JP2000253071A - 通信方法および通信装置 - Google Patents
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Abstract
ルデスティネーションポイント(TDP)の間のパケッ
トトンネルを通じて、RSVPの受信側主導パラダイム
と整合性のある方法でエンドツーエンドRSVPセッシ
ョンを確立する新規なRSVPベースのトンネルプロト
コルを実現する。 【解決手段】 RSVPプロトコルは、エンドツーエン
ドRSVPセッションから、TSPとTDPの間のトン
ネルへの受信側指向マッピングをサポートするように変
更される。特に、TDPは、エンドツーエンドRSVP
RESVメッセージで運ばれる情報を使用して、セッ
ションからトンネルへのマッピングを決定する。このマ
ッピングは、新しいTUNNEL_BINDINGオブジェクトを通じ
てTSPへ送信される。また、保証付きサービスを提供
する際に、TDPは動的にTSPへのトンネルを構成
し、確立されたトンネルに対するトンネル調整を実行す
る。
Description
に、パケット通信システムに関する。
のデータトラフィックは平等に扱われ、「ベスト・エフ
ォート」メカニズムを用いてトランスポートされた。し
かし、時が経つにつれて、インターネットを通じてのリ
アルタイムアプリケーション(例えば、オーディオ/ビ
デオ会議ツール、ゲームアプリケーションなど)をサポ
ートすることへの需要から、何らかの形の差別化された
サービス(differentiated service)提供の必要性が生じ
た。そこで、当業者は、サービス品質(QoS)をイン
ターネットユーザに提供する新たなプロトコルを提案し
ている。
l)はそのようなプロトコルの1つである。RSVPは、
受信側ホストがデータフローパスを通じてネットワーク
エレメントへ所望のサービスを通知するために使用され
る受信側主導のエンドツーエンドプロトコルである。R
SVPでは、QoS要求の粒度(グラニュラリティ:gr
anularity)は、パケットフローごとに決定される(例
えば、B. Braden, L. Zhang, S. Berson, S. Herzog,
S. Jamin, "Resource ReSerVation Protocol (RSVP) -
Version I Functional Specification", RFC 2205、を
参照)。
を提供することは、バックボーンルータにスケーラビリ
ティの問題点を生じる(例えば、R. Guerin, S. Blake,
S.Herzog, "Aggregating RSVP-based QoS Requests",
draft-guerin-aggreg-rsvp-00.txt, Nov. 1997、を参
照)。例えば、ルータにおいて各パケットフロー(本明
細書では、「TCP/IPセッション」ともいう)ごと
に、例えばTCP/IPソース、TCP/IPデスティ
ネーション、およびTCP/IPプロトコル番号を含む
予約状態がある。このため、ルータが各TCP/IPセ
ッションを追跡することが必要であることにより、多く
のルータメモリと処理リソースを消費する。さらに、R
SVPのエンドツーエンド性により、ネットワークを通
じて仮想パイプを予約するために使用することは不適当
になる。
ケットフローをまとめて2つのルータの間にRSVPト
ンネルを設けることである。この解決法については、 ・R. Guerin, S. Blake, S. Herzog, "Aggregating RSV
P-based QoS Requests", draft-guerin-aggreg-rsvp-0
0.txt, Nov. 1997 ・A. Terzis, J. Krawczyk, J. Wroclaski, L. Zhang,
"RSVP Operation overIP tunnels", draft-ietf-rsvp-
tunnel-03.txt, Aug. 1998 に記載されている。ここで、一対のトンネルエンドポイ
ントを通るRSVPセッションは、相異なるサービス
(例えば、保証付きサービス(guaranteed service:最
悪の遅延を保証する)や負荷制御サービス(controlled
load service:最低帯域幅を保証する))を提供する
ことが可能であり、同じサービスが相異なるパラメータ
(例えば、保証付きサービスにおける相異なる遅延要
求)を有し、あるいは、類似のサービスが相異なるポリ
シを有する。こうして、一対のトンネルエンドポイント
の間に複数の異なるトンネルが存在することが可能とな
る。
PベースのQoS要求をまとめる修正された形式のRS
VPはこの問題点に対する1つの解決法ではあるが、こ
のような修正された形式のRSVPはもはや純粋に受信
側指向ではない。特に、エンドツーエンドRSVP R
ESVメッセージ(受信側から送信側へ)で運ばれる情
報は、トンネルソースポイントがセッションからトンネ
ルへのマッピングについて決定する際には使用されな
い。これは、RSVPの受信側指向パラダイムに違反す
るのみならず、帯域幅の利用が非効率になる可能性があ
る。
て、トンネルソースポイント(TSP:tunnel sourcep
oint)とトンネルデスティネーションポイント(TD
P:tunnel destinationpoint)の間のパケットトンネ
ルを通じて、RSVPの受信側主導パラダイムと整合性
のある方法でエンドツーエンドRSVPセッションを確
立する新規なRSVPベースのトンネルプロトコルを開
発した。特に、エンドツーエンドRSVPセッション
は、受信側指向RSVPタイプのシグナリングを用い
て、TDPがトンネルマッピングを決定するようにマッ
ピングされる。このように、この新しいRSVPタイプ
のプロトコルは、RSVPの受信側主導性と整合性があ
るため、既存のRSVPプロトコルを変更する必要がな
い。
は、エンドツーエンドRSVPセッションから、TSP
とTDPの間のトンネルへの受信側指向マッピングをサ
