JP4681034B2

JP4681034B2 - クラスベースのネットワークにおける帯域幅設定方法および装置

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Publication number: JP4681034B2
Application number: JP2008233450A
Authority: JP
Inventors: オーグスト・ネト; マリリア・クラド; エジムンド・モンテイロ; パウロ・メンデス
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2028-09-11
Also published as: EP2037636B1; EP2037636A1; JP2009071824A; DE602007003231D1

Description

本発明は、クラスベースのネットワークにおいて帯域幅を設定（configure）するための方法および装置に関する。

次世代ネットワーク（ＮＧＮ：Next Generation Network）は、ネットワーク内部またはネットワーク間においてサポートされる接続制御スキームに関係なく、複数のグループのユーザへ配信経路に沿ってコンテンツを同時配信することが可能な、例えばＩＰＴＶ、ラジオ放送、ファイル配信およびプッシュメディア（push media）などの、リアルタイムのＱｏＳ（Quality of Service）アウェアなマルチユーザ通信サービスを提供することが想定されている。次世代アプリケーションを効率的に提供するため、配信経路には、セッションのライフタイム全体にわたってＱｏＳレベルを確保するのに十分なリソース（例えば帯域幅）が効率的にオーバプロビジョン（過剰提供）されなければならない。この目的を達成するため、経路全体にわたりセッション継続を確保するための制御メカニズムの実装が必要となる。

ＱｏＳの観点からすれば、例えばＤｉｆｆＳｅｒｖなどのクラスベースのアプローチ（例えば非特許文献１参照）の方がper-flowアプローチ（フロー毎のアプローチ）に勝っている。なぜなら、それはパケットを限られた数のＣｏＳに集約し、より少ない状態を記憶又は操作することによってシステムスケーラビリティを保ちながら多数のセッションの配信を可能にするからである。リソースプロビジョンの観点からすれば、動的ソリューションの方が静的ソリューションと比べてシステム効率を増大させる。その理由は、例えば、オンデマンドスキームはフレキシブルなリソース割当を実現し、それらが使われなくなるとすぐにそれらをリリースして浪費を最適化するからである。

必要なリソースは、所要量のリソースと制御オペレーション（予約、変更、リリースまたはリフレッシュ）を提供するデータ経路に沿ったエージェントをトリガするシグナリングプロトコルのサポートを通じて配信経路において設定（configure）される。しかしながら、シグナリングイベントの数はリソースリクエストを受信した数に比例して増加するため、オンデマンドのＱｏＳプロビジョニングは帯域幅消費の点でシステム性能を損なう可能性がある。例えば、新しいリクエストが受信されると常にリソース割当の信号がネットワークへ送られる。そしてさらにソフトステート（soft-state）ベースのソリューションは、ステートメンテナンスとシステムロバスト性の両方の管理を目的としてメッセージを定期的に交換する。

シグナリングオーバヘッドを最適化する代わりにＱｏＳリソースのオーバプロビジョニングが行われる。これは、ネットワークに現在必要とされているものよりも多めに帯域幅をプロビジョンすることを意味する。これに関連して、アドミッション制御と組み合わせた帯域幅の過剰予約（over-reservation）は、更なる状態操作のためのオンデマンドのシグナリング交換の必要のない、ローカルな決定を可能にする。しかしながら、このスキームはリソースの浪費とリソースの管理不良を両方もたらし、この結果、リソースコントロールメカニズムの効率と環境の性能が損なわれる。

過剰予約をサポートする全ての利用可能なソリューションは、オンデマンドで過剰予約量を計算し、２パス（two-pass）シグナリングスキームに基づいてリソースを配信経路に設定する。このように、過剰予約量を計算するための追加処理の点でシステム性能が損なわれる可能性がある。さらに、２パスシグナリングスキームは最初にネットワークリソースに関してデータ経路を探索し、次にリソースを設定することによってセッションの確立の遅れを増大させる可能性がある。

ＢＧＲＰ（Border Gateway Reservation Protocol）（例えば非特許文献２参照）は、ユニキャストトラフィック配信のためにプロビジョンされたシンクツリー（sink-trees）を生成する２段階（two-phase）シグナリングスキームである。静的量子化（Ｑ）過剰予約アプローチは結果的に帯域幅の管理を悪化させ、リソースの浪費をもたらす。

加えて、ＳＩＣＡＰ（Shared-segment Inter-domain Control Aggregation Protocol）（例えば非特許文献３参照）は、共有セグメント（shared-segment）ツリーを生成するための、ＢＧＲＰと同じようなシグナリングアプローチによるソリューションである。ＳＩＣＡＰによってサポートされる動的過剰予約スキームは、共有セグメント（shared-segment）ごとに単一のアグリゲーションを割り当てるものであり、複数のアグリゲーション（クラス）が異なるＱｏＳ要件で同じセグメントを共有するクラスベースのネットワークにあまりうまく適合しない。例えば、ＳＩＣＡＰはクラススタベーション（class starvation）を扱うことができない。

シンプルなコアＤｉｆｆＳｅｒｖコンセプトとの食い違いはＳＩＣＡＰとＢＧＲＰの主な欠点である。この場合、アグリゲーション（aggregation）またはデアグリゲーション（deaggregation）を処理する複雑性はフォワーディングノードへ押しやられる。さらに、ＳＩＣＡＰとＢＧＲＰは、セッションの確立時間を増加させかねない２パス（two-pass）シグナリングスキームを使用する。

S. Blake, D. Black, M. Carlson, E. Davies, Z. Wang, and W. Weiss, "An architecture for differentiated services", RFC 2475, IETF, December 1998 P. Pan, E. Hahne, and H. Schulzrinne, "BGRP: A Tree-Based Aggregation Protocol for Inter-domain Reservations", Journal of Communications and Networks, Vol. 2, No. 2, June 2000 R. Sofia, R. Guerin, and P. Veiga, "SICAP, a Shared-segment Inter-domain Control Aggregation Protocol", High Performance Switching and Routing, HPSR 2003, Turin, Italy, June 2003

一実施形態によれば、所定のＱｏＳ（通信品質）パラメータを考慮して、各ＣｏＳ（クラスオブサービス）に対してある帯域幅を初期化段階において割り当てるステップであって、全帯域幅の一部をピーク閾値として各ＣｏＳへ割り当てるサブステップと、割り当てられたピーク閾値の一部を当該ＣｏＳの予約帯域幅として予約するサブステップとを含むステップと、
各ＣｏＳにおける現在使用中の帯域幅を保持するステップであって、あるＣｏＳの帯域幅に対する任意のリソースリクエストは、要求された帯域幅と現在使用中の帯域幅とを加えたものが前記予約帯域幅を超えない限りにおいて許可されるものである、ステップと、
あるＣｏＳにおいてリソースリクエストが受信され、該ＣｏＳが該リクエストを受け入れるために予約された十分な帯域幅を有しない場合には、影響を受ける該ＣｏＳに対して、将来のリクエストのために少なくとも過剰予約量Ｂｏｖ（ｉ）の過剰帯域幅が存在するような帯域幅がオーバプロビジョンされるように過剰予約量Ｂｏｖ（ｉ）を計算するステップであって、ここで、前記帯域幅Ｂｏｖ（ｉ）は、前記影響を受けるＣｏＳへ割り当てられたピーク閾値に関して前記リソースリクエストが持つ有意度に基づいて計算されるものであり、該有意度は、前記影響を受けるＣｏＳにおけるピーク閾値から使用帯域幅と要求された帯域幅とを差し引いて前記ピーク閾値で割った値に基づいて計算されるものである、ステップと
を含む、クラスベースのネットワークにおいて帯域幅をオーバプロビジョンすることにより帯域幅を設定する方法が提供される。

