(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロードキャストネットワークにおけるサービスの品質を保証する方法であって、
当該方法は、
ソースとしての一方のネットワークに参加する端末がそれ自身のサービスの品質の制御を実行することなしにターゲットとしての別のネットワークに参加する端末にデータストリームを送信するステップと、
帯域幅のマネージャとしての更なるネットワークに参加する端末がネットワークトラフィックを観察し、過負荷の危険のあるケースで、前記データストリームを前記ソースに低減させる制御メッセージであって、前記ターゲットの送出者のアドレスを送出者アドレスとして誤って含んでいる制御メッセージを前記ソースに送信するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ＴＣＰ／ＩＰに基づくプロトコルに従って、パケット指向の方式でネットワークにおいてデータがやり取りされる、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記制御メッセージは、前記データストリームを低減するための直接の要求を表す、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記制御メッセージは、前記ソースが前記データストリームを低減するため、前記ソースから前記ターゲットへの前記データストリームの送信における誤りをシミュレートする、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記制御メッセージは、コネクションのブレークダウンをトリガする、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記帯域幅のマネージャは、前記ネットワークの過負荷の危険があるケースで、それら自身のサービスの品質の制御なしに、装置間の複数のデータストリームの観点で最も大きなデータストリームを低減することを試みる、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
帯域幅のマネージャとして動作する複数のネットワークに参加する端末間のタスクが調整される、
ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
ブロードキャストネットワークにおける帯域幅マネージャとしての装置であって、
前記ブロードキャストネットワークは、ターゲットとしての装置と、それ自身のサービスの品質の制御を実行することなしに前記ターゲットにデータストリームを送信するソースとしての装置とを有し、
当該帯域幅マネージャは、ネットワークトラフィックを観察し、過負荷の危険のあるケースで、前記データストリームを前記ソースに低減させるように、送出者アドレスとして前記ターゲットの送出者のアドレスを誤って含んでいる制御メッセージを前記ソースに送信する、
ことを特徴とする帯域幅マネージャとしての装置。
【請求項９】
ターゲットとしての装置と、
それ自身のサービスの品質の制御を実行することなしに前記ターゲットにデータストリームを送信するソースとしての装置と、
ネットワークトラフィックを観察し、過負荷の危険のあるケースで、前記データストリームを前記ソースに低減させるように、送出者アドレスとして前記ターゲットの送出者のアドレスを誤って含んでいる制御メッセージを前記ソースに送信する帯域幅マネージャとしての装置と、
を有することを特徴とするネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブロードキャストネットワークにおけるサービスの品質を保証する方法、かかる方法を実行するために適合されるネットワーク装置、及びかかる装置を含むネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークにおける信号又はデータ処理装置のコネクションは、益々広い応用を見出している。これは、たとえば、患者の遠隔測定データがモニタに無線送信される医療の世界において、特にビデオ及びオーディオシステムのような家庭用装置においても当てはまる。装置を接続するために使用されるネットワークハードウェアは、装置間の通信のための所与の最大の帯域幅を提供する。現代のネットワーク装置は、サービスの品質（ＱｏＳ）がネットワークにおいて監視及び保証される特定の機能を制御する。