JP2000101608A - シェ―ピング方法、そのようなシェ―ピング方法を実現するシェ―ピング装置、ならびにそのようなシェ―ピング装置を含む通信ネットワ―ク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力データパケット速度の入力データフロー
を出力データパケット速度の出力データフローに変換す
るためシェーピング方法を提供すること。 【解決手段】シェーピング方法は、入力データパケット
速度の将来の入力データパケット速度の値を決定するス
テップと、入力データフローのデータパケット数に関連
するバッファ占有率の値を決定するステップと、将来の
入力データパケット速度の値とバッファ占有率の値に応
じて出力データパケット速度の値を決定するステップ
と、さらに所定のピークデータパケット速度と所定の最
低データパケット速度に応じて出力データパケット速度
の値を決定するステップとを含む。これにより、所定の
最低データパケット速度に従って所定の最低保証帯域幅
をサービスに与え、所定のピークデータパケット速度に
従って制限される余分の帯域幅までの使用を可能にする
サービスカテゴリをサポートできるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１のプリア
ンブルに記載の入力データパケット速度を有する入力デ
ータフローを出力データパケット速度を有する出力デー
タフローに変換するシェーピング方法、請求項９のプリ
アンブルに記載のそのようなシェーピング方法を実現す
るシェーピング装置、ならびに請求項１０のプリアンブ
ルに記載のそのようなシェーピング装置を含む通信ネッ
トワークに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍ、Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌ ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ「Ｔｒａｆｆｉｃ Ｍａｎａｇ
ｅｍｅｎｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ」Ｖｅｒｓｉ
ｏｎ4．０ ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍ／９５−００１３Ｒ１
０、１９９６年２月の５．５節 Ｔｒａｆｆｉｃ Ｓｈ
ａｐｉｎｇ、４１頁に記載されているように、トラフィ
ックシェーピングは、あるコネクション上のセルストリ
ームのトラフィック特性を変更して、サービス品質の目
標に合致しながらよりよいネットワーク効率を達成する
かまたは後続のインタフェースでの適合性を保証する機
構である。トラフィックシェーピングは、あるコネクシ
ョン上のセルのシーケンスの完全性を保持する。トラフ
ィックシェーピングの例は、時間的に適当な間隔のセル
の配置およびセルスケジューリングポリシーによる平均
セル速度の低減、バースト長の制限、セル遅延変動の低
減などである。

【０００３】また、ビデオトラフィックのバースト性を
低減するシェーピング方法も提案されている。実際、通
信ネットワークに含まれているシェーピング装置によっ
て実現されているシェーピング方法は、例えば、Ｅｌｓ
ｅｖｉｅｒ ＳｃｉｅｎｃｅＢ．Ｖ．のＣｏｍｐｕｔｅ
ｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ２１（１９９８）
ｐｐ．６４４−６５３に発表されたＪｉｎ−ｓｏｏ Ｋ
ｉｍおよびＪａｅ−ｋｙｏｏｎ Ｋｉｍの論文「Ａｄａ
ｐｔｉｖｅ ｔｒａｆｆｉｃ ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ ｆ
ｏｒ ｌｉｖｅ ＶＢＲ ＭＰＥＧ ｖｉｄｅｏ ｓｅ
ｒｖｉｃｅ」から当技術分野ですでに知られている。

【０００４】上記の論文では、ビジュアルレクチャやテ
レビジョンニュースなどのライブビデオアプリケーショ
ンで効果的に使用できるオンラインソーストラフィック
平滑化方法が提案されている。実験の結果から、その提
案された方式は、送信速度を最大限に平滑化するような
動的な形で設計されており、所与のビデオストリームの
ピーク速度、時間的変動、および有効帯域幅を低減する
のに有効であることが示されている。上記の論文の第２
節に記載されているシステムモデルによれば、この方法
は、入力データパケット速度を有する入力データフロー
を出力データパケット速度を有する出力データフローに
変換する。実際、このシステムモデルは上記の論文では
送信側バッファと呼ばれるバッファを含んでおり、そこ
に送信元から送信された入力データフローの受信データ
パケットが入れられる。バッファリングされたデータパ
ケットは、以下で出力データパケット速度と呼ぶ送信速
度で溢れ出て、それによって出力データフローが与えら
れる。

【０００５】上記の論文の第３節には、上記の論文のビ
デオ平滑化方法は出力データパケット速度ならびにバッ
ファのバッファ占有率の過去の情報に依存することが記
載されている。さらに、以下でシェーピング装置と呼ぶ
システムモデルは、入力データパケット速度の以前の値
の線形結合を使用して将来の入力データパケット速度を
効率的に推定するためにＬ次線形予測装置を含んでい
る。

【０００６】このようにして、従来技術の文献のシェー
ピング方法はとりわけ、入力データパケット速度の将来
の入力データパケット速度の値を決定するステップと、
受信されバッファリングされた入力データフローのデー
タパケット数に関連するバッファ占有率の値を決定する
ステップと、とりわけ将来の入力データパケット速度の
値とバッファ占有率の値に応じて出力データパケット速
度の値を決定するステップとを含む。