初期化段階において前記帯域幅をプロビジョン（供給、提供）することによって、シグナリングの負担が節約される。ピーク帯域幅と予約帯域幅（reserved bandwidth）が最初に（例えばブートストラップまたは初期化段階において）プロビジョンされ、その後にオペレーションが開始できる。予約リソースは十分かもしれないが、リソースリクエストが予約帯域幅によって満たされない場合には、帯域幅の過剰量Ｂｏｖ（ｉ）をオーバリザーブ（過剰予約）する新たな予約量が計算される。この過剰量は静的（static）でなく、単に要求されたリソースに基づいているだけではなく、要求されたリソースがピーク閾値に対して持つ有意度（significance）に基づいている。この有意度はピーク閾値から使用帯域幅（used bandwidth）と要求帯域幅（requested bandwidth）とを差し引いてピーク閾値で割った値によって表される。このように、要求帯域幅と使用帯域幅との和がピーク閾値に近づくにつれ、有意度は小さくなる。それが近づくにつれて有意度は減少し、それに伴って過剰供給量Ｂｏｖ（ｉ）も減少する結果となる。使用帯域幅と要求帯域幅の和がピーク閾値に達する場合、Ｂｏｖ（ｉ）もゼロに達し、オーバプロビジョニング（過剰供給、過剰提供）は不可能となる。

一実施形態によれば、前記帯域幅Ｂｏｖ（ｉ）は、前記影響を受けるＣｏＳにおいて使用されている帯域幅へ前記リソースリクエストの前記ピーク閾値に関する前記有意度を掛けた値に基づいて計算される。このようにして、帯域幅の使用量が考慮できる。一実施形態におけるＢｏｖ（ｉ）は、使用帯域幅が増加するとＢｏｖ（ｉ）も増加するように計算される。

一実施形態によれば、Ｂｏｖ（ｉ）は使用帯域幅とリソースリクエストの有意度との積に基づいて計算される。ここで、有意度はピーク閾値から使用帯域幅と要求帯域幅とを差し引いた値をピーク閾値で割ることに基づいて計算される。

このようにして、過剰予約量Ｂｏｖ（ｉ）は、利用可能な帯域幅、ピーク閾値、要求帯域幅および使用帯域幅とに基づいてフレキシブルに計算することができる。ただし、使用帯域幅の一部の値は、その一部の値が利用可能な帯域幅とピーク閾値との比に基づくものとなるように、オーバプロビジョニング（overprovisioning）に使用される。

一実施形態によれば、追加される帯域幅Ｂｏｖ（ｉ）は、

に基づいて計算されるものであり、
ここで、Ｂｏｖ（ｉ）はクラスｉの過剰予約帯域幅であり、
Ｂｕ（ｉ）はクラスｉが使用する帯域幅であり、
Ｂｒｑ（ｉ）はクラスｉが要求する帯域幅であり、
Ｂｒｖ（ｉ）はクラスｉに対して予約された帯域幅であり、
Ｐｔｈ（ｉ）はクラスｉのピーク閾値であり、
過剰予約はＢｏｖ（ｉ）＞０のときに成功となる。

一実施形態によれば、本方法は、新たな過剰予約の計算が失敗した場合には、過剰予約が失敗した、影響を受けるＣｏＳのピーク帯域幅を、その他の１つ以上のクラスオブサービスの未だ利用可能な帯域幅の割当を用いて再調整するステップを更に含む。

このようにして、オーバプロビジョニング（overprovisioning）は、リクエストが発信されたクラスのピーク閾値が禁止する場合でも実行することができる。リクエストに関係するＣｏＳに対してまだ予約されていないフリーな帯域幅（未だ利用可能な帯域幅）が存在する他のクラスの帯域幅を利用し、再分配することで、このクラスにおいてフリーな帯域幅が生成され、オーバプロビジョンが実行できる。未だ利用可能な帯域幅は、例えば、このクラスにおけるピーク閾値と予約帯域幅（reserved bandwidth）との差分であるか、またはこのクラスにおけるピーク閾値とコミットされた帯域幅（committed bandwidth）との差分とすることができる。

一実施形態によれば、本方法は、前記その他のクラスオブサービスのそれぞれについて、その他のクラスのピーク閾値から削減できる、未だ利用可能な帯域幅の一部の値を計算するステップであって、未だ利用可能な帯域幅は、そのクラスの予約帯域幅またはコミットされた帯域幅のいずれかをそのクラスのピーク閾値から差し引いた値に基づいて計算されるものである、ステップと、
前記その他のクラスのピーク帯域幅から、計算された未だ利用可能な帯域幅の一部の値を削減するステップと、
前記その他のクラスオブサービスの帯域幅の削減量を、過剰予約が失敗したクラスオブサービスへ加えるステップと
を更に含む。

これにより、リクエストが関係するクラスに対して、他のクラスの未使用の（予約されていない）帯域幅の再分配が実行される。

一実施形態によれば、前記ピーク帯域幅から削減される前記一部の値は、予約帯域幅と使用帯域幅との差分を該予約帯域幅で割ることにより計算される帯域幅インデックスに基づいて計算される。

これにより、予約帯域幅の実際の使用程度が考慮される。予約帯域幅の使用程度が大きくなるほど、このインデックスは小さくなり、それに伴って、調整に利用できる部分が小さくなる。

一実施形態によれば、前記ピーク帯域幅から削減される前記一部の値は、ピーク閾値と予約帯域幅またはコミットされた帯域幅のいずれかとの差分をそのピーク閾値で割ることによって計算される閾値インデックスに基づいて計算される。

これにより、予約帯域幅またはコミットされた帯域幅がピーク閾値にどの程度近いかが考慮される。予約帯域幅またはコミットされた帯域幅がピーク閾値に近いほど、このインデックスは小さくなり、それに伴って、調整に利用できる部分が小さくなる。

一実施形態によれば、前記一部の値は前記帯域幅インデックスと前記閾値インデックスとの組み合わせに基づいて計算される。

一実施形態によれば、クラス（ｉ）に対する再調整量Ｐｔｈ（ｉ）は、

に基づいて計算されるものであり、
ここで、Ｂ_Ｉｄｘ（ｉ）はクラスｉの帯域幅インデックスであり、
Ｐｔｈ_Ｉｄｘ（ｉ）はクラスｉのピーク閾値インデックスであり、
Ｂｒｌ_Ｐｔｈ（ｉ）はクラスｉのピーク閾値からリリースされる帯域幅であり、
Ｐｔｈ（ｉ）はクラスｉのピーク閾値であり、
Ｂｒｖ（ｉ）はクラスｉに対して予約された帯域幅であり、
Ｂｕ（ｉ）はクラスｉが使用する帯域幅であり、
Ｂｒｅｆ（ｉ）はクラスｉの帯域幅リファレンス（クラスｉの予約帯域幅またはコミットされた帯域幅）である。