特に、これらの装置は、ネットワークの過負荷がないようなやり方でそれらの通信を適合する。このコネクションにおいて、たとえば、保証された帯域幅を有するネットワークと保証された帯域幅を有さないネットワークとを組み合わせるときにサービスの品質を制御するための装置は、US2002/0141446  A1から知られている。しかし、サービスの品質を保証するための全てのこれまで知られているシステムは、互いに通信する装置、又は異なるネットワーク間での特別の接続装置における対応する機能性を必要とするのが一般的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、サービスの品質のそれら自身の制御機能を実行しないネットワークに参加する端末（network  participants）を有する、ネットワークにおけるサービスの品質を保証するための手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的は、請求項１に記載された方法、請求項９に記載されたネットワーク装置、及び請求項１０に記載されたネットワークにより達成される。有利な実施の形態は、従属の請求項で定義される。
【０００５】
本発明に係る方法は、ブロードキャストネットワーク、すなわち全てのネットワークに参加する端末がそれらを受けることができるようなやり方で、接続されたネットワークに参加する端末がそれらのデータを分散させるネットワークにおけるサービスの品質を保証するために使用される。データのアドレス特性により、所望のターゲットネットワークに参加する端末のみにより効果的に使用されることが保証される。本方法は、以下のステップを有している。
【０００６】
ａ）少なくとも１つのネットワークに参加する端末は、ソースの機能において、２つのかかるネットワークに参加する端末のうちの一方がネットワークにおけるサービス品質のそれら自身の制御を実行することなしに、少なくとも１つの他のネットワークに参加する端末に、ターゲットの機能において、データストリームを送信する。ネットワークに参加する端末は、特に、対応するＱｏＳ機能が（未だ）実現されていない、たとえばビデオレコーダ、テレビジョン、ＰＣ等のような旧式及び／又は安価な装置である場合がある。
【０００７】
ｂ）第三のネットワークに参加する端末は、帯域幅のマネージャとしての機能において、ネットワークのブロードキャストキャラクターに基づいて可能性のあるネットワークトラフィックを観察する。ネットワークの決定された過負荷のリスクのケースでは、帯域幅のマネージャは、少なくとも１つの制御メッセージ（好ましくは、最初の２つの参加端末間のデータストリームを制御するために通常使用されるメッセージ）を先に記載のソースに送信し、制御メッセージにより、ソースは、先に記載のターゲットに送信されたデータストリームを低減する。
【０００８】
このように記載された方法は、ブロードキャストネットワークにおいて、また、このポイントでそれら自身のセキュリティ機能を全てのネットワークに参加する端末が実行することができないケースにおいても、サービスの品質を保証する可能性を提供する。帯域幅のマネージャは、かかるネットワークに参加する端末の制御機能を引き継ぐ。帯域幅マネージャは、ネットワークに接続される他の装置で実現される場合がある。さらに、方法は、自己包含されるネットワーク、すなわち他のネットワークへの任意の制御可能な遷移を有さないネットワークで実行することもできるという利点がある。
【０００９】
データは、たとえば、ＴＣＰ／ＩＰベースのプロトコルに従って、ネットワークでやり取りされ、好ましくはパケット指向の方式でやり取りされる。プロトコルは、たとえば、２つの送信された確認（ＡＣＫ）又は所与の制御パケットにより、データストリームを規制するための公知及び効率的なメカニズムを有している。
【００１０】
本方法の好適な実施の形態によれば、帯域幅マネージャは、シミュレートされた又は誤ったターゲットの送信機を通して制御メッセージをソースに送信する。これに応じて、ソースは、制御メッセージがターゲットから到来するのを想定している。このターゲットからのメッセージのシミュレーションにより、所望のデータストリームの低減を達成するように、データ転送を処理するために従来又は古いプロトコルでフィードバックメッセージを利用する可能性が提供される。
【００１１】
