JP2001313647A

JP2001313647A - 通信ネットワークのサービス優先順位を支援するための帯域幅割当ての方法および装置

Info

Publication number: JP2001313647A
Application number: JP2000128152A
Authority: JP
Inventors: Janfen Chen; チェン・ジャンフェン; Koji Kubota; 幸司久保田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】サービス優先順位を支援する帯域幅割り当て
のための方法および装置を提案する。【解決手段】複数のネットワーク端末に帯域幅を割当
てる場合に、優先順位を備えたサービスのタイプおよび
それに付随する帯域幅変数が設定される。別の端末と接
続を開始しようとする端末は特定のサービスタイプによ
る帯域幅を要求する。装置は要求のサービスタイプおよ
び優先順位に基づいて帯域幅を割当てる。高い優先順位
を有する接続は、低い接続より前に帯域幅を獲得する。
不十分な帯域幅環境において、高い優先順位の接続を満
たすために、低い優先順位の接続に使用される帯域幅は
低減されるか無効とされる。余分な帯域幅が利用可能に
なった場合に、帯域幅再割当て法は低い優先順位の接続
に帯域幅を増大させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、総合サービスネッ
トワークにおける帯域幅の処理に関する。ＩＳＤＮおよ
びＡＴＭなどの総合サービスネットワークは、音声、画
像、映像などを含めて複数のサービスを単一に形成され
たネットワークに関して支援するように設計される。

【０００２】

【従来の技術】従来の単一サービスネットワークは、固
定された帯域幅機構または「利用者が望むだけの」帯域
幅機構のいずれかを適用する。これによってネットワー
クの帯域幅を過剰利用しているか、あまり利用していな
いかのいずれかの状態が生じる。

【０００３】集中型セションリソース管理システムモデ
ルは、従来技術文献１「ＭＰＥＧ−２ディジタル記憶
媒体コマンドおよび制御」（“ＭＥＰＧ−２Ｄｉｇｉ
ｔａｌＳｔｏｒａｇｅＭｅｄｉａＣｏｍｍａｎｄ
＆Ｃｏｎｔｒｏｌ”，ＩＳＯ／ＩＥＣＩｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌＳｔａｎｄａｒｄ１３８１８−
６，Ｊｕｌｙ−１９９６）の『利用者およびネットワー
ク』に具体的に述べられる。そのモデルの中心に、『セ
ションおよびリソースマネージャ』（ＳＲＭ）と呼ばれ
る設備がある。ＳＲＭはネットワーク全体を通じて互い
に通信を行う端末のためにセションおよびリソースの割
当てを管理する。端末がＳＲＭにデータを伝送したり、
ＳＲＭが端末にデータを伝送したりするために、プロト
コルが定義される。

【０００４】通信セションを開始する前に、要求を送信
することによって、端末がＳＲＭ側からの帯域幅を要求
する。ＳＲＭは要求を処理し、その要求が容認または拒
否を決定する。要求を容認した場合には、ＳＲＭは割当
てられる帯域幅の容量を決定する必要があり、終端端末
と協議を行う。終端端末はＳＲＭに応答をする必要があ
る。ＳＲＭは協議の結果を考慮することによって、最終
的に決定を下す。次に、確認メッセージがＳＲＭによっ
て発信端末に送り返される。肯定的な確認は割当てられ
る帯域幅を含む。

【０００５】パケット交換ネットワーク全体にわたる帯
域幅割当てを管理するためのコンピュータが、従来技術
文献２（“Ｍａｎａｇｉｎｇｂａｎｄｗｉｄｔｈｏ
ｖｅｒａｃｏｍｐｕｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｈａ
ｖｉｎｇａｍａｎａｇｅｍｅｎｔｃｏｍｐｕｔｅ
ｒｔｈａｔａｌｌｏｃａｔｅｓｂａｎｄｗｉｄｔ
ｈｔｏｃｌｉｅｎｔｃｏｍｐｕｔｅｒｓｕｐｏ
ｎｒｅｑｕｅｓｔ”，ＲｏｂｅｒｔＡｌｅｘａｎｄ
ｅｒＭａｒｓｈａｌｌｅｔａｌ，ＵＳｐａｔｅｎ
ｔｎｕｍｂｅｒＵＳ５６７３３９３，１９９７）に
おいて開示される。

【０００６】第１のクライアントコンピュータは、第２
のコンピュータと音声／映像を伴う会議を開始するため
に管理コンピュータから特定容量の帯域幅の割当てを要
求する。管理コンピュータは第１のクライアントコンピ
ュータに許可を与えるかどうかを決定し、与える場合に
は、その会議の状態に関して第２のコンピュータに照会
する。

【０００７】次に、第１のクライアントコンピュータ用
の帯域幅を割当てる。帯域幅の割当ては、第１のコンピ
ュータの要求した帯域幅および照会の結果を考慮する手
段に基づく。最終的に割当てられる帯域幅が第１および
第２のコンピュータに通知される。コンピュータは割当
てられた帯域幅に関してネットワーク全体にわたり送信
を開始する。

【０００８】従来技術文献３（“ＡＴＭｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｏｐｔｉｍ
ａｌｔｒａｆｆｉｃｃｏｎｔｒｏｌｂｙｃｈａ
ｎｇｉｎｇｔｈｅａｌｌｏｃａｔｅｄｂａｎｄｗ
ｉｄｔｈ”，Ｏｏｍｕｒｏｅｔａｌ，ＵＳｐａｔｅ
ｎｔ，ｎｕｍｂｅｒＵＳ５２５８９７９，１９９３）
において、割当てられた帯域幅を変更することによって
最適トラフィック制御を行うＡＴＭ通信システムが開示
される。

