JP2001519121A - 高速パケット・スケジューリング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 異なるセッションに関連したパケットをスケジューリングする際に高度の公正性を提供するパケット・スケジューラが開示される。このスケジューラはまた、異なる要求を有し、そして異なる伝送レートで動作する複数のセッションからのパケット送信に対するパケット遅延を最小化する。このスケジューラによってパケットが受信されると、そのパケットは、セッションが保留中のパケットを有しているか、並びにそのセッション中の前のパケット仮想終了時間と、そのパケット到着時間とに基づいて、それ自身のパケット仮想開始時間が割り当てられる。それからスケジューラは、パケットに必要とされる伝送時間をその長さとレートとに基づいて決定し、そしてパケットのパケット仮想開始時間に伝送時間を加えることによって、パケットの仮想終了時間を決定する。最小仮想終了時間を有するパケットはそれから伝送用にスケジュールされる。送信用のパケットを上述した手法で選択することによって、利用可能なバンド幅は、保証されたセッションレートに一定比率で比例して共有され得る。これにより、高度な公平性を有し、またパケットが転送される前にスケジューラ内で待機する時間量を最小化するスケジューラが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 高速パケット・スケジューリング方法及び装置 関連出願との相互参照 この出願は、１９９７年４月４日出願の特許出願シリアル番号６０／０４２ ，９４３号の優先権を主張する。 連邦補助研究または開発に関する表明 適用なし 発明の背景 非同期伝送モード（ＡＴＭ）のような高速パケット・ネットワークは、異な るパケット伝送レートで動作する複合セッションに対する接続をサポートする。 パケットのスケジューリングは、バンド幅の利用可能性を最大化しながら、異な るセッションからパケットが最小遅延で伝送されるように扱われなければならな い。理想的には、スケジューラは、実行するにコスト効果的でありながら、転送 用のパケットを公平に裁定すべきである。多くのスケジューラは、実行するには 単純であるが、異なるセッションのパケット間の裁定を公平にしないものである か、または公平な裁定を与えるが、実行するにはコストがかかるものであること が知られている。パケット・フェア・キューイング(ＰＦＱ)・スケジューラ(後 述する)として知られるクラスのスケジューラは実行するにコスト効果的であり 、そしてバーチャル・クロック(ＶＣ)・スケジューラ、セルフ・クロックド・フ ェア・キューイング(ＳＣＦＱ)・スケジューラ、スタート・タイム・フェア・キ ューイング(ＳＴＦＱ)・スケジューラ、およびデフィシット・ラウンド・ロビン ・フェア・キューイング（ＤＲＲＦＱ）スケジューラを含んでいる。 ＶＣスケジューラは、全てのセッションに保証されたスループット（処理能 力）を与える。各ユーザは、ユーザが期待するトラフィックの量に対する割り当 てを要求する。それからパケットは時刻表示（タイムスタンプ）され、そしてそ れらの時刻表示の値に従ってキュー内に配置される。ＶＣスケジューラは、遅延 最小化のために使用されるセッションの数には関係のない厳格な遅延限界を有す るが、しかし、ＶＣスケジューラは、利用可能なバンド幅を他のスケジューラに できるだけ公平に割り当てることはしない。 スタート・タイム・フェア・キューイング(ＳＴＦＱ)・スケジューラと同様 に、セルフ・クロックド・フェア・キューイング(ＳＣＦＱ)・スケジューラは、 バンド幅割り当てに対して高度な公平性を有する。しかしながら、それらは所望 の遅延最小化を有しない。これは、仮想時間が厳密に単調増加せず、またそれら の遅延限界が、使用されるセッションの数に比例するためである。ＤＲＲＦＱス ケジューラは、ある程度の公平性を有するが、負荷バランスまたは分布キューが 使用されるときは、あまり効果的ではない。 他のタイプのＰＦＱスケジューラ、例えばワーストケース・フェア・ウエイ テッド・フェア・キューイング(ＷＦ²Ｑ)・スケジューラ、ワーストケース・フ ェア・ウエイテッド・フェア・キューイング・プラス(ＷＦ²Ｑ＋)・スケジュー ラ、およびパケッタイズド・ジェネラライズド・プロセッサ・シェアリング（Ｐ ＧＰＳ）は、よりよい性能を提供するが、ＳＣＦＱ、ＳＴＦＱおよびＯＲＲＦＱ スケジューラに比べて、実行するにはコストがかかる。 ＷＦ²ＱおよびＷＦ²Ｑ＋スケジューラは両者とも、高度な公平性を有し、ス ケジューリング遅延を最小化し、そして使用するセッションの数と関係ない厳格 な遅延限界を有している。しかしながら、ＷＦ²ＱおよびＷＦ²Ｑ＋スケジューラ の実施コストは、他のスケジューラと比較して高い。これは、ＷＦ²ＱおよびＷ Ｆ²Ｑ＋スケジューラが各セッションごとに２つのサーチを実行する必要がある ためである。１つのサーチは各セッションの第１パケットのパケット開始時間を 決定するためのものであり、もう１つのサーチは各セッションのバックログされ たパケットのパケット開始時間を決定するためのものである。他のスケジューラ は、各パケットに対するパケット開始時間を決定するために、典型的には各セッ ションの第１パケットの単一サーチだけを実行する。 ＰＧＰＳスケジューラは、特に小さいパケットサイズを有するパケットを使 用する時はＷＦ²ＱおよびＷＦ²Ｑ＋スケジューラと同様である。しかしながら、 ＰＧＰＳスケジューラは、ワーストケースのセッション遅延、即ちセッションが 伝送用のパケットをスケジュールできるまでに待機しなければならない時間量を 最小化するには、よりよいものである。 