最もシンプルなケースでは、帯域幅マネージャにより送信された制御メッセージは、データストリームを低減するための直接的な要求を表している場合がある。対応するコマンド（“ICMP  Source  Quench”）は、たとえば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルで提供され、帯域幅マネージャは、ターゲットによるメッセージの送信をシミュレートする必要がある。
【００１２】
任意に、帯域幅マネージャは、制御メッセージをソースに送信する場合があり、この制御メッセージは、ソースからターゲットへのデータストリームの誤った送信をシミュレートし、ソースは、かかる誤ったメッセージによる、（たとえば、Multiplicative  Decrease  and  Linear  Congestion  Avoidance）内部プロトコルメカニズムにより、送信されたデータストリームを低減させられる。この可能性は、データストリームを低減するための先に記載された直接の要求が利用可能でないか又はいずれかの作用を示していないとき、特に利用することができる。
【００１３】
さらに、制御メッセージは、ソースとターゲットとの間の完全なコネクションのブレークダウンをトリガする場合もある。かかる手段は、データストリームを低減するための余り重大でない手段が結果を示さないときにのみ通常採用される。さらに、中断されたデータストリームは、ネットワークで実行される他のサービスよりも低い優先度を有するべきである。
【００１４】
多くのケースでは、異なる装置間の複数のデータストリームは、ネットワークを介して同時に対処される。また、この複数のデータストリームがネットワークにおけるサービスの品質のそれら自身の制御を有さない装置間のデータストリームを含むことが生じる場合もある。最もシンプルなケースでは、帯域幅マネージャは、このデータストリームが低減されるように、過負荷のリスクのケースで最後に述べられたデータストリームのうちの１つを任意に選択することができる。しかし、帯域幅マネージャは、一連のデータストリームを提供することが好ましい。特に、最も大きいデータストリームは、はじめに到来する場合があり、すなわち、過負荷のリスクのケースで最初のデータストリームとして低減される。
【００１５】
帯域幅マネージャの機能は、たとえば、家電製品及び医療機器の分野における従来の装置のための更なる特徴として典型的に実現される。したがって、ネットワークに接続される複数のネットワークに参加する端末が帯域幅マネージャとして動作することができることが規則的に生じる。データストリームのコンフリクト又は交差する低減を回避するため、帯域幅マネージャの能力又はタスクが調整されるのが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明は、先に説明された方法の意味で帯域幅マネージャとして動作可能に適合されるネットワーク装置に関する。このことは、ネットワーク装置がブロードキャストネットワークにおけるデータトラフィックを観察し、脅威となる過負荷を判定し、このケースでは、それら自身のサービス品質の制御なしに、制御メッセージを２つの装置間のデータストリームのソースに送出し、これによりソースにデータストリームを低減させることを意味する。有利なことに、ネットワーク装置は、先に説明された方法の変形を実行することもできるやり方で実現される。
【００１７】
さらに、本発明は、帯域幅マネージャとして動作することができる、以下に記載されたタイプの少なくとも１つのネットワーク装置を含むネットワークに参加する端末を有するネットワークに関する。かかるネットワークは、全ての接続されたネットワークに参加する端末がサービスの品質を保証する事に関してそれらのデータトラフィックを独立に監視するのが可能ではないという利点を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、添付図面を参照して以下に説明される。参照符号について、１はブロードキャストネットワーク、２はバス、３〜９はネットワークに参加する端末、Ｐはデータパケット、Ａは制御メッセージ、Ｑはソース装置、Ｚはターゲット装置、ＢＭは帯域幅マネージャを示している。
【００１９】
図１に示されるネットワーク１は、複数の装置３〜９がこれに接続されるバス２を有している。ネットワーク１は、ホームネットワーク（In-Home  Digital  Network）である場合があり、このホームネットワークには、たとえば、サテライト装置８、テレビジョン４、ビデオレコーダ、ＰＣ３、オーディオ装置等のような家電製品が接続される。ブロードキャストに基づいた通信は、アイソクローンデータストリーム、すなわちオーディオ又はビデオデータを送信することができるネットワーク（たとえばIEEE802.11，10Base-2/10Base-3  Ethernet（登録商標））で実行される。
