JP2002519910A - ポリシー・ベースのサービス品質 - Google Patents

ポリシー・ベースのサービス品質

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JP2002519910A
JP2002519910A JP2000556571A JP2000556571A JP2002519910A JP 2002519910 A JP2002519910 A JP 2002519910A JP 2000556571 A JP2000556571 A JP 2000556571A JP 2000556571 A JP2000556571 A JP 2000556571A JP 2002519910 A JP2002519910 A JP 2002519910A
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ハドック，スティーブン・アール
チュイー，ジャスティン・エヌ
マーチャント，シュザッド・ティ
スミス，アンドリュー・エイチ
イップ，マイケル
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イクストリーム・ネットワークス・インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 ネットワーク内のトラフィックを管理し、監視し、優先順位付け、帯域幅を割り振って、真のサービス品質（ＱｏＳ）を実現する、フレキシブルな、ポリシー・ベースの機構が提供される。ネットワークで帯域幅の割振りを制御する方法が提供される。パケット転送デバイス（１００）は、ＱｏＳポリシーが個別のステーション・アプリケーションに基づく場合はＭＡＣアドレスやＩＥＥＥ８０２．１ｐ優先順位インジケータ、８０２．１Ｑフレーム・タグなどの、あるいはＱｏＳポリシーが純粋にトポロジに基づく場合は物理ポートの、一連のトラフィック・グループを示す情報を受け取る。パケット転送デバイスは、トラフィック・グループのＱｏＳポリシーを定義する情報も追加的に受け取る（２１０）。パケットを受け取った後（２２０）、トラフィック・グループが識別される（２３０）。パケットは終端間信号方式プロトコルによってではなく、識別されたトラフィック・グループのＱｏＳポリシーに基づいて送られるようにスケジューリングされる（２６０）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） （発明の分野） 本発明は一般的に、コンピュータ・ネットワーキング・デバイスの分野に関す
る。より詳細には、本発明は、ネットワーク内のトラフィックを管理し、監視し
、優先順位付け、帯域幅を割り振り、それによって真のサービス品質（ＱｏＳ：
Quality of Service）を達成するポリシー・ベースのフレキシブルな機構に関す
る。
【０００２】 （関連技術の説明） 今日のネットワーク・トラフィックは、今までになく多様で、かつ、帯域幅が
重要になっている。今日のイントラネットは、対話型マルチメディア、フル・モ
ーション・ビデオ、豊富なグラフィック・イメージ、デジタル写真技術をサポー
トすることが期待されている。品質と、ネットワークから受け取った情報のタイ
ムリーな提示への期待は、今までになく高い。ネットワークのスピードおよび帯
域幅の向上だけでは、こうした今日のイントラネットの高度な要求は満たされな
いであろう。
【０００３】 ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）は、デスクトップ・コンピュ
ータなどのエンド・ステーションがネットワーク内およびネットワーク間で資源
を要求、確保することのできるインターネット・プロトコル（ＩＰ）ベースのプ
ロトコルであるＲＳＶＰ（Resource Reservation Protocol）の暫定規格の設定
に取り組んでいる。ＲＳＶＰは、本質的には、ルータ間で所望のサービス品質を
通信する手段を定義する終端間プロトコルである。ＲＳＶＰは、受信側が主導性
を持つ。データ・ストリームを受信しているエンド・ステーションは、隣接した
ルータにその要求を通信し、これらの要求は、受信エンド・ステーションとデー
タ・ストリームの発信源との間にある全ての仲介ルータに返され、最終的に、デ
ータ・ストリームの発信源自体に返される。したがって、ＲＳＶＰがネットワー
ク全体に実装されなければならないのは自明なはずである。つまり、両方のステ
ーション（例えばデータ・ストリームの発信源および終着点）および、その間の
全ルータは、受信エンド・ステーションの要求に適応するために、ＲＳＶＰに準
拠していなければならない。
【０００４】 ＲＳＶＰによって、アプリケーションはある程度の保証付きの性能を得ること
ができるが、それは、最初に着信した、最初に提出されたプロトコルの場合であ
って、つまり、ネットワーク内に他の制御機構がない場合は、ＲＳＶＰを使用す
るアプリケーションは、他の何らかのミッション・クリティカルなアプリケーシ
ョンに必要とされたかもしれない、またはより効果的に活用されたかもしれない
資源を確保し、消費する場合があることを意味する。資源を割り振るこの手法に
おける制約には、さらに、エンド・ステーションおよびルータが、ＲＳＶＰに準
拠するように改変されなければならないという事実がある。最終的に、ＲＳＶＰ
には、多様なトラフィック・フローの間に差別化をもたらすのに適したポリシー
機構が欠落する。適切なポリシー・システムがなければ、ネットワーク管理は制
御を失うことが理解されるべきである。
【０００５】 トラフィックの差別化および優先順位付けの最近の試みには、米国電気電子学
会（ＩＥＥＥ）によって指定された暫定規格が含まれる。ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ
暫定規格は、どの仮想ローカル・エリア・ネットワーク（ＶＬＡＮ）にパケット
が属するか、および、パケットの優先順位を指定するための、アプリケーション
のパケット・フォーマットを定めている。ＩＥＥＥ８０２．１ｐ委員会は、８０
２．１Ｑフレーム・タグ中に、優先順位インジケータに基づいてトラフィックを
分類するガイダンスを定めている。これによって、ＶＬＡＮは、８つの異なるト
ラフィック・クラスまたは優先順位に分類することができる。しかし、ＩＥＥＥ
８０２．１ｐ委員会は、これらのトラフィック・クラスをサービスする機構を定
義していない。
【０００６】 異なるトラフィック・クラスを優先順位付け、サービスする能力を有するだけ
でなく、追加的に帯域幅の管理も実現し、特定のトラフィック・クラスに関連す
るパケットに対するサービスを計量できる尺度を与える、イーサネット・ネット
ワークなどの非決定性アクセス・プロトコルを採用して、ネットワーク内に真の
サービス品質（「ＱｏＳ」）を実現する方法が必要とされている。より詳細には
、帯域幅の管理に関して、使用できる帯域幅を共用する、重み付けによる公平な
待ち行列化引き渡しスケジュールを採用し、それによって、高い優先順位のトラ
フィックが通常最初に転送されるようにすることが望ましく、しかしまた、低い
優先順位のトラフィックも、受信可能な最小の帯域幅の割振りを保証されること
が望ましい。また、一般的に終端間プロトコルの解決に要求されるエンド・ステ
ーションおよび既存のルータのアップグレードまたは改変なしにＱｏＳを実現す
ることを見据えて、帯域幅の割振りおよびトラフィックの優先順位を集中管理す
ることも望ましい。さらに、管理者指定の一連の管理ポリシーに基づいた帯域幅
の割振りおよびトラフィックの優先順位付けを実行することによって、管理をネ
ットワーク管理者の手中に置くことも有利である。最後に、ネットワーク管理者
が管理を選択する可能性のある多くの制御レベルが存在するため、ＱｏＳプロフ
ァイル属性のコア・セットに基づいた多様なスケジュール機構を提供することが
望ましい。
【０００７】 （発明の簡単な概要） ネットワーク内のトラフィックを管理し、監視し、優先順位付け、帯域幅を割
り振って、真のサービス品質（ＱｏＳ）を達成するための、フレキシブルな、ポ
リシー・ベースの機構を記述する。本発明の一態様によれば、非決定性アクセス
・プロトコルを採用するネットワーク内で帯域幅の割振りを管理する方法が提供
される。パケット送出デバイスは、一連のトラフィック・グループを示す情報を
受け取る。パケット送出デバイスは、帯域幅および優先順位パラメータなどの、
トラフィック・グループに対応するパラメータも追加的に受け取る。第１ポート