従って、実行するにはコスト効果的であり、しかもスループットと遅延に関 する個別の要望が公平で有効な手法に一致することができるように、異なるセッ ションからのパケットの送信をスケジュール可能なスケジューラを持つことが望 ましい。 発明の簡単な要約 異なるセッションに関連したパケットをスケジューリングする際に高度の公 正性を捉供するパケット・スケジューラが開示される。このスケジューラはまた 、異なる要求を有し、そして異なる伝送レートで動作する複数のセッションから のパケット送信に対するパケット遅延を最小化する。このスケジューラによって パケットが受信されると、そのパケットは、セッションが保留中のパケットを有 しているか、並びにそのセッション中の前のパケット仮想終了時間と、そのパケ ット到着時間とに基づいて、それ自身のパケット仮想開始時間が割り当てられる 。それからスケジューラは、パケットに必要とされる伝送時間をその長さとレー トとに基づいて決定し、そしてパケットのパケット仮想開始時間に伝送時間を加 えることによって、パケットの仮想終了時間を決定する。最小仮想終了時間を有 するパケットはそれから伝送用にスケジュールされる。送信用のパケットを上述 した手法で選択することによって、利用可能なバンド幅は、保証されたセッショ ンレートに一定比率で比例して共有され得る。これにより、高度な公平性を有し 、またパケットが転送される前にスケジューラ内で待機する時間量を最小化する スケジューラが提供される。 図面における複数の図の簡単な説明 本発明は、添付の図面に関連してなされる以下の詳細な説明から更に十分に 理解される。図面において、 図１は、本発明によるスケジューラのブロック図、 図２ａ−２ｂは、ここに開示されたスケジューラで使用される方法を示すフ ローチャート、 図３は、３つのスケジューラの第１の試験の結果を示すグラフ、 図４は、３つのスケジューラの第２の試験の結果を示すグラフ、 図５は、３つのスケジューラの第３の試験の結果を示すグラフ、 図６は、３つのスケジューラの第４の試験の結果を示すグラフ、 図７は、３つのスケジューラの第５の試験の結果を示すグラフ、 図８は、図３−８に示された５つの試験の結果に対するトラフィック構成を 示す表、 図９ａ−９ｂは、本発明によるスケジューラで使用される追加の方法を示す フローチャートである。 発明の詳細な説明 本発明によるスタート・タイム・クロックド・フェア・キューイング(ＳＴ ＣＦＱ)・スケジューラ１が図１に示されている。。このスケジューラ１は、複 合セッション１０，２０，３０用のパケットを受信するための入力を有する。各 セッションは、それぞれのレートｒ₁ ４０，ｒ₂ ５０，ｒ₃ ６０を有する。 スケジューラは更に、これらのセッションの１つに属するパケットを受信するた めの入力と、出力７０とを含んでいる。説明の目的のためにここでは３つのセッ ション１０，２０，３０だけが示されているが、スケジューラ１はより多くのセ ッションに対応する入力を受け入れることが可能である。 伝送レートｒ₁，ｒ₂，ｒ_nを有する複合セッション１０，２０，３０中のパ ケットはそれぞれ、スループットと遅延基準が公平と有効な手法に一致するよう にスケジュールされなければならない。単一のチャネルは、ビット／秒で計測さ れる伝送レートｒを有するセッションをサポートする。スケジューラは、ｎ個の 異なるセッションから生成されるパケットの送信をスケジュールする。各セッシ ョンの伝送レートは、他のセッションの伝送レートとは異なる伝送レートを有す る。ひとたびスケジューラがセッションからのパケットの伝送を終了すると、ス ケジューラはそれから同じセッションまたは異なるセッションのいずれかからの もう１つのパケットの送信を開始する。 図示の例では、セッション１はスループットｒ₁を必要とし、セッション２ はスループットｒ₂を必要とし、セッション３はスループットｒ_Nを必要とする。 レートｒ₁はｒ₂より小さいが異なっている。ここに開示されたスケジューラは、 出力チャネル７０の利用可能なバンド幅を共有することによって、それぞれのセ ッションに必要な伝送レートに比例して、それぞれのスループットｒ₁，ｒ₂， トｒ₁，ｒ₂，…ｒ_nを保証するように満足されなければならない。このＳＴＣＦ Ｑスケジューラは、少なくとも１つのセッションが空で無い限り、スケジューラ が常にパケット送信をスケジュールするというように、仕事保全的である。空の セッションに割り当てられいたバンド幅は、アクティブなセッション間に、それ らの各レートに比例して分布される。 一例として、レートｒ₁が１０メガバイト／秒（Ｍｂｐｓ）であること、レ ートｒ₂が２０Ｍｂｐｓであること、ｒ_n＝ｒ₃であること、そしてレートｒ₃が３ ０Ｍｂｐｓであることを仮定する。さらに、出力７０が１００Ｍｂｐｓのバンド 幅を有していることを仮定する。入力レートの合計は、１０Ｍｂｐｓ＋２０Ｍｂ ｐｓ＋３０Ｍｂｐｓ＝６０Ｍｂｐｓである。バンド幅は１００Ｍｂｐｓであるか ら、利用可能なバンド幅は、出力レートから入力レートの合計を引いた、１００ Ｍｂｐｓ−６０Ｍｂｐｓ＝４０Ｍｂｐｓである。この利用可能なバンド幅は、そ れらのそれぞれの伝送レートに比例している。かくして、セッション１に割り当 てられるバンド幅は、 ｒ₁＋（利用可能なバンド幅＊ｒ₁／合計）＝ １０＋（４０＊１０／６０）＝１７Ｍｂｐｓ となり、セッション２に割り当てられるバンド幅は、 ｒ₂＋（利用可能なバンド幅＊ｒ₂／合計）＝ ２０＋（４０＊２０／６０）＝３２Ｍｂｐｓ となり、そしてセッション３に割り当てられるバンド幅は、 ｒ_N＋（利用可能なバンド幅＊ｒ_N／合計）＝ ３０＋（４０＊３０／６０）＝５０Ｍｂｐｓ となる。かくして、利用可能なバンド幅は、より高い伝送レートを有するセッシ ョンが、利用可能なバンド幅のより大きな付随した割合を受けるように、重み付 けされた手法によってセッション間で分割される。 