JP2003533096A - 遠隔通信トラフィックレギュレータ - Google Patents

遠隔通信トラフィックレギュレータ

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JP2003533096A
JP2003533096A JP2001581484A JP2001581484A JP2003533096A JP 2003533096 A JP2003533096 A JP 2003533096A JP 2001581484 A JP2001581484 A JP 2001581484A JP 2001581484 A JP2001581484 A JP 2001581484A JP 2003533096 A JP2003533096 A JP 2003533096A
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Abstract

(57)【要約】 パケットトラフィックシェーパ(208)が開示され、これは、確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するように構成された決定手段(404)、およびパラメータに基づいて、制約手段(410、400)に入力されたトラフィックの伝送を制約して、それにより、所定のエントロピー限界を有する出力トラフィックを生成するように構成された制約手段(410、400)を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 (発明の技術分野) 本発明は一般に、遠隔通信トラフィック管理の分野に関し、詳細にはパケット
網に関する。本発明は、パケットトラフィックをシェーピングし、かつポリシン
グするための、またコネクションアドミッションコントロールおよびパケットト
ラフィックの動的帯域幅管理を実行するための方法、装置、コンピュータ可読メ
モリ媒体およびコンピュータプログラムに関する。
【０００２】 (背景) トラフィックの異なるソースを統合することができる高速デジタルネットワー
クは、急速に遠隔通信の基礎となりつつある。このような遠隔通信ネットワーク
の基礎要件は、ネットワークのユーザに予測可能な性能レベルを提供する機能で
ある。現在の公衆交換電話網(PSTN)では、指定されたサービス品質(QoS)を達成
するために使用されるディメンジョニング(dimensioning)学が、成熟した学問分
野である。PSTNトラフィック予測の分野も十分に開発されている。トラフィック
予測およびネットワークディメンジョニングの組み合わせにより、ネットワーク
サービスプロバイダがPSTNユーザに、予測可能な性能を、受け入れ可能なコスト
で提供することができる。前述のPSTN設計機能はスケーラブルであり、したがっ
て、ネットワークが成長してユーザの要求を満たすとき有用である。
【０００３】 しかし、予測可能なQoSを現在の高速パケット網内で提供するための能力は不
正確であり、依然として大部分は研究の主題である。これは、このような統合デ
ジタルネットワークが確率的トラフィックを搬送し、それを特徴づける属性は、
PSTNトラフィックの対応する属性ほどよく理解されてはいない。
【０００４】 いくつかの用語を本明細書中で使用し、明瞭にするため、これらの用語を以下
に定義する。
【０００５】 「パケット」は、ネットワークによって搬送される、固定または可変長の情報
の単位である。「マルチプレクサ」は、複数の入力、および通常は単一の出力を
有するネットワーク要素である。マルチプレクサは通常、入力パケットバッファ
を有し、先入れ先出し(FIFO)スケジューラを、接続を各入力から出力へパケット
毎に割り振るために使用する。様々なスケジューリングアルゴリズムを使用して
、容量をユーザの間で割り振ることができる。一般に、マルチプレクサは複数の
出力を有することができる。「スイッチ」は、いくつかの入力リンクを有するネ
ットワーク要素であり、スイッチの機能は、いくつかの各セッションからのトラ
フィックを正しい出力リンクに交換することである。スイッチは一般には、1つ
または複数のマルチプレクサを含むことができる。
【０００６】 「シェーパ」は入力および出力を有するデバイスであり、パケットバッファを
含む。シェーパは通過するパケットの遅延を変更することができ、したがって、
シェーパから出力されたトラフィックを、ピークパケットレート、持続（sustai
ned）パケットレートおよび/または平均パケットレートなど、指定された基準を
満たすように制約することができる。「ポリサ」は入力および出力を有するデバ
イスである。ポリサは、その出力トラフィックが、指定されたパケットレートを
、指定された時間に渡って超過するようにさせるパケットを廃棄することができ
る。別法として、超過パケットを廃棄するのではなく、ポリサはこれらのパケッ
トに「不適合（non-conforming）」としてマークを付けることができ、これによ
りマーク付きのパケットを他のダウンストリームネットワークデバイスによって
、必要とされる場合に識別かつ廃棄させることができる。「レギュレータ」は入
力および出力を有するデバイスであり、これは「ポリサ」または「シェーパ」、
またはその両方として実行することができる。
【０００７】 保証されたQoSをパケット網において提供する際に遭遇する問題を理解するた
めに、トラフィックバケットレギュレータ(TBR)を使用した従来の手法を最初に
記載する。
【０００８】 図1は、伝送経路102によってネットワーク106におけるエッジスイッチ104に接
続された端末100を示す。端末100は、たとえば、ビジネスエンタープライズネッ
トワークにおける境界ルータにすることができ、このルータは、企業ローカルエ
リアネットワーク(LAN)上の企業ユーザを公衆網に接続するために使用される。
エッジスイッチ104は、1つまたは複数の直列伝送経路を記号で表す破線108によ
って示すように、エッジスイッチ110に接続される。このエッジスイッチ110は伝
送経路112によって第2のネットワーク114に接続され、その後、伝送経路116によ
って端末118に接続される。「伝送経路」、「接続」、「リンク」および「ライ
ン」という用語は、本明細書で相互交換可能に使用される。
【０００９】 端末100および118のユーザ(図示せず)は通常、予測可能なQoSをエンドツーエ
ンドから、矢印128によって示すように達成することに関心を有する。エンドツ
ーエンドQoS128は、個々のネットワーク毎のQoS124および126から構成される。
ネットワーク毎のQoS124は、たとえば、一連の中間スイッチQoS120、...、122な
どから構成される。したがって、図1は、両端の端末100および118のユーザが関
心を有するエンドツーエンドQoS128が、どのように複数の直列のQoSから構成さ
れるかを示す。前述のQoSモデルはPSTNなどの回線交換網に、かつパケット網に
等しく適用される。パケット網における重要なQoSパラメータには、2人のユーザ
の間の様々なネットワーク要素(たとえば、104、...、110)における有限バッフ
ァにおける遅延および/またはオーバーフローによって引き起こされた、パケッ
トロス、エンドツーエンドパケット遅延およびエンドツーエンドパケットタイミ
ングジッタが含まれる。
【００１０】 図2は、端末100およびエッジスイッチ104をより詳細にパケット網の場合につ
いて示す。簡潔にするため、端末100(すなわち、図1に関して境界ルータと呼ば
れる)は、1つのマルチプレクサ204および1つの出力102のみを含むと仮定される
。対応するライン200-202上の各入力トラフィックソースが対応するレギュレー
タ208において調整され、このソースはその後バッファ/FIFOスケジューラ209に
おいて集約され、これはマルチプレクサ204のフロントエンドを形成する。マル
チプレクサ204は調整されたトラフィックストリームを伝送経路102上で出力し、
これはネットワーク106の境界を渡ってエッジスイッチ104に接続する。
【００１１】 対応するライン216-218上のいくつかのトラフィックソースが類似の方法で端
