(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット転送を各パケットに要求される品質に基づいてスケジューリングする品質クラス制御方式において、
目標品質の異なる品質クラスごとに設けられた複数のパケットキューと、
入力パケットを、その要求品質に応じたパケットキューに収容するパケット分配部と、
各パケットキューに連結されたパケットを、各パケットキューの品質クラスに応じた優先度で転送するパケット転送部と、
各品質クラスの実現品質を検知する手段と、
目標品質が相対的に高位および低位の隣接する２つの品質クラスについて、実現品質が高位クラスの目標品質を満足する低位クラスを前記高位クラスに統合する品質クラス統合手段とを具備し、
前記品質クラス統合手段は、低位クラスに対応する全てのパケットを高位クラスのパケットキューに収容し、低位クラスのパケットキューへのスケジューリングを行わないことことを特徴とする品質クラス制御方式。
【請求項２】
実現品質が目標品質を満足できなくなった品質クラスから、目標品質が相対的に低位の品質クラスを分離させる品質クラス分離手段を具備し、
前記品質クラス分離手段は、前記目標品質を満足できなくなった品質クラスのパケットキューに収容されていたパケットを、その要求品質に応じて、前記分離された品質クラスのパケットキューに収容することを特徴とする請求項１に記載の品質クラス制御方式。
【請求項３】
前記分離された品質クラスの目標品質は、前記分離前において、前記目標品質を満足できなくなった品質クラスに、目標品質に関して低位側に隣接する品質クラスの目標品質よりも高く設定されることを特徴とする請求項２に記載の品質クラス制御方式。
【請求項４】
前記分離された品質クラスの目標品質を、前記目標品質を満足できなくなった品質クラスの目標品質よりも低い範囲内で増補正する手段を具備したことを特徴とする請求項２または３に記載の品質クラス制御方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、品質クラス制御方式に係り、特に、ネットワーク上のノードがパケット転送を品質クラス別にスケジューリングする際の処理負荷を軽減できる品質クラス制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１，２，３には、複数の品質クラスにそれぞれ目標品質を設定し、各ノードには、品質クラスごとに異なる複数のパケットキューを設け、各品質クラスにおける目標品質や各パケットキューに滞留している総パケット長等に基づいて、各キューから出リンクに連続して送出すべきパケット数を算出することにより、各品質クラスにおける目標品質を満足させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】A. K. Parekh and R. G. Gallager, "A generalized processor sharing approach to flow control in integrated services networks: The single-node case," IEEE/ACM Trans. on Networking, Vol. 1, No. 3, pp. 344-357, June 1993.
【非特許文献２】M. Shreedhar and G. Varghese, "Efficient fair queuing using deficit round-robin," IEEE/ACM Trans. on Networking, Vol. 4, No. 3, pp. 375-385, June 1996.
【非特許文献３】S. S. Kanhere, H. Sethu, and A. B. Parekh, "Fair and efficient packet scheduling using elastic round robin," IEEE Trans. on Parallel and Distributed Systems, Vol. 13, No. 3, pp. 324-336, March 2002.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
各ノードに品質クラス数分のパケットキューを設けて入力パケットの各キューへの収容および各キューからの出力パケットの読み出しをスケジューリングする際、例えばn番目の品質クラスCnと(n+1)番目の品質クラスCn+1との実現品質に実質的な差が無い場合、これら２つの品質クラスを一つに統合すればスケジューリングの処理負荷を軽減できる。
【０００５】
しかしながら、従来の品質クラス制御方式では、品質クラス数および各ノードにおける対応するパケットキューの数が固定であったため、隣接する２つの品質クラスの実現品質が同等であってもこれらを統合することができず、不要なスケジューリング処理負荷が発生するという技術課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、ネットワーク上のノードがパケット転送を品質クラス別にスケジューリングする際の処理負荷を軽減できる品質クラス制御方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、パケット転送を各パケットに要求される品質に基づいてスケジューリングする品質クラス制御方式において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
【０００８】
