(57)【要約】  【課題】  【解決手段】  加入者に関連するトークンバケットを含むパケット通信ネットワークにおけるトラフィック調整方法。調整器に到着するパケットは、トークンバケット構造に従って操作される。この方法は、更に、加入者によってパケット通信ネットワーク上の要求を測定するステップを具える。加入者用のトークンバケット構造は、この要求に基づいて動的に調整される。もう一つのトラフィック調整方法は、第１及び第２のトークンバケット構造によって調整器に到着するパケットを操作する。第１のトークンバケットは、パケットレートを調整し、第２のトークンバケットはデータレートを調整する。別のトラフィック調整方法は、トークンバケット構造によってパケットを操作するステップを具え、ここでは、除去すべきトークン量が、フロー量に基づいており、更に、フローの分類に基づいている。トラフィック調整用パケットレベルデバイスも考慮されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット通信ネットワークにおけるトラフィック調整方法であって、前記ネットワークがパケットレベルでトラフィックを調整するトラフィック調整器を具え、前記トラフィック調整器がバケット機構を具え、前記バケット機構が加入者に関連するトークンバケットを具え、前記トークンバケットが充填レートで新しいトークンを受信しバケット深さを有するように構成されている方法において：
前記調整器に到着するパケットを前記トークンバケット構造に応じて操作するステップと；
前記加入者による前記パケット通信ネットワーク上の要求を測定するステップと；
前記要求に基づいて前記加入者に対する前記トークンバケット構造を動的に調整するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記パケットを操作するステップが更に：
前記トークンバケットに存在する現トークン数に基づいて前記調整器に到着するパケットを操作するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記パケットを操作するステップが更に：
前記トークンバケットに存在する現トークン数が十分である場合に前記調整器に到着する特定のパケットを通常の態様で操作するステップと、そうでない場合に、前記調整器に届く前記特定のパケットを特別な態様で操作するステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記パケットを操作する特別な態様が、パケットをドロップすることであることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法において、前記パケットを操作する特別な態様が、前記パケットに分類を割り当てることであることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項２に記載の方法において、前記パケットを操作するステップが更に：
前記トークンバケットに存在する現トークン数に基づいて、特定のパケットに分類を割り当てることによって、前記調整器に到着する特定のパケットを前記現トークン数に基づいて操作するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記分類の割り当てが、前記トークンバケットに存在するトークン数と適宜の分類との間の所定の関係によって行われることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法において、前記分類の割り当てが、前記トークンバケットに存在するトークン数に基づいて各分類についての確率量を決定する確率量関数に従って行われることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記要求を測定する方法が更に：
前記トークンバケットに存在するトークン数をモニタするステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記要求を測定する方法が更に：
ある時間にわたって前記トークンバケットに存在するトークン数をモニタする間に成された観察に基づいてバースト要求を決定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、前記バケット機構が、前記加入者に関連する第２のバケット構成を具え、前記要求を測定するステップが更に：
前記第２のバケット配列をモニタするステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、前記要求を測定するステップが更に：
前記加入者のトークンバケットによってトラフィックが調整される方向と異なる方向におけるトラフィックについて、前記加入者による前記パケット通信ネットワーク上の前記要求を測定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法において、前記動的に調整するステップが更に：
前記バケット深さを変更するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法において、前記パケットを操作するステップが更に：
前記トークンバケットに存在する現トークン数に基づいて前記調整器に到着する特定のパケットを、前記存在する現トークン数に基づくポリシィに従って前記特定のパケットに分類を割り当てて操作するステップを具え；
前記動的に調整するステップが更に：
前記分類の割り当てが一致するポリシィを変更するステップを具える；
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記分類の割り当てが合致するポリシィが、前記トークンバケットに存在するトークン数と適宜の分類との間の所定の関係に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法において、前記分類の割り当てが合致するポリシィが、前記トークンバケットに存在するトークン数に基づいて各分類用の確率量を決定する確率量関数に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項１７】
パケット通信ネットワークにおいてトラフィックを調整する方法であって、前記ネットワークがパケットレベルでトラフィックを調整するトラフィック調整器を具え、前記トラフィック調整器がバケット機構を具え、前記バケット機構が加入者に関連するトークンバケットを具え、前記トークンバケットが充填レートで新しいトークンを受信し、バケット深さを有するように構成されている方法において、当該方法が：