末214に入力され、これが調整されたトラフィックを伝送経路220上に生成する。
スイッチ104は交換機能を単独で実行することができ、あるいは別法として、加
えて、端末100および214に関して記載したものに類似の調整/集約機能を実行す
ることができる。この後者の場合、スイッチは調整されたトラフィックストリー
ムを接続108上に出力する。したがって、図2は、対応するライン200-202、216-2
18上の複数のトラフィックソースがどのように、直列の調整用「デバイス」100
、214、104において連続して集約かつ調整されるかを示す。
【００１２】 図3は、図2に示したレギュレータ208が従来技術のトークンバケットレギュレ
ータ(TBR)である例示的な例を示し、これは通常、非同期転送モード(ATM)など、
従来の固定長パケット網において使用され、これはシェーパとして動作すること
ができる。TBR208は入力トラフィックストリームを伝送経路200上に有し、調整
された出力トラフィックストリームを伝送経路222上に生成する。
【００１３】 トークンバケットレギュレータ208はFIFOバッファ300、および、ビットをバッ
ファ300から出力ライン222へ送信することを可能にするためのスイッチ302を有
する。バッファ300の占有量を矢印312によって示す。スイッチ302はトークンバ
ケット調整プロセス313(これを概念上トークン「バケット」306と表す)によって
制御される。プロセス313は、関連付けられた入力変数、すなわち、矢印310によ
って示すトークンバケットサイズσ、および矢印308によって示すトークン入力
レートρを有する。調整プロセス313は出力(コントロールラインとして機能する
)304を有する。トークンは入力レート308で提供され、継続的にバケット306に入
れられ、これはサイズσを有する。バケットにおいて存在する各トークンが、レ
ギュレータ208がパケットをライン222上で送信するための、概念上の「パーミッ
ション」に対応する。バケット306自体は、指定された容量310を有する。バケッ
ト306がこの容量310まで満たされた場合、バケット306に新たに到着するトーク
ン(図示せず)が廃棄される。
【００１４】 パケットを送信するとき、レギュレータ208はバケット306から、送信されたパ
ケットの数に対応するいくつかのトークンを除去しなければならない。バケット
306にトークンがなかった場合、パケットを送信することができない。パケット
はバッファ300において、バケット306がトークンを受信するまで待機する。した
がって、ソースがライン200上で、したがってライン222上でネットワークに送信
することができる最大バーストは、バケットのサイズσすなわち306によって定
義される。TBRオペレーションは所与の瞬間に、パケットバッファ300またはトー
クンバケット306のいずれかが空であることを指図する。
【００１５】 トークンバケット調整プロセス313を使用して、パケットをライン200からライ
ン222まで転送する速度を定義することができる。転送の速度は2つのパラメータ
を有し、すなわち「バケットサイズ」および「平均速度」であり、平均速度は、
どれだけのデータを単位時間につき平均で送信あるいは転送することができるか
を指定し、バーストサイズは、どれだけのデータを所与の単位時間内で送信する
ことができるかを指定する。
【００１６】 出力レートは実際には、ライン222の出力容量によって制限される。トークン
バケットレギュレータ208によって課せられた調整を数学的に記載することがで
き、これは、TBR208がライン200上の入力トラフィックにすべての時間t、s(0≦s
≦t)についての限界（bound）を課し、以下の数学的不等式が当てはまるように
することを示すことによる。
【００１７】 A(t)-A(s)≦σ+ρ(t-s) (1) ただし、A(t)は時間間隔[0,t]における回線222上のビットの数である。
【００１８】 「リーキーバケット」という用語も一般に、上のタイプの制約を提供するレギ
ュレータについて使用される。
【００１９】 TBR208はトラフィックシェーピングを、それがバースト性を可能にするので提
供するが、それに限界を課す。TBR208は、時間間隔[s,t]におけるライン102上の
ビットの数が決して、式(1)に示すようにトークンバケット容量σに、トークン
入力レートρによって乗算された時間間隔[t-s]を加えたものを、超えないこと
を保証する。
【００２０】 TBR調整手法は、保証されたQoSを、ピークレートおよび他の極度に単純化され
たメトリクスに基づいて、パケット網に属する端末のユーザに提供することがで
きる。したがって、たとえば、「ピーク」のQoSメトリックが各端末のためのピ
ークレートを保証する。しかし、通常の端末入力トラフィック、すなわちライン
200上のものは、高いピーク-平均トラフィックレートを有するので、ピークベー
スのトラフィックディメンジョニングによりネットワークリソースの使用が非効
率的になり、よって不経済的であり、ネットワークオペレータまたはユーザによ
って好まれない。
【００２１】 マルコフ理論および有効帯域幅理論は、一見して、確率的パケットトラフィッ
クを搬送するネットワークのための、ピークレート以外の基礎における経済的な
ネットワークディメンジョニングを決定するための理論的基礎を提供するように
見える。マルコフ変調過程の使用により理論的には、ネットワークスイッチにお
けるバッファのオーバーフローなどの問題に対処することができ、それによりネ
ットワークディメンジョニングおよびトラフィックエンジニアリングのための基
礎が提供され、これはトラフィックストリームをマルコフ過程としてモデリング
することができる場合である。しかし、有効帯域幅の方法を実際のネットワーク
トラフィックに適用しようと試みるとき、重大な問題に遭遇し、これはこのよう
なネットワークトラフィックをモデリングすることが例外的に困難であり、通常
はマルコフ過程として表現できないからである。さらに、実際のネットワークト
ラフィックは通常、長距離相関および自己相似の要素を含み、このようなトラフ
ィックはマルコフ過程によって表現することができない。
【００２２】 マルコフ法の採用において遭遇される難点を例示するため、マルチサービスト
ラフィックを移送かつ交換することができる新興ネットワーク技術へのその応用
例を考察する。非同期転送モード(ATM)は新興ネットワーク技術の1つであり、混
合トラフィックタイプをサポートすることができる。ATM接続はいくつかのクラ
スに分類され、その3つを考察する。論ずる接続タイプは、固定速度サービス(CB
R)、可変速度サービス(VBR)および未指定速度サービス(UBR)である。ネットワー
クインフラストラクチャは通常、ネットワーク接続をポリシングするために提供
され、これは、前述の接続タイプの1つであると指定された接続が性能特性の対
応するエンベロープ内で維持されるような方法において行われる。以下の記載で
は、「ソース」という用語を使用して、トラフィックストリームが必要な接続タ
イプ定義に適合（conforms）するようにするためにポリシングされるトラフィッ
クのソースを表現する。
【００２３】 CBR接続には一般に、ピークセルレート(PCR)トラフィック記述子のみが必要で
あり、ただしPCRは、CBR接続に割り振られた帯域幅の量である。CBRサービスは
、このような接続を必要とする顧客によって、自分が示したPCRに適合すると予
想される。VBR接続は対照的に、少なくとも3つのトラフィック記述子を必要とし
、それによりVBRトラフィックをCBRトラフィックから区別する。VBR接続は、PCR
に加えて、持続可能セルレート(SCR)パラメータおよび真性バースト許容差(Intr
insic Burst Tolerance)(IBT)パラメータの仕様を必要とする。前述の追加のパ
ラメータの指定において受ける追加のオーバーヘッドにもかかわらず、正味の利
点が自然に生ずることが判明しており、これはネットワークリソースを共有する
ための能力に関するものである。この利点はリソース利用の増大に関して実現さ
れ、これは一般に「Statistical Multiplexing Gain」(SMG)と呼ばれる。大きく
