についての複数の閾値を決定する閾値決定部と、前記閾値決定部で決定された前記複数の閾値によって区切られた複数の区間のいずれかに、前記平均値算出部で算出された前記移動平均値を分類する閾値処理を実行し、前記閾値処理の結果に応じて前記廃棄確率を決定する確率決定部とを有することを特徴とする。 The packet control device of the present invention includes a packet discarding unit that discards an amount of packets according to a drop probability from an arriving packet, and temporarily stores packets that have not been discarded by the packet discarding unit among the arriving packets. A buffer for outputting after accumulation, an average value calculation unit for sequentially calculating a moving average value of the accumulation amount of the packets stored in the buffer, and a plurality of moving average values sequentially calculated by the average value calculation unit Among the statistical processing unit that generates a frequency distribution for a calculation period including the calculation time point of the past moving average value having the same value as the current moving average value, and the frequency distribution generated by the statistical processing unit Accordingly, a threshold value determining unit that determines a plurality of threshold values for the moving average value, and one of a plurality of sections divided by the plurality of threshold values determined by the threshold value determining unit, Perform serial threshold for classifying the moving average value calculated by the average value calculating unit process, characterized by having a probability determination unit configured to determine the drop probability according to the result of the threshold processing.

本発明によれば、バッファを有し、バッファが溢れないように到着パケットを廃棄することが可能なパケット制御装置において、バッファ蓄積量の移動平均値の頻度分布に基づき移動平均値についての複数の閾値を決定し、それらの閾値を用いて廃棄確率を決定するため、パケットを送信するユーザ間に不公平が生じ難くなる。   According to the present invention, in a packet control device having a buffer and capable of discarding arriving packets so that the buffer does not overflow, a plurality of moving average values based on a frequency distribution of a moving average value of a buffer accumulation amount are provided. Since the thresholds are determined and the drop probability is determined using the thresholds, unfairness is unlikely to occur between users who transmit packets.

本発明の実施の形態1に係るパケット制御装置の一構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a packet control device according to Embodiment 1 of the present invention. 比較例1におけるバッファ蓄積量の移動平均値と廃棄確率の関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a moving average value of a buffer accumulation amount and a discard probability in Comparative Example 1. 比較例2におけるバッファ蓄積量の移動平均値と廃棄確率の関係を、比較例1の関係と比較して示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between a moving average value of a buffer accumulation amount and a discard probability in Comparative Example 2 in comparison with a relationship in Comparative Example 1. 比較例2におけるバッファ蓄積量の移動平均値と廃棄確率との関係を示す近似廃棄確率テーブルを示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an approximate discard probability table indicating a relationship between a moving average value of a buffer accumulation amount and a discard probability in Comparative Example 2. 図1のパケット制御装置における統計処理部で生成される頻度分布の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a frequency distribution generated by a statistical processing unit in the packet control device of FIG. 1. 図1のパケット制御装置において決定される閾値と廃棄確率候補値の関係の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a relationship between a threshold value determined in the packet control device of FIG. 1 and a drop probability candidate value. 本発明の実施の形態1に係るパケット制御装置の他の構成例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating another configuration example of the packet control device according to the first embodiment of the present invention. 図7のパケット制御装置におけるテーブル更新処理の一例を示すフローチャートである。8 is a flowchart illustrating an example of a table update process in the packet control device of FIG. 7; 図8のテーブル更新処理により更新されたテーブルの一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a table updated by the table updating process of FIG. 8; 本発明の実施の形態2に係るパケット制御装置で時間情報とともに蓄積されたバッファ蓄積量の移動平均値の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a moving average value of a buffer accumulation amount accumulated along with time information in the packet control device according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2に係るパケット制御装置で閾値の決定に用いる頻度分布の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a frequency distribution used for determining a threshold value in the packet control device according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態3に係るパケット制御装置の一構成例を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of a packet control device according to a third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態3に係るパケット制御装置の他の構成例を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing another configuration example of the packet control device according to the third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1〜3に係るパケット制御装置の他の構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating another configuration example of the packet control device according to the first to third embodiments of the present invention.

以下、本発明の各実施の形態に係るパケット制御装置について、図面を参照しながら説明する。本発明に係るパケット制御装置は、パケットで信号やデータが送信される様々なプロトコルを採用したネットワークにおいて、トラヒックの輻輳を回避するために設置することができる。このパケット制御装置は、好適にはルータ又はサーバ装置などのゲートウェイ装置に組み込まれるが、例えばテレビ装置又は音声再生装置等の様々な電子機器におけるパケット入力部に組み込むこともできる。   Hereinafter, a packet control device according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The packet control device according to the present invention can be installed to avoid traffic congestion in a network that employs various protocols in which signals and data are transmitted in packets. This packet control device is preferably incorporated in a gateway device such as a router or a server device, but can also be incorporated in a packet input unit in various electronic devices such as a television device or an audio playback device.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るパケット制御装置の一構成例を示すブロック図である。図1において、太線の矢印はパケットの流れ、細線の矢印は制御情報の流れを示している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the packet control device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a thick arrow indicates a flow of a packet, and a thin arrow indicates a flow of control information.

図1で例示するパケット制御装置1は、パケット廃棄部11、パケット収容部として機能するバッファ12、平均値算出部13、確率決定部14、統計処理部15、及び閾値決定部16を有する。また、パケット制御装置1はその全体を制御する制御部(図示せず)を有するように構成しておいてもよい。パケット制御装置1に到着するパケットは、パケット廃棄部11及びバッファ12を経由して、パケット制御装置1から出力される。   The packet control device 1 illustrated in FIG. 1 includes a packet discarding unit 11, a buffer 12 functioning as a packet storage unit, an average value calculating unit 13, a probability determining unit 14, a statistical processing unit 15, and a threshold determining unit 16. Further, the packet control device 1 may be configured to have a control unit (not shown) for controlling the whole. The packet arriving at the packet control device 1 is output from the packet control device 1 via the packet discarding unit 11 and the buffer 12.

パケット廃棄部11は、確率決定部14にて決定された廃棄確率に応じた量、パケット制御装置1に到着したパケット、つまりパケット制御装置1に入力されたパケットを廃棄する。パケット廃棄部11は、到着したパケットから上記廃棄確率に応じた量のパケットを廃棄すればよく、上記廃棄確率に従ってランダムに廃棄対象とするのか通過対象とするのかを選択してもよいし、上記廃棄確率に合うような一定周期で廃棄対象を選択するなどしてもよい。   The packet discarding unit 11 discards a packet arriving at the packet control device 1, that is, a packet input to the packet control device 1, in an amount according to the discard probability determined by the probability determining unit 14. The packet discarding unit 11 may discard an amount of packets from the arrived packet according to the discard probability. The packet discarding unit 11 may randomly select a packet to be discarded or a passage target according to the discard probability. A discard target may be selected at a fixed cycle that matches the discard probability.

バッファ12は、上記到着したパケットの内の、パケット廃棄部11で廃棄されなかったパケットを一時的に蓄積してから出力する。つまり、バッファ12は、パケット廃棄部11にて廃棄されずに通過されたパケットをパケット制御装置1から出力されるまで保持する。なお、バッファ12は、例えばFIFO(First In, First Out)でパケットを出力すればよいが、これに限ったものではない。また、バッファ12の容量、並びにパケット制御装置1におけるパケットの出力タイミングは、例えば、パケット制御装置1の後段に接続する装置での処理がオーバーフローしないように決めておけばよい。   The buffer 12 temporarily stores packets that have not been discarded by the packet discarding unit 11 among the arrived packets, and then outputs the packets. That is, the buffer 12 holds a packet that has passed without being discarded by the packet discarding unit 11 until it is output from the packet control device 1. Note that the buffer 12 may output the packet by, for example, FIFO (First In, First Out), but is not limited thereto. In addition, the capacity of the buffer 12 and the output timing of the packet in the packet control device 1 may be determined, for example, so that the process in a device connected to the subsequent stage of the packet control device 1 does not overflow.

平均値算出部13は、バッファ12に蓄積されているパケットの蓄積量(以下、バッファ蓄積量と称す)の平均値を逐次算出する。ここで算出される平均値は、時系列データに基づき、予め定めた算出間隔で逐次算出される平均値、つまり移動平均値を意味する。ここで、平均値算出部13は、バッファ12の蓄積量、或いは蓄積可能な残量を上記算出間隔で計測(監視)しておけばよい。若しくは、バッファ12が上記蓄積量又は上記残量の計測を行い、その計測結果を平均値算出部13に渡すようにしてもよい。また、他の実施の形態も含め、以下ではバッファ蓄積量に基づき、様々な処理を行うが、バッファ12の残量に基づき移動平均値を間接的に取得する処理についても本発明の概念に含まれる。   The average value calculation unit 13 sequentially calculates the average value of the accumulation amount of packets accumulated in the buffer 12 (hereinafter, referred to as a buffer accumulation amount). The average value calculated here means an average value sequentially calculated at predetermined calculation intervals based on the time-series data, that is, a moving average value. Here, the average value calculation unit 13 may measure (monitor) the accumulation amount of the buffer 12 or the remaining amount that can be accumulated at the above-described calculation interval. Alternatively, the buffer 12 may measure the accumulation amount or the remaining amount, and pass the measurement result to the average calculation unit 13. In the following, various processes are performed based on the buffer accumulation amount, including other embodiments, but the process of indirectly acquiring the moving average value based on the remaining amount of the buffer 12 is also included in the concept of the present invention. It is.

確率決定部14は、上記廃棄確率を算出するか、或いは後述のテーブルを用いるなどして抽出することで上記廃棄確率を決定する。上記廃棄確率は、トラヒックの輻輳回避を図るために、バッファ12を溢れさせずバッファ12の容量に応じた適切な割合で、到着パケットを廃棄するように決定される。この決定方法の詳細については後述する。   The probability determination unit 14 determines the above-mentioned discard probability by calculating the above-mentioned discard probability or extracting the discard probability using a table described later. The discard probability is determined so that the incoming packets are discarded at an appropriate ratio according to the capacity of the buffer 12 without overflowing the buffer 12 in order to avoid traffic congestion. Details of this determination method will be described later.

統計処理部15は、平均値算出部13で逐次算出された複数の移動平均値についての頻度分布(度数分布)を生成する。頻度分布の生成間隔は、平均値算出部13における移動平均値の算出間隔と同じであってもよいが、それより大きくしておくことが処理負荷低減の点から好ましい。また、統計処理部15は、頻度分布の生成のために、内部に記憶部15aを有し、その記憶部15aに、平均値算出部13で逐次算出された複数の移動平均値を入力して蓄積(保持)しておく。記憶部15aは統計処理部15の外部に設けられていてもよい。   The statistical processing unit 15 generates a frequency distribution (frequency distribution) for a plurality of moving average values sequentially calculated by the average value calculation unit 13. The generation interval of the frequency distribution may be the same as the calculation interval of the moving average value in the average value calculation unit 13, but it is preferable to make the interval longer than that in order to reduce the processing load. Further, the statistical processing unit 15 has a storage unit 15a therein for generating a frequency distribution, and inputs a plurality of moving average values sequentially calculated by the average value calculation unit 13 to the storage unit 15a. Store (hold). The storage unit 15a may be provided outside the statistical processing unit 15.

閾値決定部16は、統計処理部15で生成された頻度分布の情報(統計情報と称す)を入力し、その頻度分布に応じて、バッファ蓄積量の移動平均値についての複数の閾値を決定する。そして、確率決定部14は、閾値決定部16で決定された複数の閾値によって区切られた複数の区間のいずれかに、平均値算出部13で算出された移動平均値を分類する閾値処理を実行し、その閾値処理の結果(つまり分類結果)に応じてパケット廃棄部11で使用する上記廃棄確率を決定する。確率決定部14は、基本的に平均値算出部13での移動平均値の算出間隔と同じ間隔で閾値処理を行って上記廃棄確率を決定すればよいが、その算出間隔より長い確率決定間隔でそれらの処理を実行してもよい。   The threshold determining unit 16 receives information on the frequency distribution (referred to as statistical information) generated by the statistical processing unit 15 and determines a plurality of thresholds for the moving average value of the buffer accumulation amount according to the frequency distribution. . Then, the probability determining unit 14 performs a threshold process of classifying the moving average calculated by the average calculating unit 13 into one of the plurality of sections divided by the plurality of thresholds determined by the threshold determining unit 16. Then, the discarding probability used in the packet discarding unit 11 is determined according to the result of the threshold processing (that is, the classification result). The probability determination unit 14 may perform the threshold processing at the same interval as the calculation interval of the moving average value in the average value calculation unit 13 to determine the above-described discard probability, but at a probability determination interval longer than the calculation interval. You may perform those processes.

本実施の形態における上記廃棄確率の決定について具体的に説明する前に、図2〜図4を参照しながら、REDに関する比較例1及び2について説明する。図2は、比較例1におけるバッファ蓄積量の移動平均値と廃棄確率の関係を示す図である。図3は、比較例2におけるバッファ蓄積量の移動平均値と廃棄確率の関係を、比較例1の関係と比較して示す図、図4は、比較例2におけるバッファ蓄積量の移動平均値と廃棄確率との関係を示す近似廃棄確率テーブルを示す図である。   Before specifically describing the determination of the discard probability in the present embodiment, comparative examples 1 and 2 relating to RED will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the moving average value of the buffer accumulation amount and the discard probability in Comparative Example 1. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the moving average value of the buffer accumulation amount and the discard probability in Comparative Example 2 in comparison with the relationship of Comparative Example 1, and FIG. It is a figure showing an approximate discard probability table which shows a relation with a discard probability.

