特許 6983519 パケット集約装置及び伝送処理プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6983519

(24)【登録日】2021年11月26日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】パケット集約装置及び伝送処理プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/951 20130101AFI20211206BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/951

【請求項の数】6

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2017-43975(P2017-43975)

(22)【出願日】2017年3月8日

(65)【公開番号】特開2018-148494(P2018-148494A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2019年12月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】金井 遵

(72)【発明者】

【氏名】大西 直哉

(72)【発明者】

【氏名】松山 拓紀

【審査官】 中川 幸洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−００９８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０８０６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９２６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９１５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 松山 拓紀、ほか，クラウドサーバ向けリアルタイム通信集約プロトコルの評価，平成２９年電気学会全国大会講演論文集 ［３］ エレクトロニクス／情報工学システム／センサ・マイクロマシン，2017年03月05日，pp.11-12

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ １２／９５１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一通信装置から受信する複数のパケットを集約し、ネットワークを介して第二通信装置に送信するパケット集約装置であって、
前記第一通信装置からパケットを受信する第一受信部と、
前記第一受信部が受信したパケットを一定の最大パケットサイズに達するまで、一定の集約間隔で集約し、集約パケットを生成する集約部と、
前記集約部が生成する集約パケットを前記第二通信装置に送信する第一送信部と、
前記第一送信部が送信した集約パケットに対する応答を前記第二通信装置から受信する第二受信部と、
前記第二受信部が受信した応答に基づいて、前記第二通信装置の負荷を示す情報である処理負荷情報を取得する通信先情報取得部と、
前記第二受信部が受信した応答に基づいて、前記ネットワークの負荷を示す情報である通信路情報を取得する通信路情報取得部と、
前記通信先情報取得部が取得する処理負荷情報と第一閾値とを比較して前記第二通信装置の負荷が大きい場合、又は前記通信路情報取得部が取得する通信路情報と第二閾値を比較して前記ネットワークの負荷が大きい場合には前記最大パケットサイズを小さくし、前記第二通信装置の負荷が小さい場合、又は前記ネットワークの負荷が小さい場合には前記最大パケットサイズを大きくする機能と、第二通信装置の処理負荷情報と、ネットワークの処理負荷情報と、の少なくともどちらか１つに基づいて、多重度を決定する機能とを有する集約パラメータ決定部と、
前記集約パラメータ決定部が決定した多重度に従って集約パケットを多重化する多重化部と、
前記多重化部が生成した多重化された集約パケットが、前記第二通信装置に受信される時間差から、ネットワークの帯域幅を決定する帯域決定部と、を備え、
前記集約パラメータ決定部は、前記帯域決定部が決定した帯域幅に基づいて、前記集約間隔と、前記最大パケットサイズと、前記多重度と、を決定するパケット集約装置。

【請求項2】

第一通信装置から受信する複数のパケットを集約し、ネットワークを介して第二通信装置に送信するパケット集約装置であって、
前記第一通信装置からパケットを受信する第一受信部と、
前記第一受信部が受信したパケットを一定の最大パケットサイズに達するまで、一定の集約間隔で集約し、集約パケットを生成する集約部と、
前記集約部が生成する集約パケットを前記第二通信装置に送信する第一送信部と、
前記第一送信部が送信した集約パケットに対する応答を前記第二通信装置から受信する第二受信部と、
前記第二受信部が受信した応答に基づいて、前記第二通信装置の負荷を示す情報である処理負荷情報を取得する通信先情報取得部と、
前記第二受信部が受信した応答に基づいて、前記ネットワークの負荷を示す情報である通信路情報を取得する通信路情報取得部と、
前記通信先情報取得部が取得する処理負荷情報と第一閾値とを比較して前記第二通信装置の負荷が大きい場合、又は前記通信路情報取得部が取得する通信路情報と第二閾値を比較して前記ネットワークの負荷が大きい場合には前記集約間隔を長くし、前記第二通信装置の負荷が小さい場合、又は前記ネットワークの負荷が小さい場合には前記集約間隔を短くする機能と、第二通信装置の処理負荷情報と、ネットワークの処理負荷情報と、の少なくともどちらか１つに基づいて、多重度を決定する機能とを有する集約パラメータ決定部と、
前記集約パラメータ決定部が決定した多重度に従って集約パケットを多重化する多重化部と、
前記多重化部が生成した多重化された集約パケットが、前記第二通信装置に受信される時間差から、ネットワークの帯域幅を決定する帯域決定部と、を備え、
前記集約パラメータ決定部は、前記帯域決定部が決定した帯域幅に基づいて、前記集約間隔と、前記最大パケットサイズと、前記多重度と、を決定するパケット集約装置。

【請求項3】

前記集約間隔と前記最大パケットサイズと前記多重度のいずれか一つ以上のパラメータを他のパケット集約装置との間で送受信し、前記他のパケット集約装置のパラメータに基づいてパラメータを決定する調停部と、
をさらに備える、請求項１又は２に記載のパケット集約装置。

【請求項4】

前記集約間隔と前記最大パケットサイズと前記多重度と前記帯域幅のいずれか一つ以上のパラメータを他のパケット集約装置との間で送受信し、前記他のパケット集約装置のパラメータに基づいてパラメータを決定する調停部と、
をさらに備える、請求項１又は２に記載のパケット集約装置。

【請求項5】

第一通信装置から受信する複数のパケットを集約し、ネットワークを介して第二通信装置に送信するパケット集約装置が備える伝送処理プログラムであって、
第一通信装置からパケットを受信する手順と、
前記第一通信装置から受信したパケットを一定の最大パケットサイズに達するまで、一定の集約間隔で集約し、集約パケットを生成する手順と、
前記集約パケットを前記第二通信装置に送信する手順と、
前記第二通信装置に送信した集約パケットに対する応答を前記第二通信装置から受信する手順と、
前記応答に基づいて、前記第二通信装置の負荷を示す情報である処理負荷情報を取得する手順と、
前記応答に基づいて、前記ネットワークの負荷を示す情報である通信路情報を取得する手順と、
前記処理負荷情報と第一閾値とを比較して前記第二通信装置の負荷が大きい場合、又は前記通信路情報と第二閾値を比較して前記ネットワークの負荷が大きい場合には前記最大パケットサイズを小さくし、前記第二通信装置の負荷が小さい場合、又は前記ネットワークの負荷が小さい場合には前記最大パケットサイズを大きくする手順と、
第二通信装置の処理負荷情報と、ネットワークの処理負荷情報と、の少なくともどちらか１つに基づいて、多重度を決定する手順と、
前記多重度に従って集約パケットを多重化する手順と、
前記多重化された集約パケットが、前記第二通信装置に受信される時間差から、ネットワークの帯域幅を決定する手順と、
前記決定された帯域幅に基づいて、前記集約間隔と、前記最大パケットサイズと、前記多重度と、を決定する手順と、
をコンピュータに実行させる伝送処理プログラム。

【請求項6】

第一通信装置から受信する複数のパケットを集約し、ネットワークを介して第二通信装置に送信するパケット集約装置が備える伝送処理プログラムであって、
第一通信装置からパケットを受信する手順と、
前記第一通信装置から受信したパケットを一定の最大パケットサイズに達するまで、一定の集約間隔で集約し、集約パケットを生成する手順と、
前記集約パケットを前記第二通信装置に送信する手順と、
前記第二通信装置に送信した集約パケットに対する応答を前記第二通信装置から受信する手順と、
前記応答に基づいて、前記第二通信装置の負荷を示す情報である処理負荷情報を取得する手順と、
前記応答に基づいて、前記ネットワークの負荷を示す情報である通信路情報を取得する手順と、
前記処理負荷情報と第一閾値とを比較して前記第二通信装置の負荷が大きい場合、又は前記通信路情報と第二閾値を比較して前記ネットワークの負荷が大きい場合には前記集約間隔を長くし、前記第二通信装置の負荷が小さい場合、又は前記ネットワークの負荷が小さい場合には前記集約間隔を短くする手順と、
第二通信装置の処理負荷情報と、ネットワークの処理負荷情報と、の少なくともどちらか１つに基づいて、多重度を決定する手順と、
前記多重度に従って集約パケットを多重化する手順と、
前記多重化された集約パケットが、前記第二通信装置に受信される時間差から、ネットワークの帯域幅を決定する手順と、
前記決定された帯域幅に基づいて、前記集約間隔と、前記最大パケットサイズと、前記多重度と、を決定する手順と、
をコンピュータに実行させる伝送処理プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、パケット集約装置及び伝送処理プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