前記トークンバケットに存在する現トークン数に基づいて前記調整器に到着する特定のパケットを、前記存在する現トークン数に基づくポリシィに従って前記特定のパケットへ分類を割り当てることによって操作するステップと；
加入者による前記パケット通信ネットワーク上の要求を、前記トークンバケットに存在するトークン数をモニタすることによって測定するステップと；
前記要求に基づいて前記加入者についての前記トークンバケット構造を動的に調整するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記要求を測定するステップが更に：
ある時間にわたって前記トークンバケットに存在するトークン数をモニタする間になされた観察に基づいてバースト要求を決定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、前記動的に調整するステップが更に：
前記バケット深さを変更するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法において、前記動的に調整するステップが更に：
前記分類の割り当てが合致するポリシィを変更するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項２１】
パケット通信ネットワークにおいてトラフィックを調整する方法であって、前記ネットワークがパケットレベルでトラフィックを調整するトラフィック調整器を具え、前記トラフィック調整器がバケット機構を具え、前記バケット機構が加入者に関連する第１及び第２のトークンバケットを具え、前記第１のトークンバケットが第１の充填レートで新しいトークンを受信し、第１のバケット深さを有するように構成されており、前記第２のトークンバケットが第２の充填レートで新しいトークンを受信し、第２のバケット深さを有するように構成されている方法において、当該方法が：
前記第１及び第２のトークンバケット構造に従って前記調整器に到着するパケットを操作するステップであって、前記第１のトークンバケットが、トークンを用いてパケットレートに対するパケットフローを調整し、前記第２のトークンバケットがトークンを使用して、データレートに対するパケットフローを調整して、特定のパケットが、前記第１のトークンバケット及び前記第２のトークンバケットの双方による操作が行われるようにすることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法が更に：
前記加入者によって前記パケット通信ネットワーク上の要求を測定するステップと；
前記要求に基づいて前記加入者用にトークンバケット構造を動的に調整するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２３】
パケット通信ネットワークにおいてトラフィックを調整する方法であって、前記ネットワークがパケットレベルでトラフィックを調整するトラフィック調整器を具え、前記トラフィック調整器がバケット機構を具え、前記バケット機構が加入者に関連するトークンバケットを具え、前記トークンバケットが充填レートで新しいトークンを受信し、バケット深さを有するように構成されている方法において、当該方法が：
前記トークンバケット構造に従って前記調整器に到着するパケットを操作するステップであって、前記トークンバケットが、パケットを操作するときに前記トークンバケットからトークンを除去することによって前記パケットフローを調整し、前記除去すべきトークンの量が、前記フロー量に基づいており、更に、前記フローの分類に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、前記除去すべきトークン量が、前記データについての前記フロー量に基づいており、更に前記フローの分類に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、前記除去すべきトークン量が、データについての前記フロー量と、前記フローの分類の関数である乗数に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２３に記載の方法において、前記除去すべきトークン量が、パケットについての前記フロー量に基づいており、更に、前記フローの分類に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、前記除去すべきトークン量が、パケットについての前記フロー量と、前記フローの分類の関数である乗数に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２３に記載の方法が更に：
前記加入者による前記パケット通信ネットワーク上の要求を測定するステップと；
前記要求に基づいて前記加入者用のトークンバケット構造を動的に調整するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２９】
パケット通信ネットワークにおいてトラフィックを調整するパケットレベルデバイスであって、当該パケットレベルデバイスが、前記パケットレベルにおいてトラフィックを調整するトラフィック調整器を具え、前記トラフィック調整器がバケット機構を具え、前記バケット機構が加入者に関連するトークンバケットを具え、前記トークンバケットが充填レートで新しいトークンを受信し、バケット深さを有するように構成されているパケットレベルデバイスにおいて、当該パケットレベルデバイスが：
前記トークンバケット構造によって前記調整器に到着するパケットを操作し；
前記加入者に従って前記パケット通信ネットワーク上の要求を測定し；
前記要求に基づいて前記加入者用の前記トークンバケット構造を動的に調整する；
ようにプログラムされていることを特徴とするパケットレベルデバイス。
【請求項３０】
請求項２９に記載のデバイスにおいて、前記パケットの操作が更に：
前記トークンバケットに存在する現トークン数に基づいて前記調整器に到着するパケットを操作することを特徴とするデバイス。
【請求項３１】
請求項３０に記載のデバイスにおいて、前記パケットの操作が更に：
前記トークンバケットに存在する現トークン数が十分である場合に前記調整器に届く特定のパケットを通常の態様で操作し、そうでない場合には、前記調整器に届く前記特定のパケットを特別な態様で操作することを特徴とするデバイス。
【請求項３２】
請求項３１に記載のデバイスにおいて、前記パケットを操作する特定の態様が、パケットをドロップすることであることを特徴とするデバイス。
【請求項３３】