【０００７】上記の論文に記載されているように、ビデ
オ平滑化方法は可変ビットレートＶＢＲ ＭＰＥＧビデ
オサービスをサポートしている。

【０００８】ただし、入力データフローの所定の最低デ
ータパケット速度に従って所定の最低保証帯域幅をサー
ビスに与え、この所定の最低保証帯域幅を超え所定のピ
ークデータパケット速度に従って制限される余分の帯域
幅の使用を可能にするサービス品質カテゴリは、従来技
術の方法ではサポートされない。そのようなサービスカ
テゴリは、例えば保証フレーム速度ＧＦＲサービスカテ
ゴリである。このサービスカテゴリはサービスに最低保
証帯域幅を与えながらユーザにこの保証帯域幅よりも速
い速度で送信することを可能にする。最低保証帯域幅の
一部であるデータパケットが宛先に送達されている間、
この保証帯域幅の一部ではないデータパケットはネット
ワーク内の未予約帯域幅の量に従ってベストエフォート
ベースで宛先に送達される。そのようなＧＦＲサービス
のためのトラフィック契約はデータフローごとの最低セ
ル速度ＭＣＲとピークセル速度の定義を含む。以下で最
低データパケット速度と呼ばれるそのような最低セル速
度ＭＣＲは、例えばセル／秒で表される。この最低デー
タパケット速度による最低保証帯域は、契約に従う確立
された各データフローについて任意の時点で保証され、
かつデータフローのコネクション設定時に決定される最
低帯域幅である。以下でピークデータパケット速度と呼
ばれるそのようなピークセル速度は契約に従って許され
る最高送信速度である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、シ
ェーピング方法と、上記の知られている通信ネットワー
クなどの通信ネットワーク内でそのようなシェーピング
方法を実現するシェーピング装置であるが、上記の欠点
を有しない、すなわち、入力データフローの入力データ
パケット速度のバースト性を低減しながら、入力データ
フローの所定の最低データパケット速度に従って所定の
最低保証帯域幅をサービスに与え、この所定の最低保証
帯域幅を超え所定のピークデータパケット速度に従って
制限される余分の帯域幅の使用を可能にするサービス品
質カテゴリをサポートするシェーピング装置を提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、請求項１に記載のシェーピング方法、請求項９に
記載のそのようなシェーピング方法を実現するシェーピ
ング装置、ならびに請求項１０に記載のそのようなシェ
ーピング装置を含む通信ネットワークによって達成され
る。

【００１１】実際、シェーピング方法は、やはり所定の
ピークデータパケット速度と所定の最低データパケット
速度に応じて出力データパケット速度の値を決定するス
テップをさらに含む。このようにして、契約による入力
データフローの最低データパケット速度が、出力データ
パケット速度の値を決定するために考慮される。出力デ
ータパケット速度の値によって、シェーピング方法が、
データフローによる最低保証帯域幅を保証できる。さら
に、シェーピング装置は、帯域幅がネットワーク内で使
用できる場合に最低保証帯域幅を超える余分の帯域幅の
使用を許可できるが、そして、所定のピークデータパケ
ット速度に従って余分の帯域幅の使用を制限することも
できる。

【００１２】前述したように、最低データパケット速度
は、入力データフローに対して保証されるデータパケッ
ト速度であるということに留意する必要がある。これ
は、入力データフローの入力データパケット速度の最低
値がこの最低データパケット速度に等しいという意味で
はない。実際、入力データパケット速度はこの最低デー
タパケット速度より小さい場合があるが、この入力デー
タフローに対して最低データパケット速度は常に保証さ
れている。

【００１３】

【発明の実施の形態】将来の入力データパケット速度の
値を決定するステップの考えられる実施態様は、入力デ
ータパケット速度の平均入力データパケット速度の値を
決定することである。これを請求項２に記載する。

【００１４】入力データパケット速度のバースト性を低
減する簡単な解決策は、出力データパケット速度の値を
決定するために平均入力データパケット速度の上記の値
を使用することである。この解決策によって入力データ
パケット速度のバースト性は制限されるが、シェーピン
グ装置に含まれるバッファの占有率は増大し制御できな
くなる。したがって、バッファの占有率に関する２つの
しきい値、すなわち、所定の最小バッファ占有率と所定
の最大バッファ占有率とが事前決定される。

【００１５】バッファ占有率の値が所定の最小バッファ
占有率より小さいかまたは所定の最小バッファ占有率と
事実上等しい場合、シェーピング装置は少なくとも最低
保証データパケット速度に等しい出力データパケット速
度でバッファを溢れさせることができる。ただし、より
大きい入力データパケット速度が予想されると、すなわ
ち、将来の入力データパケット速度のより大きい値が決
定されると、この将来の入力データパケット速度に従っ
てバッファを溢れさせる必要がある。このようにして、
バッファ占有率の値が所定の最小バッファ占有率より小
さいかまたはそれと等しい場合、シェーピング方法は、
所定の最低データパケット速度または将来の入力データ
パケット速度のうち最大の速度を使用して出力データパ
ケット速度の値を決定するステップの構成をさらに含
む。これを請求項３に記載する。

【００１６】さらに、バッファ占有率が所定の最小バッ
ファ占有率と所定の最大バッファ占有率との間にある場
合に、シェーピング方法は、バッファ占有率の値に正比
例し最低データパケット速度とピークデータパケット速
度の間に収まる関数を使用して出力データパケット速度
の値を決定するステップの構成をさらに含む。実際、バ
ッファ占有率を制御するには、バッファ占有率が大きく
なれば大きくなるほど出力データパケット速度は高速に
なる。これを請求項４に記載する。

【００１７】バッファ占有率が所定の最大バッファ占有
率に等しいかそれより大きい場合、シェーピング方法
は、データフローのコネクション設定中に上記のトラフ
ィック契約にやはり事前定義され、データフローの送信
元がデータパケットを送信できる最高データパケット速
度である所定のピークデータパケット速度を使用して、
出力データパケット速度の値を決定するステップの構成
を含む。バッファ内のデータパケットの損失を回避する
ために、またバッファ占有率が事前定義された最大バッ
ファ占有率にすでに等しいかそれを超えている場合、シ
ェーピング装置はあまりに小さい出力データパケット速
度でバッファを溢れさせることはできず、それによっ
て、この所定のピークデータパケット速度に等しい出力
データパケット速度でバッファを溢れさせる必要があ
る。これを請求項５に記載する。

【００１８】本発明の他の特徴的な機能は、バッファ占
有率の値が所定の最小バッファ占有率と所定の最大バッ
ファ占有率の間にある場合に、出力データパケット速度
が、将来の入力データパケット速度の値と、所定の最大
バッファ占有率と所定の最小バッファ占有率の差を分母
とし、所定のピークデータパケット速度と所定の最低デ
ータパケット速度の差を分子とする分数に等しい勾配を
有するこのバッファ占有率の値の線形関数の最大値であ
るということである。

