JP2002026977A

JP2002026977A - データ通信システムにおける帯域配信サービス方法及びそれを実行するための通信装置

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Publication number: JP2002026977A
Application number: JP2000203072A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Sawada; 明美佐和田; Hiroaki Inoue; 宏明井上
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】予め確保した帯域を無駄を排除して有効利用す
る、データ通信システムにおける新規の帯域配信サービ
ス方法及びそれを実行するための通信装置を提供する。【解決手段】通信サービスとして、サービス開始時刻と
サービス終了時刻及び通信帯域を予め申告する優先予約
型サービスと通信データ量を申告する普通予約型サービ
スとを備え、優先予約型サービスにおいては予約を申告
した時点から予約終了時点までの期間に対して帯域を確
保し、普通予約型サービスにおいては優先予約サービス
の予約によって確保された帯域の期間の内の未使用の期
間をサービスに充当する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大容量のデータ通
信システムに適用して好適な通信サービス方法、特に、
送受信端末間に設定される通信路への帯域配信サービス
方法及びそれを実行するための通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インターネット網は、大容量のデータ通
信網として発展しつつあり、それに伴い、通信の伝送品
質を保証する技術開発の要求が高まっている。そのよう
な開発成果の例として、送受信間のコネクション（接
続）を確立し、データの伝送のための帯域を予め確保す
るＱＯＳ（Quality Of Service）保証型通信技術が国際
勧告として提案されている〔文献１：ＩＥＴＦ(Interne
t Engineering Task Force）発行「Resource ReSerVati
on Protocol (RSVP) IETF RFC2205」（１９９７年９
月）参照〕。

【０００３】上記技術による通信方式は、通信を行なう
直前に予約によってパス（通信路）を確立し、同時に帯
域を確保する手順を前提としている。そのため、（１）
帯域確保のために時間を要し、それによってデータの伝
送に遅延が生じる、（２）予約時点で通信路が混雑して
いて確保可能な帯域が不足する場合には、送受信間（En
d-to-end）のコネクションが必ずしも確保されるとは限
らないという問題があった。

【０００４】このような問題を解決する手段として、指
定時刻に指定量の帯域を使用する旨の予約をユーザから
事前に受けるようにした帯域保証方法が提案されている
（文献２：特開平６−３００２１号公報参照）。しか
し、この方法では、帯域確保のタイミングがサービスを
行なう直前に行なわれるため、必ずしも上記問題（２）
が解決されない。そこで、この問題を踏まえて、予約要
求が発生した時点で帯域確保を行なう通信方式が提案さ
れている（文献３：特開平１０−１７３６６２号公報参
照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献３で提案されたシステムでは、帯域確保が完了してか
らデータが伝送されて実際にサービスを開始するまでの
間は、帯域が未使用状態のままとなり、帯域の無駄使い
が生じる。また事前予約の性質上、ユーザが予約を行な
っても実際に帯域を使用しないという状況も起こり得る
ので、この場合にも帯域が無駄使いとなる。

【０００６】本発明の目的は、予め確保した帯域を無駄
を排除して有効利用する、データ通信システムにおける
新規の帯域配信サービス方法及びそれを実行するための
通信装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の前記課題は、通
信サービスとして、サービス開始時刻とサービス終了時
刻及び通信帯域を予め申告する優先予約型サービスと通
信データ量を申告する普通予約型サービスとを備え、優
先予約型サービスにおいては予約を申告した時点から予
約終了時点までの期間に対して帯域を確保し、普通予約
型サービスにおいては優先予約サービスの予約によって
確保された帯域の期間の内の未使用の期間をサービスに
充当することによって効果的に解決することが可能であ
る。そのような帯域配信サービス方法を採用すれば、未
使用状態の帯域が普通予約型サービスによって使用され
るので、帯域利用の無駄がなくなり、かつ、優先予約型
サービスに対しては要求される伝送品質が確保されるか
らである。

