(57)【要約】本発明は、帯域予約プロトコルを実現し、少なくとも１つのホストにリンクされる集中型の帯域マネージャを有する、通信ネットワークにおける帯域予約システムに関する。外部エンティティは、ネットワークの論理的なトポロジーの更新されたビューを集中型の帯域マネージャに供給する。集中型の帯域マネージャは、所定のクラスのトラフィックの伝送元と伝送先との間の帯域予約の要求の受信に応じて、アルゴリズムを使用することで伝送元と伝送先との間の現在のネットワーク経路であって、前記ネットワークの少なくとも１つのリンクに対応する経路を計算する手段、経路のそれぞれのリンクに関して、要求された予約における要求されたクラスのトラフィックについて利用可能な十分な帯域幅が存在するかを確認する手段を有する。また、本発明は、帯域予約プロトコルを実現し、少なくとも１つのホストにリンクされる、通信ネットワークにおける通信装置に関する。
2010512085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯域予約プロトコルを実現し、少なくとも１つのホストにリンクされる集中型の帯域マネージャを有する通信ネットワークにおける帯域予約システムであって、
外部エンティティは、ネットワークの論理的なトポロジーの更新されたビューを前記集中型の帯域マネージャに供給し、
前記集中型の帯域マネージャは、
所定のクラスのトラフィックの伝送元と伝送先との間の帯域予約の要求の受信に応じて、アルゴリズムを使用することで、前記伝送元と伝送先との間の現在のネットワーク経路を計算する手段と、前記経路は、前記ネットワークの少なくとも１つのリンクに対応し、
前記経路のそれぞれのリンクに関して、要求された予約における要求されたクラスのトラフィックについて利用可能な十分な帯域幅が存在するかを確認する手段と、
を有することを特徴とする帯域予約システム。
【請求項２】
前記アルゴリズムは、Ｄｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムの簡略化されたバージョンである、
請求項１記載の通信ネットワークにおける帯域予約システム。
【請求項３】
帯域の量に関する確認が肯定的な結果となる場合、帯域が与えられ、前記帯域マネージャは、それぞれのネットワークリンクについて帯域を予約する、
請求項１又は２記載の通信ネットワークにおける帯域予約システム。
【請求項４】
前記集中型の帯域マネージャは、帯域予約の間、それ自身の情報を更新し、予約に係るネットワーク機器のそれぞれのアイテムにネットワークポリシーを適用する、
請求項３記載の通信ネットワークにおける帯域予約システム。
【請求項５】
前記集中型の帯域マネージャは、帯域予約を要求するホストに、帯域予約を許容するか否かを通知する手段を有する、
請求項１乃至４の何れか記載の通信ネットワークにおける帯域予約システム。
【請求項６】
前記帯域予約プロトコルは、帯域を予約するのを望むネットワークのホストにより知られる、
請求項１乃至５の何れか記載の通信ネットワークにおける帯域予約システム。
【請求項７】
前記トポロジーは、ネットワークノード及びネットワークの論理リンクからなるリストの形式を有する、
請求項１乃至６の何れか記載の通信ネットワークにおける帯域予約システム。
【請求項８】
アプリケーションの要件に従って帯域を予約する手段を有する、
請求項１乃至７の何れか記載の通信ネットワークにおける帯域予約システム。
【請求項９】
帯域予約プロトコルを実現し、少なくとも１つのホストにリンクされる通信ネットワークにおける通信装置であって、
外部エンティティから、ネットワークの論理的なトポロジーの更新されたビューを受信する手段と、
所定のクラスのトラフィックの伝送元と伝送先との間の帯域予約の要求の受信に応じて、アルゴリズムを使用することで、前記伝送元と伝送先との間の現在のネットワーク経路を計算する手段と、前記経路は、前記ネットワークの少なくとも１つのリンクに対応し、
前記経路のそれぞれのリンクに関して、要求された予約における要求されたクラスのトラフィックについて利用可能な十分な帯域幅が存在するかを確認する手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークの分野に関する。  
本発明は、より詳細には、異なるクラスのネットワークについて、信頼性があり、動的且つ制約のないトポロジーをもつループフリーなネットワークに適合可能な帯域予約システムに関する。
【０００２】
本発明は、ループフリーなネットワーク、すなわち所与の瞬間で、ネットワークの２つのポイント間で固有の経路が存在するネットワークに適用されるものであり、この固有の経路は、ネットワークのトポロジーの変化によってのみ変更される。「制約のない」トポロジーとは、特にホストとネットワークのコアの機器であるネットワーク機器が無関係なやり方で接続されることを意味する。「動的な」ネットワークトポロジーとは、ネットワークトポロジーが時間につれて変化することを意味する。
【０００３】
ループフリーなネットワークの例は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）であり、ＳＴＰ（Ｓｐａｎｎｉｎｇ  Ｔｒｅｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）プロトコルと使用することができるものであるが、これが唯一の例ではない。特に、ワイヤレスネットワークは、ループフリーなネットワークとすることができる。
【背景技術】
【０００４】
帯域予約は、それぞれのストリームに帯域幅の制限を与えることで、データ伝送を割り当てること、割り当てないことから構成される。この予約は、２つのステップを含む。  
第一のステップは、予約が許可されることを制御すること、確認することからなる。第二のステップは、許可された予約に従ってストリームが保証されるやり方で、この予約をネットワークに与えることからなる。
【０００５】