比較例1のパケット制御装置は、バッファ蓄積量の移動平均値を基に、パケットの廃棄確率を決定する。なお、ここでのバッファ蓄積量の移動平均値は、バッファ蓄積量の移動平均値をQav、現在のバッファ蓄積量をQ、重み係数をwとして、以下の式(1)にて定義される。
Qav←(1−w)×Qav+w×Q (1)
The packet control device of Comparative Example 1 determines the packet discard probability based on the moving average value of the buffer accumulation amount. Here, the moving average value of the buffer accumulation amount is defined by the following equation (1), where Qav is the moving average value of the buffer accumulation amount, Q is the current buffer accumulation amount, and w is the weighting factor.
Qav ← (1-w) × Qav + w × Q (1)

また、図2に示すように比較例1では、バッファ蓄積量が最小閾値minTHを下回る場合、パケットが全く廃棄されず(廃棄確率が0%となり)、バッファ蓄積量が最大閾値maxTHを上回る場合、パケットが全て廃棄される(廃棄確率が100%となる)。バッファ蓄積量がminTH以上、maxTH以下の場合には、図2の廃棄確率直線Krで示したようなバッファ蓄積量の値に応じた廃棄確率に基づき、パケットが廃棄される。なお、図2において、maxPは最大閾値maxTHにおける廃棄確率であり、廃棄確率直線Krの傾きを決定するパラメータである。   Also, as shown in FIG. 2, in Comparative Example 1, when the buffer storage amount is less than the minimum threshold minTH, no packet is discarded (discard probability becomes 0%), and when the buffer storage amount exceeds the maximum threshold maxTH, All the packets are discarded (the discard probability becomes 100%). When the buffer accumulation amount is not less than minTH and not more than maxTH, the packet is discarded based on the discard probability according to the value of the buffer accumulation amount as indicated by the discard probability line Kr in FIG. In FIG. 2, maxP is the discard probability at the maximum threshold value maxTH, and is a parameter that determines the slope of the discard probability line Kr.

一方で、比較例2のパケット制御装置は、近似廃棄確率テーブルと呼ばれる、バッファ蓄積量の移動平均値と廃棄確率を関連付けたテーブルを用いて、比較例1における廃棄確率を算出している。この近似廃棄確率テーブルは、比較例1の3つのパラメータminTH,maxTH,maxPを基に予め生成されている。具体的には、この近似廃棄確率テーブルは、基本的に比較例1の最小閾値minTHと最大閾値maxTHの間のバッファ蓄積量をN等分して得られる、図3の廃棄確率線Kpで示したようなバッファ蓄積量の移動平均値と廃棄確率の関係を予めテーブル化したものであり、図4で示すような近似廃棄確率テーブルである。例えば、比較例2のパケット制御装置は、予め定められた図4の近似廃棄確率テーブルを参照し、現在のバッファ蓄積量の移動平均値が70.00%の場合、廃棄確率候補値の中から37.5%を選択して廃棄確率に設定し、その廃棄確率に従い到着パケットを廃棄する。なお、図4では簡略化して記述しているが、バッファ蓄積量の移動平均値は、例えば2行目で56.25(%)以上、62.50(%)未満を指しており、他の行も同様である。但し、図4の最下行については移動平均値が100.00(%)を指す。   On the other hand, the packet control device of Comparative Example 2 calculates the discard probability in Comparative Example 1 using a table called an approximate discard probability table, which associates the moving average value of the buffer accumulation amount with the discard probability. This approximate discard probability table is generated in advance based on the three parameters minTH, maxTH, and maxP of Comparative Example 1. Specifically, this approximate discard probability table is basically indicated by a discard probability line Kp in FIG. 3 obtained by dividing the buffer accumulation amount between the minimum threshold minTH and the maximum threshold maxTH of Comparative Example 1 into N equal parts. The relationship between the moving average value of the buffer accumulation amount and the discard probability is tabulated in advance, and is an approximate discard probability table as shown in FIG. For example, the packet control device of Comparative Example 2 refers to the predetermined approximate discard probability table of FIG. 4 and, when the moving average value of the current buffer storage amount is 70.00%, from among the discard probability candidate values. 37.5% is selected and set as the drop probability, and the arriving packet is dropped according to the drop probability. In FIG. 4, the moving average value of the buffer accumulation amount is, for example, 56.25 (%) or more and less than 62.50 (%) in the second row, and is simply described. The same is true for rows. However, the moving average value of the bottom row in FIG. 4 indicates 100.00 (%).

ここで、図3において、例えば図中の領域Raのような閾値近辺の特定の領域にバッファ蓄積量の移動平均値の分布が集中する場合について、廃棄確率線Kpを比較例1の廃棄確率直線Krと比較する。領域Raにおいて、比較例1における廃棄確率の差Drは小さいが、比較例2における廃棄確率の差Dpは大きくなっており、これは比較例2のパケット制御装置が等間隔でN段階に閾値処理しているため、並びに分布とは無関係に予め定められた固定の閾値群で閾値処理を実行しているためである。よって、比較例1においては、上記の分布が領域Raに集中する場合でも、到着するパケット間で廃棄確率に大きな差が発生しないため、どのようなトラヒック条件でもユーザ間に不公平は生じない。一方で、比較例2においては、上記の分布が領域Raに集中する場合、バッファ蓄積量の微小な増減で廃棄確率に量子化に起因する大きな差が生じることから、到着するパケット間で廃棄確率に大きな差が発生するため、特定ユーザのパケットが比較例2のパケット制御装置に到着した時のみバッファ蓄積量が僅かに増加するトラヒック条件を想定すると、同ユーザのパケットのみ廃棄確率が高くなり、パケットを送信するユーザ間で不公平が生じる。   Here, in FIG. 3, for example, when the distribution of the moving average value of the buffer accumulation amount is concentrated in a specific area near the threshold value such as the area Ra in the figure, the discard probability line Kp is changed to the discard probability line of Comparative Example 1. Compare with Kr. In the region Ra, the difference Dr of the drop probability in the comparative example 1 is small, but the difference Dp of the drop probability in the comparative example 2 is large. This is because the packet control device of the comparative example 2 performs the threshold processing at N steps at equal intervals. This is because the threshold processing is performed with a predetermined fixed threshold group irrespective of the distribution. Therefore, in Comparative Example 1, even when the distribution is concentrated in the area Ra, since there is no large difference in the drop probability between arriving packets, there is no unfairness among users under any traffic conditions. On the other hand, in Comparative Example 2, when the above distribution is concentrated in the area Ra, a small difference in the buffer accumulation amount causes a large difference in the discard probability due to the quantization, so that the discard probability between the arriving packets is large. Assuming a traffic condition in which the buffer storage amount slightly increases only when the packet of the specific user arrives at the packet control device of Comparative Example 2, the probability of discarding only the packet of the same user increases, Unfairness occurs between users sending packets.

このような不公平性を低減させるために、本実施の形態では、上述したようにバッファ蓄積量の移動平均値の頻度分布に応じて複数の閾値を決定してそれらの閾値を用いて廃棄確率を決定する。以下、図5及び図6を併せて参照しながら、このような処理について具体例を挙げて説明する。図5は、パケット制御装置1における統計処理部15で生成される頻度分布の一例を示す図、図6は、パケット制御装置1において決定される閾値と廃棄確率候補値の関係の一例を示す図である。   In order to reduce such unfairness, in the present embodiment, as described above, a plurality of thresholds are determined according to the frequency distribution of the moving average value of the buffer accumulation amount, and the discard probability is determined using those thresholds. To determine. Hereinafter, such processing will be described with a specific example while referring to FIGS. 5 and 6 together. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a frequency distribution generated by the statistical processing unit 15 in the packet control device 1, and FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a relationship between a threshold value determined in the packet control device 1 and a discard probability candidate value. It is.

まず、平均値算出部13は、上述したようにバッファ蓄積量の移動平均値を算出するが、その移動平均値の算出式としては式(1)が利用できる。本実施の形態では、この算出式の代わりに他の種類の重み付け手法を適用した算出式を採用することもできる。但し、式(1)の演算は、平均値算出部13をハードウェアで構成できる点、及び過去の移動平均値と現在のバッファ蓄積量のみから実行できるため処理速度が速い点から望ましい。   First, the average value calculation unit 13 calculates the moving average value of the buffer accumulation amount as described above, and Expression (1) can be used as a calculation formula of the moving average value. In the present embodiment, a calculation formula to which another type of weighting method is applied may be employed instead of the calculation formula. However, the calculation of equation (1) is desirable because the average value calculation unit 13 can be configured by hardware, and the processing speed is high because it can be executed only from the past moving average value and the current buffer accumulation amount.

式(1)を利用する場合、平均値算出部13は、その内部又は外部に、過去の移動平均量を格納しておき、移動平均値を算出する度に上書きするような移動平均値記憶部(図示せず)を設けておけばよい。また、式(1)では過去のバッファ蓄積量が算出結果に影響を与える式となっているが、遠い過去のバッファ蓄積量の影響はその値に重み付け係数(1−w)が累積されるため少ない。他の種類の重み付け手法を適用する場合にも、平均値算出部13の内部又は外部に、現在までの過去のバッファ蓄積量を記憶する蓄積量記憶部(図示せず)を設けておけばよく、これにより、現在のバッファ蓄積量の移動平均値を算出時には平均値算出部13がその蓄積量記憶部に記憶されたバッファ蓄積量を読み出すことができる。   When using the equation (1), the average value calculating unit 13 stores a past moving average amount inside or outside thereof, and overwrites the moving average value every time the moving average value is calculated. (Not shown) may be provided. Further, in the equation (1), the past buffer accumulation amount affects the calculation result. However, the effect of the distant past buffer accumulation amount is that the weighting coefficient (1-w) is accumulated in the value. Few. Even when another type of weighting method is applied, a storage amount storage unit (not shown) for storing the past buffer storage amount up to the present may be provided inside or outside the average value calculation unit 13. Thus, when calculating the moving average value of the current buffer storage amount, the average value calculation unit 13 can read the buffer storage amount stored in the storage amount storage unit.

式(1)を利用する場合には現在までのバッファ蓄積量を全て反映させることを前提とし、また、上記蓄積量記憶部が現在までの全てのバッファ蓄積量を記憶することを前提として説明した。しかし、平均値算出部13は、現在の移動平均値の算出に際し、過去の全てのバッファ蓄積量を用いなくてもよい。式(1)を採用する場合には、例えばパケット制御装置1に別途設けたリセットボタンの押下により、或いは電源オフ後の電源オンにより、平均値算出部13等が、上記移動平均値記憶部に記憶された過去の移動平均値のデータも消去するようにすればよい。式(1)のような過去の移動平均値をそのまま利用するのではなく、過去のバッファ蓄積量のデータを利用する方式で現在の移動平均値を算出する場合、上記リセットボタン或いは電源オフ後の電源オンにより、平均値算出部13等が、蓄積量記憶部に記憶された過去のバッファ蓄積量のデータを消去するようにすればよい。この代替処理として、平均値算出部13が、上記蓄積量記憶部に現在から一定期間前までの過去のバッファ蓄積量を記憶するように、つまりそれ以前のバッファ蓄積量を消去していくようにしておいてもよい。なお、パケット制御装置1において、記憶部15aと上記移動平均値記憶部又は上記蓄積量記憶部は共通の記憶装置を利用することができる。   In the case of using the expression (1), the description has been made on the assumption that all buffer storage amounts up to the present are reflected, and on the assumption that the storage amount storage unit stores all buffer storage amounts up to the present. . However, the average value calculation unit 13 does not have to use all the past buffer accumulation amounts when calculating the current moving average value. When the equation (1) is employed, for example, when the reset button separately provided in the packet control device 1 is pressed or when the power is turned on after the power is turned off, the average value calculation unit 13 and the like are stored in the moving average value storage unit. The stored past moving average value data may be deleted. When calculating the current moving average value by using the past buffer accumulated amount data instead of using the past moving average value as it is in Expression (1), the reset button or the power-off state after the power is turned off is used. When the power is turned on, the average value calculation unit 13 and the like may delete the data of the past buffer storage amount stored in the storage amount storage unit. As an alternative process, the average value calculation unit 13 stores the past buffer storage amount from the present to a certain period before in the storage amount storage unit, that is, deletes the buffer storage amount before that. You may keep it. In the packet control device 1, the storage unit 15a and the moving average value storage unit or the accumulation amount storage unit can use a common storage device.

平均値算出部13で逐次算出された移動平均値は、確率決定部14及び統計処理部15に逐次出力される。統計処理部15は、これらの移動平均値を記憶部15aに記憶し、記憶された移動平均値について、頻度分布を生成する。この頻度分布としては、図5で例示するようなヒストグラム(度数分布図)であってもよいし、例示したヒストグラムを図示できるような、ビンBの値(移動平均値)とその頻度値とを関連付けたルックアップテーブル(以下、頻度テーブルと称す)であってもよい。但し、後述する閾値決定処理は少なくとも頻度テーブルがあれば実行できるため、頻度テーブルを生成するだけで十分である。なお、図5の縦軸は、バッファ12におけるバッファ蓄積量の移動平均値の頻度(発生頻度)であり、全ユーザ(具体的には全ユーザの端末)から送信されたパケットについての合計の頻度を表している。   The moving average values sequentially calculated by the average value calculation unit 13 are sequentially output to the probability determination unit 14 and the statistical processing unit 15. The statistical processing unit 15 stores these moving average values in the storage unit 15a, and generates a frequency distribution for the stored moving average values. The frequency distribution may be a histogram (frequency distribution diagram) as illustrated in FIG. 5 or a bin B value (moving average value) and its frequency value, as illustrated in the illustrated histogram. An associated lookup table (hereinafter, referred to as a frequency table) may be used. However, since a threshold value determination process described later can be executed if there is at least a frequency table, it is sufficient to generate a frequency table. The vertical axis in FIG. 5 represents the frequency (occurrence frequency) of the moving average value of the buffer accumulation amount in the buffer 12, and the total frequency of packets transmitted from all users (specifically, terminals of all users). Is represented.