見ると、したがって、単にn個のCBR接続をセットアップすることではなく、m(m>
n)個のVBR接続をセットアップすることから得られる利点がある。同じ統計的特
性を有するn個のソースを考察すると、SMGは数学的に以下のように表される。
【００２４】 SMG=nρ(1)-ρ(n) (2) ただし、ρ(1)は、1つのソースのQoSを満たすために必要とされた帯域幅であ
り、 ρ(n)はn個のソースのQoSを満たすために必要とされた帯域幅である。
【００２５】 SMGの有意性は、150個の接続のトラフィック要件を有する仮定のネットワーク
構成を考察することによって理解することができる。通常のトラフィック記述子
のセットでは、60個のCBR接続または190個のVBR接続のいずれかに対処すること
ができる。これは毎秒2×106個のセルのSGMに相当する(より詳細には、George K
esidisによる「ATM Network Performance」、Kluwer Press、1996年、Chapter 7
を参照)。
【００２６】 前述の例には、入力トラフィックストリームの統計値の知識、および有効帯域
幅、すなわちρeを計算するための理論的基礎の知識も必要となる。ρeの計算に
は、指定された限界が、ソーストラフィックがネットワークを通過するときにそ
のトラフィックに追加されるQoSの受け入れ可能なレベルに課せられることが必
要となり、したがってρeは入力トラフィックストリームに関連付けられた関数
である。実際的な値のものとするには、ρe<PCRであり、これはρe=PCRである場
合、状況がCBRの場合に戻るからである(この場合、仕様は、ゼロジッタがトラフ
ィックソースに追加されることである)。したがって、VBRトラフィックは限度に
おいてCBRトラフィック特性に、ジッタがゼロに近づくにつれて近づき、この場
合、ρeはポリシングされたトラフィックソースのPCRに近づく。
【００２７】 UBR接続、または、遠隔通信業界では「ベストエフォートサービス」と呼ばれ
るように、これはVBR接続に類似しており、これは本質的に統計的である(すなわ
ちCBRでない)。しかし、UBR接続はいかなる形式的なトラフィック記述子または
サービス品質(QoS)保証にも関連付けられない。UBR接続は通常、ネットワークが
過度の帯域幅を使用可能であるときに提供され、UBR定義のトラフィックは、性
能保証を有していないネットワークを通じて搬送される。
【００２８】 有効帯域幅の概念をより詳細に扱うと、n個の確率変数の数列である数列x1,x2 ...,xnを考察することが有益である。これらの変数Snの集合を数学的に以下のよ
うに表すことができる。
【００２９】
【数１】
【００３０】 ただし、Snは確率変数の合計であり、xk...は確率変数である。大偏差の理論
を使用して、log P[Sn>ny]の確率を計算することができ、ただし「log」は自然
対数関数であり、P[]は確率を示し、yはある変数である。nが無限大に近づく制
限における所望の確率は、以下の数学的表現によって提供される。
【００３１】 logP[Sn>ny]=-nI(y) (4) ただし、I(y)は入力プロセスのレート関数である。
【００３２】 確率変数x=x1の積率母関数Λ(θ)の対数がこのとき導入され、これは数学的に
以下のように表される。
【００３３】 Λ(θ)=logE(exp(θx)) (5) ただし、E()は予想値の関数であり、 exp()は指数関数である。
【００３４】 変数x1,x2,...xnが無関係ではなく等しく分散された(i.i.d.)である一般的な
場合、式(5)が以下で置き換えられる。
【００３５】
【数２】
【００３６】 これを、漸近対数積率母関数(ALMGF：asymptotic log moment generating fun
ction)と呼ぶ。
【００３７】 本明細書では、「明確なALMGF」を有するトラフィックソースが、以下に定義
するような「明確なエントロピー限界(entropy bound)」を有するトラフィック
ソースである。
【００３８】 上述の定義が与えられると、関数I(y)((4)を参照)を以下のように書くことが
できる。
【００３９】
【数３】
【００４０】 ただし、Λ*はΛのFenchel(すなわち、ルジャンドル)変換であり、 supはこの関数の最小上界である。
【００４１】 さらなる詳細については、たとえば、A. Dembo、O. Zeitouni、JonesおよびBa
rtlettの「Large Deviation Techniques and Applications」という名称の1992
年の書籍を参照することができる。
【００４２】 レート関数I(y)の負数、すなわち-I(y)は一般に、入力プロセスのエントロピ
ー関数と呼ばれる。所与の入力数列x1,x2,...,xnについての明確なエントロピー
関数-I(y)の存在を仮定すると、その数列の等価帯域幅ρeを数学的に以下のよう
に表すことができる。
【００４３】 ρe(θ)=Λ(θ)/θ (8) 本明細書では、「明確なエントロピー限界」および「所定のエントロピー限界
」という用語は、データトラフィックがダウンストリームバッファに入るとき、
対数P(すなわち、バッファ占有量の確率)対バッファ占有量のプロットが大きい
バッファ制限において直線に近づく上限を有するように、データトラフィックが
調整されることを意味する。ρe≧ρmであり、ただしρmはソースの平均レート
であることに留意されたい。それぞれが有効帯域幅
【００４４】
【数４】
【００４５】 を有するj個のソースが与えられると、このj個のソースの集約がサイズBのバッ
ファに入り、ただしこのバッファが出力レートρを有する場合、以下のようにな
る。
【００４６】
【数５】
【００４７】 ただし、Xはバッファ占有量である。
【００４８】 有効帯域幅、すなわちρeはしばしば、トラフィックストリームを、単一の出
力レートρを有するバッファに入力する問題に関連付けられる。ρeは、大きい
バッファ占有量の制限において、対数P対バッファ占有量の傾きが傾きθoと共に
直線であることを保証する値として指定することができる。この条件を満たすρ
の値を数学的に以下のように表すことができる。
【００４９】 ρeθo-Λ(θo)=0 (10) トラフィックソースが明確なALMGFΛ(θ)を有すると仮定すると、パラメータ
θは、受け入れ可能なQoSに許容差を課す方法で設定される。その後、式(8)を使
用して有効帯域幅ρeを計算することができる。このρeが、考察されるトラフィ
ックのPCRより少ないという事実は、リソース利用の増大が達成されているとい
う事実を例示する。
【００５０】 式(1)-(10)によって記載した数学的公式化を遠隔通信ネットワークの応用例、
および特にATM VBRリンクにおけるコールアドミッションコントロール(CAC)手順
に適用することができる。ネットワーク管理アドミニストレータ(NMA)が、n個の
入力リンク、およびレートRbits/sを有する単一の出力リンクを有するネットワ
ークノードを管理中である構成を考察する。入力リンクが、出力リンクを介して
、各入力リンクについての所望のQoS要件が満たされるような方法で送信される
ようにスケジュールされる場合、ネットワーク管理アドミニストレータは、必要
な量の使用可能なネットワーク帯域幅をn人の対応する各ユーザに割り振らなけ
ればならない。新しいユーザが現れ、特定のQoSを自分の新しいトラフィックス
トリームのためにリクエストするとき、ネットワーク管理アドミニストレータは
、通常はリアルタイムで実際のネットワーク状況において、リソースがこの新し
いリクエストに対応するために使用可能であるかどうかを決定しなければならな
い。これはCAC手順である。後に続く解析では、すべての既存かつ新しいトラフ
ィックソースは、明確なALMGF Λ(θ)を有すると仮定される。
【００５１】 ネットワーク管理アドミニストレータは有効帯域幅の概念を使用して決定を行
う。新しいユーザがトラフィックを提供し、値αoによって定義されたQoSをリク
エストした場合、ネットワーク管理アドミニストレータは以下の数式を解かなけ
ればならない。