【０００９】管理装置は、ネットワークのトラフィック
を監視するための手段を備え、ネットワークの中で割当
て可能な帯域幅を分析するための別の手段を備える。第
１の端末および第２の端末は、互いに通信を行う必要が
ある場合には、管理装置に要求を送信する。管理装置
は、端末に割当て可能な帯域幅の容量を決定するための
分析手段を使用する。決定された帯域幅を通知する。端
末は、割当てられた帯域幅が受け入れ可能かどうかを決
定し、受け入れ可能である場合には、通信を開始する。
システムは通信中、帯域幅の変更を支援する。管理装置
は帯域幅の使用を追跡するための監視手段に依存する。
さらに割当て可能な帯域幅を発見した場合には、複数の
分析結果に基づく最適制御情報を発生する。ＡＴＭ交換
は、最適制御情報に基づくトラフィック制御を実行する
ための管理装置によって指示される。交換は通信の開始
時に端末に割当てられた帯域幅を格納する。さらに割当
て可能な帯域幅に生じる変化を検出した場合には、その
ような変化について端末に通知する。必要な場合には、
端末は帯域幅を変更することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ＡＴＭなどのネットワ
ークを支援する総合サービスにおいて、異なるサービス
は異なる特徴を備えるため、帯域幅、損失率および遅延
に関して異なる要件を備える。従来技術はさまざまなサ
ービスを同等に扱い、さまざまなサービスタイプの異な
る要件を検討していない。異なるサービスタイプの接続
に対して帯域幅を等しく割当てることは、非能率的な帯
域幅の利用および不公平な帯域幅の割当ての原因とな
る。従来技術では、端末が固定された帯域幅通信を要求
し、利用可能帯域幅が要求された帯域幅より少ない場合
には、通信は拒否される。重要でない既存の通信から帯
域幅を解放する努力はなされない。本発明はこの課題に
ついて検討する。本発明によれば、複数のサービスを支
援するネットワークにおいて、帯域幅は接続のサービス
タイプに応じて割当てられ、各サービスの特定の要件に
適切に適合させる。これは、帯域幅の無駄を生じるサー
ビスの過剰に満たす品質を避ける。複数の接続が制限さ
れた帯域幅のために競うシナリオにおいて、本発明はサ
ービスタイプの優先順位に基づいて帯域幅を割当てる。
優先順位が高いほど、必要な帯域幅を早く獲得する。ネ
ットワークの輻輳は、帯域幅の全要件を満たすためには
不十分な帯域幅の原因となり得る。このような場合に
は、帯域幅は低い優先順位のタイプの接続を犠牲にし
て、高い優先順位のサービスタイプの接続に割当てられ
るものとする。高い優先順位の接続を満たすために、現
行の帯域幅は低減または無効とされるものとする。割当
て可能な帯域幅を決定するために、従来技術文献３はネ
ットワーク側で帯域幅を監視するための手段および割当
て可能な帯域幅を分析するための手段を使用する。トラ
フィックの変動のために、従来技術では、帯域幅の変更
が一時的なものか永久的なものかを判断することは、き
わめて困難である。本発明は、帯域幅の変更を検出する
ための手段を容易にする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、３タイプのサ
ービスを規定することによって、優先順位を備えるサー
ビス問題について検討する。高いものから低いものまで
優先順位によって列挙すると、最大保証サービスタイ
プ、限定保証サービスタイプ、無保証サービスタイプで
ある。サービスの各タイプは複数のトラフィック記述変
数を伴い、帯域幅に独自の要件を有する。

【００１２】帯域幅割当て装置は、管理帯域幅割当てと
呼ばれる。帯域幅の利用および接続情報は、メモリまた
はデータベースに格納される。装置は現在の帯域幅利用
可能性に基づいて帯域幅を割当て、接続の要件に適切に
適合させる。複数の接続が制限された帯域幅を競うシナ
リオにおいて、本発明はサービスタイプの優先順位に基
づいて帯域幅を割当てる。優先順位が高いほど、必要な
帯域幅を獲得する可能性が高い。現在利用可能帯域幅が
不十分である場合には、低いサービスタイプの接続によ
って使用される帯域幅は、高い優先順位のサービスの接
続用に解放するために、低減または無効とされる。

【００１３】本発明はまた、割当て可能な帯域幅を変更
した場合に、帯域幅を再割当てするための手段も導入す
る。帯域幅の変更の検出を容易にするために、接続の終
了時のみ次の帯域幅の変更を知らせる。帯域幅割当て装
置は、低いサービスタイプの接続に対して帯域幅の再割
当てを行う。現在の帯域幅が優先容量より小さい接続の
みが、帯域幅を変更するための許可を受けられる。関与
する端末は、帯域幅の利用可能性に関して、装置によっ
て通知を受け取る。帯域幅の増大する方を選択すること
ができる。

【００１４】本発明は、ネットワークにおける帯域幅の
割当てを管理するための装置を使用する。帯域幅の使用
および接続情報は、メモリおよび／またはデータベース
に格納される。本装置はその必要な情報を検索するため
にデータベースに照会することができ、情報を格納する
ためにデータベースを操作することができる。他の端末
との通信接続を確立する必要がある端末は、本装置に要
求メッセージを送信する。メッセージは終端端末の識別
子、サービスタイプおよび関連するトラフィック記述変
数を含む。３タイプのサービスタイプは、接続の優先順
位を区別するために、本発明において定義される。高い
ものから低いものまで優先順位によって列挙すると、最
大保証サービスタイプ、限定保証サービスタイプ、無保
証サービスタイプである。サービスの各タイプ用の帯域
幅割当て法については、後述する。