ポートするように変更される。特に、TDPは、エンド
ツーエンドRSVP RESVメッセージで運ばれる情
報を使用して、セッションからトンネルへのマッピング
を決定する。このマッピングは、新しいTUNNEL_BINDING
オブジェクトを通じてTSPへ送信される。
ビスを提供する際に、TDPは動的にTSPへのトンネ
ルを構成し、確立されたトンネルに対するトンネル調整
(チューニング)を実行する。後者の特徴により、帯域
効率を改善するために、トラフィック条件に既存のトン
ネルを動的に適応させることが可能となる。トンネルチ
ューニング手続きは、受け付けられたエンドツーエンド
RSVPセッションの一部のトンネル再割当てを引き起
こすこともある。
分に分かれる。最初の部分では、高水準の背景知識につ
いて簡単に説明した後、新しいRSVPベースのトンネ
ルプロトコルの概観を行う。概観のセクションに続い
て、トンネル管理、受信側主導トンネル割当て/受付制
御、トンネル設定、およびトンネルチューニングについ
てさらに詳細なセクションがある。
ンに加入するための、例示的なエンドツーエンドRSV
Pメッセージトランザクションの一部を図1に示す。送
信側は、RSVP PATHメッセージを(ユニキャス
ト、またはマルチキャストのIPアドレスによって識別
される)受信側へ送る。RSVP PATHメッセージ
には、SENDER TSPECオブジェクトおよびADSPECオブジェ
クトが添付される。SENDER TSPECオブジェクトは、送信
側が送信することが可能なフロー特性を指定し、ADSPEC
オブジェクトは、受信側へのパスにあるルータによる変
更を受けるパラメータを含む。受信側は、予約を行うと
き、その遅延要求と、ADSPECオブジェクトに含まれるパ
ラメータ(これは、前述のように、上記のルータ(図示
せず)によって変更されている可能性がある)とに従っ
て、必要とする帯域幅を計算する。その後、受信側は、
RSVP PATHメッセージがたどったパスに沿って
帯域を予約するために、RSVP RESVメッセージ
をアップストリームへ送信する。これらの動作の詳細
は、 ・S. Shenker, C. Partridge and R. Guerin, "Specifi
cation of GuaranteedQuality of Service", RFC 2212 ・J. Wroclawski, "The Use of RSVP with IETF Integr
ated Services", RFC2210 に記載されている。
エンドツーエンドRSVPセッションを運ぶことが可能
である。RSVPトンネルは、TSPを送信側としTD
Pを受信側とするRSVPセッションにほかならない。
エンドツーエンドRSVPセッションがTSPとTDP
の間に形成されるとき、TSPは、このエンドツーエン
ドセッションを、これらの間のm個のRSVPトンネル
のうちの1つにマッピングする。このm個のトンネルの
セットは、例えば、当業者に周知のポリシング(監視)
サーバあるいはAAA(Authentication Authorization
and Accounting:認証許可課金)サーバを使用するこ
とによって、TSPとTDPの間にあらかじめ確立され
る。その結果、TSPとTDPの間のフローごとに1つ
のRSVPセッションを使う代わりに、複数のフローが
単一のRSVPトンネルにまとめられるため、中間ルー
タで保持される状態数を大幅に削減することが可能とな
る。エンドツーエンドフローのデータがTSPに到着す
ると、このデータは、同じトンネルに属するさまざまな
フローを中間ルータが差別しないように、カプセル化さ
れる。相異なるRSVPトンネルを区別するため、IP
−in−UDP(User Datagram Protocol)カプセル化
が用いられる。このカプセル化については、前掲のTerz
is et al., "RSVP Operations over IP tunnels"の論文
に記載されている。このカプセル化方式(この論文には
タイプ2トンネル(Type 2 tunnel)として記載されてい
る)では、UDPデスティネーションポート番号がトン
ネル識別子として用いられる。1つのトンネルにまとめ
られた後、ここのフローは、同じトンネル内の他のフロ
ーと帯域を共有しなければならない。従って、前掲のGu
erin et al., "Aggregating RSVP-based QoS Requests"
の論文に記載されているように、トンネルは、エンドツ
ーエンドフローのADSPECを更新するときには、純粋な遅
延ネットワークエレメントとして扱わなければならな
い。トンネルを通じてエンドツーエンドRSVPセッシ
ョンを確立するための従来のメッセージトランザクショ
ンの一部を図2に示す。前述のように、上記の修正され
た形式のRSVP(図2に示したもの)は、RSVPの
受信側主導パラダイムと整合しない。TSPが、受信側
に関する情報なしで、トンネルマッピングと、エンドツ
ーエンドRSVPセッションについてのマッピング情報
を決定するからである。
の間のパケットトンネルを通じて、RSVPの受信側主
導パラダイムと整合性のある方法でエンドツーエンドR
SVPセッションを確立する新規なRSVPベースのト
ンネルプロトコルを開発した。特に、エンドツーエンド
RSVPセッションは、TDPがエンドツーエンドRS
VPメッセージ内の情報を用いてトンネルマッピングを
決定するように、受信側指向RSVPタイプのシグナリ
ングを用いてマッピングされる。
10を図3に示す。図3において、本発明の概念に関す
るもの以外の要素は周知であり、詳細には説明しない。
例えば、インターネットサービスプロバイダ(ISP)
15は、単一ブロックのエレメントとして示されている
が、蓄積プログラム制御プロセッサ、メモリ、およびル
ータ/サーバ(例えば、POP(point-of-presence、
アクセスポイント)ルータ、ネットワークアクセスサー
バ(NAS:Network Access Server)など)を含む
(図示せず)。ネットワーク10は、インターネット5