(1) 目標品質の異なる品質クラスごとに設けられた複数のパケットキューと、入力パケットを、その要求品質に応じたパケットキューに収容するパケット分配部と、各パケットキューに収容されたパケットを、各パケットキューの品質クラスに応じた優先度で転送するパケット転送部と、各品質クラスの実現品質を検知する手段と、目標品質が相対的に高位および低位の隣接する２つの品質クラスについて、実現品質が高位クラスの目標品質を満足する低位クラスを前記高位クラスに統合する品質クラス統合手段とを具備し、前記品質クラス統合手段は、前記低位クラスのパケットキューに収容されているパケットを高位クラスのパケットキューに収容するようにした。
【０００９】
(2) 実現品質が目標品質を満足できなくなった品質クラスから、目標品質が相対的に低位の品質クラスを分離させる品質クラス分離手段を具備し、前記品質クラス分離手段は、前記目標品質を満足できなくなった品質クラスのパケットキューに収容されていたパケットを、その要求品質に応じて、前記分離された品質クラスのパケットキューに収容するようにした。
【００１０】
(3) 分離された品質クラスの目標品質を、前記目標品質を満足できなくなった品質クラスの目標品質よりも低い範囲内で増補正する手段を具備した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
【００１２】
(1) 目標品質が相対的に高位および低位の隣接する２つの品質クラスに分類されたパケットの実現品質に実質的な差が無い場合、これら２つの品質クラスが一つに統合されるので、ネットワーク上のノードがパケット転送を品質クラス別にスケジューリングする際の処理負荷を軽減できるようになる。
【００１３】
(2) 目標品質が相対的に高位および低位の隣接する２つの品質クラスを統合したのち、統合された品質クラスの実現品質が統合前の上位側の品質クラスの目標品質を満足できなくなると、相対的に低位の品質クラスを分離させて要求品質の低いパケットを当該低位の品質クラスのパケットキューに収容させるので、高位の品質クラスの実現品質を改善できるようになる。
【００１４】
(3) 統合された品質クラスから低位の品質クラス（子）を分離させたあと、高位の品質クラス（親）の実現品質が改善されないと低位の品質クラス（子）の目標品質を増補正し、より多くのパケットが低位の品質クラス（子）に分配されるようにしたので、高位の品質クラス（親）の実現品質を改善できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の品質クラス制御方式が適用されるネットワークノードの構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態における品質クラスC、目標品質TQ、要求品質RQおよび実現品質SQの関係を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態の動作を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の品質クラス制御方式が適用されるネットワークノードの構成を示したブロック図であり、本実施形態では、目標品質TQの異なるn段階の品質クラスC1，C2…CnごとにパケットキューPC(PC1，PC2…PCn)が設けられている。
【００１７】
パケット分配部１は、入力パケットを、その要求品質RQに応じたパケットキューPCに収容する。パケット転送部２は、各パケットキューPCに収容されたパケットを、各パケットキューPCの品質クラスCに応じた優先度で読み出して次ノードへ転送する。品質クラス見直部３は、各品質クラスCのパケットの実現品質SQに基づいて、各パケットキューPCを統合または分離する。
【００１８】
図２は、本実施形態における「品質クラスC」、品質クラスの「目標品質TQ」ならびにパケットの「要求品質RQ」および「実現品質SQ」の関係を示した図である。
【００１９】
パケットの要求品質RQは、各パケットに対してノードやネットワークが要求する品質であり、本実施形態では、各パケットに対して、アプリケーションやユーザ属性（契約条件やサービス内容など）に応じて適正な要求品質RQが予め設定される。
【００２０】
前記要求品質RQがアプリケーションに応じて設定される場合、VoIPやストリーミング再生のようにリアルタイム性の高いアプリケーションのパケットには高い要求品質が設定され、電子メールのようにリアルタイム性の低いアプリケーションのパケットには低い要求品質が設定され、Webブラウザのように、その中間的なアプリケーションのパケットには中程度の要求品質が設定される。また、要求品質RQがユーザ属性に応じて設定される場合、料金のより高いサービスに契約したユーザが送受するパケットに対して、より高い要求品質が設定される。
【００２１】
目標品質TQは、各品質クラスCに分類されたパケットに対して約束する品質の目標値であり、最高位の品質クラスC1に分類されたパケットには目標品質TQ1以上の品質が約束される。同様に、品質クラスC2に分類されたパケットには目標品質TQ2以上の品質が約束され、品質クラスC3に分類されたパケットには目標品質TQ3以上の品質が約束され、品質クラスC4に分類されたパケットには目標品質TQ4以上の品質が約束される。
【００２２】
実現品質SQは、各パケットのネットワーク上での実際の品質であり、ネットワークやノードが空いていれば、図２に実線で示したように前記各目標品質TQを上回ることができる一方、ネットワークやノードが輻輳していれば、破線で示したように、前記各目標品質TQを下回ることもある。
【００２３】
図２の例では、要求品質RQ1のパケットは品質クラスC1に分類され、その実現品質SQが目標品質TQ1を上回るようにパケット転送をスケジューリングされる。同様に、要求品質RQ2，RQ3のパケットは品質クラスC2に分類され、その実現品質SQが目標品質TQ2を上回るようにパケット転送をスケジューリングされる。要求品質RQ4，RQ5のパケットは品質クラスC3に分類され、その実現品質SQが目標品質TQ3を上回るようにパケット転送をスケジューリングされる。要求品質RQ6のパケットは品質クラスC4に分類され、その実現品質SQが目標品質TQ4を上回るようにパケット転送をスケジューリングされる。
