(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気通信網にあってデータパケットをスケジュール作成する方法において、
１つあるいはそれ以上のセッションを表すデータのパケットを受けて網のノードでの第１のバッファ手段に記憶するステップと、
上記第１のバッファ手段のパケットの使用容量あるいは占有率を監視するステップと、
上記第１のバッファ手段が輻輳期間の間でオーバーフローしないようにするためにトリガー条件の開始時にデータパケットを上記ノードでの第２のバッファ手段にバッファリングするステップと、
を具備し、あるセッションに属し上記第２のバッファ手段に記憶されている１つあるいはそれ以上のパケットを与えることを含んでおり、上記１つあるいはそれ以上のパケットがそれを受ける上記網の他のノードにこのようなセッションがそう記憶されたことを確認させる識別ラベルを備えるようにした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、上記第１のバッファ手段あるいは上記第２のバッファ手段のいずれかに記憶されているデータパケットが上記第１のバッファ手段から上記ノードに関連したリンクに出力するようにした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、上記リンクは上記ノードへの出力リンクであることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３までの任意の請求項に記載の方法において、上記パケットを受け、受けたパケットを上記第１のバッファ手段に転送する前に第３のバッファ手段に記憶するステップを更に具備することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、パケットは各パケットが属するセッションに従って記憶され、スケジュール作成規律に従って上記第３のバッファ手段から上記第１のバッファ手段に転送されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の方法において、各セッションは上記第２のバッファ手段または上記第３のバッファ手段のいずれかのパーセッションキューに記憶されるそれぞれのパケットを有するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６までの任意の請求項に記載の方法において、上記トリガー状態は、上記第１のバッファ手段に記憶されるデータ量の増加率が微分ベースのスレッショルドを越える時にデータパケットが上記第２のバッファ手段にバッファリングされるような微分ベースのスレッショルドとなるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から６までの任意の請求項に記載の方法において、上記トリガー状態は上記第１のバッファ手段へのデータパケットの到達による上記第１のバッファ手段の最初のあるいはその後の容量スレッショルドの超過点にされることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、上記最初およびその後の容量スレッショルドを越える上記第１のバッファ手段の最初のデータパケットが上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにした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、上記最初のデータパケットが属するセッションの引続いて到達するパケットが上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法において、上記第１のバッファ手段の最大のデータパケットを有するセッションが上記１つあるいはそれ以上の容量スレッショルドを上記第１のバッファ手段へのデータパケットの到達により越える時に上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、上記第１のバッファ手段に記憶される最大のデータパケットを有するセッションのための引続くデータパケットを上記第２のバッファ手段に転送し、転送されたデータパケットが上記第２のバッファ手段に順に一時的に記憶されるようにするステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の方法において、上記最初またはその後の容量スレッショルドを越えるパケットを有し、かつ上記第２のバッファ手段には一時的に記憶されないセッションが上記第２のバッファ手段にバッファリングされ、そのセッションから到達する引続くパケットも上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の方法において、前に上記第２のバッファ手段に一時的に記憶されたかあるいはバッファリングされかつ上記第１のバッファ手段にデータパケットを有するセッションが上記最初あるいはその後の容量スレッショルドを越える時に上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１から１４までの任意の請求項に記載の方法において、時間切れスレッショルドが上記第２のバッファ手段に設定され、この時間切れスレッショルドよりも長く上記第２のバッファ手段に記憶されているどのパケットも廃棄されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、上記第２のバッファ手段のオーバフローの開始時に上記第２のバッファ手段へ新たに到達するデータパケットが廃棄されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１から１６までの任意の請求項に記載の方法において、上記第２のバッファ手段に記憶されるデータパケットが表すストリームの形式に従って時間切れスレッショルドが上記第２のバッファ手段に設定され、それらそれぞれの時間切れスレッショルドよりも長く上記第２のバッファ手段に記憶されているどのパケットも廃棄されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１５または１７に記載の方法において、上記第２のバッファ手段のオーバーフローの開始時、上記第２のバッファ手段に記憶されている最も古いパケットが上記第２のバッファ手段から廃棄されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１から１８までの任意の請求項に記載の方法において、この方法が、上記第１のバッファ手段の占有率が減少スレッショルドよりも小さいかあるいはそれと等しい時に上記第２のバッファ手段に保持されているデータパケットを上記第１のバッファ手段に転送することを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、特定のセッションからのパケットが上記第２のバッファ手段に記憶されていない時にその特定のセッションからの引続いて到達するパケットが上記第１のバッファ手段に記憶されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法において、パケットが先入れ先出し（ＦＩＦＯ）基準で上記第２のバッファ手段から上記第１のバッファ手段に転送され、パケットが第２のバッファ手段に到達した順序でパケットが転送されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法において、各セッションからのパケットがＦＩＦＯ−ＦＩＦＯ基準で上記第２のバッファ手段から上記第１のバッファ手段に転送され、それにより上記第２のバッファ手段に最初に記憶されるようにされたセッションが上記第１のバッファ手段に最初に転送されるようにし、転送された各セッション内でパケットが上記第２のバッファ手段に到着した順序でパケットが転送されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法において、各セッションからのパケットがＬＩＦＯ−ＦＩＦＯ基準で上記第２のバッファ手段から上記第１のバッファ手段に転送され、それにより上記第２のバッファ手段へは最後であったセッションが最初に転送され、各セッション内でパケットが上記第２のバッファ手段到着した順序でパケットが転送されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の方法において、パケットが公平待機システムを用いて転送され、上記第２のバッファ手段に記憶されるデータパケットのセッションが上記第１のバッファ手段に記憶されたセッションによって残された残留帯域幅を持つようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２１から２４までの任意の請求項に記載の方法において、転送される各セッションからのパケットの数が記録されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項１から２５までの任意の請求項に記載の方法において、上記第２のバッファ手段に記憶されかつバッファリングされる各データパケットに時間スタンプを付与することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
電気通信網にあってデータパケットをスケジュール作成するシステムにおいて、
上記網のノードに配置され、１つあるいはそれ以上のセッションを表すデータパケットを受ける第１のバッファ手段と、