0を通じて接続された、ISP15およびISP25で
表されるような複数のISPを含む。インターネット5
0は、インターネットプロトコル(IP)に基づくネッ
トワークインフラストラクチャを表し、パケットエンド
ポイントどうしの間でIPパケットを通信するためのル
ータなどのような他のコンポーネント(図示せず)を含
む。同様に、ネットワーク10のエレメントどうしの間
の実線は、それぞれのエンドポイントどうしの間の周知
の通信設備を表す。例えば、ISP15とインターネッ
ト50の間のコネクション(ライン22で示す)は、S
ONET(光同期網:synchronous optical network)
上の非同期転送モード(ATM)によってサポートされ
る、などである。同様に、ライン11および21は、そ
れぞれISP15およびISP25を通じて、ネットワ
ーク10に出入りする任意の個数および種類の通信設備
(例えば、複数のT1/E1回線(それぞれの方向に対
して)を表す。(このトラフィックの送信側および受信
側は簡単のため図示しない。)さらに、上記のRSVP
プロトコルについては周知であると仮定する。RSVP
は、統合サービス(例えば、保証付きサービスまたは負
荷制御サービス)をサポートするが、ここでの説明は例
として保証付きサービスを使用する。また、ここでの説
明の目的では、ISP15およびISP25の動作は相
補的であって、ISP15はTSPであり、ISP25
はTDPであると仮定する。このように、本明細書で
は、TSPとTDPは固定され、互いを知っている(例
えば、相手のアドレスを知っている)と仮定する。さら
に、TSPは、どのトラフィックフローを、TDPを通
じてルーティングしなければならないかを知っていると
する。この場合、以下でさらに説明するように、RSV
Pトンネル60(破線)は、ISP15をISP25に
接続するように設定され、RSVPトンネル60を通じ
てルーティングされる必要のあるトラフィックは、対応
するトラフィックのデスティネーションサブネットアド
レスによって識別される。
するRSVPメッセージをエンドツーエンドフローのも
のから区別するために、トンネルに関するRSVPメッ
セージに"TUNNEL_"というプレフィクスを付加する。さ
らに、エンドツーエンドフローのデータがTSPに到着
した場合、前掲のTerzis et al., "RSVP Operationsove
r IP tunnels"の論文に記載されているように、タイプ
2トンネルがカプセル化のために使用されると仮定す
る。同様に、各トンネルは、前掲のGuerin et al., "Ag
gregating RSVP-based QoS Requests"の論文に記載され
ているように、純粋な遅延ネットワークエレメントとし
て扱われる。
SPとTDPの間に存在すると仮定する。本発明によ
る、例示的なRSVPエンドツーエンドメッセージトラ
ンザクションの一部を図4に示す。また、図5には、T
DPにおいて使用される、本発明の原理による例示的な
流れ図を示す。TDPは、通常のプログラミング技術を
用いて下記の方法を実行するように適切にプログラムさ
れると仮定し、そのようなプログラミング技術について
はここでは説明しない。RSVPは受信側主導のプロト
コルであるため、新しいエンドツーエンドRSVP P
ATHメッセージがTSPに到着すると、TSPは単に
そのエンドツーエンドRSVP PATHメッセージを
カプセル化してTDPへ送る。(これは、トンネルは事
前に静的に構成されていないことを仮定している。)T
DPは、カプセル化されたエンドツーエンドRSVP
PATHメッセージを受信すると(図5のステップ20
5)、そのカプセル化を解除し、ADSPECを更新し(図5
のステップ210)、RSVPエンドツーエンドシグナ
リングに従って、対応する受信側(図示せず)へ転送す
る(図5のステップ215)。受信側(図示せず)はR
SVP PATHメッセージを受信した後、このRSV
Pセッションに必要なパラメータを(従来技術と同様
に)計算し、エンドツーエンドRSVP RESVメッ
セージを返送する。TDPは、このRSVP RESV
メッセージを受信すると(図5のステップ220)、本
発明に従って、受信側主導のトンネル割当て/受付制御
手続きを実行することによってこのエンドツーエンドR
SVPセッションのための適当なRSVPトンネルを決
定し(図5のステップ225、詳細は後述)、受け付け
られた場合(図5のステップ230)、セッションから
トンネルへのバインディングをTSPに通知するために
TUNNEL_BINDINGオブジェクトを形成する。(受け付けら
れない場合、図5のステップ235でセッションは拒否
される。)次に、TDPは、エンドツーエンドRSVP
RESVメッセージを(添付されたTUNNEL_BINDINGオ
ブジェクトとともに)カプセル化してTSPへ送り(図
5のステップ240)、TSPはそれをカプセル化解除
する。TUNNEL_BINDINGオブジェクトを受信した場合、T
SPは、エンドツーエンドRSVPセッションのため
に、TDPによって割り当てられたトンネルを使用す
る。TSPは、RSVP RESVメッセージの残りの
部分をアップストリームの送信側(図示せず)へ転送す
る。その結果、この修正されたシグナリングにより、T
DPは、トンネルのパラメータおよびエンドツーエンド
RESVメッセージに基づいてエンドツーエンドRSV
Pセッションにトンネルを割り当てることが可能とな
る。
ATHメッセージフォーマットを図6に示す。RSVP
ADSPECオブジェクトを図7および図8に示す。図9
に、RSVP RESVメッセージを、SESSIONオブジ
ェクトおよびFLOWSPECオブジェクトとともに示す。(な
お、本発明の概念以外については、これらのフォーマッ
トはRSVPで定義されている通りである。)本発明に
よる、TUNNEL_BINDINGオブジェクトの例示的なフォーマ
ットを図10に示す。(認識されるように、TUNNEL_BIN
DINGオブジェクトフォーマットは、前掲のTerzis et a