クライアントサーバ型の制御システムにおいて、同時に多数のクライアントから単一の
サーバへのアクセスが集中すると、ネットワークの負荷が増大し、リアルタイムな制御を
行うことが難しくなることがある。特に、小さいサイズのパケットを大量に処理する場合
、サーバのネットワークインタフェースでの処理負荷が増大する。このため、ネットワー
クの混雑状況や通信先の負荷状況によっては輻輳が生じる可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３４９００００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、クライアントとサーバ間の通信処理負荷の軽減に優
れたパケット集約装置及び伝送処理プログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第一通信装置から受信する複数のパケットを集約し、ネットワークを介して第二通信装
置に送信するパケット集約装置であって、パケット集約装置は、第一受信部と、集約部と
、第一送信部と、第二受信部と、通信先情報取得部と、通信路情報取得部と、集約パラメ
ータ決定部と、を備える。第一受信部は、第一通信装置からパケットを受信する。集約部
は、前記第一受信部が受信したパケットを一定の最大パケットサイズに達するまで、一定
の集約間隔で集約し、集約パケットを生成する。第一送信部は、前記集約部が生成する集
約パケットを前記第二通信装置に送信する。第二受信部は、前記第一送信部が送信した集
約パケットに対する応答を前記第二通信装置から受信する。通信先情報取得部は、前記第
二受信部が受信した応答に基づいて、前記第二通信装置の負荷を示す情報である処理負荷
情報を取得する。通信路情報取得部は、前記第二受信部が受信した応答に基づいて、前記
ネットワークの負荷を示す情報である通信路情報を取得する。集約パラメータ決定部は、
前記通信先情報取得部が取得する処理負荷情報と、前記通信路情報取得部が取得する通信
路情報と、の少なくともどちらか１つに基づいて、前記最大パケットサイズと、集約間隔
と、の少なくともどちらか１つを決定する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態１に係る伝送処理システムの装置構成の一例を示す図。

【図2】実施形態１に係るパケット集約装置の機能構成の一例を示す図。

【図3】実施形態１に係るパケット集約装置がパラメータを決定する際の集約処理の流れの一例を示す図。

【図4】実施形態１に係るパケット集約装置がパケットを集約する処理の流れの一例を示す図。

【図5】実施形態１に係るパケット集約装置が第二通信装置から集約パケットを受信する際の処理の流れの一例を示す図。

【図6】実施形態１に係るパケット集約装置４が第一通信装置３からパケットを受信する際の処理の流れの一例を示す図。

【図7】実施形態２に係るパケット集約装置４の機能構成の一例を示す図。

【図8】実施形態２に係る多重化された集約パケットの受信時間算出方法の一例を示す図。

【図9】実施形態２に係るパケット集約装置４が行う帯域予測とパラメータ決定処理の流れの一例を示す図。

【図10】実施形態３に係る伝送処理システムの装置構成の一例を示す図。

【図11】実施形態３に係るパケット集約装置の機能構成の一例を示す図。

【図12】実施形態３に係るパケット集約装置が行う帯域予測とパラメータの計算処理の流れの一例を示す図。

【図13】実施形態４に係る伝送処理ステムを駅務システムに適応させた装置構成の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、各実施形態に係る伝送処理システムと、パケット集約装置と、及び伝送処理プロ
グラムについて、図面を参照して説明する。

【0008】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る伝送処理システム１００の装置構成の一例を示す図である。
図１を用いて、実施形態１に係る伝送処理システム１００の装置構成を説明する。

【0009】

伝送処理システム１００は、第一通信装置３ａ、３ｂと、パケット集約装置４と、第二
通信装置５と、を備える。なお、説明を分かり易くするために、第一通信装置３ａと、第
一通信装置３ｂと、を区別する必要がないときは、第一通信装置３と略記する。

【0010】

第一通信装置３とパケット集約装置４はネットワーク１を介して接続され、第二通信装
置５とパケット集約装置４はネットワーク２を介して接続されており、それぞれ相互に通
信が可能である。

【0011】

図１では、二台の第一通信装置３を図示しているが、これに限らず、複数の第一通信装
置３がネットワーク１を介して接続されても良い。

【0012】

ネットワーク１、及びネットワーク２は、例えばＬＡＮなどのローカルな回線であって
も良いし、インターネットや専用回線などの広域な有線通信回線や、３Ｇなどの広域な無
線通信回線を用いてもよい。

【0013】

パケット集約装置４は第一通信装置３から受信した複数のパケットを一つのパケットに
まとめ（以降、複数のパケットが一つにまとめられたパケットを集約パケットとよぶ）、
時間あたりの通信量を柔軟に変化させながら第二通信装置５に送信する。例えば、集約パ
ケットは、ヘッダと、個々のパケットと、を含み、ヘッダにはパケットの数や、集約パケ
ットの識別番号などの情報を含み。個々のパケットには、第一通信装置３の識別番号や、
パケットサイズ、パケット本体などの情報を含む。

【0014】

また、パケット集約装置４は、第二通信装置５から受信した集約パケットを個々のパケ
ットに分割して、第一通信装置３に送信する。例えば、パケット集約装置４は、集約パケ
ットからヘッダを取り除き、個々のパケットに分割する。

【0015】

第二通信装置５は、パケット集約装置４から受信する集約パケットを個々のパケットに分割し、個々のパケットに対して演算などの必要な処理を行う。さらに、第二通信装置５は、パケット集約装置４から受信した集約パケットに対する応答として、処理した個々のパケットを再度集約して、パケット集約装置４に送信する。

【0016】

図２は、実施形態１に係るパケット集約装置４の機能構成の一例を示す図である。図２
を用いて、実施形態１に係るパケット集約装置４の機能構成について説明する。パケット
集約装置４は、第一受信部１０と、集約用バッファ１１と、周期管理部１２と、集約部１
３と、第一送信部１４と、第二受信部１５と、分割部１６と、第二送信部１７と、通信先
情報取得部１８と、通信路情報取得部１９と、集約パラメータ決定部２０と、を備える。

【0017】

第一受信部１０は、第一通信装置３からパケットを受信し、受信したパケットを集約用
バッファ１１に格納する。

【0018】

集約用バッファ１１は、第一受信部１０がパケットを受信した順にパケットを格納する
。集約用バッファ１１は、データを順に記録するリスト構造でもよいし、データを循環的
に記録するリングバッファ構造でも良い。

【0019】

周期管理部１２は、集約用バッファ１１に格納されたパケットを、周期（以降、集約間
隔と呼ぶ）ごとに取り出す。周期管理部１２がパケットを取り出す周期間隔や、パケット
の量は、後述する集約パラメータ決定部により決定される。

【0020】

集約部１３は、周期管理部１２が取り出したパケットを一つのパケットに集約して集約
パケットを生成する。

【0021】

第一送信部１４は、集約部１３が生成する集約パケットを第二通信装置５へ送信する。

【0022】

第二受信部１５は、第一送信部が送信した集約パケットに対する応答である集約パケッ
トを第二通信装置５から受信する。

【0023】

分割部１６は、第二受信部１５が受信した集約パケットを個々のパケットに分割する。

【0024】

第二送信部１７は、分割部１６が分割した個々のパケットを、対応する第一通信装置３
にそれぞれ送信する。

【0025】

通信先情報取得部１８は、通信先である第二通信装置５の負荷を示す情報である処理負
荷情報を取得する。例えば、通信先情報取得部１８は、第二通信装置５における処理負荷
の指標となる受信バッファ溢れの回数を処理負荷情報の一つとして取得する機能を備える
。受信バッファ溢れとは、図示しない第二通信装置５の集約用バッファに許容上限以上の
パケットが送信され、第二通信装置５の集約用バッファにパケットが格納できない状態を
示す。