従来技術では、ネットワーク環境においてＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）を供給可能であ幾つかのシステム及び方法が知られている。３つのメインアーキテクチャは、ＤｉｆｆＳｅｒｖ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）、ＩｎｔＳｅｒｖ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）及びＭＰＬＳ（ＭｕｌｔｉＰｒｏｔｏｃｏｌ  Ｌａｂｅｌ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）である。
【０００６】
ＤｉｆｆＳｅｒｖ（ディフサーブ）モデルは、ＩＰｖ４  ＴＯＳ（Ｔｙｐｅ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）ヘッダフィールド及びＩＰｖ６トラフィッククラスフィールドの実現を使用する。ディフサーブの目的は、ストリーム当たりのステータスを維持する必要なしに、又はホップシグナリング当たり実行することなしにスケーラブルなシステムの識別を提供することである。このソリューションは、異なるタイプのストリームを識別する手段を提供するが、この識別は、ネットワーク機器のそれぞれのアイテムがそれ自身のトラフィックのクラスの定義の解釈に従ってそれ自身の識別ポリシーを実現することができるような、テキスト的なやり方で異なるクラスのトラフィックがシンプルに定義される程度にまで決定的ではない。したがって、このソリューションによれば、厳密なストリームの識別を保証することが不可能である。さらに、ディフサーブのソリューションは、帯域を予約することができない。
【０００７】
ＩｎｔＳｅｒｖ（イントサーブ）統合サービスモデルは、予測サービスと保証サービスといった、リアルタイムのサービスをサポートするために２つのタイプのサービスから構成される。重要な仮説は、ネットワークリソースが明示的なやり方で制御されることである。これは、リソースの予約及び許可制御がルータモデルの基本ブロックであることを意味する。許可制御は、ルータ又はホストが使用する決定アルゴリズムを実現し、以前の保証に影響を及ぼすことなしに要求されるサービス品質が新たなストリームに与えることができるかを判定する。ＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）は、伝送元（ｓｏｕｒｃｅ）から伝送先（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）への経路を通して、エンドホスト及びルータにおける特定のストリーム情報を形成する役割を果たす。イントサーブのソリューションは、サービス品質（ＱｏＳ）機能を含む決定的な帯域予約が提供されるのを可能にする。本発明の構想の目的が続く場合、問題は、イントサーブがルータとのみ動作することであり、すなわちＯＳＩスタックのレイヤ３のレベルで動作するものであり、この場合、ループフリーなネットワークの制約は重視されない。
【０００８】
ＭＰＬＳは、パケットに割り当てられたラベルを使用することで、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケット又はあるプロトコルに対応する他のデータユニットの迅速な伝送の一般的な技術である。ＭＰＬＳにより、負荷バランシングを実行することができ、データを混雑のポイントの周辺で経路制御することができ、ネットワークの効率を改善することができ、ハイレベルのＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）を提供することができる。ＭＰＬＳの問題のうちで、この技術はＱｏＳとマルチキャストを同時に扱うことができないという事実がある。異なるＱｏＳの制約をもつサービスの多様化は現在のネットワークでサポートすることができるという理由のため、ディフサーブトラフィックエンジニアリングは、ＭＰＬＳの拡張として使用される。それぞれのサービスクラスの個別のトンネルが実現される。それぞれのトンネルは、ＱｏＳの観点で同じ処理を必要とするトラフィックの集合に対応する。トンネルは、通信ネットワークで伝送元ノードと伝送先ノードとの間で設定され、適切な帯域幅は、それらのそれぞれについて予約される。ＭＰＬＳは、ＴＣＰ／ＩＰスタックにおけるネットワークレイヤ（レイヤ３）を使用するスイッチで実現されるが、ＱｏＳの機能は、未だ実現されない。したがって、このソリューションは、本発明が解決するのを提案する課題に応答するものではない。
【０００９】
本発明の特定のネットワーク環境では、ディフサーブモデルは、帯域が保証されないという事実のため、要件に適合しない。問題は、以下の通りである。ユーザ数が余りに多いと、リアルタイムの制約を有するストリームでさえ、それぞれのストリームの品質が低下する。イントサーブモデルは、サービス品質の制約に適合するが、ＲＳＶＰプロトコルは、ルータでのみ実現され、ループフリーなネットワークの一部ではない。
【００１０】
他の業績は、アプリケーションが帯域を予約するのを可能にするプロトコルの実現に関する。この業績の１つの部分は、トークンのシステムに基づいたプロトコルであって、帯域保証をもつネットワークへのアクセスをアプリケーションに与えるために使用されるプロトコルである。このプロトコルによれば、保証された帯域を必要とするそれぞれのアプリケーションは、あるセッションを開始する。トークンは、セッションの間にローテーションを実行し、トークンを有するものだけがデータを伝送する許可を有する。トークンを有するものは、ＴＲＴ（Ｔｏｋｅｎ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ  Ｔｉｍｅ）と呼ばれる予め決定された時間の一部であるＴＨＴ（Ｔｏｋｅｎ  Ｈｏｌｄｉｎｇ  Ｔｉｍｅ）についてトークンを保持し、トークンを別のセッションにパスする。ＴＲＴは、あるセッションについてトークンのターンの時間である。最後のセッションがトークンを有した後、他のアプリケーションは、ＴＲＴに到達して最初のセッションがトークンを有するまで、保証されていないデータを送出するためにネットワークにアクセスすることができる。あるセッションを開始したアプリケーションは、１つのセッションのみ、従って単一のネットワークノードが所与の瞬間でトークンを有することができるために衝突が生じないことを保証する。このソリューションは、多数のストリームが同時に伝送されるのを可能にせず、サービス品質に関連される機能を管理しないので非常に制限的である。