請求項３１に記載のデバイスにおいて、前記パケットを操作する特定の態様が、前記パケットに分類を割り当てることであることを特徴とするデバイス。
【請求項３４】
請求項３０に記載のデバイスにおいて、前記パケットの操作が更に：
前記現在存在するトークン数に基づいて特定のパケットに分類を割り当てることによって、前記調整器に到着する特定のパケットを、前記トークンバケットに存在する現トークン数に基づいて操作することを特徴とするデバイス。
【請求項３５】
請求項３４に記載のデバイスにおいて、前記分類の割り当てが、前記トークンバケットに存在するトークン数と適宜の分類との間の所定の関係によって行われることを特徴とするデバイス。
【請求項３６】
請求項３４に記載のデバイスにおいて、前記分類の割り当てが、前記トークンバケットに存在するトークン数に基づいて各分類についての確率量を決定する確率量関数に従って行われることを特徴とするデバイス。
【請求項３７】
請求項２９に記載のデバイスにおいて、前記要求の測定が更に：
前記トークンバケットに存在するトークン数をモニタすることを特徴とするデバイス。
【請求項３８】
請求項３７に記載のデバイスにおいて、前記要求の測定が更に：
ある時間にわたって前記トークンバケットに存在するトークン数をモニタする間になされた観察に基づいてバースト要求を決定することを特徴とするデバイス。
【請求項３９】
請求項２９に記載のデバイスにおいて、前記バケット機構が、前記加入者に関連する第２のバケット構成を具え、前記要求の測定が更に：
前記第２のバケット構成をモニタすることを特徴とするデバイス。
【請求項４０】
請求項２９に記載のデバイスにおいて、前記要求の測定が更に：
前記加入者のトークンバケットによってトラフィックが調整される方向と異なる方向におけるトラフィックについて、前記加入者による前記パケット通信ネットワーク上の前記要求を測定することを特徴とするデバイス。
【請求項４１】
請求項２９に記載のデバイスにおいて、前記動的な調整が更に：
前記バケット深さを変更することを特徴とするデバイス。
【請求項４２】
請求項２９に記載のデバイスにおいて、前記パケットの操作が更に：
前記トークンバケットに存在する現トークン数に基づいて前記調整器に到着する特定のパケットを、前記存在する現トークン数に基づくポリシィによって前記特定のパケットに分類を割り当てることによって操作し；
前記動的な調整が更に：
前記分類の割り当てが一致するポリシィを変更する；
ことを特徴とするデバイス。
【請求項４３】
請求項４２に記載のデバイスにおいて、前記分類の割り当てが合致するポリシィが、前記トークンバケットに存在するトークン数と適宜の分類との間の所定の関係に基づいていることを特徴とするデバイス。
【請求項４４】
請求項４２に記載のデバイスにおいて、前記分類の割り当てが合致するポリシィが、前記トークンバケットに存在するトークン数に基づいて各分類用の確率量を決定する確率量関数に基づいていることを特徴とするデバイス。
【請求項４５】
パケット通信ネットワークにおけるトラフィック調整用パケットレベルデバイスであって、前記パケットレベルデバイスが前記パケットレベルでトラフィックを調整するトラフィック調整器を具え、前記トラフィック調整器がバケット機構を具え、前記バケット機構が加入者に関連するトークンバケットを具え、前記トークンバケットが充填レートで新しいトークンを受信し、バケット深さを有するように構成されているパケットレベルデバイスにおいて、当該パケットレベルデバイスが：
前記トークンバケットに存在する現トークン数に基づいて前記調整器に到着する特定のパケットを、前記存在する現トークン数に基づくポリシィに従って前記特定のパケットへ分類を割り当てることによって操作し；
加入者による前記パケット通信ネットワーク上の要求を、前記トークンバケットに存在するトークン数をモニタすることによって測定し；
前記要求に基づいて前記加入者についての前記トークンバケット構造を動的に調整する；
ようにプログラムされていることを特徴とするパケットレベルデバイス。
【請求項４６】
請求項４５に記載のデバイスにおいて、前記要求の測定が更に：
ある時間にわたって前記トークンバケットに存在するトークン数をモニタする間になされた観察に基づいてバースト要求を決定することを特徴とするデバイス。
【請求項４７】
請求項４５に記載のデバイスにおいて、前記動的な調整が更に：
前記バケット深さを変更することを特徴とするデバイス。
【請求項４８】
請求項４５に記載のデバイスにおいて、前記動的な調整が更に：
前記分類の割り当てが合致するポリシィを変更することを特徴とするデバイス。
【請求項４９】
パケット通信ネットワークにおけるトラフィック調整用パケットレベルデバイスであって、前記パケットレベルデバイスがパケットレベルでトラフィックを調整するトラフィック調整器を具え、前記トラフィック調整器がバケット機構を具え、前記バケット機構が加入者に関連する第１及び第２のトークンバケットを具え、前記第１のトークンバケットが第１の充填レートで新しいトークンを受信し、第１のバケット深さを有するように構成されており、前記第２のトークンバケットが第２の充填レートで新しいトークンを受信し、第２のバケット深さを有するように構成されているパケットレベルデバイスにおいて、当該パケットレベルデバイスが：
前記第１及び第２のトークンバケット構造によって前記調整器に到着するパケットを操作し、前記第１のトークンバケットが、トークンを用いてパケットレートに対するパケットフローを調整し、前記第２のトークンバケットがトークンを使用して、データレートに対するパケットフローを調整して、特定のパケットが、前記第１のトークンバケット及び前記第２のトークンバケットの双方による操作が行われる；
ようにプログラムされていることを特徴とするパケットレベルデバイス。
【請求項５０】
請求項４９に記載のデバイスが更に：
前記加入者によって前記パケット通信ネットワーク上の要求を測定し；
前記要求に基づいて前記加入者用にトークンバケット構造を動的に調整する；
ようにプログラムされていることを特徴とするデバイス。
【請求項５１】
パケット通信ネットワークにおけるトラフィック調整用パケットレベルデバイスであって、前記パケットレベルデバイスがパケットレベルでトラフィックを調整するトラフィック調整器を具え、前記トラフィック調整器がバケット機構を具え、前記バケット機構が加入者に関連するトークンバケットを具え、前記トークンバケットが充填レートで新しいトークンを受信し、バケット深さを有するように構成されているパケットレベルデバイスにおいて、当該パケットレベルデバイスが：