【００１９】実際、バッファ占有率に正比例するように
関数を実施するために異なる種類の曲線が可能である。
さらに、将来の入力データパケット速度の値がバッファ
占有率の関数の値より大きい限り、バッファはこの将来
の入力データパケット速度で溢れる。これを請求項６に
記載する。

【００２０】ただし、前節によれば、平均入力データパ
ケット速度と線形関数の結果が交差するポイントでのみ
バッファは解放される、すなわち、出力データパケット
速度は増加する。これはバッファを解放するポイントが
入力トラフィックに依存し、直接には所定の最小バッフ
ァ占有率には依存しないことを意味する。したがって、
シェーピング装置に他の改善が提供される。バッファ占
有率の値が所定の最小バッファ占有率と所定の最大バッ
ファ占有率の間にある場合、所定の最低データパケット
速度と平均入力データパケット速度のうちの最大値を切
片とし、所定の最大バッファ占有率と所定の最小バッフ
ァ占有率の差を分母とし、所定のピークデータパケット
速度と、所定の最低データパケット速度と将来の入力デ
ータパケット速度のうちの最大値との差を分母とする分
数に事実上等しい勾配を有する線形関数で、出力データ
パケット速度が決定される。このようにして、所定の最
小バッファ占有率の値に達すると、バッファは増加する
出力データパケット速度で溢れる。これを請求項７に記
載する。

【００２１】本発明の他の特徴的な機能は、将来の入力
データパケット速度の値を決定するステップが、異なる
グループデータパケット速度について実現され、それに
よって、出力データパケット速度の値を決定するステッ
プが、異なる種類の状況に従って、これらの異なるグル
ープデータパケット速度を使用して実行されるというこ
とである。実際、入力データフローの入力データパケッ
トがそれぞれ事前定義された複数のグループデータパケ
ットの１つの一部である場合、将来のグループデータパ
ケット速度はデータパケットのグループごとに決定され
る。将来の入力データパケット速度の値に応じて出力デ
ータパケット速度の値を決定するステップは、この将来
の入力データパケット速度をグループデータパケット速
度の１つの値で構成することで実現される。いつ、どの
グループデータパケット速度の値を使用するかという条
件を実施する考えられる方法は、例えば、異なる事前定
義されたグループ間の事前定義されたシーケンスによ
る。この条件を実施する第２の方法は、例えば、出力デ
ータフローの出力データパケットが属するグループデー
タパケットによる。これを請求項８に記載し、以下の例
で詳述する。異なるグループデータパケットを事前定義
する考えられる方法は、例えば、ＡＴＭセルと呼ばれる
各非同期転送モードデータパケットに含まれる、以下で
ＣＬＰビットと呼ぶセル損失優先度ビットによる。この
ようにして、２つの事前定義されたデータパケットのグ
ループが定義される。入力ＡＴＭデータフローに含まれ
るＡＴＭセルの第１のグループは１に等しいＣＬＰビッ
トを有するＡＴＭセルで、入力ＡＴＭデータフローに含
まれるＡＴＭセルの第２のグループは０に等しいＣＬＰ
ビットを有するＡＴＭセルである。入力ＡＴＭデータフ
ローが受信されている間、第１のグループに関連付けら
れ、入力データパケットの総量に基づく第１の将来のグ
ループデータパケット速度と、第２のグループに関連付
けられ、データパケットの第２のグループに含まれるＡ
ＴＭセル、すなわち、ＣＬＰビット＝０のＡＴＭセルに
だけ基づく第２の将来のグループデータパケット速度と
の、２つの将来の入力データパケット速度が維持され
る。入力データフローの入力ＡＴＭセルはバッファリン
グされた後で、出力データパケット速度で送信される。
出力データパケットが１に等しいＣＬＰビットを有す
る、すなわち、このデータパケットがデータパケットの
第１のグループに属する場合、出力データパケット速度
を決定するステップの実行中に使用される将来の入力デ
ータパケット速度は第１の将来のグループデータパケッ
ト速度によって構成される。出力データパケットが０に
等しいＣＬＰビットを有する、すなわち、このデータパ
ケットがデータパケットの第２のグループに属する場
合、出力データパケット速度を決定するステップの実行
中に使用される将来の入力データパケット速度は第２の
将来のグループデータパケット速度によって構成され
る。

【００２２】出力データパケット速度を決定するために
異なる種類のグループについて使用される異なる種類の
将来のグループデータパケット速度について前節で述べ
たように、出力データパケットの出力データパケット速
度を決定するために、バッファ占有率と、事前定義され
た最大バッファ占有率と、事前定義された最小バッファ
占有率の任意の１つを異なるグループについて維持でき
ることに留意する必要がある。このようにして、グルー
プのバッファ占有率の値、すなわちグループの事前定義
された最大バッファ占有率と、グループの所定の最大バ
ッファ占有率の値、すなわちグループの所定の最大バッ
ファ占有率と、グループの所定の最低バッファ占有率の
値、すなわちグループの所定の最低バッファ占有率が、
複数のグループの１つについて定義され維持される。さ
らに、出力データフローの出力データパケットが複数の
グループデータパケットの第１のグループデータパケッ
トに含まれる場合、出力データパケット速度は、第１の
将来のグループデータパケット速度の値と、第１のグル
ープのバッファ占有率の値と、第１のグループの所定の
最大バッファ占有率の値と、第１のグループの所定の最
低バッファ占有率の値の任意の１つに応じて決定され
る。