【００１５】最大保証サービスタイプの接続は、最も高
い優先順位を有する。ピークビットレートに等しい帯域
幅は、このタイプのサービスの接続に割当てられること
になる。既存の利用可能帯域幅が不十分である場合に
は、無保証サービスタイプの接続が抑制される。無保証
サービスタイプに割当てられる帯域幅が無効とされ、最
大保証接続に割当てられる。これでも帯域幅を未だ十分
に用意することができない場合には、限定保証サービス
タイプの接続が抑制される。帯域幅は最低限持続するこ
とができるビットレートまで縮小され、その差が最大保
証接続に割当てられる。

【００１６】限定保証サービスタイプの接続用の帯域幅
割当ては、第一に利用可能帯域幅を抑制することによっ
て、実現される。帯域幅が十分でない場合には、無保証
サービスの既存の接続が抑制される。さらに高い優先順
位を有するサービスタイプの新たな接続に割当てること
ができるように、帯域幅が無効とされる。

【００１７】無保証サービスタイプの接続用の帯域幅要
求は、優先ビットレートまで利用可能である帯域幅がど
の程度であっても必要である。帯域幅割当ての結果が、
指定された装置によって発信端末に送信される。本装置
はまた、接続の記録および帯域幅の使用の更新も行う。
帯域幅低減または取り消しによる影響を受ける端末が、
本装置によって通知される。その結果、端末の転送速度
を調整する必要がある。

【００１８】帯域幅の再割当ては、指定された装置によ
って開始される。接続が終了した場合には、帯域幅が解
放され、再割当てのために利用可能となる。帯域幅割当
て装置は、既存の帯域幅が優先ビットレート未満の接続
を選択する。本装置は帯域幅利用可能性表示メッセージ
を選択した端末にマルチキャストする。メッセージを受
信する端末は、増大する帯域幅のために要求を行うこと
ができる。

【００１９】従来の装置とは異なり、総合ネットワーク
は、帯域幅の高い利用率を実現するために、複雑な処理
を必要とする。異なるサービスは異なる特徴を備えるた
め、帯域幅の要求が変動する。帯域幅を等しく割当てる
ことは、複数のサービスが共存する環境において適切で
はない。本発明は、サービスに優先順位を付け、その優
先順位およびサービス要件の品質にしたがってサービス
を処理する。帯域幅は、サービスの要件が適切に適合さ
れるような方法で効率的に割当てられる。

【００２０】たとえば、電話通信および実時間映像サー
ビスは、最大保証サービスタイプを活用することができ
る。本発明に関して、全体のセションを通じて保証され
た帯域幅を用いたこのタイプのサービスが約束される。
帯域幅についてあまり厳格な要件を備えていないため、
画像転送などの実時間サービスは、限定保証タイプを活
用することはできない。割当てられた帯域幅は、一定の
範囲内で変更し、最小容量によって決めることができ
る。実時間ファイル転送およびデータのバックアップの
サービスは、帯域幅について緩い要件すら全く備えてい
ない。これらのサービスは無保証サービスタイプを活用
することができ、このようなサービスタイプは限定保証
サービスタイプにきわめて似ているが、最小容量の制限
がない。

【００２１】帯域幅の変動を許容することは、さらに帯
域幅が不可欠なサービスに対応するために、ネットワー
クに割当てている帯域幅に関する柔軟性を与える。最大
保証および限定保証のサービスタイプに関して、利用者
は最悪の状況であってもネットワークによって約束され
た品質のレベルを獲得する一方、さらに広い帯域幅が利
用可能である場合には、さらに質の高いサービスを受け
取ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】ネットワーク接続された端末間の
通信によって使用される帯域幅を分割するための方法と
して、本発明は次の３タイプのサービスを定義する。（１）最大保証サービスタイプ（２）限定保証サービスタイプ（３）無保証サービスタイプ

【００２３】各タイプのサービスは複数のトラフィック
記述変数を必要とする。最大保証サービスタイプは、ピ
ークビットレートの変数を必要とする。限定保証サービ
スタイプは２つの変数、すなわちピークビットレートお
よび最小持続可能なビットレートを必要とする。無保証
サービスタイプは１つの変数、すなわち優先ビットレー
トを必要とする。接続は３タイプの定義されたサービス
タイプの１つを指定する。サービスタイプはその優先順
位によって識別される。最大保証サービスタイプは最高
の優先順位を有する。限定保証サービスタイプは中程度
の優先順位を備え、無保証サービスタイプは最も優先順
位が低い。

【００２４】上記の最大保証サービスタイプの通信接続
は、ネットワークによっていつでもピークビットレート
を備えるように割当てられる。上記の限定保証サービス
タイプの接続は、そのピークビットレートと最小持続可
能ビットレートとの間の帯域幅の容量を備えるように割
当てられる。無保証サービスタイプの接続は、ある程
度、可能であれば優先ビットレートの容量の帯域幅を割
当てられる。

【００２５】本発明において、割当て装置（以下の文で
は「装置」と言う）がネットワークで帯域幅の割当て、
解放および再割当てを管理するよう指示される。図１は
ネットワークの構成を示す。符号１００は装置である。
符号１０１は通信ネットワークである。符号１０２は接
続および帯域幅使用情報を格納するためのデータベース
である。装置１００はデータベース１０２に照会するこ
とによって情報を検索する。データベースを走査するこ
とによって記録の追加、削除および更新を行うことがで
きる。符号１０３は端末である。

【００２６】端末はネットワーク１０１全体にリンクさ
れる。任意の端末は、別の端末への接続を開始するため
に要求を発信することができる。このような場合には、
第２の端末は終端端末であるのに対し、第１の端末は発
信端末として識別される。

【００２７】図２は装置１００のアーキテクチャを示
す。符号２００は装置を表す。符号２０１はデータベー
スにアクセスするための手段である。この手段は、デー
タを検索するためのデータベースへの照会およびデータ
を変更するための操作を支援する。符号２０２は、端末
との通信を行う装置用の手段である。帯域幅割当て要求
の受信および確認メッセージの転送は、２０２によって
処理される。符号２０３は、一群の端末にメッセージを
マルチキャストするための手段である。装置が帯域幅の
利用可能性について選択された端末に通知する必要があ
る場合に、この手段が使用される。通知されるとすぐ
に、端末は帯域幅を増大するための要求を出す。符号２
０４は装置のコアである。帯域幅の割当て、解放および
再割当ての方法がここで実行される。