上記網の上記ノードに配置された第２のバッファ手段と、
を具備し、輻輳期間の間で上記第１のバッファ手段のオーバーフローを回避するようにトリガー条件の開始時にデータパケットが上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにし、さらに、
あるセッションに属し上記第２のバッファ手段に記憶されている１つあるいはそれ以上のパケットを与えることを含んでおり、上記１つあるいはそれ以上のパケットがそれを受ける上記網の他のノードにこのようなセッションがそう記憶されたことを確認させる識別ラベルを備えるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項２７に記載のシステムにおいて、上記第１のバッファ手段あるいは上記第２のバッファ手段のいずれかのデータパケットが上記第１のバッファ手段から上記ノードに関連したリンクに出力するようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムにおいて、上記リンクは上記ノードへの出力リンクであることを特徴とするシステム。
【請求項３０】
請求項２７から２９までの任意の請求項に記載のシステムにおいて、受けたパケットを上記第１のバッファ手段に転送する前に上記データパケットを受ける第３のバッファ手段を更に具備するようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項３１】
請求項３０に記載のシステムにおいて、上記データパケットは各パケットが属するセッションに従って上記第３のバッファ手段に記憶され、スケジュール作成規律に従って上記第３のバッファ手段から上記第１のバッファ手段に転送されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項３２】
請求項３０または３１に記載のシステムにおいて、各セッションは上記第２のバッファ手段または上記第３のバッファ手段のいずれかのパーセッションキューに記憶されるそれぞれのパケットを有するようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項３３】
請求項２７から３２までの任意の請求項に記載のシステムにおいて、上記トリガー状態は、上記第１のバッファ手段に記憶されるデータ量の増加率が微分ベースのスレッショルドを越える時にデータパケットが上記第２のバッファ手段にバッファリングされるような微分ベースのスレッショルドとなるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項３４】
請求項２７から３２までの任意の請求項に記載のシステムにおいて、上記トリガー状態は上記第１のバッファ手段へのデータパケットの到達による上記第１のバッファ手段の最初のあるいはその後の容量スレッショルドの超過点にされることを特徴とするシステム。
【請求項３５】
請求項３４に記載のシステムにおいて、上記最初およびその後の容量スレッショルドを越える上記第１のバッファ手段の最初のデータパケットが上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項３６】
請求項３５に記載のシステムにおいて、上記最初のデータパケットが属するセッションの引続いて到達するパケットが上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項３７】
請求項３４に記載のシステムにおいて、上記第１のバッファ手段の最大のデータパケットを有するセッションが上記１つあるいはそれ以上の容量スレッショルドを上記第１のバッファ手段へのデータパケットの到達により越える時に上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項３８】
請求項３７に記載のシステムにおいて、上記第１のバッファ手段に最大のデータパケットを有するセッションに属する引続くデータパケットを上記第２のバッファ手段に転送し、上記第２のバッファ手段に順に一時的に記憶されるようにすることを特徴とするシステム。
【請求項３９】
請求項３４に記載のシステムにおいて、上記最初またはその後の容量スレッショルドを越えるパケットを有しかつ上記第２のバッファ手段には一時的に記憶されないセッションが上記第２のバッファ手段にバッファリングされ、そのセッションから到達する引続くパケットも上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項４０】
請求項３４に記載のシステムにおいて、前に上記第２のバッファ手段に一時的に記憶されたかあるいはバッファリングされかつ上記第１のバッファ手段にデータパケットを有するセッションが上記最初あるいはその後の容量スレッショルドを越える時に上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項４１】
請求項２７から４０までの任意の請求項に記載のシステムにおいて、時間切れスレッショルドが上記第２のバッファ手段に設定され、この時間切れスレッショルドよりも長く上記第２のバッファ手段に記憶されているどのパケットも廃棄されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項４２】
請求項４１に記載のシステムにおいて、上記第２のバッファ手段のオーバフローの開始時に上記第２のバッファ手段へ新たに到達するデータパケットが廃棄されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項４３】
請求項２７から４２までの任意の請求項に記載のシステムにおいて、上記第２のバッファ手段に記憶されるデータパケットが表すストリームの形式に従って時間切れスレッショルドが上記第２のバッファ手段に設定され、それらそれぞれの時間切れスレッショルドよりも長く上記第２のバッファ手段に記憶されているどのパケットも廃棄されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項４４】
請求項４１または４３に記載のシステムにおいて、上記第２のバッファ手段のオーバーフローの開始時、上記第２のバッファ手段に記憶されている最も古いパケットが上記第２のバッファ手段から廃棄されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項４５】
請求項２７から４４までの任意の請求項に記載のシステムにおいて、上記第１のバッファ手段の占有率が減少スレッショルドよりも小さいかあるいはそれと等しい時に上記第２のバッファ手段に保持されているデータパケットが上記第１のバッファ手段に転送されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項４６】
請求項４５に記載のシステムにおいて、特定のセッションからのパケットが上記第２のバッファ手段に記憶されていない時にそのセッションからの引続いて到達するパケットが上記第１のバッファ手段に記憶されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項４７】
請求項４５に記載のシステムにおいて、パケットが先入れ先出し（ＦＩＦＯ）基準で上記第２のバッファ手段から上記第１のバッファ手段に転送され、パケットが第２のバッファ手段に到達した順序でパケットが転送されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項４８】
請求項４５に記載のシステムにおいて、各セッションからのパケットがＦＩＦＯ−ＦＩＦＯ基準で上記第２のバッファ手段から上記第１のバッファ手段に転送され、それにより上記第２のバッファ手段に最初に記憶されるようにされたセッションが上記第１のバッファ手段に最初に転送されるようにし、転送された各セッション内でパケットが上記第２のバッファ手段に到着した順序でパケットが転送されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項４９】
請求項４５に記載のシステムにおいて、各セッションからのパケットがＬＩＦＯ−ＦＩＦＯ基準で上記第２のバッファ手段から上記第１のバッファ手段に転送され、それにより上記第２のバッファ手段へは最後であったセッションが最初に転送され、各セッション内でパケットが上記第２のバッファ手段到着した順序でパケットが転送されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項５０】
請求項４５に記載のシステムにおいて、パケットが公平待機システムを用いて転送され、上記第２のバッファ手段に記憶されるデータパケットのセッションが上記第１のバッファ手段に記憶されたセッションによって残された残留帯域幅を持つようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項５１】
請求項４７から５０までの任意の請求項に記載のシステムにおいて、転送される各セッションからのパケットの数が記録されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項５２】
請求項２７から５１までの任意の請求項に記載のシステムにおいて、上記第２のバッファ手段に記憶されかつバッファリングされる各データパケットに時間スタンプが付与されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項５３】
電気通信網にあってデータパケットをスケジュール作成するシステムにおいて、