【００２３】さらに、あるグループに属するデータパケ
ットの出力データパケット速度を決定するためにそのよ
うなグループパラメータが使用される場合、他のグルー
プに属するデータパケットの出力データパケット速度は
そのようなグループパラメータを使用して決定されると
は限らないことを述べる必要がある。実際、上記の例Ｃ
ＬＰ＝１およびＣＬＰ＝０によれば、グループＣＬＰ＝
１の出力データパケット速度は、所定のピークデータパ
ケット速度に等しい一定の出力データパケット速度に設
定できる。このようにして、グループＣＬＰ＝１ではよ
り速い出力データパケット速度が決定され、それによっ
て、このグループのＡＴＭセルはネットワークにより速
く送信され、ネットワーク上で後ほど棄てることができ
る。ただし、グループＣＬＰ＝０ではより遅い出力デー
タパケット速度が決定され、それによって、このグルー
プのＡＴＭセルはネットワークにより遅く送信され、シ
ステムによる保護の程度が高い。

【００２４】請求項で使用する「含む」という用語は、
その後に掲げた手段に限定するものと解釈すべきではな
いことに注意が必要である。したがって、「手段Ａおよ
びＢを含む装置」という表現の範囲は構成要素Ａおよび
Ｂだけからなる装置に限定すべきではない。これは、本
発明に関して、単に関連する装置の構成要素がＡおよび
Ｂであるという意味である。

【００２５】同様に、やはり請求項で使用する「結合さ
れた」という用語は直接の接続のみに限定されると解釈
すべきでないことにも留意すべきである。したがって、
「装置Ｂに結合された装置Ａ」という表現の範囲は装置
Ａの出力が装置Ｂの入力に直接接続されている装置また
はシステムに限定されるべきではない。これは、Ａの出
力とＢの入力を結ぶ経路が他の装置または手段を含む経
路である場合があるという意味である。

【００２６】本発明の上記およびその他の目的および特
徴は、本発明によるシェーピング装置を示す添付図面に
関連して行われる非限定的な実施形態の以下の説明を参
照することによってより明らかになり、本発明自体も最
もよく理解できるであろう。

【００２７】第１に、本発明の方法の働きを図に示す機
能ブロックの機能説明によって説明する。この説明に基
づいて、機能ブロックの実施態様は当業者には明らかに
なるので、詳述しない。さらに、シェーピング方法の主
要な原理について説明する。

【００２８】本発明によるシェーピング装置を説明する
ために、通信ネットワークに含まれるシェーピング装置
を図に示す。シェーピング装置Ｓは入力データフローＩ
Ｎを送信する送信元に結合されているものとする。シェ
ーピング装置の目的は、この入力データフローのバース
ト性を低減することであるが、それだけでなく同じく重
要なことには送信元がネットワーク内の任意の利用可能
な未予約帯域幅から利益を得られるようにすることであ
る。この特定の実施形態では、シェーピング装置が通信
ネットワークから送信元に提供される保証フレーム速度
サービスカテゴリＧＦＲをサポートするものとする。こ
れは、送信元がＧＦＲサービスカテゴリを使用している
場合、送信元と通信ネットワークの間で、通信すなわち
データフローのコネクション確立時にＧＦＲ契約が定義
されることを意味する。この契約は送信元と通信ネット
ワーク間で信号プロトコルによってネットワーク運用業
者が定義し、本明細書ではピークデータパケット速度と
呼ばれるピークセル速度ＰＣＲの定義と、本明細書では
最低データパケット速度と呼ばれる最低セル速度ＭＣＲ
の定義とを含む。

【００２９】図１を参照すると、バッファＢＵＦと、第
１の決定装置ＤＥＴ１と、第２の決定装置ＤＥＴ２と、
第３の決定装置ＤＥＴ３と、メモリＭＥＭを含むシェー
ピング装置Ｓが示されている。

【００３０】シェーピング装置Ｓは、入力データパケッ
ト速度Ｒ＿ＩＮを有する入力データパケットフローＩＮ
を出力データパケット速度Ｒ＿ＯＵＴを有する出力デー
タパケットフローＯＵＴに変換する。入力データパケッ
トはシェーピング装置Ｓの入力で受信され、出力データ
パケットフローはシェーピング装置の出力から送信され
る。シェーピング装置の入力と出力はそれぞれシェーピ
ング装置Ｓに向かう矢印とそこから外に向かう矢印で示
されている。

【００３１】バッファＢＵＦはシェーピング装置Ｓのこ
の入力とこの出力の間に結合されている。バッファＢＵ
ＦはＦＩＦＯバッファでその送信速度を調整できる。こ
れは、バッファＢＵＦが、入力データフローＩＮの入力
データパケットを受信し、必要に応じてこれらの入力デ
ータパケットをバッファリングし、出力データパケット
速度に従ってこれらの入力データパケットを送信し、そ
れによって出力データフローＯＵＴを与えるということ
を意味する。

【００３２】バッファＢＵＦは２つの事前定義されたバ
ッファ占有率のしきい値、すなわち、事前定義された最
小バッファ占有率ＭＩＮ＿ＢＯと事前定義された最大バ
ッファ占有率ＭＡＸ＿ＢＯを含む。これらの２つの値
は、例えば通信ネットワークの運用業者によって事前定
義される。シェーピング装置とシェーピング方法の働き
の詳細な説明で、これらの２つのしきい値の値の決定方
法が明らかになろう。バッファＢＵＦはこれらの事前定
義されたしきい値をメモリＭＥＭに提供するために制御
出力を含む。

【００３３】第１の決定装置ＤＥＴ１もシェーピング装
置Ｓの入力に結合され、シェーピング装置にはバッファ
ＢＵＦが結合されている。第１の決定装置ＤＥＴ１は将
来の入力データパケット速度の値を決定する。従来装置
の解決策によれば、入力データパケット速度の以前の値
の線形結合が使用される将来の入力データパケット速度
を効率的に推定するためにＬ次線形予測装置が使用され
る。ただし、この実施形態では将来の入力データパケッ
ト速度を推定するために平均入力データパケット速度Ａ
Ｒを決定することが好ましい。平均入力データパケット
速度ＡＲのこの値を決定するために、第１の決定装置Ｄ
ＥＴ１はカウンタと第１の計算器を含む（共に図示せ
ず）。シェーピング装置Ｓの入力に結合されたカウンタ
はパケットの平均入力速度を測定するために使用され
る。このカウンタは連続する所定の期間Ｔ秒ごとに入力
データフローＩＮの入力データパケット数をカウント
し、この数を第１の決定装置ＤＥＴ１の第１の計算器に
提供する。