【０００８】上記の優先予約型サービスは、通信開始以
前に帯域確保が行なわれる通信サービスとなり、普通予
約型サービスは、通信サービスの予約は受け付けるがネ
ットワーク（網）の資源が利用可能なときにサービスを
受けることが可能となる通信サービスとなる。このよう
な通信サービスの特徴を纏めて図１に示す。優先予約型
サービスの申告値は、図１に示すように、宛先アドレス
に加えて、通信帯域の値、開始時刻及び終了時刻であ
り、普通予約型サービスの申告値は、宛先アドレス及び
伝送するデータの大きさ即ちデータ量（バイト値）であ
る。

【０００９】優先予約の申告値に基づいて帯域が確保さ
れると、その時点で、後で述べるノードにおいて、図２
に示すような優先予約テーブルが例として形成される。
ここで、Ｔrは、優先予約型サービスの帯域確保が成立
した時刻、Ｔsは実際にサービスが開始される時刻、Ｔe
はサービスが終了する時刻、出力ＩＦはパスの出力先番
号を示す。

【００１０】なお、本発明の優先予約型サービスは、普
通予約型サービスを優先予約型サービスの帯域の未使用
期間をサービスに充当するようにしたものであるが、優
先予約型サービスにおいて、この割り込みのサービスを
行なわず帯域を占有するか否かをユーザに選択させても
良い。この場合、割り込みを否とする即ち帯域を占有す
るサービスは、前記文献３による従来のサービスに相当
し、帯域の有効利用がなされない。即ち、本発明の優先
予約型サービスは、帯域の有効利用が可能となる分、サ
ービス料金を従来のサービスに比べて低くすることが可
能となる。

【００１１】普通予約型も、申告に基づいて普通予約テ
ーブルがパスに形成される。その例を図３に示す。宛先
アドレス、データ量のほか、サービス状況が記録され
る。普通予約は、任意に受け付けるが、未使用又は空き
の帯域があるときに伝送が行なわれ、それまではサービ
スは行なわれず、サービス状況が未になる。そして、サ
ービス料金がデータ量を基に課せられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る帯域配信サー
ビス方法及び通信装置を図面に示した発明の実施の形態
を参照して更に詳細に説明する本発明を実施するための
データ通信システムネットワークの例を図４に示す。ネ
ットワークは、送受信を行なう通信端末１０−１と通信
端末１０−２の間に複数の通信装置即ちノード１２−１
〜１２−４とこれらを互いに接続する複数の伝送路１２
−１〜１２−６により構成され、パス（通信路）が例え
ば点線に示すように形成され、コネクションが設定され
る。

【００１３】ノード１２の構成例を図５に示す。図５に
おいて、２１−１，２１−２は、伝走路１３からのデー
タ（パケット）を入力する入力インタフェース、２３
は、入力インタフェース２１−１，２１−２からの出力
データを受ける入力バッファ、２４は、入力バッファ２
３からのデータに対して交換を行なうスイッチ部、２５
−１，２５−２は、スイッチ部２４の出力データを伝走
路１３に送出する出力インタフェース、１１は、入力バ
ッファ２３を管理する通信制御部である。入力バッファ
２３は、伝送するデータを一旦記憶するキュー２６ａ，
２６ｂ，２６ｃを有する。

【００１４】このような構成のノード１２は、、宛先の
ノードへ向けてのコネクションを設定する機能を有し、
ルータ／ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）システ
ム／ＷＤＭ（Wavelength Division Multiple）システム
等で構成される。なお、本発明の実施の形態では、通信
制御部１１をノード１２の内部に配置したが、これをノ
ード１２の外部に配置し、外付けサーバとしての機能を
持たせることが可能である。