【００１１】
スイッチのみがネットワーク機器であるＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークでは、帯域予約の問題を解決するために幾つかのソリューションが試みられている。
【００１２】
従来技術では、米国特許ＵＳ６９４１３８０（Ｎｏｒｔｅｌ）を通して、制約をもつトポロジーを有するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークに帯域が割り当てられるのを可能にする方法が知られている。この米国特許による発明は、帯域要求を受け、帯域が利用可能であるかをチェックし、要求をなした機器に応答する集中型のマネージャに基づく。システムの制限の機能は、制約をもつネットワークトポロジーに基づくことであり、トラフィックのクラスを認識していないことである。米国特許は、この米国特許における図１及び図２に例示される、２つのネットワークアーキテクチャのケースにおいて、どのように帯域を予約するかを記載する。システムは、これら２つのネットワークの例の枠外で帯域を予約する能力を有さない。第二の制約は、システムは帯域を予約可能であるが、これら予約内で異なるサービス品質の制約を有する異なるトラフィックのタイプ間での識別を実行することができない。
【００１３】
文献ＷＯ２００６／０５１５１９，ＵＳ２００５／０１２８９５１及びＥＰ１６６２７１６のような他の特許及び特許出願は、帯域割り当てシステムの振る舞いをどのように改善するかを記載しているが、新たな機能を定義していない。
【００１４】
また、従来技術では、米国特許ＵＳ２００５／０７６３３６（Ｎｏｒｔｅｌ）を通して、スイッチドネットワークにおけるリソースを順序付けする方法及び装置が知られている。この米国特許出願は、より詳細には、リソースの伝送を管理するやり方、又はより一般的には、ネットワークのエンティティ間のコネクションを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０５１５１９
【特許文献２】ＵＳ２００５／０１２８９５１
【特許文献３】ＥＰ１６６２７１６
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のフレームワークにおいて、サービス予約システムはフレキシブルである。これは、本システムが、ネットワークトポロジーが如何なるものであれ、幾つかのクラスのトラフィックを管理することができる事実のために、帯域が予約されるのを可能にするためである。本発明のフレームワークにおいて、サービス予約システムは、決定的なサービス品質（ＱｏＳ）を供給する。これは、本システムがＱｏＳの全てのパラメータの有効性及び一貫性を保証し、トラフィックのクラスの帯域及び処理を保証することができるためである。予約の最適化により、同じ伝送元と伝送先との間で幾つかの帯域予約が実行される。これにより、アプリケーションが要求するものに応じて、２つのホスト間で予約された帯域の品質が増加又は減少するのを可能にすること、及び、異なるアプリケーションが異なるサービス品質をもつ帯域を予約するのを可能にすることで、帯域予約が改善される。最終的に、本発明は、ネットワークを過負荷にすることで帯域予約を間違いにするホストからシステムを保護するメカニズムを与える。
【００１７】
本発明の文脈において、予約された帯域における異なるクラスのトラフィックが管理され、これは、従来技術のシステム及び方法に関する更なる機能である。
【００１８】
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークのようなループフリーなネットワークの特定のケースにおいて将来にＱｏＳ機能を供給するであろうＭＰＬＳを例外として、従来技術において、トポロジーが制約がないものであって且つ予測不可能であるループフリーなネットワークにおける必要とされるサービス品質に基づいて、帯域が予約されるのを可能にするシステムであって、異なるクラスのトラフィックについて処理が提供されるのを可能にするシステムは存在しない。本発明は、係るシステムを提案することで、従来技術の問題を克服することを意図するものである。
【００１９】
このため、本発明は、その最も広範に受け入れられる意味で、帯域予約プロトコルを実現し、少なくとも１つのホストにリンクされる集中型の帯域マネージャを有する通信ネットワークにおける帯域予約システムに関し、外部エンティティは、ネットワークの論理的なトポロジーの更新されたビューを集中型の帯域マネージャに供給し、集中型の帯域マネージャは、所定のクラスのトラフィックについて伝送元と伝送先との間の帯域予約の要求の受信に応じて、アルゴリズムを使用することで伝送元と伝送先との間の現在のネットワーク経路であって、ネットワークの少なくとも１つのリンクに対応する経路を計算する手段、要求された予約における要求されたトラフィックのクラスについて利用可能な十分な帯域幅が存在することを経路のそれぞれのリンクについて確認する手段を有する。
【００２０】
好ましくは、前記アルゴリズムは、Ｄｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムの簡略化されたバージョンである。
【００２１】
有利なことに、帯域の品質に関する確認が肯定的な結果に終わった場合、帯域が与えられ、帯域マネージャは、それぞれのネットワークリンクについて帯域を予約する。
【００２２】
特定の実現によれば、集中型のマネージャは、帯域予約の間に、それ自身の情報を更新し、予約に係るネットワーク機器のそれぞれのアイテムにネットワークポリシーを適用する手段を有する。
【００２３】
好ましくは、集中型の帯域マネージャは、帯域予約を要求したホストに、帯域予約を受け入れるか否かを通知する手段を有する。
【００２４】
有利なことに、前記帯域予約プロトコルは、帯域を予約するのを望むネットワークのホストにより知られる。
【００２５】
好ましくは、前記トポロジーは、ネットワークノード及びネットワークの論理リンクのリストの形式を有する。
【００２６】