【００３４】この特定の実施形態では、１０ミリ秒に等
しいＴ秒の所定の期間を定義することが好ましいが、本
発明の範囲は、第１の決定装置ＤＥＴ１内に１０ミリ秒
ごとに入力データパケット数を決定するカウンタを含む
シェーピング装置に限定されない。実際、入力データパ
ケット数を測定し、平均入力データパケット速度の値を
決定するのに使用するために、その他の期間を決定する
こともできることは当業者には明らかである。計算器
は、所定の測定期間に提供された入力データパケットＮ
（ＩＮ）の数と、所定の平均係数Ｆと、以前の計算され
た平均入力データパケット速度ＡＲ（ｐｒｅｖ）とに基
づいて新しい平均入力データパケット速度ＡＲを計算す
る。

【００３５】第１の計算器は１０ミリ秒の測定期間Ｔご
とに計算するために次の公式を使用する。

【００３６】

【数１】 この特定の実施形態では、平均係数Ｆは０．０５に設定
される。本発明の範囲は０．０５に設定された低域フィ
ルタの平均係数を含む第１の決定装置ＤＥＴ１に限定さ
れず、この平均係数を他の値、例えば０．０６に設定す
ることができることは当業者には明らかである。さら
に、本発明の範囲は上記の公式に従って平均入力データ
パケット速度ＡＲを決定する第１の決定装置ＤＥＴ１を
含むシェーピング装置Ｓにも限定されないことは明らか
である。実際、入力データフローＩＮの平均入力データ
パケット速度ＡＲを決定するために、本発明のシェーピ
ング装置に他の種類の公式、例えばより複雑な解決策を
使用できることは当業者には明らかである。

【００３７】カウンタがデータパケット数Ｎ（ＩＮ）を
受信すると、第１の計算器は１０ミリ秒ごとに新しい平
均入力データパケット速度を計算する。この平均入力デ
ータパケット速度ＡＲは、第１の決定装置ＤＥＴ１によ
って第１の決定装置ＤＥＴ１の出力に結合された第３の
決定装置ＤＥＴ３に提供される。

【００３８】第２の決定装置ＤＥＴ２はバッファＢＵＦ
の出力に結合されている。バッファＢＵＦのこの出力は
入力データパケットがバッファＢＵＦに入力されるたび
に増分制御信号（矢印を参照）を提供し、出力データフ
ローの出力データパケットがバッファＢＵＦから出力さ
れるたびに減分制御信号を提供する。第２の決定装置Ｄ
ＥＴ２は、増分制御信号を受信するたびに１つずつ増分
し、減分制御信号を受信するたびに１つずつ減分するカ
ウンタ（図示せず）を含む。この方法に従って、バッフ
ァ占有率ＢＯの値が第２の決定装置ＤＥＴ２によって決
定される。第２の決定装置ＤＥＴ２は、バッファ占有率
ＢＯのこの値を第２の決定装置ＤＥＴ２にやはり結合さ
れた第３の決定装置ＤＥＴ３に提供する。

【００３９】バッファ占有率、すなわち、実際にバッフ
ァＢＵＦに入れられている入力データフローのデータパ
ケット数は、さまざまな種類の方法で決定できることを
述べる必要がある。

【００４０】第３の決定装置ＤＥＴ３に提供される必要
がある事前定義された値を記憶するためにシェーピング
装置ＳにメモリＭＥＭが含まれる。そのためにメモリＭ
ＥＭは、事前定義された最小バッファ占有率ＭＩＮ−Ｂ
Ｏと事前定義された最大バッファ占有率ＭＡＸ−ＢＯと
を受信し、これらの値を記憶するために、バッファＢＵ
Ｆに結合される。

【００４１】さらに、メモリＭＥＭは信号プロトコルユ
ニット（図示せず）にも結合される。そのような信号プ
ロトコルユニットは、データフローの送信元と通信ネッ
トワークの間の信号プロトコルを認識することが可能で
あるか、少なくとも、確立されたＧＦＲ契約に従って、
送信元と通信ネットワークの間で交換される情報から所
定のピークデータパケット速度と所定の最低データパケ
ット速度を決定することができる。本発明によるシェー
ピング装置Ｓはネットワーク内の異なる場所、例えばＡ
ＴＭネットワーク内の非同期転送モードＡＴＭ交換機内
や、ポリシングユニット内や、ＡＤＳＬネットワークの
非対称ディジタル加入者線ＡＤＳＬモデム内や、通信ネ
ットワーク内のスタンドアロン装置として使用されるの
で、そのような信号プロトコルユニットは通信ネットワ
ーク内のシェーピング装置Ｓの外部または内部に含まれ
る。実際、シェーピング装置が例えば上記のＡＴＭ交換
機内に含まれる場合、シェーピング装置Ｓは、そのよう
なＡＴＭ交換機がすでにそのような信号プロトコルユニ
ットを含み、それによって、シェーピング装置Ｓに含ま
れるメモリＭＥＭがこの信号プロトコルユニットに結合
されるということを利用する。シェーピング装置がネッ
トワーク内のスタンドアロン装置としての働きをする場
合、そのような信号プロトコルユニットを本発明のシェ
ーピング装置Ｓに含めることが必要である。実際、本節
の目的は、信号プロトコルユニットが事前定義された最
低データパケット速度とピークデータパケット速度を認
識すること、及びメモリＭＥＭに記憶されるためにこの
情報がシェーピング装置ＳのメモリＭＥＭに提供される
ということである。事前定義された時刻にメモリＭＥＭ
内の情報、すなわち事前定義された最小バッファ占有
率、事前定義された最大バッファ占有率、事前定義され
たピークデータパケット速度および事前定義された最低
データパケット速度が、第３の決定装置ＤＥＴ３に提供
される。