前記トークンバケット構造によって前記調整器に到着するパケットを操作し、前記トークンバケットが、トークンを用いてパケットの操作中に前記トークンバケットからトークンを除去することによって前記パケットフローを調整し、前記除去すべきトークンの量が、前記フロー量に基づいており、更に、前記フローの分類に基づく；
ようにプログラムされていることを特徴とするパケットレベルデバイス。
【請求項５２】
請求項５１に記載のデバイスにおいて、前記除去すべきトークン量が、前記データに対して前記フロー量に基づいており、更に前記フローの分類に基づいていることを特徴とするデバイス。
【請求項５３】
請求項５２に記載のデバイスにおいて、前記除去すべきトークン量が、データに対して前記フロー量と、前記フローの分類の関数である乗数に基づいていることを特徴とするデバイス。
【請求項５４】
請求項５１に記載のデバイスにおいて、前記除去すべきトークン量が、パケットについての前記フロー量に基づいており、更に、前記フローの分類に基づいていることを特徴とするデバイス。
【請求項５５】
請求項５４に記載のデバイスにおいて、前記除去すべきトークン量が、パケットについての前記フロー量と、前記フローの分類の関数である乗数に基づいていることを特徴とするデバイス。
【請求項５６】
請求項５１に記載のデバイスが更に：
前記加入者による前記パケット通信ネットワーク上の要求を測定し；
前記要求に基づいて前記加入者用のトークンバケット構造を動的に調整する；
ようにプログラムされていることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１． 発明の属する分野
本発明は、データネットワークにおけるトラフィック調整用バケット機構に関する。
【０００２】
２． 背景技術
パケット通信ネットワークは、パケット内に含まれるデータに適合する。パケットトラフィックは、調整がなされなければ、ネットワーク輻輳が生じることがある。ネットワークが輻輳している間に、パケットが落ちたり、なくなってしまうことがある。トラフィック調整技術は、ネットワークトラフィックを管理して輻輳を防ぐことを意図している。バケット機構は、パケットレベルでトラフィックを調整するのに使用されている技術の一つである。バケット機構は、一またはそれ以上のトークンバケット、リーキィバケット、および、トークンまたはこれと同等のものを用いてデータの整頓及び／又はシェーピングに用いるその他のあらゆるバケット取り合わせを含む。
【０００３】
バケット機構を用いた現存のトラフィック調整器は、トークンバケットを具える。トークンバケットは、固定レートで新しいトークンを受信する。バケットが保持できるトークンの最大数が、バケット深さである。新規のトークンを受信したときにバケットがすでに一杯のときは、その新しいトークンは無視される。パケットが調整器に到着したときに、パケットを正常に送信するためにはパケットのビットサイズ（または、いくつかのアプリケーションではバイトサイズ）と同数のトークンをバケットから除去する必要がある。バケット内に十分なトークンが存在していない場合は、パケットは、ドロップするか、あるいは低い優先度をつけて送られる。このトークンバケットで新しいトークンを受信する率が、最大限に保持されたノーマルデータ率を規定し、バケット深さが最大データバーストサイズを規定する。バケット機構は、選択的に複数のポリシィサポートを具える。すなわち、トラフィックの様々な分類が、様々なトークンバケットで調整されて、一のトラフィッククラスのトークンバケットは、別のトラフィッククラスのトークンバケットと別に規定される。
【０００４】
広く使用されている現存のパケット通信ネットワークは、インターネットである。インターネットは、相互接続ネットワークの集合である。インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）は、加入者にインターネットへのアクセスを提供する。プロトコルの送信コントロールプロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）ファミリィがインターネット通信に使用されている。バケット機構を用いたトラフィック調整装置の典型的なアプリケーションは、加入者のＩＳＰへの接続地点にトラフィック調整器を配置して、（ＩＳＰから加入者への）ダウンストリームデータフローを調整する。ＩＳＰは、バケット機構パラメータを規定することによってトラフィック調整器を構成している。このパラメータは、固定されており、加入者の同意によって構成され、ダウンストリーム方向において同意した最大限に保持した公称データレートを提供している。好適な技術を用いて、アップストリームデータ送信を調整する。
【０００５】
ＩＳＰは通常、インターネットアクセスに対して、加入者に固定月または固定年料金で制限なくアクセスすることができるフラットレート設定で請求を行う。この設定は請求を単純にするが、加入者ベースの小さな部分が、ＩＳＰネットワークコストの主な原因になるという状態が生じる。すなわち、加入者ベースの小さな部分が、ネットワークリソースの主要部分を必要とする。
【０００６】
従って、ＩＳＰによって通常使用されるこのインターネットアクセス用のフラットレートでの課金設定は、加入者へのサービスコストにいくらか不公平な分配が生じる。これらの不公平は、課金アプローチを変更することによって解決に取り組むことができる。例えば、ディアード課金構造あるいは厳密な使用ベースの課金は、加入者に課金される金額が加入者の実際の使用量により合致している。しかしながら、所定の状況では、フラットレート課金を用いることが好ましいこともある。更に、課金アプローチの改良が、不公平なサービスコスト配分の問題に完全に取り組んでいないような状態もありうる。
【０００７】
背景情報は、米国特許第5,289,462号と第6,147,970号、及びCisco IOS Quality of Service Solutions Configuration Guide, Policing and Shaping Overview (Cisco Systems, Inc. May 2003), pages QC-203-QC-218に見ることができる。
【０００８】
上述の理由により、加入者へのネットワークリソースのより公平な分配を提供する改善されたトラフィック調整法が必要とされている。
【０００９】
発明の概要
本発明の目的は、パケット通信ネットワーク内のトラフィックを、加入者によってネットワーク上に配置されたリソースの要求に基づいて加入者に関連するトークンバケットを動的に調整することである。
【００１０】