【００２０】
多くの現代的なネットワーク装置は、ネットワークにおけるサービスの品質を保証するため、（サービスの品質）ＱｏＳ機能を既に有している。ＱｏＳは、たとえばスルーコネクション、待ち時間、送信時間の変動（ジッタ）等のようなコネクションのための所与の特性を提供する。これらの提供の幾つかは、非常に低いシェアのＱｏＳではない（non-QoS）トラフィック（たとえば、非周期的な電流について低い待ち時間）のために既に危険状態にある場合がある。このケースでは、帯域幅が使い尽くされるまでずっと、ＱｏＳではない電流が低く制御される必要がある。さらに、ＱｏＳスキームは、コアネットワーク（たとえば、ＲＳＶＰ，ＭＰＬＳ）の入力／出力ルータにより保証されるＷＡＮにおける使用のために知られている。これらは、たとえば、全ての接続された装置が介在するルータ又はスイッチなしに同じ媒体を介して通信するＩＨＤＮのようなサブネットワークにおける使用について適切ではない。ＱｏＳスキームが単一のサブネットワークについて更に知られている限り（たとえば、IEEE802.11e）、これらは、対応するスキームを未だ実現していないネットワークにおける装置が存在するとき、ＱｏＳを保証することができない。
【００２１】
先に記載された理由のため、ＱｏＳ機能をもたない現代及び「旧式の」装置が存在するＩＨＤＮホームネットワークでサービスの品質を保証するために現在のところ手段がない。後者の装置は、特にＣＥ装置であり、従来の標準を超えるコンピュータ又は装置でもある。しかし、アナログ接続されたＣＥ装置からデジタル接続された装置への遷移のユーザの許容について、ＩＨＤＮにおけるサービスの品質を保証することは、非常に重要である。サービスの品質を保証することなしに、ネットワークにおける装置は、実際に、帯域幅で利用可能なよりも多くのデータストリームを送信すること試み、これは、エンド装置（たとえば、ＴＶ又はＤＶＳ）におけるスパイク又はアーチファクトを招き、これを、ユーザはアナログシステムと比較して品質低下として受ける。
【００２２】
より詳細に以下に記載される本発明に係るソリューションでは、これに接続される全ての装置３〜９がＱｏＳ機能性を有するものではないが、ＱｏＳスキームの実現は、ネットワーク１で可能にされる。このように、ＱｏＳ装置はマーケットに関する完全な打開策を既に見出している必要なしに、ユーザへのネットワークにおける伝送の高い信頼性を保証することが可能である。かかるソリューションは、ブロードキャストベースのネットワーク１では、（従来の）ＱｏＳ機能を有する１以上の装置８は、帯域幅マネージャとして更なる機能を有するという点からなる。帯域幅マネージャの機能は、ネットワークにおけるデータトラフィックを対応する装置で一定にリスニングすること、及び帯域幅の負荷を判定することを含んでいる。負荷が予め決定された閾値を超えたとき、それらの通信についてＱｏＳを実行しない装置は、（誤った）制御メッセージがそれらに送出される点で、「制御が低下する“controlled  down”」、これは、ネットワークについて使用される通信規格に従い、伝送レートの低下につながる。
【００２３】
図を参照して、先に記載されたソリューションについて特別の実施の形態のステップ及びコンポーネントがここで説明される。したがって、本発明に係るネットワーク１及びその動作は、以下の機能により特徴づけされる。
【００２４】
全てのネットワークの参加者３〜９は、それぞれのネットワークの参加者が全てのメッセージを聞くように、物理的なバス構造２によりネットワーク１で接続される。好ましくは、少なくとも２つの装置、たとえばＰＣ３及びサテライト装置８ｍは、（任意に）ＱｏＳスキームを実現する。
【００２５】
さらに、１以上のかかる装置（たとえば、サテライト装置８又はアクセスポイント）は、本発明に係る方法を実現する。この方法が複数の装置により実現される場合、繰り返される制御メッセージの送信を防止するように調整される。その後、本方法を実行する装置は、「帯域幅マネージャＢＭ」として定義される。
【００２６】
ネットワーク１における開始で、及び変化のケースにおいて、帯域幅マネージャＢＭは、どの装置がＱｏＳスキームで動作すべきかを判定する。最もシンプルなケースでは、これらの装置に報告させることで行われ、帯域幅マネージャは、ＱｏＳ方法において中心的な役割を果たす。代替的に、帯域幅マネージャＢＭは、ＱｏＳ制御にとって特定のパケットに注意を払う場合がある。