でトラフィック・グループのうちの１つに関連するパケットを受信後、パケット
送出デバイスは、パケットが関連付けられるトラフィック・グループに対応する
パラメータに基づいて、第２ポートからパケットが転送されるのをスケジューリ
ングする。有利なことに、この方法では、いくらかの一連のルールに基づいた帯
域幅を共用する、重み付けによる公平な待ち行列化引き渡しスケジュールが達成
できる。
【０００８】 本発明の他の態様によれば、パケットスイッチ・デバイスにおける帯域幅の割
振りおよびトラフィックの優先順位付けを管理する方法が提供される。パケット
送出デバイスは、一連のトラフィック・グループを示す情報を受け取る。パケッ
ト送出デバイスは、トラフィック・グループのサービス品質（ＱｏＳ）を定義す
る情報も追加的に受け取る。パケット送出デバイスによってパケットが受け取ら
れた後、パケットが関連付けられるトラフィック・グループが定義される。続い
て、パケットは、終端間信号方式プロトコルによってスケジューリングされるの
ではなく、識別されたトラフィック・グループのＱｏＳに基づいて転送がスケジ
ュールされる。したがって、帯域幅の割振りおよびトラフィックの優先順位付け
は、ネットワーク管理者が制御を保持する一連の管理ポリシーに基づく。
【０００９】 本発明の他の態様によれば、パケット送出デバイスの各ポートには、ＱｏＳ待
ち行列の番号が与えられる。特定のポートのＱｏＳ待ち行列のそれぞれには、現
在帯域幅メトリックが決定される。ＱｏＳ待ち行列は、ＱｏＳ待ち行列の帯域幅
メトリックのそれぞれおよび各最小帯域幅要件に基づいて、２つのグループに分
割される。続いてグループは、次のパケットのソースとなるＱｏＳを選択する第
１レベルの仲裁機構として利用される。
【００１０】 本発明の他の特徴は、添付の図面および後続の詳細な記述を読めば明らかにな
ろう。
【００１１】 本発明は、添付される図面の図の中に限定されることなく、例によって示され
、図において類似する記述の番号は、同様のエレメントに言及する。
【００１２】 （発明の詳細な説明） ネットワーク内のトラフィックを管理し、監視し、優先順位付け、帯域幅を割
り振り、真のサービス品質（ＱｏＳ）を達成するための、フレキシブルな、ポリ
シー・ベースの機構が記述される。この文脈での「サービス品質」とは、本質的
に、提供されるサービスを計量できる尺度があるということを意味する。提供さ
れるサービスの尺度は、例えば、パケット・ロスの度合い、最大遅滞、コミット
された最小帯域幅、限定された最大帯域幅などの点から見たものである場合があ
る。
【００１３】 本発明では、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）スイッチなどのパケ
ット送出デバイスの各ポートに、ＱｏＳ待ち行列の番号が与えられる。一連のＱ
ｏＳパラメータに基づいて、様々なタイプのトラフィックが識別され、特定のＱ
ｏＳ待ち行列に関連付けられる。例えば、第１のトラフィック・グループに関連
付けられたパケットを第１のＱｏＳ待ち行列上に位置づけ、別のトラフィック・
グループに関連付けられたパケットを第２のＱｏＳ待ち行列上に位置づけること
ができる。ポートが次のパケットを転送する準備ができた時、スケジューリング
機構を使用して、そのポートに関連付けられたＱｏＳ待ち行列中のどのＱｏＳ待
ち行列が次のパケットを転送するかを選択する。
【００１４】 後続の記述では、本発明がよりよく理解されるために、説明の目的から多くの
具体的な詳細が記述される。しかし、本発明がこれらの具体的な詳細のいくつか
がなくても実施できることは、当業者にとって自明となるであろう。その他の例
では、よく知られた構造および装置がブロック図の形で示される。
【００１５】 本発明は様々なステップを含み、それらは以下に記述される。本発明のステッ
プは、ハードウェア・コンポーネントによって実施することもでき、マシンによ
って実行される命令に組み込んで、命令でプログラミングされた汎用または専用
プロセッサによって実施することもできる。別法としては、これらのステップは
ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせによって実施することもできる。
本発明の実施形態は高速イーサネットのスイッチに関して述べるが、本明細書に
述べられる方法および装置は、他のタイプのネットワーク・デバイスまたはパケ
ット送出デバイスにも等しく適用することができる。
【００１６】 例示的スイッチ・アーキテクチャ 本発明の一実施形態を実施できるスイッチ１００のアーキテクチャの概観が、
図１Ａに図示される。図示された中央メモリ・アーキテクチャは、多重ポート１
０５および１１０を含み、それぞれは、チャネルを介してフィルタ及び送出エン
ジン１１５に結合される。転送データベース１２０、パケット・ランダム・アク
セス・メモリ（ＲＡＭ）１２５、中央処理装置（ＣＰＵ）１３０も、フィルタ及
び送出エンジン１１５に結合される。
【００１７】 一実施形態では、各チャネルは、送信方向で毎秒１ギガビット、受信方向で毎
秒１ギガビットのデータ転送速度をサポートし、したがって、１チャネルに付き
毎秒２ギガビットの全二重通信方式が可能である。加えて、チャネルは１ギガビ
ットのイーサネット・ネットワーク接続または８ビットのファスト・イーサネッ
ト・ネットワーク接続をサポートするように構成することもできる。
【００１８】 フィルタ及び送出エンジン１１５は、アドレス・フィルタ（図示せず）、スイ
ッチ基盤（図示せず）、バッファ・マネージャ（図示せず）を含む。アドレス・
フィルタは、ブリッジング、ルーティング、仮想ローカル・エリア・ネットワー
ク（ＶＬＡＮ）タグ付け機能、トラフィック分類を行うことができる。スイッチ
基盤は、各チャネルをパケットＲＡＭ１２５などの中央メモリに接続する。バッ
ファ・マネージャは、データ・バッファおよびパケット待ち行列を管理し、パケ
ットＲＡＭ１２５間のアクセスを制御および調整する。
【００１９】 送出データベース１２０は、特に、レイヤ２（例えばメディア・アクセス・コ
ントロール（ＭＡＣ）層）、レイヤ３（例えばネットワーク層）、および／また
はレイヤ４（例えばトランスポート層）送出情報など、送出決定をするのに利用
できる情報を記憶することができる。スイッチ１００は、入力ポートで受け取っ
たパケットを、受信パケットのヘッダに収められたアドレス情報を利用して送出
データベースを検索することによって、出力ポートに転送する。一致するエント
リが見つかる場合、受信パケットが転送されるべき出力ポートがあればどの出力
ポートに転送されるべきかを示す送出決定が作成される。そうでない場合、パケ
ットは、送出決定を作成するのを補助するためにＣＰＵ１３０に転送される。
【００２０】 パケットＲＡＭ１２５は、パケットに対してバッファリングを行い、入力と出
力との帯域幅の差の間に用いられる弾性バッファとしての役割を果たす。パケッ
ト・バッファリングについては、以下でさらに考察される。
【００２１】 例示的スイッチ処理の論理図 図１Ｂは、スイッチ１００全体に分配される例示的なスイッチ処理ブロック間
における相互作用の論理図である。例えば、いくつかの処理は、スイッチのポー
ト内の機能的ユニットによって実施でき、その他の処理は、ＣＰＵ１３０または
アドレス・フィルタ／スイッチ基盤／バッファ・マネージャ１１５によって実施
できる。どんな場合でも、処理は概念上、入力処理に当てられる機能１６０の第
１グループと、出力処理に当てられる機能１８５の第２グループとに分割するこ
とができる。本実施形態によれば、第１グループ１６０は、比較エンジン１５５
、待ち行列化ブロック１６１、パケット分類ブロック１５０、バッファ・マネー
ジャ１６５を含む。第２グループ１８５は、待ち行列解除グループ１６２、サー
ビス品質（ＱｏＳ）カテゴリ評価ブロック１７５、スケジューラ１７０を含む。
【００２２】 加えて、ネットワーク・マネージャから様々なパラメータを受け取るために、
ユーザ・インタフェース（ＵＩ）１４５も用意されている。ＵＩは、テキスト・
ベースでも、グラフィカルでも構わない。一実施形態では、ＵＩ１４５は、標準
的であればどんなウェブ・ブラウザからでもアクセスできる、バンド内ＨＴＭＬ
（Hyper Text Markup Language）ブラウザ・ベースの管理ツールを含むことがで
きる。どんな場合でも、ＵＩ１４５の目標は、トラフィック・グループ化および
ＱｏＳプロファイルなどのハイレベルのポリシー・コンポーネントを、内部スイ
ッチ・ハードウェアの細部から分離することである。したがって、ユーザが環境
