JP2001522183A - バッファの管理 - Google Patents

バッファの管理

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JP2001522183A
JP2001522183A JP2000518527A JP2000518527A JP2001522183A JP 2001522183 A JP2001522183 A JP 2001522183A JP 2000518527 A JP2000518527 A JP 2000518527A JP 2000518527 A JP2000518527 A JP 2000518527A JP 2001522183 A JP2001522183 A JP 2001522183A
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マウヌ ホルマ
ティモ パーヤネン
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ノキア ネットワークス オサケ ユキチュア
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    • H04L12/54—Store-and-forward switching systems 
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、バッファにパケットを記憶する待ち行列、通信リンク等のユーザ間でバッファの記憶容量Ｆを共用するバッファ管理方法であって、バッファに記憶されるパケットの合計数を計算し、そしてそれに基づいて、ユーザに許可されるべきバッファ容量を制御する方法に係る。本発明によれば、バッファに記憶されるパケットの合計数Ｔ＊は、数５の式から決定される。但し、Ｎは、全ユーザ数であり、ａ(ｉ)は、ユーザｉに対して割り当てられた最小バッファ容量（ａ(ｉ)≧０）であり、そしてｃ(ｉ)は、基準の瞬間にユーザｉにより占有される実際のバッファ容量である。更に、合計量Ｔ＊≧Ｆ及びｃ(ｉ)≧ａ(ｉ)である場合に、ユーザｉによる付加的なパケットの記憶が禁止される。 【数５】

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、共有バッファ記憶を用いた装置、例えば、ＡＴＭスイッチング装置
（ＡＴＭ＝非同期転送モード）において各バッファユーザに対してある最小バッ
ファを確保するための請求項１の前文に記載のバッファ管理方法に係る。
【０００２】
【背景技術】
現在の広帯域データネットワークでは、バッファが「ボトルネック」となって
いる。バッファは、受信者が送信と同じレートでデータを受信できない状態にお
いて一時的にデータを記憶するのに使用される。バッファされるべきデータは、
一般に、いわゆるバッファ記憶装置に記憶される。公知技術では、使用可能なバ
ッファ及び転送容量を最大限に利用するために多数のバッファ管理方法が知られ
ている。 一般に、バッファの共用は、より優先順位レベルの高いデータが到来するとき
にバッファ内のどのデータ部分を削除すべきか、或いはデータを完全にバッファ
に入れるべきであるかどうかの判断を行う判断実行プロセスに密接に関連してい
る。
【０００３】 原理的には、完全区画化、完全共用、及び部分的共用の３つの形式のバッファ
管理方法が知られている。完全区画化とは、全バッファ容量を同時ユーザ又はエ
ンティティ（例えば、優先順位クラス又は待ち行列）に割り当て、その割り当て
られるセグメントの和がバッファ容量を越えないようにすることを意味する。完
全共用とは、バッファがいっぱいになるまで全てのユーザがバッファスペースを
占有することが許されるものである。１人のユーザが全バッファスペースを占有
しないように確保するためにユーザには個々の最大範囲が指定される。この最大
範囲の和が全バッファ容量に近づくときには、完全共用が完全区画化に近づく。
完全共用の実施は、多くの場合、いわゆる「押出し」特徴を含み、これは、バッ
ファがいっぱいである場合に、バッファに受け取られた優先順位の高いセル又は