上記網のノードに配置され、１つあるいはそれ以上のセッションを表すデータパケットを受ける第１のバッファ手段と、
上記網の上記ノードに配置された第２のバッファ手段と、
を具備し、輻輳期間の間で上記第１のバッファ手段のオーバーフローを回避するようにトリガー条件の開始時にデータパケットが上記第２のバッファ手段にバッファリングされるようにし、
上記第１のバッファ手段および上記第２のバッファ手段は１つあるいはそれ以上のパーセッションキューから構成され、上記トリガー状態は上記第１のバッファ手段の最初あるいはその後の容量スレッショルドの超過点であり、上記第１のバッファ手段のキューに記憶される個々のセッションの容量の和が所定のスレッショルドを越えるようにされたことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気通信網にあってパケットをスケジュール作成する方法およびシステムに関し、より詳細には電気通信網を運用するサービス提供者によって設定される所定品位のサービス目的に合致しようとしている電気通信網にあってデータパケットをスケジュール作成する方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パケット交換網上で時間にクリティカルなトラヒックが増々増加している。このトラヒックは電話のような旧来の実時間サービス並びにビデオ・オン・デマンド、マルチキャストビデオおよびバーチャルリアリティアピリケーションを含んだ新たなサービスを包含している。
【０００３】
また、ウェブブラウズおよびファイル転送のような、遅延がサービス品位のユーザ知覚になお影響してしまうような多くの、時間にクリティカルでないアプリケーションも存在している。
【０００４】
そのようなアプリケーションが成功を収めるには、網はパケット遅延やパケットロスの割合のような幾つかの品位基準に関して十分なサービス品位（ＱｏＳ）をユーザセッションに対して与える必要がある。ＱｏＳに関する保証は効果的な受入管理および実時間スケジュール作成の組合せにより達成されることができる。
【０００５】
しかしながら、上で述べたサービスは典型的には比較的に突発性のトラヒックプロファイルを有し、セッション設定時、顧客がある網を介してデータを伝送することを欲する場合に、通常顧客はそれら顧客のトラヒックプロファイルを正確に描出することができない。従って、ピーク帯域幅容認制御を用いない限り、過渡的な輻輳の時間が網に生じてしまうことは避けられない。
【０００６】
Ａ．ＶａｒｍａおよびＤ．Ｓｔｉｌｉａｄｉｓ著「非同期転送モード網用公平待機アルゴリズムのハードウェアによる構成」ＩＥＥＥ通信マガジン、第３５巻、第５４〜６８頁、１９９７年１２月で述べられているように、トラヒックスケジュール作成システムは次のように要約されるある望ましい特性を備えなければならない。
（ａ）システムは個々のデータトラヒックストリームを個別に取り扱うことができる必要がある。
（ｂ）システムは各トラヒックストリームに対する局部遅延保証を与えることができなければならず、従って暗黙のエンド・ツー・エンド遅延保証を与えることができる必要がある。
（ｃ）利用可能な帯域幅の効果的な使用を行なう必要がある。
（ｄ）高速リンクの要請に合致するようにハードウェアによる実現化を可能にするためシステムは簡単に構成される必要がある。
（ｅ）広範囲のリンク速度に渡って極めて多数のセッションでシステムがうまく働くことができなければならない点でシステムはスケーラブルである必要がある。
（ｆ）システムはトラヒックストリーム間で公平で合理的に帯域幅を割り当てることができる必要がある。
【０００７】
多くの以前および現行のパケットスケジュール作成システムは上述の要件（そのうちの２つを以下に簡単に説明する）に合致させようとして設計されている。第１のシステムは、実現が簡単な先入れ先出し（ＦＩＦＯ）システムである。ＦＩＦＯシステムにおいて、各パケット（または、セルリレー（ｃｅｌｌ−ｒｅｌａｙ）ベースのプロトコルではセル）は各パケットまたはセルの到達の順序で発信送出バッファに格納される。送出バッファのサイズはパケットが特定のリンクで受ける最大遅延を決定する。パケットが到達する時にバッファが一杯であれば、パケットは単純に廃棄される。ＦＩＦＯシステムは実現するのは簡単であるが、流れを切り分けて個々のトラヒックストリームを別々に処理することが不可能でありかつ全てのユーザセッションに渡って必ずしも公平ではないところから、実時間アプリケーションのサポートにとっては好ましいものではない。この公平性を欠く点は、単一の大容積トラヒックストリームがリンクまたは網の全ての他のセッションに対して大きくサービスを低下させるほど大きなトラヒック容量を発生する可能性があるので、重大である。
【０００８】
第２のスケジュール作成システムは公平待機（ＦＱ：Ｆａｉｒ  Ｑｕｅｕｅｉｎｇ）システムであり、これは「公平待機アルゴリズムの解析およびシミュレーション」ＳＩＧＣＯＭＭ’８９、１９８９議事録と題する文献でＡ．Ｄｅｒｍｅｒｓ、Ｓ．ＫｅｓｈａｖおよびＳ．Ｓｈｅｎｋｅｒによって紹介されたものである。公平待機システムにおいては、利用可能な帯域幅は全ての競合セッション間で等しく共用され、従って中位の帯域幅要求を有するユーザが他のユーザの極端な要求のために不利益を受けることはない。帯域幅を平等にする結果として、これらの公平待機手法は、典型的に、公平な共用分よりも小さな帯域幅要求を有するセッションに対しては満足なＱｏＳを与える。公平待機の概念は、その後、加重公平待機（ＷＦＱ）と呼ばれる加重帯域幅割当てを可能にするように増強され、これはトラヒックストリームによるより一般的な利用可能な帯域幅に対するアクセスを可能にする。このＷＦＱ手法において、スケジューラは各セッションに種々の重みを割り当てることができる。この手法は、本来のＷＦＱシステムの公平性、実施の際の細部あるいはスケーラビリティ上の僅かな認められた欠陥の改善を目的とした広範囲の改変手法をもたらした。
【０００９】
しかしながら、これらの変形例の全てにおいて、公平性はスケジュール作成規律の本質的な目標であり、公平性の考えは極めて小さな時間スケールで与えられる。公平性および小さな時間スケールに焦点を絞ることは、公平性がユーザが知覚するＱｏＳの実際の度合ではなく、網によって直接測定され得る量からユーザＱｏＳを推測する試みであるという事実を曖昧にする傾向がある。ユーザは他のユーザが受けたサービスの品位も、他のユーザが受けた帯域幅も知ることが不可能である。従って、公平性はユーザが知覚するＱｏＳの直接的な度合とはならない。公平性は、網が輻輳の期間の間どのようにしてリソースを割り当てるかについての度合、すなわちユーザが直接知覚できない度合である。公平性は良好なサービス品位の保証ではない；例えば、所定のリンクが２つの実時間セッションを搬送しており、これら両方はリンク容量の半分を僅かに越えるデータ速度のバーストを同時に持つ場合がある。もし各セッションが利用可能な帯域幅の半分を割り当てられるとすれば、両セッションのためのキューは、パケットがそれらの遅延制限内で到達しなくなるまで長くなり続ける。従って、有効スループットはゼロであり、両ユーザは不満を感じる。しかしながら、システムは単独の顧客に必要なＱｏＳを与える豊富な容量を備えており、そうすることにより「公平な」場合に比べ他の顧客の満足度を低下させてしまいかねない。
【００１０】
システムのロードが軽い時には、全てのセッションのＱｏＳ要求を通常応じさせることが可能である。しかしながら、輻輳の期間の間では、あるセッションあるいは全てのセッションはそれらのＱｏＳ要求に合致しないサービスを受けることになる。従って、どのトラヒックストリームがロス、遅延のいずれかあるいは両方についての品位低下したサービスを受けるべきかを決定する必要がある。これは実時間帯域幅スケジュール作成のある個有の問題となる。
【００１１】
ＱｏＳのより適切な度合は、セッションの間あるいは輻輳状態の間の任意の時に不十分なサービスを受けている顧客の割合いであると考えられる（これがサービス提供者に対し不満を感じるかもしれない顧客の数を反映するためである）。サービス提供者は、顧客が知覚したＱｏＳに関し顧客から受ける不満の数を最少にしたいと思うことであろう。従って、網およびそれが使用するスケジュール作成システムは、顧客が気づかない公平性に努力するよりも、気に入るようなサービスを受けているユーザの数を最大にするように努めるべきである。これは進行中のセッションに対するユーザＱｏＳを保護するために網加入管理（ｎｅｔｗｏｒｋ  ａｄｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌｓ）を実施する理由にアナロガスである。しかしながら、このようなスケジュール作成システムは、公平性をサービス提供者が重要と考える場合にはそれを行なう機構をも設ける必要がある。このようにして、網における公平性の望ましいことの決定が商売上の決定としてサービス提供者に残されてもよい。
【００１２】