一実施形態によれば、所定のＱｏＳ（通信品質）パラメータを考慮して、各ＣｏＳ（クラスオブサービス）に対してある帯域幅を初期化段階において割り当てるモジュールであって、前記割り当ては、全帯域幅の一部をピーク閾値として各ＣｏＳへ割り当てることと、割り当てられたピーク閾値の一部を当該ＣｏＳの予約帯域幅として予約することとを含むものである、モジュールと、
各ＣｏＳにおける現在使用中の帯域幅を保持するモジュールであって、あるＣｏＳの帯域幅に対する任意のリソースリクエストは、要求された帯域幅と現在使用中の帯域幅とを加えたものが前記予約帯域幅を超えない限りにおいて許可されるものである、モジュールと、
あるＣｏＳにおいてリソースリクエストが受信され、該ＣｏＳが該リクエストを受け入れるために予約された十分な帯域幅を有しない場合には、影響を受ける該ＣｏＳに対して、将来のリクエストのために少なくとも過剰予約量Ｂｏｖ（ｉ）の過剰帯域幅が存在するような帯域幅がオーバプロビジョンされるように過剰予約量Ｂｏｖ（ｉ）を計算するモジュールであって、ここで、前記帯域幅Ｂｏｖ（ｉ）は、前記影響を受けるＣｏＳへ割り当てられたピーク閾値に関して前記リソースリクエストが持つ有意度に基づいて計算されるものであり、該有意度は、前記影響を受けるＣｏＳにおけるピーク閾値から使用帯域幅と要求された帯域幅とを差し引いて前記ピーク閾値で割った値に基づいて計算されるものである、モジュールと
を備える、クラスベースのネットワークにおいて帯域幅をオーバプロビジョンすることにより帯域幅を設定する装置が提供される。

一実施形態によれば、本装置は、本発明の一実施形態に基づく方法を実行する手段を更に備える。

一実施形態によれば、本発明の一実施形態に基づく方法をコンピュータに実行させることを可能にするコンピュータプログラムが提供される。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。その前にまず以下の説明で用いられる用語について説明する。

・アクセスルータ：受信者が属するアクセスネットワークにリンクしたルータ。
・ＡＳ（Autonomous Systems）：自律システム。
・ＢＲ（Border Router）：境界ルータ（入口または出口）。
・ダウンストリーム（downstream）：入口ノードから出口ノードまたはアクセスノードへの方向。
・アップストリーム（upstream）：出口ノードから入口ノードへの方向。
・ユニキャストルーティング情報ベース（Unicast Routing Information Base）（ＲＩＢ）：ユニキャストトポロジテーブル（unicast topology table）。

本発明の実施形態は、セッション確立をスピードアップするための１パスシグナリングスキームに基づいて動作するクラスベースのネットワークにおいてＱｏＳリソースを効率的にオーバプロビジョンするためのソリューションであるＡＳＡＣ（Advanced QoS Resource AlloCation）メカニズムを提供する。ＡＳＡＣメカニズムは、ネットワーク性能をコンプロマイズしないようにするため、初期化段階（例えばシステムブートストラップ）において各ＣｏＳ（クラスオブサービス）にＱｏＳリソースを割り当てる（dimension）。さらに、セッション確立のためにネットワークにオンデマンドで信号を送ることなくセッションリクエストごとにローカルな決定が行われる。クラスごとの（per-class）過剰予約分は、オンデマンドで、すなわち予約量がセッションＱｏＳ要件を満足するのに十分でないときに再計算される。ＡＳＡＣメカニズムはＣｏＳ間で帯域幅を配分することによってＱｏＳの浪費のギャップを埋める。この際、影響を受けるＣｏＳには残りのクラスが使用していないリソースが割り当てし直される（re-dimension）。

上記の機能を効率的に実行するためのサポートとして、実施の一形態によれば、ＡＳＡＣメカニズムは、動的過剰予約スキーム、新規のネットワークリソース管理モデルおよびシングルパスシグナリングプロトコルを実装する。

ＡＳＡＣメカニズムは、ＣｏＳごとに余剰帯域幅（surplus bandwidth）を確保することから成るクラス毎の（per-class）過剰予約を実行することによって、ＱｏＳリソースをオーバプロビジョンする。最初に、初期化段階において、ＡＳＡＣメカニズムはＱｏＳリソースを事前に初期化し、この際、ネットワーク管理者によって定められるかまたは外部メカニズム（例えばＳＬＳコントローラ）から取得される所定のＱｏＳパラメータを考慮に入れてシステムブートストラップにおいて各ＣｏＳへ帯域幅を割り当てる。ＣｏＳがリクエストに応えるために予約された十分なリソースを持っていないときは常に、ＡＳＡＣメカニズムは影響を受けるＣｏＳが将来のリクエストのためにプロビジョンされるように新たな過剰予約量を計算する。過剰予約に起因するリソースの浪費を避けるため、実施の一形態によれば、ＡＳＡＣメカニズムは、残りのＣｏＳの、現在使用されていない帯域幅の過剰予約された割当分の和を用いて影響を受けるＣｏＳ（affected CoS）を再調整するリソース管理スキームにより強化される。どれだけの帯域幅が各ＣｏＳから取り除かれるかを選ぶタスクが、将来のリクエストを受け入れるためにＣｏＳの容量をコンプロマイズすることなく計算される。

ＡＳＡＣメカニズムは、アドミッション制御とＱｏＳを組み合わせることによりシグナリングオーバヘッドを著しく最適化する。この際、オンデマンドのリクエストシグナリングは実行されない。ＣｏＳごとにＱｏＳリソースを初期化するタスクは、ネットワーク性能の最適化を目的として、セッションリクエストを必要とすることなくシステムブートストラップなどの初期化段階において実行される。リソース管理スキームは、ＣｏＳがオンデマンドで再調整されることでブロッキングの可能性を低減する。加えて、実施の一形態によるメカニズムは次のような手順を含む。
・セッションの送信者は、セッションオブジェクトと呼ばれる、各フローのＱｏＳ要件、優先度およびレートを定める。
・各受信者は、送信者からセッションオブジェクトを任意のオフライン手段またはオンライン手段により取得する。
・各受信者は、セッションオブジェクトをセッション確立時間に接続されたネットワーク内のエージェントへ送信する。
・ネットワークエージェントにおけるプロトコルまたはメカニズムは、セッションオブジェクトを用いてセッション経路（送信者から受信者へ）に沿った各ドメインにおけるセッションのフローごとにリソースの割当を要求する。
・ネットワークは、ネットワーク内の出口ルータを検索するためのドメイン間ルーティングプロトコル（例えばＢＧＰ）をサポートする。
・ルータは、IP Routing Alert Option（例えば非特許文献「ＲＦＣ２１１３」参照）を認識しなければならない。

ＡＳＡＣ機能は、エッジルータとコアルータに位置するエージェントによってサポートされる。以後、それぞれＡＳＡＣＥｄｇｅエージェント（ＡＳＡＣ−Ｅ）、ＡＳＡＣＣｏｒｅエージェント（ＡＳＡＣ−Ｃ）と呼ぶ。ＡＳＡＣ−Ｅエージェントは、セッションのアドミッションをコントロールするためにステートフル（statefull）であり、ネットワーク全体にわたるＱｏＳリソースのオーバプロビジョニングとマネジメントをコントロールするオペレーションを開始する。ＡＳＡＣ−Ｅエージェントは、例えば、他のＡＳＡＣエージェントと相互作用し、外部のプロトコルまたはメカニズムとそれぞれ通信するための内部及び外部のインタフェースを実装する。これとは対照的に、実施の一形態によれば、ＡＳＡＣ−Ｃエージェントは低減されたステート（クラスごとまたは入口）であり、信号伝達を受けたときに所要リソースを設定するために内部インタフェースをサポートするのみである。したがって、複雑なリソース制御をエッジノードに行わせて、コアノードをシンプルにすることにより、システムスケーラビリティが実現する。