【００１５】通信制御部１１は、コネクションを設定す
ると共に帯域予約に関する設定を行なうユニットであ
り、その構成を図６に示す。図６において、１８は、予
約の申告値の登録に関する制御を行なう帯域予約部、１
７は、予約の申告値を記憶する予約テーブル、１９は、
ルーティング（通信路設定）の情報を生成するルーティ
ングプロセス部、１４は、新規に通信路の設定が可能か
の判定を行なう受付判定部、１６は、帯域予約部１８か
らの情報を受けて優先予約及び普通予約の伝送するデー
タ（パケット）のスケジューリング（時間管理）を行な
うパケットスケジューラ部、１５は、伝送するデータを
一時記憶するキュー（記憶ユニット）に対する管理情報
を記録するスケジューリングテーブル、３０は、以上の
各部に帯域配信サービスの動作を行なわせるための、記
憶装置２０に格納した通信制御プログラムである。

【００１６】帯域予約部１８は、図２，３に示した宛先
アドレスに対応する出力ＩＦ番号、予約サービス、申告
値を予約テーブル１７に格納し、優先予約及び普通予約
の申告に基づき随時予約テーブル１７を更新する。更
に、帯域予約部１８は、優先予約の申告を受けて、ルー
ティングプロセス部１９のルーティング情報及び受付判
定部１４の判定を用いて帯域確保を行なう。受付判定部
１４の判定に基づき新規の優先予約が開始されると、帯
域予約部１８は、予約テーブル１７の更新を行なうと共
に優先予約番号に基づきパケットスケジューラ部１６へ
予約テーブル１７の内容を通知する。また、普通予約が
要求された場合は、その時点で帯域予約部１８は、図３
に対応する普通予約の予約テーブル１７の更新を行な
い、パケットスケジューラ部１６へその内容を随時通知
する。

【００１７】パケットスケジューラ部１６は、予約テー
ブル１７の内容に基づき、対応するキュー２６のスケジ
ューリングを行なう機能と、各優先予約宛先と同一宛先
の普通予約を検索する機能を有する。これらの機能によ
り作成されるキュー２６のスケジューリングテーブル１
５の一形態を図７に示す。即ち、スケジューリングテー
ブル１５は、優先予約に関わる第１のキュー管理テーブ
ル１５ａと、各優先予約に対してこれと同一宛先を有す
る普通予約に関わる第２のキュー管理テーブル群１５ｂ
より構成される。第１のキュー管理テーブル１５ａに
は、出力ＩＦ、予約番号、宛先、帯域、キュー番号等が
記録される。また、第２のキュー管理テーブル群１５ｂ
では、宛先毎に、予約番号、帯域、キュー番号、使用時
間等が記録される。なお、使用時間は、パケットスケジ
ューラ部１６が、第２のキュー管理テーブル群の作成に
当たり、普通予約のデータ量及び優先予約の出力帯域値
を基に予め推定した普通予約に要する時間である。更
に、パケットスケジューラ部１６は、スケジューリング
テーブル１５に基づき時間判定を行なう機能と優先予約
及び普通予約の伝送するデータを送出／停止する機能及
び特定のキューのデータ流量を監視する機能を有する。

【００１８】以上のように、本発明の帯域配信サービス
方法の特徴は、特に、パケットスケジューラ部１６の動
作による処理にあり、以下に図８から図１１を用いて処
理の詳細を説明する。なお、上記したように、伝送する
優先予約データ及び普通予約データはキュー２６にそれ
ぞれ格納され、キュー番号が図７に示すスケジューリン
グテーブル１５に記録される。以下で説明する処理のフ
ローは、予約サービスに対応する予約番号、出力ＩＦ、
キュー番号、帯域値等をスケジューリングテーブル１５
から読み出し、その値を基に実施される。