【0026】

バッファ溢れ回数の取得方法としては、例えば、第二通信装置５側で受信バッファ溢れ
回数をカウントし、集約パケットに受信バッファ溢れ回数の情報を付与してパケット集約
装置４に送信し、第二受信部１５が通信先情報取得部１８に通知する機能を持たせれば良
い。

【0027】

なお、通信先情報取得部１８が取得する情報は必ずしも受信バッファ溢れの回数でなく
とも良く、例えば、図示しない第二通信装置５のＣＰＵの負荷状況、受信バッファの残り
容量、通信の往復時間（ラウンドトリップタイム）など、第二通信装置５の処理負荷の状
況によって変化する値であれば良い。

【0028】

通信路情報取得部１９は、ネットワーク２の負荷を示す情報である通信路情報を取得す
る。例えば、通信路情報取得部１９は、通信路上でのパケットドロップ回数をカウントす
る機能を備える。ネットワーク２上のルータ等の機器の処理能力の限界の超える数のパケ
ットが到着した場合に、パケットが破棄される（ドロップする）ことがある。つまり、パ
ケットドロップ回数は、パケットドロップ回数が多いと、ネットワーク２に係る負荷が大
きいことを示す指標となる。

【0029】

集約パラメータ決定部２０は、通信先情報取得部１８と通信路情報取得部１９が取得す
る情報から、パケットを集約時の最大パケットサイズと集約間隔を決定する。

【0030】

例えば、集約パケットあたりの最大パケットサイズを小さくすれば、時間あたりに送信
されるデータ量は小さくなる。また、集約間隔が長くなれば時間あたりに送信されるパケ
ットの量は減る。つまり、パケット集約装置４は、通信先の負荷状況や通信路の情報によ
って、時間あたりに送信するデータ量や集約パケット数を柔軟に変化させる。

【0031】

例えば、集約パラメータ決定部２０は、受信バッファ溢れの回数が閾値を超える場合に
、最大パケットサイズを設定されていた値より小さくする。一方で、受信バッファ溢れの
回数が閾値未満であれば最大パケットサイズを設定されていた値より大きくする。また、
集約パラメータ決定部２０が変更する最大パケットサイズの大きさは、一定値としても良
いし、設定されていた値の１０％などとしても良い。

【0032】

集約間隔が一定の場合、以上の方法により時間あたりに到着するデータ量を通信先の負
荷状況によって変化させることができ、処理の輻輳を緩和することができる。

【0033】

また、集約パラメータ決定部２０は通信先情報取得部１８が取得した情報から、最大パ
ケットサイズではなく、集約間隔を制御しても良い。

【0034】

例えば、受信バッファ溢れの回数が閾値以上であれば集約間隔を長くし、閾値以下であ
れば集約間隔を短くする。集約間隔を長くすれば集約パケットに含まれるパケット数は一
般的には増えるため、ネットワーク２に流れる総パケット数を減らすことができる。これ
により通信先の負荷やルータ、スイッチングハブなどのネットワーク上の機器の負荷を減
らすことが可能となる。

【0035】

また、集約パラメータ決定部２０は各パラメータを通信路情報取得部１９から得る情報
によって制御しても良い。

【0036】

例えば、通信路情報取得部１９に通信路上でのパケットドロップ回数をカウントする機
能を持たせる。パケットドロップ回数をカウントするのに、例えば、確認パケットを利用
する方法を用いても良い。確認パケットは、パケット集約装置４が送信した集約パケット
が第二通信装置５に届いたか否かを確認するために、第二通信装置５がパケット集約装置
４に送信するパケットである。つまり、確認パケットを利用することでパケットがドロッ
プしたか否かを判定することでき、この回数を通信路情報取得部１９がカウントすれば良
い。

【0037】

ネットワーク２上のルータ等の機器の処理能力の限界の超える数のパケットが到着した場
合に、パケットドロップが生じることがある。よって、集約パラメータ決定部２０は、パ
ケットドロップ回数が閾値以上であれば集約間隔を大きくし、閾値以下であれば集約間隔
を小さくする。

【0038】

先述の通り、集約間隔を長くすればネットワーク２に流れる総パケット数は減るため、
ネットワーク機器の負荷を下げることができる。またパケットドロップの別の要因として
、通信路の品質が低い場合のパケットのデータ化け、すなわちＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒ
ｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）エラーによるものも考えられる。

【0039】

よって、パケットドロップ回数が閾値以上であれば、最大パケットサイズを設定されて
いた値より小さくし、閾値以上であれば最大パケットサイズを設定されていた値より大き
くしても良い。一般に、パケットサイズが小さいほどパケットのドロップ率は下がる。こ
のため最大パケットサイズを小さくしてパケットのドロップ率を下げることで、データの
再送を避け、ネットワークを効率的に利用できる。また、集約パラメータ決定部２０が変
更する最大パケットサイズの大きさは、一定値としても良いし、設定されていた値の１０
％などとしても良い。

【0040】

次に、図３〜６を用いて実施形態１に係る集約処理の流れについて説明する。

【0041】

図３は、実施形態１に係るパケット集約装置４がパラメータを決定する際の集約処理の
流れの一例を示す図である。図３を用いて、パラメータを決定する際の集約処理の流れに
ついて説明する。

【0042】

まず、通信先情報取得部１８は、受信バッファ溢れ回数等の第二通信装置５の負荷情報
を取得する（Ｓ１０１）。

【0043】

次に、集約パラメータ決定部２０は、通信先情報取得部１８が取得した処理負荷情報に
基づいて、処理負荷が閾値を超えているか否か判定する（Ｓ１０２）。集約パラメータ決
定部２０は、負荷が閾値を超えている場合（Ｓ１０２、Ｙｅｓ）、集約パケットのパケッ
トサイズの上限を小さくする（Ｓ１０３）。

【0044】

一方、処理負荷が閾値以下の場合（Ｓ１０２、Ｎｏ）、集約パケットのパケットサイズ
の上限を大きくする（Ｓ１０４）。

【0045】

続いて、通信路情報取得部１９は、パケットドロップ回数等の通信路情報を取得する（
Ｓ１０５）。

【0046】

集約パラメータ決定部２０は、通信路情報取得部１９が取得した通信路情報が、閾値を
超える場合（Ｓ１０６、Ｙｅｓ）、集約間隔を長くし（Ｓ１０７）、閾値以下の場合（Ｓ
１０６、Ｎｏ）には集約間隔を短くする（Ｓ１０８）。

【0047】

図３では、Ｓ１０１からＳ１０５までで最大パケットサイズを制御し、Ｓ１０５以降の
処理フローでは集約間隔を制御しているが、どちらかのみを制御しても良い。

【0048】

加えて、図３の最大パケットサイズ制御の流れでは同一の閾値を用いて、負荷が閾値を
超えれば最大パケットサイズを設定されていた値より小さくし、閾値以下の場合には最大
パケットサイズを設定されていた値より大きくしたが、２つの閾値を設け、閾値１以下で
あれば集約間隔を設定されていた値より小さくし、閾値２以上であれば集約間隔を設定さ
れていた値より大きくするのでも良い。同じく集約間隔の制御に関しても２つの閾値を設
けて同様の制御を行っても良い。

【0049】

また、図３の流れでは第二通信装置５の負荷状況によって最大パケットサイズを制御し
たが、第二通信装置５の負荷状況によって集約間隔を制御しても良い。その場合は負荷が
閾値を超える時には、集約間隔を設定されていた値より長くして一つの集約パケットに含
まれるパケット数を増やし、閾値以下の時には集約間隔を設定されていた値より短くして
、通信のリアルタイム性を上げる。

【0050】

また、負荷が閾値を超えれば最大パケットサイズを設定されていた値より小さくすると
ともに集約間隔を設定されていた値より長くし、閾値以下の場合には最大パケットサイズ
を設定されていた値より大きくするとともに集約間隔を設定されていた値より短くするよ
うに、複数のパラメータを同時に制御してもよい。また、最大パケットサイズの変化幅に
上限、下限を設け、まずは最大パケットサイズを変化させ、最大パケットサイズが上限、
または下限に達して、それ以上変化させられない場合には集約間隔を制御するようにして
も良い。