【００４２】さらに、信号プロトコルはＳＶＣ（Switch
ed Virtual Channel：交換仮想チャネル）が使用される
場合にのみ必要であることに留意しなくてはならない。
ただし、ＰＶＣ（Permanent Virtual Channel：固定仮
想チャネル）を使用する場合、仮想チャネル（ＶＣ）の
最低データパケット速度とピークデータパケット速度は
コネクションごとに直接ネットワーク運用業者によって
指定され、交換機、したがってシェーピング装置によっ
て認識される。

【００４３】第３の決定装置ＤＥＴ３は、所定のピーク
データパケット速度と平均入力データパケット速度の値
とバッファ占有率の値と所定の最低データパケット速度
とに応じて出力データパケット速度の値を決定するよう
に構成される。バッファＢＵＦの出力を制御し、バッフ
ァＢＵＦがこの受信した出力データパケット速度に実際
の出力データパケット速度を適合できるようにするため
に、決定された出力データパケット速度は第３の決定装
置ＤＥＴ３によってバッファＢＵＦに提供される。

【００４４】データパケットがシェーピング装置Ｓによ
って送信されるたびに、出力データパケット速度の新し
い値が、第１の決定装置ＤＥＴ１、第２の決定装置ＤＥ
Ｔ２およびメモリＭＥＭから受信した情報に従って第３
の決定装置ＤＥＴ３によって計算される。この決定ステ
ップの初期化は、出力データパケットをバッファＢＵＦ
が送信する際にバッファＢＵＦから第３の決定装置ＤＥ
Ｔ３に提供される実行信号ＥＸＥで提供される。本発明
によるシェーピング装置は、実際には不定期なベースの
出力データパケットごとに出力データパケット速度を決
定する実施態様に限定されないことに留意する必要があ
る。実際、このようにして、出力データパケット速度は
出力データパケットごとに変化していたが、定期的なベ
ースのＮ個の出力データパケットごとにまたはＳ秒ごと
に変化することもできる。

【００４５】バッファ占有率ＢＯの値が事前定義された
最小バッファ占有率ＭＩＮ＿ＢＯより小さいかまたはそ
れに等しい場合、出力データパケット速度は平均入力デ
ータパケット速度ＡＲの値と最低データパケット速度Ｍ
ＣＲの最大値によって次のように決定される：

【００４６】

【数２】 このようにして、入力データフローの送信元による送信
の間、バッファ占有率が小さい、すなわち、この事前定
義された最小バッファ占有率より大きくない限り、出力
データパケット速度は保証最低データパケット速度の値
に少なくとも等しくなる。ただし、そのような状況で
は、平均入力データパケット速度が事前定義された最低
データパケット速度より大きい場合、バッファはこの大
きい方の値で溢れる。

【００４７】バッファ占有率ＢＯの値が事前定義された
最低バッファ占有率ＭＩＮ＿ＢＯと事前定義された最大
バッファ占有率ＭＡＸ＿ＢＯとの間の場合、出力データ
パケット速度は次の公式で計算される値によって決定さ
れる。

【００４８】

【数３】 この公式によると、バッファ占有率が事前定義された最
小しきい値、すなわち、事前定義された最低データパケ
ット速度に達すると、バッファを増加する出力データパ
ケット速度で溢れさせる必要がある。

【００４９】増加する出力データパケット速度は、増加
するバッファ占有率と共に増加する線形関数である。こ
の線形関数は、所定の最低データパケット速度と平均入
力データパケット速度のうち最大値を切片とし、所定の
最大バッファ占有率と所定の最小バッファ占有率の差を
分母とし、所定のピークデータパケット速度と、所定の
最低データパケット速度と平均入力データパケット速度
の値のうちの最大値との差を分子とする分数に事実上等
しい勾配を有する。

【００５０】バッファ占有率ＢＯの値が事前定義された
最大バッファ占有率ＭＡＸ＿ＢＯより大きい場合、出力
データパケット速度は所定のピークデータパケット速度
の値によって決定される。

【００５１】

【数４】 これは、バッファ占有率ＢＯの値が、事前定義された最
大バッファ占有率より大きい場合、バッファはＧＦＲ契
約に従って、最大許容入力データパケット速度、すなわ
ちピークデータパケット速度に等しい出力データパケッ
ト速度で溢れ出す。これにより、バッファＢＵＦのオー
バフローが回避される。

【００５２】以下に本発明の方法の主要な原理を説明す
る。入力データパケットが、シェーピング装置Ｓによっ
て受信され、バッファＢＵＦにバッファリングされてい
るものとする。データパケットをシェーピング装置Ｓが
送信する際に、出力データパケット速度の新しい値を決
定する必要がある。決定手順を開始するために制御信号
ＥＸＥがバッファＢＵＦから第３の決定装置ＤＥＴ３に
提供される。出力データパケット速度の新しい値を計算
できるように、バッファＢＵＦは、パラメータの新しい
値を、値要求制御信号（矢印だけで示す）によって第１
の決定装置ＤＥＴ１、第２の決定装置ＤＥＴ２およびメ
モリＭＥＭに要求する。

【００５３】第３の決定装置ＤＥＴ３から値要求制御信
号を受信すると、第１の定装置ＤＥＴ１は、平均入力デ
ータパケット速度ＡＲの値であり１０ミリ秒ごとに上記
の方法に従って更新される将来の出力データパケット速
度のための値を第３の決定装置ＤＥＴ３に提供する。

【００５４】第３の決定装置ＤＥＴ３から値要求制御信
号を受信すると、第２の決定装置ＤＥＴ２は、データパ
ケットがバッファＢＵＦに入力されるか出力されるたび
に更新されるバッファ占有率ＢＯの値を第３の決定装置
ＤＥＴ３に提供する。