ＦＩＦＯおよびＦＱのようなスケジュール作成システムは上述した目的を達成しない。ＦＩＦＯシステムにおいては、不品行のたった１つのセッションのおかげで、全てのトラヒックストリームが、トラヒックストリーム当りの廃棄されるかあるいは過度に遅延されたパケット群の一部によって測られた不十分なサービスを受けてしまう。ＦＱシステムにおいては、全てのトラヒックストリームが同時にバーストする場合に、それらは全て等しく処理され、全ては品位低下したサービスを受ける。極めて小さな時間スケールでの公平性は、マルチメディアデータ、ＭＰＥＧビデオストリーミングおよびインターネットプロトコル（ＩＰ）電話のような実時間サービスやファイル転送（ＦＴＰ）およびウェブブラウズ操作（ＨＴＴＰ）のような非実時間サービスのスケジュール作成システムの性能の必ずしも良好な度合ではないと考えられる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的はサービス提供者および網運用者が彼等自身のＱｏＳ対象を選択して実施できるようにするスケジュール作成インフラストラクチャを提供することである。過渡的な輻輳の管理に対する新たなアプローチが本発明によって提供される。公平性を最大にすることによって良好な性能をもたらしめることをねらうのではなく、本発明は、良好なサービスを受けるユーザの数を最大にすることを含む、選択可能なＱｏＳ手法を許すインフラストラクチャを提供する。この目的は輻輳の期間の間での品位低下したサービスの矢おもてに立つセッションを選択することによって達成される。短い時間スケールでは、本発明のこの提案は、大きく公平性を欠いて、僅かの数のセッションには極めて不十分なサービスを与えて残りのセッションに対しては十分なリソースを与える。しかしながら、本発明は、公平性が秒の程度の中位の時間スケールに渡って得られるが、ＦＱシステムよりも実質的に良好な総合サービス品位をなお与えることができるパケットスケジュール作成システムを提供する。本発明は公平性の伝統的な概念から始まって優秀なサービスを受けるユーザの数を全体のセッションに渡って最大にすることまでにわたる範囲のＱｏＳ目標を支援する。これはＦＩＦＯあるいはＦＱのような現存のスケジュール作成規律のどれによっても取り組まれていない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の第１の特徴では、電気通信網にあってデータパケットをスケジュール作成するシステムにおいて、１つあるいはそれ以上のセッションを表すデータのパケットを受けて網のノードで第１のバッファ手段に記憶するステップと、上記第１のバッファ手段に記憶されたパケットの使用容量あるいは占有率を監視するステップと、上記第１のバッファ手段が輻輳期間の間でオーバーフローしないようにするためにトリガー条件（ｔｒｉｇｇｅｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）の開始時に上記ノードでデータパケットを第２のバッファ手段にバッファリングするステップを具備するシステムを提供する。
【００１５】
トリガー条件は、第１のバッファ手段に記憶されるデータ量の増加率が微分ベースのスレッショルドを越える時にデータパケットが第２のバッファ手段にバッファリングされるような微分ベースのスレッショルドであってもよい。別態様として、トリガー条件は、第１のバッファ手段へのデータパケットの到達による第１のバッファ手段の最初のあるいはその後の容量スレッショルドの超過であってもよい。最初あるいはその後の容量スレッショルドを越える第１のバッファ手段への最初のデータパケットは第２のバッファ手段にバッファリングされてもよく、第１のデータパケットが属するセッションのその後の到達するパケットがあればそれも第２のバッファ手段にバッファリングされてもよい。
【００１６】
本発明は、第２の特徴では、電気通信網にあってデータパケットをスケジュール作成するシステムにおいて、網のノードに配置され、１つあるいはそれ以上のセッションを表すデータパケットを受ける第１のバッファ手段と、網の上記ノードに配置された第２のバッファ手段とを具備し、輻輳期間の間で上記第１のバッファ手段でオーバーフローしないようにするためにトリガー条件の開始時にデータパケットが第２のバッファ手段にバッファリングされるようにしたシステムを更に提供する。
【００１７】
本発明の第３の特徴によれば、電気通信サービス提供者によって設定されるサービス基準の品位に従って、電気通信網にあって１つあるいはそれ以上のセッションを表すパケットをスケジュール作成するデータパケットスケジュール作成システムにおいて、上記電気通信網で伝送される１つあるいはそれ以上のセッションのデータパケットを受けて一時的に記憶する第１のバッファ手段と、上記第１のバッファ手段が網の輻輳期間の間にオーバーフローしないように、上記第１のバッファ手段へのデータパケットの到達による上記第１のバッファ手段に設定されたトリガー条件の開始時にデータパケットをバッファリングするようにした第２のバッファ手段とを具備するデータパケットスケジュール作成システムが提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、好適実施例が添付図面に関連して例示的な目的だけで説明される。
【００１９】
図１には、パケット交換網のような電気通信網の一部を形成するパケット交換機すなわちノード２が示されている。交換機２は多数の入力ポート４と、多数の出力ポート６と、入力ポート４および出力ポート６間に接続されている交換構造８を備えている。ルーチングプロセッサ１０がリンク１２を介して交換構造８に連結されており、これは入力ポート４の任意の１つと出力ポート６の任意の１つとの間でデータパケットのルーチングすなわち交換を制御するように働く。交換機２に入力されるデータパケットは入力リンク１４で入力ポート４の任意の１つにより受信される。次いで、データパケットは交換構造８により出力ポート６の１つに交換される。次いで、データパケットは、出力ポート６のそれぞれの１つに配置された第１のバッファ手段１６あるいは第２のバッファ手段１８のいずれかにより、どのようにしてこれらの入力パケットが取り扱われるかに応じて（これは後に説明される）受信される。廃棄されたパケットは別として、全てのデータパケットは、リンク１５で第１のバッファ手段１６のそれぞれから出力ポート６を離れる。別態様として、第１のバッファ手段１６および第２のバッファ手段１８は入力ポート４のそれぞれに配置されてもよい。
【００２０】
図２には、第１のバッファ手段１６および第２のバッファ手段１８のより詳細な図が示されている。システムあるいは網または網の交換機さえもが輻輳していなければ、全てのセッション（１つのセッションとは１つのアプリケーションに対して１人の特定のユーザに専用される一連のパケットである）は、好ましくは単一の短いＦＩＦＯキューでありαキューとして表されている第１のバッファ手段１６によって受けられる。αキューの長さは、αキューを真っ直ぐに通るパケットがあればこれが任意の特定のセッションの最も厳しい遅延要件に合致するように選択される。αキューの長さは、遅延に関して「良好なサービス」と考えられ得る最長の遅延に対応する。輻輳の開始で、特定のセッションからのパケットの到達のためαキューのレベルが上昇して容量スレッショルドＴonset,1 を越えこのセッションからのパケットがαキューオーバーフローの可能性に貢献すると決定されると、そのセッションからのこのパケットおよびその後のパケットは時間スタンプが付けられて第２のバッファ手段１８（以後、βキューと称する）にバッファリングされる。容量スレッショルドＴonset,1 の超過は、αキューで受けられるように意図されたパケット群の一部がβキューにバッファリングされるようなトリガー条件を表す。βキューはαキューよりもかなり長くともよい。引続く容量スレッショルドＴonset,j （ｊ＞１）を越えると、更なるセッションも同様βキューにバッファリングされる。αキューの長さおよび各スレッショルドＴonset,j （ｊ＞１）の設定はバイト単位のメモリサイズにより定められ、各スレッショルドを越える毎に、αキュー内の所定量のメモリがそこに記憶され出力リンクへ送出されるばかりに準備がととのったデータパケットにより使用されることになる。
【００２１】
αキューからβキューに転送されるかαキューに到達する前にβキューにバッファリングされるセッションあるいはセッションのパケットを所望の特性に応じて選択する広範囲の可能なアルゴリズムが使用されてもよい。このようなアルゴリズムは以下のものを含む。
（ａ）無作為：
セッションは現在進行中のものから無作為に選択される。このような選択は全てのセッションに渡りそれらの寿命を通して性能劣化を波及させようとするが、それは全てのセッションに渡って同時ではない。セッションのパケットは、例えば、これらパケットに関連する特定のカウント数に関連するようなシステムで発生される乱数に従ってランダムに選択されてもよい。
（ｂ）公平性：
スレッショルドを越えるときαキュー内で最も多いパケットを有するセッションが選択される。このような選択は公平な共用よりも高い瞬間帯域幅要求を有するセッションに対して不利益を与えようとする。どのセッションに不利益を与えるようにするかを決定する上で瞬間的に公平になろうとするが、同時に影響されるセッションの数を最少にする利益がある。この場合に、αキューに記憶されている各セッションの各パケットは識別されて、αキューにより記録され、その後カウントされる。
（ｃ）次パケット：
βキューには既になく最初のあるいはその後の容量スレッショルドを最初に越えるパケットのセッションまたは最初の容量スレッショルドを越えるパケットのセッションが選択される。このような選択は公平であること（到達する次パケットが最も高い瞬間帯域幅を備えたセッションからのものである可能性が大きい）と不利益を与えるべきセッションを無作為化することとの間の混合である。それは構成化するための最も単純なアルゴリズムとなるといった追加の利点を有する。（ｄ）履歴：
過去のある段階でβキューにあったが現在はαキューにあるセッションが選択される。このような決定は既に不利益を与えられたセッションの不利益状態を保持しようとする。それは全期間の間他のセッションが受ける不利益の量を最少にし、このため全セッションに渡って良好なサービスを受けるユーザの数を最大にしようとする。