【００２８】２０２によって受信される帯域幅要求は、
処理を行うために２０４に伝達される。確認および帯域
幅の利用可能性のメッセージが、２０４によって発生さ
れ、２０２または２０３などの転送エンティティに伝達
される。データを検索し格納するために、２０４は２０
１を利用して、データベースにアクセスする。符号２０
５は２０１によって返された照会結果などの情報を短期
間キャッシュするためのメモリ手段である。

【００２９】図３はネットワーク接続された端末１０３
のアーキテクチャを示す。符号３００はネットワーク端
末をあらわす。符号３０１は接続および帯域幅のデータ
を格納するためのメモリ手段である。符号３０２はメッ
セージを装置に転送し、装置から受信するための手段で
ある。符号３０３は信号手段である。この手段は、ネッ
トワーク側にある装置と通信を行うために、特定のネッ
トワーク用に設計された信号プロトコルを使用する。接
続の開始および解除は、この手段によって実行される代
表的な機能である。符号３０４は制御装置である。制御
装置は、他のすべてのエンティティの作業を管理し、デ
ータ転送および受信のビットレートを決定する。符号３
０５は容認されたビットレートで確立された接続全体に
わたって、通常データを転送および受信するための手段
である。符号３０６は送出トラフィックを規制するため
の手段である。この手段は管理し、エンティティ３０５
を容認されたビートレートほど早くないビットレートで
転送させる。

【００３０】通信を行うために、複数のメッセージが定
義され、本装置および端末によって使用される。メッセ
ージは表１に列挙される。

【００３１】

【表１】

【００３２】帯域幅要求および割当ての処理過程が図４
に示される。符号４００において、発信端末が、初期お
よび付随するトラフィック変数を定義するような終端端
末の識別子、サービスタイプを含む『帯域幅割当て要
求』メッセージを装置に送信することによって帯域幅を
要求する。４０１において、装置は要求メッセージを受
理し、終端端末の識別子、要求される帯域幅およびサー
ビスのタイプを検索する。

【００３３】４０２において、装置は、終端端末で利用
可能帯域幅をデータベースに照会する。後に開示された
方法を使用して、割当てられる帯域幅の容量を決定す
る。帯域幅割当てが成功した場合には、装置は帯域幅の
その容量を保存する。これは４０３によって引き継が
れ、装置は保存された帯域幅のデータを含む『帯域幅割
当て指示』メッセージを終端端末に送信する。４０４に
おいて、終端端末は指示メッセージを受信し、接続を是
認するかどうかを決定する。

【００３４】４０５において、終端端末は『帯域幅割当
て応答』メッセージを装置に送信する。メッセージは、
接続を是認するか拒否するかの終端端末の応答を含む。
４０６において、装置は応答メッセージを受信し、調査
を行う。終端端末が割当てられた帯域幅を受け取る場合
には、装置は正式に、その接続に帯域幅の容量を割当
て、そうでない場合には要求は拒絶される。必要であれ
ば、発信端末に通知するために、『帯域幅割当て確認』
メッセージを送る４０７の前に、装置はデータベースの
記録を更新する。帯域幅割当てが成功した場合には、確
認メッセージは成功を表すコードを含み、そうでない場
合には失敗を表すコードを含む。４０８において、成功
確認メッセージを受信するとすぐに、発信端末は割当て
られた帯域幅を使用して終端端末に接続を開始する。

【００３５】帯域幅を割当てるための装置によって使用
される方法は、３つのカテゴリに分類される。カテゴリ
１は、サービスタイプが最大保証である接続に帯域幅を
割当てるための方法を用いる。図５は最大保証サービス
タイプの処理の流れを示す。

【００３６】ステップ５００において、ユニット２０４
は、発信端末と終端端末を接続するリンクを調査するよ
う、発信端末が要求しているピークビットレートと同様
の利用可能帯域幅が存在するかをデータベースに照会す
る。ステップ５０１において、複数のリンクに必要な帯
域幅を用意することができる場合には、処理過程はステ
ップ５１４に進み、装置はそのリンクにピークビットレ
ートの容量を割当てる。そのようなリンクが存在しない
場合には、装置は、サービスタイプが無保証である既存
の接続を調査するよう再びデータベースに照会する（ス
テップ５０２）。発見した接続はメモリ手段２０５によ
って格納され、現在の帯域幅にしたがって高いものから
低いものまで表示される。

【００３７】ステップ５０３において「無効」となった
接続に一つずつ印を付け、その帯域幅を利用可能帯域幅
に一時的に追加する。ステップ５０４において、蓄積さ
れた帯域幅と要求された帯域幅を比較する。前者が後者
と同様である場合には、調査は停止する。そうでない場
合には、他の無保証サービスタイプ接続から帯域幅を引
き続き「無効」にする。蓄積された帯域幅が要求された
帯域幅と同様であるかまたはその種のすべての接続が調
査されるまで（ステップ５０５）、処理は停止しない。
無保証接続の処理中、十分な帯域幅が蓄積されているこ
とを装置が認識した場合には、ステップ５０６に進む。

【００３８】ステップ５０６において「無効」と印のつ
いた全接続の帯域幅を無効とする。別の方法として、無
保証サービスタイプの全接続に印を付け、比例配分比で
帯域幅を低減してもよい。次に、装置は関係する各端末
に通知するために、『帯域幅変更指示』を送信する。ス
テップ５１４において、無保証の印がついた接続から無
効とされた帯域幅は、最大保証タイプ接続を要求する端
末に割当てられる。ステップ５１５において、帯域幅割
当ては、成功に終わる。装置は、「無効」とされた全接
続の記録を更新し、データベースに新規接続のための新
たな記録を追加する。