設定に要する時間は最小限にされ、一貫したインタフェースがユーザに提供され
る。
【００２３】 ＵＩ１４５は、１つまたは複数のトラフィック・グループを示す情報を受け取
る。この情報は、ネットワーク管理者から与えることができる。トラフィック・
グループを定義するには、いくつかの方法がある。下記の表１は、ＵＩ１４５が
サポートできる様々なトラフィック分類体系である。
【表１】
【００２４】 トラフィック・グループを識別するのに利用される情報は、一般的に、ＱｏＳ
ポリシーが何に基づいて定義されるかによって決まる。ＱｏＳポリシーがアプリ
ケーションに基づく場合、トラフィック・グループは、伝送制御プロトコル（Ｔ
ＣＰ）セッションまたはユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）セッショ
ンによるトランスポート層において識別される。例えば、ネットワーク管理者は
、ＴＣＰ発信元および宛先ポート、ＩＰ発信元および宛先アドレスを示す情報を
提供できる。しかし、ＱｏＳポリシーがネットワーク層のトポロジまたはユーザ
・グループに基づく場合は、トラフィック・グループの定義は、インターネット
・プロトコル（ＩＰ）、インターネットワーク・パケット・エクスチェンジ（Ｉ
ＰＸ）、サブネット・アドレスまたはＩＰアドレス、ＶＬＡＮ識別子などのネッ
トワーク層プロトコルに関する情報を提供することにより、より便利にすること
ができる。ＱｏＳポリシーがエンド・ステーション・アプリケーションによって
定義される場合は、メディア・アクセス・コントロール（ＭＡＣ）アドレスや、
ＩＥＥＥ８０２．１ｐ優先順位指示、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑフレームが、トラフ
ィック・グループの識別に利用できる。最後に、ＱｏＳポリシーが物理トポロジ
に基づく場合は、物理ポート識別子がトラフィック・グループを識別するのに利
用できる。
【００２５】 表１は、一連のトラフィック・グループの識別機構を例示しているに過ぎない
ことを理解されたい。ここに表した例から、追加の、かつ代替の、かつ等価のト
ラフィック・グループ化体系およびポリシー考察が、当業者には自明なものとな
ろう。例えば、以前のパケット、以前のトラフィック・ロード、日時その他の履
歴などの、他の状況情報が、パケット分類の目的に有用である。
【００２６】 上に列挙された、トラフィック・グループ定義に基づくトラフィックの分類は
、重複する場合がある。ネットワーク管理者が重複したトラフィック・グループ
を定義しなければならない場合、ＵＩ１４５は、エラー・メッセージを出して最
も新しいトラフィック・グループ定義を拒否するか、ネットワーク・マネージャ
に警告メッセージを出して、より具体的なトラフィック・グループ定義ができる
ようにし、相容れない通常のトラフィック・グループ定義を無効にするか、他の
方法に基づくように構成することがある。
【００２７】 パケット送出デバイスの各ポートにＱｏＳ待ち行列１８０の番号を与えること
ができる。一実施形態では、トラフィック・グループのＱｏＳ待ち行列１８０へ
のマッピングを維持できる。トラフィック・グループがネットワーク管理者から
与えられた時、ＵＩ１４５は、トラフィック・グループのＱｏＳ１８０へのロー
カル・マッピングを更新する。このマッピング・プロセスは、ネットワーク管理
者によってＱｏＳ待ち行列１８０に定義されるトラフィック・グループの１対１
のマッピングである場合もあり、より複雑なマッピング・プロセスである場合も
ある。例えば、ＱｏＳ待ち行列１８０よりも多くのトラフィック・グループが存
在することがあり、その場合は、複数のトラフィック・グループが１つのＱｏＳ
待ち行列にマッピングされることになる。以下に、複数のトラフィック・グルー
プを１つのＱｏＳ待ち行列に結合するいくつかの統合ルールが考察される。
【００２８】 いずれにしても、この方法で抽象化レイヤを提供することによって、ネットワ
ーク管理者は、ポートごとのＱｏＳ待ち行列番号やその他の待ち行列パラメータ
などの、基礎的な実装の細部に煩わされる必要がなくなる。トラフィック・グル
ープ定義と物理的ＱｏＳ待ち行列との間の、この抽象化レイヤによって実現する
もう１つの利点は、この時、ＵＩ１４５が基礎的な実装から切り離されるという
事実である。したがって、ハードウェアのＱｏＳ実装が変更されても、ＵＩ１４
５は更新される必要はない。例えば、ハードウェアによって提供されるポートご
とのＱｏＳ待ち行列番号の変更によるだけでは、トラフィック・グループ定義を
与えるソフトウェアは変更される必要がない。
【００２９】 入力データ・ストリームは、入力スイッチ・ポート（図示せず）から比較エン
ジン１５５によって受け取られる。パケット分類ブロック１５０に従って、比較
エンジン１５５は、データ・ストリーム中のパケットが、以前に定義されたトラ
フィック・グループのどれに関連付けられるかを決定する。パケット分類ブロッ
ク１５０は、ネットワーク管理者から与えられるトラフィック・グループ指示を
利用して、例えば、受信パケットのヘッダ中の、比較すべき、または無視すべき
位置およびフィールドに関する情報を比較エンジン１５５に提供することができ
る。トラフィック分類に必要とされる比較が、従来のパケット送出デバイスにお
けるのと同様に単純であれば、比較エンジン１５５とパケット分類ブロック１５
０は結合することができる。
【００３０】 ＵＩ１４５に関連するパケット分類ブロック１５０は、スイッチ１００を通し
てトラフィックの優先順位付けと帯域幅の割振りを管理するフレキシブルな機構
をネットワーク管理者に提供する。終端間信号方式プロトコルがネットワーク・
プロトコルに実装される必要がないことは重要である。例えば、データ・ストリ
ームを受け取るエンド・ステーションは、データ・ストリームの発信源との間の
中間デバイスのそれぞれに帯域幅を確保する必要はない。逆に、本発明を採用す
るパケット送出デバイスは、トラフィックを識別するために何らかの特定の動作
をするルータおよび／またはエンド・ステーションを必要とせず、ネットワーク
にいくらかの利益をもたらすことができる。したがって、トラフィックの優先順
位はスイッチ１００によって実施され、ルータまたはエンド・ステーションを改
変せずにアプリケーションにＱｏＳがもたらされる。
【００３１】 一実施形態によれば、バッファ・マネージャ１６５は、パケットＲＡＭ１２５
内のバッファ割振りを制御することによって、ポリシー・ベースのＱｏＳに関与
する。必要な場合に、バッファは、以下で考察されるＱｏＳプロファイル属性に
よって確定される制約内で、ＱｏＳ待ち行列１８０に動的に割り振られることが
ある。バッファ・マネージャ１６５は、ＱｏＳ待ち行列のそれぞれに対する、い
くつかのプログラム可能な変数を保持できる。例えば、最低バッファ割振り数お
よび最高待ち行列深度が、ＱｏＳ待ち行列のそれぞれに与えられる。最低バッフ
ァ割振り数は、本質的に、関連付けられるＱｏＳ待ち行列に対するパケットＲＡ
Ｍ１２５中に、いくらかの最小数のバッファを確保する。最高待ち行列深度は、
所与のＱｏＳ待ち行列に配置できる最大数のバッファを確定する。バッファ・マ
ネージャ１６５はまた、最高深度を超過しないことを保証するように、ＱｏＳ待
ち行列のそれぞれに対する現在の待ち行列深度も維持する。例えば、バッファが
所与のＱｏＳ待ち行列に加えられることが許可される前に、バッファ・マネージ
ャ１６５は、最高待ち行列深度を現在の待ち行列深度と比較して、最高待ち行列
深度を超過していないことを保証する。
【００３２】 変数はまた、パケットＲＡＭ１２５中のフリー・バッファを追跡するためにも
保持される。初期状態では、バッファ・フリー・カウントは、パケットＲＡＭ１
２５中の使用可能なバッファの合計数を含み、バッファ確保カウントは、ＱｏＳ
待ち行列１８０に対する最低バッファ割振りの合計を含む。パケットが受け取ら
れると、それらはフリー・バッファに記憶され、こうした記憶域に使用されるバ
ッファの数によって、バッファ・フリー・カウントがデクリメントされる。適切
なＱｏＳ待ち行列が識別された後、バッファ・マネージャ１６５は、待ち行列化
ブロック１６１に、パケットをＱｏＳ待ち行列に加えるよう命令する。待ち行列
化ブロック１６１は、現在の待ち行列深度が最高待ち行列深度より低い場合であ
って、（１）現在の待ち行列深度が最低バッファ割振りより少ない場合、または
、（２）バッファ確保カウントがバッファ・フリー・カウントより少ない場合の
どちらかに限って、パケットを識別された待ち行列にリンクする。したがって、