本発明を実行するに当たって、パケット通信ネットワークにおけるトラフィック調整法が提供されている。このネットワークは、パケットレベルでトラフィックを調整するトラフィック調整器を具える。トラフィック調整器は、バケット機構を具えている。バケット機構は、加入者に関連するトークンバケットを具えている。このトークンバケットは、充填レートで新しいトークンを受信するように構成されておりバケット深さを伴う。この方法は、トークンバケット構造に従って、調整器に到着するパケットを操作するステップを具えている。この方法は、更に、加入者によってパケット通信ネットワークに配置された要求を測定するステップを具える。この方法は更に、当該要求に基づいて加入者用のトークンバケット構造を動的に調整するステップを具える。
【００１１】
トラフィック調整器は、様々な形態を取ることができ、バケット機構を含むことは明らかである。バケット機構も様々な形態を取ることができ、一またはそれ以上のトークンバケット、リーキィバケット、またはその他のバケット装置を具えており、特定のアプリケーションに必要な場合にはより複雑なパケットハンドリングを提供する。トークンバケットがバケット機構の動作の一態様であり、あらゆる好適な方法で実現することができることは明らかである。すなわち、バケット機構は入ってくるデータの整合性を決定するためのトークンバケット態様を含めて数々の態様を有している。バケット機構は、例えば、出てゆくデータを形作るためのリーキィバケット態様を含む、追加の態様を具えていても良い。バケット機構の様々な態様は、データ処理用のあらゆる好適な構成を介して実現することができる。
【００１２】
トークンバケット構造に基づいたパケットのハンドリングは、様々な方法で生じる。一の態様では、本発明はトークンバケット中に十分なトークンが存在する場合の通常の態様でのパケット操作と、そうでない場合の特別な態様でのパケット操作を含んでいる。バケットに十分なトークンが存在していない時に用いる特別な態様には、パケットのドロップ、あるいはパケットへの分類の割り当てが含まれる。別の態様では、本発明は、パケットが到着するときのバケット内に存在するトークンの数に基づいてパケットに分類を割り当てることによって調整器に到着するパケットを操作することを含む。
【００１３】
パケット操作（リマーキングと呼ばれることもある）を行う間にパケットに分類を割り当てる本発明の実装は、数々の異なる方法でリマークしたパケットを取り扱うことができる。リマークしたパケットは、バケット機構によって更なる処理を単に行うか、リマーキングの後、ダウンストリームの処理に影響するリマーキングと共に送信される。代替的に、バケット機構が複数のポリシィサポートを含むような実装においては、リマークしたパケットをバケット機構で処理して（なぜなら、パケットはここでは異なるクラスの部分であるため）、パケットが適宜のポリシィに従って操作されるようにする。
【００１４】
更に、パケット操作を行う間にパケットに分類を割り当てる本発明の実装において、分類の割り当ては、いずれかの好適な分類割り当てポリシィに従って執り行われる。例えば、トークンバケットに存在するトークンの数と適宜の分類との間の所定の関係に従って分類の割り当てを行うことができる。例えば、分類の割り当ては、トークンバケットに存在する複数のトークンに基づいて各分類の確率量を決定する確率量関数に従って行うことができる。確率量関数を使用する場合、「ドロップ」分類を規定して、ドロップするべきパケットを指定することができる。この方法で、確率量関数は、ランダムに早期の（トークンバケットが空になる前に）パケットドロッピングを提供することができる。
【００１５】
加入者によるパケット通信ネットワーク上の要求の測定が様々な方法で発生することは明らかである。一の態様では、本発明は、トークンバケット中に存在するトークンの数をモニタすることによってこの要求を測定するようにしている。好ましくは、この要求の測定は、トークンバケット内に存在するトークンの数を所定の時間をモニタする間に行われた観察に基づくバースト要求を決定するステップを更に具えている。代替的にバケット機構が、加入者に関連する第２のバケット構造を具えていても良く、要求を測定するステップがこの第２のバケット構造をモニタするステップを具えていても良い。更に、この代替においては、加入者のトークンバケットによって調整されるトラフィックの方向と異なる方向におけるトラフィックについての加入者によるパケット通信ネットワーク上の要求を測定することによって、要求を測定することができる。
【００１６】
加入者用のトークンバケット構造の動的な調整が様々な方法で生じうることは明らかである。一の態様では、本発明は、バケット深さを変更することによってトークンバケット構造を動的に調整することを含む。パケット操作を行う間にパケットに分類を割り当てる実装では、動的な調整ステップは、分類の割り当てが準拠するポリシィを変更するステップを含んでいる。分類の割り当てが準拠するポリシィは、例えば、トークンバケットに存在するトークン数と適宜の分類との間の所定の関係に、あるいは、トークンバケットに存在するトークン数に基づく各分類（選択的に「ドロップ」分類を含む）についての確率量を決定する確率量関数に基づくものであっても良い。
【００１７】
本発明の実施例に関連する利点はさまざまである。例えば、加入者のトークンバケット構造は、ある種の加入者要求動作のより高度な性能を送出するという要求に基づいて動的に調整される。例えば、調整は、有効バースト能力を増やしたり減らしたりして（例えば、バケット深さ及び／又は分類割り当てポリシィを変更することによって）、トークンバケット充填レート以上のレートで一時的にデータを受信することができる。調整は、例えば、輻輳加入ネットワークや、平均的に使用する加入者と、大量に使用する加入者といった広い範囲で異なるネットワーク使用特性に対して、加入者間で帯域が確実に公平に分布されるようにする。
【００１８】
さらに、本発明を実行するに当たって、パケット通信ネットワーク内でのトラフィック調整方法が提供されている。ネットワークは、パケットレベルでトラフィックを調整するトラフィック調整器を具える。トラフィック調整器は、バケット機構を具えている。バケット機構は、加入者に関連する第１及び第２のトークンバケットを具えている。第１のトークンバケットは、第１の充填レートで新規トークン受信し、第１のバケット深さで構成されている。第２のトークンバケットは、第２の充填レートで新しいトークンを受信し、第２のバケット深さを有している。この方法は、第１及び第２のトークンバケット構造に応じて調整器に到着するパケットを操作するステップを具えている。第１のトークンバケットは、パケットレートによってパケットフローを調整するトークンを用いている。第２のトークンバケットは、データレートによってパケットフローを調整するトークンを用いている。特定のパケットは、第１及び第２のトークンバケットの双方によって操作される。