l., "RSVP Operations over IP tunnels"の論文に記載
されているSESSIONオブジェクトに類似している。)
受信すると、セッション−トンネルバインディングに基
づいて、適当なIP−in−UDPヘッダとともにパケ
ットをカプセル化する。また、TSPは、個々のTSP
ECに従わない各フローからのデータトラフィックをマ
ークしなければならない。このことは、TSPが、当業
者に周知のように各フローに対するポリシング(監視)
機能を備える必要があることを意味する。
に事前に構成されている必要はない。特に、TDPは、
TSPへのトンネルを動的に構成することが可能である
(詳細は後述)。このタイプのメッセージトランザクシ
ョンを図11に示す。(なお、TDPにおいてトンネル
を動的に構成する機能以外の点では、このタイプのメッ
セージフロートランザクションは従来技術と同一であ
る。すなわち、あらかじめ構成されたトンネルの場合で
も、このタイプのメッセージフローは生じる。)図11
に関して、RSVPトンネルを確立するため、TSPは
送信側(すなわちデータソース)として作用し、TDP
のユニキャストアドレスへTUNNEL_PATHメッセージを送
る。このTUNNEL_PATHメッセージには、TUNNEL_ADSPECオ
ブジェクトが添付される。本発明の特徴によれば(後
述)、TDPは、受信したTUNNEL_ADSPECオブジェクト
に含まれるパラメータに基づいて、確立するトンネルの
個数と、それらのトンネルの間でどのようにリソースを
割り当てるかを決定する。その後、TDPは、トンネル
を確立するために、TSPへTUNNEL_RESVメッセージを
送る。
J. Wroclawski, "General Characterization Paramete
rs for Integrated Service Network Elements", RFC 2
215、の論文で定義されている制御負荷サービスあるい
は保証付きサービスのいずれも提供することが可能であ
る。以下のセクションでは、保証付きサービスを提供す
るトンネルを管理するための追加のアルゴリズムについ
て説明する。
ネル構成、およびトンネルチューニング手続きの説明に
進む前に、トンネルに関する以下の情報について説明す
る。
ョンは相異なる遅延要求を有することがある。従って、
各トンネルごとに異なる遅延保証を有することが有効で
ある。TSPとTDPの間にn個のトンネルがあり、各
トンネルの遅延保証がd1 T<d2 T<...<dn Tであると
仮定する。その場合、TSPとTDPの間で遅延保証d
を要求するエンドツーエンドRSVPセッションは、ト
ンネルiが十分な容量を有すると仮定して、di T<d<
di+1 Tである場合にトンネルiにマッピングされること
になる。
ルTSi T=(bi T,ri T,pi T,M i T,mi T)で表す。
ただし、bi Tはバーストサイズであり、ri Tは平均レー
トであり、pi Tはピークレートであり、Mi Tはトンネル
メッセージ転送ユニット(MTU:message transfer u
nit)であり、mi Tは課金ユニット(例えば、前掲のShe
nker el al., "General Characterization Parameters
for Integrated Service Network Elements"の論文を参
照)である。一般に、トンネルiに関連するCおよびD
の値(前掲のShenker et al., "Specification of Guar
anteed Qualityof Service"の論文を参照)(Ctot,i T
およびDtot,i Tで表す)はTSi Tの関数であり、従っ
て、各トンネルごとに異なることがある。(なお、保証
付きサービスの場合、Dtot,i Tは更新されるがCtot,i T
は更新されない。)
およびd2 Tを保証する2つのトンネルを考える。遅延保
証dは次式により計算される。 d=(b+C)/R+D (1) ただし、bはバーストサイズであり、Rは予約される帯
域幅であり、CおよびDは前掲のShenker et al., "Spe
cification of Guaranteed Quality of Service"の論文
で定義される通りである。
になる。 Ri T=(bi T+Ctot,i T)/(di T−Dtot,i T) (2) ただし、i=1,2である。2つのトンネルをまとめた
(グループ化した)場合、保証遅延d1 Tがなければなら
ず、新しいTSPECはTSg T=(b1 T+b2 T,r1 T+
r2 T,p1 T+p2 T,max{M1 T,M2 T},min{m
1 T,m2 T})となる。対応して、このトンネルは、C
tot,g TおよびDtot,g Tを有することになり、次の帯域幅
を要求する。 Rg T=(b1 T+b2 T+Ctot,g T)/(d1 T−Dtot,g T) (3)
ではなく1個のトンネルを設定するほうが有利である。
EL_TSPECに部分的に基づいて、TUNNEL_ADSPEC内のCtot
およびDtotを更新するため、TDPが別のTUNNEL_TSPE
Cを使用することを決定する場合、Ctot T=f(TUNNEL_
TSPEC)およびDtot T=h(TUNNEL_TSPEC)もまた異な
ることがある。ただし、fおよびhは、TSPおよびT
DPには未知の関数である。その結果、TDPは一般
に、RTを正しく計算するために、関数fおよびhを知
る必要がある。
相異なるTUNNEL_TSPECを有するいくつかのTUNNEL_PATH
メッセージを送出することができる。TDPは、これら
のTUNNEL_TSPECを、対応するTUNNEL_ADSPECとともに受
信すると、fおよびhを補間により評価することができ
る。トンネル予約に使用されないTUNNEL_PATHメッセー
ジはタイムアウトすることになる。
る可能性は少ない。例えば、中間ルータがすべてWFQ
(重み付き公平キューイング:weighted fair queuein