ＱｏＳ待ち行列がそのバッファ確保（例えば最低バッファ割振り）を超過し、追
加のバッファがフリーな状態のままになる場合、ＱｏＳ待ち行列は増加し続ける
可能性がある。そうでない場合は、待ち行列化ブロック１６１はパケットを放棄
し、バッファはフリー・プールに戻され、バッファ・フリー・カウントは、パケ
ットに消費されたであろうバッファの数によって増加することになる。パケット
が首尾よくＱｏＳ待ち行列にリンクされる時、その待ち行列の現在の待ち行列深
度は、パケットに使用されるバッファの数によって増大する。パケットが待ち行
列に加えられる前に、現在の待ち行列深度が最低バッファ割振りよりも低かった
場合は、バッファ確保カウントは、（１）パケット内のバッファ数、または（２
）現在の待ち行列深度と最低バッファ割振りの間の差のうちの低い方によって減
少する。
【００３３】 ＱｏＳカテゴリ評価プロセス１７５は、ＱｏＳ待ち行列を帯域幅パラメータに
基づいて複数のカテゴリに分割する。スケジューラ１７０は、ＱｏＳカテゴリ評
価プロセス１７５によって形成されるグループ化を使用して、特定のポートに対
する次のパケットのソースとなるのに適したＱｏＳ待ち行列を選択する。ＱｏＳ
待ち行列のカテゴリの評価は、定期的に、または、例えばスケジューラ１７０の
命令に従って実施できる。定期的なＱｏＳカテゴリの評価およびスケジューリン
グは、以下により詳細に考察する。
【００３４】 スケジューラ１７０に応答して、待ち行列解除ブロック１６２は、具体的なＱ
ｏＳ待ち行列からパケットを取り出す。パケットが送られた後、バッファ変数は
更新される。パケットを記憶するのに利用されるバッファ数によって、バッファ
・フリー・カウントは増加し、現在の待ち行列深度は減少する。その結果の現在
の待ち行列深度が最低バッファ割振り数よりも低い場合は、バッファ確保カウン
トは、パケットを記憶するのに利用されるバッファ数、または、現在の待ち行列
深度と最低バッファ割振り数との差のうちの少ない方の数によって増加する。
【００３５】 ＱｏＳプロファイル属性 ＱｏＳポリシーの設定は、トラフィック・グループの識別と、それらのトラフ
ィック・グループのＱｏＳプロファイルの定義付けとの結合である。一実施形態
によれば、個別のトラフィック・グループのそれぞれは、ＱｏＳプロファイルに
関連付けることができる。しかし、代替の実施形態では、複数のトラフィック・
グループが共通のＱｏＳプロファイルを共用することもできる。上記にトラフィ
ック・グループの分類および識別の記述を終え、次に、ＱｏＳプロファイル属性
（同様にパラメータとして言及する）を考察する。
【００３６】 トラフィック・グループに関連付けられる、以下のパラメータのうちの１つま
たは複数を使用して、いくつかのＱｏＳ待ち行列作成機構が実装できる。それら
は、（１）最小帯域幅、（２）最大帯域幅、（３）最高点帯域幅、（４）最大遅
滞、（５）相対優先順位である。一般的に、最小、最大、最高点帯域幅パラメー
タは、帯域幅合計の割合であるＭｂｐｓ、または、都合のよい他の何らかの表示
法によって表すことができる。
【００３７】 最小帯域幅は、定義された時間枠にわたって特定のトラフィック・グループに
提供される必要のある帯域幅の最小値を表す。定義された全トラフィック・グル
ープの最小帯域幅の合計が、利用可能な帯域幅の１００％である場合は、以下に
考察されるスケジューリング処理は、要求された少なくとも１つの最小帯域幅を
各グループが受け取るのを保証することができる。
【００３８】 最大帯域幅は、定義された時間枠にわたって特定のトラフィック・グループが
認識できる維持された帯域幅の最大値である。対照的に、最高点帯域幅は、特定
の時間間隔の間に、トラフィック・グループが最大帯域幅を超過して利用できる
帯域幅を表す。最高点帯域幅パラメータは、関連付けられるトラフィック・グル
ープのトラフィック・バーストを制限するのに使用することができる。最高点帯
域幅はまた、トラフィック・グループの現在の帯域幅がどれくらい速く最大帯域
幅に集束することになるかも決定する。十分な帯域幅が使用できる場合に、最大
帯域幅よりもずっと高い値の最高点帯域幅を与えることによって、最高帯域幅は
相対的に速く達成できることになる。対照的に、最大帯域幅よりもわずかに高い
だけの最高点帯域幅は、最大帯域幅への集束をよりゆるやかにすることになる。
【００３９】 最大遅滞は、特定のトラフィック・グループがそれ以上の遅滞に耐えられない
ような時間枠を指定する。スイッチ１００によって転送される、トラフィック・
グループを含むパケットは、指定された最大遅滞によって、それよりも遅れるこ
とがないように保証される。
【００４０】 相対優先順位は、他のトラフィック・グループに対する特定のトラフィック・
グループの相対的な重要度を定義する。以下にさらに考察されるが、同一のＱｏ
Ｓカテゴリ内では、より高い優先順位のトラフィック・グループが、より低い優
先順位のトラフィック・グループ以上に好まれる。
【００４１】 多様なトラフィック分類体系と組み合わせられた、これらの小さな一連のパラ
メータによって、ネットワーク管理者は、ネットワーク内のパケット送出デバイ
スを通してトラフィック・フローイングを優先順位付け、管理するにあたり、多
大な制御および柔軟性を与えられる。例えば、ＵＤＰセッションによって識別さ
れるビデオ・トラフィック・グループのＱｏＳプロファイルは、高い優先順位お
よび５Ｍｂｐｓの最小帯域幅を有するように定義でき、ＶＬＡＮによって識別さ
れるエンジニアリング・トラフィック・グループのＱｏＳプロファイルは、二次
的な優先順位、３０Ｍｂｐｓの最小帯域幅、５０Ｍｂｐｓの最大帯域幅、６０Ｍ
ｂｐｓの最高点帯域幅に設定できる。同時に、プロトコル（例えばＩＰ）によっ
て識別されるＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）トラフィック・グループ
のＱｏＳプロファイルは、低い優先順位、０Ｍｂｐｓの最小帯域幅、１００％の
最大帯域幅、１００％の最高点帯域幅を有するように設定できる。
【００４２】 統合ルール 複数のトラフィック・グループが１つのＱｏＳ待ち行列にマッピングできるこ
とは、先に述べた。これは、各トラフィック・グループにすでに関連付けられた
変数だけでなく、独立した一連の変数（例えば最小帯域幅、最大帯域幅、最高点
帯域幅、最大遅滞、相対優先順位）を、各ＱｏＳ待ち行列に維持すること、およ
び、以下に概説する一般的な統合ルールに従うことによって実現できる。
【００４３】 簡単に言うと、トラフィック・グループからＱｏＳ待ち行列へのマッピングが
１対１である時、特定のＱｏＳ待ち行列の属性の決定は単純である。ＱｏＳ待ち
行列の属性は、単純にトラフィック・グループの属性と等しい。しかし、共通の
ＱｏＳプロファイルを共用しない複数のトラフィック・グループを１つのＱｏＳ
待ち行列に結合する時は、次の一般的な統合ルールが推奨される。（１）ターゲ
ットのＱｏＳ待ち行列（例えばトラフィックが併合されることになるＱｏＳ待ち
行列）に適した最小属性に達するように、結合されるトラフィック・グループの
最小属性を加える。（２）ターゲットのＱｏＳ待ち行列に適した最大属性の値に
達する最大属性のうちの最大を使用する。（３）異なる相対優先順位のトラフィ
ック・グループを併合するのを避ける。最後のルールでは、異なる優先順位のト
ラフィック・グループが同一のＱｏＳ待ち行列に結合されないことを保証するた
めに、提供される優先順位レベルの数が、その実施によってサポートされるＱｏ
Ｓ待ち行列の数と等しいか、それより少なくなければならない。
【００４４】 重要なことは、ネットワーク管理者が、複数のトラフィック・グループが共通
のＱｏＳプロファイルを共用することになると判断した時、ネットワーク管理者
はすでに事実上、手動でパラメータを統合しているため、統合ルールを適用する
必要はないことである。
【００４５】 帯域幅の管理およびトラフィックの優先順位付け 本発明の一実施形態が実施できる例示的な環境の記述が終わり、次に、図２を
参照しながら、帯域幅の管理およびトラフィックの優先順位付けを述べる。図２
は、本発明の一実施形態による、ハイレベルの帯域幅の管理およびトラフィック
の優先順位付けの処理を図示する流れ図である。この実施形態では、ステップ２
１０で、管理者が定義したＱｏＳポリシーが、例えばＵＩ１４５を介して受け取
られる。ＱｏＳポリシーは、トラフィック・グループと、これらのトラフィック
・グループに対応するＱｏＳプロファイル属性との結合である。