【００５２】 ρe=Λ(αo)/αo (11) ただし、αoは、先に式(10)に関して定義されている。
【００５３】 前述の値ρeより大きい、割り振られていないネットワーク帯域幅が使用可能
である場合、新しいユーザをネットワークへの接続のために受け入れることがで
きる。しかし、割り当てられていない帯域幅がこの程度まで使用可能でない場合
、新しい接続が拒否される。
【００５４】 図4は、CAC問題をグラフィカルな表現で示す。この図における横座標は、何人
のユーザをネットワークに接続させることができるかを示し、これは各ユーザに
割り振られた帯域幅の量に依存し、縦座標によって示すように、図示した3つの
異なるタイプの割り振りスキームがあることを示す。図4は、アクティブなソー
ス(すなわち、通話)またはユーザの数702に応じた帯域幅要件700のプロットを示
す。
【００５５】 より低い曲線708は、各ソースの平均帯域幅のみが各ユーザに割り振られる場
合に接続することができるユーザの数を示す。この場合、多数のユーザ716に対
応することができるが、各ユーザに保証されたQoSは不十分である。中央の曲線7
06は「妥協点」であり、これについては理想的には有効帯域幅理論が使用されて
、より高いQoS仕様から利点が得られると同時になお、統計的多重化からの利点
が保持される。この場合、先のユーザの数716よりも少ないユーザの数714に対応
することができるが、各ユーザは曲線708の場合よりもよいQoS保証の利点を有す
る。最後に、より高い曲線704は、ピーク帯域幅が各ユーザに割り当てられる場
合に割り振ることができるユーザの数を示す。この場合、統計的多重化の利益は
入手可能ではないが、高いQoSが達成される(すなわち、本質的に遅延ゼロ)。こ
の高いQoSは高額で達成されるが、許容されたユーザの数が最小限となる(すなわ
ち、参照番号712によって示すレベルとなる)。
【００５６】 実際には、中央の曲線は現在、定量的な形で達成することができない。コネク
ションアドミッションコントロール問題の解決には、様々なトラフィックソース
についての明確なALMGF Λ(θ)(式(6)を参照)の可用性が考察されることが必要
となる。この明確な積率母関数は、式(7)によって定義されたような明確なエン
トロピー関数-I(y)についての要件に通ずる。数学的には、ポアソン、ベルヌー
イおよびマルコフ過程など、いくつかの周知のトラフィックソースのモデルは明
確なエントロピーを有するが、実際のトラフィックソースは一般にはこのように
数学的に好都合な記載によってモデリングすることができない。
【００５７】 実際のトラフィックソースはより複雑であり、長距離相関を含む可能性がある
。現実のトラフィックと、トラフィックをモデリングするために通常使用される
数学的モデルとの間のこの相違は、実際のパケット網に対する数学的かつエンジ
ニアリング理論の応用例の下にある問題のコアにある。したがって、先に概説し
たコネクションアドミッションコントロール手順は有用な結果を実際には生じず
、「経験則」の技術に通常は立ち返らなければならない。これは、実際のトラフ
ィックソースが不明確なエントロピーを有するという事実、したがって、有効帯
域幅理論を適用することができないという事実から導出される。したがって、正
確なリソース要件および割り振りを決定することができない。したがって、ネッ
トワークエンジニアは、シミュレーションの使用、または過去のトラフィック仕
様の経験に後退して、上で提出したCAC問題を「解決」するために有効帯域幅を
推定しなければならない。
【００５８】 (概要) したがって、明らかに、パケットトラフィックを調整して、既存の構成の1つ
または複数の欠点を実質的に克服するか、あるいは少なくとも改善するための改
良された方法が必要とされている。
【００５９】 本発明の幅広い態様によれば、入力パケットトラフィックをシェーピングする
方法が提供され、前記方法は、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するステップと、 前記パラメータに基づいて、入力パケットトラフィックの伝送を制約して、そ
れにより、所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィックを生成す
るステップとを含む。
【００６０】 本発明のもう1つの幅広い態様によれば、パケットトラフィックシェーパが提
供され、これは、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するように構成された決定手段
と、 制約手段であって、パラメータに基づいて、前記制約手段に入力されたトラフ
ィックの伝送を制約して、それにより、所定のエントロピー限界を有する出力ト
ラフィックを生成するように構成された制約手段とを含む。
【００６１】 本発明のなおもう1つの幅広い態様によれば、入力パケットトラフィックをシ
ェーピングする装置のためのプログラムを格納するためのコンピュータ可読メモ
リ媒体が提供され、前記プログラムは、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するための決定ステップのため
のコードと、 前記パラメータに基づいて、入力パケットトラフィックの伝送を制約して、そ
れにより、所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィックを生成す
るための制約ステップのためのコードとを含む。
【００６２】 本発明のさらにもう1つの幅広い態様によれば、入力パケットトラフィックを
シェーピングする装置のためのコンピュータプログラムが提供され、前記プログ
ラムは、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するための決定ステップのため
のコードと、 前記パラメータに基づいて、入力パケットトラフィックの伝送を制約して、そ
れにより、所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィックを生成す
るための制約ステップのためのコードとを含む。
【００６３】 本発明のさらに幅広い態様によれば、入力パケットトラフィックをポリシング
する方法が提供され、前記方法は、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するステップと、 前記パラメータに基づいて入力パケットトラフィック内の適合するパケットに
タグを付け、それにより出力パケットトラフィックを生成し、タグ付けされたパ
ケットが、所定のエントロピー限界を有するポリシングされたトラフィックスト
リームを含むステップとを含む。
【００６４】 本発明のさらにもう1つの幅広い態様によれば、パケットトラフィックポリサ
が提供され、これは、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するように構成された決定手段
と、 パラメータに基づいてタグ付け手段に適合するトラフィック入力内のパケット
にタグを付け、それにより出力トラフィックを生成し、タグ付けされたパケット
が、所定のエントロピー限界を有するポリシングされたトラフィックストリーム
を含むように構成されたタグ付け手段とを含む。
【００６５】 本発明のなおもう1つの幅広い態様によれば、入力パケットトラフィックをポ
リシングする装置のためのプログラムを格納するためのコンピュータ可読メモリ
媒体が提供され、前記プログラムは、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するための決定ステップのため
のコードと、 前記パラメータに基づいて入力パケットトラフィック内の適合するパケットに
タグを付け、それにより出力パケットトラフィックを生成し、タグ付けされたパ
ケットが、所定のエントロピー限界を有するポリシングされたトラフィックスト
リームを含むようにするためのタグ付けステップのためのコードとを含む。
【００６６】 本発明のもう1つの幅広い態様によれば、入力パケットトラフィックをポリシ