従来の１つのスケジューラは、どのような利用可能なバンド幅でもセッショ ン間で等しく分割する。上記の伝送レートの例を使用すると、従来のスケジュー ラは、以下の式に従ってバンド幅を割り当てる。 セッション１＝ｒ₁＋（利用可能なバンド幅／セッションの数）＝ １０＋（４０／３）＝２３．３Ｍｂｐｓ セッション２＝ｒ₂＋（利用可能なバンド幅／セッションの数）＝ ２０＋（４０／３）＝３３．３Ｍｂｐｓ セッション３＝ｒ₃＋（利用可能なバンド幅／セッションの数）＝ ３０＋（４０／３）＝４３．３Ｍｂｐｓ 従来のスケジューラでは、割り当ては実行に対し単純であり、利用可能なバンド 幅は、割り当てられたレートに比例して分割される代わりに、残りのセッション 間で均等に分割される。かくして、従来のスケジューラは、ここに開示されてい るＳＴＣＦＱスケジューラの公平性を達成しない。 更に、セッション２が省略される場合は、ＳＴＣＦＱスケジューラによって 割り当てられるバンド幅は以下のようになる。 セッション１＝ｒ₁＋（利用可能なバンド幅＊ｒ₁／合計）＝ １０＋（６０＊１０／４０）＝２５Ｍｂｐｓ セッション３＝ｒ₃＋（利用可能なバンド幅＊ｒ₁／合計）＝ ３０＋（６０＊３０／４０）＝７５Ｍｂｐｓ 従来のスケジューラによって割り当てられるバンド幅は以下のようになる。 セッション１＝ｒ₁＋（利用可能なバンド幅／セッションの数）＝ １０＋（６０／２）＝４０Ｍｂｐｓ セッションＮ＝ｒ_N＋（利用可能なバンド幅／セッションの数）＝ ３０＋（６０／２）＝６０Ｍｂｐｓ かくして、ＳＴＣＦＱスケジューラでは、より高速なセッションに、追加の利用 可能なバンド幅のより大きな割合が割り当てられる。これは、ＳＴＣＦＱスケジ ューラが伝送レートとパケット長をパケットのパケット仮想終了時間の決定の一 部として考慮し、それからパケットをそれらの仮想終了時間に従ってスケジュー リングするからである。このようにして、利用可能なバンド幅の高度な使用が達 成される。 図２ａおよび２ｂは、２つの基本動作であるエンキュー（）とディスパッチ （）とを含み、ここに開示されたＴＣＦＱスケジューラで使用される方法を示し ている。エンキュー（）動作１００は、セッションｉの仮想終了時間を更新し( 必要であれば)、セッションｉのキューの終わりにパケットを添付する。ディス パッチ（）動作２００は、図２ｂに示されたように、スケジューラが次に送信す るパケットをスケジューリング動作可能なときはいつでも実行される。このスケ ジューラはチャネルやリンクではなく、従ってパケット送信に責任がないという 点に留意されるべきである。この理由のために、ディスパッチ（）動作は、他の パケ ットがリンクによって送信されている間に実行されることが可能になる。 このスケジューラに関連しているのが、システム仮想時間である。加えて、 各セッションは、セッションｉのキューの先頭でパケットの仮想終了時間に等し いそれ自身の仮想終了時間を有している。初めは、システム仮想時間と各パケッ トの仮想終了時間はゼロにセットされる。 図２ａを参照すると、エンキュー（ｉ）動作１００は、ステップ１１０に示 すように、セッションｉのパケットが到着したときに、能動化されている。この パケットが受信されると、受信されたパケットのパケット到着時間がシステム仮 想時間の現在値にセットされる。パケット仮想終了時間の決定は次に実行される 。パケットの伝送時間は、パケット長をパケット伝送レートで割ることによって 決定される。パケット伝送時間は、パケット仮想終了時間を得るために、パケッ ト仮想開始時間に加算される。 ステップ１２０において、セッションｉのキューが空であるかの決定がなさ れる。セッションｉのキューに他のパケットが存在する場合は、ステップ１６０ に示すように、現在のパケットがセッションｉのキューの終わりに添付され、そ してステップ１７０に示すように、エンキュー（ｉ）動作は完了する。ステップ １３０に示すように、セッションｉのキューが空である場合は、システム仮想時 間がセッションｉの仮想終了時間（この新規のパケットの到着に先行して送信さ れたセッションｉの最後のパケットの仮想終了時間）と比較される。ステップ１ ４０に示すように、システム仮想時間がセッションｉの仮想終了時間より大きい 場合は、セッションｉの仮想終了時間は、パケット長をセッションｉに割り当て られたレートによって割ったものをシステム仮想時間に加算したものによって置 き換えられる。さもなければ、ステップ１５０に示すように、セッションｉの仮 想終了時間は、パケット長をセッションｉに割り当てられたレートによって割っ たものによって増加する。次に、現在のパケットは、ステップ１６０に示すよう に、セッションｉのキューの終わりに添付され、そしてステップ１７０に示すよ うに、エンキュー（ｉ）動作は完了する。 図２ｂを参照すると、ディスパッチ（）動作２００が示されている。スケジ ューラがもう１つの送信用パケットをスケジュール動作可能である時は、ディス パッチ（）動作２００は、ステップ２０５に示すように実行される。ステップ２ １０に示すように、全てのセッションのキューが空であるかの決定がなされる全 てのセッションのキューが空である場合は、ステップ２３０に示すように、シス テム仮想時間と全てのセッションの仮想終了時間はゼロにセットされる。ディス パッチ（）動作はそれからステップ２９５に示すように完了する。キューが空で ないセッションが１以上存在する場合、スケジューラは、ステップ２２０に示す ように、保留中のパケットを有する全てのセッションの中でどのセッション（セ ッション１）が最小の仮想終了時間を有するかを決定する。