【0051】

以上のパラメータ決定の処理は一定時間ごとに行っても良いし、前回パラメータ決定後
からの到パケット数が一定値を超えた場合に行っても良いし、通信先負荷もしくは通信路
情報の値が一定値変化した場合に行っても良い。

【0052】

図４は、実施形態１に係るパケット集約装置がパケットを集約する処理の流れの一例を
示す図である。図４を用いて、パケット集約の流れについて説明する。

【0053】

まず、周期管理部１２は、前回の集約実行から、図３のフローにより決定された集約間
隔分の時間が経過したか否かを判定し、経過していない場合（Ｓ１１０、Ｎｏ）、処理を
Ｓ１１０に戻す。一方、集約間隔分の時間が経過している場合（Ｓ１１０、Ｙｅｓ）、集
約用バッファ１１に未送信のパケットが存在するか否かを判定する。

【0054】

未送信のパケットが存在する場合（Ｓ１１１、Ｙｅｓ）、未送信のパケットの内、１つ
のパケットを選択してパケットのサイズを取得し、そのパケットを集約パケットに集約す
ると集約パケットのパケットサイズが図３の処理フローで決定した最大パケットサイズを
超えるか否かを判定する。最大パケットサイズを超えない場合（Ｓ１１４、Ｎｏ）には、
集約部１３は集約パケットに当該パケットを集約し（Ｓ１１４）、処理をＳ１１１に戻す
。

【0055】

取り出すパケットは集約用バッファ１１にあるパケットのうち最も受信日時が古いパケ
ットを選択しても良いし、パケットの優先度情報がある場合には優先度が高いものから選
択しても良いし、パケットサイズが小さいものから選んでも良いし、複数のクライアント
間のパケット取出し回数が公平になるように選択しても良い。

【0056】

一方で最大パケットサイズを超える場合（Ｓ１１４、Ｙｅｓ）、第一送信部１４は第二
通信装置５に集約パケットを送信し（Ｓ１１５）、処理をＳ１１０に戻す。

【0057】

また、未送信のパケットがなくなった場合には（Ｓ１１１、Ｎｏ）、集約パケットを送
信し（Ｓ１１５）、処理をＳ１１０に戻す。また、集約パケットに一つのパケットも含ま
ない場合には、パケットを送信しなくともよい。

【0058】

図５は、実施形態１に係るパケット集約装置４が第二通信装置５から集約パケットを受
信する際の処理の流れの一例を示した図である。図５を用いて、第二通信装置５から集約
パケットを受信する際の処理の流れについて説明する。

【0059】

第二受信部１５が第二通信装置５から集約パケットを受信する（Ｓ１２０）と、分割部
１６は受信した集約パケットを個々のパケットに分割する（Ｓ１２１）。

【0060】

第二送信部１７は、分割した個々のパケットから、第一通信装置３に未送信のパケット
の内、１つのパケット取り出して対応する第一通信装置３に送信する（Ｓ１２２）。

【0061】

さらに、未送信のパケットがあるか否かを判定して、未送信のパケットがある場合（Ｓ
１２３、Ｙｅｓ）、処理をＳ１２２に戻す。一方で、未送信のパケットがない場合（Ｓ１
２３、Ｎｏ）、処理を終了させる。

【0062】

図６は、実施形態１に係るパケット集約装置４が第一通信装置３からパケットを受信す
る際の処理の流れの一例を示す図である。図６を用いて、第一通信装置３からパケットを
受信する際の処理の流れについて説明する。

【0063】

第一受信部１０は、パケットを受信する際に、集約用バッファ１１に空きがあるか否か
を判定する。集約用バッファ１１に空がある場合（Ｓ１３０、Ｙｅｓ）、パケットを受信
し（Ｓ１３１）、受信したパケットを集約用バッファ１１に格納し、処理をＳ１３０に戻
す。一方で、集約用バッファ１１に空きがない場合（Ｓ１３０、Ｎｏ）、処理を再びＳ１
３０に戻す。

【0064】

以上説明したように、実施形態１によれば、パケットの集約間隔や集約パケットの最大
パケットサイズといったパラメータを制御することにより輻輳制御が可能となる。特に、
ルータなどでは機器を通過するパケット数、通信先の端末では受信するパケット数が増え
るほど当該機器の負荷が大きくなる。そこで、１つの集約パケットあたりに含まれるパケ
ット数を増やすことにより、ルータを通過するパケット数や通信先で受け取るパケット数
を減らすことができ、処理負荷の軽減につながる。

【0065】

例えば、ネットワーク２上に存在するルータの処理能力が毎秒１００パケットだとする
と、第一通信装置３から集約する前のパケットが毎秒２００個のパケットが等間隔で到着
する場合、そのまま２００個のパケットを第二通信装置５に送信する場合、ルータの処理
能力を超えてしまい、大きな通信遅延やパケット破棄が発生しうる。

【0066】

一方で、集約間隔を１００ｍｓとしてパケットの集約を行う場合には、実際に送信する
パケット数は２０程度となり、ルータの処理能力の限界を超えなくなる。

【0067】

さらに一方で、集約間隔を長くすると、通信のリアルタイム性は損なわれてしまう。例
えば、集約間隔を２００ｍｓとすると送信するパケット数は１０個になるが、集約による
通信の最大遅延時間は１００ｍｓから２００ｍｓに増える。

【0068】

このため、リアルタイム性と輻輳回避を両立するためには、ルータや通信先の処理能力
を超えない範囲で集約間隔を短くする必要がある。

【0069】

実施形態１によれば、通信路上の機器や通信先の負荷情報を参照して、処理限界を超え
ない範囲で集約間隔や集約パケットの最大パケットサイズを動的に制御することができる
。また同様に、第二通信装置５の処理負荷情報を参照して集約間隔や集約パケットの最大
パケットサイズを動的に制御することで、処理の輻輳を防ぐことができる。

【0070】

特に、実際に通信する前の、或いは集約する前のパケット数を減らすことなく、集約パ
ケットに含まれるパケット数を変えることで、ネットワーク機器や通信先の負荷を軽減す
ることが可能となる。

【0071】

（実施形態２）
実施形態１では、集約間隔や最大パケットサイズの値によっては、パケット集約装置４
はネットワーク２の帯域容量以上のデータを送ってしまう可能性がある。その場合には、
回線の混雑を招き、通信時間の大幅な増大を招く可能性がある。

【0072】

時間あたりに送ることができるデータ量が解れば、当該データ量に基づいて集約パラメ
ータを制御し、通信遅延を抑え、通信のリアルタイム性を確保することも可能となる。

【0073】

実施形態２によれば、時間あたりに送信できるデータ量を予測し、当該データ量に基づ
いてパケットの集約間隔、集約パケットの最大パケットサイズ、通信の多重度といった集
約パラメータの決定が可能となる。

【0074】

ここで、多重度について説明する。通信の信頼性、もしくは通信の成功率を増加させる
ために、集約パケットをいくつか複製し、複製した集約パケットをそれぞれ送信する手法
が知られている。以下では、集約パケットを複製することを多重化と称し、複製される集
約パケットの数を多重度と称する。

【0075】

実施形態２では、同一の集約パケットを多重化し、多重化された同一の集約パケットを
複数回連続して送ることにより、通信を高信頼化する構成を前提とする。例えば、通信プ
ロトコルとして広く利用されるＵＤＰ（User Datagram Protocol）は、パケット到達確認
の仕組みを有さないため、ＵＤＰ自体には再送等による通信の高信頼化の仕組みが用意さ
れていない。

【0076】

そこで、同一のパケットを複数回送信することにより、再送によらずとも通信の成功率
を上げることができ、通信を高信頼化することができる。

【0077】

実施形態２では、通信の多重化の仕組みなどを利用して時間あたりに送信できるデータ
量を予測し、各種パラメータを調整する。より具体的には、多重化された集約パケットの
到着間隔から時間あたりに送信できるデータ量を予測する方式などを説明する。

【0078】

なお、説明を分かり易くするために、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付し、
重複する説明は適宜省略する。