ングする装置のためのコンピュータプログラムが提供され、前記プログラムは、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するための決定ステップのため
のコードと、 前記パラメータに基づいて入力パケットトラフィック内の適合するパケットに
タグを付け、それにより出力パケットトラフィックを生成し、タグ付けされたパ
ケットが、所定のエントロピー限界を有するポリシングされたトラフィックスト
リームを含むようにするためのタグ付けステップのためのコードとを含む。
【００６７】 本発明のさらにもう1つの幅広い態様によれば、ネットワークノードへの提案
された追加の入力パケットトラフィックストリームのアドミッションを制御する
方法が提供され、前記ノードは前の入力パケットトラフィックストリーム、およ
び、関連付けられた最大帯域幅を有するリンク上で搬送された出力パケットトラ
フィックストリームを有し、前記方法は、 前のストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合、前記
前の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する所定のエントロピー
限界を有するようにシェーピングするステップと、 提案されたストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合
、前記提案された追加の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する
所定のエントロピー限界を有するようにシェーピングするステップと、 前のトラフィックストリームおよび提案された追加のトラフィックストリーム
のための、対応する等価帯域幅を決定するステップと、 前のトラフィックストリームおよび提案された追加のトラフィックストリーム
の対応する等価帯域幅の和が前記最大帯域幅を超えない場合、提案された追加の
トラフィックストリームを許可するステップとを含む。
【００６８】 本発明のさらに幅広い態様によれば、ネットワークノードへの提案された追加
の入力パケットトラフィックストリームのアドミッションを制御するように構成
されたコネクションアドミッションコントローラが提供され、前記ノードは前の
入力パケットトラフィックストリーム、および、関連付けられた最大帯域幅を有
するリンク上で搬送された出力パケットトラフィックストリームを有し、前記コ
ントローラは、 前のストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合、前記
前の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する所定のエントロピー
限界を有するようにシェーピングするように構成された第1のシェーピング手段
と、 提案されたストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合
、前記提案された追加の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する
所定のエントロピー限界を有するようにシェーピングするように構成された第2
のシェーピング手段と、 前のトラフィックストリームおよび提案された追加のトラフィックストリーム
のための、対応する等価帯域幅を決定するように構成された決定手段と、 前のトラフィックストリームおよび提案された追加のトラフィックストリーム
の対応する等価帯域幅の和が前記最大帯域幅を超えない場合、提案された追加の
トラフィックストリームを許可するように構成されたアドミッション手段とを含
む。
【００６９】 本発明のさらにもう1つの幅広い態様によれば、ネットワークノードへの提案
された追加の入力パケットトラフィックストリームのアドミッションを制御する
装置のためのプログラムを格納するための、コンピュータ可読メモリ媒体が提供
され、前記ノードは前の入力パケットトラフィックストリーム、および、関連付
けられた最大帯域幅を有するリンク上で搬送された出力パケットトラフィックス
トリームを有し、前記プログラムは、 前のストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合、前記
前の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する所定のエントロピー
限界を有するようにシェーピングするための第1のシェーピングステップのため
のコードと、 提案されたストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合
、前記提案された追加の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する
所定のエントロピー限界を有するようにシェーピングするための第2のシェーピ
ングステップのためのコードと、 前のトラフィックストリームおよび提案された追加のトラフィックストリーム
のための、対応する等価帯域幅を決定するための決定ステップのためのコードと
、 前のトラフィックストリームおよび提案された追加のトラフィックストリーム
の対応する等価帯域幅の和が前記最大帯域幅を超えない場合、提案された追加の
トラフィックストリームを許可するための許可ステップのためのコードとを含む
。
【００７０】 本発明のなおもう1つの幅広い態様によれば、ネットワークノードへの提案さ
れた追加の入力パケットトラフィックストリームのアドミッションを制御する装
置のためのコンピュータプログラムが提供され、前記ノードは前の入力パケット
トラフィックストリーム、および、関連付けられた最大帯域幅を有するリンク上
で搬送された出力パケットトラフィックストリームを有し、前記プログラムは、 前のストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合、前記
前の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する所定のエントロピー
限界を有するようにシェーピングするための第1のシェーピングステップのため
のコードと、 提案されたストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合
、前記提案された追加の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する
所定のエントロピー限界を有するようにシェーピングするための第2のシェーピ
ングステップのためのコードと、 前のトラフィックストリームおよび提案された追加のトラフィックストリーム
のための、対応する等価帯域幅を決定するための決定ステップのためのコードと
、 前のトラフィックストリームおよび提案された追加のトラフィックストリーム
の対応する等価帯域幅の和が前記最大帯域幅を超えない場合、提案された追加の
トラフィックストリームを許可するための許可ステップのためのコードとを含む
。
【００７１】 本発明のもう1つの幅広い態様によれば、パケットトラフィックストリームに
割り振られた現在の帯域幅を調節して、それにより所望のサービス品質を達成す
る方法が提供され、前記方法は、 前記所望のサービス品質を満たすために、前記トラフィックストリームによっ
て必要とされた目標等価帯域幅を決定するステップと、 現在の帯域幅および目標等価帯域幅に依存する差分帯域幅を決定するステップ
と、 前記差分帯域幅に基づいて、確率分布関数を決定するステップと、 前記確率分布関数に基づいて、パケットトラフィックストリームの伝送を制約
し、それにより(i)所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィック
を生成し、(ii)入力トラフィックストリームに前記目標等価帯域幅を割り振り、
かつ(iii)前記所望のサービス品質を達成するステップとを含む。
【００７２】 本発明のなおもう1つの幅広い態様によれば、パケットトラフィックストリー
ムに割り振られた現在の帯域幅を調節して、それにより所望のサービス品質を達
成するように構成された装置が提供され、前記装置は、 前記所望のサービス品質を満たすために、前記トラフィックストリームによっ