デフォルト設定により、ＡＳＡＣメカニズムはＱｏＳリソースをオーバプロビジョンするために分散方式で動作する。しかしながら、環境がサポートするＱｏＳアプローチに基づいて、集中方式で動作することも可能である。図１は、異種の（heterogeneous）シナリオにおけるＡＳＡＣエージェントの配置例を示している。ドメインＡは分散方式でリソースをコントロールする。この場合、ＡＳＡＣ−Ｅエージェントはネットワークエージェントとともにエッジノードに置かれており、ＡＳＡＣ−Ｃエージェントはコアノードにある。しかしながら、ドメインＢは集中メカニズムを用いてリソースをコントロールする。この場合、リソースコントローラ（例えば帯域幅ブローカ（Bandwidth Broker））とＡＳＡＣ−Ｅエージェントは同じノード内に置かれる。

集中方式または分散方式とは別に、ＡＳＡＣメカニズムはエンド・ツー・エンド（end-to-end）またはエッジ・ツー・エッジ（edge-to-edge）で動作することもできる。前者の場合、入口ルータにおいてＡＳＡＣをトリガするとともにドメイン間とドメイン内部のセッション接続をコントロールするセッションコントロールメカニズムが提供される。

ＡＳＡＣによってサポートされる機能を実現するため、実施の一形態によれば、次のようなインタフェースが提供される。
・アプリケーションインタフェース：セッションオブジェクトを運ぶリクエストを受信し、その実行結果をフィードバックするために、ＡＳＡＣを外部のメカニズムまたはプロトコルにさらす（expose）ために使用される。例えば、外部のセッションシグナリングプロトコルはこのインタフェースを使用してドメイン内のフローのためのリソースを要求することができるのに対して、ＡＳＡＣメカニズムもそのリクエストが正常に実行されたことを確認するためにそれを利用する。加えて、ＡＳＡＣメカニズムは、新たなユーザがセッションに興味を持っている場合あるいはユーザが別のドメインに移動したことに起因して、進行中のセッションフローのリソースを割り当てし直すための指示を受信することができる。
・ＱｏＳ制御インタフェース：ＭＩＢ（Management Information Base）とインタラクションすることによりＱｏＳ機能について情報を取得するために使用される。例えば、ＡＳＡＣメカニズムは、ＤｉｆｆＳｅｒｖのポリシーまたはＣｏＳごとに予約（リザーブ）された帯域幅量についての情報を検索することができる。加えて、ＡＳＡＣメカニズムは、このインタフェースを使用して、各クラスの（per-class）帯域幅を確保すること、例えばパケットスケジューラを適切に設定することによって、ＱｏＳリソースをオーバプロビジョンする。リソースの再設定も、例えば進行中のフローを別のＣｏＳにマッピングするためにマーカを再設定すること、または適切に実行された予約により、ＡＳＡＣメカニズムによってサポートされる。中央リソースコントローラを持つクラスタにおいて、ＡＳＡＣメカニズムはこのインタフェースを使用して中央コントローラをトリガする。さらに、ＡＳＡＣメカニズムは、ネットワークプロビジョニングまたは例えばリソース情報のクエリのためにＳＬＳコントローラと相互作用することができる。
・通信・経路制御インタフェース：ＡＳＡＣエージェントのオペレーションのサポートとして制御情報を運ぶメッセージを交換するために使用される。さらに、ＡＳＡＣメカニズムは、このインタフェースを使用して利用可能なユニキャストルーティングプロトコル（例えばＯＳＰＦ）と相互作用して、ＲＩＢ（Routing Information Base）において更なる処理のための外部インタフェース（outgoing interface）を検索する。加えて、ネットワークインタフェースがダウンするかどうかは下位プロトコルによって示されるので、ＡＳＡＣメカニズムは、例えばＯＳＦＰとの相互作用を通じて、リルーティングイベントを検出する（例えば非特許文献「J. Moy, “OSPF Version 2", The Internet Engineering Task Force - IETF, RFC2328, Apr 1998」参照）。

図２は、ＡＳＡＣエージェントによってサポートされるインタフェースを示している。ＡＳＡＣエージェント間で制御情報を搬送する交換メッセージは、通信インタフェースを通じて実装される。

以下、実施の一形態によるＡＳＡＣメカニズムによって使用されるメッセージについて説明する。

Ｒｅｓｅｒｖｅ（リザーブ）：このメッセージは、ＡＳＡＣエージェントへ必要な機能を通知し、オペレーションを実行するためのサポートとしてＱｏＳ状態の量を含む。ＡＳＡＣエージェントは、リソースの予約、変更、リリースおよびリフレッシュをサポートする。メッセージ固有フラグは、ＡＳＡＣエージェントの振る舞いをコントロールするものであり、例えばオペレーションを実行してはならない時間を通知する。

Ｒｅｓｐｏｎｓｅ（レスポンス）：要求されたオペレーションが実行されたことを確認し、特定の制御情報（例えば、リソースが設定された経路とその機能）を知らせるために使用される。ノードが、インタフェースがダウンしていることをルーティングプロトコルによって通知されたときは常に、このメッセージはリルーティングイベントが検出されたことを示す固有フラグがローカルに保存された全ての入口ノードへ送信される。リフレッシュの結果として、Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージは、各データ経路のボトルネックエージェントのネットワーク機能についての情報を運ぶ。

実施の一形態によればＡＳＡＣメカニズムは次のような利点を提供する。
・帯域幅を自動的に制御し、コンスタントな人の介入を最小化する。
・マルチキャストアウェアネットワークにおけるマルチキャスト通信を強化する。
・セッション確立時間を削減する。
・シグナリングオーバヘッドを大きく削減する。

本発明の更なる実施形態について詳しく説明する。

ＡＳＡＣメカニズムは、予約、変更、リリースまたはリフレッシュを実行することによって、ネットワーク内におけるＱｏＳリソースを制御する。決定を行うための複雑な処理は境界ルータに押しつけられ、そのオペレーションはリクエストごとの（per-request）シグナリングなく実行される。一方、コアノードは簡単なリソース制御を実行し、そのオペレーションはシグナリングイベントによりトリガされる。ＱｏＳリソースはＡＳＡＣメカニズムが必要性を検出したときに自立性のあるやり方で設定され、従ってコンスタントな外部（つまり人間の）介入を必要としないことで、リソース制御におけるシステムの独立性が増す。

オペレーションを実行するためのサポートを提供するために、各ＡＳＡＣ−Ｅエージェントは、アクティブセッション、フローおよび配信経路のリストを格納する。各アクティブセッションエントリは関連するフローのリストを含み、各フローエントリは、そのＣｏＳ、ビットレート（コミット／ピーク）、送信元アドレス、宛先アドレス、出口アドレス、アクセスアドレスおよび配信経路を保持する。配信経路のリストは、各配信経路を構成するノードの集合を格納する。ここで、数字インデックスキーが各エントリに割り当てられる。さらに、各経路エントリには、対応するボトルネックリンクの容量、サポートされるＣｏＳおよびＱｏＳ特性（例えば閾値と予約帯域幅）が含まれる。ＡＳＡＣメカニズムはローカル外部（outgoing）インタフェースごとに予約状態を格納し、それは利用可能なＣｏＳのリストと、それらの対応する帯域幅予約量および関連するリクエスタである入口ルータのＩＰアドレスを運ぶ。ＡＳＡＣ−Ｃエージェントが低減した状態を有する場合、それらはクラスリソース予約に関係する状態を保持するだけである。

次に、ネットワークをオーバプロビジョンする際にＡＳＡＣメカニズムが実行する機能について説明する。必要なオペレーションを明確にするために、シンプルな環境の完全な初期化について述べる。