【0079】

図７は、実施形態２に係るパケット集約装置４の機能構成の一例を示す図である。図７
を用いて、実施形態２に係るパケット集約装置４の機能構成について説明する。

【0080】

図７に示すパケット集約装置４は、図２の機能に加えて、多重化検出部２００と、帯域
決定部２０１と、多重化部２０３と、を備える。

【0081】

多重化部２０３は集約部１３が生成した集約パケットを、集約パラメータ決定部２０２
が決定した多重度に応じて当該集約パケットを複製（多重化）する機能を有する。例えば
、多重度が２の場合には同じ集約パケットを一つ複製し、第一送信部１４に二回渡すこと
で、集約パケットの送信を二回行う。

【0082】

多重化検出部２００は、第二通信装置５から集約パケットが到着した際に、当該集約パ
ケットと同一の集約パケットの到着回数をカウントする機能を有する。さらに、多重化検
出部２００は集約パケットが初回の到着であれば、当該集約パケットを分割部に渡し、二
回目以降の到着であれば破棄する。

【0083】

帯域決定部２０１は、ネットワークの帯域幅情報、すなわち、時間あたりに送信するこ
とができるデータ量を決定する機能を備える。当該データ量を決定する方法として、あら
かじめ設定しておいた固定値を帯域幅とする方法や、第二通信装置５から帯域幅情報を受
信して利用する方法などがある。

【0084】

多重化された集約パケットの受信時間情報を用いて帯域予測を行う方法について、図８
を参照して、説明する。図８は、実施形態２に係る多重化された集約パケットの受信時間
算出方法の一例を示す図である。

【0085】

帯域決定部２０１は、受信した集約パケットが初めて受信した集約パケットであれば、
受信時間（図８のｔ１）を記録しておく。また、同一の集約パケットの受信が２回目であ
れば、記録しておいた初回の集約パケットの受信時間（図８のｔ１）と、２回目のパケッ
トの受信時間（図８のｔ２）の差（図８のＴ＝ｔ２−ｔ１）を求める。

【0086】

さらにパケットのサイズ（Ｘ）を取得し、帯域幅Ｂを、
Ｂ＝Ｘ／Ｔ・・・（１）
により求める。これは、帯域幅Ｂの回線でパケットサイズＸのパケットを送るのにかかる
時間Ｔは、
Ｔ＝Ｘ／Ｂ・・・（２）
となる。

【0087】

なお、図８では、パケット＃１の受信完了からパケット＃２の受信開始に空き時間があ
る。最初のパケット送信完了直後に次のパケットを送信した場合、かつ、パケットの送信
端末から受信端末まですべて同一の帯域幅のネットワークを経由する場合には、パケット
＃１の受信完了直後にパケット＃２の受信が開始されるはずである。しかし、経由するネ
ットワークに帯域幅が狭いネットワークがある場合、パケット＃１の送信に時間がかかる
。

【0088】

例えば、１ＫＢ／秒の帯域幅のネットワークで１０ＫＢのデータを送る場合には１０秒
時間がかかるが、１０ＫＢ／秒の帯域幅のネットワークで１０ＫＢのデータを送る場合に
は１秒で送信が完了する。

【0089】

ここで、１ＫＢ／秒の帯域幅のネットワーク、１０ＫＢ／秒の帯域幅のネットワークを
この順に経由して１０ＫＢのデータを連続して送る場合を考える。またネットワーク間に
はストア＆フォワード方式のネットワークスイッチを挟むものとする。

【0090】

このとき、パケットの受信側は１０ＫＢ／秒のネットワークであり、パケット＃１の受
信は１秒で完了する。しかし、１ＫＢ／秒のネットワークと１０ＫＢ／秒のネットワーク
境界にあるルータ等の機器では、一度パケット全体が到着するのを待ってからＣＲＣチェ
ックを行ってパケットを送信する。

【0091】

このルータでのパケット＃２の到着待ちに１０秒かかるため、受信側でのパケット＃２
の受信開始はパケット＃１の受信完了から９秒後となる。パケット＃２の受信自体は１秒
で完了する。到着間隔Ｔ＝９秒＋１秒＝１０秒とパケットサイズＸ＝１０ＫＢを（１）式
に当てはめると、Ｂ＝Ｘ／Ｔ＝１０ＫＢ／１０秒＝１ＫＢ／秒となり、最も帯域幅が狭い
箇所の帯域幅が求められる。

【0092】

ネットワークスイッチの方式がカットスルー方式など、他の方式の場合にはそもそも受
信側での空き時間はほぼ発生しないが、１ＫＢ／秒のネットワークを経由するとやはりパ
ケット受信開始から受信完了までは１０秒かかるので、同じく（１）式で帯域幅を求めら
れる。

【0093】

初回に到着したパケットと２回目に到着したパケットの時間差を用いて帯域幅を決定し
たが、多重に送信するパケット数が、例えば、３個の場合は１回目に到着したパケットと
３回目に到着したパケットの到着時間差や、２回目に到着したパケットと３回目に到着し
たパケットの到着時間差を用いて帯域幅を求めても良い。

【0094】

また、特定のパケットのみ多重化されている場合や、通信路上でのパケットドロップが
発生した場合には、同一パケットが１回のみ到着する場合もある。これらの場合には、１
回しか到着しないパケットについては帯域幅計算を行わず、２回目に到着したパケットが
ある場合にのみ帯域幅を計算する。

【0095】

集約パラメータ決定部２０２は、帯域決定部２０１が決定した帯域幅情報を用いて、パ
ケットの集約間隔、集約パケットの最大パケットサイズ、通信の多重度を決定する機能を
有する。

【0096】

ここで、帯域幅をＢ、集約間隔をＩ、最大パケットサイズをＳ、通信の多重度をＭとす
る。このとき時間あたりのパケット集約回数は１／Ｉとなる。よって、時間あたりの最大
パケット送信量Ｐは、
Ｐ＝Ｓ×（１／Ｉ）×Ｍ
となる。時間あたりに送ることができるデータ量はＢであるため、Ｂ≧Ｐ、すなわち、
Ｂ≧Ｓ×（１／Ｉ）×Ｍ・・・（３）
である必要がある。なお、帯域幅を使い切るためには、
Ｂ＝Ｓ×（１／Ｉ）×Ｍ・・・（４）
とすればよい。

【0097】

実施形態２における集約パラメータ決定部２０は（３）を満たすように、Ｓ、Ｉ、Ｍの
各パラメータを決定する機能を有する。以下では集約パラメータ決定部２０のパラメータ
決定方法の機能例をいくつか説明する。

【0098】

集約パラメータ決定部２０の最も単純なパラメータ決定方法についてまず説明する。こ
こで（４）式を変形し、
Ｓ＝Ｂ×Ｉ／Ｍ・・・（５）
とする。例えばＩ、Ｍを固定値、Ｂを帯域決定部２０１が決定した値とすれば、Ｓの値が
決定される。またＩ、Ｍを固定値とするのではなく、ＳとＭを固定値にして（４）式を満
たすようにＩを求めても良いし、ＳとＩを固定値にして（４）式を満たすようにＭを決定
する機能を集約パラメータ決定部２０に持たせても良い。

【0099】

ただし、この方法ではネットワークの帯域幅と二つの固定値によって、残り一つのパラ
メータが決定される。例えば、ボトルネックが第二通信装置５の処理負荷だった場合には
、最大パケットサイズＳや集約時間Ｉを制御すると輻輳の状況が変わる。

【0100】

ところが、（５）式はＩ、Ｍが固定値であり、最大パケットサイズＳは第二通信装置５
の処理負荷に依存せず、ネットワークの帯域幅の変化によってのみ変化する。このとき、
第二通信装置５の処理負荷が何らかの要因で上がっている場合に、ネットワークの混雑が
解消し、利用できる帯域幅が広くなったとする。このときには、（５）式ではＢが大きく
なり、ＩとＭは固定値であるため、最大パケットサイズＳが大きくなってしまう。

【0101】

これは到着する集約パケットに含まれるパケット数が多くなる可能性があることを意味
し、さらに第二通信装置５の負荷が大きくなってしまう可能性がある。すなわち、第二通
信装置５の処理負荷の輻輳やネットワーク上でのパケット破棄を回避するためには、第二
通信装置５やネットワークの負荷状況に応じてパラメータを変化させる必要がある。

