(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットネットワーク内でパケットをルート指定する方法において、
パケットネットワークのノードに少なくとも２つの待ち行列を形成し、そしてそのノードに到着するパケットを次の基準の少なくとも１つに基づいて待ち行列へ導き、
−  加入者特有の基準；
又は
−  サービス／サービスの質特有の基準；
一度に所定数のパケットを待ち行列から送信し、
前記一度に所定数のパケットを各待ち行列から送信することが一定数のパケットを待ち行列に残留し、前記一定数のパケットの数が所定のスレッシュホールド値より小さい場合に、待ち行列のすべてのパケットを送信する、
という段階を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも１つの基準は加入者特有の基準であり、そして２つ以上の同時接続を有する加入者に対して少なくとも２つの待ち行列が形成され、これら待ち行列は、サービス／サービスの質特有の基準に基づいて分離される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの基準は加入者特有の基準であり、そして２つ以上の同時接続を有する加入者の各同時接続に対して個別の待ち行列が形成される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
単位時間当たりに各待ち行列から送信されるパケットの数は、次の基準、即ち
−  パケットを受信する加入者のサービスの質；
−  接続に関連したアプリケーションのサービスの質；
−  関連待ち行列のデータの量；及び
−  関連待ち行列に既に与えられたサービスのレート；
の１つ以上に基づいて定められる請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
加入者及び／又はアプリケーションのサービスの質は、サービス／サービスの質を表す識別を各パケットに与えることにより、パケットがルート指定される接続に沿って配置されるノードに通知される請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
加入者及び／又はアプリケーションのサービス／サービスの質は、サービス／サービスの質の変化を表す個別のメッセージにより、パケットがルート指定される接続に沿って配置されるノードに通知される請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
２つの連続的に送信されるパケット間の送信時間間隔が、単一待ち行列以外で、アプリケーションに接続を切断させるスレッシュホールド遅延値を越えないことも上記方法において監視される請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
パケットネットワークはＧＰＲＳネットワークであり、そしてルータはネットワークのＳＧＳＮ及び／又はＧＧＳＮノードである請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
移動システムのベーストランシーバステーション（ＢＴＳ）及び／又はベースステーションコントローラ（ＢＳＣ）に待ち行列が形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
パケットのソースと行先との間の接続に少なくとも２つの異なるルート指定方法が使用される請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
現在サービスを受けている各加入者に対して個別の待ち行列が形成される請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
現在サービスを受けている各加入者の各接続に対して個別の待ち行列が形成される請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記加入者特有の基準は、加入者識別、接続識別、搬送レイヤプロセス、又はネットワークアドレスを含む請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記サービスの質特有の基準は、パケットを受信する加入者のサービスの質、又は、アプリケーションもしくはアプリケーションクラスのＴＣＰプロトコルのポートを含む請求項１ないし１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