以上のアルゴリズムはソフトウェアかハードウェアかのいずれかで実現し得る。
【００２２】
図３には第２のバッファ１８すなわちβバッファに記憶されている多数のセッションが示されている。時間切れスレッショルドｔexpireが設定され、ｔexpireよりも長くβキューに記憶されている全てのパケットは廃棄される。例えば、図３のβキューにおいて、それに記憶されている最も古いパケットはβキューに入力された順序で廃棄される。βキューに記憶されているパケットがそのメモリ容量を越えることでβキューがオーバーフローすれば、システムは種々のセッションからの新たに到達するパケットをドロップするか、またはβキュー内の最も古いパケットを押し出すかあるいは廃棄してもよい。後者の手法はキュー内のパケットの存在期間を最少にしようとし、従って送出されるパケットがそれらのエンド・ツー・エンド遅延要件に合致する機会を最大にしようとする。
【００２３】
多数の時間切れスレッショルドｔexpire,jが第２のバッファ手段１８に記憶されるデータトラヒックの形式に応じて設定されてもよい。例えば、データトラヒックがビデオあるいは音声パケットからなる場合には、実時間ストリームの被遅延パケットが極めて制限された値のものであるため、小さなｔexpireが設定され、これは引続くパケットを遅延するように働くに過ぎない。他の端値では、パケットがインターネットでのサーバからのファイル転送を表すようにしてもよい。この場合に、ｔexpireは情報が実時間で配送される必要がないため大きくされてもよい。従って、後に再送出を必要とするようなパケットの欠落よりも僅かな遅延は一層受入可能である。
【００２４】
αキューに現在使用されているメモリが特定のサイズまで低下する減少スレッショルドＴabate までαキューのパケットによる長さあるいは占有が低下すると、βキューのパケットがαキューに戻る方向に移動する。あるセッションからのパケットは、そのセッションからのパケットがβキューに残っていない時にはβキューに再び向けられるのを止める。βキューからαキューに移動される全てのパケットには「被遅延」のマークが付される。どのパケットが最初にβキューからαキューに移動するかを決定する多くのアルゴリズムがあり、これらは次のものである。
（ａ）ＦＩＦＯ：
これは実施する上で最も簡単なβキューアルゴリズムであり、αキューの長さがＴabate まで低下する時にβキューへの到着の順序でαキューへパケットを単純に移動する。βキュー内の各セッションからのパケットの数は、αキューがセッションの転送を何時停止するかを知るように記録される必要がある。例えば、βキューに記憶された最も新しいセッションであるセッション２０には、３つのパケットがあり、そのためセッション２０の最後のすなわち３番目のパケットがαキューに転送される時に、αキューすなわち第１のバッファ手段１６にはそれがそのセッションの最後のパケットであることが通知されることになる。従って、αキューに入力されるセッション２０の引続くパケットがあればこれは、セッション２０の最初の３つのパケットが転送されるかあるいはαキューから出力された後に転送されるに過ぎない。この記録は以下の（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）で記載するアルゴリズムにも適用する。
（ｂ）ＦＩＦＯ−ＦＩＦＯ：
これは、βキューに転送されるかあるいはそれにバッファリングされる各セッションが別々に維持されている場合である。αキューがＴabate 以下に低下すると、βキューにある最初のセッションからのパケットはαキューに移動し、つまりセッションは先入れ先出し順序で取り扱われる。このセッションからのパケットにはβキューに含まれている他のセッションに対する優先権が与えられる。あるセッション内で、パケットもセッション内でのシーケンス状態を保存するために先入れ先出し順序で転送される。
（ｃ）ＬＩＦＯ−ＦＩＦＯ：
βキューに転送されるかあるいはそれにバッファリングされる各セッションは個別に維持される。αキューがＴabate 以下に低下すると、βキューに最も新しく置かれたセッションからのパケットはαキューに移動され、すなわちセッションは後入れ先出し態様で取り扱われる。このセッションからのパケットにはβキューに含まれる他のセッションに対する優先権が与えられる。しかしながら、あるセッション内で、セッション内のシーケンス状態を保存するためにパケットは依然として先入れ先出し順序で転送される。このようなアルゴリズムは何時でも受入可能な遅延性能を受けるセッション数を最大にしようとする。
（ｄ）公平性
パケットは、αキューの長さがＴabate 以下かあるいはそれに等しい時に公平待機手法を用いてβキューからαキューに転送される。このようにして、βキュー内のセッションは、なおαキューを用いてセッションが残した残留帯域幅を使用する。このような手段は現在不利益を受けているセッションに対して公平化しようとする。
全てのパケットがαキューを介して出力ポート６を出ることを特記しておく。
【００２５】
第２のバッファ手段１８を出たパケットは網の他のノードあるいは交換機による識別を可能とするようにマークが付される。後続のノードで、これらパケットは輻輳の期間の間に第２のバッファ出力段へのバッファリングの最初の選択を行なわれてもよい。この態様で、網の１点以上で輻輳が同時に生じる場合、網はどのセッションに不利益が与えられるかを調整することができる。例えば、セッションが１つのノードで第２のバッファ手段１８にバッファリングされた場合には、網の他のノード（単数あるいは複数）にそのセッションから送出された最初のパケットあるいはその後のパケットはそのヘッダに指示を持つことになり、これはそれが属するセッションが前にバッファリングされたことを表す。従って、他のノードはそのセッションをバッファリングし続けるように選択することができる。
【００２６】
本発明の他の実施例が図４および図５に示されている。入力ポート４、出力ポート６および交換構造８は図１と同様に表されている。第１のバッファ手段１６は出力キューの形態をなしており、第２のバッファ手段１８あるいは第３のバッファ手段１９のいずれかから１つあるいはそれ以上のセッションを表すデータパケットを受ける。この別態様の実施例の第２のバッファ手段１８および第３のバッファ手段１９のそれぞれは一連のパーセッション（ｐｅｒ−ｓｅｓｓｉｏｎ）キュー２１からなる。すなわち、各セッションからのデータパケットは個々のキュー２１で受けられ、そこに記憶される。第２のバッファ手段１８および第３のバッファ手段１９はパーセッションキュー２１の単一の集合体の単純なサブセットであることを特記する。これらのキュー２１は第２のバッファ手段あるいは第３のバッファ手段１９のいずれかの部分として動的に再分類されることができる。一般的に、第３のバッファ手段１９のパーセッションキュー１９に記憶されているパケットは、前に述べたＦＩＦＯあるいは公平待機のような選択されたスケジュール作成規律に従って第１のバッファ手段１６に転送される。バッファ手段１９のパーセッションキュー内のパケットは、第１のバッファ手段１６から出力リンク１５にパケットが読み出される速度よりもかなり高い速度でポーリングされるか読み出される。次いで、第１のバッファ手段１６のパケットは出力リンク１５にＦＩＦＯ順に送出される。第２および第３のバッファ手段１８、１９は論理キューとして構成化され得る。第１の実施例の場合のように、輻輳の開始で、第１のバッファ手段のレベルが第３のバッファ手段からのパケットの到来のために上昇すると、１つあるいはそれ以上の容量スレッショルドＴonset,j （Ｊ＞１）を越える可能性がある。バッファ手段１６に到達する特定のパケットのためバッファ手段１６の容量が第１のスレッショルドＴonset,1 を越えるとしたら、これはそのパケットに属するセッションが第２のバッファ手段１８においてそのバッファ手段１８のそれぞれのキューに引続いてバッファリングされるようなトリガー条件を表す。これは第１のバッファ手段１６がオーバーフローしないような援助となる。その後容量スレッショルドを超過すると、更なるセッションが第２のバッファ手段１８にバッファリングされる。種々のセッションからのデータパケットのバッファリングは上述したアルゴリズムの任意のもの、すなわち無作為、公平性、次パケットまたは履歴アルゴリズムのいずれかに従って行なわれる。
【００２７】
時間切れスレッショルドｔexpireは第２のバッファ手段にバッファリングされたパケットに対して設定され、そのためｔexpireよりも長くバッファリングされたパケットがあればそれは廃棄される。種々の時間切れスレッショルドｔexpireが前の実施例の場合と同様に音声、ビデオあるいはウェブブラウズのようなバッファリングされるデータストリームの形式に応じて設定されてもよい。
【００２８】
第１のバッファ手段の長さが減少スレッショルドＴabate まで低下すると、パケットは第２のバッファ手段１８から第１のバッファ手段１６まで移動される。これはＦＩＦＯ、ＦＩＦＯ−ＦＩＦＯあるいはＬＩＦＯ−ＦＩＦＯのような第１の実施例に関連して上述したアルゴリズムによって行なわれてもよいが、なるべくはＬＩＦＯ−ＦＩＦＯアルゴリズムを使用して最も新しいセッションがバッファ手段１８からバッファ手段１６に転送されるようにする。その最も新しいセッション内の各パケットは、それらがそれぞれのパーセッションキューに入った順序で転送されてシーケンスが維持されるようにする。
【００２９】