有利な変形例によれば、前記帯域予約システムは、アプリケーションの要件に応じて帯域を予約する手段を有する。
【００２７】
また、本発明は、帯域予約プロトコルを実現し、少なくとも１つのホストにリンクされる通信ネットワークにおける通信装置に関する。本通信装置は、外部エンティティから、ネットワークの論理的なトポロジーの更新されたビューを受ける手段、所定のクラスのトラフィックの伝送元と伝送先との間の帯域予約の要求の受信に応じて、アルゴリズムを使用することで、伝送元と伝送先との間の現在のネットワーク経路であって、ネットワークの少なくとも１つのリンクに対応する経路を計算する手段、要求された予約における要求されたクラスのトラフィックについて利用可能な十分な帯域幅が存在することを、経路のリンクのそれぞれに関して確認する手段を有する。
【００２８】
ループフリーなネットワークのネットワークのコアの機器は決定的な帯域予約及びトラフィックのクラスの処理の手段を供給しないので、制約のない且つ予測不可能なトポロジーにおける必要とされるサービス品質を供給する最も容易なやり方は、ネットワークのコアの機器の間で帯域予約の機能を分散することは不可能であるため、帯域マネージャにおいて帯域予約を集中することである。
【００２９】
米国特許ＵＳ６９４１３８０（Ｎｏｒｔｅｌ）は、類似のアーキテクチャを記載しているが、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークトポロジーの２つの特定のケースにおいてのみ帯域が予約されるのを可能にする。さらに、このシステムは、予約された帯域におけるトラフィックのクラスの処理を提供しないか、アプリケーションの帯域における必要の動的な調節を供給しない。
【００３０】
本発明は、ループフリーな制約のない且つ予測不可能なトポロジーにおいて帯域を予約すること、この予約された帯域でのトラフィッククラスの識別を供給することを可能にするシステムを定義する。
【００３１】
本発明に係るシステムは、帯域の予約のプロトコルを実現する集中型の帯域マネージャに基づいている。このプロトコルは、帯域を予約するのを望むネットワークのホストにより知られる。
【００３２】
スイッチドネットワークのトポロジーが何であろうと、帯域マネージャは、定義された伝送元アドレス及び定義された伝送元アプリケーションポート番号、伝送先アドレス及び伝送先アプリケーションポート番号、定義された帯域幅の量及び定義されたトラフィックのクラスを要求するホストから帯域予約の要求を受ける。
【００３３】
次いで、帯域マネージャは、要求された伝送元と伝送先との間のネットワーク経路のそれぞれのリンクに関して、予約を行うことができるかを判定するように、これらの要求を処理する。ネットワークトポロジーが制約のないものであるので、外部エンティティは、帯域マネージャにネットワークの論理的なトポロジーの更新されたビューを供給する。このトポロジーは、ネットワークノードとネットワークの論理リンクのリストとして供給される。次に、帯域マネージャは、Ｄｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムに基づいた簡略化されたアルゴリズムを使用することで、伝送元と伝送先との間の現在のネットワーク経路を計算する。ひとたびこの経路が計算されると、帯域マネージャは、これを使用して、要求された予測における要求されたクラスとのトラフィックについて利用可能な十分な帯域が存在するかを経路のそれぞれのリンクに関して確認する。
【００３４】
帯域が与えられると、帯域マネージャは、それぞれのネットワークリンクに関して帯域を予約する。このステップは、それ自身の情報の更新及び予約に係るネットワーク機器のそれぞれのアイテムへのネットワークポリシーの適用を含む。帯域マネージャは、ネットワークポリシーを管理及び制御する。
【００３５】
最終的に、帯域の予約を受け入れるか否かを要求しているホストに伝える帯域マネージャの応答は、要求しているホストに送出される。
【００３６】
また、帯域予約プロセスを知るホストは、帯域の使用をフリーにすること、予約された帯域における増加又は減少を要求することが可能である。予約された帯域の増加を要求するプロセスは、新たな帯域の要求についてと同じであり、要求における帯域の量は、新たに予約された帯域の量である。
【００３７】
予約された帯域を低減することが要求されるとき、ホストは、予約された帯域をフリーにする又は低減する要求を送出する。帯域マネージャは、それ自身の情報を更新し、予約に係るネットワーク機器のそれぞれのアイテムに関するネットワークポリシーを更新することで、帯域の予約を解除する。
【００３８】
この予約された帯域を増加又は低減する能力により、システムは、トポロジーの変化に適合することができる。帯域予約に係るネットワーク機器のアイテムを除く前に、帯域予約が除かれる必要がある。
【００３９】
本発明は、多くの利点を有するものであり、そのうちで以下の点が見出される。  
ネットワークのホストのそれぞれのアプリケーションの必要に対する帯域予約の適応。帯域の予約は、ループフリーなネットワークの制約のない且つ動的なトポロジーに基づく。異なるサービス品質（ＱｏＳ）の異なるクラスのトラフィックの供給が必要。ループフリーなネットワークにおける帯域の予約及びＱｏｓの重視。予約された帯域に対するホストのアクセスの制御。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
本発明は、添付図面を参照することで例として提供される本発明の実施の形態の以下の記載から良好に理解されるであろう。
【図１】本発明のコンテクストにおけるネットワーク環境を例示する図である。
【図２】帯域マネージャ及びネットワークトポロジーディスカバリモジュールを例示する図である。
【図３】伝送元の制限、帯域予約手順の情報を有するシステムを例示する図である。
【図４】伝送元の制限、帯域予約手順の情報を有さないシステムを例示する図である。