【００３９】５０５において、無保証接続タイプの全接
続に印がつけられた場合には、帯域幅が未だ十分でな
い。５０７において、装置は、限定保証サービスタイプ
の接続を調査するように、再びデータベースに照会す
る。発見された接続の帯域幅が最小持続可能なビットレ
ートを超えているかどうかを調査し、超えている場合に
は、ステップ５０８においてその接続に「低減」の印を
付ける。印がつけられた接続は、メモリ手段２０５によ
って格納される。接続の既存の帯域幅とその最小持続可
能ビットレートとの間の差は、蓄積された帯域幅に一時
的に追加される。この処理は、ステップ５０９において
蓄積された帯域幅が十分であるかステップ５１０におい
て限定保証接続のすべてに印がつけられるまで続行す
る。

【００４０】５１０において、帯域幅が未だ十分でない
場合には、割当ては失敗する。この場合には、印を付け
られた無保証サービス接続の帯域幅が無効とされておら
ず、印を付けられた限定保証接続の帯域幅が低減されて
もいない。ステップ５０９において限定保証接続の処理
中に、蓄積された帯域幅が十分である場合には、装置
は、「無効」と印を付けられた接続の帯域幅を無効に
し、「低減」と印を付けられた帯域幅を低減する。別法
として、限定保証タイプの全接続に印を付け、比例配分
比でその帯域幅を低減してもよい。次に、関係する端末
すべてに『帯域幅変更指示』メッセージを送信する。端
末は、それに応じて帯域幅を調整する必要がある。

【００４１】５１５において帯域幅割当てが成功する。
取り消しおよび低減から得られた帯域幅は、新規接続に
割当てられる。装置はさらに、「無効」および「低減」
の接続の記録を更新し、新規接続のための新たな記録を
データベースに追加する。

【００４２】無保証タイプの印のついた接続を低減する
ことによって、上述した比例配分比は、以下の式によっ
て決定される。

【数１】 BW_NG_iは、ｉ番目に印を付けられた無保証タイプの接続
から低減されることになる帯域幅の容量であり、BW_NG_i
はｉ番目に印を付けられた接続によって現在使用されて
いる帯域幅の容量であり、Req_BＷは必要な帯域幅であ
り、Nは進行中の無保証タイプ接続の数であり、avail_B
Wは使用していない帯域幅である。

【００４３】限定保証タイプの印のついた接続を低減す
ることによって比例配分比は、以下の式によって決定さ
れる。

【数２】 BW_LG_iはｉ番目に印を付けられた限定保証タイプの接続
から低減されることになる帯域幅の容量であり、BW_LG_i
はｉ番目に印を付けられた接続によって現在使用されて
いる帯域幅の容量であり、Sus_BW_iはｉ番目に印を付け
られた限定保証タイプ接続の最小持続可能ビットレート
であり、Mは現在の帯域幅が最小持続可能ビットレート
以上である進行中の限定保証タイプ接続の数であり、av
ail_BW'は使用していない帯域幅であり、無保証タイプ
接続から無効とされる帯域幅を含む。

【００４４】カテゴリ２は、サービスタイプが限定保証
である接続に帯域幅を割当てるための方法を用いる。図
６は限定保証サービスタイプの処理の流れを示す。ステ
ップ６００において、装置の帯域幅割当てユニット２０
４は、発信端末と終端端末を接続するリンクを発見し、
要求のピークビットレートと同様の利用可能帯域幅が存
在するかをデータベースに照会する。

【００４５】ステップ６０１において、任意のリンクが
そのような帯域幅の要件に適合している場合には、装置
はそのリンクにピークビットレートの容量を割当てる。
そのようなリンクが存在しない場合には、装置は、サー
ビスが無保証タイプである既存の接続を発見するよう再
びデータベースに照会する（ステップ６０２）。そのよ
うな接続を発見することができた場合には、装置はその
接続に「無効」の印を付け、メモリ手段２０５によって
格納する。無効とされた帯域幅を蓄積された帯域幅に一
時的に追加する。

【００４６】ステップ６０４において、蓄積された帯域
幅を要求された帯域幅を比較する。前者が後者と同様で
ある場合には、調査は停止する。そうでない場合には、
無保証サービスタイプの他の接続を引き続き調査する。
ステップ６０４において、蓄積された帯域幅が要求のピ
ークビットレートと同様であるか、またはステップ６０
５において、その種の接続すべてに印がつけられるま
で、調査は停止しない。無保証接続の処理中、蓄積され
た帯域幅が十分であることを装置が認識した場合には、
「無効」と印のついた全接続の帯域幅を無効とする処理
を開始する（ステップ６０６）。

【００４７】別の方法として、無保証サービスタイプの
全接続に印を付け、式（１）によって示されるような比
例配分比で帯域幅を低減してもよい。次に、装置は関係
するすべての端末に『帯域幅変更指示』を送信する。端
末は、それに応じて帯域幅を調整する必要がある。無効
とされた帯域幅は限定保証接続を要求する端末に割当て
られる。ステップ５０９において、装置は、すべての
「無効」接続の記録を更新し、新規接続のための新たな
記録をデータベースに追加する。

【００４８】すべての無保証接続に「無効」の印がつけ
終わった後でも、帯域幅が未だ十分でない場合には、処
理はステップ６０７に転じ、装置は蓄積された帯域幅を
要求の最小持続可能ビットレートとを比較する。前者が
後者と同様でないことがわかった場合には、６０６にお
いて、装置は、「無効」となった接続の帯域幅を解放
し、新たに利用可能帯域幅を要求された接続に割当て
る。このような場合には、要求はその最小持続可能ビッ
トレートを満たす帯域幅を割当てられる。優先順位と同
様に、装置は帯域幅を変更した関係端末に通知する。さ
らに、印を付けられた全接続の記録を更新し、新規接続
のための新たな記録をデータベースに追加する。