別の実施例において、第３のバッファ手段は、セッションのパケットがパーセッションキュー２１から直接出力リンク１５に出力されるようにする第１のバッファ手段として働くようにしてもよい。この実施例においては、前の実施例の場合と同様に出力バッファは不用である。容量スレッショルドＴonset,j は第３のバッファ手段の現在の論理内容、すなわちパーセッションキュー２１のそれぞれ内の個々のセッションで占められる容量の和に基づいている。従って、スレッショルドを越える特定のセッションのパケットがあればそれは上述した状況の任意のものに従って処理されることにある。
【００３０】
あるシミュレーションの実験が行なわれ、これら実験の結果を以下に述べる。図６は設定されたシミュレーションを示し、ビデオサーバからのＭＰＥＧデータストリームを発生する参照番号２２で表された多数のトラヒックソース１〜Ｎがノードあるいは交換機２４により共に多重化されて単一のデータリンク２６に向けられ、シンク２８に送出される。シンク２８はこのシミュレーションにおいてはパケットを廃棄するものとして働く。より大容量のトラヒックを多重化することができる任意の他形式のサーバがこの例において同様使用されてもよい。
【００３１】
文献「ＡＴＭシステムにおけるトラヒックモデル化についてのＭＰＥＧビデオトラヒックの統計的特性およびそれらのインパクト」ローカルコンピュータ網に関する２０回年次会議の議事録、１９９５年、第３９７〜４０６頁（ｆｔｐでのＭＰＥＧトレース：／／ｆｔｐ−ｉｎｆｏ３．ｉｎｆｏｒｍａｔｉｋ．ｕｎｉ−ｗｕｅｒｚｈｕｒｇ．ｄｅ／ｐｕｂ／ＭＰＥＧ）でＯ．Ｒｏｓｅによって与えられた実際のＭＰＥＧトレースからのフレームサイズがこのシミュレーションソースのため使用される。表１はＭＰＥＧソースの特性を要約するものである。全てのソースは１秒当り２５フレームで４Ｍｂｐｓのピーク速度を有し、持続時間は１６００秒である（１２６０秒であるｎｅｗｓ１トレースを除く）。それらは１６００秒の時間期間無作為に開始され、測定は１６００秒および３２００秒の間で行なわれる。ＭＰＥＧトレースが終わりになると、それは反復される。フレームは４０バイト最小パケットサイズで伝送するため１５００バイトパケットに分断される。
【００３２】
【表１】
0004104756.tif 000002
【００３３】
各セッションに対して次の測定値が収集される。
−各パケットに対するエンド・ツー・エンド遅延
−欠落した実際のパケット
−品位低下したパケット（５０ｍｓ＞遅延したパケット）
−品位低下したフレーム（品位低下したかあるいは欠落したパケットに関連したフレーム）
−品位低下した秒（品位低下したフレームに関連した１秒の時間期間）
【００３４】
セッションのフレームが品位低下されていなければ、セッションは任意の特定の秒の間に「良好なサービス」を受けている。「良好なサービス」を受けていないセッションがあればこれは「品位低下したサービス」を受けていると考えられる。
本発明のシステムは特定の過渡輻輳期間の間に良好なサービスを受けるできるだけ多くのセッションを与えるようにこれらのシミュレーション実験に基づいて実施される。第２のバッファ手段１８すなわちβキューは前に述べたＬＩＦＯーＦＩＦＯ原理に従う。βキューからのパケットはαキューが空の時のみ、換言すればＴabate が０の時のみαキューに転送される。βキューにパケットを転送するスレッショルドＴonset,j はＪ≧１に対してＬ−Ｌ／（３＋ｊ−１）に設定される（ここで、Ｌはこのシミュレーションではαキューの長さである）。あるソース（またはセッション）からのパケットがβキューになければそのようなソースは転送リストから取り除かれる。進行中の可変数のセッションを有する理想的な網においては、シミュレーションにおけるセッションの数を進行中のセッションの数で単純に置換することによりスレッショルドの割当てが動的になされることができる。パケット時間切れスレッショルドｔexpireは４００ｍｓに設定される。
【００３５】
この組の実験において、どのセッションをβキューに転送させるかを選択する最も簡単な方法が選ばれる。その方法は、Ｔonset,j を越える最初のパケットのセッションがβキューに転送されるように選ばれるような次方法である。βキューはこのオーバーフロー時に最旧パケット押し出し機構を用いる。
【００３６】
表２では、二重キュー（ＤＱ）と名付けられた本発明のアルゴリズムあるいは方法の性能を実在のＦＩＦＯおよび公平待機方法と比較するために使用された１組のシミュレーション実験をリストしたものを示す。公平待機比較のためにデフィスィットラウンドロビン（ｄｅｆｉｃｉｔ  ｒｏｕｎｄ  ｒｏｂｉｎ：ＤＲＲ）技術が使用されるが、ＤＱとのより公平な比較を行なうため旧パケット廃棄を含むように拡張される（拡張ＤＲＲ）。
【００３７】
【表２】
0004104756.tif 000003
【００３８】
ＤＲＲ技術は、「デフィスィットラウンドロビンを用いる効果的な公平待機」ＩＥＥＥ／ＡＣＭトランザクション、ネットワーキング、第４巻、第３号、１９９６年、第３７５〜３８５頁と題する文献においてＭ．ＳｈｒｅｅｄｈａｒおよびＧ．Ｖａｒｇｈｅｓｅによって紹介された。
【００３９】
前に述べたように、パケットはそれが５０ｍｓ以上遅延されれば廃棄される。これは、フレームが視聴者すなわちユーザに表示されてしまわない前に許される最大遅延の推定値として使用される。ｔexpire＝４００ｍｓより長い間待機したパケットは拡張ＤＲＲおよびＤＱアルゴリズムで廃棄される。しかしながら、表示のために余りにも遅く到達するＭＰＥＧフレームであっても、そんなに悪くは遅延されないような後のフレームの復号のためには依然として有効かもしれない。
【００４０】
全てのキューには同一の合計バッファサイズが与えられ、各シミュレーション実験で使用されるビット速度は一定に保持される。ＤＱで実施したαキューのサイズはリンク転送速度が５０ｍｓの最大パケット遅延を与えるように変えられる時には変化したものとなる。ラウンドロビンスケジュール作成法によって取り入れられたＤＲＲにおける最悪サービス遅延オーバーヘッドは５０ｍｓの良好サービス遅延スレッショルドよりも小さいことも特記しておく。
【００４１】
表２に示された実験１において、２０の全ての異種ＭＰＥＧソースはリンク２６に向けて多重化される。番号３、１０、１４および２０の４つの代表的なセッションが任意に選択されて、ＦＩＦＯ、拡張ＤＲＲおよびＤＱスケジュール作成アルゴリズム間での詳細な比較を与えるようになっている。
【００４２】
図７は、リンク伝送速度が１０Ｍｂｐｓである（９．５Ｍｂｐｓの合計平均提示速度に匹敵）時のセッション３（グラフ３０によって表される）、セッション１０（グラフ３２によって表される）、セッション１４（グラフ３４によって表される）およびセッション２０（グラフ３６によって表される）に対する累積確率分布のグラフを示す。ドロップしたパケットは図５において無限の遅延を持つものと考えられる。輻輳時にアルゴリズム間の差を誇張するために大きくロードされる場合が選択された。５０ｍｓ良好サービス臨界点で線が引かれている。ＤＱアルゴリズムは５０ｍｓ以下の遅延を受けるパケットの最高の部分を与えることが解る。これはあるパケットに５０ｍｓよりも大きな遅延を与えることによって達成される。このようなパケットに与えられるサービスが既に品位低下していると仮定すれば、遅延が５０ｍｓを越える量は殆ど関係がないと考えられる。拡張ＤＲＲはセッション番号２０には他のセッションよりも良好なサービスを与える（通常、それは公平待機ベースの規律から期待されるほど帯域幅のその公平共有で動作していないためである）ことを特記する。これはまたＤＱアルゴリズムにも当てはまることも特記する。
【００４３】
図８には、リンク２６での伝送速度が１２Ｍｂｐｓに増加した場合の、ソースあるいはセッション３、１０、１４および２０のそれぞれの１秒当りの最高パケット遅延のシミュレーション時間に対するプロットが示されている。プロット３８、４０、４２および４４はそれぞれのセッション３、１０、１４および２０のためのものである。良好サービス遮断点を示すため５０ｍｓのマークに線が引かれている。図示の時間範囲は種々のアルゴリズム間の比較のため多数の過渡輻輳期間を含むように選択されている。ＦＩＦＯはパケットレベルでは公平であり、全てのセッションのパケットはＦＩＦＯベースではノード２４を通る時に平均的に同一の遅延を受ける。拡張ＤＲＲは少しは良好ではあるが、セッションの多くがそれらの要求するサービスほどのものを受けないようにして帯域幅を共用しなければならない時には、良好なサービスを配分し得ない。ＦＱの優先の特性はＦＩＦＯ法の場合よりもより長い遅延をパケットのバーストに与えてしまう。従って、リンクが図８のソース３の頂部のトレース３８に示されるように輻輳状態になっていない時でさえ、これらの特別な遅延は特定のセッションからのパケットを品位低下させてしまう。選択されたＤＱ規律は良好なサービスを受けているセッション瞬間的な数を最大にするようにし、そのためセッションのうちの１つは極めて不十分な遅延性能を受け、その結果他のセッションは１９２５秒および１９７５秒の時間でサービス品位低下が免れることが解る。
【００４４】