この頻度分布におけるビンBの幅及び数は、比較例1で使用したような最小閾値minTH及び最大閾値maxTHに基づき、予め決めておいたものを用いてもよいし、単純に平均値算出部13において算出できる単位をビンの幅とし、算出された移動平均値をそのまま各ビンBに割り当てるようにして、ビンBの数だけ最小閾値minTH及び最大閾値maxTHに基づき決定してもよい。ビンBの数は、最大閾値maxTHと最小閾値minTHの差をビンの幅で除算することで算出することができる。なお、除算に際しては、実際には天井関数を用いるなどして整数化も併せて施すようにしておけばよく、その場合、頻度分布における両端の幅を増減させるなどの処理が必要となる場合がある。   The width and the number of bins B in this frequency distribution may be determined in advance based on the minimum threshold minTH and the maximum threshold maxTH as used in Comparative Example 1, or may simply be the average value calculation unit 13. The unit that can be calculated in is a bin width, and the calculated moving average value is assigned to each bin B as it is, and the number of bins B may be determined based on the minimum threshold minTH and the maximum threshold maxTH. The number of bins B can be calculated by dividing the difference between the maximum threshold value maxTH and the minimum threshold value minTH by the bin width. In addition, at the time of division, it is sufficient to actually perform integer conversion using a ceiling function or the like, and in that case, processing such as increasing or decreasing the width of both ends in the frequency distribution may be required. is there.

ここでは、比較例1における最小閾値minTH及び最大閾値maxTHを使用した例を挙げたが、本実施の形態における最小閾値及び最大閾値は、それぞれ0%及び100%としてもよいし、いずれも変動値であってもよい。最小閾値及び最大閾値を変動値とする例では、統計処理部15は、記憶部15aに記憶された移動平均値を参照し、実際の移動平均値の最小値及び最大値をそれぞれ最小閾値及び最大閾値として使用するようにすればよい。この場合、ビンの幅又は数を予め決めておけばよい。ビンの幅が決まっていれば、上述したようにビンの数を算出することができ、この場合にも整数化を行うに際しては、頻度分布における両端の幅を増減させるなどの処理が必要となることもある。逆にビンの数が決まっていれば、最大閾値と最小閾値との差をビンの数で除算することで、ビンの幅を算出することができる。   Here, an example using the minimum threshold minTH and the maximum threshold maxTH in Comparative Example 1 has been described. However, the minimum threshold and the maximum threshold in the present embodiment may be 0% and 100%, respectively, and both may be fluctuation values. It may be. In the example in which the minimum threshold and the maximum threshold are set as the fluctuation values, the statistical processing unit 15 refers to the moving average stored in the storage unit 15a, and sets the minimum and maximum of the actual moving average to the minimum threshold and the maximum. What is necessary is just to use it as a threshold value. In this case, the width or number of the bins may be determined in advance. If the width of the bin is determined, the number of bins can be calculated as described above. In this case, when converting to an integer, it is necessary to increase or decrease the width at both ends in the frequency distribution. Sometimes. Conversely, if the number of bins is determined, the width of the bin can be calculated by dividing the difference between the maximum threshold and the minimum threshold by the number of bins.

また、記憶部15aには、生成された頻度分布の情報(統計情報)も記憶しておくことで、その統計情報を利用して次回の統計情報の生成を実行することができる。例えば、統計処理部15は、現在の移動平均値を平均値算出部13から受けた場合、その時点での統計情報に対しその移動平均値に対応する頻度値を1だけ増加させる処理のみで、統計情報の更新が可能となる。   In addition, by storing the generated frequency distribution information (statistical information) in the storage unit 15a, the next generation of the statistical information can be executed using the statistical information. For example, when the statistical processing unit 15 receives the current moving average value from the average value calculating unit 13, the statistical processing unit 15 only increases the frequency value corresponding to the moving average value by 1 with respect to the statistical information at that time, Statistical information can be updated.

また、記憶部15aに蓄積した移動平均値は、一定期間の経過により、若しくは上述したリセットボタンの押下や電源オフ後の電源オンにより、削除されるようにすることもできる。これにより、統計処理部15は、最近の傾向をより反映した頻度分布を得、閾値決定部16においても閾値等の決定にそれを利用することができる。一定期間の経過により記憶部15aに蓄積した移動平均値を削除する場合、統計処理部15は、移動平均値を時間情報とともに記憶部15aに記憶させておけばよい。また、統計処理部15は、記憶部15aに生成された統計情報も併せて記憶させておくことで、削除対象の移動平均値に対応する頻度値を1だけ減少させる処理のみで、統計情報の更新が可能となる。   The moving average value stored in the storage unit 15a may be deleted after a certain period of time, or by pressing the reset button or turning on the power after turning off the power. Thereby, the statistical processing unit 15 can obtain a frequency distribution that reflects the recent tendency more, and the threshold value determining unit 16 can use the frequency distribution to determine a threshold value and the like. When the moving average value accumulated in the storage unit 15a is deleted after the elapse of a certain period, the statistical processing unit 15 may store the moving average value in the storage unit 15a together with time information. Also, the statistical processing unit 15 stores the statistical information generated in the storage unit 15a together, so that only the process of decreasing the frequency value corresponding to the moving average value to be deleted by 1 is performed, and the statistical information Updates are possible.

閾値決定部16は、統計処理部15で生成された統計情報を入力し、その統計情報によって示された頻度分布に応じて、バッファ蓄積量の移動平均値についての複数の閾値(上記廃棄確率の決定に使用する複数の閾値)を決定する。なお、閾値決定部16では、基本的に統計処理部15で使用した最小閾値及び最大閾値をそのまま利用し、それらが示す範囲内の閾値を決定すればよく、以下ではそのような例を挙げる。但し、閾値決定部16は、統計処理部15で使用した最小閾値及び最大閾値が示す範囲を絞る又は拡げるように、別途、最小閾値及び最大閾値を決定してもよい。   The threshold value determining unit 16 receives the statistical information generated by the statistical processing unit 15 and, based on the frequency distribution indicated by the statistical information, sets a plurality of threshold values (moving average values of the buffer accumulation amount) for the moving average value of the buffer accumulation amount. (A plurality of thresholds used for the determination). Note that the threshold determination unit 16 basically uses the minimum threshold and the maximum threshold used in the statistical processing unit 15 as they are, and determines a threshold within the range indicated by the threshold and the maximum threshold. However, the threshold value determining unit 16 may separately determine the minimum threshold value and the maximum threshold value so as to narrow or expand the range indicated by the minimum threshold value and the maximum threshold value used in the statistical processing unit 15.

閾値決定部16における閾値決定処理の一例について説明する。図5では、生成されたヒストグラムに基づき、各ビンBの頻度値を結んだ頻度曲線Fdを描いた結果も示している。閾値決定部16は、統計処理部15からヒストグラムを入力し、このような頻度曲線Fdを導出する。この頻度曲線Fdは上記頻度テーブルのみから導出することもできる。頻度曲線Fdの導出処理は統計処理部15側が担ってもよい。   An example of the threshold value determining process in the threshold value determining unit 16 will be described. FIG. 5 also shows the result of drawing a frequency curve Fd connecting the frequency values of each bin B based on the generated histogram. The threshold determination unit 16 receives the histogram from the statistical processing unit 15 and derives such a frequency curve Fd. This frequency curve Fd can be derived only from the frequency table. The process of deriving the frequency curve Fd may be performed by the statistical processing unit 15.

次いで、閾値決定部16(又は統計処理部15)は、頻度曲線Fdとバッファ蓄積量の移動平均値の軸とで囲まれる面積Sを算出する。閾値決定部16(又は統計処理部15)は、頻度曲線Fdを得ずとも上記頻度テーブルのみから、[ビンBの幅]×[その頻度値]を全てのビンBについて足し合わせることで、面積Sを算出するように構成することもできる。   Next, the threshold determination unit 16 (or the statistical processing unit 15) calculates an area S surrounded by the frequency curve Fd and the axis of the moving average value of the buffer accumulation amount. The threshold value determining unit 16 (or the statistical processing unit 15) adds the [width of bin B] × [the frequency value] for all bins B from only the frequency table without obtaining the frequency curve Fd to obtain the area. S may be configured to be calculated.

そして、閾値決定部16は、取得したヒストグラムを面積SがN等分(S=S=…=S=S/N)となるように分割し、その分割した境界である分割点X,X,…,Xを算出する。ここで、Nは予め定めておいた閾値の数であり、Xは最小閾値minTH、Xは最大閾値maxTHにそれぞれ予め定めておく。なお、S=S+S+…+Sである。また、この分割も上記頻度テーブルのみから実行することができる。各ビンBについて別途、累積頻度値を算出しておけば、面積SのN等分の値に該当する累積頻度値を示すビンBを得ることができ、同様に面積Sのk/Nの値に該当する累積頻度値を示すビンBを得ることもできる。このように、閾値決定部16は上記頻度テーブルを有するように構成することができる。 Then, the threshold determination unit 16 divides the acquired histogram so that the area S is equal to N (S 1 = S 2 =... = S N = S / N), and the division point X, which is the division boundary, is obtained. 0, X 1, ..., to calculate the X N. Here, N is the number of thresholds previously determined, X 0 is the minimum threshold MINTH, X N is determined in advance respectively on the maximum threshold maxth. Note that S = S 1 + S 2 +... + SN . This division can also be executed only from the frequency table. If the cumulative frequency value is separately calculated for each bin B, a bin B indicating the cumulative frequency value corresponding to the value obtained by dividing the area S by N can be obtained, and similarly, the value of k / N of the area S Can be obtained. As described above, the threshold value determination unit 16 can be configured to have the frequency table.

図5からも分かるように、面積SをN等分することから、頻度値が小さい範囲では頻度値が大きい範囲に比べて、隣り合う分割点同士の差が広くなる。例えば、XからXの間では頻度値がXk−1からXの間のような他の範囲に比べて小さく、分割点の差ΔXが差ΔXのような他の範囲に比べて広くなる。 As can be seen from FIG. 5, since the area S is divided into N equal parts, the difference between adjacent division points is larger in a range with a small frequency value than in a range with a large frequency value. For example, the frequency value is between X 0 of X 1 is smaller than the other ranges, such as between X k-1 of X k, in other ranges, such as the difference between [Delta] X 1 division point difference [Delta] X k It is wider than that.

そして、閾値決定部16は、分割点X,X,…,Xをバッファ蓄積量の移動平均値の代表値(以下、移動平均代表値と称す)とする。また、閾値決定部16は、図6で例示したように、決定した移動平均代表値と隣接する移動平均代表値の平均値を閾値Y,Y,…,Yに決定する。具体的には、例えば、閾値決定部16は、式、Y=(Xk−1+X)/2により閾値Yを決定する。図6で示すように、隣り合う閾値Yk−1,Yによって区切られた区間Δ(k=1,2,…,N)は、移動平均値の頻度が大きい区間では狭く(例えば区間Δ,Δ)、頻度が小さい区間では広く(例えば区間Δ,Δ)なっている。閾値決定部16は、決定した閾値を確率決定部14に出力(通知)する。なお、ここで説明している例では、閾値決定部16は移動平均代表値を確率決定部14に出力しない。 Then, the threshold value determination unit 16 sets the division points X 0 , X 1 ,..., X N as representative values of the moving average value of the buffer accumulation amount (hereinafter, referred to as moving average representative values). In addition, as illustrated in FIG. 6, the threshold value determination unit 16 determines the average value of the determined moving average representative value and the adjacent moving average representative value as the threshold values Y 1 , Y 2 ,..., Y N. Specifically, for example, the threshold determination unit 16, wherein, to determine the Y k = (X k-1 + X k) / 2 by the threshold Y k. As shown in FIG. 6, a section Δ k (k = 1, 2,..., N) divided by adjacent thresholds Y k−1 , Y k is narrow in a section where the frequency of the moving average value is large (for example, the section Δ 5 , Δ 6 ) and wide in sections with low frequency (eg, sections Δ 2 , Δ 3 ). The threshold determining unit 16 outputs (notifies) the determined threshold to the probability determining unit 14. In the example described here, the threshold value determining unit 16 does not output the moving average representative value to the probability determining unit 14.

また、ここでは、分割点Xを移動平均代表値とし、隣り合う分割点の平均値Yを閾値とした例を挙げて説明しているが、閾値決定部16は、分割点Xを閾値に決定し、隣り合う分割点の平均値Y(=(Xk−1+X)/2)を移動平均代表値に決定してもよい。 Further, here, an example is described in which the division point X k is set as a moving average representative value and the average value Y k of adjacent division points is set as a threshold, but the threshold value determination unit 16 sets the division point X k as a threshold. The threshold value may be determined, and the average value Y k (= (X k−1 + X k ) / 2) of adjacent division points may be determined as the moving average representative value.

図5を参照し、面積SをN等分することにより閾値を決定した例を挙げているが、この例のように、閾値決定部16は、頻度分布によって示される移動平均値の頻度が高いほど、区間が狭くなるように複数の閾値を決定することが好ましい。このように、閾値決定部16において、頻度値が大きい範囲(移動平均値の範囲)では区間(隣り合う閾値の間隔)を狭く、頻度値が小さい範囲では区間を広くすることで、バッファ蓄積量の移動平均値の分布が集中する部分に閾値を多く配置することができる。   Referring to FIG. 5, an example is given in which the threshold is determined by dividing the area S into N equal parts. However, as in this example, the threshold determining unit 16 has a high frequency of the moving average value indicated by the frequency distribution. It is preferable to determine a plurality of thresholds so that the section becomes narrower as the section becomes smaller. As described above, the threshold determination unit 16 narrows the section (the interval between adjacent thresholds) in a range where the frequency value is large (range of the moving average value), and widens the section in a range where the frequency value is small, thereby increasing the buffer accumulation amount. Many threshold values can be arranged in a portion where the distribution of the moving average value is concentrated.