【００１９】
更に、本発明を実行するに当たって、パケット通信ネットワークにおけるトラフィック調整方法が提供されている。この方法では、トークンバケットが加入者に関連している。調整器に到着するパケットがトークンバケット構造に基づいて操作される。トークンバケットは、トークンを用いたパケットの操作時にトークンバケットからトークンを除去することによってパケットフローを調整するようにしている。除去するべきトークン量は、フロー量に基づいており、更に、フローの分類に基づく。従って、同量のフローによって、異なる量のトークンがトラフィックの異なる分類のために除去されることがある。
【００２０】
除去すべきトークン量に対して部分的なベースとして作用するフロー量は、データのフローあるいはパケットのフローであってもよい。このフローの分類は、トークン乗数を指定することが好ましい。すなわち、フロー量（実装に応じてデータによるあるいはパケットによる）が、フロー分類から決定され、乗数を掛けたトークンの基本数を決定して、除去すべきトークンの総数を決定する。
【００２１】
本発明は、また、本発明の方法及び技術を実行するようにプログラムされたパケットレベルデバイスに関する。本発明は、特に、ＴＣＰ／ＩＰネットワークにおいてまたはパケットレベルトラフィックを稼動している接続ベースのプロトコルを伴うあらゆるその他のネットワークに使用することができる。このように、ドロップしたパケットによって、接続ベースのプロトコルが有効データレートを低減する。このように、バケット機構のトークンバケット態様は、入ってくるデータの整合性を決定し、非合致データが存在する場合に適宜動作する。
【００２２】
本発明の上記の問題、およびその他の問題、特徴、および利点は、図面を参照して、好ましい実施例についての以下の詳細な説明から容易に明らかになる。
【００２３】
好適な実施例の詳細な説明
図１を参照すると、一般的なケーブルネットワーク１０が示されている。ケーブルネットワーク１０は、区域内ケーブルモデム終端システム（ＣＭＴＳ）１２を具える。ＣＭＴＳ１２は、トラフィック調整器１４を具える。ＣＭＴＳ１２は、ハイブリッドファイバ同軸ケーブル（ＨＦＣ）ネットワーク１６を介して加入者に接続してサービスを提供している。加入者１８に対してのＣＭＴＳ１２から入手可能なサービスは、符号２０で示すインターネットサービス、符号２２で示す電話技術サービス、および符号２４で示すその他のコンテンツサービスを具える。トラフィック調整器１４は、パケットレベルでネットワークトラフィックを管理して、図２により詳細に示すように輻輳を防止するようにしている。
【００２４】
図２を参照すると、トラフィック調整器１４は、パケットレベルでのトラフィックを調整し、バケット機構３０を具える。バケット機構３０は、加入者１８に関連するトークンバケット３２を具える。トークンバケット３２は、充填レートで新規トークンを受信するように構成されており、また、バケット深さを伴うように構成されている。トラフィック調整器１４が様々な形状を取ること、およびバケット機構３０も様々な形状を取ることは明らかである。バケット機構３０は、一またはそれ以上のトークンバケット、リーキィバケット、あるいはその他のバケット構成３４を具えており、特定のアプリケーションに必要な場合により複雑なパケット操作を提供している。トークンバケット３２の構造は、加入者からのネットワーク要求に基づいて動的に調整される。
【００２５】
トークンバケット３２のトークンバケット構造によるパケット操作は、様々な方法で生じる。図３は、パケット操作の第１の技術を示す図である。ブロック４０は、トークンバケット３２におけるパケットの到着を示す。決定ブロック４２は、トークンバケット３２にパケットを正常に送信するのに十分なトークンが存在するかどうかを見るためのチェックである。十分なトークンが存在する場合には、ブロック４６でパケットが正常に送信される。バケット３２に十分なトークンが存在しない場合は、ブロック４４に示すように、パケットがドロップされるか、リマークされるかどちらかである。
【００２６】
図４は、パケット操作用の第２の技術を示す図である。ブロック５０は、パケットの到着を示す。ブロック５２は、トークンバケット３２内に存在するトークン数に基づいてパケットの分類を割り当てている。ブロック５４では、割り当てられた分類に基づいてパケットが操作される。
【００２７】
図５は、存在するトークンに基づく分類の割り当てを示すグラフである。図５において、ｘ軸は、トークンバケット３２に存在するトークンの量を示し、ｙ軸は割り当てられた分類を示す。グラフに示すように、割り当てた分類は、トークンバケット３２により多くのトークンが存在する場合がより高いクラスであり、トークンバケット３２により少ないトークンが存在する場合がより低いクラスである。
【００２８】
図６は、パケットがオリジナルクラスで到着し、リマークされている場合に存在するトークンに基づいたクラス割り当てを示すグラフである。ｘ軸は、トークンバケット３２に存在するトークン量を表す。ｙ軸は、割り当てた分類を示す。グラフに示すように、一般的には、割り当てた分類は、トークンバケット３２により多くのトークンが存在する場合がより高いクラスであり、トークンバケット３２により少ないトークンが存在する場合がより低いクラスである。トークンバケット３２に存在するトークン数と割り当てた分類との間の関係は、各オリジナルクラスごとに異なる。グラフに示すように、もともと最大クラスとしてマークされていたパケットは、常に最も高い割り当て可能なクラスでリマークされる。もともと高いクラスとしてマークされていたパケットは、トークンバケット３２に存在するトークン量によって、高いクラス、中程度のクラス、低いクラスとしてリマークされる。もともと、中程度のクラスとしてマークされていたパケットは、トークンバケット３２に存在するトークン量によって、中程度のクラスかあるいは低いクラスにリマークされる。
【００２９】
パケット操作中に分類がパケットに割り当てられる場合、バケット機構３０は多くの異なる方法でリマークしたパケットを取り扱うことができる。リマークしたパケットは、単に、リマークの後送信されてもよい。代替的に、バケット機構３０が複数のポリシィサポートを有する実装においては、リマークしたパケットが、バケット機構３０によって再度処理されて、好適なポリシィによってパケットを操作することができる。
【００３０】
更に、パケット操作中にパケットに分類が割り当てられる場合に、分類の割り当ては、好適な分類割り当てポリシィに従って行われる。図５及び６は、トークンバケットに存在するトークンの数と適宜の分類との間の所定の関係に基づく分類の割り当てを示す図である。図７は、トークンバケットに存在するトークン数に基づく各分類の確率量を決定する確率量関数に基づく分類の割り当てを示す図である。