【００１９】図８は、本発明に基づく帯域配信サービス
のフローを示している。任意の時刻Ｔにおいて、その時
刻が優先予約型サービスの開始時刻以前であるかを判断
（ステップ１１）し、開始時刻前（Ｔ＜Ｔs）であるな
らば普通予約型サービスを行なう（ステップ１２）。開
始時刻以降（Ｔ≧Ｔs）であるならば、優先予約又は普
通予約サービスを行なう（ステップ１４）。このとき、
優先予約サービスを延長するための手続きを実行するの
に十分な、予め設定しておく時間をΔ（但し、Δ＜Ｔe
−Ｔs）として、Ｔ＝Ｔe−Δに到達した場合には（ステ
ップ１３）、時間延長要求処理を起動する（ステップ１
５）。なお、時間延長処理は、帯域予約部１８及び受付
判定部１４の処理に関わるものであり、本サービスフロ
ーと独立に処理を行なう。以上の処理をサービス終了時
刻（Ｔ＝Ｔe）に到達する（ステップ１６）までδＴ
（実行可能な最小処理時間）ずつ繰り返し行なう（ステ
ップ１７）。

【００２０】ステップ１２の帯域予約以降サービス開始
前の期間（Ｔr≦Ｔ＜Ｔs）の処理の詳細を図９に示す。
この期間は、優先予約帯域が確保されているが、実際に
は使用されていない時間であるため、パケットスケジュ
ーラ部１６は、優先予約に対応する普通予約サービスの
検索を行なう（ステップ１２１）。普通予約が複数存在
する場合、予め設定した方法で一意に普通予約を選択
し、サービスを開始する（ステップ１２２）。即ち、サ
ービスが行なわれている優先予約番号に基づき、図７に
示すスケジューリングテーブル１５から対応する普通予
約を検索し、そのデータを出力させる。ここで、上記の
予め設定した方法は、普通予約の受付時間順、データ量
の多い順等のいずれの方法であっても構わない。なお、
普通予約サービスを開始した場合は、出力時間に基づい
てデータ出力を行なう。また、該普通予約の出力時間が
設定値に到達した場合には普通予約を終了し、帯域予約
部１８へ通知する。帯域予約部１８は、対応する普通予
約のサービスを終了する。以上の処理をＴ＜Ｔsの期間
行なう。

【００２１】次に、図８のステップ１４のサービス開始
時刻以降（Ｔ≧Ｔs）の処理の詳細を図１０に示す。パ
ケットスケジューラ部１６は、優先予約データが格納さ
れているキュー２６の監視を行ない、優先予約データが
到着している間（ステップ１４１）は優先予約データの
送出を行なわせる（ステップ１４２）。優先予約データ
が到着せずかつ該優先予約に対応する普通予約が存在す
る場合（ステップ１４３）には普通予約データの送出を
行なわせる（ステップ１４４）。

【００２２】続いて、図８のステップ１５の優先予約通
信終了時刻直前以降から通信終了時刻（Ｔ＝Ｔe−Δ）
に到達した時点での優先予約時間延長のためのプロセス
を図１１に示す。優先予約通信終了時間からコネクショ
ン継続使用判定が可能となる十分な時間Δに来ると、受
付判定部１４は、対応する優先予約のサービスが行なわ
れているかを判定し（ステップ１５１）、サービス中で
あれば、対応する予約番号を検索し帯域予約部１８へ優
先予約継続の要求有無の問い合わせを行なう。継続のた
めの時間取得が可能であると受付判定部１４が判断した
場合には、帯域予約部１８は、その延長時間を基に優先
予約を行なっているユーザへ優先予約の継続を行なうか
の確認を、可能な延長時間と共に取る（ステップ１５
３）。ユーザからの返信が延長を行なう旨（ステップ１
５４）であれば、予約テーブル１７の優先予約時間Ｔe
の値を更新する（ステップ１５５）。以上のステップを
行なうことにより、予約した通信時間よりも実際の通信
時間をユーザが延長したいと望む場合には、コネクショ
ンの終了前に帯域確保を試みることによって、時間延長
可能なサービスを提供することができる。