【００４６】 ステップ２２０では、パケットがスイッチ１００によって受け取られる。パケ
ットを転送のためにＱｏＳ待ち行列に配置できるようになる前に、ステップ２３
０で、パケットが属するトラフィック・グループが識別される。一般的には、例
えばパケットのヘッダ中の情報は、パケットが属するトラフィック・グループを
識別するために、ネットワーク管理者によって設定されるトラフィック・グルー
プ基準と比較することができる。この、比較または合致プロセスは、トラフィッ
クを分類できるスイッチ１００中のプログラミング・フィルタによって達成でき
る。一実施形態によれば、パケットは、表１に列挙したトラフィック・グループ
定義を使用して識別できる。
【００４７】 ステップ２５０では、待ち行列化処理が行われる。パケットは、識別されたト
ラフィック・グループに適したＱｏＳ待ち行列の後部に加えられる。パケットが
関連付けられるトラフィック・グループに最大遅滞が割り当てられている場合は
、パケットは、指定の期間内に振り落とされるか、転送されるかのどちらかにな
らなければならないことが重要である。一実施形態によれば、これは、対応する
ＱｏＳ待ち行列の深度（全長とも呼ばれる）を制限することによって達成できる
。ＱｏＳ待ち行列の最小帯域幅、およびトラフィック・グループが耐えられる最
大遅滞が与えられれば、ＱｏＳ待ち行列の最高深度が算出できる。ＱｏＳ待ち行
列の長さが最高全長と等しいか、それより短い場合は、パケットはＱｏＳ待ち行
列に加えられる。しかし、その追加によってＱｏＳ待ち行列の長さが最高全長を
超過することになる場合は、パケットは振り落とされる。
【００４８】 ステップ２６０では、スケジューリングが行われる。スケジューリング／待ち
行列解除処理は、適切なＱｏＳ待ち行列グループを決定し、そのＱｏＳ待ち行列
グループの中から適切なＱｏＳ待ち行列を選択し、選択されたＱｏＳ待ち行列の
前部にあるパケットを取り去ることを含む。この選択されたパケットが、ポート
が次に転送するパケットとなる。スケジューリングについては、以下でさらに考
察する。
【００４９】 ＱｏＳカテゴリの評価 本発明の一実施形態によれば、ＱｏＳ待ち行列を２つのカテゴリに分割するこ
とが有利である。カテゴリは、最大帯域幅、最小帯域幅、最高点帯域幅、そして
「現在帯域幅」に基づいて定義できる。現在帯域幅は、時間における瞬間的な帯
域幅と誤解されてはならず、そうではなくて、所定の時間枠の失効に際して定期
的に更新される移動平均である。実験データによれば、この所定の時間枠はおよ
そ１０パケット時間であるべきであることが推奨され、１パケット時間とは、１
つのパケットを転送するのに必要な時間である。しかし、トラフィックの環境お
よび性質によって、１から１００までの範囲の値のパケット時間のほうがより適
する場合がある。
【００５０】 第１のカテゴリ（「カテゴリＡ」）のメンバーは、その最高点帯域幅よりも小
さく、その最小帯域幅よりも小さい現在帯域幅を有するＱｏＳ待ち行列である。
第２のカテゴリ（「カテゴリＢ」）のメンバーには、その最小帯域幅と等しいか
、またはそれよりも大きい現在帯域幅であって、しかしその最大帯域幅と最高点
帯域幅の両方よりも小さい現在帯域幅を有するＱｏＳ待ち行列が含まれる。残り
のＱｏＳ待ち行列（例えば、最高点帯域幅と最大帯域幅のどちらかと等しいか、
またはどちらかよりも大きい現在帯域幅を有するＱｏＳ待ち行列）は送られる資
格がない。送られる資格のないこれらのＱｏＳ待ち行列は、第３のカテゴリ（「
カテゴリＣ」）と見ることができる。こうしたＱｏＳカテゴリの概要に基づいて
、次に、ＱｏＳカテゴリの定期的な評価に対する例示的なプロセスを述べる。
【００５１】 図３は、本発明の一実施形態によるＱｏＳカテゴリの定期的評価を図示する流
れ図である。この実施形態では、ステップ３１０で、所定の評価時間枠が失効す
るまで処理が繰り返される。例えば、現在時間が、最後の評価時間に所定の評価
時間間隔を加えた時間と等しい、もしくはそれよりも長いかどうかを判断するテ
ストを行うことができる。あるいは、評価プロセスは割り込みによって開始する
こともできる。いずれの場合でも、ＱｏＳ待ち行列のカテゴリ分けを評価する時
が来れば、処理はステップ３２０によって続けられる。
【００５２】 所定の評価時間枠に対して選択された時間間隔は、長すぎても短すぎてもいけ
ないことを理解されたい。時間間隔が長すぎる場合、１つのＱｏＳ待ち行列がそ
の最大帯域幅に達するまでリンクを占有できる場合があり、一方で他のＱｏＳ待
ち行列はアイドル状態のままとなる。時間間隔が短すぎる場合は、短い時間間隔
にわたって移動平均が非常に速く移動するため、単一のパケットを転送すること
、および、単一のパケットのためにアイドル状態でいることは、ＱｏＳ待ち行列
が別のＱｏＳカテゴリのメンバーとなる（例えば、単一の転送が、現在帯域幅に
最大帯域幅の超過を引き起こす、または、単一のアイドル時間が、現在帯域幅を
最大帯域幅以下に引き下げる）ことを引き起こす可能性がある。
【００５３】 ステップ３３０では、第１の重み係数を掛けた、以前の時間間隔内で計算され
たＱｏＳ待ち行列に対する現在帯域幅と、第２の重み係数を掛けた、以前の時間
間隔内で特定のＱｏＳ待ち行列が受け取った実際の帯域幅とを足して、特定のＱ
ｏＳ待ち行列に対する現在帯域幅が設定され、重み係数は、現在帯域幅メトリッ
ク内で所望の応答性レベルに達するように選択できる。例えば、ある割合の帯域
幅が、ある程度の時間維持されている場合、現在帯域幅をその維持される帯域幅
内に集束することが望ましい場合がある。例示的な重み係数は、それぞれ、（ｗ
−１）／ｗおよび１／ｗの形をとる。例えば、第１の重み係数として１５／１６
の重み係数を、第２の重み係数として１／１６の値を使用すると、現在帯域幅は
、１３時間間隔以内にステップの５０％を反映し、２７時間間隔以内にステップ
の８０％を反映することになり、およそ６３時間間隔以内に、維持される帯域幅
の２％となる（１００％の最大帯域幅および最高点帯域幅を想定した場合）。代
替の比率および現在帯域幅の深度は、当業者にとっては明らかとなろう。
【００５４】 現在帯域幅がＱｏＳ待ち行列に対して評価された後、ステップ３４０では、そ
のＱｏＳ待ち行列がどのＱｏＳカテゴリに属するかを決定するために、ＱｏＳ待
ち行列の帯域幅パラメータを現在帯域幅と比較する。上記のように、（ＣＵＲＲ
＿ＢＷ＜ＰＥＡＫ＿ＢＷ）および（ＣＵＲＲ＿ＢＷ＜ＭＩＮ＿ＢＷ）である場合
は、ＱｏＳ待ち行列はステップ３５０でカテゴリＡに関連付けられる。（ＣＵＲ
Ｒ＿ＢＷ ＭＩＮ＿ＢＷ）および（（ＣＵＲＲ＿ＢＷ＞ＭＡＸ＿ＢＷ）および（
ＣＵＲＲ＿ＢＷ＜ＰＥＡＫ＿ＢＷ））である場合は、ＱｏＳ待ち行列はステップ
３６０でカテゴリＢに関連付けられる。（ＣＵＲＲ＿ＢＷ ＰＥＡＫ＿ＢＷ）ま
たは（ＣＵＲＲ＿ＢＷ ＭＡＸ＿ＢＷ）である場合は、ＱｏＳ待ち行列はステッ
プ３７０でカテゴリＣに関連付けられる。
【００５５】 ステップ３８０で、全てのＱｏＳ待ち行列が評価されると、処理はステップ３
１０に分岐し、そうでない場合は、処理はステップ３３０によって継続する。
【００５６】 スケジューリング処理 簡単に言うと、各ポートで、次のパケットを転送するのに適したＱｏＳ待ち行
列を選択するために、３つの仲裁レベルが使用される。第１の仲裁レベルは、Ｑ
ｏＳカテゴリの中から選択する。ＱｏＳ待ち行列メンバーのどれかが１つまたは
複数の待ち状態パケットを有する場合、カテゴリＡは優先順位を与えられる。そ
うでない場合は、カテゴリＢの１つまたは複数の待ち状態パケットを有するＱｏ
Ｓ待ち行列が選択される。一実施形態によれば、各ＱｏＳ待ち行列に割り当てら
れる相対優先順位は、第２の仲裁レベルとして使用される。このような方法で、
複数のＱｏＳ待ち行列が第１の仲裁レベルを満たす時、より高い優先順位のＱｏ
Ｓ待ち行列が、より低い優先順位のＱｏＳ待ち行列以上に好まれる。最後に、第
２の仲裁レベルに同順位のものがある時（例えば、同一のＱｏＳカテゴリ内の２
つまたはそれ以上のＱｏＳ待ち行列が、同じ相対優先順位を有する時）は、２つ
またはそれ以上のＱｏＳ待ち行列の中から選択するために、ＱｏＳカテゴリが評
価されるまで、ラウンド・ロビン方式または最長時間未使用（ＬＲＵ：least re
cently used）方式が採用される。
【００５７】 ＱｏＳカテゴリの定期的な評価が行われることを想定した場合、スケジューリ
ング処理はそうした評価を組み込む必要がなく、本発明の一実施形態によれば、
スケジューリング処理は図４に図示するように行うことができる。ステップ４１
０に示される実施形態では、処理は、評価されるＱｏＳ待ち行列グループに関連