【００５５】第３の決定装置ＤＥＴ３から値要求制御信
号を受信すると、メモリＭＥＭは、最低データパケット
速度ＭＣＲの値、ピークデータパケット速度ＰＣＲの
値、最小バッファ占有率ＭＩＮ＿ＢＯの値および最大バ
ッファ占有率ＭＡＸ＿ＢＯの値を、第３の決定装置ＤＥ
Ｔ３に提供する。これらの値は平均速度ＡＲおよびバッ
ファ占有率ＢＯが更新される頻度では更新されないこと
に留意が必要である。さらに、このステップを実現する
ために他の実施態様が可能であることの留意されたい。
実際、他の考えられる実施態様では、第３の決定装置Ｄ
ＥＴ３が、これらの値を記憶し、第３の決定装置ＤＥＴ
３に値の１つが変更されたことを警告するためにメモリ
ＭＥＭが警告信号を提供するまで、これらの値を使用す
る。次いで第３の決定装置ＤＥＴ３はそのような警告信
号を受信した時に限ってメモリＭＥＭに値要求制御信号
を提供する。

【００５６】第３の決定装置ＤＥＴ３がパラメータのす
べての必要な値を獲得すると、第３の決定装置ＤＥＴ３
はバッファ占有率の値に従って出力データパケット速度
の新しい値を決定する。実際、バッファ占有率ＢＯの値
を、最小バッファ占有率ＭＩＮ＿ＢＯの値と最大バッフ
ァ占有率ＭＡＸ＿ＢＯの値と比較して、第３の決定装置
ＤＥＴ３は上記の公式（１）、（２）、（３）のいずれ
かを使用する。

【００５７】バッファ占有率ＢＯの値がバッファＢＯの
２つのしきい値の間に収まり、それによって公式（２）
が第３の決定装置ＤＥＴ３によって使用される状況を考
えてみる。出力データパケット速度Ｒ＿ＯＵＴの新しい
値は次式で計算される。

【００５８】

【数５】 新しい値が第３の決定装置ＤＥＴ３によってバッファＢ
Ｏに提供され、バッファＢＯはその出力データパケット
速度をこの新しい値に変更する。

【００５９】以上、本発明の原理を特定の装置に関連し
て説明してきたが、この説明は例示にすぎず、首記の請
求の範囲に記載する本発明の範囲を限定するものではな
いことを明確に理解する必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシェーピング装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

ＩＮ（Ｒ＿ＩＮ） 入力データフロー（入力データパケ
ット速度） ＢＵＦ バッファ ＯＵＴ（Ｒ＿ＯＵＴ） 出力データフロー（出力データ
パケット速度） ＤＥＴ１（ＡＲ） 第１の決定装置ＤＥＴ１（平均入力
データパケット速度） ＤＥＴ２（ＢＯ） 第２の決定装置ＤＥＴ２（バッファ
占有率） ＤＥＴ３（Ｒ＿ＯＵＴ） 第３の決定装置ＤＥＴ３（出
力データパケット速度） ＭＥＭ（ＭＣＲ；ＰＣＲ；ＭＩＮ＿ＢＯ；ＭＡＸ＿Ｂ
Ｏ） メモリ（最低データパケット速度；ピークデータ
パケット速度；最小バッファ占有率；最大バッファ占有
率） ＥＸＥ 実行信号 Ｓ シェーピング装置