他の方法でもこのような傾向での閾値の決定を実現することは可能である。例えば、閾値決定部16は、最も頻度値の高い移動平均値を抽出し、その移動平均値を中心とする一定範囲(例えば中心から一定数のビンだけ離れた範囲)を求め、それ以外の範囲を上記一定範囲より広い他の一定範囲とする。そして、閾値決定部16は、これらの範囲の境界を閾値として決定する。   It is possible to realize the determination of the threshold value in such a tendency by other methods. For example, the threshold determination unit 16 extracts a moving average value having the highest frequency value, obtains a certain range centered on the moving average value (for example, a range separated by a certain number of bins from the center), Is defined as another fixed range that is wider than the fixed range. Then, the threshold value determination unit 16 determines a boundary between these ranges as a threshold value.

次に確率決定部14における確率決定処理の一例について説明する。確率決定部14は、閾値決定部16で決定された複数の閾値によって区切られた複数の区間に対応する複数の廃棄確率候補値を決定することが好ましい。パケット制御装置1は、確率決定部14の内部又は外部に、閾値決定部16で決定された閾値を記憶する閾値記憶部及び廃棄確率候補値を記憶する廃棄確率候補値記憶部を備えるとともに、いずれかの記憶部において廃棄確率候補値と区間(又はその両端の閾値)との関連付けに関する情報も記憶させる。この閾値記憶部は、区間のそれぞれに対応するような電圧値を出力するような可変抵抗器等の電気素子で代用することもできる。廃棄確率候補値記憶部は、廃棄確率候補値のそれぞれに対応するような電圧値を出力するような可変抵抗器等の電気素子で代用することもできる。   Next, an example of the probability determining process in the probability determining unit 14 will be described. It is preferable that the probability determination unit 14 determines a plurality of discard probability candidates corresponding to a plurality of sections divided by the plurality of thresholds determined by the threshold determination unit 16. The packet control device 1 includes a threshold storage unit that stores the threshold value determined by the threshold determination unit 16 and a discard probability candidate value storage unit that stores the discard probability candidate value inside or outside the probability decision unit 14. The storage unit also stores information on the association between the discard probability candidate value and the section (or the threshold value at both ends). The threshold storage unit may be replaced by an electric element such as a variable resistor that outputs a voltage value corresponding to each section. The discard probability candidate value storage unit can be replaced with an electric element such as a variable resistor that outputs a voltage value corresponding to each of the discard probability candidates.

具体的には、確率決定部14は、閾値決定部16から複数の閾値が入力された場合、過去の複数の閾値を入力された値で更新するとともに、例えば図6に示す廃棄確率線Kiのように複数の区間に一対一に対応する複数の廃棄確率候補値を算出する。廃棄確率線Kiの例では、隣り合う閾値Yk−1,Yによって区切られた区間Δ(k=1,2,…,N)のそれぞれに対し、最小値0%から最大値maxPまで隣り合う廃棄確率候補値Pk−1,Pの間隔と区間Δとが比例するように、廃棄確率候補値P,P,…,Pk−1,…PN−1を算出している。この比例係数は、比較例1の廃棄確率直線Krの傾きと同じにしているが、これに限ったものではない。 Specifically, when a plurality of threshold values are input from the threshold value determining unit 16, the probability determining unit 14 updates a plurality of past threshold values with the input values and, for example, updates the plurality of threshold values of the discard probability line Ki shown in FIG. In this manner, a plurality of discard probability candidates corresponding to a plurality of sections on a one-to-one basis are calculated. In the example of the discard probability line Ki, for each of the sections Δ k (k = 1, 2,..., N) separated by the adjacent thresholds Y k−1 , Y k , from the minimum value 0% to the maximum value maxP as the interval and interval delta k disposal adjacent probability candidate values P k-1, P k are proportional to the calculated discard probability candidate values P 1, P 2, ..., P k-1, a ... P N-1 are doing. This proportionality coefficient is the same as the slope of the discard probability line Kr of Comparative Example 1, but is not limited to this.

また、確率決定部14は、予め用意された比較例1の廃棄確率直線Krにおける、各区間Δの中央値(移動平均代表値Xk−1に相当)に対応する廃棄確率の値を算出することで、若しくは予め記憶された対応関係を参照して抽出することで、その区間における廃棄確率候補値Pk−1を決定してもよい。 Also, the probability determining unit 14 calculates the discard probability linear Kr of Comparative Example 1 prepared in advance, the value of the drop probability corresponding to the median value of each interval delta k (corresponding to the moving average representative value X k-1) By doing so, or by extracting with reference to the correspondence stored in advance, the discard probability candidate value P k−1 in that section may be determined.

そして、確率決定部14は、平均値算出部13で算出された移動平均値に閾値処理を施し、上記複数の区間のうちのその閾値処理の結果が示す区間に対応する、上記複数の廃棄確率候補値のうちの廃棄確率候補値を、廃棄確率とし、パケット廃棄部11に出力する。図6の例で簡略化して説明すると、確率決定部14は、廃棄確率線Ki(又はその関係を記した情報)を参照して、入力された移動平均値から廃棄確率を決定する。   Then, the probability determination unit 14 performs threshold processing on the moving average calculated by the average calculation unit 13, and the plurality of discard probabilities corresponding to the section indicated by the result of the threshold processing among the plurality of sections. The discard probability candidate value among the candidate values is output to the packet discard unit 11 as the discard probability. Explaining briefly with the example of FIG. 6, the probability determining unit 14 determines the discard probability from the input moving average value with reference to the discard probability line Ki (or information describing the relationship).

これにより、パケット廃棄部11では、現在の移動平均値と移動平均値の分布とに応じた廃棄確率で、到着パケットの廃棄を実行することができる。例えば図6においてdで示した部分において、廃棄確率候補値がPからPへと大きく変化しているが、この部分を含む区間ΔXにおいてはパケット蓄積量の移動平均値の頻度が少ない(つまり平均値算出部13からこの近辺に該当する移動平均値が入力されることは少ない)。一方で、例えば図6においてdで示した部分においては、この部分を含む区間ΔXにおいてはパケット蓄積量の移動平均値の頻度が大きい(つまり平均値算出部13からこの近辺に該当する移動平均値の入力が集中する)が、廃棄確率候補値の変化が小さい。従って、本実施の形態では、全体的に見ると、ユーザ間での不公平さが残る頻度が少なく、公平性を高めることができる。 Thereby, the packet discarding unit 11 can discard the arriving packet with the discard probability according to the current moving average value and the distribution of the moving average value. For example, in the portion shown in FIG. 6 at d 2, but the drop probability candidate value greatly changes from P 1 to P 2, the frequency of the moving average of the packet accumulated amount is in the interval [Delta] X 2 that contains this portion The number is small (that is, it is rare that the moving average value corresponding to this neighborhood is input from the average value calculation unit 13). Meanwhile, for example, in the portion indicated by the d 5 6 corresponds from the packet accumulated amount in the frequency of the moving average value is large (i.e. the average value calculating unit 13 in the section [Delta] X 5 including the portion to the vicinity movement The input of the average value is concentrated), but the change in the discard probability candidate value is small. Therefore, in the present embodiment, as a whole, the frequency of unfairness remaining between users is small, and the fairness can be improved.

なお、上述した例では、閾値決定部16が移動平均代表値を決定しているが、決定しない例も採用できる。例えば分割点Xを閾値に決定し、隣り合う分割点の平均値Yの算出を行わなければよい。このような例においても、確率決定部14は、複数の閾値によって区切られた複数の区間に対応する複数の廃棄確率候補値を決定でき、かつ平均値算出部13から入力された移動平均値に閾値処理を施すこともできるため、パケット廃棄部11に出力する廃棄確率を決定することができる。 In the example described above, the threshold value determination unit 16 determines the moving average representative value. However, an example in which the threshold value is not determined may be adopted. For example, the division point Xk may be determined as a threshold, and the average value Yk of adjacent division points may not be calculated. Also in such an example, the probability determining unit 14 can determine a plurality of discard probability candidate values corresponding to a plurality of sections divided by a plurality of thresholds, and calculate the moving average value input from the average value calculating unit 13. Since a threshold value process can be performed, the drop probability output to the packet drop unit 11 can be determined.

図7には、図1のパケット制御装置1とは異なる構成例のパケット制御装置1aを示している。パケット制御装置1aで示すように、確率決定部14の代わりに設ける確率決定部24は、複数の区間と複数の廃棄確率候補値を対応付けたテーブル(ルックアップテーブル)24tを有する。なお、テーブル24tは確率決定部24の内部の記憶部に格納しておけばよいが、テーブル24tを確率決定部24と別のハードウェアとして構成してもよい。また、上述の閾値記憶部及び廃棄確率候補値記憶部は、テーブル24tを記憶する記憶部であってもよい。   FIG. 7 shows a packet control device 1a having a configuration example different from that of the packet control device 1 of FIG. As shown by the packet control device 1a, the probability determining unit 24 provided in place of the probability determining unit 14 has a table (lookup table) 24t in which a plurality of sections are associated with a plurality of discard probability candidates. Note that the table 24t may be stored in a storage unit inside the probability determining unit 24, but the table 24t may be configured as hardware separate from the probability determining unit 24. Further, the threshold storage unit and the discard probability candidate value storage unit described above may be storage units that store the table 24t.

また、確率決定部24は、閾値決定部16で複数の閾値が決定される度に、それらの閾値を入力し、それらの閾値に応じて廃棄確率候補値を決定し、その結果でテーブル24tを更新すればよい。テーブル24tは、形式的には図4の近似廃棄確率テーブルと同じとなる。しかし、上述のように、閾値決定部16では区間の幅が異なることを許容して閾値を決め、閾値に応じて廃棄確率候補値を決めているため、テーブル24tはこれらの値が図4の近似廃棄確率テーブルと異なる。   Further, every time a plurality of threshold values are determined by the threshold value determining unit 16, the probability determining unit 24 inputs those threshold values, determines a discard probability candidate value according to the threshold values, and displays the table 24t with the result. Update it. The table 24t is formally the same as the approximate discard probability table of FIG. However, as described above, the threshold value determination unit 16 determines the threshold value by allowing the width of the section to be different, and determines the discard probability candidate value according to the threshold value. Different from the approximate discard probability table.

そして、確率決定部24は、テーブル24tを参照して、平均値算出部13から入力された現在の移動平均値に閾値処理を施して、その閾値処理の結果が示す区間に対応する廃棄確率候補値を、パケット廃棄部11に出力する廃棄確率として抽出する。このように、確率決定部24は、テーブル24tを有するように構成することで、そのテーブル24tを更新、参照するだけの処理で済む。   Then, the probability determining unit 24 performs threshold processing on the current moving average value input from the average value calculating unit 13 with reference to the table 24t, and discard probability candidates corresponding to the section indicated by the result of the threshold processing. The value is extracted as a drop probability output to the packet drop unit 11. In this way, by configuring the probability determining unit 24 to have the table 24t, it is only necessary to update and refer to the table 24t.

以上のように、本実施の形態では、バッファ蓄積量の移動平均値についての頻度分布を活用して、バッファ蓄積量の移動平均値についての複数の閾値を決定し、それらの閾値に基づき廃棄確率を決定し、バッファ蓄積量の移動平均値の分布が集中する部分(蜜となる部分)に多くの閾値を配置しかつ分布が疎となる部分に少ない閾値を配置している。よって、本実施の形態では、移動平均値の分布が集中する部分においてパケット間の廃棄確率に大きな差が発生するのを防ぎ、パケットを送信するユーザ間に不公平が生じ難くなり、ユーザ間の公平性を図ることができる。また、本実施の形態では、ハードウェアによる構成が可能であり、比較例1より処理速度が速い。また、閾値及び廃棄確率候補値の更新処理の間隔を、それらの値を用いた現在の廃棄確率の決定処理の間隔より長くすることで、特に処理の負荷を減らすことができる。   As described above, in the present embodiment, a plurality of threshold values for the moving average value of the buffer accumulation amount are determined by utilizing the frequency distribution of the moving average value of the buffer accumulation amount, and the discard probability is determined based on the threshold values. Are determined, and a large number of thresholds are arranged in a portion where the distribution of the moving average value of the buffer accumulation amount is concentrated (a fine portion), and a small number of thresholds are arranged in a portion where the distribution is sparse. Therefore, in the present embodiment, it is possible to prevent a large difference in the drop probability between packets in a portion where the distribution of the moving average value is concentrated, and it is unlikely that unfairness occurs between users who transmit packets, and between users. Fairness can be achieved. Further, in the present embodiment, a configuration using hardware is possible, and the processing speed is faster than that in Comparative Example 1. Further, by setting the interval of the update processing of the threshold value and the discard probability candidate value longer than the interval of the current discard probability determination processing using those values, it is possible to particularly reduce the processing load.