【0102】

そこで、集約パラメータ決定部２０は通信先情報取得部１８が取得した通信先情報、通
信路情報取得部１９が取得した通信路情報によってパケットの集約間隔、集約パケットの
最大パケットサイズ、通信の多重度を決定する機能を有しても良い。

【0103】

以下では、集約パラメータ決定部２０が第二通信装置５やネットワーク機器の負荷状況
に応じてパラメータを決定する機能について、いくつかの方式を説明する。

【0104】

まず、輻輳を制御する変数Ｗを導入する方式について説明する。（３）式を変形すると
、Ｂ、Ｉ、Ｍは共に正の値のため、
Ｓ≦Ｂ×Ｉ／Ｍ・・・（６）
となる。

【0105】

ここで、
Ｓ＝Ｂ×Ｉ／Ｍ×Ｗ・・・（７）
となる変数Ｗを導入した場合、
Ｂ×Ｉ／Ｍ×Ｗ≦Ｂ×Ｉ／Ｍ・・・（８）
より、Ｗ≦１であれば、（６）式を満たすこととなる。

【0106】

この値Ｗを負荷状況、すなわち、通信先情報取得部１８が取得した通信先情報や、通信
路情報取得部１９が取得した通信路情報によって調節することで、最大パケットサイズＳ
が負荷状況によって変わることとなる。

【0107】

例えば、ＴＣＰ／ＩＰの輻輳制御でも用いられる、ＡＩＭＤ（Additive increase/mult
iplicative decrease）などの一般に良く知られた技術を用いて、集約パラメータ決定部
２０は通信先情報や通信路情報から変数Ｗを決定すれば良い。

【0108】

例えば、通信先情報として第二通信装置５の時間あたりのバッファ溢れ発生回数Ｅ（ｔ
）、通信路情報として通信路上でのパケットドロップ発生回数Ｄ（ｔ）からＷを決定する
場合、Ａ（Ａ＞０）、Ｂ（０＜Ｂ＜１）を定数として、時刻ｔ＋１のＷの値Ｗ（ｔ＋１）
は時刻ｔのＷの値、Ｗ（ｔ）を用いて、Ｗ≦１を満たす範囲で、
Ｗ（ｔ＋１）＝Ｗ（ｔ）＋Ａ（Ｅ（ｔ）＜閾値１ かつ Ｄ（ｔ）＜閾値２の場合）
Ｗ（ｔ＋１）＝Ｗ（ｔ）×Ｂ（Ｅ（ｔ）≧閾値１ もしくは Ｄ（ｔ）≧閾値２の場合）
と決定する。

【0109】

さらにこの値を（７）式に代入して最大パケットサイズＳを求める。これにより、最大
パケットサイズＳは第二通信装置５やネットワーク機器の負荷が大きくなれば小さく、負
荷が小さくなれば大きくなり、輻輳を回避することができる。また、Ｓを固定の値として
同様の方法で集約間隔Ｉを求めるようにしても良い。このとき（３）式を変形すると、
Ｉ≧Ｓ／Ｂ×Ｍ・・・（９）
となり、
Ｉ＝Ｓ／Ｂ×Ｍ×Ｗ・・・（１０）
とすると、Ｗ≧１となれば（１０）式は（９）式を満たす。

【0110】

ここで第二通信装置の時間あたりのバッファ溢れ発生回数Ｅ（ｔ）、通信路情報として
通信路上でのパケットドロップ発生回数Ｄ（ｔ）が閾値以上の場合には集約パケットの数
を減らすために、集約間隔を長くする必要がある。すなわち、（９）式よりＷの値を大き
くすれば良いので、定数Ｆ（Ｆ＞０）、定数Ｇ（Ｇ＞１）として、
Ｗ（ｔ＋１）＝Ｗ（ｔ）−Ｆ（Ｅ（ｔ）＜閾値１ かつ Ｄ（ｔ）＜閾値２の場合）
Ｗ（ｔ＋１）＝Ｗ（ｔ）×Ｇ（Ｅ（ｔ）≧閾値１ もしくは Ｄ（ｔ）≧閾値２の場合）
とＷを制御し、（９）式よりＩを求めればよい。また、集約度Ｍを変化させる場合にも同
様の方法を採ればよい。

【0111】

（７）式や（１０）式では変更されるパラメータはＳもしくはＩもしくはＭに加えて、
Ｗのみであった。しかし、輻輳の状況によっては、Ｓ、Ｉ、Ｍを独立に制御したい場合が
ある。

【0112】

例えば、ネットワーク品質が問題でパケットドロップが多発する場合にはＭを増加させ
ることが有用であり、第二通信装置の処理負荷が問題でバッファ溢れが多発する場合には
、Ｉを増加させることが有用である。

【0113】

また、ネットワーク機器を通過するパケット数が多すぎて、処理が間に合わずにパケッ
トドロップが多発する場合にはＭを減少させることが有用である。

【0114】

さらに、パケットドロップとバッファ溢れが同時に発生した場合にはＭとＩを同時に変
更したいが、（７）式や（１０）式ではそれができない。そこで集約パラメータ決定部２
０が各パラメータを独立に制御する方法についても説明する。

【0115】

まず、
Ｓ＝Ｂ×Ｉ／Ｍ・・・（１１）
とおく。

【0116】

ここで、Ｉ（ｔ＋１）はＩ（ｔ）と時間あたりのバッファ溢れ回数Ｅ（ｔ）を元に、Ｈ
（＞０）、Ｊ（＞１）を定数として、
Ｉ（ｔ＋１）＝Ｉ（ｔ）−Ｈ（Ｅ（ｔ）＜閾値１）・・・（１２）
Ｉ（ｔ＋１）＝Ｉ（ｔ）×Ｊ（Ｅ（ｔ）≧閾値２）・・・（１３）
これにより、時間あたりのバッファ溢れ発生回数Ｅ（ｔ）が閾値以上になれば、集約間
隔が長くなり、閾値未満であれば集約間隔が短くなる。

【0117】

一方、通信路の品質によるデータ化けなどによるパケットドロップ回数をＰ（ｔ）、処
理可能なパケット数を超えたことによるパケットドロップ回数をＯ（ｔ）とし、時刻ｔ＋
１の多重度ＭとなるＭ（ｔ＋１）はＭ（ｔ）を用いて、
Ｍ（ｔ＋１）＝Ｍ（ｔ）＋１（Ｐ（ｔ）≧閾値３かつＯ（ｔ）＜閾値４）・・・（１４）
Ｍ（ｔ＋１）＝Ｍ（ｔ）−１（Ｏ（ｔ）≧閾値４かつＰ（ｔ）＜閾値３）・・・（１５）
Ｍ（ｔ＋１）＝Ｍ（ｔ）（それ以外の場合）・・・（１６）
とする。

【0118】

これにより、通信路品質によるパケットドロップが起きた場合には通信成功率を上げる
ために多重度が増え、通信路の機器負荷増大を要因とするパケットドロップが起きた場合
には、通信機器の負荷を下げるために多重度が減るようになる。

【0119】

ただし、多くの場合、通信路の品質によるデータ化けなどによるパケットドロップ回数
と、ネットワーク機器が処理可能なパケット数を超えたことによるパケットドロップ回数
を区別できない場合も多い。

【0120】

その場合にはＰ（ｔ）とＯ（ｔ）の合計値のみが解り、その値でＭ（ｔ）を制御するこ
とになる。ただし、パケットドロップ回数の合計値情報だけだと、Ｍ（ｔ）の値を増やせ
ばドロップ率が下がるのか、減らせばドロップ率が下がるのかは判別できない。

【0121】

そこで、パケットドロップ回数が閾値以上であれば、まずはＭ（ｔ）の値を増やして、
その後パケットドロップ回数が減ればＭ（ｔ）を増やすように変化させ、パケットドロッ
プ回数が増えた場合にはＭ（ｔ）を減らすように変化させれば良い。

【0122】

また、Ｉ（ｔ）はＡＩＭＤを用いて連続値で変化させているが、テーブルを設けて離散
値を取っても良い。例えば、Ｉ（ｔ）の取りうる値を、１秒、２秒、４秒のように離散値
のテーブルを用意しておき、Ｉ（ｔ）＝１秒の時にＥ（ｔ）≧閾値であれば、Ｉ（ｔ＋１
）を２秒にする、といった方法である。