ステップ２４０で、 スケジューラは、システム仮想時間が、セッションｉの先頭パケット長を割り当 てられたレートで割ったものをセッションｉの仮想終了時間から引いたものより 小さいかを決定する。これが真である場合は、ステップ２６０に示すように、シ ステム仮想時間は、セッションｉの先頭パケット長を割り当てられたレートで割 ったものをセッションｉの仮想終了時間から引いたものに置き換えられる。シス テム仮想時間が、セッションｉの先頭パケット長を割り当てられたレートで割っ たものをセッションｉの仮想終了時間から引いたものより小さくない場合は、シ ステム仮想時間は、ステップ２５０に示すように、セッションｉの先頭パケット 長を割り当てられたレートで割ったものによって増加される・ステップ２５０ま たは２６０を完了した後に、セッションｉの先頭パケットは、ステップ２７０に 示すように、セッションｉのキューから除去される。それからスケジューラは、 ステップ２８０に示すように、セッションｉのキューが空であるかの決定をする 。セッションｉのキューが空である場合は、ステップ２９５に示すように、ディ スパッチ（）動作は完了する。セッションｉのキューが空でない場合は、ステッ プ２９０は、セッションｉに割り当てられたレートで割られたセッションｉの新 規先頭パケット長によって、セッションｉの仮想終了時間を増加する。それから ステップ２９５に示すように、ディスパッチ（）動作は完了する。 従って、何時パケットが伝送用にスケジュールされるかの決定の一部として 使用されるＳＴＣＦＱスケジューラに対するシステム仮想時間は、伝送されるパ ケットの仮想開始時間を常に維持する。 図３−７を参照すると、ＳＴＣＦＱスケジューラに対するシミュレーション 結果が、ＳＣＦＱおよびＷＦ²Ｑ＋スケジューラに対する結果と共に表されてい る。全てのシミュレーション工程では、３つのクラスのソース：即ち決定論的で あるコンスタント・ビットレート(ＣＢＲ)・ソース、リアルタイム・バライアブ ル・ビットレート(ｒｔＶＢＲ)・ソース、ポアソン処理を使用するアベイラブル ・ビットレート(ＡＢＲ)・ソースが使用されている。全てのＡＢＲソースの平均 レートは、それらの保証されたスループットより意図的に遙かに大きく設定され 、ＣＢＲやｒｔＶＢＲのようなリアルタイム接続からスペアのバンド幅を使用し て１００％のリンク使用を生じさせるために、常にシステムで利用可能なＡＢＲ セルが存在するようにしている。 図１に示すように、３つのスケジューラがフラット・スケジューリング構造 で比較される。フラット・スケジューリングでは、単一のスケジューラ（ＳＣＦ Ｑ、ＷＦ²ＱまたはＷＦ²Ｑ＋のいずれか）が全ての接続に対して使用される。 それぞれが関心のある特定のトラフィック・シナリオを表している５つのシ ミュレーション試験の結果が図３−７に示されている。最初の２つの試験では、 全ての接続は均質である。試験＃３では３つの異なったタイプのソースが使用さ れているのに対し、試験＃４および＃５では１０を越える異なったタイプのソー スが使用されている。５つの試験の構成またはトラフィックと他のシステムパラ メータが図８の表に示されている。例えば、試験＃３では、１３０のソース（ソ ース番号０−９９がＶＢＲ１、番号１００から番号１１９がＶＢＲ４、番号１２ ０から番号１２９がＡＢＲ１）が合計８２．５Ｍｂｐｓのバンド幅を共用してい る。 図３−７に示されている各試験に対して、２つのグラフ（ａ）および（ｂ） がプロットされている。（ａ）グラフでは、各接続（ソース）の平均セル遅延( セル遅延の合計をシミュレーション工程中に送信されたセルの数で割ったもの) が、３つのスケジューラのそれぞれに対して与えられている。（ｂ）グラフでは 、各接続の最大遅延（シミュレーション工程中に記録された最も大きなセル遅延 ）が、３つのスケジューラのそれぞれに対して与えられている。図８が、図中の 各接続のソースタイプを識別するために使用できる点に留意されるべきである。 例えば、試験＃１のソース＃４５（図３）はＣＢＲ１ソースであるのに対し、試 験＃３の ソース＃１０６（図５）はＶＢＲ４ソースである。 図８から、試験＃１では１００のＣＢＲ１接続（それぞれは６４ｋｂｐｓの ピークレートを有する）が、６．４Ｍｂｐｓ容量の単一リンクを共用しているこ とが分かる(リンク使用＝１００％)。図４に示されているように、セル遅延（平 均および最大の両方）は、３つのスケジューリング・スキームの下では全ての接 続に対して同一である。これは、全ての接続が同じスケジューリング間隔を有し 、またこの理由のために全ての３つのスキームが同じように振る舞うからである 。加えて、最大遅延は、ＣＢＲトラフィックの周期的性質に起因して、殆どの接 続の平均遅延に非常に近い。 試験＃２（図４）では、１００のＶＢＲ１（音声）接続が、３．４４Ｍｂｐ ｓ容量の単一リンクを共用している(リンク使用＝６４％)。ここで再び、セル遅 延（平均および最大の両方）は、３つのスケジューリング・スキームの下では全 ての接続に対して同一である。これは、全ての接続が同じスケジューリング間隔 を有し、またこの理由のために全ての３つのスキームがこのシナリオでは同じよ うに振る舞うからである。しかしながら、試験＃１とは異なり、ＶＢＲトラフィ ックの可変性質に起因して、最大遅延は平均遅延より遙かに大きい。 試験＃３（図５）は、８２．５Ｍｂｐｓの単一リンクを共用する１００のＶ ＢＲ１接続と、２０のＶＢＲ４接続と、１０のＡＢＲ１接続とを有する。ＡＢＲ １ソースの平均レートは比較的大きく(１０Ｍｂｐｓ)、その結果リンク使用は１ ００％となる。図５に示すように、１２０のＶＢＲ接続が過負荷となることは、 １０のＡＢＲソースによって保護されている。