以上の例では、平均値算出部13から出力された移動平均値に閾値処理を施すことにより廃棄確率を決定したが、廃棄確率の決定に際し、一旦、移動平均値を閾値処理して移動平均代表値に変換してから(換言すれば量子化してから)、廃棄確率の決定を行うようにしてもよい。この場合の量子化は、閾値の間隔に対応する量子化ステップ幅が一定ではないため、非線形量子化に該当する。また、この場合、閾値は量子化閾値を意味し、移動平均代表値は量子化代表値を意味する。   In the above example, the discard probability is determined by performing a threshold process on the moving average value output from the average value calculation unit 13. However, upon determining the discard probability, the moving average value is once thresholded to determine the moving average. After being converted to a value (in other words, after being quantized), the discard probability may be determined. The quantization in this case corresponds to non-linear quantization because the quantization step width corresponding to the threshold interval is not constant. In this case, the threshold value means a quantization threshold value, and the moving average representative value means a quantization representative value.

このような非線形量子化を用いた廃棄確率の決定方法の一例について説明する。但し、ここでは、図5及び図6を参照して説明した廃棄確率の決定方法の流れの一例を、非線形量子化といった観点から再度、簡略化して説明するとともに、現在の移動平均値を移動平均代表値(量子化代表値)に変換してから廃棄確率を決定するような応用例を採用する場合の変更箇所の説明を行う。   An example of a method for determining a discard probability using such non-linear quantization will be described. However, here, an example of the flow of the method of determining the discard probability described with reference to FIGS. 5 and 6 is again simplified from the viewpoint of non-linear quantization, and the current moving average value is changed to the moving average. A description will be given of a changed portion in a case where an application example in which a discard probability is determined after conversion into a representative value (quantized representative value) is adopted.

本例において、閾値決定部16は、量子化閾値だけでなく量子化代表値も決定し、確率決定部24に出力するようにしておく。確率決定部24は、量子化代表値のそれぞれに廃棄確率候補値を関連付けて記憶する。本例においてもテーブル24tのようなルックアップテーブルを用いることができる。上記応用例においては、テーブル24tには、量子化閾値の代わりに量子化代表値が記述されることになる。以下、テーブル24tを用いる例を挙げて説明するが、用いない例でも同様に非線形量子化を利用することができる。   In this example, the threshold value determination unit 16 determines not only the quantization threshold value but also the quantization representative value, and outputs the quantization representative value to the probability determination unit 24. The probability determining unit 24 stores a discard probability candidate value in association with each of the quantized representative values. Also in this example, a lookup table such as the table 24t can be used. In the above application example, the quantization representative value is described in the table 24t instead of the quantization threshold. Hereinafter, an example in which the table 24t is used will be described, but non-linear quantization can be similarly used in an example where the table 24t is not used.

まず、テーブル24tにおける量子化代表値の初期値としては、例えばバッファ蓄積量を均等にN等分した場合の値としておく。なお、この例においても、量子化代表値、量子化閾値、及び廃棄確率候補値の更新処理(この例ではテーブル24tの更新処理)とそれらの値を用いた現在の廃棄確率の決定処理とを、同じ時間間隔で定期的に行えばよい。この例においては、上記同じ時間間隔が量子化周期を指すこととなる。   First, as the initial value of the quantization representative value in the table 24t, for example, a value when the buffer storage amount is equally divided into N is set. Also in this example, the process of updating the quantization representative value, the quantization threshold value, and the discard probability candidate value (the process of updating the table 24t in this example) and the process of determining the current discard probability using these values are performed. It may be performed periodically at the same time interval. In this example, the same time interval indicates the quantization cycle.

このようなテーブル24tの更新処理の一例について、図8及び図9を併せて参照しながら説明する。図8は図7のパケット制御装置1aにおけるテーブル更新処理の一例を示すフローチャート、図9は、図8のテーブル更新処理により更新されたテーブルの一例を示す図である。   An example of such a process of updating the table 24t will be described with reference to FIGS. 8 and 9 together. FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a table update process in the packet control device 1a of FIG. 7, and FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a table updated by the table update process of FIG.

まず、統計処理部15が平均値算出部13から入力されたバッファ蓄積量の移動平均値についての頻度分布(図5で示したようなヒストグラムで例示)を生成し、閾値決定部16がその頻度分布を示す統計情報を取得する(ステップS1)。次いで、閾値決定部16が、その統計情報によって示されるヒストグラムを面積が均等になるようにN分割し(ステップS2)、N分割した時の境界となる値を量子化代表値に決定し(ステップS3)、隣り合う量子化代表値の平均値を量子化閾値に決定する(ステップS4)。次に、閾値決定部16は、確率決定部24に量子化代表値と量子化閾値を通知する(ステップS5)。これらの処理の詳細については図5及び図6を用いて説明した通りである。   First, the statistical processing unit 15 generates a frequency distribution (exemplified by a histogram as shown in FIG. 5) of the moving average value of the buffer accumulation amount input from the average value calculation unit 13, and the threshold value determination unit 16 generates the frequency distribution. The statistical information indicating the distribution is obtained (step S1). Next, the threshold value determination unit 16 divides the histogram indicated by the statistical information into N parts such that the areas are equal (Step S2), and determines a value that is a boundary when the N division is made as a quantization representative value (Step S2). S3) The average value of adjacent quantized representative values is determined as a quantization threshold (step S4). Next, the threshold determination unit 16 notifies the probability determination unit 24 of the quantization representative value and the quantization threshold (Step S5). The details of these processes are as described with reference to FIGS.

次いで、確率決定部24は、閾値決定部16から量子化代表値及び量子化閾値が入力される度に、量子化代表値(又は量子化閾値)に基づき廃棄確率候補値(例えば図6の廃棄確率候補値P,P,…,PN−1)を算出する(ステップS6)。この算出処理の詳細についても図6を用いて説明した通りである。 Next, each time the quantization representative value and the quantization threshold are input from the threshold determination unit 16, the probability determination unit 24 determines a discard probability candidate value (for example, the discard probability in FIG. 6) based on the quantization representative value (or the quantization threshold). probability candidate values P 1, P 2, ..., and calculates the P N-1) (step S6). The details of this calculation process are also as described with reference to FIG.

次いで、確率決定部24は、量子化閾値及び廃棄確率候補値に基づき、近似廃棄確率のテーブル24tを更新する(ステップS7)。このテーブル24tは、図9で例示できる。なお、図9においてY,Y,…,Yは量子化閾値を指す。また、図9では簡略化して記述しているが、バッファ蓄積量の移動平均値は、例えば2行目でminTH(%)以上、Y1(%)未満を指しており、他の行も同様である。また、図9の最下行については移動平均値がmaxTH(%)以上を指している。上記応用例では、ステップS7において、量子化閾値の代わりに量子化代表値を用い、複数の量子化代表値と複数の廃棄確率候補値とを一対一に対応付けるようにテーブル24tを更新する。 Next, the probability determining unit 24 updates the approximate drop probability table 24t based on the quantization threshold and the drop probability candidate value (step S7). This table 24t can be illustrated in FIG. Note that in FIG. 9, Y 1 , Y 2 ,..., Y N indicate quantization thresholds. In FIG. 9, the moving average value of the buffer accumulation amount indicates, for example, not less than minTH (%) and less than Y1 (%) in the second row, and the same applies to other rows. is there. In addition, the moving average value of the bottom row in FIG. 9 indicates maxTH (%) or more. In the application example described above, in step S7, the table 24t is updated so that the quantization representative value is used instead of the quantization threshold value, and the plurality of quantization representative values and the plurality of discard probability candidates are associated one-to-one.

以上のようにしてテーブル24tが更新される。その後の確率決定部24における現在の移動平均値に対応する廃棄確率の決定については上述した通りである。但し、上記応用例ではテーブル24tにおいて量子化閾値の代わりに量子化代表値が記述されているため、現在の移動平均値の単なる閾値処理ではそのテーブル24tを参照できない。   The table 24t is updated as described above. The subsequent determination of the discard probability corresponding to the current moving average value in the probability determination unit 24 is as described above. However, in the above application example, the quantization representative value is described in place of the quantization threshold in the table 24t, and therefore, the table 24t cannot be referred to simply by the threshold processing of the current moving average value.

よって、上記応用例では、確率決定部24は、平均値算出部13から入力された現在の移動平均値に対し、閾値決定部16で決定された複数の量子化閾値及び複数の量子化代表値に基づき量子化(非線形量子化)を施し、量子化代表値に変換する。つまり、確率決定部24は、入力された現在の移動平均値を、量子化閾値によって区切られた複数の区間のいずれかに分類し、分類した結果が示す区間に対応付けられた量子化代表値に変換する。その後、確率決定部24が、テーブル24tを参照して、量子化した結果の量子化代表値に対応付けられた廃棄確率候補値を抽出し、抽出した廃棄確率候補値を廃棄確率としてパケット廃棄部11に出力する。   Therefore, in the above application example, the probability determining unit 24 calculates a plurality of quantization thresholds and a plurality of quantization representative values determined by the threshold value determining unit 16 for the current moving average value input from the average value calculating unit 13. (Non-linear quantization) based on, and is converted to a quantization representative value. That is, the probability determining unit 24 classifies the input current moving average value into one of a plurality of sections divided by the quantization threshold, and associates the quantized representative value with the section indicated by the classification result. Convert to Thereafter, the probability determining unit 24 refers to the table 24t to extract a discard probability candidate value associated with the quantized representative value of the quantization result, and uses the extracted discard probability candidate value as a discard probability. 11 is output.

上記応用例においてテーブル24tを用いる場合、複数の量子化閾値と複数の量子化代表値とを一対一に対応付けたテーブルと、複数の量子化代表値と複数の廃棄確率候補値とを一対一に対応付けたテーブルの、2つのテーブルで構成しておく。また、上記応用例においては、量子化代表値は量子化インデックスなどのより情報量の少ない値としてもよい。   When the table 24t is used in the above application example, a table in which a plurality of quantization threshold values and a plurality of quantization representative values are associated one-to-one, and a plurality of quantization representative values and a plurality of discard probability candidate values are one-to-one. Are made up of two tables, the table corresponding to. In the above application example, the quantization representative value may be a value having a smaller amount of information such as a quantization index.

また、以上では、閾値及び廃棄確率候補値の更新処理(例えばテーブル24tの更新処理)とそれらの値を用いた現在の廃棄確率の決定処理とを、上記同じ時間間隔で定期的に行うこと、或いは特に閾値及び廃棄確率候補値の更新処理の間隔を、それらの値を用いた現在の廃棄確率の決定処理の間隔より長くすることを前提として、本実施の形態の説明を行った。   Further, in the above, the process of updating the threshold value and the candidate value of the discard probability (for example, the process of updating the table 24t) and the process of determining the current discard probability using those values are periodically performed at the same time interval. Alternatively, the present embodiment has been described, particularly on the premise that the interval between the update processing of the threshold value and the discard probability candidate value is made longer than the interval of the current discard probability determination processing using those values.

しかし、上述の更新処理は、一定の時間間隔で実行しないようにしてもよい。例えば、統計処理部15で一定量の統計情報を取得する度に、閾値決定部16が閾値を更新し、確率決定部14又は確率決定部24がそれに合わせて廃棄確率候補値等の更新処理(例えばテーブル24tの更新処理)を実行するようにしてもよい。   However, the above-described update processing may not be performed at regular time intervals. For example, each time the statistical processing unit 15 obtains a certain amount of statistical information, the threshold value determining unit 16 updates the threshold value, and the probability determining unit 14 or the probability determining unit 24 updates the discard probability candidate value or the like in accordance with the update ( For example, a process of updating the table 24t) may be executed.

このような処理の一例について説明する。まず、平均値算出部13は、移動平均値を算出した結果、一定値(例えば図5及び図6のminTH等)より小さい場合、その結果を統計処理部15に出力しないように構成しておく。なお、この場合にも平均値算出部13は確率決定部14又は確率決定部24にはその結果を出力するように構成しておいてもよい。平均値算出部13は結果に関係なく統計処理部15に移動平均値を出力するようにしておき、統計処理部15は、その結果が上記一定値より小さい場合にその結果を無視し、上記一定値以上の場合にのみ有効な移動平均値として取り扱うようにしてもよい。   An example of such processing will be described. First, the average value calculation unit 13 is configured not to output the result to the statistical processing unit 15 when the result of calculating the moving average value is smaller than a certain value (for example, minTH in FIGS. 5 and 6). . In this case, the average value calculation unit 13 may be configured to output the result to the probability determination unit 14 or the probability determination unit 24. The average value calculation unit 13 outputs the moving average value to the statistical processing unit 15 irrespective of the result, and the statistical processing unit 15 ignores the result when the result is smaller than the fixed value, and A moving average value that is effective only when the value is equal to or greater than the value may be handled.

そして、統計処理部15は、一定量の有効な移動平均値を取得する度に、つまり一定量の統計情報を取得する度に、閾値決定部16に閾値の更新タイミングであることを通知する。若しくは、閾値決定部16が統計処理部15での統計情報の蓄積量を監視し、一定の蓄積量だけ増えたタイミングを更新タイミングとして決定する。いずれの場合でも、閾値決定部16は、更新タイミングで閾値の更新処理を実行し、その結果を受けた確率決定部14又は確率決定部24は、廃棄確率候補値等の更新処理を実行する。また、このようにして更新タイミングを決定する場合には、統計処理部15は、上記一定の蓄積量を超える古い統計情報は廃棄するようにしておくか、若しくは閾値決定部16での参照対象としないようにしておくことが好ましい。   Then, the statistical processing unit 15 notifies the threshold determination unit 16 of the update timing of the threshold every time a fixed amount of effective moving average value is obtained, that is, each time a certain amount of statistical information is obtained. Alternatively, the threshold determination unit 16 monitors the accumulation amount of the statistical information in the statistical processing unit 15 and determines a timing at which the amount increases by a certain accumulation amount as the update timing. In any case, the threshold value determination unit 16 executes the update process of the threshold value at the update timing, and the probability determination unit 14 or the probability determination unit 24 receiving the result executes the update process of the discard probability candidate value or the like. When the update timing is determined in this manner, the statistical processing unit 15 discards old statistical information exceeding the above-mentioned fixed storage amount, or sets the statistical information as a reference target in the threshold determination unit 16. It is preferable not to do so.