【００４９】ステップ６０７において、最小持続可能ビ
ットレートがいずれも満たすことができない場合には、
帯域幅割当ては失敗に終わる。無保証の印を付けられた
接続に対して何も措置を講じない。このような印を付け
られた接続は回復される。

【００５０】カテゴリ３は、サービスタイプが無保証で
ある接続に帯域幅を割当てるための方法を用いる。図７
は無保証サービスタイプの処理の流れを示す。ステップ
７００において、帯域幅割当て装置のユニット２０４
は、２０１によって発信端末と終端端末を接続するリン
クを発見し、要求された優先ビットレートと同様の利用
可能帯域幅が存在するかをデータベースに照会する。任
意のリンクが要件に適合する場合（ステップ７０１）に
は、装置はそのリンクの帯域幅をそのリンクに割当てる
（ステップ７０２）。

【００５１】ステップ７０１において、そのようなリン
クが存在しない場合には、次に、７０３において、装置
は最も利用可能帯域幅を備えるリンクを選択する。ステ
ップ７０２において、帯域幅の容量が要求されている接
続に割当てられる。ステップ７０３のように用に帯域幅
割当てに成功した場合には、装置は割当てられる帯域幅
に関して発信端末に通知し、新規接続のための新たな記
録をデータベースに追加する。ステップ７０５におい
て、帯域幅が全く存在しない場合には、帯域幅割当てが
失敗に終わる。装置は割当て失敗に関して発信端末に通
知する。

【００５２】帯域幅割当て装置による帯域幅の再割当て
の方法は、図８に示された以下のステップを含む。

【００５３】８０１において、帯域幅割当て装置は、８
００において端末Ａによって送信された接続解除要求を
受信した後、利用可能帯域幅を認識する。８０２におい
て、装置は終端端末にその帯域幅を解放するように指示
する。８０３．1において、装置は、サービスタイプが
限定保証である接続を発見し、それに現在割当てられて
いる帯域幅がそのピークビットレートより小さいかどう
かをデータベースに照会する。使用している端末（図８
において端末Ｂで示される）が選択され、メモリ手段２
０５によって格納される。

【００５４】８０４において、装置は、余分な帯域幅が
利用可能であることに関して、『帯域幅利用可能性表
示』メッセージを選択した端末にマルチキャストする。
８０５において、端末はマルチキャストメッセージを受
信し、端末が帯域幅の増大を決定した場合には、８０６
において『帯域幅変更要求』メッセージを装置に送信す
る。８０３．２において、要求を受信するとすぐに、装
置は、対応する接続に利用可能帯域幅を割当て、データ
ベースの記録を更新する。限定保証接続に帯域幅を再割
当てた後に、さらに利用可能帯域幅が存在する場合に
は、装置は無保証サービスタイプの既存の接続を発見す
るようにデータベースに照会する。同様の手続きが無保
証タイプの接続に適用される。装置は無保証タイプの接
続を選択し、『帯域幅利用可能性表示』メッセージを再
びマルチキャストする。使用中の端末がマルチキャスト
メッセージを受信する。端末が帯域幅の増大を決定した
場合には、端末は装置に『帯域幅変更要求』メッセージ
を送信する。装置は帯域幅の増大を要求する端末に帯域
幅を割当て、データベースの記録の更新を行う。

【００５５】以下の式を用いて、接続が限定保証タイプ
であり、要求を出した端末に等しく帯域幅の再割当てを
行うことができる。

【数３】 BW_iは限定保証タイプのi番目の接続に現在使用される帯
域幅であり、BW'_iはi番目の接続に割当てられる新たな
帯域幅であり、PBR_iはi番目の接続のピークビットレー
トであり、nは帯域幅増大を要求する接続の数であり、
以下の式によって示される重み付けアルゴリズムを使用
することもできる。

【００５６】

【数４】 PBR を優先ビットレートすなわちPreferBRで置換する
と、式（５）および式（６）が無保証タイプの接続用の
帯域幅を再割当てするために使用される。