２０のセッションの全てによるＱｏＳのレベルのより良い図解が図９に与えられており、これは同様の１秒期間の間に良好なサービスを同時に受ける全てのセッションの部分（パーセンテージ）のプロット４６を示す。ＦＩＦＯおよび拡張ＤＲＲアルゴリズムは１８５５秒、１９２５秒および１９７５秒の時間で多くのセッションに対して品位低下したサービスを与えることを特記しておく。これらのＱｏＳの図はサービスが良好であるかあるいは品位低下しているかのいずれかの場合に２進形で表され得る。セッション当りのサービスの２進表示はスケジュール作成規律のそれぞれ間の比較のために必要である全てを一般的に備えている。図１０は、１２Ｍｂｐｓのリンク伝送速度での各セッションに対する全測定時間スケールに渡る拡張ＤＲＲアルゴリズムのためのこのような表示４８とＤＱアルゴリズムのための表示５０とを示す。垂直の棒は任意の特定のセッションが受けるそれぞれの品位低下した秒に対して描かれている。グラフ上の白色の空間が多ければ、それだけセッションが受けているサービスは良好である。以降の図に示される全ての結果はこの比較方法を用いる。図８から、ＤＱ法はどの特定の時間ででも拡張ＤＲＲよりも輻輳によって影響されるセッションの数を少なくすることが解る。
【００４５】
伝送速度が図１１に示される１０Ｍｂｐｓにかつ図１２に示される８Ｍｂｐｓに減少されるにつれ、拡張ＤＲＲおよびＤＱの差がより一層明かとなる。プロット５２と５４はそれぞれ図１１の拡張ＤＲＲおよびＤＱアルゴリズムのためのものであり、プロット５６および５８はそれぞれ図１２の拡張ＤＲＲおよびＤＱアルゴリズムのためのものである。ＤＱ法は拡張ＤＲＲアルゴリズムに比較して極端なオーバーロードの状態下でさえ殆どのセッションに良好なサービスを与えることが明白である。これらの実験あるいはシミュレーションがＤＱ手法の可能な最も単純な実現化を与えたとしても、拡張ＤＲＲができるよりも実時間サービスに対するかなり良好な性能を与えることが可能である。
【００４６】
表２を参照すると、実験２および３はそれぞれ４および４０のソースを使用しており、ＤＱアルゴリズムのスケーラビリティを決定するために行なわれるものである。実験２では、どのセッションのピークビット速度もリンク伝送速度よりも大きくこのためαキューを充填し始めるようにするという複雑さを加える。図１３においては４つのソースが使用されており、管理不能のロードが与えられた時でさえ、プロット６０で示されたＤＱアルゴリズムは、特にソース３および４に対して僅かに良好でないとしても、プロット６２で示された拡張ＤＲＲアルゴリズムと同様に働くことが解る。実験３においては、両スケジュール作成規律は殆ど全ての時間で良好な性能を与え、この場合に図示は行なわなかった。拡張ＤＲＲに対しては、１３のセッションが単一の輻輳発生時に品位低下したサービスを受けたが、同一の期間の間でＤＱアルゴリズムを用いると１つだけのセッションが品位低下したサービスを受けるに過ぎなくなる。ＤＱアルゴリズムにおいては、セッションが品位低下したサービスを持つただ１つの秒があるが、拡張ＤＲＲを用いると１つの他の秒に品位低下したサービスが生じる。従って、ＤＱ手法は拡張ＤＲＲと比較した時にはかなりうまくスケーリングすることが結論付けられる。
【００４７】
中位の時間スケールに渡って公平性を検査するために、２０の同種のソースが実験４で使用された。セッションは０から１６００秒の期間に渡って無作為の時間で開始するｒａｃｅトレースの２０のコピーからなる。図１４は、拡張ＤＲＲが各セッションに対して極めて品位低下したサービスではあるが公平性を与えると考えられる場合に、各セッションに対する拡張ＤＲＲおよびＤＱアルゴリズムのためのそれぞれの品位劣化した秒のスロット６４および６６を示す。定性的に、ＤＱアルゴリズムも瞬間的ではなくシミュレーションの全体の長さに渡って各セッションに対して公平なサービスを与える。前の説明から理解されるように、各セッションの全体に渡るＱｏＳは拡張ＤＲＲによって与えられるものよりもＤＱにおいてははるかに良好である。
【００４８】
包括的に、輻輳がない時には、比較された全ての手法は良好なサービスを与えることが理解される。しかしながら、輻輳の期間が増大すれば、それだけ３つのアルゴリズム間の相違が大きくなる。図１５には、種々の平均提示ロード（リンク伝送速度に標準化されている）に対するＦＩＦＯ、ＤＲＲ、拡張ＤＲＲおよびＤＱアルゴリズムに対して品位低下したパケットの部分（パーセンテージ）のプロット６８が示されている。過渡輻輳期間時にできるだけ多くのセッションに良好なサービスを与えるその目的を達成することは別にして、ＤＱアルゴリズムはまた品位劣化したパケットの全体の割合を最小にする。ＤＱ手法の簡単な実施例の下でさえ品位劣化したパケットの割合は１アーラン（Ｅｒｌａｎｇ）以上の過剰提示ロードに近付き、従って最適値に近いことを特記しなければならない。これはまた短いＦＩＦＯキューにも云えることでもあるが、短いＦＩＦＯキューは提示ロードが伝送リンク速度に近いがそれより小さい時には過渡輻輳期間時に不必要なロスを生じさせてしまうといった欠点を有する。また、短いＦＩＦＯキューはＤＱの場合のように選択的ではなく無作為にパケットを欠落させる。
【００４９】
過渡輻輳状態の間に、通常のＦＩＦＯキューに入るパケットは全て同様の品位低下したサービスを受ける。輻輳が少数のセッションによって生じた場合には、公平待機は他のセッションに対する救済を行なう。しかしながら、前に述べた結果は、過渡輻輳が往々多くのセッションによって生じて組合せのトラヒィックがキューを充填するような場合にこのことが常に該当するとは限らないことを示す。公平待機は帯域幅を等しく分割し、このため極めて多数のセッション、従って極めて多数のパケットのサービスを品位低下させる。ＤＱアルゴリズムは、それが輻輳期間時にセッションの大部分のための良好なサービスを得るようにそのために必要なセッションのサービスを劣化させ、従ってまたスループットを向上するために公平待機よりも性能が優れている。
【００５０】
前に述べたように、サービス提供者は、ユーザが接続を行なって不十分なＱｏＳを受ける時にユーザが感じる不満を数を最少にするように「完璧な」サービスを受ける、すなわち輻輳のきざしを表さないユーザの数を最大にすることを欲るかもしれない。これは、「ターゲット」リストまたはファイルにある段階でβキューに転送された接続を記録しかつシステムに輻輳が生じる次の時にそれらが再度転送される確率を増大することによって達成される。従って、品位低下はかなりの時間スケールを経てもユーザ間で均一には広がらず、輻輳によっては影響を受けないでいる接続の確率を増大する。ターゲットリストまたはファイルでの接続を転送する確率を１に増大させることができ、その状態では前に転送された全ての接続が現在転送されてしまうまで新たな接続は転送されない。他の別態様は現在のデータ速度並びにターゲットリストまたはファイルの接続の存在を含む幾つかの要因を考慮することである。
【００５１】
サービス提供者の狙いが時間的に何時でも満足する顧客の数を最大にすることにあるとすれば、最適な方策は最も高い速度のセッションを転送（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）することである。所定の接続の統計量が時間と共に顕著に変化すれば、ある特定のユーザを全体の接続のために反復的にターゲットにする上記手法は適切ではなくなる。むしろ、ある時間ｔtargetの後にターゲットリストまたはファイルからセッションを取り除くようにする。これはｔtargetの時間スケールでの不良サービスの連発となってしまうが、高ＱｏＳ顧客の時分の合計数を上昇することができる。
【００５２】
電気通信取締り機関は前に記載したＤＱ実現によって与えられるものよりも、中位の時間スケールに渡る公平性のより厳密な保証を要求する可能性がある。これは、また、転送された接続またはセッションを記録することによって同様可能となる。この時に、これらセッションが再度転送される可能性は小さいものとなる。同様、達成され得る高ＱｏＳ顧客の時分の合計数のトレード・オフが存在する。
【００５３】
前に述べたＬＩＦＯ−ＦＩＦＯシステムを除いて他のサービス規律がβキューに対して考慮されるとしたら、より大きな融通性を与えることが可能となる。例えば、βキューは公正待機を用いることが可能となろう。Ｌを、公正共有以下の帯域幅しか必要としない低速ユーザの組を表すものとする。純粋な公正待機においては、Ｌのセッションはそれらの全体の帯域幅を割り当てられ、残りの帯域幅は残りのセッションに割り当てられる。ＤＱ／ＦＱ混成システムにおいては、時間ｔで良好なサービスを受けるように選択されたセッションの組Ｇ（ｔ）はＧ（ｔ）のユーザへのサービスの後の残留帯域幅が公正に分割されるようにＬの役目を行なう。全てのｔに対してＧ（ｔ）＝１であるならば、すなわちαキューのサイズがゼロに設定されるならば、この混成手法は公正待機に縮小する。逆に、Ｇ（ｔ）が全てのユーザの組であれば、ＦＩＦＯとなる。しかしながら、Ｇ（ｔ）をＬの厳密な超集合にし、その合計の瞬時帯域幅を出力リンク容量よりも依然として小さくし、どの良く振舞うユーザにも不利益を与えずに満足する顧客の数を増大することが往々可能となる。
【００５４】
αキューからβキューへのセッションの転送を開始するスレッショルド超過ベースの方法を用いるものとは別態様の実施例として、広範囲の可能なトリガー条件がある。ある例は、αキューに記憶されるデータ量の増加率が微分ベースのスレッショルドを越えると、データパケットが第２のバッファ手段に転送されるような微分ベースの手法の使用を含んでいる。ファジイベースの手法も使用することができる。従って、αキューに記憶されるパケットの量が所定の増加率に達すると、セッション（単数または複数）のパケットはβキューに転送される。
【００５５】