g)を実装している場合、Ctot T=(k−1)MT、およ
び、Dtot T=Σj kMT/Cjである。ただし、kは、トン
ネル内のホップ数であり、Cjは、各ホップのリンク速
度である。この場合、TSPは、TUNNEL_TSPEC内の他の
すべての成分を固定したままMTの値を変えていくつか
のTUNNEL_PATHメッセージを送信する。すると、TDP
は、TUNNEL_TSPECおよびTUNNEL_ADSPECからデータ(Mj
T,Cj T,Dj T)のセットを収集し、これらを、それぞ
れCj TおよびDj Tの上限である、MTの1次関数に当て
はめる。
る場合、Ctot TおよびDtot Tの値は、異なるパスでは非
常に異なることがある(そうでなければ、これらのパス
を区別する必要がない)。このような場合、TDPは、
まず、データを分類してクラスタに分けてから、補間に
進む。あるいは、TDPは、すべてのクラスタに対する
CTおよびDTの単一の上限を求めることも可能である
が、これは控えめすぎることがある。
MTUが、すべてのトンネルに対するMTとして常に使
用される。さらに、与えられたMTに対して、CTおよび
DTはいずれも定数であると仮定する。これは、WFQ
ルータからエクスポートされる値と整合する。明らか
に、RSVPもまたこの仮定を暗黙のうちにしている。
その理由は、受信側は、送信側から受信したのとは異な
るTSPECを指定することがあるが、それでも依然と
して、帯域幅要求を計算するためにPATHメッセージ
内のTSPECに対応する同じCおよびDの値を使用す
るからである。この仮定が成り立たない場合、上記の補
間法を使用することが可能であり、計算の複雑さ(計算
量)はfおよびhの形に依存することになる。
れる帯域幅は、 Rg T=(b1 T+b2 T+Ctot T)/(d1 T−Dtot T) (5) である。
調増大関数であり、 d2 T<d1 T+(d1 T−Dtot T)Ctot T/b2 T (7) のとき、 Rg T<R1 T+R2 T (8) となる。
ことによって帯域幅が節約される。なお、d2 T=d1 Tの
とき、Rg T−(R1 T+R2 T)=−Ctot T/(d1 T−D
tot T)<0である。すなわち、同じ遅延要求のセッショ
ンを1つのトンネルにまとめることによって、常に帯域
幅が節約される。この特殊な場合は、S. Rampal and R.
Guerin, "Flow Grouping for Reducing Reservation Re
quirements for Guaranteed Delay Service", draft-ra
mpal-flow-delay-service-01.txt, July 1997、で観察
されたものである。
が十分に大きいとき、2つのトンネルを別々のままにし
たほうが帯域効率が良いことを示している。
帯域を効率的にトンネルに分割する方法について決定す
るときに用いるのに、遅延は良好な指標となる可能性が
ある。これは実際その通りである。
=1,...,n)を有するn個のRSVPセッションが
ある場合を考え、これらのセッションがdiでソートさ
れていると仮定する。トンネルが遅延dTを保証するよ
うに設定された場合、dTより小さい遅延要求のセッシ
ョンはこのトンネルには入らない。他方、遅延要求
dT′<dTのトンネルに、dTより大きい遅延要求のセ
ッションiを入れるのは帯域効率が悪い。これは次のこ
とから明らかである。すなわち、遅延保証dTのトンネ
ルにこのセッションを追加するのに要する追加帯域幅は
ΔR=bi/(dT−Dto t T)であり、帯域保証dT′の
トンネルにこのセッションを追加するのに要する追加帯
域幅はΔR′=bi/(dT′−Dtot T)>ΔRであるか
らである。
たセッションのセットに対して、さまざまな遅延保証d
1 T<d2 T<...<dn Tを提供するようにトンネルが設定
された場合、遅延要求dj T≦di<dj+1 Tのセッション
をトンネルjに入れると帯域効率がよい。従って、与え
られたRSVPセッション統計に基づいてトンネルがあ
らかじめ構成されている場合、RSVPセッションは、
まずdiでソートすべきである(詳細は後述)。
種類のTSPECをサポートすることができるかを知ら
ないため、できるだけ大きいTSPECとして知ってい
ることを単に送信する。具体的には、TSPは、bTが
そのバッファサイズであり、pTが入力リンク速度の和
(または無限大)であり、rTが出力リンク速度であ
り、MTが出力インタフェースによってサポートされる
最大パケットサイズであり、mTがTSPによってサポ
ートされる最小の課金単位であるとして、送信する。
な個数を知らないため、トンネル設定期間中に、TSP
がサポート可能なトンネルの数と同数以上のTUNNEL_PAT
Hメッセージを送信する。過剰のTUNNEL_PATHメッセージ
は、必要であればパラメータ補間をサポートするために
使用可能であり、対応するTUNNEL_RESVメッセージがタ
イムアウト期間内に受信されないときにはルータから消
去される。
はTDPによって計算される。その後、TDPは、TUNN
EL_FLOWSPEC内のTUNNEL_TSPECとともにTUNNEL_RESVメッ
セージをTSPへ送る。このTUNNEL_RESVメッセージ
は、FilterspecがTSPのIPアドレスとUDPデステ
ィネーションポート番号を指定するFF予約スタイルを
使用すべきである。
ションの遅延要求と、エンドツーエンドRSVP PA
THメッセージ内のTSPECおよびADSPECで受
信されるパラメータに基づいて、受信側は、所望の帯域
幅R、スラック項S、および所望のTSPECを計算
し、それらをFLOWSPECでアップストリームへ送
信する。
れたRSVP PATHメッセージをTSPから受信し
た後、それをカプセル化解除し、ADSPECを変更す
る。TDPは常に、トンネルについてC=0およびD=
d1 T(最小遅延)であると(たとえそのトンネルにもう
空き容量がなくても)公示する。TDPは、受信側から
返されたRESVメッセージを受信すると、スラック項