付けられるポートが、次の転送のためのパケットを受け取る準備ができているこ
とを示すまで繰り返される。例えば、ポートは、その転送状態を決定するために
ポーリングできる。別法では、スケジューリング処理は割り込みによって開始で
きる。どんな場合でも、ポートが次のパケットを受け取る準備ができた時、処理
はステップ４２０によって継続する。
【００５８】 ステップ４２０では、ＱｏＳ待ち行列が次の転送のためのパケットを与えるこ
とになるＱｏＳカテゴリが選択される。上記のように、最高点帯域幅および最小
帯域幅より小さい、待ち状態データを有するＱｏＳ待ち行列を含むカテゴリ（例
えばカテゴリＡ）に優先順位が与えられる。しかし、この基準を満たすＱｏＳ待
ち行列がない場合は、カテゴリＢが選択される。
【００５９】 ステップ４３０で、複数のＱｏＳ待ち行列が、選択されたＱｏＳカテゴリのメ
ンバーである場合は、処理はステップ４４０によって継続し、そうでない場合は
、処理はステップ４７０に分岐する。
【００６０】 ステップ４４０では、待ち状態データを有する、選択されたカテゴリのＱｏＳ
待ち行列の中から選択するために、ＱｏＳ待ち行列の相対順位が使用される。
【００６１】 ステップ４５０で、２つまたはそれ以上のＱｏＳ待ち行列が同一優先順位を有
する場合は、処理はステップ４６０によって継続する。あるいは、ＱｏＳ待ち行
列が最も高い優先順位を有することが判明した場合は、処理はステップ４７０に
分岐する。
【００６２】 ステップ４６０では、ラウンド・ロビン方式またはＬＲＵ方式のスケジューリ
ングを行うことによって、同一順位が解決される。つまり、ＱｏＳカテゴリが評
価されるまで、同一優先順位のＱｏＳ待ち行列は所定の順番でローテートするこ
とになるか、または、転送するパケットを最近与えられていないＱｏＳ待ち行列
にそうした機会が与えられるようにスケジューリングされることになる。このよ
うな方法でＱｏＳ待ち行列を選択した後、処理はステップ４７０によって継続す
る。
【００６３】 ステップ４７０では、選択されたＱｏＳ待ち行列からパケットが待ち行列解除
され、パケットは、ステップ４８０でポートによって送られる。このスケジュー
リング処理は、図示するように、ステップ４１０に折り返すことによって繰り返
される場合がある。
【００６４】 待ち行列化の技法 以上で考察したＱｏＳプロファイル属性の多様な組み合わせを使用して、異な
る待ち行列化機構が様々に実装できる。以下の表２では、例示的な待ち行列化機
構と、ＱｏＳプロファイル属性の対応環境設定とがどのように達成されるかが図
示される。
【表２】
【００６５】 ＰＲＩＯＲＩＴＹiは、特定のＱｏＳ待ち行列ｉに対するプログラム可能な優
先順位の値を表す。同様に、ＭＡＸ＿ＢＷiおよびＰＥＡＫ＿ＢＷiは、それぞれ
特定のＱｏＳ待ち行列ｉに対するプログラム可能な最大帯域幅および最高点帯域
幅を表す。
【００６６】 厳密な優先順位方式に対しては、各ＱｏＳ待ち行列の最小帯域幅が０％に設定
され、各ＱｏＳ待ち行列の最大帯域幅が１００％に設定され、各ＱｏＳ待ち行列
の最高点が１００％に設定される。このような方法では、現在帯域幅は最小帯域
幅より小さくなることは決してなく、現在帯域幅は最高点帯域幅または最大帯域
幅のいずれかを超過することは決してないことになる。この環境設定では、カテ
ゴリＡまたはカテゴリＢの基準を満たすＱｏＳ待ち行列がないために、全てのＱ
ｏＳ待ち行列はカテゴリＢに関連付けることができる。最後に、このような方法
でＱｏＳプロファイル属性を環境設定することによって、第２の仲裁レベル（例
えばＱｏＳの相対優先順位）は、どのＱｏＳ待ち行列が次のパケットのソースと
なるかを決定する。
【００６７】 純粋なラウンド・ロビン方式または最長時間未使用（ＬＲＵ）方式に対しては
、ＱｏＳプロファイル属性は上記のとおりだが、追加的に、全てのＱｏＳ待ち行
列優先順位が同じ値に設定される。この方法では、第３の仲裁レベルが、どのＱ
ｏＳ待ち行列が次のパケットのソースとなるかを決定する。
【００６８】 最後に、重み付けによる公平な待ち行列化は、少なくとも、所望の最小帯域幅
パラメータに０％よりも大きい値を割り当てることによって達成される。ＱｏＳ
待ち行列は、少なくともその最小帯域幅が満たされるまでカテゴリＡに関連付け
られることになるため、最小帯域幅パラメータに０よりも大きい値を割り当てる
ことによって、特定のＱｏＳ待ち行列が少なくともその値の帯域幅パラメータを
平均して得ることが保証される。加えて、特定のＱｏＳ待ち行列がリンクを占有
しないようにするために、最高点帯域幅および最大帯域幅に異なる組み合わせの
値が割り当てられる場合もある。
【００６９】 （代替の実施形態） ＱｏＳカテゴリの評価は、定期的に起こるものとして以上に述べられたが、こ
の評価はまた、所定のイベントの発生によって開始されることも可能である。あ
るいは、ＱｏＳカテゴリの評価は、独立した定期的なバックグラウンド・プロセ
スの一部としてでなく、スケジューリング処理の一部として実施することも可能
である。
【００７０】 優先順位レベルの数とＱｏＳ待ち行列の数との関係を上記に提案したが、Ｑｏ
Ｓ待ち行列の数は、優先順位レベルの数に関係なく決定することもできることを
理解されたい。さらに、各ポートに提供されるＱｏＳ待ち行列の数は各ポートに
固定することができ、別法としては、ＱｏＳ待ち行列の数は各ポートに与えるこ
ともできる。
【００７１】 最後に、代替の実施形態では、本明細書で提案された以外の重み係数および比
率も、特定の実施態様に対する現在帯域幅の計算を調整するために使用すること
ができる。
【００７２】 前述の明細書では、本発明は、特定の実施形態に基づいて述べられた。しかし
、本発明のより広い趣旨および範囲を逸脱することなく、それに様々な修正およ
び変更がなされうることは明白となるであろう。したがって、明細書および図面
は、限定的ではなく例示的なものとして見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 本発明の一実施形態が実施できる例示的なスイッチ・アーキテクチャの簡略化
ブロック図である。
【図１Ｂ】 本発明の一実施形態による、スイッチ処理ブロック間の相互作用の理論図であ
る。
【図２】 本発明の一実施形態による、ハイレベル帯域幅管理およびトラフィックの優先
順位付け処理を図示する流れ図である。
【図３】 本発明の一実施形態による、定期的なＱｏＳカテゴリの評価を図示する流れ図
である。
【図４】 本発明の一実施形態による、次のパケットのスケジューリングを図示する流れ
図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１月５日（２００１．１．５）
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 チュイー，ジャスティン・エヌ アメリカ合衆国・95014・カリフォルニア 州・クパーチノ・バンドレイ ドライブ・ 10460・イクストリーム・ネットワークス 内 (72)発明者 マーチャント，シュザッド・ティ アメリカ合衆国・95014・カリフォルニア 州・クパーチノ・バンドレイ ドライブ・ 10460・イクストリーム・ネットワークス 内 (72)発明者 スミス，アンドリュー・エイチ アメリカ合衆国・95014・カリフォルニア 州・クパーチノ・バンドレイ ドライブ・ 10460・イクストリーム・ネットワークス 内 (72)発明者 イップ，マイケル アメリカ合衆国・95014・カリフォルニア 州・クパーチノ・バンドレイ ドライブ・ 10460・イクストリーム・ネットワークス 内 Ｆターム(参考） 5K030 HA08 HC15 KA03 LA03 LC02 MB15

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ネットワークに結合されたパケット送出デバイスで使用する
    ための帯域幅を管理する方法であって、 １つまたは複数のトラフィック・グループを示す情報をパケット送出デバイス
    で受け取るステップと、 前記１つまたは複数のトラフィック・グループのうちの少なくとも１つに対す
    る、１つまたは複数の帯域幅パラメータを前記パケット送出デバイスで受け取る
    ステップと、 前記少なくとも１つのトラフィック・グループに関連付けられるパケットを複
    数のポートの第１ポートで受け取るステップと、 前記パケットが関連付けられる前記少なくとも１つのトラフィック・グループ
    の、前記１つまたは複数の帯域幅パラメータに基づいて、前記複数のポートの第