データが、優先順位の低いセル又はデータに置き換わることを意味する。部分的
共用（スレッシュホールド方法としても知られている）では、各優先順位の打倒
に対してあるスレッシュホールドが指定される。この場合に、所与のクラスに属
するデータは、バッファ内にあるその優先順位クラスのデータの量がそのクラス
に指定されたスレッシュホールドより低い場合に、バッファに入れられる。この
押出し機構又はスレッシュホールド方法は、データに対して異なる優先順位が定
義されることを必要とする。
【０００４】 スレッシュホールド方法に伴う問題は、最小のバッファを保証すると同時に、
バッファを効率的に使用することが不可能なことである。押出し方法に伴う問題
は、従来知られている装置を用いてこの方法を実施するのが困難なことである。
更に、より優先順位レベルの高いデータがバッファに受け取られたときに削除さ
れるべきデータ又はセルを判断しそして識別することが困難なことである。 公知方法に伴う別の問題は、データパケット又はセルをカウントするのに使用
されるカウンタがパケット又はセルの実際の数を知っているが、セルのどの部分
が保証されそしてどの部分が保証されないかを知らない。
【０００５】
【発明の開示】
本発明の目的は、上記問題を解消することである。 本発明の特定の目的は、新規な形式のバッファ管理方法を提供することである
。本発明の更に別の目的は、最小スレッシュホールド及び拒絶ルールを遵守し、
バッファの各ユーザに対して最小のバッファスペースを保証できるようにすると
共に、残りのバッファスペースを全てのユーザ間で動的に割り当てできるような
バッファ管理方法を提供することである。 本発明の特徴については、請求の範囲を参照されたい。
【０００６】 本発明は、バッファにパケットを記憶する待ち行列、通信リンク等のバッファ
ユーザ間でバッファの記憶容量Ｆを共用するバッファ管理方法に係る。パケット
は、ユーザ及びアプリケーションに基づき、ＡＴＭセル、及び同等のＩＰパケッ
トである（ＩＰ＝インターネットプロトコル）。この方法では、バッファに記憶
されるパケットの合計数及び各ユーザにより記憶される合計数が計算又は決定さ
れる。これらに基づいて、ユーザに許可されるべきバッファ容量の量が各パケッ
トに対して制御され、即ちユーザがバッファにパケットを記憶しようと試みるた
びに、ユーザにバッファスペースを許容すべきかどうか決定する機能が実行され
る。
【０００７】 本発明によれば、バッファに記憶されるパケットの変更された合計数Ｔ＊は、
次の数３の式から決定される。
【数３】 但し、Ｎは、全ユーザ数であり、ａ(ｉ)は、ユーザｉに対して割り当てられる最
小バッファ容量（ａ(ｉ)≧０）であり、そしてｃ(ｉ)は、基準の瞬間にユーザｉ
により占有される実際のバッファ容量である。 一般的なバッファ管理の場合と同様に、本発明のバッファ制御も、パケットの
拒絶をベースとし、即ちパケットをバッファに入れるべきか否かに関する判断の
実行をベースとする。更に、本発明によれば、条件Ｔ＊≧Ｆ及びｃ(ｉ)≧ａ(ｉ)
が真である場合には、ユーザｉのパケットが、バッファに記憶されずに拒絶され
る。
【０００８】 式(１)は、カウンタＴ＊の論理的表現に過ぎず、そして本発明は、Ｔ＊の値を
計算するために実際に使用される方法を規定するものではないことに注意された
い。又、これは、以下に示すＴ＊の別の定義にも適用される。 例えば、次の方法を使用して、カウンタの値Ｔ＊を決定することができる。 １）パケットがバッファに到来するか又はバッファから出るたびに、式(１)に
基づいてＴ＊が計算される。 ２）式(１)に基づいてＴ＊が計算される。その後に、次のことが行なわれる。
ユーザｉに対してパケットがバッファに入るときに、パケットが受け入れられそ
してｃ(ｉ)≧ａ(ｉ)である場合にはカウンタの値Ｔ＊が増加される（ｃ(ｉ）が 更新される前に）。ユーザｉのパケットがバッファを出るときには、ｃ(ｉ)＞ａ
(ｉ)であれば、カウンタの値Ｔ＊が減少される（ｃ(ｉ）が更新される前に）。
【０００９】 公知技術に比して、本発明は、各バッファユーザに対して最小バッファを確実
に保証できるという効果を有する。 本発明の別の効果は、ユーザに対して最小容量を割り当てた後に残っているバ