【００２３】図８から図１１に示したフローに基づいて
記述したシステムの動作を、時間軸に沿って概念的に示
したものが図１２である。図１２ａは、申告値に基づい
て優先予約の帯域値が時刻ＴrからＴeまでの間確保され
ていることを示している。同一宛先の普通予約が存在す
る場合には、帯域を確保してから実際に優先予約のサー
ビスが開始される時間帯ｔ1（＝Ｔs−Ｔr）において
は、前述のように図７に示すスケジューリングテーブル
１５を基に同一宛先の普通予約を検索し、テーブルに書
かれている帯域値及び使用時間を元に図１２ｂに示す普
通予約のサービスを行なう。実際に優先予約のデータが
到着している期間が時刻Ｔ1から時刻Ｔ2の間即ちＴ1＜
Ｔ＜Ｔ2（但し、Ｔ1＞Ｔs、Ｔ2＜Ｔe）であるときの普
通予約用のサービスが図１２ｃに示すように提供され
る。即ち、優先予約通信が開始される予定時刻Ｔsにお
いて優先予約サービスのデータが到着していないため、
時刻Ｔs以後においても実際に優先予約データが到着す
る時刻Ｔ１までの時間帯ｔ2（＝Ｔ1−Ｔs）を普通予約
の通信サービスに用いる。また、実際のサービス終了時
刻Ｔeよりも以前に優先予約のデータの到着がないと判
断した場合（Ｔ＝Ｔ2）には、ｔ3（＝Ｔe−Ｔ2）の時間
帯に再び普通予約のサービスを提供する。以上をもっ
て、本発明に基づく帯域配信サービスが実施される。

【００２４】以上、本発明の実施の形態では、個々のユ
ーザの予約要求に基づいて処理を行なうサービスシステ
ムを説明したが、複数のユーザデータを集合して同一の
ラベル（宛先）で次ノードへ転送する場合でも、本サー
ビスシステムを適用することができる。

【００２５】なお、本発明の原理を簡潔に述べるため、
パケットスケジューラ部１６の動作について説明した。
パケットスケジューラ部１６を含む通信制御部１１は、
本発明の帯域配信サービスを採用したルーティング処理
を実行し、図４に示したネットワークにおける通信を実
現する。通信制御部１１は、コンピュータ（ＣＰＵ）又
はシステムＬＳＩとメモリ等の既存デバイスと図６に示
した通信制御プログラム２０とを用いて容易に構成可能
である。該通信制御プログラムは、コンピュータに作用
して、図６に示すパケットスケジューラ部１６等の各部
をコンピュータに形成させる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、優先予約申告で帯域を
確保してから実際にサービスが行なわれるまでの間、普
通予約の通信を行なうことができるので、無駄を排除し
て帯域を有効利用する帯域配信サービス及び通信装置を
実現することができる。即ち、帯域確保後の実際のサー
ビスが行なわれる待ち時間の間の通信網の資源を該優先
予約よりも優先度の低い他の予約のチャネルに利用する
ことが可能となるので、例えば、今後に増大する大容量
のコンテンツ配信において、閑散時に回線を共用するよ
うにした従来のベストエフォート型サービスに比較して
確実でかつ料金が安価な通信サービスを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による優先予約型サービス及び普通予約
型サービスの例を説明するための図。