この試験では、ＳＣＦＱに対する ＷＦ²Ｑ＋およびＳＴＣＦＱの優越性は明らかであり、ＷＦ²Ｑ＋およびＳＴＣＦ Ｑの遅延性能（平均および最大の両方）は、ＳＣＦＱのそれと比較して殆ど同一 であり、また十分に好ましいものである。 試験＃４と試験＃５（それぞれ図６および７）ではトラフィック混合がより 煩雑であるので、ＷＦ²Ｑ＋およびＳＴＣＦＱの優越性はより可視的になる。図 ６及び７では、ＳＣＦＱに比べて、ＷＦ²Ｑ＋が十分に好ましい遅延性能を全て のＣＢＲおよびＶＢＲ接続に対して与えることが明らかである。ＷＦ²Ｑ＋は、 低スループット（６４ｋｂｐｓ）接続（例えば、ＣＢＲ１、ＶＢＲ１、ＶＢＲ２ 、 ＶＢＲ３）に対しては、ＳＴＣＦＱだけよりも好ましい。また、２つは他の接続 に対してはほぼ同じ遅延性能を有する。 それ故、ＳＴＣＦＱスケジューラは、リアルタイム接続に対する遅延性能に 関して明らかにＳＣＦＱスケジューラより好ましく、そしてそれはＷＦ²Ｑ＋ス ケジューラより実行に対してコスト効果的ありながら、低スループット接続を除 けばＷＦ²Ｑ＋とほぼ同等に良好である。 図９ａおよび９ｂは、ここに開示されたＭＳＴＣＦＱ＋スケジューラで使用 される方法を示している。このスケジューラは、２つの基本動作であるエンキュ ー（ｉ）とディスパッチ（）とを含む。エンキュー（ｉ）動作３００は、セッシ ョンｉの仮想終了時間を更新し(必要であれば)、セッションｉのキューの終わり にパケットを添付する。ディスパッチ（）動作４００は、図９ｂに示されたよう に、スケジューラが次に送信するパケットをスケジューリング動作可能なときは いつでも実行される。このスケジューラはチャネルやリンクではなく、従ってパ ケット送信に責任がないという点に留意されるべきである。この理由のために、 ディスパッチ（）動作は、他のパケットがリンクによって送信されている間に実 行されることが可能になる。 このスケジューラに関連しているのが、システム仮想時間である。加えて、 各セッションは、セッションｉのキューの先頭でパケットの仮想終了時間に等し く、また仮想開始時間がシステム仮想時間と同じであるパケットの数のトラック を保持するカウンタＧを含んだそれ自身の仮想終了時間を有している。カウンタ Ｇは何時システム仮想時間を増加させるかを決定するために使用される。初めは 、システム仮想時間と、各パケットの仮想終了時間と、カウンタＧはゼロにセッ トされる。 図９ａを参照すると、エンキュー（ｉ）動作３００は、ステップ３１０に示 すように、セッションｉのパケットが到着したときに、能動化される。このパケ ットが受信されると、受信されたパケットのパケット到着時間がシステム仮想時 間の現在値にセットされる。パケット仮想終了時間の決定は次に実行される。パ ケットの伝送時間は、パケット長をパケット伝送レートで割ることによって決定 される。パケット伝送時間は、パケット仮想終了時間を得るために、パケット仮 想開始時間に加算される。 ステップ３２０において、セッションｉのキューが空であるかの決定がなさ れる。セッションｉのキューに他のパケットが存在する場合は、ステップ３６０ に示すように、現在のパケットがセッションｉのキューの終わりに添付され、そ してステップ３７０に示すように、エンキュー（ｉ）動作は完了する。ステップ ３３０に示すように、セッションｉのキューが空である場合は、システム仮想時 間がセッションｉの仮想終了時間（この新規のパケットの到着に先行して送信さ れたセッションｉの最後のパケットの仮想終了時間）と比較される。ステップ３ ４０に示すように、システム仮想時間がセッションｉの仮想終了時間より大きい 場合は、セッションｉの仮想終了時間は、パケット長をセッションｉに割り当て られたレートによって割ったものをシステム仮想時間に加算したものによって置 き換えられ、そしてカウンタＧの値がインクリメントされる。さもなければ、ス テップ３５０に示すように、セッションｉの仮想終了時間は、パケット長をセッ ションｉに割り当てられたレートによって割ったものによって増加する。次に、 現在のパケットは、ステップ３６０に示すように、セッションｉのキューの終わ りに添付され、そしてステップ３７０に示すように、エンキュー（ｉ）動作は完 了する。 図９ｂを参照すると、ディスパッチ（）動作４００が示されている。スケジ ューラがもう１つの送信用パケットをスケジュール動作可能である時は、ディス パッチ（）動作４００は、ステップ４１０に示すように実行される。ステップ４ ２０に示すように、全てのセッションのキューが空であるかの決定がなされる。 全てのセッションのキューが空である場合は、ステップ４４０に示すように、シ ステム仮想時間と全てのセッションの仮想終了時間とカウンタＧはゼロにセット される。ディスパッチ（）動作はそれからステップ５２０に示すように完了する 。キューが空でないセッションが１以上存在する場合、スケジューラは、ステッ プ４３０に示すように、保留中のパケットを有する全てのセッションの中でどの セッション（セッション１）が最小の仮想終了時間を有するかを決定する。ステ ップ４５０で、スケジューラは、システム仮想時間が、セッションｉの先頭パケ ット長を割り当てられたレートで割ったものをセッションｉの仮想終了時間から 引 いたものより小さいか、そしてＧ＝０であるかを決定する。これが真である場合 は、ステップ４７０に示すように、システム仮想時間は、セッションｉの先頭パ ケット長を割り当てられたレートで割ったものをセッションｉの仮想終了時間か ら引いたものに置き換えられ、そしてＧは１にセットされる。ステップ４６０で は、システム仮想時間が、セッションｉの先頭パケット長を割り当てられたレー トで割ったものをセッションｉの仮想終了時間から引いたものに等しい場合は、 Ｇは１だけ減少される。