ッファ容量を、それを必要とするユーザ間で柔軟に且つ動的に共用できることで
ある。このように、各ユーザごとに最小バッファを保証しそしてバッファを有効
に利用するという目的が実現される。
【００１０】 バッファ管理方法、変更される合計量の計算、及び上記の拒絶ルールは、多数
のやり方で適用することができる。本発明の好ましい実施形態では、バッファ管
理方法は、選択された１組のユーザＵ間に適用することができ、この場合に、変
更される合計Ｔ＊は、次の数４から計算される。
【数４】 但し、Ｎは、全ユーザ数であり、Ｕは、選択されたユーザの組であり、ａ(ｉ)は
、ユーザｉに対して割り当てられる最小バッファ容量（ａ(ｉ)≧０）であり、そ
してｃ(ｉ)は、基準の瞬間にユーザｉにより占有される実際のバッファ容量であ
る。 この実施形態では、選択されたユーザに対してバッファの記憶容量のある部分
ＦQ(Ｕ)≦Ｆが割り当てられ、そして合計数Ｔ＊≧ＦQ(Ｕ)及びｃ(ｉ)≧ａ(ｉ)で
ある場合に、ユーザｉによる付加的なパケットの記憶が禁止される。上記組Ｕに
含まれないユーザは、何らかの方法を使用して、バッファの残りの部分Ｆ−ＦQ(
Ｕ)を共用することができる。
【００１１】 更に、ユーザグループｋ＝１、２・・Ｍを形成することができる。グループの
メンバーは、同じ最小バッファ容量を各々有する。Ｍ＝１の場合には、全てのユ
ーザが同じ最小バッファを有する。 この方法をＡＴＭに使用する場合には、最小バッファをａ(ｉ)＝０と設定する
ことによりＵＢＲ通信を含むことができる。ＶＢＲ通信の場合には、最小バッフ
ァを、接続の最大バーストサイズに等しく設定することができる。即ち、ａ(ｉ)
＝ＭＢＳ(ｉ)である。この場合に、ＶＢＲ接続は、最大バーストサイズに等しい
サイズのそれ自身のバッファ領域を有し、他のものはこの領域を占有できない。
（ＭＢＳ(ｉ)を越える付加的なバーストが規定によって排除される場合には、Ｖ
ＢＲ接続それ自体が共用バッファ領域のスペースを占有しない。）ＣＢＲ（一定
ビットレート）通信は、対応するやり方で取り扱うことができる。
【００１２】 本発明のバッファ管理方法の好ましい実施形態では、上記に加えて、ユーザが
一度にバッファにおいて占有する最大バッファ容量ｂ(ｉ)が各ユーザごとに定義
される。又、この実施形態では、ユーザ特有の最大バッファ容量に到達し、即ち
条件ｃ(ｉ)≧ｂ(ｉ)が有効であるときに、ユーザによる付加的なパケットの記憶
が禁止される。又、最大バッファ容量ｂ(ｉ)は、例えば、バッファに得られる空
き容量に基づいて動的に変更することもできる。これは、変更合計Ｔ＊を越える
バッファ容量を共用する際にユーザ間にある公平さを保証することができる。
【００１３】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。 この例では、次の記号を使用する。Ｆは、バッファサイズであり、ｉ＝１、２
・・Ｎは、バッファユーザであり、ｃ(ｉ)は、ユーザｉによりバッファに記憶さ
れる全パケット数であり、ａ(ｉ)は、ユーザｉに対して割り当てられる最小バッ
ファであり、Ｔ＊は、バッファにおけるパケットの変更された合計数であり、そ
してＦQは、ユーザグループに対して割り当てられるバッファである。
【００１４】 第１の例では、Ｆ＝１０、Ｎ＝４、及びａ(ｉ)＝２であると仮定する。但し、
ｉ＝１、２、３、４である。更に、ｃ(１)＝２、ｃ(２)＝１、ｃ(３)＝０、及び
ｃ(４)＝０であると仮定する。この場合に、変更された合計Ｔ＊＝８である。ユ
ーザ１が２つのパケットをバッファに追加する場合には（ｃ(１)＝４）、変更さ
れた合計Ｔ＊＝１０となる。ユーザ１がバッファに第５のパケットを記憶しよう
と試みる場合には、ｃ(１)＞ａ(１)及びＴ＊≧Ｆが真になる。従って、本発明の
バッファ管理方法では、ユーザ１による第５パケットの追加が禁止される。更に
、この例から明らかなように、この状態においては、５つのバッファ位置しか割
り当てられず、従って、他のユーザに対する最小バッファに対応する５つのパケ
ットをバッファに記憶することができ、ひいては、各ユーザは、バッファにおけ
るある最小の共用が保証される。
【００１５】 第２の例では、バッファ容量の若干が、選択されたユーザＵ間に共用されるケ