【図２】優先予約テーブルの例を説明するための図。

【図３】普通予約テーブルの例を説明するための図。

【図４】本発明の優先予約型サービス及び普通予約型サ
ービスを実行するデータ通信システムネットワークの例
を説明するための構成図。

【図５】図４のデータ通信システムネットワークを構成
する通信装置（ノード）の例を説明するための構成図。

【図６】図５の通信装置を構成する通信制御部の例を説
明するための構成図。

【図７】図６の通信制御部で形成されるスケジューリン
グテーブルの例を説明するための図。

【図８】本発明による帯域配信サービスを説明するため
のフロー図。

【図９】帯域予約以降サービス開始前の帯域配信サービ
スの例を説明するためのフロー図。

【図１０】サービス開始以降の帯域配信サービスの例を
説明するためのフロー図。

【図１１】優先予約時間延長の帯域配信サービスの例を
説明するためのフロー図。

【図１２】本発明の優先予約及び普通予約サービスの概
念を説明するための図。

【符号の説明】

１０…通信端末、１１…通信制御部、１２…ノード、１
４…受付判定部、１５…スケジューリングテーブル、１
６…パケットスケジューラ部、１７…予約テーブル、１
８…帯域予約部、１９…ルーティングプロセス部、２０
…記憶装置、２１…入力インタフェース部、２３…入力
バッファ部、２４…スイッチ部、２５…出力インタフェ
ース部、２６…キュー、３０…通信制御プログラム。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データ通信システムにおいて実施する通
信サービスとして、サービス開始時刻とサービス終了時
刻及び通信帯域を予め申告する優先予約型サービスと通
信データ量を申告する普通予約型サービスとを備え、優
先予約型サービスにおいては予約を申告した時点から予
約終了時点までの期間に対して帯域を確保し、普通予約
型サービスにおいては優先予約サービスの予約によって
確保された帯域の期間の内の未使用の期間をサービスに
充当することを特徴とする帯域配信サービス方法。
【請求項２】前記優先予約型サービスに対して、予め
申告する通信帯域をサービス開始時刻からサービス終了
時刻に亘って占有するサービスに比べてサービス料金を
低く設定することを特徴とする請求項１に記載の帯域配
信サービス方法。
【請求項３】前記優先予約型サービスにおいて、サー
ビスの終了時刻の前に優先予約サービスの時間延長の要
求がある場合、予め申告したサービス終了時点でコネク
ションを解放せずに引き続き帯域を確保してサービスを
継続することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
の帯域配信サービス方式。
【請求項４】データ通信システムにおいて実施する通
信サービスとして、サービス開始時刻とサービス終了時
刻及び通信帯域を予め申告する優先予約型サービスと通
信データ量を申告する普通予約型サービスとが備えら
れ、優先予約型サービスにおいては予約を申告した時点
から予約終了時点までの期間に対して帯域を確保し、普
通予約型サービスにおいては優先予約サービスの予約に
よって確保された帯域の期間の内の未使用の期間をサー
ビスに充当する通信サービスを実行するための通信制御
部を具備し、当該通信制御部は、優先予約型サービスの
申告値及び普通予約型サービスの申告値を格納する予約
テーブルと、当該予約テーブルを生成する帯域予約部
と、予約テーブルの内容に基づいて優先予約型サービス
及び普通予約型サービスのスケジューリングを行なうパ
ケットスケジューラ部と、当該パケットスケジューラ部
によって生成されるコネクション設定のためのスケジュ
ーリングテーブルとを有していることを特徴とする通信
装置。
【請求項５】データ通信システムにおいて実施する通
信サービスとして、サービス開始時刻とサービス終了時
刻及び通信帯域を予め申告する優先予約型サービスと通
信データ量を申告する普通予約型サービスとを備え、優
先予約型サービスにおいては予約を申告した時点から予
約終了時点までの期間に対して帯域を確保し、普通予約
型サービスにおいては優先予約サービスの予約によって
確保された帯域の期間の内の未使用の期間をサービスに
充当する通信サービスをコンピュータによって実行する
ための通信制御プログラムを記録した記録媒体であっ
て、当該通信制御プログラムは、上記コンピュータに優
先予約型サービスの申告値及び普通予約型サービスの申
告値を格納した予約テーブルを生成する帯域予約部と、
コネクション設定のためのスケジューリングテーブルを
上記予約テーブルの内容に基づいて生成するパケットス
ケジューラ部とを形成させて上記優先予約型サービス及
び普通予約型サービスを実行させることを特徴とする通
信制御プログラムを記録した記録媒体。