パケットネットワークのノードにおいてパケットをルート指定するためのルータであって、
少なくとも二つの待ち行列を形成し、前記ノードの到着するパケットを次の基準の少なくとも１つに基づいて待ち行列へ導く手段と、
−  加入者特有の基準；又は、
−  サービス／サービスの質特有の基準；
所定の数のパケットを待ち行列から一度に送信する手段と、
前記一度に所定数のパケットを各待ち行列から送信することが一定数のパケットを待ち行列に残留し、前記一定数のパケットの数が所定のスレッシュホールド値より小さい場合に、待ち行列のすべてのパケットを送信する手段と、
により特徴付けられるルータ。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、データパケットをルート指定する間の待ち行列の管理に係る。
先行技術の説明
図１は、本発明にとって重要な移動システムの一部分を示す。移動ステーションＭＳは、エアインターフェイスＵｍを経てベーストランシーバステーションＢＴＳｎと通信する。ベーストランシーバステーションは、移動交換センターＭＳＣに関連したベースステーションコントローラＢＳＣにより制御される。ベースステーションコントローラＢＳＣにより制御されるサブシステムであって、システムにより制御されるベーストランシーバステーションＢＴＳを含むサブシステムは、ベースステーションサブシステムＢＳＳと称される。交換機ＭＳＣとベースステーションサブシステムＢＳＳとの間のインターフェイスは、Ａインターフェイスと称される。交換機ＭＳＣの側にある移動システムのＡインターフェイスの部分は、ネットワークサブシステムＮＳＳと称される。ベースステーションコントローラＢＳＣとベーストランシーバステーションＢＴＳとの間のインターフェイスは、次いで、Ａｂｉｓインターフェイスと称される。移動交換センターＭＳＣは、入呼び及び出呼びを接続する。これは、公衆交換電話ネットワークＰＳＴＮの交換機と同様の機能を有する。これに加えて、図１に個別に示されていないネットワークの加入者レジスタと協働して、加入者位置管理のような移動通信のみに典型的な機能も実行する。
デジタル移動システムに使用される標準無線接続は、回路交換接続であり、これは、加入者に割り当てられたリソースが、コールの全時間中に関連する接続に指定されることを意味する。汎用のパケット無線サービスＧＰＲＳは、ＧＳＭシステムのようなデジタル移動システム用に設計された新たなサービスである。このパケット無線サービスは、ＥＴＳＩ仕様書ＴＣ−ＴＲ−ＧＳＭ０２．６０及び０３．６０に規定されている。このパケット無線サービスは、無線リソースを効果的に利用するパケット形態の無線接続を移動ステーションＭＳのユーザに提供できるようにする。パケット交換接続においては、スピーチ又はデータを送信すべきときだけ無線リソースが指定される。スピーチ又はデータは、ある長さのパケットで収集される。このようなパケットがエアインターフェイスＵｍを通して送信されそして送信者が新たに送信すべきパケットを直ちにもたないときには、無線リソースを他の加入者に解放することができる。
図１のシステムは、ネットワーク側のパケットデータサービスの動作を制御する個別のサービスＧＰＲＳサポートノード即ちＳＧＳＮを備えている。制御は、例えば、システムをオン及びオフする移動ステーションの記録、移動ステーションの位置の更新、及び正しい行先へのデータパケットのルート指定を含む。ここでは、「データ」とは、例えば、デジタル形態でエンコードされたスピーチ、コンピュータ間のデータ送信、又はファクシミリデータのようなデジタル移動システムで送信されるいかなる情報も意味するように広く解釈される。ＳＧＳＮノードは、ベーストランシーバステーションＢＴＳ、ベースステーションコントローラＢＳＣ又は移動交換センターＭＳＣに接続することもできるし、又はそれらとは個別であってもよい。ＳＧＳＮノードとベースステーションコントローラＢＳＣとの間のインターフェイスは、Ｇｂインターフェイスと称される。