１．ＱｏＳ初期化
ＱｏＳリソースは、環境の利用度が高くないことから初期化段階（つまりシステムブートスラップ）においてＡＳＡＣメカニズムにより事前に初期化される。こうして、ＡＳＡＣメカニズムは、所要のシグナリング交換に起因する帯域幅消費と所要の状態操作に起因するオペレーションの処理の点でネットワーク性能をコンプロマイズすることなくＱｏＳリソースを初期化する。実施の一形態によるＱｏＳ初期化において展開されるオペレーションは、シングルパスで（つまり同時に）実行される。その初期化は、利用可能な配信経路を発見し、それらの経路の最小リソース能力を検索し、そして経路ごとに全てのサポートされるＣｏＳをオーバプロビジョンすることから成る。

ＡＳＡＣメカニズムは、ネットワーク管理者によって提供されるかまたは外部コントローラ（例えばＳＬＳコントローラ）から取得される所定のＱｏＳ初期化パラメータに基づいて、リソースを初期化する。ここで、実施の一形態によれば、２つの予約閾値が各ＣｏＳに割り当てられる。ピーク閾値Ｐｔｈは、あるＣｏＳが最初に占有することができる最大帯域幅を（ローカルリンクのパーセンテージの観点で）意味するものであり、コミットされた閾値Ｃｔｈは、そのＣｏＳに保証された最小帯域幅を意味する。加えて、初期化において各ＣｏＳに対して予約されるＰｔｈのシェアである初期化インデックス（Ｉｄｘ）（例えば１／２、１／４など）が指定される。これは、初期化後、各ＣｏＳはそのクラスにおいて予約することが可能な最大帯域幅であるピーク閾値帯域幅を持ち、各クラスはそのクラスにおける最初に予約された量の帯域幅である「予約」帯域幅を持つということを意味する。

ＱｏＳ初期化パラメータに基づいて、各入口ルータ上のＡＳＡＣメカニズムは、全てのインタフェースにおいて各ＣｏＳに関連するＰｔｈのＩｄｘシェアを予約して、リンク容量、サポートされるＣｏＳおよびそれらのリソース能力を運ぶ、初期化を示すフラグ（Ｉ）を有するＲＥＳＥＲＶＥメッセージをブロードキャストする。さらに、外部インタフェースのＩＰアドレスは、配信経路に展開されるノードのリストを作成するためにメッセージに含まれる。ＲＥＳＥＲＶＥ（Ｉ）を受信すると、各ノードは同じ方法でＣｏＳを初期化し、ローカルＱｏＳ能力をメッセージによって運ばれた情報と比較する。ローカル能力が劣っている場合、元のメッセージで運ばれた情報は更新される。その後、ローカルＩＰが配信経路リストに追加され、ＲＥＳＥＲＶＥ（Ｉ）メッセージを受信したインタフェース以外の全てのインタフェースにおいてメッセージがブロードキャストされる。このタスクは、到来インタフェースのＩＰアドレスがメッセージによって運ばれた配信経路リストに記載されているかどうかをチェックすることにより実行される。メッセージが出口ルータに到達すると、ＡＳＡＣメカニズムがエンド・ツー・エンドで動作する場合には出口ノードはＱｏＳリソースを同じ方法で初期化する。その他の場合（エッジ・ツー・エッジで動作する場合）、ドメイン間リンクにおけるリソースは別々にコントロールされるので、リソース初期化は行われない。その後、配信経路リスト、リソース能力およびオペレーションの成功を確認するコードを運ぶＲＥＳＰＯＮＳＥメッセージが作成され、ＲＥＳＥＲＶＥ（Ｉ）の送信元（つまり入口ノード）に向けて送信される。ＲＥＳＰＯＮＳＥメッセージが受信されると、その入口ノードは経路リストとＱｏＳ情報を更新する。

図３は、一般的な環境においてＱｏＳリソースを初期化するためのオペレーションを示している。最初に、入口ノードＩ１およびＩ２にあるＡＳＡＣ−Ｅエージェントは、ＱｏＳ初期化パラメータに基づいて各ローカル外部インタフェースにＣｏＳをプロビジョンする。その後、ＡＳＡＣ−Ｅは、リンク容量、全てのサポートされるＣｏＳおよびそれらのリソース能力、配信経路リストを運ぶＲＥＳＥＲＶＥ（Ｉ）を作成し、それをブロードキャストする。各ＡＳＡＣ−Ｃエージェントはメッセージを受信すると、同じようにＱｏＳリソースをプロビジョンし、配信経路リストを更新し、適用可能な場合にはＣｏＳリソース能力を更新し、そのメッセージをダウンストリームに伝達する。ＲＥＳＰＯＮＳＥメッセージを受信した後、Ｉ１とＩ２は経路情報とそのリソース能力を適宜更新する。図３に提供されたシナリオにおいて、Ｉ１とＩ２によって発見された配信経路をそれぞれの経路テーブルに示す。ただし、簡単のため、テーブルにはリソース能力は示されていない。

２．過剰予約メカニズム（Over-reservation Mechanism）
過剰予約メカニズムは、主な目的として、選択されたＣｏＳの過負荷予約を更新するために帯域幅の余剰割当分（surplus share）を計算する必要がある。式（１）に示されている関数は、将来のリクエストに備えて選択されたＣｏＳを過剰予約（オーバリザーブ）するべく、要求された帯域幅に追加するための帯域幅量を計算するものである。選択された配信経路（リソースリクエストで指示された入口ノードから出口ノードへ向かう経路）の利用可能なＱｏＳ能力の情報に基づいて、そのボトルネックリンクに関して、ＡＳＡＣは次のように機能する。実施の一形態による関数は、ＣｏＳが使用している帯域幅とそのＰｔｈとの間の利用率（utilisation ratio）に対して、利用可能な帯域幅量（リクエストによって要求される帯域幅も考慮する）を掛けることによって過剰予約帯域幅を計算する。Ｂｏｖ（ｉ）＞０なら成功であり、その他の場合には、そのクラスはその閾値を超えた過負荷状態にあることがわかる。

ここで、
・Ｂｏｖ（ｉ）：クラスｉの過剰予約帯域幅（over-reservation bandwidth）。
・Ｂｕ（ｉ）：クラスｉが使用中の帯域幅。
・Ｂｒｑ（ｉ）：クラスｉが要求する帯域幅。
・Ｂｒｖ（ｉ）：クラスｉに予約（リザーブ）された帯域幅。
・Ｐｔｈ（ｉ）：クラスｉのピーク閾値。

複数の出口ノードと、結果的にブランチノードとから構成されるマルチキャストツリーの場合、ツリーの入口ルータとリクエストのセッションオブジェクトにおいて指示された出口ルータとを関連付ける経路が最初に選択されなければならない。ＡＳＡＣは入口ルータに格納された経路状態に基づいて処理するための配信経路を選択することができる。この場合、マルチキャストツリーは入口から出口への配信経路の集合として格納される。

ＣｏＳが過剰予約できない場合（Ｂｏｖ（ｉ）≦０）、ＡＳＡＣはクラスに既に割り当てられたＱｏＳリソースの再調整を試みる。これは、影響を受けるクラスのＰｔｈを残りのクラスの帯域幅の未使用であって過剰予約された割当分（シェア）を用いてプロビジョンすることにより行われる。式（２）に示されている関数は、選択された配信経路におけるボトルネックリンクのＱｏＳ能力の情報を考慮して、ＣｏＳに対して予約された帯域幅と使用中の帯域幅との比率から成る帯域幅インデックスを計算する。関数（３）は、ピーク閾値と、クラスの予約帯域幅またはコミットされた閾値（Ｃｔｈ）である帯域幅リファレンスとの比率から成る閾値インデックスを計算する。