【００３１】
図７は、確率量関数を用いた存在するトークンに基づく分類の割り当てを示すチャートである。図７では左手座標系を用いており、ここではｘ軸はトークンバケット３２に存在するトークン量を表す。ｙ軸は、割り当てた分類を示し、ｚ軸は、確率量を示す。図に示すように、多くのトークンがある場合は、高いクラスが断然最も大きい確率量を有する。存在するトークン数が減少するにつれて、高いクラスの確率量が減少し、中程度のクラスの確率量が増える。存在するトークン数が減少するにつれて、高いクラスの確率量が減少し続け、中程度のクラスの確率量がピークになり、次いで減少し、低いクラスの確率量は急激に増加する。
【００３２】
「ドロップ」分類用の確率量も、図７のチャートに示されている。「ドロップ」分類は、ドロップするべきパケットを指定する。確率量関数は、「ドロップ」クラス確率量によるランダムで早期の（トークンバケットが空になる前）パケットドロッピングを提供する。
【００３３】
確率量関数を用いた分類割り当てを、パケットがオリジナルクラスで到着し、リマークされるアプリケーションに使用できることは明らかである。このような場合に、各オリジナルクラスは、リマーク用のクラスを割り当てるための対応する確率量関数を有していなければならない。
【００３４】
また、特定のパケット用のトラフィッククラスが、トラフィック分類用のあらゆる公知の技術を用いて表示できることも自明である。例えば、DiffServe Code Point (DSCP)、Class of Service (CoS)、Quality of Service (QoS)、Type of Service (ToS)を含む公知技術は、場合に応じて好適に使用できる。
【００３５】
加入者によるネットワーク上の要求の測定が、様々な方法で生じることは明らかである。図８は、加入者の要求を測定する第１の技術を示す図である。ブロック６０で、トークンバケット３２に存在するトークン数がモニタされる。ブロック６２において、ブロック６０でモニタしている間になされる観察に基づいてバースト要求が決定される。図９は、加入者の要求を測定する第２の技術を示す図である。第２の技術において、バケット機構３０は、加入者と関連する第２のバケット構造（選択的なその他のバケット構造３４によって表示されている）を具える。ブロック６４では、要求測定ステップが第２のバケット構造をモニタするステップを具える。図１０は、加入者の要求を測定する第３の技術を示す図である。この第３の技術では、加入者のトークンバケット３２によって調整されるトラフィック方向と異なる方向におけるトラフィック用に加入者１８によるネットワーク上の要求を測定することによって、要求が測定される。この要求の測定は、時間、ネットワークの全体的な負荷、または、加入者のアクティビティによって影響されることに加え、その他のファクタによっても影響を受ける。
【００３６】
加入者のトークンバケット３２用のトークンバケット構造を動的な調整が、様々な方法で生じることは明らかである。トークンバケット３２の深さは変更することができる。パケット操作中に、パケットに分類を割り当てる実装において、分類の割り当てが合致するポリシィを変更することができる。更に、本発明によるトークンバケット構造の調整は、バケット深さとクラス割り当てを変更する調整を含む。
【００３７】
図１１は、図５のトークンバケット構造の動的な調整を示す図である。図に示すように、図５の構造から図１１の構造へ行くことは、割り当て分類関数の形状の変化を伴う。図５及び図１１には、特に、トークン量は表示していない。動的調整の一つの形式において、図５の構造から図１１の構造へ行くことは、割り振られたクラスが変化するレベルを変更することなくトークンバケット深さのサイズを増やすステップを具える。従って、図１１にはより全体的なバースト能力が提供されており、バースト能力の追加部分が最も高いクラスである。
【００３８】
図１２は、図６のトークンバケット構造の動的調整を示す図である。図に示すように、図６の構造から図１２の構造へ行くことは、各オリジナルクラスについての割り当て分類関数の形状の変化を伴う。図６及び１２は、特に、トークン量は表示していない。動的調整の一つの形式において、図６の構造から図１２の構造へ行くことは、割り振られたクラスが変化するレベルを変更することなくトークンバケット深さのサイズを増やすステップを具える（これは、各オリジナルクラスについていえる）。従って、図１２により全体的なバースト能力が提供されており（各オリジナルクラス用）、バースト能力の追加部分が最も高いクラスである（各オリジナルクラス用）。
【００３９】
図１３は、図７のトークンバケット構造の動的調整を示す図である。図に示すように、図７の構造から図１３の構造へ行くことは、割り当て分類確率量関数における変化を伴う。図７と図１３には、特にトークン量は表示していない。動的調整の一つの形式において、図７の構造から図１３の構造へ行くことは、以前存在していたドメインについての確率量関数の全体の感覚を変更することなく、トークンバケット深さのサイズを増やすことを含む。バケット深さの増加に由来する追加ドメインは、特に最も高いクラスで全体的な追加のバースト能力を提供する対応する関数値を有する。
【００４０】
パケットがオリジナルクラスと共に到着して、確率量関数でリマークされ、各オリジナルクラスがリマーク用のクラスを割り当てるための対応する確率量関数を有するアプリケーションでは、各確率量関数を調整することができる。
【００４１】
図１４は、本発明の代替の実施例におけるトラフィック調整器８０を示す図である。トラフィック調整器８０は、バケット機構８２を具える。バケット機構８２は、第１及び第２のトークンバケット８４と８６をそれぞれ具え、特定のアプリケーションに必要なときにより複雑なパケット操作を提供する選択的なその他のバケット構造８８を具えている。第１のトークンバケット８４は、第１の充填レートで新しいトークンを受信して、第１のバケット深さを有するように構成されている。第２のトークンバケット８６は、第２の充填レートで新しいトークンを受信して、第２のバケット深さを有するように構成されている。第１のトークンバケット８４は、パケットレートでパケットフローを調整するトークンを用いる。第２のトークンバケット８６は、データレートに対するパケットフローを調整するトークンを使用している。特定のパケットは、第１のトークンバケットと第２のトークンバケットの双方による操作が行われる。すなわち、パケットが操作用のバケット機構８２に届いたときに、通常に送信するためには、パケットはトークンバケット８４とトークンバケット８６の要求に合致するものでなければならない。別の方法によれば、加入者は、パケットに対しては、保持レートとバーストサイズの制限を同時に受けることになり、データ（ビットまたはバイト）に対しては、保持レートとバーストサイズの制限を受ける。図１４に更に示すように、トークンバケット８４および８６は、ネットワークの要求に基づいて動的調整が行われる。