    ２ポートから転送するように前記パケットをスケジューリングするステップと を含む方法。
  2. 【請求項２】 ネットワークが非決定性アクセス・プロトコルを採用する請
    求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記非決定性アクセス・プロトコルが、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃ
    ａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏ
    ｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）である請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記１つまたは複数の帯域幅パラメータが最小帯域幅を含む
    請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記１つまたは複数の帯域幅パラメータが最大帯域幅を含む
    請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記１つまたは複数の帯域幅パラメータが最高点帯域幅を含
    む請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記１つまたは複数の帯域幅パラメータが最大遅滞を含む請
    求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前期１つまたは複数の帯域幅パラメータが相対優先順位を含
    む請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 パケットを、前記少なくとも１つのトラフィック・グループ
    に関連付けられるように分類し、前記少なくとも１つのトラフィック・グループ
    が関連付けられるサービス品質待ち行列を決定するステップをさらに含む請求項
    １に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記トラフィック・グループに関連付けられる待ち行列に
    前記パケットを追加するステップと、 前記待ち行列の現在帯域幅メトリックを決定するステップと、 前記現在帯域幅メトリックが、前記１つまたは複数の帯域幅パラメータとの所
    定の関係を満たす場合に、前記パケットを前記待ち行列から解除するステップと
    をさらに含む請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 現在帯域幅メトリックが、所定の時間枠の失効時に定期的
    に評価され、待ち行列の現在帯域幅メトリックを決定するステップが、 先立つ時間枠の実際の帯域幅を決定するステップと、 前記先立つ時間枠の帯域幅メトリックを決定するステップと、 現在帯域幅に達するように、前記先立つ時間枠の実際の帯域幅の一部と、前記
    先立つ時間枠の帯域幅メトリックの一部を結合するステップとを含む請求項１０
    に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 デバイスのネットワークに使用する、帯域幅の管理および
    トラフィックの優先順位付けの方法であって、 １つまたは複数のトラフィック・グループを示す情報をパケット送出デバイス
    で決めるステップと、 前記１つまたは複数のトラフィック・グループのうちの少なくとも１つに対す
    るサービス品質（ＱｏＳ）ポリシーを示す情報を、前記パケット送出デバイスで
    決めるステップと、 複数のポートの第１ポートでパケットを受け取るステップと、 前記パケットが関連付けられる、前記１つまたは複数のトラフィック・グルー
    プのうちの第１のトラフィック・グループを識別するステップと、 前記第１のトラフィック・グループのＱｏＳポリシーに基づいて、前記複数の
    ポートの第２ポートから転送されるように前記パケットをスケジューリングする
    ステップと を含み、前記スケジューリングが終端間信号方式に関係なく行われる方法。
  13. 【請求項１３】 前記デバイスのネットワークが非決定性アクセス・プロト
    コルを採用する請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記非決定性アクセス・プロトコルが、ＣＳＭＡ／ＣＤ（
    Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃ
    ｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）である請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 複数のＱｏＳ待ち行列を提供するステップと、 前記複数のＱｏＳ待ち行列の第１の待ち行列に、前記第１のトラフィック・グ
    ループをマッピングするステップとをさらに含む請求項１２に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記複数のＱｏＳ待ち行列のそれぞれに対する現在帯域幅
    メトリックを決定するステップと、 前記複数のＱｏＳ待ち行列のそれぞれに関連付けられる現在帯域幅メトリック
    および最小帯域幅要件に基づいて、前記複数のＱｏＳ待ち行列を少なくとも第１
    グループと第２グループとに分割するステップと、 前記第１グループが少なくとも１つのＱｏＳ待ち行列を含む場合に、前記少な
    くとも１つのＱｏＳ待ち行列からパケットを転送し、そうでない場合に、前記第
    ２グループに関連付けられるＱｏＳ待ち行列からパケットを転送するステップと
    をさらに含む請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 デバイスのネットワークで使用する、帯域幅の管理および
    トラフィックの優先順位付けの方法であって、 １つまたは複数のトラフィック・グループを示す情報をパケット送出デバイス
    で受け取るステップと、 前記１つまたは複数のトラフィック・グループのうちの少なくとも１つに対す
    る、少なくとも最小帯域幅を含むサービス品質（ＱｏＳ）ポリシーを決める情報
    を、前記パケット送出デバイスで受け取るステップと、 複数の出力ポートのそれぞれに複数の待ち行列を与えるステップと、 最小帯域幅に基づいて、前記複数の待ち行列を、前記１つまたは複数のトラフ
    ィック・グループに関連付けるステップと、 前記複数の待ち行列のうちの１つからネットワーク上にパケットを転送するよ
    うスケジューリングするステップと を含む方法。
  18. 【請求項１８】 前記１つまたは複数のトラフィック・グループを示す情報
    が、インターネット・プロトコル（ＩＰ）サブネット・メンバーシップを含む請
    求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記１つまたは複数のトラフィック・グループを示す情報
    が、メディア・アクセス・コントロール（ＭＡＣ）アドレスを含む請求項１８に
    記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記１つまたは複数のトラフィック・グループを示す情報
    が、仮想ローカル・エリア・ネットワーク（ＶＬＡＮ）識別子を含む請求項１７
    に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 デバイスのネットワークで使用する、帯域幅の管理および
    トラフィックの優先順位付けの方法であって、 それぞれが最小待ち行列帯域幅要件に関連付けられる複数のサービス品質（Ｑ
    ｏＳ）待ち行列を複数の出力ポートのそれぞれに与えるステップと、 パケットが関連付けられるトラフィック・グループに基づいて、前記複数のＱ
    ｏＳ待ち行列のうちの１つにパケットを追加するステップと、 前記複数の出力ポートのうちの特定の出力ポートにある前記複数のＱｏＳ待ち
    行列のうちの１つから、ネットワーク上に次のパケットを転送するようにスケジ
    ューリングするステップと を含み、前記スケジューリングが、 前記複数のＱｏＳ待ち行列のそれぞれに対する現在帯域幅メトリックを決定し