予約された帯域幅は、それがＣｔｈを超える場合に帯域幅リファレンスへ割り当てられる。その他の場合にはＣｔｈが帯域幅リファレンスへ割り当てられる。このようにして、少なくともクラスのコミットメントは保証されるので、ＡＳＡＣはスタベーション（枯渇）とＱｏＳバイオレーションの両方を避けることができる。さらに、この閾値ベースのスキームにより、ＡＳＡＣは、将来の接続要求がこのリクエストに対してあまりにも多くのネットワーク容量が予約されたことで利用できない帯域幅によりブロックされる可能性があるという過剰予約に起因する共通の問題（例えば非特許文献「K. Lu, G. Xiao, and I. Chlamtac, “Analysis of blocking probability for distributed lightpath establishment in WDM optical networks", IEEE/ACM Trans, Netw. 13, 1, Feb, 2005, 187-197」参照）を、ＣｏＳの再調整を実行することによって解消することができる。

影響を受けるＣｏＳに追加される各ＣｏＳの帯域幅の割当量（シェア）は、帯域幅インデックスとピーク閾値インデックスの平均値に対して、ピーク閾値から帯域幅リファレンスを差し引いて得られる帯域幅量を掛けることから成る関数（４）によって与えられる。最後に、関数（５）は、影響を受けるクラスを再調整するための帯域幅量を与える。ＣｏＳの間でリソースを再調整するための手順は次のようになる。影響を受けるｉ以外のローカルにサポートされた各ＣｏＳｊ（ｊ∈ｃ＝｛１，．．．，ｎ｝，ｊ≠ｉ）について、ＡＳＡＣは最初に関数（２）を計算し、次に関数（３）を計算する。その後、ＡＳＡＣは関数（４）を計算して、影響を受けるＣｏＳのＰｔｈの現在値に関数（５）の結果を加える。

ここで、
Ｂ_Ｉｄｘ（ｉ）はクラスｉの帯域幅インデックスであり、
Ｐｔｈ_Ｉｄｘ（ｉ）はクラスｉのピーク閾値インデックスであり、
Ｂｒｌ_Ｐｔｈ（ｉ）はクラスｉのピーク閾値からリリースするための帯域幅であり、
Ｐｔｈ（ｉ）はクラスｉのピーク閾値であり、
Ｂｒｖ（ｉ）はクラスｉに対して予約された帯域幅であり、
Ｂｕ（ｉ）はクラスｉが使用中の帯域幅であり、
Ｂｒｅｆ（ｉ）はクラスｉの帯域幅リファレンス（クラスｉの予約帯域幅またはコミットされた帯域幅）である。

図４は、入口ルータにおいてＡＳＡＣメカニズムによって実行されるオペレーションの状態図を示している。セッションオブジェクト（Ｓｏｂｊ）と宛先の出口ルータのＩＰアドレスを運ぶセッションリクエストＲｉを受信するときはいつでも、ＡＳＡＣメカニズムはアドミッション制御（admission control）を実行する（状態１）。ローカル情報に基づいて、選択された配信経路において利用可能な帯域幅がリクエスタフロー（requester flow）を受け入れるのに十分な場合にはＡＳＡＣメカニズムはＲｉを受理し、状態を更新してリクエスタアプリケーション（requester application）をトリガする（状態２）。その他の場合（つまりフローを受け入れるのに十分なリソースを持たない場合）には、ＡＳＡＣメカニズムは選択されたＣｏＳに対して新たな過剰予約量（over-reservation）を計算する（状態３）。Ｂｏｖ＞０の場合、ＡＳＡＣメカニズムは選択されたＣｏＳの現在の予約量をＢｏｖ＋Ｂｒｑに更新し、配信経路にリソースの更なる再設定のシグナルを送る。その他の場合、ＡＳＡＣメカニズムはＣｏＳ間でリソースを再調整する。リソースの再調整が成功裏に終わった後、クラスのＰｔｈは更新され、ＡＳＡＣメカニズムは再びＲｉを処理する。すると過剰予約は成功する。リソースの再調整が失敗に終わった場合（Ｒｄｊ＜０）、ＡＳＡＣメカニズムはＲｉを拒否してリクエスタアプリケーションをトリガする。

ＡＳＡＣメカニズムは、ソフトステート（soft-state）によって各入口ルータにおいてリソース能力の情報を保持することにより、ＱｏＳバイオレーション状態（例えば、経路に沿ったあるリンクによってサポートされない過剰予約帯域幅を計算するとき）を避けることができる。それ故、実施の一形態によれば、ＡＳＡＣメカニズムは定期的にＲＥＳＥＲＶＥメッセージを各配信経路に沿って送信し、予約をリフレッシュすることに加え、ボトルネックリンクのＱｏＳリソース能力の情報（リンク容量と、サポートされる各ＣｏＳについてのピーク閾値及びコミットされた閾値と予約帯域幅）を収集する。

次に、シンプルなシナリオにおいてＱｏＳリソースをオーバプロビジョンし、かつ管理する際の実施の一形態によるＡＳＡＣの機能について説明する。１つの入口ルータと３つの出口ルータから成り、ＡＳＡＣメカニズムがエッジ・ツー・エッジで動作するように構成されたネットワークについて説明する。全てのセッションリクエストのフローはＡＦクラスにマッピングされ、簡単のためＩ−Ｃ１−Ｅ１（経路０）から成る同じ配信経路を共有する。

図５は、ＱｏＳリソースが既に述べたように前もって初期化された環境を示している。クラスＡＦ、ＥＦおよびＢＥのＰｔｈはそれぞれ４０％、３０％および３０％であるとし、同じクラスのＣｔｈはそれぞれ２０％、１５％および１５％であるとする。テーブルａ）は、ノードＩにおけるＡＳＡＣ−Ｅエージェントによって保持される経路を知らせるものであり、インデックスキー（経路）、経路を構成するノードの集合（ノード）およびミニマムリンク（つまりボトルネックリンク）のリソース能力（resource capability）から構成されている。後者は、リンク容量（Ｍｉｎ．Ｌｉｎｋ（単位Ｍｂ／ｓ））と、サポートされた各ＣｏＳ（クラス／Ｐｔｈ（単位Ｍｂ））において使用中の帯域幅と予約された帯域幅（単位Ｍｂ）とから成る。テーブルｂ）〜ｆ）は、ネットワークリンクのリソース能力、すなわち各ＣｏＳに対する使用帯域幅（Ｍｂ）と予約帯域幅（Ｍｂ）を通知する。

Ｒ０〜Ｒｎ−１からのセッションリクエストが受信される限り、ＡＳＡＣメカニズムはネットワークリソースを割り当て、テーブルを適宜更新する（これらのイベントは図５には示されていない）。