【００４２】
図１５は、本発明の別の代替実施例におけるトラフィック調整器９０を示す図である。トラフィック調整器９０は、バケット機構９２を具える。バケット機構９２は、トークンバケット９４と選択的なその他のバケット構造９６を具え、特定のアプリケーションに必要なより複雑なパケット操作を提供している。トークンバケット９４はトークンを用いて、パケット操作中にトークンバケット９４からトークンを除去することによってパケットフローを調整するようにしている。除去するべきトークン量は、フロー量に基づいており、更に、フローの分類に基づいている。すなわち、同量のフローによって、トラフィックが異なる分類用に除去されるトークン量が異なることになる。トークンバケット９４は、ネットワーク要求に基づいて動的に調整される。
【００４３】
図１６を参照すると、トークンバケット９４から除去するべきトークンを決定してパケットを正常に送信する好ましい技術が記載されている。トークンバケット９４は、パケットについて、あるいはデータについての調整を行うことができる。ブロック１００は、処理を行っているフローの基本トークン量の決定を表している。好ましい技術におけるフローの分類は、トークン乗数を指示する。ブロック１０２は、乗数の決定を表している。すなわち、フロー量（実装によって、データについてのあるいはパケットについての）は、フロー分類から決定される乗数を掛けた基本トークン数を決定して、除去すべき全トークン数を（ブロック１０４にて）決定する。
【００４４】
本発明の実施例に関する多くの利点がある。加入者のトークンバケット構造が、動的に調整されて、加入者のネットワーク接続性能の態様を変形することができる。これらの動的な調整は、ネットワーク要求測定に基づいて行われる。このように、ある種の加入者の行動についてより高い性能を送出することができる。この構造の調整は、加入者がデータのバーストを受信する能力を上げるまたは下げることができる。バケット深さへの変更は、バーストサイズを変更し、分類割り当てポリシィの変更は、データを更に下流側で操作する方法を変える。トークンバケット構造はリアルタイムで調整を行って、大きなバーストの継続するパターンがバックオフ期間によって離されないようにするために、限定された一般的な保持レートである行動において加入者が契約する場合に、加入者のバースト能力を減少させる。保持レートを限定した構造で加入者が契約を終えると、トークンバケットをリアルタイムで調節して、加入者のバースト能力を増加させることができる。このように、加入者が長期間保持レート制限をしていない場合に、加入者は非常に多くのバースト能力が与えられる。従って、基本的な低周波数帯のウエブブラウザあるいは電子メールに契約している加入者は、大きなバーストを経験し高い性能を認知する。一方で、高周波数帯での動作を要求する契約の加入者は、ネットワークの輻輳を低減するより制限されたバースト能力を有することになる。
【００４５】
本発明の実施例を図に示して説明したが、これらの実施例が本発明から可能なすべての形態を図示し、述べているものではない。むしろ、明細書に使用されている用語は、限定ではなく説明のための用語であり、本発明の精神と範囲から外れることなく様々な変更を行うことができると理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、要求に基づいて加入者用のトークンバケット構造を動的に調整するようにプログラムされた本発明に係るトラフィック調整器を含むケーブルネットワークを示す図である。
【図２】図２は、トラフィック調整器をより詳細に示す図である。
【図３】図３は、パケット操作用の第１の技術を示す図である。
【図４】図４は、パケット操作用の第２の技術を示す図である。
【図５】図５は、トークンの存在に基づく分類割り当てを記載したグラフである。
【図６】図６は、パケットがオリジナルクラスであり、リマークされている場合に存在するトークンに基づく分類割り当てを記載したグラフである。
【図７】図７は、確率量関数を用いて存在するトークンに基づく分類割り当てを記載したチャートである。
【図８】図８は、加入者のネットワーク要求を測定する第１の技術を記載した図である。
【図９】図９は、加入者のネットワーク要求を測定する第２の技術を記載した図である。
【図１０】図１０は、加入者のネットワーク要求を測定する第３の技術を記載した図である。
【図１１】図１１は、トークンバケット構造の動的調整を示す図であり、図５と比較して最もよく理解される。
【図１２】図１２は、トークンバケット構造の動的調整を示す図であり、図６と比較して最もよく理解される。
【図１３】図１３は、トークンバケット構造の動的調整を示す図であり、図７と比較して最もよく理解される。
【図１４】図１４は、本発明の代替の実施例におけるトラフィック調整器を示す図であり、パケットのフローをパケットレート調整器とデータレート調整器に当てた実施例を示す図である。
【図１５】図１５は、フロー量とクラスに基づいてトークンバケットを使用する本発明の代替の実施例におけるトラフィック調整器を示す図である。
【図１６】図１６は、図１５のトラフィック調整器を用いたパケット操作を行う間にトークンバケットから除去すべきトークン量を決定するための分類ベースの乗数の使用を示す図である。
【図１】
2007509577.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007509577.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007509577.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2007509577.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2007509577.tif 000017
【図１６】
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【国際調査報告】
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