    、 現在帯域幅メトリックおよび最小待ち行列帯域幅要件に基づいて、前記複数の
    ＱｏＳ待ち行列を少なくとも第１グループと第２グループに分割し、 そのように分割された前記複数のＱｏＳ待ち行列のうちの少なくとも１つのＱ
    ｏＳ待ち行列が前記第１グループに関連付けられる場合に、前記少なくとも１つ
    のＱｏＳ待ち行列からパケットを転送し、そうでない場合に、前期第２グループ
    に関連付けられる前記複数のＱｏＳ待ち行列のうちのＱｏＳ待ち行列からパケッ
    トを転送することによって行われる方法。
  22. 【請求項２２】 特定のＱｏＳ待ち行列に対する前記現在帯域幅が、 ＣＲＲＲ＿ＢＷi＝Ｗ１×ＣＵＲＲ＿ＢＷi＋Ｗ２×ＡＣＴ＿ＢＷiで計算され
    、 上式で、 ＣＵＲＲ＿ＢＷiが特定のＱｏＳ待ち行列の前記現在帯域幅を表し、 Ｗ１が第１の重み関数を表し、 Ｗ２が第２の重み関数を表し、 ＡＣＴ＿ＢＷiが、以前の時間間隔内で前記特定のＱｏＳ待ち行列によって受
    け取られた実際の帯域幅を表す請求項２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 Ｗ１＝（Ｗ−１）／Ｗであり、 Ｗ２＝１／Ｗであって、前記以前の時間間隔が一番最近の時間間隔である請求
    項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 ＱｏＳ待ち行列に関連付けられる相対優先順位に基づいて
    、同一グループ内のＱｏＳ待ち行列の中から選択するステップをさらに含む請求
    項２１に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 ラウンド・ロビン選択方式に基づいて、同一グループ内の
    ＱｏＳ待ち行列の中から選択するステップをさらに含む請求項２１に記載の方法
    。
  26. 【請求項２６】 最長時間未使用（ＬＲＵ）選択方式に基づいて、同一グル
    ープ内のＱｏＳ待ち行列の中から選択するステップをさらに含む請求項２１に記
    載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記第１グループが、対応するＱｏＳ待ち行列の現在帯域
    幅メトリックよりも小さい最小帯域幅要件に関連付けられるＱｏＳ待ち行列を含
    み、前記第２グループが、対応するＱｏＳ待ち行列の現在帯域幅メトリックと等
    しいか、それよりも大きい最小帯域幅要件に関連付けられるＱｏＳ待ち行列を含
    む請求項２１に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 非接続型ネットワークに関与するパケット送出デバイスに
    使用する、帯域幅を管理する方法であって、 １つまたは複数のトラフィック・グループを示す情報を、前記パケット送出デ
    バイスで受け取るステップと、 前記１つまたは複数のトラフィック・グループのうちの少なくとも１つに対す
    る１つまたは複数の帯域幅パラメータを、前記パケット送出デバイスで受け取る
    ステップと、 前記少なくとも１つのトラフィック・グループに関連付けられるパケットを、
    複数のポートの第１ポートで受け取るステップと、 前記パケットが関連付けられるトラフィック・グループに対する前記１つまた
    は複数の帯域幅パラメータに基づいて、前記複数のポートの第２ポートから、前
    記パケットを転送するようにスケジューリングするステップと を含む方法。
  29. 【請求項２９】 非決定性アクセス・プロトコルを採用するネットワークで
    使用するパケット送出デバイスであって、 １つまたは複数のトラフィック・グループ、および１つまたは複数の関連付け
    られる帯域幅パラメータを定義する情報を受け取るように構成された入力ユニッ
    トと、 接続されたネットワーク・セグメント上にパケットを転送するように構成され
    た複数のポートとを含み、各ポートが、複数の待ち行列を有し、前記１つまたは
    複数の帯域幅パラメータに基づいて次のパケットを転送するための、前記複数の
    待ち行列のうちの１つを選択するように構成され、 さらに、前記複数のポートに結合され、受信パケットを処理するように構成さ
    れたフィルタ及び送出エンジンを含み、前記フィルタ及び送出エンジンが、受信
    パケットが関連付けられる、前記１つまたは複数のトラフィック・グループのう
    ちの１つのトラフィック・グループを識別し、識別されたトラフィック・グルー
    プに基づいて、前記複数のポートのうちの１つから転送するために受信パケット
    を待ち行列に追加するパケット送出デバイス。
  30. 【請求項３０】 非決定性アクセス・プロトコルを採用するネットワークで
    使用するパケット送出デバイスであって、 パケットが関連付けられるトラフィック・グループに基づいて受信パケットを
    転送するように構成されたフィルタ及び送出エンジンと、 前記フィルタ及び送出エンジンに結合された複数のポートとを含み、前記複数
    のポートの各ポートが、前記フィルタ及び送出エンジンからパケットを受け取る
    ように構成され、最小待ち行列帯域幅要件に関連付けられる複数のサービス品質
    （ＱｏＳ）待ち行列を有し、さらに、ネットワーク上にパケットを転送するよう
    にスケジューリングし、前記スケジューリングが、 前記複数のＱｏＳ待ち行列のそれぞれに対する現在帯域幅メトリックを決定し
    、 現在帯域幅メトリックおよび最小待ち行列帯域幅要件に基づいて、前記複数の
    ＱｏＳ待ち行列を少なくとも第１グループと第２グループに分割し、 そのように分割した前記複数のＱｏＳ待ち行列のうちの少なくとも１つのＱｏ
    Ｓ待ち行列が前記第１グループに関連付けられる場合に、前記少なくとも１つの
    ＱｏＳ待ち行列からパケットを転送し、そうでない場合に、前記第２グループに
    関連付けられる前記複数のＱｏＳ待ち行列のうちの１つのＱｏＳ待ち行列からパ
    ケットを転送することによって行われる、パケット送出デバイス。
  31. 【請求項３１】 前記複数のポートがさらに、ＱｏＳ待ち行列に関連付けら
    れる相対優先順位に基づいて、同一グループ内のＱｏＳ待ち行列の中から選択す
    るように構成される請求項３０に記載のパケット送出デバイス。
  32. 【請求項３２】 前記複数のポートがさらに、ラウンド・ロビン選択方式に
    基づいて、同一グループ内のＱｏＳ待ち行列の中から選択するように構成される
    請求項３０に記載のパケット送出デバイス。
  33. 【請求項３３】 前記複数のポートがさらに、最長時間未使用（ＬＲＵ）選
    択方式に基づいて、同一グループ内のＱｏＳ待ち行列の中から選択するように構
    成される請求項３０に記載のパケット送出デバイス。
  34. 【請求項３４】 前記第１グループが、対応するＱｏＳ待ち行列の現在帯域
    幅メトリックよりも小さい最小待ち行列帯域幅要件に関連付けられるＱｏＳ待ち
    行列を含み、前記第２グループが、対応するＱｏＳ待ち行列の現在帯域幅メトリ
    ックと等しいか、それよりも大きい最小待ち行列帯域幅要件に関連付けられるＱ
    ｏＳ待ち行列を含む請求項３０に記載のパケット送出デバイス。
  35. 【請求項３５】 命令のシーケンスを表すデータが記憶されているマシン可
    読媒体であって、前記命令のシーケンスが、プロセッサによって実行される時に
    前記プロセッサに、 １つまたは複数のトラフィック・グループを示す情報をパケット送出デバイス
    で受け取るステップと、 前記１つまたは複数のトラフィック・グループのうちの少なくとも１つに対す
    るサービス品質（ＱｏＳ）ポリシーを定義する情報を、前記パケット送出デバイ
    スで受け取るステップと、 複数のポートの第１ポートでパケットを受け取るステップと、 パケットが関連付けられる、１つまたは複数のトラフィック・グループのうち
    の第１のトラフィック・グループを識別するステップと、 第１のトラフィック・グループに対するＱｏＳポリシーに基づいて、前記複数
    のポートの第２ポートからパケットを転送するようにスケジューリングするステ
    ップとを実行させ、前記スケジューリングが、終端間信号方式に関係なく行われ
    るマシン可読媒体。
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