図６は、選択された経路がセッションリクエストを受け入れるのに十分なリソースを持たないときに、ＣｏＳに対して新たな過剰予約量を計算するためのオペレーションを示している。ビットレートが２Ｍｂで宛先がＥ１であり、ＡＦクラスにマッピングされる、フローＦｎによって構成されるセッションを考える。ＡＳＡＣメカニズムは、セッションリクエストＲｎを受信すると（イベントａ）、経路０はＡＦに利用可能な１Ｍｂを有し、経路１は利用可能なリソースを持っていないことから、経路０と経路１はセッションリクエストＲｎに応じるのに十分な利用可能なリソースを持っていないことがわかる。このため、ＡＳＡＣメカニズムはルータＩにおいてＡＦクラスに対して新たな過剰予約量を計算する（イベントｂ）。本例の場合、Ｂｏｖ（ＡＦ）＝３．５Ｍｂである。その後、ＡＳＡＣメカニズムはルータＩにおける経路情報を更新し（イベントｃ）、ＡＦ予約状態（Ｂｒｖ←Ｂｏｖ＋Ｂｒｑ）を１１．５Ｍｂに更新する（イベントｄ）。Ｒｎは受理され、この新たな予約を更新するためにＲＥＳＥＲＶＥメッセージがＥ１に向けて送信される（イベントｅ）。エージェントＣ１はＲＥＳＥＲＶＥメッセージを受信した後、現在の予約状態を適宜更新する（イベントｆ）。シグナルを受け取った後、Ｅ１はオペレーションが正常に終わったことを確認するＲＥＳＰＯＮＳＥメッセージをルータＩに向けて送信する（イベントｇ）。

図６において、ボトルネックリンクＣ１−Ｅ１に対して使用帯域幅は５で、予約帯域幅は６であることが分かる。このことは、予約帯域幅はリクエストをカバーするのに十分ではなく、それ故、予約帯域幅はこれに要求量２と計算された過剰量３．５とを加えて、予約帯域幅が１１．５という結果になるようにすることによって更新されることを意味する。予約帯域幅に対して要求量（Ｂｒｑ）と計算された過剰量（Ｂｏｖ）とを加えるこのアプローチは、過剰予約が実行されることを保証する実施の一形態による１つのアプローチである。

更なる実施形態によれば、要求量２と計算された過剰量３．５とを、図６に示すように、既に予約済みの帯域幅にではなく、現在使用中の帯域幅に加えて、対応する結果量を新たな予約量として予約することも可能である。この結果、予約帯域幅は１１．５の代わりに、５＋２＋３．５＝１０．５となるが、計算された過剰量Ｂｏｖは更なるリクエストについて利用可能であることが保証される。２のリクエストが認められ、現在使用中の５に加えられたとしても過剰量３．５はまだ残るからである。

計算された過剰量は同じようにして、要求量２と計算された過剰量３．５とを既に予約済みの帯域幅１０に加える（この結果１５．５が得られる）ことによって、あるいは（２＋３．５）を現在使用中の帯域幅５に加える（結果的に得られる予約帯域幅は１０．５）ことによって、経路Ｉ−Ｃ１の予約を変更するために使用することもできる。後者のケースでは、予約帯域幅の変更は、現在使用中の帯域幅と要求された帯域幅と計算された過剰量とを加えたものが、現在予約されている帯域幅より大きい場合に実行することができるに過ぎない。

図７は、過剰予約の計算が失敗したときにＡＳＡＣがＣｏＳ間でリソースを再調整するように働くシナリオを示している。追加の３Ｍｂのリソースを要求するＲｎ＋ｙを受信した後（イベントａ）、ＡＳＡＣは経路０に利用可能なリソースが存在しないこと、さらにはＰｔｈを超過するので過剰予約（over-reservation）が失敗する（Ｂｏｖ（ＡＦ）＜０）ことを認識する（イベントｂ）。次に、ＡＳＡＣはリソース再調整をし、クラスごとの（per-class）値を取得する（イベントｃ）。続いてＡＳＡＣメカニズムは、ＡＦのＰｔｈに対して再調整計算の結果である総和（ΣＢｒｌ_Ｐｔｈ）を加え、残りのクラスのＰｔｈを適宜減らす（イベントｄ）。

図７に示された具体例に関しては、最初に式（２）に基づいてクラスＥＦの帯域幅インデックスが計算される。その結果は（４．５−０）／４．５＝１である。

次に、クラスＥＦの閾値インデックスが計算される。コミットされた閾値は所与の例ではピーク閾値の１５％、つまり６０の１５％＝９である。これは予約帯域幅４．５よりも大きい。従って、式（３）は（１８−９）／１８＝０．５になる。

式（４）に基づいて、帯域幅インデックスと閾値インデックスの平均（０．７５である）に対し、ピーク閾値と帯域幅リファレンスの差分が掛けられる。つまり式（４）は（（１＋０．５）／２）＊（１８−９）＝６．７５になる。これはクラスＥＦから推定され、クラスＡＦに加えることができる値である。

クラスＢＦに対しても同様の計算が行われ、その結果、３．７３という量が得られる。式（５）に基づいてクラスＡＦに加えられる結果の帯域幅は６．７５＋３．７３＝１０．４８になる。

経路０でサポートされるＣｏＳの間での再調整の後、ＡＳＡＣは、図８に示すようにＲｎ＋ｙを処理する。Ｐｔｈはいまや十分なリソースでプロビジョンされるので、過剰予約量の計算は成功する（イベントａ）。その後、ＡＳＡＣはＩにおいて予約状態を更新し（イベントｂ）、ＲＥＳＥＲＶＥメッセージをＥ１に向けて送信する（イベントｃ）。信号が伝わると、Ｃ１は予約を適宜更新し（イベントｄ）、ＲＥＳＥＲＶＥメッセージをＥ１に向けて伝達する（イベントｅ）。続いてＥ１はオペレーションの成功を確認するＲＥＳＰＯＮＳＥメッセージをＩに向けて送信する（イベントｆ）。

実施の一形態によれば、新たな過剰予約は、計算された過剰予約量（ここでは５．８）と要求量ｔを加えたものを、現在の使用量に加えることによって実行することができる。あるいはそれは現在予約済みの量に加えられることがある。再調整後に新たな過剰予約の試みに十分な帯域幅が存在する場合には、新たな（過剰）予約は成功する。

実施の一形態によれば、リソースの再調整値の計算は、考慮している経路のボトルネックコネクションにおけるパラメータに基づいて実行される。

実施の一形態によれば、クラス間のリソースの再調整後に、もう一度、新たなパラメータに基づいて過剰予約の実行が試みられる。その新たなパラメータに基づいて成功する場合には、過剰予約が実行される。

上記の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、あるいはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実施することができることは当業者であれば理解できよう。本発明の実施形態に関連して説明したモジュールおよび機能は、全体的または部分的に、本発明の実施形態に関連して説明した方法の通りに動作するように適切にプログラムされたマイクロプロセッサまたはコンピュータによって実現することができる。本発明の実施形態を実現する装置は、例えば、本発明の実施形態で説明した帯域幅設定を実行することが可能なように適切にプログラムされたネットワークにおけるノードその他の構成要素（例えばルータなど）を構成することができる。

本発明の実施の一形態として、データキャリアに格納された、あるいは他の方法で記録媒体もしくは伝送リンクといった何らかの物理的手段によって具現化されたコンピュータプログラムであって、コンピュータが上記実施形態に従って動作することを可能にするコンピュータプログラムが提供される。

本発明の実施形態は、例えばネットワークのノード若しくはネットワークの他のエンティティであって上記の帯域幅設定メカニズムに従って動作するようにプログラムされたものによって実現することができる。

本発明の実施形態を使用することができるシナリオを示す図である。本発明の実施の一形態によるノードによって使用されるインタフェースを示す図である。本発明の実施の一形態による初期化の説明図である。本発明の実施の一形態によるメカニズムの状態図である。本発明の実施の一形態による初期化リソースを示す図である。本発明の実施の一形態による過剰予約量の計算の説明図である。本発明の実施の一形態によるリソースの再調整の説明図である。本発明の実施の一形態により更新されたオーバプロビジョニングの説明図である。