の一部0≦S0≦Sをオプションとして使用して、この
セッションを、d1 T+S0より小さい遅延を保証するト
ンネルiにマッピングする。その後、TDPは、Sをd
i T−d1 Tだけ小さくする。このセッションに関して、資
格のあるいずれのトンネルにも十分な容量がない場合で
も、遅延保証に違反することなくこのセッションを別の
トンネルにマッピングすることは可能である。これにつ
いて以下で詳述する。
遅延値d1 Tを公示することにより、プロトコルは単純か
つスケーラブルになる。すなわち、TDPは、受信側の
さまざまな相異なる遅延保証要求を知る必要がなく、単
に、なし得る最善のことを公示する。なお、RSVPプ
ロトコルの受信側主導性により、TDPは、送信側から
のADSPECを処理するときに、RSVPセッション
の遅延要求を知ることさえもない。
ができる場合、第1の選択肢として、スラック項Sに過
剰な値を入れることがある。この場合、TDPは、この
過剰値を用いて、上記のように、より緩い遅延保証のト
ンネルにセッションをマッピングすることができる。受
信側の第2の選択肢は、単に、より小さい帯域幅を予約
することである。ほとんどの受信側が第2の選択肢を選
ぶ場合、最小の遅延を提供するトンネルは、より大きい
帯域幅のシェアを必要とする。この問題点についてはさ
らに後述する。
RSVPセッション要求の前に確立されるが、TDP
は、受信側からのRESVおよびTSPECメッセージ
を使用することによって、トンネルを最大限に利用(す
なわち、セッションをトンネルにマッピングする)しよ
うとする。
ラメータのセット(bT,RT,dT,pT,MT)を管理
する。TDPは、以下の条件がすべて成立する場合に、
新しいRSVPセッションをトンネルに受け付ける(図
5のステップ225および230)。
の総和と設定され、MTは、トンネルのMTUと設定さ
れるため、式(12)および(13)で表される条件は
常に真になるはずである。
VPセッションについての統計が存在すると仮定する。
具体的には、各セッションi=1,...,Nごとに、
(bi,Ri,Si)が記録される。ただし、biは最大バ
ーストサイズであり、Riは予約される帯域幅であり、
Siはスラック項である。このような統計が典型的なト
ラフィックパターンを表すと仮定した場合に、帯域を効
率的に利用するようにトンネルを構成する方法を見つけ
ることが望ましい。Siのうち、Si 0がトンネルによっ
て使用されると仮定する。トラフィックプロファイルに
基づくトンネル構成アルゴリズム(Tunnel_Config
(b,R,S0,N))は次の通りである。
て、ベクトル(Ri,bi,di+Si 0)をソートする。 3.n=1,...,Nのそれぞれについて、次式を計算
する。
る。 5.n0=1の場合、dT=d1+S1 0、bT=Σi Nbi、
およびRT=(bT+Ctot T)/(dT−Dtot T)として
トンネルが構成され、Tunnel_Configは終了する。 6.n0>1の場合、Tunnel_Config((b1,...,b
n0-1),(R1,...,Rn0-1),(S0 1,...,
S0 n0-1),n0−1)、および、Tunnel_Config((b
n0,...,bN),(Rn0,...,RN),(S0 n0,...,
S0 N),N−n0−1)を実行する。
diを計算することから開始する。diは、トンネルがセ
ッションiのみに対して作成された場合にこのセッショ
ンが受ける遅延である。次に、ステップ2で、di+Si
0をキーとして用いて、ベクトル(Ri,bi,di+
Si 0)をソートする。次に、ステップ3で、セッション
を2つのグループに分割し、各グループについて帯域幅
を計算する。全帯域幅の最も少ない分割を固定し、プロ
セスは、ステップ4、5、および6で、この分割のそれ
ぞれの部分について再帰的に実行される。さらに分割を
しても帯域幅要求がもはや減少しなくなったら、再帰的
実行を終了する。
側および受信側の双方にとってトランスペアレントであ
る。前述のように、TDPは常に、提供可能な最もきつ
い遅延保証を公示する。その結果、受信側に見えるの
は、パス上の最小のDtotの値である。受信側のアプリ
ケーションがより大きな遅延を許容することができる場
合、予約メッセージにおいて、スラック項を入れるか、
それとも、単により小さい帯域幅を要求するかを決定す
ることは受信側に任される。
が見える場合、TDPは、オプションとして、その一部
を使用することができる。他方、S=0である場合、T
DPは、最もきつい遅延保証のトンネルにRSVPセッ
ションを入れるしかない。その結果、このトンネルは、
他のトンネルよりもずっと急速に満たされる可能性が高
い。一般に、トンネルはあらかじめ分割されているた
め、トンネルが分割される際に基づくパラメータにトラ
フィックパターンが一致する可能性は少ない。そのよう
な場合、トンネルパラメータを動的に調整してトラフィ
ックパターンに合わせることができる。
-based QoS Requests"の論文に記載されているように、
トンネルによって提供される遅延保証は、バーストサイ
ズb Tおよび帯域幅RTの関数である。なお、セッション
が遅延保証を必要とする場合、dよりも小さい遅延保証
のすべてのトンネルが満たされているときにのみ、d j T
>dのトンネルjを使用することが必要となる。すなわ
ち、dj Tは、dj,new T<dj,old Tとなるように調整され
るべきである。これは、既存のトンネルの帯域幅を増大
させなければならないか、または、dT>dのトンネル
で許容されるバーストサイズを減少させなければならな
いかのいずれかであることを意味する。いずれの場合で
も、トンネルパラメータの変更を通知するためにTUNNEL
_FLOWSPECがTDPからTSPへ送られる。
利用可能な帯域幅に依存して受け入れられない可能性が
あるが、バーストサイズbj Tを減少させる要求はそのよ
うな可能性はない。従って、バーストサイズを減少させ
ることが、トンネルを動的に調整する好ましい方法であ
る。