ステップ４６０の決定が真でない場合、あるいはステッ プ４７０または４８０を完了した後は、ステップ４９０に示すように、セッショ ンｉの先頭パケットはセッションｉのキューから除去される。スケジューラはそ れから、ステップ５００に示すように、セッションｉのキューが空であるかの決 定をする。セッションｉのキューが空である場合は、ステップ５２０に示すよう に、ディスパッチ（）動作は完了する。セッションｉのキューが空でない場合は 、ステップ５１０は、セッションｉに割り当てられたレートで割られたセッショ ンｉの新規先頭パケット長によって、セッションｉの仮想終了時間を増加する。 それからステップ５２０に示すように、ディスパッチ（）動作は完了する。 ＳＴＣＦＱおよびＭＳＴＣＦＱ＋スケジューラは、それぞれが異なる特性と 対応する異なる要求とを有する複合セッションからのパケットをスケジューリン グするために必要な高度の公平性と遅延最小化を提供する。この高度の公平性と 遅延最小化は達成される。これは、スケジューラの利用可能なバンド幅が、パケ ットの仮想開始時間、セッションの伝送レート、およびパケットの長さに従って サービスを必要とするセッション間に分布しているためである。従って、ＳＴＣ ＦＱおよびＭＳＴＣＦＱ＋スケジューラは、実行に対して高価にはならない。 本発明の好ましい実施例を説明したが、当業者には明らかなように、他の実 施例もまた使用できる。従って、本発明は説明された実施例に限定されるもので はなく、添付の請求の範囲の精神及び範囲によってのみ限定されるべきであるこ とが主張される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１１月４日（１９９８．１１．４） 【補正内容】 ＶＢＲ３）に対しては、ＳＴＣＦＱだけよりも好ましい。また、２つは他の接続 に対してはほぼ同じ遅延性能を有する。 それ故、ＳＴＣＦＱスケジューラは、リアルタイム接続に対する遅延性能に 関して明らかにＳＣＦＱスケジューラより好ましく、そしてそれはＷＦ²Ｑ＋ス ケジューラより実行に対してコスト効果的ありながら、低スループット接続を除 けばＷＦ²Ｑ＋とほぼ同等に良好である。 図９ａおよび９ｂは、ここに開示されたミニマム・スタート・タイム・クロ ックド・フェア・キューイング・プラスＭＳＴＣＦＱ＋スケジューラで使用され る方法を示している。このスケジューラは、２つの基本動作であるエンキュー( ｉ)とディスパッチ（）とを含む。エンキュー（ｉ）動作３００は、セッション ｉの仮想終了時間を更新し(必要であれば)、セッションｉのキューの終わりにパ ケットを添付する。ディスパッチ（）動作４００は、図９ｂに示されたように、 スケジューラが次に送信するパケットをスケジューリング動作可能なときはいつ でも実行される。このスケジューラはチャネルやリンクではなく、従ってパケッ ト送信に責任がないという点に留意されるべきである。この理由のために、ディ スパッチ（）動作は、他のパケットがリンクによって送信されている間に実行さ れることが可能になる。 このスケジューラに関連しているのが、システム仮想時間である。加えて、 各セッションは、セッションｉのキューの先頭でパケットの仮想終了時間に等し く、また仮想開始時間がシステム仮想時間と同じであるパケットの数のトラック を保持するカウンタＧを含んだそれ自身の仮想終了時間を有している。カウンタ Ｇは何時システム仮想時間を増加させるかを決定するために使用される。初めは 、システム仮想時間と、各パケットの仮想終了時間と、カウンタＧはゼロにセッ トされる。 図９ａを参照すると、エンキュー（ｉ）動作３００は、ステップ３１０に示 すように、セッションｉのパケットが到着したときに、能動化される。このパケ ットが受信されると、受信されたパケットのパケット到着時間がシステム仮想時 間の現在値にセットされる。パケット仮想終了時間の決定は次に実行される。パ ケットの伝送時間は、パケット長をパケット伝送レートで割ることによって決定 される。パケット伝送時間は、パケット仮想終了時間を得るために、パケット仮 請求の範囲 １． ネットワーク通信デバイスにおけるパケット送信をスケジューリングする ための方法であって、 システム仮想時間を決定するステップと、 各パケットがパケット長（ビット）およびパケットレートを有し、各セッシ ョンがセッション仮想終了時間を有する場合の、セッションに関連した少なくと も１つのパケットを受信するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット到着時間、パケ ット仮想開始時間、パケット伝送時間、およびパケット仮想終了時間を決定する ステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット到着時間を、シ ステム仮想時間の現在値に設定するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット仮想時間を決定 するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット伝送時間を得る ために、パケット長をパケットレートで割るステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット仮想終了時間を 得るために、パケット仮想開始時間とパケット伝送時間を加算するステップと、 前記受信された少なくとも１つのパケットのどの１つが最小パケット仮想終 了時間を有しているかを決定するステップと、 前記セッションに関連したキューが空である場合は、前記パケットを前記キ ューに移動するステップと、 前記セッションに関連した前記キューが空でない場合にセッション仮想終了 時間を更新し、そして前記パケットを前記セッションに関連した前記キューに移 