【数５】

【数６】

【図面の簡単な説明】

【図１】帯域幅割当て装置が適用される通信ネットワ
ークの構成図

【図２】帯域幅割当て装置のアーキテクチャを示す図

【図３】ネットワーク端末のアーキテクチャを示す図

【図４】端末および帯域幅割当て装置によって調整さ
れる帯域幅要求および割当ての処理過程を表す図

【図５】最大保証タイプの接続用の帯域幅割当てにお
ける処理の流れを表す図

【図６】限定保証タイプの接続用の帯域幅割当てにお
ける処理の流れを表す図

【図７】無保証タイプの接続用の帯域幅割当てにおけ
る処理の流れを表す図

【図８】端末および帯域幅割当て装置によって調整さ
れる帯域幅再割当ての処理過程を表す図

【符号の説明】１００装置１０１通信ネットワーク１０２データベース１０３端末２００装置２０１データベースにアクセスするための手段２０２端末と通信を行うための手段２０３メッセージをマルチキャストするための手段２０４装置のコア２０５メモリ手段３００ネトワーク端末３０１メモリ手段３０２メッセージを転送および受信するための手段３０３信号手段３０４制御ユニット３０５データを転送および受信するための手段３０６送出するトラフィックを規制するための手段４００帯域幅の要求４０１要求を受信する４０２データベースに照会を行い、帯域幅割当て法を
適用する４０３指示を送信する４０４指示を受信する４０５応答を送信する４０６応答を受信し、調査する４０７確認を送信する４０８確認を受信し、接続を開始する５００データベースに照会を行うステップ５０１帯域幅が十分であるかを調べるステップ５０２データベースに照会を行うステップ５０３「無効」となる接続に印を付けるステップ５０４帯域幅が十分であるかを調べるステップ５０５すべてに印がつけられたかを調べるステップ５０６帯域幅を無効にするステップ５０７データベースに照会を行うステップ５０８「低減」される接続に印を付けるステップ５０９帯域幅が十分であるかを調べるステップ５１０すべてに印がつけられかを調べるステップ５１１帯域幅を無効にするステップ５１２帯域幅を無効にするステップ５１３失敗５１４帯域幅を割当てるステップ５１５成功６００データベースに照会するステップ６０１帯域幅が十分であるかを調べるステップ６０２データベースに照会するステップ６０３「無効」となる接続に印を付けるステップ６０４帯域幅が十分であるかを調べるステップ６０５すべてに印がつけられたかを調べるステップ６０６帯域幅を無効にするステップ６０７最小持続可能帯域幅であるかを調べるステップ６０８帯域幅を割当てるステップ６０９成功６１０失敗７００データベースに照会するステップ７０１帯域幅が十分であるかを確認するステップ７０２帯域幅を割当てるステップ７０３成功７０４帯域幅が全く存在しないかを調べるステップ７０５失敗８００要求を解除する８０１要求を受信する８０２受信端末に通知し、データベースを更新する８０３．１帯域幅の再割当て法を適用する８０３．２帯域幅の再割当て法を適用する８０４帯域幅の利用可能性をマルチキャストする８０５マルチキャストを受信する８０６要求を送信する