制御信号及びスピーチ又は他のデータのような情報は、パケットネットワークにおいてＧＰＲＳフレームによって送信される。各フレームＦは、ヘッダ１及びデータ部分２を含む。どの移動ステーションがフレームを送信したかシステムに分かるようにするために、ヘッダ１は、移動ステーションを示す識別、例えば、一時的論理リンク識別ＴＬＬＩを含む。移動ステーションがＧＰＲＳネットワークに登録されるときには、ネットワークは、ＧＰＲＳ接続中に使用するためのＴＬＬＩ識別を移動ステーションに与える。ＧＰＲＳ接続の後は、同じＴＬＬＩ識別を他の移動ステーションに再指定することができる。
ヘッダ１において、時には、ネットワークレイヤサービスアクセスポイント識別ＮＬＳＩ及びＴＬＬＩ識別を使用して、移動ステーションにより使用されるアプリケーションプロトコルを指示することもできる。
パケット無線ネットワークにおいては、パーソナルコンピュータＰＣを使用する加入者が、パケットネットワーク１０、データネットワーク１１、ルータ１３及びローカルエリアネットワークＬＡＮを経て別のコンピュータ１４と通信する状態を想像することができる。長いデータの送信又は多数の短い連続的なデータの送信は、例えば、インターネットＦＴＰプロトコルに基づいてコンピュータＰＣと１４との間で進行する。同時に、コンピュータＰＣのユーザ又は他の加入者は、例えば、インターネットＴｅｌｎｅｔプロトコルに基づいて対話セッションを開始する。各対話セッションのパケットが、接続に沿ったノードにおいて長いデータ送信の終了を待機しなければならない場合には、もはやサービスが利用できないと感じるほど、対話セッションにおいて応答時間が長くなる。
多くの既知の待ち行列管理機構における基本的な考え方は、待ち行列内の短いタスクを長いタスクより高い優先順位にすることである。短いタスクが待ち行列の開始部に転送されると、平均待ち時間が短縮される。これを示す例として、１単位の時間巾の１０個のタスクと、１０単位の時間巾の１個のタスクとを備えた待ち行列を与えることができる。待ち時間（タスクが開始されるまで）の平均値は、長いタスクが最初に実行される場合には１３．２単位である。長いタスクが最後に実行される場合には、平均待ち時間は５単位に過ぎない。
待ち行列管理システムをパケット無線システムに適用する場合の問題は、短いタスクを長いタスクから区別できる機構がパケット無線システムに定義されていないことである。到来するパケットから、同じアプリケーションのいかに多くのパケットが当該パケットの後に到着するかを結論付けることはできない。
更に、パケット無線ネットワークは、全ての待ち行列システムにおいて生じることのない幾つかの要求を設定する。１つのこのような要求は、１つの同じアプリケーションに属する１つの同じユーザのパケットをＦＩＦＯ（先入れ先出し）の原理で送信しなければならないことである。後で到着するパケットは、通常、同じアプリケーション及び同じユーザの前のパケットより高い優先順位であってはならない。別の要求として、１つのユーザの単一アプリケーション以外のオペレーションは、そのアプリケーションが接続をセットダウンするような長い時間にわたって中断されねばならない。
発明の要旨
そこで、本発明の目的は、パケット無線ネットワークの待ち行列に関連した上記問題を解消できるような方法、及びこの方法を実施する装置を提供することである。本発明の目的は、請求項１に記載の方法により達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載する。
本発明の基礎として、次のことが挙げられる。
−  パケットネットワークのノードには、少なくとも２つの待ち行列が形成される。
−  ノードに到着するパケットは、少なくとも１つの加入者特有の基準及び／又はサービスの質に特有の基準に基づいて待ち行列へ導かれる。
−  一度に所定数のパケットが待ち行列から行先へ送られる。
更に、加入者、ターミナル装置、アプリケーション、サービスの質、及び待ち行列に含まれたデータの量に基づいて、異なる待ち行列に異なる優先順位を与えることができる。いずれの待ち行列のサービスも、アプリケーションが接続をセットダウンするような長い時間にわたり中断されないことが常に観察される。
ここでは、「待ち行列」とは、異なる待ち行列にパケットを物理的に配置するのと同じ効果が達成されるいかなる構成も意味する。メモリの使用に関しては、パケットに関連したポインタのみを異なる待ち行列に保持するのがより経済的である。待ち行列は、例えば、リストの各エレメントが次の及び／又は手前のエレメントを指すポインタを含むようなチェーン状リストとして実施することができる。