【図５】ネットワークのコアの装置に関するスイッチングポリシーを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明のコンテクストにおいて、帯域予約システムは、集中型マネージャに基づいており、この集中型マネージャは、帯域を予約することを望むネットワークのホストから帯域の要求を受ける。ネットワークは、ループがなく、予測不可能且つ制約のないトポロジーを有する。無限数のホスト及びネットワーク機器のアイテムが存在する。ネットワーク機器が接続される様式であるネットワークアーキテクチャは、制約がない。ネットワーク環境は、図１に示されている。
【００４２】
ネットワークのコアの機器は、帯域予約の手順を知らないか又は理解していない。これらの機器は、ネットワークを通過する標準的なネットワークメッセージを見るだけである。帯域を予約するのを除く幾つかのホスト及び必然的にネットワークマネージャは、帯域予約手順を知るが、全てのホストがプロトコルを理解することが必要とされない。
【００４３】
集中型の帯域マネージャは、サービス品質の観点で保証を要求するネットワーク上のホストから帯域予約の要求を受ける。
【００４４】
帯域予約プロセスは、以下のステップを含む。  
１．ホストは、伝送元及び伝送先と同様に予約する帯域の品質を含む帯域予約の要求を送出する。  
２．帯域マネージャは、この要求を受ける。  
３．帯域マネージャは、予約に係るネットワークのリンクのそれぞれの関して十分な帯域が存在することを確認する。また、帯域マネージャは、このタイプの権利を有するホストのリストに基づいていることにより、予約を要求しているホストが帯域を予約する許可を有するかをチェックする。このリンクのセットの選択及び生成は、明らかではない。これは、従来技術の方法及びシステムが制約をもつトポロジーに予約の可能性を制限していたためである。  
４．帯域の予約を許可することができる場合、帯域マネージャは、帯域を予約する。
【００４５】
５．帯域マネージャは、帯域予約が許可されているか否かを示す応答を送出する。
【００４６】
本発明は、以下の機能を提案する。アプリケーションの必要に基づくことによる、帯域予約の適合。これにより、ネットワークのそれぞれのホストのアプリケーションのそれぞれのタイプの必要に帯域予約を適応することで、帯域予約システムを最適化し、更にフレキシブルにすることができる。帯域の適応は、ある予約について帯域幅の品質を変える手段を有すると想定される。それぞれのホストのそれぞれのアプリケーションがその必要に応じて帯域を予約するのを可能にするため、帯域の要求に含まれる情報が更に拡張されると想定する。
【００４７】
帯域予約システムは、指定された帯域予約について予約された帯域の品質を変更することができる。これは、新たな帯域予約（標準的な帯域の要求）、予約された帯域における増加、予約された帯域における減少、及び、帯域予約のクリアランスのためにそれぞれ使用される異なるタイプのメッセージにより実現される。
【００４８】
先に引用されたカテゴリのうちの１つに属するメッセージの受信に応じて、帯域マネージャは、２つの異なる振る舞いを有することができる。更なる帯域がそれから要求される場合（新たな帯域予約或いは帯域における増加）、帯域マネージャは、本発明のフレームワークに含まれる全ての追加されたメカニズム及び特性を含めて、前に定義された標準的な帯域の要求についてと同じプロセスを適用する。より少ない帯域がそれから要求される場合（クリアランス或いは予約された帯域の減少）、帯域マネージャは、以下のようにメッセージを処理する。
【００４９】
１．ホストは、保存するための帯域の品質及び既存の帯域予約の識別について十分な情報を含む帯域予約の要求を送出する。  
２．帯域マネージャは、要求を受信する。  
３．（帯域マネージャは、帯域のクリアランスが常に可能であるように可能であるかを確認する必要がない）  
４．帯域マネージャは、その内部テーブルを更新する。  
５．帯域マネージャは、予約が変更されていることを示す応答を送出する。
【００５０】
あるネットワークのサービスの要件の品質は、ある特定のトラフィックの伝送元と伝送先にのみ依存しない。また、これは、ネットワークが使用するサービスのタイプに依存する。たとえば、あるネットワークを通してあるファイル交換の時間的な制約はないが、「音声」通信は、時間及びジッタの観点で保証を必要とする。これら２つのタイプのサービスは、ネットワークの同じホストで使用することができる。したがって、帯域予約におけるサービスのタイプを区別する必要がある。
【００５１】
あるネットワークを使用するサービスのタイプは、ネットワークトランスポートレイヤのアプリケーションポート番号により定義される。これらのポート番号は、一般的なやり方で、異なる既存のトランスポートプロトコルについて定義される。したがって、この値は、サービスのタイプに正確に対応する。
【００５２】
帯域予約システムは、帯域予約の識別のため、伝送元及び伝送先のアプリケーションポート番号を使用する。
【００５３】
帯域予約の識別は、幾つかの帯域予約を区別する必要がある場合にはどこでも使用される。これは、帯域予約のメッセージ及び帯域マネージャの内部テーブルを含む。
【００５４】
従来技術の方法及びシステムは、帯域予約が開始される前にシステムにより知られる必要があるネットワークトポロジーであって、時間につれて変動しないネットワークトポロジーの固定されたケースである、制約をもつトポロジーに基づいている。
【００５５】
本発明に係る帯域予約システムは、予測不可能且つ制約のないトポロジーをもつループフリーなネットワークで帯域を予約する。これは、如何なるネットワークのトポロジーであってもシステムが動作すること、トポロジーは統計的な手法でシステムに与えられていないこと、及び、トポロジーの変化は、システムにより自動化された方法で管理されることを意味する。
【００５６】
この特性は、トポロジーモジュールと呼ばれるネットワークのトポロジーの動的なディスカバリモジュールに基づいており、帯域予約マネージャにネットワークのトポロジーの更新されたビューを与える。このモジュールは、帯域マネージャから見たループフリーなネットワークトポロジーの表現を供給する。したがって、このモジュールは、帯域マネージャと同じハードウェア上で、同じソフトウェア環境でインストールされる。図２は、帯域マネージャとネットワークトポロジーディスカバリモジュールを例示する。
【００５７】