て必要とされた目標等価帯域幅を決定するように構成された第1の決定手段と、 現在の帯域幅および目標等価帯域幅に依存する差分帯域幅を決定するように構
成された第2の決定手段と、 前記差分帯域幅に基づいて、確率分布関数を決定するように構成された第3の
決定手段と、 前記確率分布関数に基づいて、パケットトラフィックストリームの伝送を制約
し、それにより(i)所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィック
を生成し、(ii)入力トラフィックストリームに前記目標等価帯域幅を割り振り、
かつ(iii)前記所望のサービス品質を達成するように構成された制約手段とを含
む。
【００７３】 本発明のさらに幅広い態様によれば、パケットトラフィックストリームに割り
振られた現在の帯域幅を調節して、それにより所望のサービス品質を達成するよ
うに構成された装置のためのプログラムを格納するためのコンピュータ可読メモ
リ媒体が提供され、前記プログラムは、 前記所望のサービス品質を満たすために、前記トラフィックストリームによっ
て必要とされた目標等価帯域幅を決定するための第1の決定ステップのためのコ
ードと、 現在の帯域幅および目標等価帯域幅に依存する差分帯域幅を決定するための第
2の決定ステップのためのコードと、 前記差分帯域幅に基づいて、確率分布関数を決定するための第3の決定ステッ
プのためのコードと、 前記確率分布関数に基づいて、パケットトラフィックストリームの伝送を制約
し、それにより(i)所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィック
を生成し、(ii)入力トラフィックストリームに前記目標等価帯域幅を割り振り、
かつ(iii)前記所望のサービス品質を達成するための制約ステップのためのコー
ドとを含む。
【００７４】 本発明のもう1つの幅広い態様によれば、パケットトラフィックストリームに
割り振られた現在の帯域幅を調節して、それにより所望のサービス品質を達成す
るように構成された装置のためのコンピュータプログラムが提供され、前記プロ
グラムは、 前記所望のサービス品質を満たすために、前記トラフィックストリームによっ
て必要とされた目標等価帯域幅を決定するための第1の決定ステップのためのコ
ードと、 現在の帯域幅および目標等価帯域幅に依存する差分帯域幅を決定するための第
2の決定ステップのためのコードと、 前記差分帯域幅に基づいて、確率分布関数を決定するための第3の決定ステッ
プのためのコードと、 前記確率分布関数に基づいて、パケットトラフィックストリームの伝送を制約
し、それにより(i)所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィック
を生成し、(ii)入力トラフィックストリームに前記目標等価帯域幅を割り振り、
かつ(iii)前記所望のサービス品質を達成するための制約ステップのためのコー
ドとを含む。
【００７５】 本発明のいくつかの好ましい実施形態を以下に図面を参照して記載する。
【００７６】 (詳細な説明) 1つまたは複数の添付の図面において、同じ参照番号を有するステップおよび/
または特徴を参照し、これらのステップおよび/または特徴は本明細書では、反
対の意図が現れない限り、同じ機能またはオペレーションを有する。
【００７７】 新しい調整デバイスを「エントロピーレギュレータ(Entropy Regulator)」(ER
)と称し、これを開示する。ERは決定論的ではなく確率的なものをトラフィック
フローの上限に課す。一般には、ERは所定のエントロピー限界をトラフィックに
課すことができる。次いで、この方法で制約されているトラフィックは、以下に
記載するような望ましい特性を有する。具体的には、特定のタイプの課せられた
エントロピー限界、すなわち、指数的有限バースト性(Exponentially Bounded B
urstiness)(EBB)に関係するエントロピー限界は、遠隔通信ネットワークのオペ
レーションおよびプランニングに関して特定の利点を有することが判明している
(O. YaronおよびM. Sidiの「Performance and Stability of Communication Net
works via Robust Exponential Bounds」、IEEE Transactions on Networking、
Vol.1、No.3、pp.372-385、1993年6月を参照)。
【００７８】 EBBを達成する特定のER(このレギュレータを本明細書ではEBB/ERと称する)は
、EBB/ERに入力されたトラフィックに課せられた統計的制約パラメータを制御す
る2つのパラメータを慎重に選択することによって、EBBを、EBB/ERによって出力
されるトラフィックに課すことができる。このEBBトラフィックの達成により、
有効帯域幅の原理を適用することができ、はるかに効率的なネットワークリソー
スの使用を達成することができる。
【００７９】 EBB/ERの使用により、決定論的なQoS限界を指定することによってではなく、
ネットワークユーザが自分のネットワーク性能要件を、所望のQoSを達成する統
計的確率に関して定義することができる。この手法は、従来の方法より費用有効
的であることが証明されており、従来の方法は通常、ピークレートなどの単純な
QoSメトリクスを使用するか、あるいは不正確な経験則の手法を使用する。純粋
に例示的な展望から、TBRではトークンバケットのサイズが固定のままであるの
に対して、EBB/ERではトークンバケットのサイズが確率変数「W」になり、これ
は選択された確率分布関数を有すると見ることができる。オペレーション中に、
選択されたタイムスロットtでは、一様確率変量(uniform random variate)xが選
択され、これがそのタイムスロット用の「W」の値を設定する。
【００８０】 上で示したように、EBBトラフィックはトラフィックエンジニアリングおよび
ネットワークディメンジョニングに関して特に扱いやすいものであり、これはEB
Bトラフィックが有効帯域幅ツールの使用を可能にするからである。EBBトラフィ
ックはまた、ネットワークに入るすべてのトラフィックがEBBである場合、ネッ
トワーク内のトラフィックの集約もEBBであるという特性も有する。これにより
、時間遅延など、QoSパラメータの確率的限界をこのようなネットワーク全体で
計算することができる。
【００８１】 EBB/ERを使用することによって、実際のトラフィックソースを、決定論的限界
が、調整デバイスから出力されたトラフィックのエントロピーに課せられるよう
な方法で、調整することができる。したがって、必要とされたQoS仕様を満たす
ために必要な有効帯域幅の所定の堅固な上限を決定することができる。
【００８２】 エントロピーレギュレータの第1の構成は、そのコアに、調整された出力トラ
フィックフローが適合しなければならない制約パラメータを提供するプロセスを
有する。この制約を、数学的に以下のように表すことができる。
【００８３】 Pr{O(t)-O(s)≦(t-s)ρ+f(α,x)}≦F(α,σ) (12) これはすべての時間s(0≦s≦t)についてであり、 ただしO(t)は、調整された出力フロー上で時間間隔[0,t]において見られたビ
ットの数であり、 Prは確率であり、 ρは、まだ指定されていないレートであり、 Fは、パラメータαおよびσを含む分布関数である。
【００８４】 関数fは、Fの逆関数であり、これが使用されてFの形式が一様確率変量x(0≦x
≦1)から実現される。一般には、Fについてのいかなるタイプの確率分布関数も
使用することができる。たとえば、Fが、以下の数学的表現によって定義される
場合、 F(α,σ)=1-e-ασ (13) 以下の対応する逆表現が導出される。
【００８５】 f(α,x)=(1/α)log[1-x]-1 (14) 式(14)が与えられると、式(12)の制約を満たすトラフィックを生成するプロセ
スは、すべての時間sについて、以下の数式を満たす。
【００８６】 Pr{O(t)-O(s)≧(t-s)ρ+σ}≦e-ασ (15) 式(15)を満たしたトラフィックは、指数的有限バースト性(EBB)を有するとい