【００２７】
動作の間、帯域幅マネージャＢＭは、ネットワークにおけるデータストリームを（データ自身を送信しない限り）一定にモニタし、これにより、使用された帯域幅を見逃す。さらに、帯域幅マネージャは、衝突又は再送信をもカウントすることができる。さらに、帯域幅マネージャは、特に、これらの装置が高い帯域幅の負荷を有するとき、ＱｏＳではない装置間のデータストリームのソース及びターゲットＩＰアドレスを記憶する場合がある。さらに、インターネットヘッダ、現在のパケットの最初の６４データビット、又はよりシンプルなケースでは、その最初の６４バイトが記憶されるべきである。かかるデータストリームは、それら予測された帯域幅の負荷に従ってソートされるのが好ましい。さらに、帯域幅マネージャは、（使用されるＱｏＳ方法に依存して）ＱｏＳではない帯域幅について想定される閾値を判定する。
【００２８】
先に記載された基準に基づいて、たとえば帯域幅の負荷の閾値を超えたため、利用可能な帯域幅が使い尽くされたように思える場合、このことは、定義により、ＱｏＳを実行する装置により行うことができない。少なくとも１つのＱｏＳではない装置の帯域幅の負荷は、非アイソクロニックトラフィックについて提供される負荷を超える。帯域幅マネージャＢＭは、これに応じて、記憶されたデータストリームのうちの１つを選択する。このことは、かかる内部ソートに基づいて実施されるか、又は（パケットの最初の６４バイトが記憶されていない場合）あるパケットが次のパケットとして送信されるデータストリームに基づいて実施される。データパケットＰをもつ選択されたデータストリームは、ソースＱとして動作する装置７からターゲットＺとして動作する装置６に進む。
【００２９】
帯域幅マネージャＢＭは、次いで、ターゲットＺの誤った送出側のアドレスで１以上の“ICMP  Source  Quench”（RFC  792）パケットをソースＱに送信する。帯域幅マネージャは、シミュレーションについてＴＣＰ／ＩＰスタックにアクセスすることが必要である場合がある。
【００３０】
かかるプロセスは、期待された新たな帯域幅の負荷が第二の、低い方の閾値以下であるまで、ＱｏＳではない装置間で更なるデータストリームについて繰り返される。たとえばソースＱが“ICMP  Source  Quench”パケットを無視するため、帯域幅の負荷が減少しないとき、以下の更なるステップが行われる。
【００３１】
１．ＴＣＰコネクションは、次のパケットの未確認ＮＡＣＫに対応する、前に既に確認されたパケットの誤った確認信号ＡＣＫを有する。これに応じて、コネクションは、それらの帯域幅の負荷が減少されるように、ＲＦＣ２５８１に従って「スライディングウィンドウ」を低減する。
２．先に記載された手段を無視する他のコネクション又はＴＣＰコネクションは、コネクションブレークダウンにつながる、誤った“ICMP  Destination  Unreachable  Code  3”パケットを受信する。
３．誤ったパケットは、（現在普及していない）ＥＣＮフロー制御により送出される（ＥＣＮ＝Early  Congestion  Notification,  RFC3168）。
【００３２】
同じパケットの同じホストへの繰り返される送信は、不必要な帯域幅の負荷を回避するため、帯域幅マネージャＢＭによる対応するカウントにより防止することができる。物理的なバス構造をもたないスイッチドネットワークでは、先に記載される方法は、帯域幅マネージャとしてスイッチに実現することができる。要するに、記載される方法により以下の利点を達成することができる。
【００３３】
このネットワークにおける全ての装置がそれら自身のＱｏＳ機能を必要とすることなしに８０２．１１ベースのネットワークにおける信頼性の高いサービスの品質。
特別のＱｏＳ方法と独立であること。
たとえばスイッチのような更なるハードウェアなしでのブロードキャストネットワークにおける機能。
コネクションのブレークダウンができるだけ回避されること。
特に、バースト的なデータトラフィック（たとえばｆｔｐ）による最も高い干渉の潜在性を有するＴＣＰストリームについて満足のいく機能。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る方法が実施されるネットワークを示す図である。
【図１】
0004504972.tif 000002