【００２４】
図１へ戻り、前記品質クラス見直部３において、実現品質検知部３０は、転送したパケットの実現品質SQを検知する。品質クラス統合部３１は、目標品質TQが相対的に高位および低位の隣接する２つの品質クラスCi，Ci+1について、実現品質SQが高位クラスCiの目標品質を満足する低位クラスCi+1を前記高位クラスCiに統合する。この際、低位クラスCi+1のパケットキューに接続されているパケットは、高位クラスCiのパケットキューに収容される。
【００２５】
品質クラス分離部３２は、実現品質SQが目標品質TQを満足できなくなった品質クラス（親）から、目標品質TQが相対的に低位の品質クラス（子）を分離させる。この際、目標品質TQを満足できなくなった品質クラス（親）のパケットキューに接続されていたパケットは、その要求品質に応じて、前記分離された品質クラス（子）のパケットキューに振り分けられる。前記品質クラス（子）の目標品質TQは、前記分離前において前記目標品質を満足できなくなった品質クラス（親）よりも目標品質が一段階だけ低い隣接する品質クラスの目標品質よりも高くされる。
【００２６】
目標品質更新部３３は、前記目標品質を満足できなくなった品質クラス（親）の実現品質が前記分離前の目標品質を満足できないと、前記分離された品質クラス（子）の目標品質を、前記目標品質を満足できなくなった品質クラス（親）の目標品質よりも低い範囲内で増補正する。これにより、品質クラス（親）に分類されていたパケットの一部が品質クラス（子）に分類されるようになるので、品質クラス（親）の実現品質RQを改善できるようになる。
【００２７】
図３は、本発明の一実施形態の動作を示したタイムチャートである。前記品質クラス見直部３は、目標品質TQが相対的に高位および低位の隣接する２つの品質クラスC（Ci，Ci+1）について、低位クラスCi+1の実現品質SQi+1が高位クラスCiの目標品質TQiを満足している状況の有無を監視する。各品質クラスCiの実現品質SQiは、当該品質クラスCiに分類されていたパケットの実現品質SQの平均値で代表できる。
【００２８】
時刻ｔ0では、全ての品質クラスCiの実現品質SQiが、その目標品質TQiを満足しており、また低位クラスCi+1の実現品質SQi+1が高位クラスCiの目標品質TQiを満足する状況は発生していない。
【００２９】
時刻t1において、品質クラスC3の実現品質SQ3が、その上の品質クラスC2の目標品質TQ2をも満足すると、前記品質クラス統合部３１により、低位側の品質クラスC3が高位側の品質クラスC2に統合（吸収）されて品質クラスC3のパケットキューPC3が廃止され、当該パケットキューPC3に収容されていた全てのパケットが品質クラスC2のパケットキューPC2に収容される。また、この時刻t1以降は、要求品質RQが品質クラスC2に属するパケットのみならず、統合前の品質クラスC3に属するパケットまでもが品質クラスC2のパケットキューPC2に収容されるようになる。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、目標品質が相対的に高位および低位の隣接する２つの品質クラスCi，Ci+1に分類されたパケットの実現品質に実質的な差が無い場合、これら２つの品質クラスが一つに統合されるので、ネットワーク上のノードがパケット転送を品質クラス別にスケジューリングする際の処理負荷を軽減できるようになる。
【００３１】
その後、前記品質クラス見直部３は、前記統合後の品質クラスC2の実現品質SQ2が目標品質TQ2を満足しているか否かを監視し、時刻t2において、品質クラスC2の実現品質SQ2が目標品質TQ2を下回ると、前記品質クラス分離部３２により、前記統合された品質クラスC2（親）から、これよりも低位の品質クラスC3'（子）が分離され、品質クラスC2（親）のパケットキューから、要求品質RQが品質クラスC3'に属するパケットが分離されて当該品質クラスC3'（子）のパケットキューに収容される。また、この時刻t2以降は、要求品質RQが品質クラスC3'に属するパケットは品質クラスC3'のパケットキューに収容されるようになる。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、目標品質が相対的に高位および低位の隣接する２つの品質クラスを統合したのち、統合された品質クラスの実現品質が統合前の上位側の品質クラスの目標品質を満足できなくなると、相対的に低位の品質クラスを分離させて要求品質の低いパケットを当該低位の品質クラスのパケットキューに収容させるので、高位の品質クラスの実現品質を改善できるようになる。
【００３３】
その後、前記品質クラス見直部３は、品質クラスC2（親）の実現品質SQ2が目標品質を満足しているか否かを監視し、前記時刻t2直後の時刻t3において、品質クラスC2（親）の実現品質SQ2が目標品質を依然として満足していないことを検知すると、前記目標品質更新部３３により、前記品質クラスC3'（子）の目標品質TQ3'が増補正される。このような目標品質TQ3'の増補正は、時刻t4において品質クラスC2の実現品質SQ2が目標品質TQ2に達するまで繰り返される。
【００３４】
これにより、要求品質が品質クラスC3'でも満足されるパケットが品質クラスC2からC3'へ移動し、品質クラスC2に分類されるパケット数が減少するので、品質クラスC2の実現品質SQ2を改善できるようになる。
【符号の説明】
【００３５】
１…パケット分配部，２…パケット転送部，３…品質クラス見直部，３０…実現品質検知部，３１…品質クラス統合部，３２…品質クラス分離部，３３…目標品質更新部
【図１】
0005597094.tif 000002
【図２】
0005597094.tif 000003
【図３】
0005597094.tif 000004