われる。したがって、式(13)によって定義されたようなFを利用する、好ましい
構成のエントロピーレギュレータは、指数的有限バースト性を有する出力トラフ
ィックストリームを提供する。記載した手法の利点は、そこに解析式、すなわち
式(14)が、式(13)において定義された分布関数の逆関数について存在することで
ある。
【００８７】 マルコフ変調過程を含む、多数のタイプのトラフィックソースは、あるαおよ
びρについてEBB制約式を満たす。このようなトラフィックでは、対数P対バッフ
ァ面の直線境界904(図10を参照)が大きいバッファ制限において得られる。
【００８８】 本明細書はEBBの手法を詳細に考察するが、先に示したように、EBB制約式を満
たすトラフィックは、制約式(12)におけるいかなるタイプの分布関数Fの使用に
よっても得られた、より汎用的な制約の特殊な場合である。式(13)において定義
された特定のFの使用は、EBBトラフィックの生成に通ずる。図5-8に関して記載
した構成は特にEBBトラフィックに関係し、これらを容易に変更して、EBBではな
いが、なお他の適格なエントロピー、制約を満たすトラフィックに限界を提供す
ることができる。これは、エントロピートラフィックシェーパ(entropy traffic
shaper)について、コントロールステップ510で「バケットサイズ」を決定する
ために使用される(図7A、7Bを参照)関数f(すなわち、式(13)における分布関数F
の逆関数)を代替関数で置き換えることによって達成される。エントロピーポリ
サ(entropy policer)の場合、関数fは図8Bにおいて相当するコントロールステッ
プ1122で置き換えられる。
【００８９】 汎用制約の使用は、トラフィックソースのはるかにより幅広いスペクトルを包
含し、これには、「自己相似非整数ブラウン運動」など、副指数的有限バースト
性(sub-exponentially bounded burstiness)を有するものが含まれる(より詳細
には、D. StarobinskiおよびM. Sidiの「Stochastically Bounded Burstiness f
or Communication Networks」、IEEE Transactions on Information Theory Vol
.46、No.1、pp.206-212、2000年1月を参照)。制約を汎用化する利点は、ある特
定のトラフィックソースについて、汎用制約の使用によって課せられた限界を、
EBBを使用して達成可能なものより厳重にすることができることであり、これは
、なおさらに改良されたネットワーク利用の提供においてより有用となる可能性
がある。しかし、このようなトラフィックは、対数P対バッファ面における直線
境界904(図10を参照)に通ずる可能性がない。
【００９０】 EBBトラフィックの場合に戻り、Fが式(13)において提供された形式を有する特
定の場合を考察すると、トラフィックは、上で示したようにEBBを有する。この
場合、EBB/ERからの出力を指定するパラメータは(ρ,α)であり、式(1)において
数学的に表されたTBRにおける場合のような(ρ,σ)ではない。EBB/ERでは、ρが
平均出力レートを表し、αが確率傾きパラメータ（probability slope paramete
r）(図10において線904の傾きによって表す)を表す。パラメータのペア(ρ,α)
を慎重に選択することにより、EBB/ERからの出力を、常に式(15)を満たすように
示すことができ、これを参照しやすくするために以下のように言い換える。
【００９１】 Pr{O(t)-O(s)≧(t-s)ρ+σ}≦e-ασ (16) これはすべてのs、0≦s≦tについてである。
【００９２】 αの値をEBB/ERにおいて設定した後、ユーザは特定の値を、自分のトラフィッ
クにおいて存在する所与のバーストサイズσの確率における上限について指定す
ることができる。これは実際的な方法であり、これによりユーザがネットワーク
プロバイダに対してサービスQoS仕様を定義することができる。しかし、ρの値
を、式(16)を満たすように選択しなければならない。これには、ρを少なくとも
入力トラフィックの平均レートに等しくすることが必要である。マルコフ過程に
よって記載することができる大抵のトラフィックは、式(16)によって定義される
ようなEBBとなる。
【００９３】 図5は、トラフィックシェーパとして動作するEBB/ERの好ましい構成のブロッ
ク図表現を示す。トラフィックは入力経路200上でシェーパ208へ入力され、トラ
フィックはFIFOバッファ300に入力される。バッファ300の内容が、バッファスイ
ッチ400のコントロール下で出力経路222上に出力され、このスイッチは、エント
ロピー調整(entropy regulation)モジュール404によって、破線402によって示す
コントロール信号を用いて制御される。エントロピー調整プロセス404には、バ
ッファ300から発出する信号412によって、(i)バッファ300におけるパケットの到
着、および(ii)パケットの長さ410(Liによって示す)が通知される。エントロピ
ー調整モジュール404は2つの入力パラメータ、すなわち、ライン406上で入力さ
れる確率傾きパラメータα、およびライン408上で入力される平均出力レートパ
ラメータρに関して特徴付けられる。エントロピーシェーパ(entropy shaper)20
8はエントロピー限界を経路200上の入力トラフィックに課し、それにより、調整
された出力トラフィックを経路222上で生成し、出力トラフィックは所定のエン
トロピー限界によって特徴付けられる。
【００９４】 図6は、トラフィックポリサとして動作するEBB/ERの好ましい構成のブロック
図表現を示す。トラフィックは入力経路1004上でポリサ1002へ入力され、トラフ
ィックはバッファ1006に入力される。バッファ1006の内容が、パケット作成信号
1020によって動作される後に出力経路1022上に出力され、パケット作成信号は、
エントロピー調整モジュール1012によって出力される。この構成におけるパケッ
ト作成信号1020はパケットに、調整プロセス1012に応じて適合または不適合とし
てタグまたはマークを付ける。マーク付けは、適合パケットにマークを付けるか
、不適合パケットにマークを付けるか、あるいは適切に適合および不適合パケッ
トに適切にマークを付けることによって実行することができる。エントロピー調
整プロセス1012には、バッファ1006から発出する信号1010によって、(i)バッフ
ァ1006におけるパケットの到着、および(ii)パケットの長さ1008(Liによって示
す)が通知される。エントロピー調整モジュール1012は2つの入力パラメータ、す
なわち、ライン1014上で入力される確率傾きパラメータα、およびライン1016上
で入力される平均出力レートパラメータρに関して特徴付けられる。エントロピ
ーポリサ1002はエントロピー限界を経路1004上の入力トラフィックに課し、それ
により出力トラフィックを経路1022上で生成し、出力トラフィックにおける適合
パケットは所定のエントロピー限界によって特徴付けられ、これは好ましい構成
においてEBBに関係付けられる。別法として、ポリサは不適合パケットを廃棄す
ることができる。
【００９５】 トラフィックシェーパに関して、経路200上の入力トラフィックは、すでに所
定のエントロピー限界を有するトラフィックにすることができ、あるいは完全に
汎用である特性を有するトラフィックにすることができる。いずれのタイプの入
力トラフィックについても、トラフィックシェーパ208が出力トラフィックを経
路222上で生成し、これは経路200上の入力トラフィックの性質に関係なく所定の
エントロピー限界を有する。トラフィックポリサ1002では、いずれのタイプの入
力トラフィックについても、トラフィックポリサ1002が出力トラフィックを経路
1022上で生成し、そのトラフィックストリームにおいて適合するとしてマークが
付けられるパケットは、経路1004上の入力トラフィックの性質に関係なく所定の