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力データパケット速度（Ｒ＿ＩＮ）を
   有する入力データフロー（ＩＮ）を出力データパケット
   速度（Ｒ＿ＯＵＴ）を有する出力データフロー（ＯＵ
   Ｔ）に変換するために通信ネットワーク内でシェーピン
   グ装置（Ｓ）によって使用されるシェーピング方法であ
   って、前記シェーピング方法が、前記入力データパケッ
   ト速度の将来の入力データパケット速度（ＡＲ）の値を
   決定するステップと、前記シェーピング装置（Ｓ）に含
   まれ、前記出力データパケット速度（Ｒ＿ＯＵＴ）で溢
   れ出し、それによって前記出力データフロー（ＯＵＴ）
   を与えるバッファ（ＢＵＦ）によって受信されそこに実
   際に入れられた前記入力データフロー（ＩＮ）のデータ
   パケット数に関連するバッファ占有率（ＢＯ）の値を決
   定するステップと、前記将来の入力データパケット速度
   （ＡＲ）の値と前記バッファ占有率（ＢＯ）の値とに応
   じて前記出力データパケット速度（Ｒ＿ＯＵＴ）の値を
   決定するステップとを含み、前記シェーピング方法がま
   た、所定のピークデータパケット速度（ＰＣＲ）と所定
   の最低データパケット速度（ＭＣＲ）に応じて前記出力
   データパケット速度（Ｒ＿ＯＵＴ）の値を決定するステ
   ップであって、所定の最低データパケット速度（ＭＣ
   Ｒ）に従って所定の最低保証帯域幅をサービスに与え、
   前記所定の最低保証帯域幅を超え前記所定のピークデー
   タパケット速度（ＰＣＲ）に従って制限される余分の帯
   域幅の使用を可能にする、サービスカテゴリを前記シェ
   ーピング装置（Ｓ）がサポートできるようにするステッ
   プを含むことを特徴とするシェーピング方法。
2. 【請求項２】 前記入力データパケット速度の平均入力
   データパケット速度（ＡＲ）の値を決定することによっ
   て将来の入力データパケット速度の値を決定する前記ス
   テップの構成を含むことを特徴とする請求項１に記載の
   シェーピング方法。
3. 【請求項３】 前記バッファ占有率（ＢＯ）の値が所定
   の最小バッファ占有率（ＭＩＮ＿ＢＯ）より小さいかま
   たは前記所定の最小バッファ占有率（ＭＩＮ＿ＢＯ）と
   事実上等しい場合、前記所定の最低データパケット速度
   または前記将来の入力データパケット速度のうちの最大
   値（ＭＡＸ｛ＭＣＲ、ＡＲ｝）を使用して前記出力デー
   タパケット速度（Ｒ＿ＯＵＴ）の値を決定する前記ステ
   ップの構成を含むことを特徴とする請求項１または２に
   記載のシェーピング方法。
4. 【請求項４】 前記バッファ占有率（ＢＯ）の値が所定
   の最小バッファ占有率（ＢＯ＿ＭＩＮ）と所定の最大バ
   ッファ占有率（ＭＡＸ＿ＢＯ）との間にある場合に、前
   記バッファ占有率（ＢＯ）の値に正比例し、かつ前記所
   定の最低データパケット速度（ＭＣＲ）と前記所定のピ
   ークデータパケット速度（ＰＣＲ）の間に収まる、関数
   を使用して前記出力データパケット速度（Ｒ＿ＯＵＴ）
   の値を決定する前記ステップの構成を含むことを特徴と
   する請求項１または２に記載のシェーピング方法。
5. 【請求項５】 前記バッファ占有率の値が所定の最大バ
   ッファ占有率（ＭＡＸ＿ＢＯ）に事実上等しいかまたは
   前記所定の最大バッファ占有率（ＭＡＸ＿ＢＯ）より大
   きい場合、前記所定のピークデータパケット速度（ＰＣ
   Ｒ）を使用して前記出力データパケット速度（Ｒ＿ＯＵ
   Ｔ）の値を決定する前記ステップの構成を含むことを特
   徴とする請求項１または２に記載のシェーピング方法。
6. 【請求項６】 前記関数が、前記将来の入力データパケ
   ット速度と、前記所定の最大バッファ占有率と前記所定
   の最小バッファ占有率との差を分母とし、前記所定のピ
   ークデータパケット速度と前記所定の最低データパケッ
   ト速度との差を分子とする分数に事実上等しい勾配を有
   する前記バッファ占有率の値の線形関数のうちの最大値
   であることを特徴とする請求項４に記載のシェーピング
   方法。
7. 【請求項７】 前記関数が、前記所定の最低データパケ
   ット速度と前記将来の入力データパケット速度のうちの
   最大値を切片とし、前記所定の最大バッファ占有率と前
   記所定の最小バッファ占有率の差を分母とし、前記所定
   のピークデータパケット速度と、前記所定の最低データ
   パケット速度と前記平均入力データパケット速度のうち
   の最大値との差を分母とする分数に事実上等しい勾配を
   有する線形関数であることを特徴とする請求項４に記載
   のシェーピング方法。
8. 【請求項８】 将来の入力データパケット速度（ＡＲ）
   の値を決定する前記ステップが、複数のグループデータ
   パケット速度の第１の速度に対して実現され、それによ
   って、第１の将来のグループデータパケット速度の値が
   提供され、前記複数のグループデータパケット速度の各
   々が複数のグループデータパケットのうちの１つの入力
   データパケット速度であり、前記複数のグループデータ
   パケットの各々が前記入力データフローのデータパケッ
   トを含むことと、前記出力データフローに含まれる出力
   データパケットが前記複数のグループデータパケットの
   第１のグループデータパケットに含まれる際、前記出力
   データパケット速度（Ｒ＿ＯＵＴ）の値を決定するステ
   ップを実行するために、前記将来の入力データパケット
   速度が、前記第１の将来のグループデータパケット速度
   の値によって構成され、前記第１の将来のグループデー
   タパケット速度の値が前記第１のグループデータパケッ
   トの入力データパケット速度であることとを特徴とする
   請求項１または２に記載のシェーピング方法。
9. 【請求項９】 所定のシェーピング方法に従って入力デ
   ータパケット速度（Ｒ＿ＩＮ）を有する入力データフロ
   ー（ＩＮ）を出力データパケット速度（Ｒ＿ＯＵＴ）を
   有する出力データフロー（ＯＵＴ）に変換するために通
   信ネットワーク内で使用されるシェーピング装置（Ｓ）
   であって、前記シェーピング装置（Ｓ）は、前記入力デ
   ータフローのデータパケットを受信してバッファリング
   し、前記シェーピング装置の出力を介して前記出力デー
   タパケット速度の値で溢れ出し、それによって前記出力
   データフロー（ＯＵＴ）を与えるために、前記シェーピ
   ング装置の入力に結合されたバッファ（ＢＵＦ）と、前
   記入力データパケット速度の将来の入力データパケット
   速度を決定し、それによって前記平均入力データパケッ
   ト速度（ＡＲ）の値を提供するために、前記シェーピン
   グ装置の入力に結合された第１の決定装置（ＤＥＴ１）
   と、前記バッファに実際にバッファリングされたデータ
   パケット数に関連するバッファ占有率を決定し、それに
   よって前記バッファ占有率（ＢＯ）の値を提供するため
   に、前記バッファ（ＢＵＦ）に結合された第２の決定装
   置（ＤＥＴ２）と、前記将来の入力データパケット速度
   （ＡＲ）の値と前記バッファ占有率（ＢＯ）の値に応じ
   て前記出力データパケット速度（Ｒ＿ＯＵＴ）の値を決
   定し、前記出力データパケット速度の値を前記バッファ
   （ＢＵＦ）に提供するために、前記第１の決定装置（Ｄ
   ＥＴ１）、前記第２の決定装置（ＤＥＴ２）、および前
   記バッファ（ＢＵＦ）に結合された第３の決定装置（Ｄ
   ＥＴ３）とを含み、前記シェーピング装置（Ｓ）が、前
   記所定の最低データパケット速度（ＭＣＲ）に従って所
   定の最低保証帯域幅をサービスに与え、前記所定の最低
   保証帯域幅を超え前記所定のピークデータパケット速度
   （ＰＣＲ）に従って制限される余分の帯域幅の使用を可
   能にする、サービスカテゴリをサポートできるようにす
   るために、前記第３の決定装置（ＤＥＴ３）が、所定の
   ピークデータパケット速度（ＰＣＲ）と所定の最低デー
   タパケット速度（ＭＣＲ）にも応じて前記出力データパ
   ケット速度の値を決定するように構成されることを特徴
   とするシェーピング装置（Ｓ）。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の少なくとも１つのシ
    ェーピング装置を含むことを特徴とする通信ネットワー
    ク。