動するステップと、 全てのセッションが空である場合は、システム仮想時間および全てのセッシ ョン仮想終了時間を設定するステップと、 保留中のパケットを有する全てのセッションの中でどのセッションが最小仮 想終了時間を有しているかを決定するステップと、 システム仮想時間が、セッション仮想終了時間からパケット伝送時間を引い たものより小さいときは、システム仮想時間を、セッション仮想終了時間からパ ケット伝送時間を引いたものに設定することによって、またシステム仮想時間が 、セッション仮想終了時間からパケット伝送時間を引いたものより小さくないと きは、システム仮想時間にパケット伝送時間を加えることによって、システム仮 想時間を更新するステップと、 最小仮想終了時間を有しているパケットを送信するステップと、そして セッションが保留中のパケットを有する場合はセッション仮想終了時間を更 新するステップと を備えることを特徴とする方法。 ２． 前記セッションに関連した前記キューが空でない場合にセッション仮想終 了時間を更新するステップは、システム仮想時間がセッション仮想終了時間より 大きい場合に、セッション仮想終了時間をパケット仮想終了時間に等しく設定す るステップを備える請求項１の方法。 ３． 前記セッションに関連した前記キューが空でない場合にセッション仮想終 了時間を更新するステップは、システム仮想時間がセッション仮想終了時間より 大きくない場合に、パケット仮想終了時間をセッション仮想終了時間に加えるス テップを備える請求項１の方法。 ４． 削除 ５． 削除 ６ セッションが保留中のパケットを有する場合はセッション仮想終了時間を 更新するステップは、セッション仮想終了時間を、セッションで保留中の次のパ ケットのパケット伝送時間だけ増加するステップを更に備える請求項１の方法。 ７． ネットワーク通信デバイスにおけるパケット送信をスケジューリングする ための方法であって、 システム仮想時間を決定するステップと、 ネットワーク通信デバイスが初期化される時にカウンタを初期化するステッ プと、 各パケットがパケット長（ビット）およびパケットレートを有し、各セッシ ョンがセッション仮想終了時間を有する楊合の、セッションに関連した少なくと も１つのパケットを受信するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するバケット到着時間、パケ ット仮想開始時間、パケット伝送時間、およびパケット仮想終了時間を決定する ステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット到着時間を、シ ステム仮想時間の現在値に設定するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット仮想時間を決定 するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット伝送時間を得る ために、パケット長をパケットレートで割るステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット仮想終了時間を 得るために、パケット仮想開始時間とパケット伝送時間を加算するステップと、 前記受信された少なくとも１つのパケットのどの１つが最小パケット仮想終 了時間を有しているかを決定するステップと、 前記セッションに関連したキューが空である場合は、前記パケットを前記キ ューに移動するステップと、 前記セッションに関連した前記キューが空でない場合にセッション仮想終了 時間を更新し、そして前記パケットを前記セッションに関連した前記キューに移 動するステップと、 全てのセッションが空である場合は、システム仮想時間および全てのセッシ ョン仮想終了時間を設定するステップと、 保留中のパケットを有する全てのセッションの中でどのセッションが最小仮 想終了時間を有しているかを決定するステップと、 システム仮想時間が、セッション仮想終了時間からパケット伝送時間を引い たものより小さいときは、システム仮想時間を、セッション仮想終了時間からパ ケット伝送時間を引いたものに設定することによって、またシステム仮想時間が 、セッション仮想終了時間からパケット伝送時間を引いたものより小さくないと きは、システム仮想時間にパケット伝送時間を加えることによって、システム仮 想時間を更新するステップと、 最小仮想終了時間を有しているパケットを送信するステップと、そして セッションが保留中のパケットを有する場合はセッション仮想終了時間を更 新するステップと を備えることを特徴とする方法。 ８． 全てのセッションが空である場合はカウンタをゼロに設定するステップを 更に備える請求項７の方法。 ９． 前記セッションに関連した前記キューが空でない場合にセッション仮想終 了時間を更新するステップは、システム仮想時間がセッション仮想終了時間より 大きい場合に、セッション仮想終了時間をパケット仮想終了時間に等しく設定す るステップを備える請求項７の方法。 １０． 前記セッションに関連した前記キューが空でない場合にセッション仮想 終了時間を更新するステップは、システム仮想時間がセッション仮想終了時間よ り大きくない場合に、パケット仮想終了時間をセッション仮想終了時間に加える ステップを備える請求項７の方法。 １１． 削除 １２． 