このような処理により、パケット制御装置1,1aへの入力レートが高い場合には多くの統計情報が取得できるため更新間隔が短くなり、入力レートが低い場合には少ししか統計情報が取得できないため更新間隔が長くなる。つまり、このような処理により、入力レートに依らず同量の統計情報(サンプル数)が蓄積されたタイミングで、更新処理が実行でき、以下のような効果を奏する。   With such processing, when the input rate to the packet control devices 1 and 1a is high, a large amount of statistical information can be obtained, so that the update interval is short. When the input rate is low, only a small amount of statistical information can be obtained. The update interval becomes longer. That is, by such processing, the update processing can be executed at the timing when the same amount of statistical information (the number of samples) is accumulated regardless of the input rate, and the following effects are obtained.

すなわち、入力レートが高い場合には、一定量の統計情報を取得する度に更新処理を実行すると、定期的な更新処理に比べ、十分な統計情報が獲得できた段階で即座に閾値を更新できる(最新の統計情報に最適化できる)ことから、常に高い公平性を確保しておくことができる。また、入力レートが低い場合には、一定量の統計情報を取得する度に更新処理を実行すると、定期的な更新処理に比べ、更新に意味のあるタイミングで閾値を更新するため、不必要な演算処理が実施されず、処理時間を抑制できる。   That is, when the input rate is high, if the update process is executed every time a certain amount of statistical information is obtained, the threshold value can be updated immediately when sufficient statistical information can be obtained, as compared to the periodic update process. (It can be optimized for the latest statistical information.) Therefore, high fairness can always be secured. In addition, when the input rate is low, if the update process is executed every time a certain amount of statistical information is obtained, the threshold value is updated at a timing that is meaningful for the update, compared to the periodic update process, and thus unnecessary The arithmetic processing is not performed, and the processing time can be reduced.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係るパケット制御装置について、図10及び図11を併せて参照しながら説明する。本実施の形態に係るパケット制御装置の構成は基本的に図1又は図7と同様である。その他、本実施の形態においても実施の形態1で説明した様々な例が適用できる。図10は、本実施の形態に係るパケット制御装置で時間情報とともに蓄積されたバッファ蓄積量の移動平均値の一例を示す図、図11は、このパケット制御装置で閾値の決定に用いる統計情報の一例を示す図である。
Embodiment 2 FIG.
A packet control device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11 together. The configuration of the packet control device according to the present embodiment is basically the same as FIG. 1 or FIG. In addition, various examples described in Embodiment 1 can be applied to this embodiment. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a moving average value of the buffer accumulation amount accumulated together with time information in the packet control device according to the present embodiment. FIG. 11 is a diagram illustrating statistical information used for determining a threshold value in the packet control device. It is a figure showing an example.

実施の形態1では、バッファ蓄積量の移動平均値についての頻度分布に応じて複数の閾値を決定してそれらの閾値に基づき廃棄確率を決定しているが、本実施の形態では、その頻度分布を現在のバッファ蓄積量の移動平均値に近い情報から生成する。具体的には、本実施形態における統計処理部15は、平均値算出部13で算出された複数の移動平均値のうちの、現在の移動平均値と同じ値を持つ過去の移動平均値の算出時点を含む算出期間について、頻度分布を生成する。   In the first embodiment, a plurality of threshold values are determined according to the frequency distribution of the moving average value of the buffer accumulation amount, and the discard probability is determined based on the threshold values. Is generated from information close to the moving average value of the current buffer storage amount. Specifically, the statistical processing unit 15 in the present embodiment calculates a past moving average value having the same value as the current moving average value among the plurality of moving average values calculated by the average value calculating unit 13. A frequency distribution is generated for a calculation period including a time point.

より詳細に説明すると、統計処理部15は、まず図10で例示するようなバッファ蓄積量の移動平均値の時系列データX(t)を使用し、図中のNOWで示す現在時刻のバッファ蓄積量の移動平均値Xと同じ値を持つ過去の移動平均値及びその算出時刻(算出日も含めた算出日時が好ましい)を抽出する。そして、統計処理部15は、その算出日時を始点として算出期間Tが経過するまでに算出された移動平均値のみを、統計処理の対象として抽出し、頻度分布を生成する。上記算出期間Tは予め定めた期間としておけばよい。また、現在のバッファ蓄積量の移動平均値も統計処理の対象としてカウントしてもよい。統計処理部15は、図10で例示した時系列データX(t)のように対象となる始点が複数存在する場合にはその全てについて抽出する。 More specifically, the statistical processing unit 15 first uses the time series data X (t) of the moving average value of the buffer accumulation amount as illustrated in FIG. past moving average value and the calculated time with the same value as the moving average value X P amount (calculation time also including calculation date is preferred) is extracted. Then, the statistical processing unit 15 extracts only the moving average value calculated before the calculation period T elapses from the calculation date and time as a start point as a target of the statistical processing, and generates a frequency distribution. The calculation period T may be a predetermined period. Further, the moving average value of the current buffer storage amount may be counted as a target of the statistical processing. When there are a plurality of target start points, such as the time-series data X (t) illustrated in FIG. 10, the statistical processing unit 15 extracts all of them.

なお、統計処理部15は、上記算出日時を始点とするのではなく、上記算出日時を含む算出期間T以内で算出された移動平均値のみを統計処理の対象としてもよいが、基本的には現時点から未来で発生する可能性があるバッファ12の溢れに対処する必要があるため、算出期間Tは上記算出日時より新しい移動平均値を多く含めるように決めておくことが好ましい。   Note that the statistical processing unit 15 may set only the moving average value calculated within the calculation period T including the calculation date and time as the target of the statistical processing, instead of using the calculation date and time as a starting point, but basically, Since it is necessary to cope with the overflow of the buffer 12 that may occur in the future from the present time, it is preferable that the calculation period T is determined so as to include more moving average values than the above calculation date and time.

図11で例示するように、上記算出日時を始点等として含む算出期間Tにおける移動平均値から生成されたヒストグラムHTは、実施の形態1でのように全期間の移動平均値から生成されたヒストグラムHAに比べると、基本的に現在のバッファ蓄積量の移動平均値X付近で他の範囲に比べて頻度が高くなるようになる。 As illustrated in FIG. 11, the histogram HT generated from the moving average value in the calculation period T including the calculation date and time as a starting point or the like is a histogram generated from the moving average value in the entire period as in the first embodiment. compared to HA, so the frequency is higher than the essentially other ranges around the moving average value X P of the current buffer fullness.

上述のように生成されたヒストグラムは、実施の形態1と同様に、閾値決定部16において閾値等を決定する処理に用いられ、それ以降の処理も実施の形態1と同様になる。その結果、ヒストグラムHTから決定された閾値は、ヒストグラムHAから決定された閾値に比べて、現在のバッファ蓄積量の移動平均値X近辺に多く配置できる。よって、本実施の形態では実施の形態1と比較すると、パケット間の廃棄確率に大きな差が発生し難くなり、さらなるユーザ間の公平性の確保が可能になる。 The histogram generated as described above is used in the process of determining a threshold value and the like in the threshold value determining unit 16 as in the first embodiment, and the subsequent processes are the same as in the first embodiment. As a result, threshold determined from the histogram HT, compared to the threshold determined from the histogram HA, it can be positioned in a number around the moving average value X P of the current buffer fullness. Therefore, in the present embodiment, as compared with the first embodiment, a large difference in the drop probability between packets is less likely to occur, and it is possible to further ensure fairness among users.

また、以上の例では、統計処理部15が上記算出日時を含む算出期間Tについての移動平均値から頻度分布を生成したが、現在のバッファ蓄積量の移動平均値に近い過去の移動平均値の抽出方法(抽出条件)はこれに限ったものではない。例えば、統計処理部15は、現在のバッファ蓄積量の移動平均値Xとの差が一定値に収まる値を持つ過去の移動平均値及びその算出日時を抽出し、その算出日時を含む算出期間T以内に算出された移動平均値のみを、頻度分布の生成に用いる。この場合、重複するデータが存在するが、重複分は1つのみ用いるものとする。 In the above example, the statistical processing unit 15 generates the frequency distribution from the moving average value for the calculation period T including the calculation date and time. The extraction method (extraction conditions) is not limited to this. For example, the statistical processing unit 15 extracts the past moving average value and the calculated date and time that the difference has a value which falls within a constant value between the moving average value X P of the current buffer fullness, calculation period including the calculation date Only the moving average calculated within T is used for generating the frequency distribution. In this case, although there are duplicate data, only one duplicate is used.

その他の例を挙げると、統計処理部15は、現在の移動平均値Xから算出期間T(又は長さが異なる算出期間)遡った移動平均値を参照して現在が増加傾向であるのか減少傾向であるのかを判定する。そして、統計処理部15は、移動平均値Xと同じ(又は差が一定値に収まる)過去の移動平均値の算出日時を含む算出期間T内で算出された移動平均値のうち、現在の傾向と同じ傾向をもつもののみから頻度分布の生成を行う。図10の例では現在が減少傾向であるため、時系列データX(t)において4箇所存在する算出期間Tのうち、3番目の算出期間Tについての移動平均値のみから頻度分布を生成することになる。このような抽出条件を採用することで、結果として移動平均値X近辺に多くの閾値が配置されることになるだけでなく、時系列データX(t)に基づく予測も反映できるようになる。 And other examples, the statistical processing section 15, or decreased the current with reference to the moving average value back calculation from the current moving average value X P period T (or different calculation period length) that is increasing It is determined whether there is a tendency. The statistical processing section 15 are the same as the moving average value X P (or difference falls within a predetermined value) of the moving average value calculated in the calculation period T including a calculation time of past moving average, the current The frequency distribution is generated only from those having the same tendency as the tendency. In the example of FIG. 10, since the present trend is decreasing, the frequency distribution is generated only from the moving average value of the third calculation period T among the four calculation periods T in the time-series data X (t). become. By employing such extraction conditions, as well as many threshold near the moving average value X P as a result is to be placed, also be able to reflect predicted based on time series data X (t) .

実施の形態3.
本発明の実施の形態3について、図12及び図13を参照しながら説明する。図12は、本実施の形態に係るパケット制御装置の一構成例を示すブロック図、図13は、その他の構成例を示すブロック図である。本実施の形態について実施の形態1における図1のパケット制御装置1との相違点を中心に説明するが、本実施の形態においても実施の形態1及び2で説明した様々な例が適用できる。
Embodiment 3 FIG.
Third Embodiment A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of a packet control device according to the present embodiment, and FIG. 13 is a block diagram illustrating another configuration example. Although the present embodiment will be described focusing on differences from the packet control device 1 of FIG. 1 in the first embodiment, the various examples described in the first and second embodiments can also be applied to the present embodiment.

実施の形態1では、輻輳制御方式としてREDを利用した例を挙げ、パケット制御装置1に到着するパケットが1種類であること、或いは複数種類存在したとしてもその種類毎に処理を異ならせないことを前提としている。本実施の形態に係るパケット制御装置は、到着するパケットが複数種類存在する場合に、種類毎に処理を異ならせるようにしたものである。   In the first embodiment, an example in which RED is used as a congestion control method will be described, and one type of packet arriving at the packet control device 1 or, even if there are a plurality of types, the processing will not differ for each type. Is assumed. In the packet control device according to the present embodiment, when there are a plurality of types of arriving packets, the processing is different for each type.

図12で例示するように、本実施の形態の一構成例に係るパケット制御装置1bは、図1のパケット制御装置1の構成に加え、到着したパケットの種類である到着種類を判別する判別部17を有する。パケット制御装置1bはさらに確率決定部を有する。この確率決定部は、予め決められたパケットの種類である基準種類毎に廃棄確率を決定するものであり、例えば図1の確率決定部14を基準種類の数だけ設けることで構成することができる。   As illustrated in FIG. 12, a packet control device 1b according to a configuration example of the present embodiment includes, in addition to the configuration of the packet control device 1 of FIG. 1, a determination unit that determines an arrival type, which is a type of an arrived packet. Seventeen. The packet control device 1b further has a probability determining unit. This probability determining unit determines the drop probability for each reference type that is a predetermined packet type, and can be configured by, for example, providing the probability determining units 14 in FIG. 1 by the number of reference types. .

ここではパケットの種類として、高優先度、中優先度、及び低優先度のいずれかを示す優先度情報が付加された優先度付きのパケットを考慮し、3つの確率決定部14を設けた例を挙げており、それらを第1の確率決定部14a、第2の確率決定部14b、及び第3の確率決定部14cと称する。但し、確率決定部14a〜14cをハードウェアで構成するに際しても、1つのハードウェアとして構成することもできる。   Here, an example in which three probability determination units 14 are provided in consideration of a packet with a priority to which priority information indicating any of a high priority, a medium priority, and a low priority is added as a packet type And these are referred to as a first probability determining unit 14a, a second probability determining unit 14b, and a third probability determining unit 14c. However, when the probability determination units 14a to 14c are configured by hardware, they may be configured as one piece of hardware.