対話セッションのパケットは、長いデータの送信に属するパケットよりも高い優先順位にすることができるので、対話接続の応答時間が短縮され、そして他のアプリケーションがバックグラウンドで動作するときでもサービスを使用できるようになる。
到着するパケットは、加入者特有の及び／又はサービスの質特有の基準に基づいて、それに指定された待ち行列へ導くことができる。加入者特有の基準は、例えば、次のものを含む。
−  当該パケットがアドレスされる加入者／ターミナル装置。又、加入者は、接続のＴＬＬＩ識別、又はネットワークアドレス、例えば、ＩＰアドレスに基づいて識別することもできる。各ユーザごとに個別の待ち行列を形成することは、新たに登録されたユーザが比較的迅速にサービスの利用を開始できるように確保する。
−  ＴＣＰセッションの識別に基づいて識別できる搬送レイヤプロセス（例えば、ＴＣＰ）。この手順は、例えば、ＷＷＷページの各画像ごとの１つの接続というように、多数のＴＣＰ接続を同時にオープンするアプリケーションをサポートできるようにする。
サービスの質特有の基準は、例えば、次のものを含む。
−  受信側加入者のサービスの質ＱｏＳ。ＧＰＲＳ仕様書は、サービスの４つの異なる質を定義する。サービスの質に基づき、重要なアプリケーションのパケットを、仕様書により定義された最大時間内に送信できるように確保することができる。
−  ＴＣＰプロトコルのポートに基づいて識別できるアプリケーション又はアプリケーションクラス。ＦＴＰ、Ｔｅｌｎｅｔ及びＷＷＷのような異なるアプリケーションを互いに分離することにより、対話アプリケーションは、長いデータの送信が終了するのを最初に待機する必要がないよう確保できる。
アプリケーションは、１つづつ分離することができるか、或いはアプリケーションは、例えば、最大許容遅延のようなサービスの質の要求に対して互いに相違する異なるアプリケーションクラスへと分割することができる。サービスの質が最も高い待ち行列から、パケットを直ちに送信することができる。又、加入者は異なる質のクラスに分割することもできる。優先順位決めは、各基準に基づき、データに対して個別の待ち行列が形成されるよう実施できる。各待ち行列から、ある量のデータがＦＩＦＯ原理で送信される。次いで、次の待ち行列からデータが送られ、等々となる。一度に送信されるデータの量は、１つの同じサービスの質をもつ各待ち行列に各送信順に等しい長さの送信時間が与えられるように設定することができる。或いは、このような各待ち行列から同じ数のパケットを送信し、それにより、ある加入者の接続がたとえ別の加入者より貧弱であっても同じ質のサービスを加入者に提供することもできる。
又、一度に送信されるデータの量は、短い待ち行列からよりも多数のパケットをもつ待ち行列から多くのパケットが送信されるように、待ち行列に入れられたデータに基づいて調整することができる。又、例えば、パケットが待ち行列内にある時間の移動平均を維持することにより、各待ち行列に以前に与えられたサービスを監視することもできる。時間の平均値は、その平均値より低い質のサービスが与えられた待ち行列に良好にサービスすることにより、同じ質のサービスをもつ各待ち行列に対して一定に維持されねばならない。同時に、単一ユーザ及び／又は単一アプリケーション以外のオペレーションが、アプリケーションが接続をセットダウンするような長い時間にわたって中断されることが監視される。
分割が全体的に加入者又はターミナル装置に基づいて行われる場合には、各々の新たな接続のデータパケットにそれ自身の待ち行列が指定され、従って、１つの共通の待ち行列の場合のように単一の長い待ち行列の後部にそれが入れられることはない。しかしながら、加入者特有の又は接続特有の識別（例えば、ＴＬＬＩ識別）に基づいて全体的に行われるこの種の分割では、１つの同じ加入者が、異なるサービスを要求する２つ以上のアプリケーションを同時に開始する場合に問題が生じる。例えば、加入者は、ＦＴＰプロトコルにより多量のデータを送信し、そしてＴＥＬＮＥＴセッションのような対話セッションを開始するときにその送信をバックグランド処理として続けようとすることがある。ＦＴＰセッションのために、当該加入者の待ち行列は、既に多量のデータを含んでいることがあり、従って、対話セッションの応答時間が不当に長くなる。