るためには、新しい許容バーストサイズは、 bnew T=(dnew T−Dtot T)×RT−Ctot T (15) である。
る前に、TDPはまず、新しいトンネルに対しても受付
基準(前述)が成り立つことを確認しなければならな
い。
である。すなわち、小さい遅延要求のセッションが終了
した後、トンネルは、TDPからTSPへTUNNEL_FLOWS
PECを送ることによって、下のパラメータに戻すことが
可能である。
タを現在のトラフィックの需要に合わせるように変化さ
せるのに有用であるが、同様の遅延保証を有する複数の
トンネルが生じることもある。前述のように、このよう
な場合、これらのトンネルをまとめるほうが帯域効率が
よい可能性がある。一般に、トラフィックパターンは、
はじめにトンネルを分割するために使用されたものと一
致しないことがあるため、利用可能な帯域を効率的に使
用するためには、トンネル分割は、時間が経つにつれて
変更しなければならないことがある。そこで、トンネル
チューニング手続きにより、受け付けられるエンドツー
エンドRSVPセッションの一部のトンネル再割当てが
起こることがある。
ル(bi,Ri,Si)のセットによって記述され、TD
Pによって記録される。しかし、前述の例とは異なり、
遅延保証値は別の方法で計算される。
Tを公示しているため、遅延dT+S i 0を保証しなければ
ならない。ただし、0≦Si 0≦Siは、トンネルが使用
することに決めたスラック値である。トンネルチューニ
ングアルゴリズムは、遅延を計算する方法を除いては、
トンネル構成アルゴリズム(前述)と同様である。トン
ネルチューニングアルゴリズム(Tunnel_Tuning(b,
R,S0,N))は次の通りである。 1.di=dT とおく。 2.di+Si 0(i=1,...,N)をキーとして用い
て、ベクトル(Ri,bi,di+Si 0)をソートする。 3.n=1,...,Nのそれぞれについて、次式を計算
する。
る。 5.n0=1の場合、dT=d1+S1 0、bT=Σi Nbi、
およびRT=(bT+Ctot T)/(dT−Dtot T)として
トンネルが構成され、Tunnel_Tuningは終了する。 6.n0>1の場合、Tunnel_Tuning((b1,...,b
n0-1),(R1,...,Rn0-1),(S0 1,...,
S0 n0-1),n0−1)、および、Tunnel_Tuning((b
n0,...,bN),(Rn0,...,RN),(S0 n0,...,
S0 N),N−n0−1)を実行する。
もう1つの重要なファクタは、公示されるトンネル遅延
値(すべてのトンネルのうちで最小のもの)である。こ
の値が大きすぎる場合、いくつかの受信側では遅延が許
容できず、RSVPセッションは失敗することになる。
他方、この値が小さすぎて、しかも、受信側はスラック
項を与えない場合(または、スラックが、TDPと受信
側の間のルータで使い尽くされてしまった場合)、トン
ネル帯域幅に対する過大な要求になる可能性がある。
は、小さい公示値から開始して、失敗するRSVPセッ
ションが大幅に増大するまで、(この場合も、動的調整
よりもずっと長い時間スケールで)次第に公示値を増大
させる。
る新規なRSVPベースのトンネルプロトコルは、以下
の顕著な特徴を有する。 ・TDPは、どのエンドツーエンドセッションがどのト
ンネルに割り当てられるかについて、トンネルのパラメ
ータと、受信側からのエンドツーエンドRESVメッセ
ージとに基づいて、決定する。 ・TDPは、TSPとTDPの間のすべてのトンネルに
対する単一の遅延値を公示する。これにより、プロトコ
ルは単純かつスケーラブルになる。 ・トラフィックプロファイルに基づいて、TDPは、帯
域を効率的に使用するようにトンネルを分割する。 ・TDPは、トラフィックダイナミクスに応じてトンネ
ルを調整する。 ・TDPは、プロトコルパフォーマンスを改善するため
に、長い時間スケールでトンネルを調整する。 ・CおよびDが、TSPEC内のいくつかのパラメータ
の未知関数である場合、さまざまなパラメータ値の複数
のTSPECメッセージを送信して、関数を補間により
推定することができる。
の受信側主導性と整合性のあるものとなり、残りの特徴
により、プロトコルは、単純で、スケーラブルで、フレ
キシブルになるとともに、トンネル帯域を効率的に利用
することになる。
表的なTDPの高水準ブロック図を示す。TDPは、蓄
積プログラム制御方式のプロセッサアーキテクチャであ
り、プロセッサ650、メモリ660(プログラム命令
およびデータ(例えば、上記の新規なRSVPベースの
トンネルプロトコルにより通信するためのものなど)を
格納する)、および、パス666で表されるような通信
設備に接続するための通信インタフェース665を有す
る。
が、当業者であれば、上記の説明に基づいて、本発明の
技術的範囲から離れることなく、さまざまな変形例を考
えることが可能である。例えば、本発明の概念は、モバ
イルIPサービスの上でQoS保証を提供するために使
用することも可能である。この場合、ホームエージェン
トから外部エージェントへのIPトンネルが設定され、
このようなトンネルは、本発明の原理によるRSVPを
使用して、まとめられたトラフィックのQoS要求を通
知し、各フローごとのQoS要求が満たされるようにさ
れる。
ンネルソースポイント(TSP)とトンネルデスティネ
ーションポイント(TDP)の間のパケットトンネルを
通じて、RSVPの受信側主導パラダイムと整合性のあ
る方法でエンドツーエンドRSVPセッションを確立す
る新規なRSVPベースのトンネルプロトコルが実現さ
れる。特に、エンドツーエンドRSVPセッションは、
受信側指向RSVPタイプのシグナリングを用いて、T
DPがトンネルマッピングを決定するようにマッピング
される。このように、この新しいRSVPタイプのプロ
トコルは、RSVPの受信側主導性と整合性があるた
め、既存のRSVPプロトコルを変更する必要がない。
ジトランザクションの一部を示す図である。
ジトランザクションの一部を示す図である。
る。