図１６には、出力ポート６あるいはノード２４への出力リンクでのセッションを表すパケットの受信に関連したステップあるいはプロセスを表す流れ図１００が示されている。ステップ１０２で、受信パケットは時間スタンプが付され、バッファ１６および１８が時間に基づいて特定のシーケンスでパケットを収納することができるようになる。ステップ１０４で、そのセッションに関連した他のパケットがβキュー転送リスト内にあるかどうかをチェッカが調べるようにされる。βキューに前のパケットがなければ、ステップ１０６で、受信パケットがαキューにあった場合にそれが容量スレッショルドを越えたかどうかの決定が行なわれる。パケットが容量スレッショルドを越えなければ、それはステップ１０８でαキューに格納され、あるいはそれが容量スレッショルドを越えれば、ステップ１１０でストリーム識別子またはセッション識別子がβキュー転送リストに置かれ、次いでステップ１１２で次の容量スレッショルドが使用される。その後、ステップ１１４でパケットはβキューに格納される。ステップ１０４に戻り、そのセッションからの前のパケットが既にβキュー転送リストに存在すれば、受信パケットはステップ１１４でβキューに即座に再度格納される。
【００５６】
図１７には、パケットがβキュー（すなわち、第２のバッファ手段１８）からαキュー（すなわち、第１のバッファ手段１６）に転送される時に関連したプロセスおよびステップを表す流れ図２００が示される。ステップ２０２で、βキューにパケットがあるかどうかの決定が行なわれ、なければ、ステップ２０４では何も行なわない。待機するパケットがあれば、ステップ２０６で、最旧のパケットがβキューに転送される最新のセッションから取り出される（ＬＩＦＯ−ＦＩＦＯ）。ステップ２０８で、パケットがあまりにも古くｔexpireを越えたかどうかの決定が行なわれる。そうであれば、パケットはステップ２２０で廃棄され、ステップ２２２でその廃棄されたパケットがそのセッションからの最後のパケットであったかどうかの決定が行なわれる。それが最後のパケットであったら、ステップ２２４で、そのパケットに属するセッションはβキュー転送リストから取り除かれ、次いでステップ２２６で前のαキュー減少スレッショルドが実施される。次いで、プロセスはステップ２０２に戻る。廃棄されたパケットがβキュー内のそのセッションからの最後のパケットではなければ、プロセスは再度ステップ２０２に戻る。ステップ２０８に戻ってこれを参照すると、パケットがあまり古くなく、ｔexpireによって設定される時間制限内にあれば、パケットはステップ２１０でαキューに格納され、ステップ２１２でその格納されたパケットがβキュー内のセッションからの最後のパケットであるかどうかの決定がなされる。それが最後のパケットでなければ、プロセスはステップ２１４で何も行なわない。それがそのセッションに属するβキュー内の最後のパケットであったら、ステップ２１６でセッションはβキュー転送リストから取り除かれ、ステップ２１８で前のαキュー減少スレッショルドが実施される。
【００５７】
図１８には、第３のバッファ手段からのセッションのパケットを第１のバッファ手段に格納することに関連するプロセスと輻輳の開始時に第１のバッファ手段でこのようなパケットあるいはセッションを取り扱う（図４および５を参照）ことに関連するステップを示すフローチャート３００が示されている。入来パケットは第３のバッファ手段１９の出力ポート６の１つで受けられる。ステップ３０２で、パケットがパーセッションキュー２１のどれか１つの第３のバッファ手段に一時的に記憶されたかどうかの検査が行なわれる。パーセッションキュー（ｐｅｒ‐ｓｅｓｓｉｏｎ  ｑｕｅｕｅｓ）２１のどれか１つにパケットが記憶されていれば、ステップ３０４でパケットは選ばれたスケジュール作成規律に従ってこれらキューの１つから選択され、次いでステップ３０６で第１のバッファ手段１６あるいは出力キューに格納される。ステップ３０８で、選択されたパケットが第１のバッファ手段１６の現在の容量スレッショルドを越えれば、ステップ３１０でその特定のパケットが属する属するセッションが識別され、第２のバッファ手段１８のパーセッションキューの１つにバッファリングされる。再びステップ３０８で、パケットが現在の容量スレッショルドを越えなければ、プロセスはステップ３０２に戻る。ステップ３１２で、第１のバッファ手段１６に設定されていた次の容量スレッショルドが使用され、第１のバッファ手段１６に入力される更なるパケットに対して評価される。これに関連して、ステップ３０８は、入信パケットが引続いて容量スレッショルドを越えたかどうかを試験するために反復される。
【００５８】
ステップ３０２で、パケットが第３のバッファ手段１９に待機していなければ、プロセスはステップ３１４に移行し、そこで第１のバッファ手段の容量が減少スレッショルドＴabate 以下に低下したかどうかについての決定が行なわれる。そうであったら、ステップ３１６でどれかパケットがパーセッションキューのどれか１つの第２のバッファ手段に一時的に記憶されているかどうかについての決定が行なわれる。第１のバッファ手段の容量がステップ３１４でＴabate以下に低下していなかったら、プロセスはステップ３０２に戻る。ステップ３１６で、第２のバッファ手段１８に待機しているパケットがあれば、第２のバッファ手段を形成する論理キューの一部として識別される最新のストリームあるいはセッションからのパケットがステップ３１８で取り出される。第２のバッファ手段１８に待機しているパケットがなければ、プロセスはステップ３０２に戻る。ステップ３２０で、第２のバッファ手段から取り出されたパケットがあまりにも古いかあるいはその時間切れスレッショルドｔexpireを越えたかどうかの決定が行なわれる。パケットが第２のバッファ手段にあまりにも長く存在し、その時間切れスレッショルドを越えていたら、パケットはステップ３２２で廃棄され、あるいはそれがその時間切れスレッショルドを越えていなければ、パケットはステップ３２４で第１のバッファ手段１６に格納される。次いで、ステップ３２６で最新の取り出されたパケットが第２のバッファ手段１８のパーセッションキュー２１のどれか１つに記憶されているその特定のストリームあるいはセッションの最後のパケットであるかどうかの決定が行なわれる。そうであれば、ストリームは次いでステップ３２８で第３のバッファ手段１９から生じるストリームの一部として識別され、次いでステップ３３０で前の容量スレッショルドが使用されるかあるいは実施される。ステップ３２６で最も新しく取り出されたパケットがその特定のストリームあるいはセッションの最後のパケットでなければ、プロセスはステップ３０２に戻る。ステップ３３０で、前の容量スレッショルドが実施された後に、プロセスは同様ステップ３０２に戻る。
【００５９】
上述の好適実施例に対する種々の変更および改造が本発明の範囲および精神から逸脱せずに行ない得ることも理解されることであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステムおよびシステムを第１の実施例により実現する電気通信網のパケット交換機あるいはノードの概要図である。
【図２】第１のバッファ手段のために意図された第２のバッファ手段のデータパケットのバッファリングを示す概要図である。
【図３】第１のバッファ手段からの出力リンクでの伝送のため第２のバッファ手段から第１のバッファ手段へのデータパケットの転送を示す概要図である。
【図４】本発明のシステムおよびシステムを第２の実施例により実現する電気通信網のパケット交換機あるいはノードの概要図である。
【図５】第１、第２および第３のバッファ手段と図４のノードに到達するデータパケットの取扱とを示す概要図である。
【図６】第１のバッファ手段と第２のバッファ手段とを有するノードに入力される多数のトラヒックソースをシミュレートするシステムのブロック図である。
【図７】ＦＩＦＯ、拡張ＤＲＲおよびＤＱシミュレーションを用いる多数のセッションのパケット遅延の累積確率分布を示す一連のプロットである。
【図８】ＦＩＦＯ、拡張ＤＲＲおよびＤＱシミュレーションを用いる、リンク伝送速度を増加させた多数のセッションのためのシミュレーション時間に対する秒当りの最大パケット遅延の一連のプロットを示す。
【図９】ＦＩＦＯ、拡張ＤＲＲおよびＤＱシミュレーションのそれぞれに対する１秒期間で「良好なサービス」を受ける多数のセッションのプロットである。
【図１０】全てのセッションが受ける品位低下したサービスのＦＩＦＯ、拡張ＤＲＲおよびＤＱシミュレーションのそれぞれのためのプロットを示す。
【図１１】ライン伝送速度を減少させた状態での図８に示されるセッションのそれぞれに対する品位低下した秒の数を示す拡張ＤＲＲおよびＤＱシミュレーションのそれぞれのためのプロットを示す。
【図１２】図９と類似するプロットであるが、ライン伝送速度を更に一層減少させた状態での図である。
【図１３】品位低下した秒を低ライン伝送速度での種々のセッションの組に対して示す、図９および１０に類似した図である。
【図１４】増大させたライン伝送速度で拡張ＤＲＲおよびＤＱシミュレーションを用いる種々のセッションの更に一層の組に対する品位低下した秒を示すプロットである。
【図１５】リンク転送速度に標準化した種々の平均提示ロードに対するＦＩＦＯ、ＤＲＲ、拡張ＤＲＲおよびＤＱアルゴリズムのための品位低下したパケットの全体の割合のプロットである。
【図１６】ノードに関連したリンクでのセッションのパケットの受信に関連したプロセスを示す流れ図である。
【図１７】パケットが第２のバッファ手段から第１のバッファ手段に転送される時に関連したプロセスを示す流れ図である。
【図１８】図５の第３のバッファ手段に到達する１つあるいはそれ以上のパケットに取扱に関連したプロセスを示す流れ図である。
【符号の説明】
２  ノード
１６  第１のバッファ手段
１８  第２のバッファ手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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