本実施の形態における判別部17は、パケット廃棄部11に対し、到着したパケットだけでなく到着種類を示す情報を送信する。パケット廃棄部11は、この到着種類を示す情報を入力し、この到着種類に属するパケットを、その到着種類に対応する基準種類についての廃棄確率に応じた量、廃棄する。そのため、パケット廃棄部11には基準種類のそれぞれに対応する廃棄確率が設定される。この例では、到着種類を示す情報は、優先度を判別した結果(優先度情報)に該当し、パケット廃棄部11には基準種類の例としての優先度の種類に対応する3つの廃棄確率が設定される。   The determining unit 17 according to the present embodiment transmits not only the arriving packet but also information indicating the type of arrival to the packet discarding unit 11. The packet discarding unit 11 inputs information indicating the arrival type, and discards packets belonging to this arrival type in an amount corresponding to the discard probability of the reference type corresponding to the arrival type. Therefore, a discard probability corresponding to each of the reference types is set in the packet discard unit 11. In this example, the information indicating the arrival type corresponds to the result of the priority discrimination (priority information), and the packet discard unit 11 has three discard probabilities corresponding to the priority types as examples of the reference type. Is set.

つまり、第1の確率決定部14aが基準種類の1つとしての高優先度に対する廃棄確率Paを決定し、第2の確率決定部14bが基準種類の1つとしての中優先度に対する廃棄確率Pbを決定し、第3の確率決定部14cが基準種類の1つとしての低優先度に対する廃棄確率Pcを決定し、それぞれパケット廃棄部11に出力する。   That is, the first probability determining unit 14a determines the discard probability Pa for the high priority as one of the reference types, and the second probability determining unit 14b determines the discard probability Pb for the medium priority as one of the reference types. And the third probability determining unit 14c determines the drop probability Pc for the low priority as one of the reference types, and outputs the drop probability Pc to the packet drop unit 11, respectively.

具体的に廃棄確率Pa〜Pcの決定方法について説明する。まず、閾値決定部16は実施の形態1と同様に複数の閾値(以下、閾値群と称す)を決定し、第1〜第3の確率決定部14a〜14cに出力する。第1〜第3の確率決定部14a〜14cはいずれも共通の閾値群を受け取ることになる。なお、閾値決定部16で閾値群の決定の際に用いる頻度分布も共通であり、統計処理部15は、基準種類毎に統計処理を行うわけではない。つまり、統計処理部15は、高優先度、中優先度、及び低優先度のそれぞれについて別個に統計処理を行うわけではない。   Specifically, a method of determining the discard probabilities Pa to Pc will be described. First, the threshold determination unit 16 determines a plurality of thresholds (hereinafter, referred to as threshold groups) as in Embodiment 1, and outputs the thresholds to the first to third probability determination units 14a to 14c. The first to third probability determining units 14a to 14c all receive a common threshold group. The frequency distribution used when the threshold value group is determined by the threshold value determining unit 16 is also common, and the statistical processing unit 15 does not perform statistical processing for each reference type. That is, the statistical processing unit 15 does not separately perform the statistical processing for each of the high priority, the medium priority, and the low priority.

第1の確率決定部14aは、閾値群によって区切られた複数の区間のそれぞれについて、高優先度用の廃棄確率候補値を決定し、対応する隣り合う閾値(閾値群の中の隣り合う閾値)又は対応する区間に関連付けておく。また、第2の確率決定部14bは、閾値群によって区切られた複数の区間のそれぞれについて、高優先度用に比べて大きな値となるように中優先度用の廃棄確率候補値を決定し、対応する隣り合う閾値又は対応する区間に関連付けておく。補足すると、このような決定により、ある1つの区間Δkに対応する中優先度用の廃棄確率候補値はその区間Δkに対応する高優先度用の廃棄確率候補値に比べて大きな値になり、このことが全ての区間について当てはまる。同様に、第3の確率決定部14cは、閾値群によって区切られた区間のそれぞれについて、中優先度用に比べて大きな値となるように低優先度用の廃棄確率候補値を決定し、対応する隣り合う閾値又は対応する区間に関連付けておく。この例では、廃棄確率候補値の最大値(maxP)は、高優先度用の方が中優先度用より小さくなり、中優先度用の方が低優先度用より小さくなる。   The first probability determination unit 14a determines a high-priority discard probability candidate value for each of a plurality of sections separated by the threshold group, and determines a corresponding adjacent threshold (adjacent threshold in the threshold group). Alternatively, it is associated with a corresponding section. In addition, the second probability determination unit 14b determines, for each of the plurality of sections divided by the threshold value group, a medium-priority discard probability candidate value such that the value becomes larger than that for the high priority, It is associated with a corresponding adjacent threshold or a corresponding section. Supplementally, with such a determination, the medium-priority discard probability candidate value corresponding to a certain section Δk becomes larger than the high-priority discard probability candidate value corresponding to the section Δk, This is true for all sections. Similarly, the third probability determination unit 14c determines a low-priority discard probability candidate value for each of the sections divided by the threshold group so as to have a larger value than the medium-priority section. Associated with adjacent thresholds or corresponding sections. In this example, the maximum value (maxP) of the discard probability candidate values is smaller for the high priority than for the medium priority, and smaller for the medium priority than for the low priority.

また、このようにして決定された廃棄確率候補値等は、図7で示したテーブル24tのようなルックアップテーブルに記述しておいてもよく、その場合、各確率決定部14a〜14cのそれぞれで異なるテーブルを有するように構成することもできる。   In addition, the discard probability candidate values and the like determined in this manner may be described in a look-up table such as the table 24t shown in FIG. 7, and in that case, each of the probability determination units 14a to 14c may be described. Can be configured to have different tables.

そして、第1の確率決定部14aは、平均値算出部13で算出された移動平均値を、上記共通の閾値群によって区切られた複数の区間のいずれかに分類する閾値処理を施し、その閾値処理の結果が示す区間に対応する高優先度用の廃棄確率候補値を、廃棄確率Paとしてパケット廃棄部11に出力する。   Then, the first probability determination unit 14a performs a threshold process of classifying the moving average calculated by the average calculation unit 13 into any of a plurality of sections divided by the common threshold group. The high-priority drop probability candidate value corresponding to the section indicated by the processing result is output to the packet drop unit 11 as the drop probability Pa.

パケット廃棄部11は、判別部17での判別結果が基準種類の1つである高優先度であることを示している場合には、高優先度用の廃棄確率Paに従って高優先度のパケットの廃棄を実行する。つまりパケット廃棄部11は、高優先度のパケットが到着した場合、この廃棄確率Paに従ってその到着した高優先度のパケットを廃棄するのか、或いは通過させるのかを判定し、判定結果に従って廃棄又は通過を実行する。   When the result of the determination by the determining unit 17 indicates that the priority is one of the reference types, the packet discarding unit 11 discards the high-priority packet according to the high-priority discard probability Pa. Perform disposal. That is, when a high-priority packet arrives, the packet discarding unit 11 determines whether to discard or pass the high-priority packet that has arrived according to the discard probability Pa, and discards or passes according to the determination result. Execute.

同様に、第2の確率決定部14bは、平均値算出部13で算出された移動平均値に対し、上記共通の閾値群を用いて閾値処理を施し、その閾値処理の結果が示す区間に対応する中優先度用の廃棄確率候補値を、廃棄確率Pbとしてパケット廃棄部11に出力する。パケット廃棄部11は、判別部17での判別結果が中優先度であることを示している場合には、中優先度用の廃棄確率Pbに従って中優先度のパケットの廃棄を実行する。   Similarly, the second probability determination unit 14b performs threshold processing on the moving average calculated by the average calculation unit 13 using the common threshold group, and performs processing corresponding to the section indicated by the result of the threshold processing. Then, the discard probability candidate value for medium priority is output to the packet discard unit 11 as the discard probability Pb. When the result of the determination by the determining unit 17 indicates that the packet has the medium priority, the packet discarding unit 11 discards the packet of the medium priority according to the discard probability Pb for the medium priority.

同様に、第3の確率決定部14cは、平均値算出部13で算出された移動平均値に対し、上記共通の閾値群を用いて閾値処理を施し、その閾値処理の結果が示す区間に対応する低優先度用の廃棄確率候補値を、廃棄確率Pcとしてパケット廃棄部11に出力する。パケット廃棄部11は、判別部17での判別結果が低優先度であることを示している場合には、低優先度用の廃棄確率Pcに従って、低優先度のパケットの廃棄を実行する。   Similarly, the third probability determining unit 14c performs threshold processing on the moving average value calculated by the average value calculating unit 13 using the common threshold group, and corresponds to the section indicated by the result of the threshold processing. The discard probability candidate value for low priority is output to the packet discarding unit 11 as the discard probability Pc. If the result of the determination by the determining unit 17 indicates that the priority is low, the packet discarding unit 11 discards the low-priority packet according to the low-priority discard probability Pc.

なお、優先度毎に処理を異ならせる手法は、上述のような優先度情報がパケットに付されて到着することを想定したWRED(Weighted RED)で実現されているが、本実施の形態では、上述したように各優先度についての廃棄確率を統計情報に応じて異ならせるようにしたものである。本実施の形態においても、WREDに適用可能な様々な応用が適用できる。   The method of making the processing different for each priority is realized by WRED (Weighted RED) assuming that the above-described priority information is attached to a packet and arrives. However, in the present embodiment, As described above, the discard probability for each priority is made different according to the statistical information. Also in the present embodiment, various applications applicable to WRED can be applied.

次に、本実施の形態の他の構成例について、図13を参照しながら説明する。本構成例におけるパケット制御装置は、予め決められたパケットの種類である基準種類毎に複数の閾値の決定を行う閾値決定部を有する。この閾値決定部は、例えば図1の閾値決定部16を基準種類の数だけ設けることで構成することができる。   Next, another configuration example of the present embodiment will be described with reference to FIG. The packet control device in this configuration example includes a threshold value determination unit that determines a plurality of threshold values for each reference type that is a predetermined packet type. This threshold determination unit can be configured by, for example, providing the threshold determination units 16 of FIG. 1 by the number of reference types.

本構成例においてもパケットの種類として3種類の優先度を適用した例を挙げて説明する。図13で例示するように、本構成例のパケット制御装置1cは、パケット制御装置1bにおいて閾値決定部16を3つ設けたものであり、それらを第1の閾値決定部16a、第2の閾値決定部16b、及び第3の閾値決定部16cと称する。但し、閾値決定部16a〜16cをハードウェアで構成するに際しても、1つのハードウェアとして構成することもできる。   Also in this configuration example, an example in which three types of priorities are applied as packet types will be described. As illustrated in FIG. 13, the packet control device 1c of the present configuration example is provided with three threshold value determination units 16 in the packet control device 1b, and the three threshold value determination units 16a and the second threshold value It is referred to as a determination unit 16b and a third threshold value determination unit 16c. However, when the threshold value determination units 16a to 16c are configured by hardware, they may be configured as one piece of hardware.

本構成例において、第1の閾値決定部16aは基準種類の1つとしての高優先度用の閾値群を決定する。同様に、第2の閾値決定部16bは基準種類の1つとしての中優先度用の閾値群を決定し、第3の閾値決定部16cは基準種類の1つとしての低優先度用の閾値群を決定する。第1〜第3の閾値決定部16a〜16cではいずれも共通の統計情報を用いて、異なる閾値群に決定することになる。第1〜第3の閾値決定部16a〜16cは、例えば、優先度が高いほど、閾値群によって区切られる区間が小さいように設定しておけばよい。これは、後述するように、この例においても低い優先度ほど廃棄確率候補値の最大値(maxP)が大きくなり、高い優先度ほど隣り合う区間での廃棄確率候補値の差が小さく設定できるためである。   In this configuration example, the first threshold value determination unit 16a determines a threshold group for high priority as one of the reference types. Similarly, the second threshold determination unit 16b determines a threshold group for medium priority as one of the reference types, and the third threshold determination unit 16c determines a threshold group for low priority as one of the reference types. Determine groups. The first to third threshold value determination units 16a to 16c all use common statistical information to determine different threshold value groups. The first to third threshold value determination units 16a to 16c may be set so that, for example, the higher the priority, the smaller the section divided by the threshold group. This is because, as will be described later, also in this example, the lower the priority, the larger the maximum value (maxP) of the discard probability candidate values, and the higher the priority, the smaller the difference between the discard probability candidate values in adjacent sections. It is.

本構成例における確率決定部は、基準種類毎に、閾値処理を実行して廃棄確率を決定する。具体的には、まず第1の確率決定部14aは、第1の閾値決定部16aで決定された高優先度用の閾値群Thaを用い、閾値群Thaによって区切られた複数の区間のそれぞれについて、高優先度用の廃棄確率候補値を決定し、対応する隣り合う閾値(閾値群Thaの中の隣り合う閾値)又は対応する区間に関連付けておく。第2の確率決定部14bは、第2の閾値決定部16bで決定された中優先度用の閾値群Thbを用い、閾値群Thbによって区切られた複数の区間のそれぞれについて、中優先度用の廃棄確率候補値を決定し、対応する隣り合う閾値(閾値群Thbの中の隣り合う閾値)又は対応する区間に関連付けておく。第3の確率決定部14cは、第3の閾値決定部16cで決定された低優先度用の閾値群Thcを用い、閾値群Thcによって区切られた複数の区間のそれぞれについて、低優先度用の廃棄確率候補値を決定し、対応する隣り合う閾値(閾値群Thcの中の隣り合う閾値)又は対応する区間に関連付けておく。   The probability determination unit in this configuration example performs a threshold process for each reference type to determine a discard probability. Specifically, first, the first probability determining unit 14a uses the threshold group Tha for high priority determined by the first threshold determining unit 16a, and performs a process for each of the plurality of sections divided by the threshold group Tha. , A discard probability candidate value for high priority is determined, and is associated with a corresponding adjacent threshold (adjacent threshold in the threshold group Tha) or a corresponding section. The second probability determining unit 14b uses the threshold group Thb for middle priority determined by the second threshold determining unit 16b, and calculates a medium priority for each of the plurality of sections divided by the threshold group Thb. A discard probability candidate value is determined, and is associated with a corresponding adjacent threshold (adjacent threshold in the threshold group Thb) or a corresponding section. The third probability determining unit 14c uses the low-priority threshold group Thc determined by the third threshold determining unit 16c, and performs a low-priority threshold group for each of the plurality of sections divided by the threshold group Thc. The discard probability candidate value is determined, and is associated with a corresponding adjacent threshold (adjacent threshold in the threshold group Thc) or a corresponding section.