ベースのメッセージトランザクションの一部を示す図で
ある。
ジフォーマットの図である。
クトを示す図である。
クトを示す図である。
クトを含むRSVP RESVメッセージフォーマット
の図である。
オブジェクトを示す図である。
を示す図である。
的な高水準ブロック図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 トンネルデスティネーションポイントと
して作用するパケットサーバにおいて使用される通信方
法において、 RSVPベースのシグナリングを受信するステップと、 受信したRSVPベースのシグナリングに応答して、エ
ンドツーエンドRSVPセッションをトンネルにマッピ
ングするステップとを有することを特徴とする通信方
法。 - 【請求項2】 前記RSVPベースのシグナリングは、
エンドツーエンドRSVPセッションの受信側によって
送信されるRSVP RESVメッセージであることを
特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記マッピングするステップは、RSV
P RESVメッセージで運ばれた情報を用いてセッシ
ョンからトンネルへのマッピングを決定することを特徴
とする請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記方法は、カプセル化されたRSVP
RESVメッセージをトンネルソースポイントへ送る
ステップをさらに有し、 前記カプセル化されたRSVP RESVメッセージ
は、トンネルおよびマッピングされるエンドツーエンド
RSVPセッションについてのマッピング情報を含むこ
とを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記マッピング情報は、前記カプセル化
されたRSVP RESVメッセージに添付されたTUNN
EL_BINDINGオブジェクトにより送信されることを特徴と
する請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 前記マッピングするステップは、前記受
信したRSVPベースのシグナリングから抽出されるス
ラック時間値と、最小トンネル遅延値との関数として、
エンドツーエンドRSVPセッションをトンネルに割り
当てることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 前記受信するステップの前に、受信側へ
送信されるADSPECオブジェクトで単一の遅延値を
公示するステップをさらに有することを特徴とする請求
項1に記載の方法。 - 【請求項8】 バーストサイズのような少なくとも1つ
のトンネルパラメータを調整することによって、確立さ
れたトンネルをチューニングするステップをさらに有す
ることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】 確立されたトンネルを再構成し、必要で
あれば、エンドツーエンドRSVPセッションを再割当
てすることによって、確立されたトンネルをチューニン
グするステップをさらに有することを特徴とする請求項
1に記載の方法。 - 【請求項10】 トンネルデスティネーションポイント
として作用する通信装置において、 (a)RSVPベースのシグナリングを受信し、(b)
受信したRSVPベースのシグナリングに応答して、エ
ンドツーエンドRSVPセッションをトンネルにマッピ
ングするパケットサーバを有することを特徴とする通信
装置。 - 【請求項11】 前記RSVPベースのシグナリング
は、エンドツーエンドRSVPセッションの受信側によ
って送信されるRSVP RESVメッセージであるこ
とを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 【請求項12】 前記パケットサーバは、RSVP R
ESVメッセージで運ばれた情報を用いてセッションか
らトンネルへのマッピングを決定することを特徴とする
請求項11に記載の装置。 - 【請求項13】 前記パケットサーバは、カプセル化さ
れたRSVP RESVメッセージをトンネルソースポ
イントへ送り、 前記カプセル化されたRSVP RESVメッセージ
は、トンネルおよびマッピングされるエンドツーエンド
RSVPセッションについてのマッピング情報を含むこ
とを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 【請求項14】 前記マッピング情報は、前記カプセル
化されたRSVPRESVメッセージに添付されたTUNN
EL_BINDINGオブジェクトにより送信されることを特徴と
する請求項13に記載の装置。 - 【請求項15】 前記パケットサーバは、前記受信した
RSVPベースのシグナリングから抽出されるスラック
時間値と、最小トンネル遅延値との関数として、エンド
ツーエンドRSVPセッションをトンネルにマッピング
することを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 【請求項16】 前記パケットサーバは、RSVPベー
スのシグナリングを受信する前に、受信側へ送信される
ADSPECオブジェクトで単一の遅延値を公示するこ
とを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 【請求項17】 前記パケットサーバは、バーストサイ
ズのような少なくとも1つのトンネルパラメータを調整
することによって、確立されたトンネルをチューニング
することを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 【請求項18】 前記パケットサーバは、確立されたト
ンネルを再構成し、必要であれば、エンドツーエンドR
SVPセッションを再割当てすることによって、確立さ
れたトンネルをチューニングすることを特徴とする請求
項10に記載の装置。
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