符号の説明

Ｃ１〜Ｃ４コアノード
Ｅ１〜Ｅ３出口ノード
Ｉ、Ｉ１及びＩ２入口ノード

Claims

所定のＱｏＳ（通信品質）パラメータを考慮して、各ＣｏＳ（クラスオブサービス）に対してある帯域幅を初期化段階において割り当てるステップであって、全帯域幅の一部をピーク閾値として各ＣｏＳへ割り当てるサブステップと、割り当てられたピーク閾値の一部を当該ＣｏＳの予約帯域幅として予約するサブステップとを含むステップと、
各ＣｏＳにおける現在使用中の帯域幅を保持するステップであって、あるＣｏＳの帯域幅に対する任意のリソースリクエストは、要求された帯域幅と現在使用中の帯域幅とを加えたものが前記予約帯域幅を超えない限りにおいて許可されるものである、ステップと、
あるＣｏＳにおいてリソースリクエストが受信され、該ＣｏＳが該リクエストを受け入れるために予約された十分な帯域幅を有しない場合には、影響を受ける該ＣｏＳに対して、将来のリクエストのために少なくとも過剰予約量Ｂｏｖ（ｉ）の過剰帯域幅が存在するような帯域幅がオーバプロビジョンされるように過剰予約量Ｂｏｖ（ｉ）を計算するステップであって、ここで、前記帯域幅Ｂｏｖ（ｉ）は、前記影響を受けるＣｏＳへ割り当てられたピーク閾値に関して前記リソースリクエストが持つ有意度に基づいて計算されるものであり、該有意度は、前記影響を受けるＣｏＳにおけるピーク閾値から使用帯域幅と要求された帯域幅とを差し引いて前記ピーク閾値で割った値に基づいて計算されるものである、ステップと
を含む、クラスベースのネットワークにおいて帯域幅をオーバプロビジョンすることにより帯域幅を設定する方法。
前記帯域幅Ｂｏｖ（ｉ）は、前記影響を受けるＣｏＳにおいて使用されている帯域幅へ前記リソースリクエストの前記ピーク閾値に関する前記有意度を掛けた値に基づいて計算されるものである、請求項１に記載の方法。
追加される帯域幅Ｂｏｖ（ｉ）は、

に基づいて計算されるものであり、
ここで、Ｂｏｖ（ｉ）はクラスｉの過剰予約帯域幅であり、
Ｂｕ（ｉ）はクラスｉが使用する帯域幅であり、
Ｂｒｑ（ｉ）はクラスｉが要求する帯域幅であり、
Ｂｒｖ（ｉ）はクラスｉに対して予約された帯域幅であり、
Ｐｔｈ（ｉ）はクラスｉのピーク閾値であり、
過剰予約はＢｏｖ（ｉ）＞０のときに成功となるものである、請求項１に記載の方法。
新たな過剰予約の計算が失敗した場合には、過剰予約が失敗した、影響を受けるＣｏＳのピーク帯域幅を、その他の１つ以上のクラスオブサービスの未だ利用可能な帯域幅の割当を用いて再調整するステップを更に含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
前記その他のクラスオブサービスのそれぞれについて、その他のクラスのピーク閾値から削減できる、未だ利用可能な帯域幅の一部の値を計算するステップであって、未だ利用可能な帯域幅は、そのクラスの予約帯域幅またはコミットされた帯域幅のいずれかをそのクラスのピーク閾値から差し引いた値に基づいて計算されるものである、ステップと、
前記その他のクラスのピーク帯域幅から、計算された未だ利用可能な帯域幅の一部の値を削減するステップと、
前記その他のクラスオブサービスの帯域幅の削減量を、過剰予約が失敗したクラスオブサービスへ加えるステップと
を更に含む請求項４に記載の方法。
前記ピーク帯域幅から削減される前記一部の値は、予約帯域幅の実際の使用程度を考慮する帯域幅インデックスに基づいて計算されるものであり、それにより、使用程度が大きくなるほど調整のために使用できる該一部の値は小さくなるものであり、及び／または、
前記ピーク帯域幅から削減される前記一部の値は、予約帯域幅またはコミットされた帯域幅がピーク閾値にどの程度近いかを考慮する閾値インデックスに基づいて計算されるものであり、それにより、ピーク閾値に近いほど調整のために使用できる該一部の値は小さくなるものである、
請求項５に記載の方法。
前記ピーク帯域幅から削減される前記一部の値は、予約帯域幅と使用帯域幅との差分を該予約帯域幅で割ることにより計算される帯域幅インデックスに基づいて計算されるものである、請求項５または６に記載の方法。
前記ピーク帯域幅から削減される前記一部の値は、ピーク閾値と予約帯域幅またはコミットされた帯域幅のいずれかとの差分をそのピーク閾値で割ることによって計算される閾値インデックスに基づいて計算されるものである、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
前記一部の値は、前記帯域幅インデックスと前記閾値インデックスとの組み合わせに基づいて計算されるものである、請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。
クラス（ｉ）に対する再調整量Ｐｔｈ（ｉ）は、

に基づいて計算されるものであり、
ここで、Ｂ_Ｉｄｘ（ｉ）はクラスｉの帯域幅インデックスであり、
Ｐｔｈ_Ｉｄｘ（ｉ）はクラスｉのピーク閾値インデックスであり、
Ｂｒｌ_Ｐｔｈ（ｉ）はクラスｉのピーク閾値からリリースされる帯域幅であり、
Ｐｔｈ（ｉ）はクラスｉのピーク閾値であり、
Ｂｒｖ（ｉ）はクラスｉに対して予約された帯域幅であり、
Ｂｕ（ｉ）はクラスｉが使用する帯域幅であり、
Ｂｒｅｆ（ｉ）はクラスｉの帯域幅リファレンス（クラスｉの予約帯域幅またはコミットされた帯域幅）である、請求項４〜９のいずれか一項に記載の方法。
所定のＱｏＳ（通信品質）パラメータを考慮して、各ＣｏＳ（クラスオブサービス）に対してある帯域幅を初期化段階において割り当てるモジュールであって、前記割り当ては、全帯域幅の一部をピーク閾値として各ＣｏＳへ割り当てることと、割り当てられたピーク閾値の一部を当該ＣｏＳの予約帯域幅として予約することとを含むものである、モジュールと、
各ＣｏＳにおける現在使用中の帯域幅を保持するモジュールであって、あるＣｏＳの帯域幅に対する任意のリソースリクエストは、要求された帯域幅と現在使用中の帯域幅とを加えたものが前記予約帯域幅を超えない限りにおいて許可されるものである、モジュールと、
あるＣｏＳにおいてリソースリクエストが受信され、該ＣｏＳが該リクエストを受け入れるために予約された十分な帯域幅を有しない場合には、影響を受ける該ＣｏＳに対して、将来のリクエストのために少なくとも過剰予約量Ｂｏｖ（ｉ）の過剰帯域幅が存在するような帯域幅がオーバプロビジョンされるように過剰予約量Ｂｏｖ（ｉ）を計算するモジュールであって、ここで、前記帯域幅Ｂｏｖ（ｉ）は、前記影響を受けるＣｏＳへ割り当てられたピーク閾値に関して前記リソースリクエストが持つ有意度に基づいて計算されるものであり、該有意度は、前記影響を受けるＣｏＳにおけるピーク閾値から使用帯域幅と要求された帯域幅とを差し引いて前記ピーク閾値で割った値に基づいて計算されるものである、モジュールと
を備える、クラスベースのネットワークにおいて帯域幅をオーバプロビジョンすることにより帯域幅を設定する装置。
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法を実行する手段を更に備える請求項１１に記載の装置。
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法をコンピュータに実行させることを可能にするコンピュータプログラム。