【0123】

以上の方法によれば、ＩとＭなど、複数のパラメータを独立して制御できるが、パラメ
ータを変動させられる幅には限界があることが多い。例えば、集約間隔Ｉは増やすと第二
通信装置５の負荷が下がるが、通信のリアルタイム性は失われる。

【0124】

単純にはパラメータの上限値と下限値を設けてその範囲で制御を行えばよい。しかし調
整可能な範囲で輻輳を回避できない場合も考えられる。

【0125】

例えば、集約間隔Ｉを上限まで増やしてもなお、輻輳が回避できない場合には、集約パ
ケットに含まれるパケットの数を減らすために、（１１）式では従属変数であった最大パ
ケットサイズＳを独立変数として制御すれば良い。このために、最大パケットサイズＳを
制御するための変数Ｗを導入し、間接的に最大パケットサイズＳを制御することとする。
ここで（７）式と同様に、
Ｓ＝Ｂ×Ｉ／Ｍ×Ｗ・・・（１７）
とする。

【0126】

ただし、（７）式と異なり、ＩやＭは変数とする。ここではＩが上限に達した場合に、
Ｗを制御する方法について説明する。Ｗ（０）＝１（ただし、Ｗ（ｔ）の上限は１）とし
、Ｋ（Ｋ＞０）、Ｌ（Ｌ＞１）、Ｎ（０＜Ｎ＜１）、Ｒ（Ｒ＞０）を定数として、
Ｉ（ｔ＋１）＝Ｉ（ｔ）−Ｋ（Ｗ（ｔ）＝１かつＥ（ｔ）＜閾値１）・・・（１８）
Ｉ（ｔ＋１）＝Ｉ（ｔ）×Ｌ（Ｉ（ｔ）＜上限値かつＥ（ｔ）≧閾値２）・・・（１９）
Ｗ（ｔ＋１）＝Ｗ（ｔ）×Ｎ （Ｉ（ｔ）＝上限値かつＥ（ｔ）≧閾値６）・・・（２０
）
Ｗ（ｔ＋１）＝Ｗ（ｔ）＋Ｒ （Ｗ（ｔ）＜１かつＥ（ｔ）＜閾値５）・・・（２１）
としてＩ（ｔ＋１）とＷ（ｔ＋１）を計算する。

【0127】

ただしＷの上限値は１とする。また、Ｍは（１４）‐（１６）式を使って制御すればよ
い。これにより、Ｅ（ｔ）が閾値以上の場合にはＩ（ｔ）が上限値に達するまでは（１９
）式が適用され、集約間隔を延ばすことにより第二通信装置５の負荷を下げ、上限値に達
した場合には（２０）式が適用され、最大パケットサイズＳを小さくすることで時間当た
りの第二通信装置５の負荷を下げることができる。

【0128】

逆に、輻輳が解消され、Ｅ（ｔ）が閾値未満になった場合にはまず、Ｗ（ｔ）の値を初
期値の１に近づくよう（２１）式により元に戻し、続いてＩ（ｔ）が短くなるよう（１８
）式を適用する。

【0129】

図９は、実施形態２に係るパケット集約装置４が行う帯域予測とパラメータの決定フロ
ーの一例を示す図である。図９を用いて、実施形態２に係る帯域予測とパラメータの決定
フローについて説明する。

【0130】

第二受信部１５が集約パケットの受信を待ち（Ｓ２１０）、集約パケットを受信すると
、多重化検出部２００は当該集約パケットの受信が初回か否かを判断する。初回の場合（
Ｓ２１１、Ｙｅｓ）は到着時間を記録し（Ｓ２１２）、処理をＳ２１０に戻す。

【0131】

一方で、当該集約パケットの受信が初回ではない場合（Ｓ２１１、Ｎｏ）、集約パケッ
トの受信が２回目か否かを判定し、２回目でない場合（Ｓ２１３、Ｎｏ）、処理をＳ２１
０に戻す。

【0132】

一方で、集約パケットの受信が２回目の場合（Ｓ２１３、Ｙｅｓ）、Ｓ２１２で記録し
た初回の集約パケット受信時の時間と、現在時間の時間差を計算する（Ｓ２１４）。

【0133】

さらに、集約パケットサイズをＳ２１４で計算した時間差で割り、帯域幅を計算する（
Ｓ２１５）。

【0134】

また、
帯域幅Ｂ≧最大パケットサイズＳ×（１／集約間隔Ｉ）×多重度Ｍ
となるように各パラメータを計算する。この計算方法としては既に説明した方法を用いれ
ば良い。

【0135】

以上説明した実施形態２によれば、ネットワークの帯域幅の範囲内でネットワーク機器
や第二通信装置５の負荷状況に応じて、柔軟に集約パケットの集約間隔、通信の多重度、
最大パケットサイズの調整を行うことができる。

【0136】

特に、通常の輻輳制御は時間あたりに送れるパケット数やデータ量の総量を調整するこ
とで輻輳制御を行うが、実施形態２では、時間あたりの集約パケットに含まれるパケット
やデータの総量を変えることなく、柔軟に複数の集約パラメータを同時に制御しながら輻
輳制御を行うことができる。

【0137】

（実施形態３）
実施形態２では、パケット集約装置４は機器単独でパラメータ決定を行う。一方で、パ
ケット集約装置４が図１０に示す構成のように複数存在するとき、帯域幅の測定結果にば
らつきが生じる場合がある。図１０は、実施形態３に係る伝送処理システムの装置構成の
一例を示す図である。

【0138】

そのとき、例えば、（５）式を用いて最大パケットサイズＳを計算すると、パケット集
約装置４の同士間で時間あたりに送信可能なデータ量が変わることとなり、不平等な状態
が発生する。パケット集約装置４の間における通信の平等性を確保するためには、同じ帯
域幅のネットワークであれば各パケット集約装置で計算した帯域幅が同じになるよう、調
停を図る必要がある。

【0139】

そこで、実施形態３では、図１０に示すように複数のパケット集約装置間がネットワー
クで繋がれた環境を想定し、通信の平等性を確保するパケット集約装置について説明する
。

【0140】

図１１は、実施形態３に係るパケット集約装置の機能構成の一例を示す図である。図１
１は、調停部３００を備える点で、図７とは異なる。なお、説明を分かり易くするために
、実施形態１、２と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0141】

集約パラメータ決定部２０は、実施形態２と同じく、帯域決定部２０１が決定した帯域
幅情報、通信先情報取得部１８が取得した通信先情報、通信路情報取得部１９から得た通
信路情報を使って、多重度Ｍ、最大パケットサイズＳ、集約間隔Ｉと言ったパラメータを
最終的に決定する。

【0142】

実施形態２では、帯域幅情報は帯域決定部２０１が決定した情報をそのまま利用してい
たが、実施形態３では、集約パラメータ決定部２０が帯域決定部２０１から得た帯域幅情
報を調停部３００に渡す。

【0143】

調停部３００は、他のパケット集約装置に対して、ネットワーク３２０を介してその帯
域幅情報を送信する機能を備える。また、調停部３００は、ネットワーク３２０を介して
他のパケット集約装置から各パケット集約装置が計算した帯域幅情報を取得する機能を備
える。

【0144】

調停部３００は、他のパケット集約装置から帯域幅情報と、集約パラメータ決定部２０
から得た帯域幅情報と、から調停済み帯域幅情報を計算する。調停済み帯域幅情報を計算
する方法としては、算術平均を取っても良いし、帯域幅情報の重みを増やした加重平均や
、中央値を取っても良い。

【0145】

調停部３００は、調停済み帯域幅情報を集約パラメータ決定部２０に渡す。集約パラメ
ータ決定部２０は、帯域決定部２０１から得た帯域幅情報ではなく、調停済み帯域幅情報
を用いて、多重度Ｍ、最大パケットサイズＳ、集約間隔Ｉといったパラメータを決定する
機能を備える。