削除 １３． セッションが保留中のパケットを有する場合はセッション仮想終了時間 を更新するステップは、セッション仮想終了時間を、セッションで保留中の次の バケットのパケット伝送時間だけ増加するステップを更に備える請求項７の方法 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ネットワーク通信デバイスにおけるパケット送信をスケジューリングする ための方法であって、 システム仮想時間を決定するステップと、 各パケットがパケット長（ビット）およびパケットレートを有し、各セッシ ョンがセッション仮想終了時間を有する場合の、セッションに関連した少なくと も１つのパケットを受信するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット到着時間、パケ ット仮想開始時間、パケット伝送時間、およびバケット仮想終了時間を決定する ステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット到着時間を、シ ステム仮想時間の現在値に設定するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット仮想時間を決定 するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット伝送時間を得る ために、パケット長をパケットレートで割るステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット仮想終了時間を 得るために、パケット仮想開始時間とパケット伝送時間を加算するステップと、 前記受信された少なくとも１つのパケットのどの１つが最小パケット仮想終 了時間を有しているかを決定するステップと、 前記セッションに関連したキューが空である場合は、前記パケットを前記キ ューに移動するステップと、 前記セッションに関連した前記キューが空でない場合にセッション仮想終了 時間を更新し、そして前記パケットを前記セッションに関連した前記キューに移 動するステップと、 全てのセッションが空である場合は、システム仮想時間および全てのセッシ ョン仮想終了時間を設定するステップと、 保留中のパケットを有する全てのセッションの中でどのセッションが最小仮 想終了時間を有しているかを決定するステップと、 システム仮想時間を更新するステップと、 最小仮想終了時間を有しているパケットを送信するステップと、そして セッションが保留中のパケットを有する場合はセッション仮想終了時間を更 新するステップと を備えることを特徴とする方法。 ２． 前記セッションに関連した前記キューが空でない場合にセッション仮想終 了時間を更新するステップは、システム仮想時間がセッション仮想終了時間より 大きい場合に、セッション仮想終了時間をパケット仮想終了時間に等しく設定す るステップを備える請求項１の方法。 ３． 前記セッションに関連した前記キューが空でない場合にセッション仮想終 了時間を更新するステップは、システム仮想時間がセッション仮想終了時間より 大きくない場合に、パケット仮想終了時間をセッション仮想終了時間に加えるス テップを備える請求項１の方法。 ４． システム仮想時間を更新するステップは、システム仮想時間が、セッショ ン仮想終了時間からパケット伝送時間を引いたものより小さい場合に、システム 仮想時間を、セッション仮想終了時間からパケット伝送時間を引いたものに設定 するステップを備える請求項１の方法。 ５． システム仮想時間を更新するステップは、システム仮想時間が、セッショ ン仮想終了時間からパケット伝送時間を引いたものより小さくない場合に、シス テム仮想時間にパケット伝送時間を加えるステップを備える請求項１の方法。 ６． セッションが保留中のパケットを有する場合はセッション仮想終了時間を 更新するステップは、セッション仮想終了時間を、セッションで保留中の次のパ ケットのパケット伝送時間だけ増加するステップを更に備える請求項１の方法。 ７． ネットワーク通信デバイスにおけるパケット送信をスケジューリングする ための方法であって、 システム仮想時間を決定するステップと、 ネットワーク通信デバイスが初期化される時にカウンタを初期化するステッ プと、 各パケットがパケット長（ビット）およびパケットレートを有し、各セッシ ョンがセッション仮想終了時間を有する場合の、セッションに関連した少なくと も１つのパケットを受信するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット到着時間、パケ ット仮想開始時間、パケット伝送時間、およびパケット仮想終了時間を決定する ステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット到着時間を、シ ステム仮想時間の現在値に設定するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット仮想時間を決定 するステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット伝送時間を得る ために、パケット長をパケットレートで割るステップと、 前記少なくとも１つのパケットのそれぞれに対するパケット仮想終了時間を 得るために、パケット仮想開始時間とパケット伝送時間を加算するステップと、 前記受信された少なくとも１つのパケットのどの１つが最小パケット仮想終 了時間を有しているかを決定するステップと、 前記セッションに関連したキューが空である場合は、前記パケットを前記キ ューに移動するステップと、 前記セッションに関連した前記キューが空でない場合にセッション仮想終了 時間を更新し、そして前記パケットを前記セッションに関連した前記キューに移 動するステップと、 全てのセッションが空である場合は、システム仮想時間および全てのセッシ ョン仮想終了時間を設定するステップと、 保留中のパケットを有する全てのセッションの中でどのセッションが最小仮 想終了時間を有しているかを決定するステップと、 を備えることを特徴とする方法。