本発明の好ましい実施形態では、各アプリケーション形式及び／又は各ＴＣＰプロセスごとに個別の待ち行列を形成するように分割を改善することにより上記問題が解消される。これは、上記の簡単な実施形態に比して短い応答時間を要求するアプリケーションの操作性を改善する。例えば、ＴＣＰプロトコルに基づきＴＥＬＮＥＴを独特のアプリケーション又はアプリケーションクラスとして識別することができそして独特の待ち行列がそれに指定される場合には、ＴＥＬＮＥＴアプリケーションのデータパケットを、ＦＴＰセッションの待ち行列に入れられた同じユーザのパケットより高い優先順位にすることができる。
優先順位決めは、一度に各待ち行列から送られるデータの量を制御することにより更に改善できる。待ち行列への分割が加入者の識別に基づく場合には、一度に送信されるデータの量を加入者のサービスの質に基づいて定義することができる。サービスの質は、加入者がＧＰＲＳネットワークの使用を登録するとき又はおそらくセッションの間に交渉される。加入者のサービスの質が高い優先順位を有する場合には、優先順位の低い待ち行列からよりも、そのような待ち行列から多量のデータが一度に送信される。従って、サービスの質の高い加入者は、良好なサービスが提供され、その加入者のアプリケーションの操作性が改善される。更に、最も高い優先順位をもつ待ち行列は、直ちに処理することができ、一方、それ以外の優先順位をもつ待ち行列は、順次に処理される。分割がアプリケーション又はＴＣＰプロセスに基づくものであり、そしてある待ち行列が比較的少量のデータしか含まないことが検出された場合には、全ての残りのデータを一度に送信することができ、これにより、アプリケーション又はＴＣＰプロセスは、少量のデータを待機する必要がなく、タスクを終了することができる。従って、待ち行列の最後の少数のパケットの送信が他の待ち行列の速度を下げることは全くなく、しかも、余分な遅延が排除されるので、当該アプリケーション又はＴＣＰプロセスのオペレーションが明らかに改善される。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明にとって重要な移動システムの一部分を示す図である。
図２は、待ち行列によるパケットの管理を示す図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
図１及び２に示したように、パケットネットワークのサポートノードＳＧＳＮ１５は、ルータとして働き、そして待ち行列にデータをバッファし、それをベースステーションシステムＢＳＣ−ＢＴＳを経て移動ステーションＭＳ及びそれに接続されたコンピュータＰＣへ送る。エアインターフェイスＵｍは、明らかなボトルネックを形成するので、ＳＧＳＮノード１５に待ち行列が形成される。ＳＧＳＮノード１５にバッファされた全てのデータが単一のＦＩＦＯ待ち行列に保持される場合には、特に、頻繁に送信するが一度に少量のデータしか送信しないＴｅｌｎｅｔ及びＷＷＷのような対話的アプリケーションが影響を受ける。対応的に、ゲートウェイＧＰＲＳサポートノードＧＧＳＮにおいて待ち行列が形成されてもよい。というのは、ＧＧＳＮは、ＧＰＲＳネットワークと他の形式のネットワーク、例えば、インターネットとの間のゲートウェイだからである。
加入者は、フレームＦのヘッダ１において送信されるＴＬＬＩ識別に基づいて識別することができる。ＴＬＬＩ識別は、移動ステーションとＳＧＳＮノードとの間の各接続を識別する。アプリケーションは、ＴＣＰプロトコルのポート番号に基づいて明確に識別することができる。ＴＣＰプロセスは、個別のエンティティでもあるので、それらを互いに区別することができる。各ＧＰＲＳ加入者は、加入者のパラメータがＧＰＲＳレジスタ又は他のそのようなデータベースからチェックされるときに識別することができる。
本発明の好ましい実施形態では、加入者特有の識別及びアプリケーションクラスに基づいて待ち行列Ｑ１がルータに形成される。新たな加入者がシステムに登録されるときには、そのデータに加入者自身の待ち行列が指定される。次いで、加入者が多数のアプリケーションを同時に開始するときには、同時のアプリケーションの各々に個別の待ち行列が与えられる。この構成の効果は、長いデータの送信を実行するアプリケーションが、その後に開始される対話的アプリケーションを不当に妨げることなくバックグランドで機能できることである。この場合でも、一度に送信されるデータの量は、加入者のサービスの質、アプリケーションのサービスの質及び／又は待ち行列のデータ量によって左右される。