トポロジーモジュールは、帯域マネージャとは独立に動作する。トポロジーモジュールは、ネットワークトポロジーの正確且つ更新されたビューを常に維持する。たとえば、ネットワークは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）タイプとすることができる。
【００５８】
帯域マネージャとトポロジーモジュールとの間には２つのタイプの通信が存在する。帯域マネージャは、トポロジーモジュールにより供給される機能を呼び出すことでトポロジーの表現を要求し、トポロジーモジュールは、トポロジーの変化を帯域マネージャに警告する。これにより、帯域マネージャは、正確なやり方で、現在のネットワークトポロジーについて常に通知される。
【００５９】
トポロジーモジュールは、ネットワークのノードからなるテーブル及びループフリーなネットワークのリンクのテーブルの形式でトポロジー表現を供給する。
【００６０】
ノードのテーブルは、以下の情報を含む。機器の固有且つ不変の識別子（これは、時間を通して変化しない場合に、機器の物理的なアドレスとすることができる）。
【００６１】
リンクのテーブルは、以下の情報を含む。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｗｉ−Ｍａｘ等のネットワークのタイプ。リンクの２つの端部でのペア（ノード識別子、物理ポート番号）。ワイヤリンクのケースにおけるリンクで利用可能な全体の帯域幅。
【００６２】
使用されるネットワーク伝送に従って予約が利用される。  
帯域マネージャは、現在、ループフリーなネットワークのトポロジーを知っている。帯域マネージャは、この表現を使用して、その予約手順を制約のないトポロジーに対して取る。
【００６３】
帯域予約手順の第三のステップの間（新たな帯域予約又は予約された帯域の増加、上記参照）、帯域マネージャは、予約に係るネットワークのリンクのそれぞれで利用可能な十分な帯域が存在するかを確認する。このリンクのセットは、ループのないネットワーク内での正しい経路、すなわち予約の伝送元と伝送先との間の固有の経路を決定することができるやり方で知られる必要がある。制約をもつトポロジーのケースでは、経路は、帯域予約の要求のそれぞれのケースについて統計的なやり方で決定される。本発明のコンテクストでは、トポロジーは、制約のないトポロジーである。したがって、ネットワーク内の経路を計算することが必要である。
【００６４】
これを行うため、Ｄｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムを使用することができる。Ｄｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムは、あるグラフにおける２つのポイント間の異なる経路を計算することができ、グラフのエッジの重みに基づくことにより、これら２つのポイント間の最短の経路を計算することができる。本発明のコンテクストでは、グラフは、ネットワークのノードツリーであり、すなわち、グラフの２つのポイント間で固有の経路が存在する。ネットワークのツリーのポイント間のある経路について固有のソリューションが存在するので、重みをネットワークのエッジに割り当てることは不要である。さらに、ある経路がひとたび発見されると（確かに、それは固有の経路である）、アルゴリズムが停止される。
【００６５】
（たとえば）トポロジーモジュール及びＤｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムを組み合わせて使用することで、帯域予約システムをループフリーなネットワークのトポロジーとは独立にすることができ、このトポロジーは、制約のないトポロジーである。さらに、トポロジーモジュールは、帯域マネージャにトポロジーの変化を警告したとき、帯域マネージャは、動的なトポロジーにおいて帯域を予約することができる。当然に、帯域予約システムのインテグリティを保持するため、帯域予約に係るネットワーク機器のアイテムを除く前に、帯域予約がクリアされる必要がある。
【００６６】
また、本発明は、別の機能を提案する。異なるクラスのトラフィックの帯域の予約。トラフィックのクラスにより、帯域の保証を保持しつつ、異なるネットワークトラフィックに優先度を割り当てることができる。これらの優先度の割り当ては、全ての予約されたトラフィックについて予約された帯域を保証しつつ、所定のタイプのトラフィックについて最小の時間及びジッタを保証することができる。
【００６７】
帯域予約プロセスは、予約された帯域をもつＮ個のトラフィックのクラスを処理することができる。帯域予約の識別のため、トラフィッククラス番号といった更なる情報が追加される。このフィールドは、ループのないネットワークにおける予約された帯域の優先度のレベルを定義する。トラフィックｎ−１のクラスは、クラスｎよりも低い優先度を有しており、クラスｎ自身は、クラスｎ＋１よりも低い優先度を有する。
【００６８】
帯域の保証は、それぞれのトラフィックのクラスについて厳密なやり方で保証されるので、より多くの帯域（新たな帯域予約又は予約された帯域の増加、上記参照）を予約する方法の第三ステップは、要求されたトラフィックのクラスに係らず変化しない。リンクのセットの計算は、当然に伝送元と伝送先がトラフィックのクラスに独立であるので変化しない。計算されたネットワーク経路のそれぞれのリンクで利用可能な帯域の量の確認と同様に、要求された帯域の全体の量は、如何なるトラフィックのクラスであっても利用可能である必要がある。しかし、帯域予約の識別子の「トラフィックのクラス」は、帯域要求の特定の処理ポリシーを設定するやり方で、この第三ステップで使用することができる。たとえば、より高いポリシーの帯域予約の要求をはじめに処理するために選択することができる。
【００６９】
予約プロセスの第二のステップは、ネットワークにおける予約の適用である。ここで、トラフィックのクラスは、最も重要である。帯域マネージャは、異なるトラフィックのクラスに対して優先度の割り当てを保証するネットワークポリシーを適用する必要がある。
【００７０】
制約のないトポロジーをもつループフリーなネットワークにおける帯域予約は、信頼できる帯域予約を保証するため、幾つかの手順を設定することを含む。
【００７１】