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保田幸司大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5K030 GA08 HA08 HA10 HB17 LA19 LC09 LE05 5K051 AA05 CC04 FF03 FF12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ネットワーク接続された発信端末と終端
端末との通信によって使用される帯域幅の割当て方法で
あって、３段階の優先順位を付けられた３タイプのサービスが定
義され、前記サービスタイプに基づいて、帯域幅の割当ておよび
再割当てが行われる方法。
【請求項２】前記３タイプのサービスが、最大保証サービスタイプと、限定保証サービスタイプと、無保証サービスタイプと、して定義される請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記最大保証サービスタイプがピークビ
ットレートのトラフィック変数を備え、前記限定保証サービスタイプがピークビットレートおよ
び最小持続可能ビットレートの２つのトラフィック変数
を備え、前記無保証サービスタイプが優先ビットレートのトラフ
ィック変数を備え、前記３つのサービスタイプが互いに両立せず、高いものから低いものまでの優先順位が、前記最大保証
サービスタイプ、前記限定保証サービスタイプおよび前
記無保証サービスタイプである請求項２に記載の方法。
【請求項４】前記最大保証サービスタイプの通信接続
が、前記方法によっていつでもピークビットレートを用
いて割当てられ、前記限定保証サービスタイプの接続はピークビットレー
トを用いて割当てられるが、ある帯域幅を解放して前記
最大保証サービスタイプの接続に割当てられる必要があ
る場合には、最小持続可能ビットレートまで帯域幅を低
減することができ、前記無保証サービスタイプの接続が、優先ビットレート
を用いて割当てられるが、帯域幅を解放して前記最大保
証サービスタイプまたは前記限定保証サービスタイプの
接続に割当てる必要がある場合には、その帯域幅を低減
または無効とすることができる請求項１または２に記載
の方法。
【請求項５】ネットワークのための集中帯域幅管理を
するため、端末に対する帯域幅の割当て、解除および再
割当てを実行する帯域幅割当て装置であって、端末から帯域幅要求を受信し、端末に応答を送信する送
信手段と、端末に帯域幅利用可能性メッセージをマルチキャストす
るマルチキャスト手段と、帯域幅管理に関与する情報を記憶するメモリ手段と、情報を格納するデータベース手段と、該データベース手段にアクセスする手段を備えたことを
特徴とする帯域幅割当て装置。
【請求項６】前記帯域幅割当て装置における帯域幅要
求および割当ての手続きが、（ａ）発信端末が、終端端
末の識別子と、サービスタイプと、付随するトラフィッ
ク変数と、を含む『帯域幅割当て要求』メッセージを送
信することによって、帯域幅を要求するステップと、
（ｂ）前記要求メッセージから情報の受信および検索を
行うステップと、（ｃ）帯域幅を一時的に割当てるステ
ップと、（ｄ）終端端末に『帯域幅割当て指示』メッセ
ージを送信し、その是認を求めるステップと、（ｅ）終
端端末の応答に基づいて、帯域幅割当てが成功かどうか
を決定し、成功である場合には、最終的な割当て帯域幅
を決定するステップと、（ｆ）発信端末に『帯域幅割当
て確認』メッセージを送信し、帯域幅割当ての結果を通
知するステップと、を含む請求項５に記載の帯域幅割当
て装置。
【請求項７】発信端末と終端端末との間のサービスタ
イプが最大保証サービスタイプとなる帯域幅を割当てる
方法であって、・発信端末と終端端末を接続するリンクを調査し、前記
発信端末が要求している帯域幅と同様の前記利用可能帯
域幅を備えているかを調査するためのステップと、・任意のリンクが前記帯域幅の要件に適合する場合に、
前記装置が前記リンクにピークビットレートの容量を保
持するステップと、・前記リンクを発見できない場合には、（ａ）サービスタイプが無保証である既存の接続を調査
し、（ｂ）前記接続に印を付け、前記利用可能帯域幅にその
帯域幅を一時的に追加し、（ｃ）前記利用可能帯域幅が前記必要ピークビットレー
トに適合するかどうかを調査し、適用しない場合には、
別の接続について（ａ）乃至（ｃ）を繰り返すステップ
と、・（ａ）乃至（ｃ）を無保証サービスタイプの全接続に
適用した後、十分な帯域幅を獲得することが未だできな
い場合には、（ｄ）サービスタイプが前記限定保証であ
る既存の接続を調査し、（ｅ）前記接続に印を付け、前
記接続の前記帯域幅をその持続可能帯域幅に一時的に低
減し、その差を前記利用可能帯域幅に追加し、（ｆ）前
記利用可能帯域幅が前記必要ピークビットレートに適合
するかどうかを調査し、適用しない場合には、別の接続
について（ｄ）乃至（ｆ）を繰り返すステップと、・（ａ）乃至（ｃ）または（ｄ）乃至（ｆ）中の任意の
過程で、前記利用可能帯域幅が前記必要帯域幅を満たす
場合には、（ｇ）印を付けた接続の帯域幅が無効とされるか、比例
配分比で部分的に低減され、次に現在の要求に割当てら
れ、（ｈ）接続の帯域幅が無効とされるかまたは低減される
関係端末が通知され、（ｉ）データベースの記録が更新され、新たな記録がデ
ータベースの新規接続のために追加されるステップと、・（ａ）乃至（ｃ）および（ｄ）乃至（ｆ）の後に、帯
域幅が要求を満たすために未だ不十分である場合には、
帯域幅割当てが成功しないと判断するステップとを有す
る請求項１に記載の方法。
【請求項８】発信端末と終端端末との間のサービスタ
イプが限定保証サービスタイプとなる帯域幅を割当てる
方法であって、・前記発信端末と前記終端端末を接続するリンクを調査
し、前記必要ピークビットレートと同様の前記利用可能
帯域幅を備えているかを調査するステップと、・任意のリンクが前記帯域幅の要件に適合する場合に、
前記装置が前記リンクにピークビットレートの容量を保
持するステップと、・前記リンクを発見できない場合には、（ａ）サービスタイプが無保証である既存の接続を調査
し、（ｂ）前記接続に印を付け、前記利用可能帯域幅にその
帯域幅を一時的に追加し、（ｃ）前記利用可能帯域幅が前記必要ピークビットレー
トに適合するかどうかを調査し、適用しない場合には、
別の接続について（ａ）乃至（ｃ）を繰り返すステップ
と、・（ａ）乃至（ｃ）において、前記利用可能帯域幅が前
記要求を満たす場合には、（ｄ）前記印を付けられた接
続の帯域幅が完全に無効とされるかまたは比例配分比で
部分的に低減され、次に現在の要求に割当てられ、（ｅ）接続の帯域幅が無効とされるかまたは低減される
関係端末が通知され、（ｆ）前記関連接続の記録が更新され、新たな記録がデ
ータベースの新規接続のために追加されるステップと、・（ａ）乃至（ｃ）の後で、帯域幅が前記要求ピークビ
ットレートを満たすために未だ不十分である場合には、
（ｄ）乃至（ｆ）を実行することによって前記要求の最
小持続可能ビットレートを満たすようにし、要求された
最小持続可能ビットレートまで帯域幅を補正するステッ
プと、・帯域幅が前記ピークビットレートまたは前記要求の前
記最小持続可能ビットレートのいずれかを満たすために
未だ十分でない場合には、帯域幅割当てが成功しないと
判断するステップとを有する請求項１に記載の方法。
【請求項９】印を付けられた低い優先順位の接続が低
減される比例配分比が、前記必要な帯域幅、接続のトラ
フィック変数および現在の帯域幅から導出される請求項
７または８に記載の方法。
【請求項１０】発信端末と終端端末との間のサービス
タイプが無保証サービスタイプとなる帯域幅を割当てる
方法であって、・前記発信端末と前記終端端末を接続するリンクを調査
し、前記要求される優先ビットレートと同様の前記利用
可能帯域幅を備えているかを調査するステップと、・任意のリンクが前記帯域幅の要件に適合する場合に、
前記装置が前記リンクに優先ビットレートの前記帯域幅
を保存するステップと、前記リンクが前記要求された優
先ビットレートを備えることができない場合には、最も
利用可能帯域幅を備えるリンクを選択し、その帯域幅を
前記要求を出した端末に割当てるステップと、・すべてのリンクが十分に使用されている場合には、帯
域幅割当てが成功しないと判断するステップとを有する
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】発信端末と終端端末との間の帯域幅の
再割当てを、割当て装置により行う方法であって、
（ａ）サービスタイプが前記限定保証であり、現在割当
てられている帯域幅がそのピークビットレート未満であ
る接続を調査するステップと、（ｂ）余分の帯域幅が利
用可能であることを使用中の端末に通知するステップ
と、（ｃ）端末が帯域幅を増大する必要がある場合に、
端末が前記装置に『帯域幅変更要求』を送信するステッ
プと、（ｄ）前記装置が前記要求を出す端末に帯域幅を
割当てるステップと、（ｅ）再割当てステップ（ａ）乃
至（ｄ）の後、使用されていない帯域幅が十分存在する
場合には、サービスタイプが無保証であり、現在割当て
られている帯域幅が優先ビットレート未満である接続を
前記装置が探すステップと、（ｆ）前記装置が帯域幅利
用可能性を前記使用中の端末に通知するステップと、
（ｇ）前記端末が帯域幅を増大する必要がある場合に
は、前記端末が前記装置に『帯域幅変更要求』を送信す
るステップと、（ｈ）前記装置が増大する帯域幅を要求
する端末に帯域幅を割当てるステップとを有する方法。
【請求項１２】利用可能帯域幅が要求を出す端末に等
しく再割当てされ、または・前記必要な帯域幅と現在割当てられている帯域幅との
間の均衡を保つような比例配分比に基づいて再割当てさ
れ、・前記比がトラフィック変数、現在割当てられている帯
域幅および全体の利用可能帯域幅から導出されることを
特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】前記メモリ手段またはデータベース手
段によって前記調査が実現される請求項５に記載の方
法。