第1〜第3の確率決定部14a〜14cは、それぞれ閾値群が異なることとなるが、いずれの移動平均値に対しても、高優先度用に比べて中優先度用の廃棄確率候補値が大きくなり、かつ中優先度用に比べて低優先度用の廃棄確率候補値が大きくなるように決定しておけばよい。この例でも、廃棄確率候補値の最大値(maxP)は、高優先度用の方が中優先度用より小さくなり、中優先度用の方が低優先度用より小さくなる。   The first to third probability determination units 14a to 14c have different threshold groups, but for any moving average value, the discard probability candidate value for medium priority compared to that for high priority And the discard probability candidate value for the low priority becomes larger than that for the medium priority. Also in this example, the maximum value (maxP) of the discard probability candidates is smaller for the high priority than for the medium priority, and smaller for the medium priority than for the low priority.

そして、第1の確率決定部14aは、平均値算出部13で算出された移動平均値を、閾値群Thaによって区切られた複数の区間のいずれかに分類する閾値処理を施し、その閾値処理の結果が示す区間に対応する高優先度用の廃棄確率候補値を、廃棄確率Paとしてパケット廃棄部11に出力する。同様に、第2の確率決定部14bは、平均値算出部13で算出された移動平均値に対し、閾値群Thbを用いて閾値処理を施し、その閾値処理の結果が示す区間に対応する中優先度用の廃棄確率候補値を、廃棄確率Pbとしてパケット廃棄部11に出力する。同様に、第3の確率決定部14cは、平均値算出部13で算出された移動平均値に対し、閾値群Thcを用いて閾値処理を施し、その閾値処理の結果が示す区間に対応する低優先度用の廃棄確率候補値を、廃棄確率Pcとしてパケット廃棄部11に出力する。   Then, the first probability determination unit 14a performs a threshold process of classifying the moving average calculated by the average calculation unit 13 into any of a plurality of sections divided by the threshold group Tha. The high-priority drop probability candidate value corresponding to the section indicated by the result is output to the packet drop unit 11 as the drop probability Pa. Similarly, the second probability determining unit 14b performs threshold processing on the moving average value calculated by the average value calculating unit 13 using the threshold group Thb, and calculates a moving average corresponding to the section indicated by the result of the threshold processing. The priority discard probability candidate value is output to the packet discard unit 11 as the discard probability Pb. Similarly, the third probability determining unit 14c performs threshold processing on the moving average value calculated by the average value calculating unit 13 using the threshold group Thc, and performs a low processing corresponding to the section indicated by the result of the threshold processing. The priority discard probability candidate value is output to the packet discard unit 11 as the discard probability Pc.

本構成例においても、パケット廃棄部11は図12の構成例と同様の処理を行う。つまり、パケット廃棄部11は、到着種類に属するパケットを、その到着種類に対応する基準種類についての廃棄確率に応じた量、廃棄することになる。   Also in this configuration example, the packet discarding unit 11 performs the same processing as in the configuration example of FIG. That is, the packet discarding unit 11 discards packets belonging to the arrival type in an amount corresponding to the discard probability of the reference type corresponding to the arrival type.

以上、本実施の形態によれば、多大なハードウェアリソースを追加せずに、複数種類のパケットが到着するWREDのような輻輳制御技術にも対応させることができる。また、パケットの種類として優先度の違いによってパケットを分類する例を挙げたが、例えば映像、音声、他の情報(受信側機器での出力制御に必要な制御情報など)といった種類でパケットを分類するなど、他の種類で分類することもできる。なお、映像、音声、他の情報のそれぞれのパケットはパケットのヘッダに種別を示す情報を記述しておき、パケット制御装置1b,1cでは、例えば映像パケットより音声パケットの方が廃棄確率を低く、かつ音声パケットより他の情報パケットの方が廃棄確率を低くするように処理を実行すればよい。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to cope with a congestion control technique such as WRED in which a plurality of types of packets arrive without adding a large amount of hardware resources. Also, the example of classifying packets according to the difference in priority as the type of packet has been described. For example, packets are classified according to types such as video, audio, and other information (such as control information necessary for output control at a receiving device). It can also be categorized by other types. For each packet of video, audio, and other information, information indicating the type is described in the header of the packet. In the packet control devices 1b and 1c, for example, the audio packet has a lower discard probability than the video packet. In addition, the processing may be performed such that the other information packet has a lower discard probability than the voice packet.

変形例.
図14は、上記実施の形態1〜3に係るパケット制御装置の他の構成例を示す図である。図1,図7,図12,図13で例示したパケット制御装置1,1a,1b,1cはいずれも、ソフトウェアとしてのプログラムと各種データを格納する記憶装置としてのメモリ31と、メモリ31に格納されたプログラムを実行する情報処理部(パケット制御装置の処理タイミングなどの全体の制御を行う上述した制御部を含む)としてのプロセッサ32とを用いて(例えば、コンピュータにより)実現することができる。
Modified example.
FIG. 14 is a diagram illustrating another configuration example of the packet control device according to the first to third embodiments. Each of the packet control devices 1, 1a, 1b, and 1c illustrated in FIGS. 1, 7, 12, and 13 has a memory 31 as a storage device for storing a program as software and various data, and a packet stored in the memory 31. (For example, by a computer) using the processor 32 as an information processing unit (including the above-described control unit that performs overall control such as the processing timing of the packet control device) for executing the program.

この場合には、図1等におけるバッファ12をはじめ記憶部15a、上述した移動平均値記憶部、蓄積量記憶部、閾値記憶部、及び廃棄確率候補値記憶部はメモリ31に相当する。また、プロセッサ32は、図1等におけるパケット廃棄部11、平均値算出部13、確率決定部14(第1〜第3の確率決定部14a〜14c)、統計処理部15、閾値決定部16(第1〜第3の閾値決定部16a〜16c)、及び判別部17の機能や、上記制御部の機能を実現するためのプログラムを実行する。このプログラムはメモリ31の代わりにプロセッサ32の内部のメモリに格納しておいてもよい。これらの各部11〜17の一部を、図14に示されるメモリ31と、プログラムを実行するプロセッサ32とによって実現してもよい。また、上述したソフトウェアとしてのプログラムは非一時的な記録媒体に記憶させて頒布することで流通させること、或いはサーバ装置に格納しておきインターネットを介して流通させることができる。   In this case, the memory 31 includes the buffer 12 and the storage unit 15a, the moving average value storage unit, the accumulated amount storage unit, the threshold value storage unit, and the discard probability candidate value storage unit in FIG. Further, the processor 32 includes the packet discarding unit 11, the average value calculating unit 13, the probability determining unit 14 (first to third probability determining units 14a to 14c), the statistical processing unit 15, and the threshold value determining unit 16 (FIG. 1). A program for realizing the functions of the first to third threshold value determination units 16a to 16c) and the determination unit 17 and the function of the control unit is executed. This program may be stored in a memory inside the processor 32 instead of the memory 31. A part of each of these units 11 to 17 may be realized by a memory 31 shown in FIG. 14 and a processor 32 executing a program. Further, the above-described software program can be distributed by being stored in a non-temporary recording medium and distributed, or stored in a server device and distributed via the Internet.

1,1a,1b,1c パケット制御装置、 11 パケット廃棄部、 12 バッファ(パケット収容部)、 13 平均値算出部、 14 確率決定部、 14a 第1の確率決定部、 14b 第2の確率決定部、 14c 第3の確率決定部、 15 統計処理部、 15a 記憶部、 16 閾値決定部、 16a 第1の閾値決定部、 16b 第2の閾値決定部、 16c 第3の閾値決定部、 17 判別部、 24 確率決定部、 24t テーブル、 31 メモリ、 32 プロセッサ。 1, 1a, 1b, 1c Packet control device, 11 packet discarding unit, 12 buffer (packet accommodation unit), 13 average value calculating unit, 14 probability determining unit, 14a first probability determining unit, 14b second probability determining unit , 14c a third probability determining unit, 15 statistical processing unit, 15a storage unit, 16 threshold determining unit, 16a first threshold determining unit, 16b second threshold determining unit, 16c third threshold determining unit, 17 determining unit , 24 probability determination unit, 24t table, 31 memory, 32 processor.

Claims (6)

到着したパケットから廃棄確率に応じた量のパケットを廃棄するパケット廃棄部と、
前記到着したパケットの内の、前記パケット廃棄部で廃棄されなかったパケットを一時的に蓄積してから出力するバッファと、
前記バッファに蓄積されている前記パケットの蓄積量の移動平均値を逐次算出する平均値算出部と、
前記平均値算出部で逐次算出された複数の移動平均値のうちの、現在の移動平均値と同じ値を持つ過去の移動平均値の算出時点を含む算出期間についての頻度分布を生成する統計処理部と、
前記統計処理部で生成された前記頻度分布に応じて、前記移動平均値についての複数の閾値を決定する閾値決定部と、
前記閾値決定部で決定された前記複数の閾値によって区切られた複数の区間のいずれかに、前記平均値算出部で算出された前記移動平均値を分類する閾値処理を実行し、前記閾値処理の結果に応じて前記廃棄確率を決定する確率決定部と
を有することを特徴とするパケット制御装置。
A packet discard unit that discards an amount of packets according to the drop probability from the arrived packet;
A buffer for temporarily storing and outputting packets that have not been discarded by the packet discarding unit among the arrived packets;
An average value calculation unit that sequentially calculates a moving average value of the accumulation amount of the packets accumulated in the buffer,
Statistical processing for generating a frequency distribution for a calculation period including a time point of calculating a past moving average value having the same value as a current moving average value among a plurality of moving average values sequentially calculated by the average value calculating unit Department and
According to the frequency distribution generated by the statistical processing unit, a threshold determination unit that determines a plurality of thresholds for the moving average value,
Performing threshold processing for classifying the moving average calculated by the average calculator in any of a plurality of sections divided by the plurality of thresholds determined by the threshold determiner; And a probability determining unit that determines the discard probability according to the result.
前記閾値決定部は、前記頻度分布によって示される前記移動平均値の頻度が高いほど、前記区間が狭くなるように前記複数の閾値を決定することを特徴とする請求項1に記載のパケット制御装置。   The packet control device according to claim 1, wherein the threshold value determination unit determines the plurality of threshold values such that the higher the frequency of the moving average value indicated by the frequency distribution, the narrower the section. . 前記到着したパケットの種類である到着種類を判別する判別部をさらに有し、
前記確率決定部は、予め決められたパケットの種類である基準種類毎に前記廃棄確率を決定し、
前記パケット廃棄部は、前記到着種類に属するパケットを、前記到着種類に対応する前記基準種類についての前記廃棄確率に応じた量、廃棄する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のパケット制御装置。
A determining unit that determines an arrival type that is a type of the arrived packet;
The probability determination unit determines the drop probability for each reference type that is a predetermined packet type,
The packet discard section, the packets belonging to arrive type, the amount corresponding to the discard probability for the reference type corresponding to the arrival type, packet control according to claim 1 or 2, characterized in that discarding apparatus.
前記到着したパケットの種類である到着種類を判別する判別部をさらに有し、
前記閾値決定部は、予め決められたパケットの種類である基準種類毎に前記複数の閾値の決定を行い、
前記確率決定部は、前記基準種類毎に、前記閾値処理を実行して前記廃棄確率を決定し、
前記パケット廃棄部は、前記到着種類に属するパケットを、前記到着種類に対応する前記基準種類についての前記廃棄確率に応じた量、廃棄する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のパケット制御装置。
A determining unit that determines an arrival type that is a type of the arrived packet;
The threshold value determination unit determines the plurality of threshold values for each reference type that is a predetermined packet type,
The probability determination unit, for each of the reference type, determines the discard probability by executing the threshold processing,
The packet discard section, the packets belonging to arrive type, the amount corresponding to the discard probability for the reference type corresponding to the arrival type, packet control according to claim 1 or 2, characterized in that discarding apparatus.
前記確率決定部は、前記複数の区間に対応する複数の廃棄確率候補値を決定し、
前記複数の区間のうちの前記閾値処理の結果が示す区間に対応する、前記複数の廃棄確率候補値のうちの廃棄確率候補値を、前記廃棄確率とする
ことを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載のパケット制御装置。
The probability determining unit determines a plurality of discard probability candidate values corresponding to the plurality of sections,
Corresponding to the threshold processing results show sections of the plurality of sections, the discard probability candidate value of the plurality of drop probability candidate value from claim 1, characterized in that said discard probability 4 The packet control device according to any one of the above.
前記確率決定部は、前記複数の区間と前記複数の廃棄確率候補値を対応付けたテーブルを有し、前記閾値決定部で前記複数の閾値が決定される度に、前記テーブルを更新し、
前記テーブルを参照して、前記閾値処理の結果が示す区間に対応する前記廃棄確率候補値を、前記廃棄確率として抽出する
ことを特徴とする請求項に記載のパケット制御装置。
The probability determination unit has a table in which the plurality of sections and the plurality of discard probability candidate values are associated, each time the plurality of thresholds is determined by the threshold value determination unit, updates the table,
The packet control device according to claim 5 , wherein with reference to the table, the discard probability candidate value corresponding to the section indicated by the result of the threshold processing is extracted as the discard probability.
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