帯域予約は、２つのプロセスにより保証される。コヒーレントな帯域予約を要求する要求／応答の交換。ネットワークに関する帯域予約の適用。この第二のステップは、帯域要求が適切に考慮されたことを保証する。
【００７２】
帯域予約の適用は、２つの機能により設定される。ひとたび、帯域の観点での一貫性が帯域予約の通信により保証されると、第一の実現すべき制御は、それぞれのトラフィックのクラスで許容されるよりも多くのトラフィックを伝送元が送出しないことを保証することから構成される。第二の実現すべき制御は、保証されるサービス品質（帯域幅及びトラフィックのクラスの保証）に従ってネットワークがストリームを正しく伝送することを保証することから構成される。
【００７３】
幾つかのタイプのトラフィックは、ループフリーなネットワークを横断する。これら異なるタイプのトラフィックは、それら保証されたサービス品質に従って認識される必要がある。１つのソースは、幾つかのタイプのトラフィックを送出することができる。ネットワークのコアの機器は、それらの伝送プロセスをトラフィックのタイプに基づいて行う。
【００７４】
ネットワークは、Ｎ＋２のタイプのトラフィックを認識する必要があり、この場合、Ｎは先に定義されたトラフィックのクラスの数である。Ｎ個のトラフィックのクラスは、帯域予約方法を使用する。
【００７５】
帯域予約方法を使用しないデータトラフィックは、時間について、ジッタについて又はパケットの損失について、保証を有さないトラフィックの「ベストエフォート」タイプに対応する。
【００７６】
最後のデータのタイプは、帯域予約システムの管理の専用にされるトラフィックである。これは、予約方法の間に実行される交換、トポロジーモジュールにより生成されるトラフィックを含む。このトラフィックの帯域は、他の帯域の予約前に予約されるようなやり方で、ループフリーなネットワークのそれぞれのリンクで最大にされる。このタイプのトラフィックは、帯域予約システムが常に正しく動作することを保証するため、最も高い優先度を有する。
【００７７】
本発明は、ネットワーク装置で要求されるＮ＋２レベルの優先度が存在するシステムを定義するものであり、この場合、Ｎは先に定義されたように、トラフィックのクラスの数である。
【００７８】
伝送元は、送出したフレームについてトラフィックのタイプを示す必要がある。ネットワークのコアの装置は、トラフィックを正しく伝送する必要があり、帯域幅の観点での可用性は、帯域予約コマンドにより保証される。この機器は、フレームにおけるソースにより供給されるトラフィックのタイプに関する示唆に従って、それぞれのフレームの優先度を保証することが必要である。
【００７９】
ホストは、帯域予約手順を知ることができないことが示された。したがって、これらのホストは、トラフィックのタイプに関する示唆なしにトラフィックを送出する。これらの場合、ネットワークのコアの機器は、最も低い優先度を有する、トラフィックの「ベストエフォート」タイプに属するとしてトラフィックを考慮する必要がある。
【００８０】
幾つかの技術は、トラフィックを記録するために存在する。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）プロトコルの場合、ＶＬＡＮは、あるグループに対するネットワークフレームのメンバーシップを示すソリューションである。本発明は、技術の選択から独立している。
【００８１】
帯域管理手順を実現するホストは、帯域マネージャから受信した順序を遵守する必要がある。動作は、トラフィックのタイプに従って変化する。  
帯域管理トラフィック：このタイプのトラフィックについて帯域予約システムにより十分な帯域の量が予約される。したがって、伝送元は、取り決めに従って、このタイプのトラフィックを送出する。  
予約された帯域：伝送元は、帯域予約について許容された予約の要求を受信した場合、特定の予約及び特定のトラフィックのクラスについてトラフィックを伝送する必要がある。また、ソースは、予約された帯域の量を考慮する必要がある。  
「ベストエフォート」タイプのトラフィック：伝送元は、２つの前のタイプのトラフィックを伝送した後に利用可能な帯域が存在する場合、このタイプのトラフィックを伝送する必要がある。
【００８２】
図３は、帯域予約手順を実現する伝送元の動作を例示する図である。図３は、先のパラグラフで引用された３つのタイプのトラフィックを示す。帯域管理トラフィック、予約された帯域に対応するトラフィック、及び「ベストエフォート」タイプのトラフィック。送出されたトラフィックのタイプに従って、伝送元は、異なる動作を有する。図３では、それぞれのグレイのレベルは、トラフィックのタイプが伝送元によりフレームにおいて示されることを意味する。
【００８３】
予約されたストリームを送出するため、伝送元は、先に示された帯域予約の要求を実行する必要がある。要求が許容された場合、伝送元は、そのストリームを、「予約された」タイプとしてマークすることで送出する。要求が許容されない場合、伝送元は、禁止されたチューブにより示されるように、ストリームを送出しない。
【００８４】
帯域の管理ストリームは、前のパラグラフで記載されるように常に送出される。  
伝送元は、伝送元が送出することができるのと同じ「ベストエフォート」タイプのトラフィック、すなわちそのネットワークインタフェースの帯域の残りを送出する。伝送元が送出するのを望む更なるトラフィックは、（図３における下方向の矢印により示されるように）拒否されるか或いは続けて送出される。
【００８５】
帯域予約手順を実現しない伝送元は、先に記載されたように、ネットワークのコアの機器により「ベストエフォート」トラフィックとして考慮されるマークされていないトラフィックのみを伝送する。
【００８６】
図４は、帯域予約手順を実現しない伝送元の動作を例示する。したがって、伝送元は、トラフィックのタイプを示さない。このタイプの伝送元は、「ベストエフォート」タイプのトラフィックをもつ、帯域予約手順を実現する伝送元として動作する。図４における下方向の矢印により示されるように、過剰のトラフィックが拒否される。
【００８７】