【0146】

計算方法は実施例２で説明した方法を用いて、調停済み帯域幅情報をＢ’として、
Ｓ≦Ｂ’×Ｉ／Ｍ
を満たすように計算すればよい。

【0147】

図１２は、実施形態３に係るパケット集約装置が行う帯域予測とパラメータの計算処理
の流れの一例を示す図である。図１２を用いて、実施形態３に係る帯域予測とパラメータ
の計算フローを説明する。図１２は、実施形態２で説明した図９のフローとは、Ｓ３１０
が加わった点と、Ｓ３１１の処理が変更されている点と、が異なる。Ｓ２１５で帯域決定
部２０１が帯域幅を計算したのち、調停部３００は他のパケット集約装置から受信した帯
域幅情報と帯域決定部２０１が計算した帯域幅情報を用いて、調停済み帯域幅情報を計算
する（Ｓ３１０）。

【0148】

さらに、集約パラメータ決定部２０は、帯域幅ではなく調停済み帯域幅を用いて各パラ
メータを決定する。図１２には明示していないが、Ｓ３１０の段階で調停部３００が他の
パケット集約装置に帯域幅情報を送信しても良いし、一定時間ごとに調停部３００が他の
パケット集約装置に帯域幅情報を送信しても良い。

【0149】

以上説明した実施形態３によれば、複数のパケット集約装置がある場合に、特定のパケ
ット集約装置ばかりが多くのパケットを送出するような不平等な事態を回避し、通信の平
等性を確保することが可能となる。ここでは、帯域幅情報の平均値をとる方法を説明した
が、集約パラメータ決定部２０と調停部３００のバリエーションとして、帯域幅情報の代
わりに多重度Ｍ、最大パケットサイズＳ、集約間隔Ｉといったパラメータを複数のパケッ
ト集約装置で共有し、集約パラメータを直接調停しても良い。

【0150】

（実施形態４）
次に、実施形態１、２、３に係る伝送処理システムを鉄道などの駅で使用される駅務シ
ステムに対応させた実施形態４について、図１３を参照しながら説明する。

【0151】

図１３は、実施形態４に係る伝送処理ステムを駅務システムに適応させた構成の一例を
示す図である。

【0152】

なお、説明を分かり易くするために、実施形態１、２、３と同一の構成には同一の符号
を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0153】

伝送処理システム１００を駅務システム１０１に適応した場合、図１３に示すように、
例えば、第一通信装置３は改札機５０に対応し、第二通信装置５はサーバ５１に対応する
。

【0154】

駅務システム１０１は、改札機５０と、パケット集約装置４と、サーバ５１と、を備え
る。

【0155】

駅務システム１０１は、例えば、鉄道などにおける駅の利用者に対して、駅構内への入
出場処理を行うために使用される。

【0156】

改札機５０は、利用者により提示される利用媒体を処理する機能を備える。利用媒体は
、例えば、有効期間や利用可能区間等の記録情報が記録される磁気媒体（入場券、普通乗
車券、定期券、回数券、プリペイドカード等）や、無線通信により記録情報を送受信する
無線媒体（ＩＣカード等）、などである。なお、以下の説明においては、利用媒体はＩＣ
カードとして説明する。

【0157】

ＩＣカードは、券売機や改札機など様々な駅務機器と無線でデータの送受信を行うこと
により、種々の処理を受け付けることができるＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕ
ｉｔ）を有した乗車券である。また、ＩＣカードは、記憶部を有しており、例えば、定期
券、運賃精算のためのＳＦ（Ｓｔｏｒｅｄ Ｆａｒｅ）カード、あるいは、運賃精算のた
めの料金後払い方式のカードとしてＩＣカードを使用するための情報を記憶する。例えば
、ＩＣカードは、それぞれ固有の識別番号、利用履歴情報、残額情報、定期券情報、など
を記憶する。

【0158】

改札機５０は、利用者により提示されるＩＣカードから、ＩＣカードに記憶されている
、ＩＣカードの識別番号や入出場の状態情報、残額情報、定期券情報などの入出場に必要
な改札処理情報を受信する。改札機５０は、例えば、入場時には、識別番号や、入場駅、
入場時間などの情報を改札処理情報としてＩＣカードから受信し、出場時には、識別番号
や、出場駅、出場時間などの情報を改札処理情報としてＩＣカードから受信する。また、
改札機５０は、改札処理情報を格納したパケットをパケット集約装置４に送信する。

【0159】

パケット集約装置４は、改札機５０より受信した複数のパケットを集約し、サーバ５１
に送信する。

【0160】

サーバ５１は、パケット集約装置４から受信した集約パケットを個々のパケットに分離
する。サーバ５１は、個々のパケット、つまり、改札処理情報に対して演算処理を行う。

【0161】

演算処理は、例えば、入場処理の場合、改札処理情報に含まれる残額が最低運賃を満た
しているか否かの演算処理や、改札処理情報に含まれる識別番号がサーバのネガティブリ
ストに登録されているか否かの演算処理などが行われる。なお、入場処理に関しては、改
札処理情報を受信するだけで、改札処理情報に対して演算処理を行わず、入場ができる処
理を行う構成としても良い。

【0162】

また、演算処理は、例えば、出場処理の場合、入出場駅の情報から運賃を算出する演算
処理や、ＩＣカードから運賃を引き去る演算処理などが行われる。さらに、サーバ５１は
、複数の演算処理の結果を複数のパケットを集約し、パケット集約装置４に送信する。

【0163】

パケット集約装置４は、サーバ５１から受信した集約パケットを個々のパケットに分離
し、対応する改札機５０に送信する。

【0164】

改札機５０は、パケット集約装置４から受信したパケットに基づいて、ＩＣカードに改
札制御情報を送信する。例えば、改札機５０が有するゲートの開閉処理や、利用者により
提示されているＩＣカードから運賃の引き去り処理結果を書き込むなどの処理行う。

【0165】

以上説明した実施形態４の伝送処理システムを適応した駅務システムによれば、ネット
ワークの混雑状況や通信先の負荷状況によってパケットの集約間隔や最大パケットサイズ
などのパケット集約に関するパラメータを柔軟に変化させることで、パケット通信回数が
急増する通勤ラッシュの時間帯などでも、リアルタイムな制御を可能にする。

【0166】

なお、上記した実施形態１，２，３、４に係る伝送処理システム１００は、上記説明し
た駅務システム１０１への適用に限定されるものではなく、防災システム、水処理システ
ム等の様々な社会インフラシステム、及びビル制御等の様々な産業システムに適用するこ
とができる。また、第一通信装置３は、例えば、プラント、防災システム、交通システム
等の社会インフラシステムのハードウェア、ソフトウェアでも良いし、産業システム、家
電、ＰＣ、情報端末等のハードウェア、ソフトウェアでも良い。

【0167】

なお、上記した実施形態１、２、３、４に係る伝送処理システムにおける処理はいくつ
かのソフトウェアによって実行することが可能である。このため、上記処理の手順を実行
するいくつかのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じてこれ
らプログラムをパケット集約装置４へインストールして実行するだけで、上記処理を容易
に実現することができる。例えば、パケット集約装置４は、上記プログラムをネットワー
ク経由でダウンロードし、ダウンロードしたプログラムを記憶し、プログラムのインスト
ールを完了することができる。或いは、パケット集約装置４は、上記プログラムを情報記
憶媒体から読み取り、読み取ったプログラムを記憶し、プログラムのインストールを完了
することができる。

【0168】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様
々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、
置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に
含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるもので
ある。

【符号の説明】

【0169】

１ ネットワーク
２ ネットワーク
３ 第一通信装置
３ａ 第一通信装置
３ｂ 第一通信装置
４ パケット集約装置
５ 第二通信装置
１０ 第一受信部
１１ 集約用バッファ
１２ 周期管理部
１３ 集約部
１４ 第一送信部
１５ 第二受信部
１６ 分割部
１７ 第二送信部
１８ 通信先情報取得部
１９ 通信路情報取得部
２０ 集約パラメータ決定部
５０ 改札機
５１ サーバ
１００ 伝送処理システム
１０１ 駅務システム
２００ 多重化検出部
２０１ 帯域決定部
２０２ 集約パラメータ決定部
２０３ 多重化部
３００ 調停部
３２０ ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】