パケット無線は、重要なタスクに使用できる。例えば、インターナショナル・ユニオン・オブ・レールウェイズＩＵＲは、最も高い優先順位において、１２８バイトのメッセージが０．５秒以内に送信されることを要求している。このレートを達成するためには、特殊な手段がとられねばならない。サービスの質ＱｏＳが交渉されるとき、即ち移動ステーションがＧＰＲＳネットワークにより提供されるサービスのユーザとして登録されるとき、又はおそらくセッション中のその後の時間においても、サービスの新たな質がＧＰＲＳパケットネットワークのルータへ通知される。ＳＧＳＮノード１５が、優先順位の高いサービスの質をもつ公衆交換パケットデータネットワークＰＳＰＤＮのアドレスへのパケットを受信すると、ＳＧＳＮノードは、そのパケットを優先順位の高い待ち行列へ導く。
サービスの質は、例えば、サービスの質を表すコードを各パケットに設けることによりパケットネットワークを経てルータへ通知することができる。ＧＰＲＳ仕様では、４つの別々のサービスの質が定義されるので、それらを２つのビットで識別することができる。或いは又、サービスの質の変更を表す個別のメッセージによりサービスの新たな質を通知することもでき、このメッセージは、接続に沿ってどこかに配置されたルータへ送信される。ルータは、変更されたサービスの質をそのメモリに記憶する。
サービスの質を表すコードが各パケットに与えられるときには、接続に沿った各ノードが優先順位に関する判断を独立して行うことができる。優先順位は、サービスの質の変更を表す個別のメッセージを伴わずに、２ビットの識別で容易に変更することができる。個々のパケットの優先順位は、例えば、優先順位を上昇するメッセージを最初に送りそしてパケットの後に優先順位を下降するメッセージを送信せずに、容易に変更することができる。
サービスの質が変化し、そしてその変化を示す個別のメッセージが送信されるときには、サービスの質を指示するコードを各別々のパケットに追加する必要がない。得られる別の効果は、課金基準であるサービスの質の変化が個別のメッセージにより通知されるので、課金が簡単なことである。
移動ステーションに向けられるパケットは、通常、セッション中にサービスの質を変更する機構を有しておらず、従って、サービスの質は、通常、加入者がＧＰＲＳ接続の使用を登録するときに定義される。
図２のパラメータＫｉは、各待ち行列から一度に送信されるデータの量を示している。単一の待ち行列を使用した公知のルート指定と比較して、複数の待ち行列Ｑｉが使用されそしてパラメータＫｉが一定である場合にはサービスが改善される。又、優先順位の低い待ち行列からよりも優先順位の高い待ち行列から多くのデータが一度に送られるように、例えば、サービスの質に基づいてパラメータＫｉを調整することにより、サービスを更に改善することができる。待ち行列Ｑ２は、量Ｋｉに加えて、少量のデータが待ち行列に残っている状態を示す。従って、全待ち行列Ｑ２の送信は、他の加入者及び／又はアプリケーションが著しい影響を受けることなく、当該アプリケーションのオペレーションを明確に改善する。Ｋｉを越えるものについての適当なスレッシュホールド値は、例えば、３０ないし５０％である。対応的に、Ｑ４は、僅かなデータしか含まない待ち行列を示す。長い待ち行列の前に短い待ち行列を送信すると、平均待ち時間が短縮される。
パケットがソースから行先へルート指定されるときには、それらの間のノードが異なる待ち行列方法を使用することができる。例えば、ＳＧＳＮノードに最適な基準は、ＧＧＳＮノードに最適なものと異なってもよい。本発明においては、パケットネットワークは、本発明により形成される待ち行列機構も実施できるような移動システムのベーストランシーバステーションＢＴＳ及びベースステーションコントローラＢＳＣを含むように広い意味で解釈することができる。
本発明に開示するバッファ及び待ち行列の形成は、ＧＰＲＳネットワークノードに関連して一例として説明した。当然、同様の待ち行列及びバッファを、移動電話ネットワークのベーストランシーバステーションＢＴＳ及び／又はベースステーションコントローラＢＳＣにおいても実施できる。技術の開発につれて、本発明の基本的な考え方を多数の異なる方法で実施できることが当業者に明らかであろう。従って、本発明及びその実施形態は、上記の例に限定されるものではなく、請求の範囲内で変更することができる。
【図１】
0003983810.tif 000002
【図２】
0003983810.tif 000003