ネットワークのポリシー管理は、帯域予約アプリケーションの別の機能である。帯域幅マネージャは、ループフリーなネットワーク全体での帯域の使用に関する正しい示唆の分散を保証する。つぎに、伝送元は、先に説明されたように、これらの示唆を考慮する。スストリームの正しい伝送を保証するために設定されるべき最後の制御は、ループフリーなネットワーク内の全てのネットワークのコアの機器に正しいネットワークポリシーを適用することから構成される。
【００８８】
このポリシーは、先に記載されたように優先度の考慮を保証する必要がある。図５は、ネットワークのコアの機器が異なるタイプのトラフィックに面しなければならないとき、どのようなやり方で動作する必要があるかを例示する。
【００８９】
トラフィックの管理は、最も高い優先度を有し、帯域マネージャは、それぞれのリンクで十分な帯域が存在することを保証する。したがって、このトラフィックは、常に送信され、ネットワーク内を伝送される。予約された帯域は、Ｎのトラフィックのクラスから構成される。Ｎのトラフィックのクラスのそれぞれは、その定義された優先度に従って処理される。帯域マネージャは、それぞれのリンクで十分な帯域幅が存在することを保証する。したがって、このトラフィックは、常に送信され、ネットワーク内を伝送される。最後に、「ベストエフォート」タイプのトラフィックは、最も低い優先度を有し、あるリンクに十分な帯域が存在しない場合に伝送することができない。この場合、トラフィックの一部は、図５に示されるように、ネットワークのコアの機器により拒否される。
【００９０】
この動作は、それぞれのネットワークのコアの機器のレベルで評価されるが、この動作の実現は、あるリンクから別のリンクに変化し、ネットワーク機器のあるアイテムから別のアイテムに変化することができる。本発明に係る帯域予約システムは、ネットワークで使用されるラインのタイプとは独立であり、動作を実現する技術を適用するために、リンクのテーブル（上記参照）におけるトポロジーモジュールにより供給される「リンクのタイプ」フィールドを使用する。
【００９１】
幾つかの技術は、この動作の実現のために既に存在する。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）について、それぞれのＶＬＡＮについて優先度を設定することができる。ネットワークのリンクは、ある特定の優先度との接続の開始を実現する。
【００９２】
帯域予約システムは、ネットワークに関して、帯域予約手順を知るネットワークホストを許容し、帯域予約手順を知らないホストを許容する。セキュアでないホストが帯域を予約するのを防止するため、帯域を予約する許可を有するホスト（「登録されたホスト」）のリストの使用が前もって想像される。しかし、セキュアでないホストが帯域を予約するのを防止する事実は、これら同じホストが高い優先度を有するトラフィックを送出するのを防止せず、これは、正しい帯域予約における品質の低下を引き起こす可能性がある。
【００９３】
帯域管理システムは、動的なやり方で、帯域を予約し、ある優先度を有するトラフィックを送出し、未登録のホストが予約されたトラフィックを送出するのを防止する許可を有するホストのアクセスリストを管理するメカニズムを供給する。このアクセスリストは、この例では帯域マネージャと同じハードウェアエンティティに存在する。
【００９４】
この機能は、ネットワークのコアの機器の能力を使用して、所与の物理ポート及び所定のトラフィックのタイプのトラフィックを阻止する。帯域を予約するのを望むホストの登録は、以下の手順に従う。
【００９５】
１．システムの初期化：ネットワークのコアの機器のそれぞれのアイテムのそれぞれのポートは、「ベストエフォート」タイプのトラフィックである、最も低い優先度を有するトラフィックを除いて、全てのタイプのトラフィックを阻止する。アクセスリストがリセットされ、空にされる。  
このステップでは、ホストは、管理トラフィックが阻止されたとき、如何なる帯域予約要求を送出することができない。優先度を含むトラフィックも阻止される。
【００９６】
２．帯域を予約するのを望むホストは、「ベストエフォート」トラフィックとして登録要求を帯域マネージャに送出することで、帯域マネージャにより前もって自身を登録する必要がある。  
３．マネージャは、登録要求を受信し、基礎としてそのアクセスポリシーを使用することで、このホストが予約された帯域を要求するのを許可するか、許可しないかを判定する。
【００９７】
４．帯域マネージャがホストが帯域を予約するのを許可する場合、帯域マネージャはそのアイデンティティをアクセスリストに追加し、ホストが接続されるネットワークのコアの機器のポートの管理トラフィックのブロックを解除する。  
このステップでは、ホストは、管理トラフィックを送出することができるので、予約された帯域を要求することができる。しかし、ホストは、予約されたトラフィックを送出することができない。これは、優先度をもつトラフィックは、ホストが接続されるネットワークのコアの機器のポートでなお阻止されるためである。
【００９８】
ひとたびホストが登録されると、帯域マネージャは、先に記載されているように、異なるタイプの帯域予約を処理する。ある予約の要求が許可されたとき、帯域マネージャは、既に記載されたタスクに加えて、ホストが接続されるネットワークのコアの機器のポートで要求されたタイプのトラフィックのブロックを解除する。  
このステップでは、ホストは、予約されていないトラフィック、帯域予約要求及び、ホストが帯域予約を要求したトラフィックを送出する。
【００９９】
本発明は、例として先のテキストで記載された。当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなしに、本発明の変形例を考案することができることを理解されたい。
【図１】
2010512085.tif 000003
【図２】
2010512085.tif 000004
【図３】
2010512085.tif 000005
【図４】
2010512085.tif 000006
【図５】
2010512085.tif 000007
【国際調査報告】
2010512085.tif 000008
2010512085.tif 000009
2010512085.tif 000010
2010512085.tif 000011
2010512085.tif 000012
2010512085.tif 000013