ースについて考える。Ｆ＝２０、Ｎ＝８、ＦQ(Ｕ)＝１２、Ｕ＝｛１、２、３、 ４、５、６｝であるとする。最小バッファは、ａ(１)＝２、ａ(２)＝１、ａ(３)
＝２、ａ(４)＝２、ａ(５)＝１、ａ(６)＝１であり、ユーザ７及び８は、何らか
の方法を使用して、バッファの残り部分Ｆ−ＦQ(Ｕ)を共用する。ｉ＝１、２、 ・・６であるときに、ｃ(１)≦ａ(１)であると仮定する。ここで、式(２)から変
更された合計Ｔ＊が計算され、従って、得られる変更された合計は、９となる。
ある点において、上記したことの例外として、ｃ(２)＝２及びｃ(５)＝３の状態
が現われる。この場合には、変更された合計Ｔ＊＝１２であり、その結果、いず
れのユーザｉも、ユーザに割り当てられた最小容量を越えてバッファにパケット
を追加することはない。 本発明の好ましい実施形態を以上に説明したが、本発明は、これに限定される
ものではなく、請求の範囲に記載した本発明の範囲内で多数の変更がなされ得る
ことが明らかであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 パーヤネン ティモ フィンランド エフイーエン−00530 ヘ ルシンキ リンヤ ３−５デー102−４ Ｆターム(参考） 5B077 DD12 DD22 5K030 HA08 KX11 LC09 MA13 MB15

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッファにパケットを記憶する待ち行列、通信リンク等のユ
    ーザ間でバッファの記憶容量Ｆを共用するバッファ管理方法であって、バッファ
    に記憶されるパケットの合計数を計算し、そしてそれに基づいて、ユーザに許可
    されるべきバッファ容量を制御する方法において、 バッファに記憶されるパケットの変更された合計数Ｔ＊を、次の数１の式から
    決定し、 【数１】 但し、Ｎは、全ユーザ数であり、ａ(ｉ)は、ユーザｉに対して割り当てられる最
    小バッファ容量（ａ(ｉ)≧０）であり、そしてｃ(ｉ)は、基準の瞬間にユーザｉ
    により占有される実際のバッファ容量であり、そして 合計数Ｔ＊≧Ｆ及びｃ(ｉ)≧ａ(ｉ)である場合には、ユーザｉによる付加的な
    パケットの記憶を禁止することを特徴とするバッファ管理方法。
  2. 【請求項２】 バッファにパケットを記憶する待ち行列、通信リンク等のユ
    ーザから選択された１組Ｕのユーザ間でバッファの記憶容量の一部分ＦQ(Ｕ)≦ Ｆを共用するバッファ管理方法であって、バッファに記憶されるパケットの合計
    数を計算し、そしてそれに基づいて、ユーザに許可されるべきバッファ容量を制
    御する方法において、 バッファに記憶されるパケットの変更された合計数Ｔ＊を、次の数２の式から
    決定し、 【数２】 但し、Ｎは、全ユーザ数であり、Ｕは、選択されたユーザの組であり、ａ(ｉ)は
    、ユーザｉに対して割り当てられる最小バッファ容量（ａ(ｉ)≧０）であり、そ
    してｃ(ｉ)は、基準の瞬間にユーザｉにより占有される実際のバッファ容量であ
    り、そして 合計数Ｔ＊≧ＦQ(Ｕ)及びｃ(ｉ)≧ａ(ｉ)である場合には、ユーザｉによる付 加的なパケットの記憶を禁止することを特徴とするバッファ管理方法。
  3. 【請求項３】 ユーザ又はユーザの若干がグループに分割され、そしてグル
    ープのメンバーは、同じ最小バッファ容量を各々有する請求項１又は２に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 ユーザが一度にバッファを占有できる最大バッファ容量も各
    ユーザに割り当てられ、そしてユーザ特有の最大バッファ容量に達したときにも
    ユーザによる付加的なパケットの記憶が禁止される請求項１ないし３のいずれか
    に記載の方法。
  5. 【請求項５】 ユーザの最大バッファ容量は、例えば、バッファに得られる
    空き容量に基づいて動的に変更される請求項４に記載の方法。
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