エントロピー限界を有する。標準ネットワーク要素への入力トラフィックが非マ
ルコフ過程であり、このようなトラフィックが所定のエントロピー限界を有して
いないことを示す場合、結果として標準ネットワーク要素から生じる出力トラフ
ィックも一般にまた非マルコフ過程であることを想起することが有益である。さ
らに、マルコフ過程のトラフィック、すなわち、所定のエントロピー限界を有す
るトラフィックが標準ネットワーク要素に入力される場合でも、標準ネットワー
ク要素は多数の場合においてこのトラフィックを修正することができ、それによ
り非マルコフ過程トラフィックを出力する。この特性を有するシステムは一般に
、定量的に解析することができない。
【００９６】 図7Aおよび7Bは、トラフィックシェーパとして構成されたエントロピー調整プ
ロセス562の好ましい構成を示す流れ図である。これは、図5に関して記載したエ
ントロピーシェーパに関係する。図7Aおよび7Bは2つの独立したスレッドの方法
ステップを含み、これに関して表1および後続の説明のための注記を参照するべ
きである。
【００９７】
【表１】
【００９８】 説明のための注記 「W」は、範囲0-1において乱数xを(一様に)選択すること、および次いで以下
のように設定することによって計算される。
【００９９】 W(x,α)=F-1(x,α) 本明細書では、特定の値x、αについて評価された関数W(x,α)の特定の値を、
「W」と示す。
【０１００】 たとえば、以下の関数の結果はEBBトラフィックとなる。
【０１０１】 F-1(x,α)=(1/α)log[1-x]-1 最初の設定はTc=0、waitime=0およびtime=0である。
【０１０２】 図7Aを見ると、エントロピー調整プロセス562は初期化ステップ560で開始し、
これはパラメータα(すなわち、レギュレータの確率パラメータ)およびρ(すな
わち、エントロピーレギュレータのレート)を設定することによって行う。
【０１０３】 バッファ300(図5を参照)にパケットが到着する毎に、この到着がバッファ300
によってライン412(図5を参照)上で通知され、プロセス562が、パケットをレギ
ュレータ208から出力することができる時間を決定する。
【０１０４】 第1のプロセススレッドでは、ステップ506でパケットiについてのパケット到
着が検出され、この後、ステップ507でテストが実行されて、パケットiが最初に
到着するパケットであるかどうかが決定される。パケットiが最初のパケット(す
なわち、i=1)である場合、プロセス562が「yes」の矢印に従ってステップ507か
ら設定ステップ520に向けて送られ、次いで出力ステップ535に向けて送られる。
パケットiが最初のパケットでなかった場合、プロセス562が「no」の矢印に従っ
てステップ507からテストステップ508に向けて送られ、そこでテストが「バッフ
ァが空」の状態について実行される。ステップ508で、バッファが空であること
が判明した場合、「yes」の矢印に従って、ステップ540で変数R(その定義につい
ては、説明のための注記を参照)が計算され、次いでステップ514で、Rがρに対
してテストされる。これは、パケットiの長さおよび先行するパケットの長さを
考察し、かつ、パケットiについての到着時間、および前述の説明のための注記
に示したような「適合時間」も考察する適合テストである。ステップ514で、Rが
ρより大きくないか、あるいはそれに等しくないことが判明した場合、レギュレ
ータプロセス562が「no」の矢印528に従って設定ステップ520に向けて送られ、
そこで、出力ライン222(図5を参照)上で送信することができる適合時間およびビ
ットの数(TOTによって示す)が、示したように設定される。次いで、プロセス562
がステップ535に進行し、そこでコントロール信号402がレギュレータからのデー
タのTOTビットをライン222(図5を参照)上で出力させる。対照的に、ステップ514
で、Rがρ以上であることが判明した場合、レギュレータプロセス562が「yes」
の矢印542に従ってステップ500に向けて送られ、そこでパケットiがバッファ300
に残される。ステップ508に戻ると、バッファ300が空でないと判明した場合、レ
ギュレータプロセス562が「no」の矢印552に従ってステップ500に向けて送られ
、そこでパケットiがバッファに残される。
【０１０５】 第2のプロセススレッド(図7Bを参照)では、レギュレータプロセス562はステッ
プ502で、time値が変数「waitime」を超え、かつバッファ300が空でなくなるま
で待機する。パケットはバッファ300に、第1のプロセススレッドによって追加さ
れる。その後、ステップ504で、timeがリセットされ、再度ゼロから開始され、
その後レギュレータプロセス562が矢印554に従ってステップ510に向けて送られ
、そこで変数「W」の値が計算される。その後、ステップ516に従って、バッファ
占有量が「W」を超えるか、あるいはそれに等しい場合、レギュレータプロセス5
62が「yes」の矢印530に従って決定ステップ522に向けて送られる。他方では、
ステップ516で、バッファにおけるパケットの数が「W」未満であると判明した場
合、レギュレータプロセス562が設定ステップ518に向けて送られる。
【０１０６】 決定ステップ522に戻ると、このステップは、パラメータnの値を記載したよう
に決定する。その後、レギュレータプロセス562がテストステップ524に向けて送
られ、そこでnの値(ステップ522で決定されたもの)がゼロに対してテストされる
。nがゼロより大きくなかった場合、レギュレータプロセス562が「no」の矢印53
6に従ってステップ526に向けて送られ、そこで図7Bにおいて記載した変数が設定
される。その後、レギュレータプロセス562が矢印534に従って、待機ステップ50
2に戻るように送られる。
【０１０７】 設定ステップ518に戻ると、レギュレータプロセス562は、バッファ300の占有
量が「W」未満である場合にこのステップに向けて送られ(ステップ516を参照)、
ステップ518で変数が、図7Bに示したように設定される。その後、プロセス562が
矢印546に従ってステップ513に向けて送られ、ここでコントロール信号402(図5
を参照)がレギュレータ208からのデータのTOTビットをライン222上で出力させ、
その後、レギュレータプロセス562が矢印547に従ってステップ512に向けて送ら
れ、そこで変数waitimeが、示したように設定される。その後、レギュレータプ
ロセス562が矢印548に従ってステップ502に戻るように送られる。ステップ524が
、nがゼロより大きかったと結論付けた場合、レギュレータプロセス562が「yes
」の矢印534に従ってステップ537に向けて送られ、そこで図7Bに記載した変数が
設定される。その後、レギュレータプロセス562がステップ513に向けて送られ、
そこでコントロール信号402が、レギュレータからのデータのTOTビットをライン
222上で出力させる。この後、レギュレータプロセス562が矢印547に従って上に
記載したように送られる。
【０１０８】 図7Aおよび7Bに関して記載したエントロピーシェーピングプロセスを、以下の
表2において擬似コード形式で表す。
【０１０９】 上に示したように、図7Aおよび7Bにおける調整プロセスをトラフィックシェー
パとして構成した。いくつかの修正により、このプロセスをトラフィックポリサ
として構成することができる。このモードでは、不適合パケットが単にそれとし
てマークが付けられ、バッファリング遅延を受けない。このモードを可能にする
1つの修正は、バケットサイズをシェーパにおけるように「W」によって与えられ
た値で維持することである。waitimeの計算(図7Bのステップ512および526におい
て定義されたもの)中に、ゼロから開始するカウンタが増分される。このカウン
タが現在の「W」を超えるとき、後続で到着するいかなるパケットにも不適合と
してマークが付けられる。waitimeが経過した後、プロセスが繰り返される。パ
ケットは待機中のいかなるバッファにも追加されない。このモードで動作するER
をポリサER(P-ER)と呼ぶ。
【０１１０】 図8Aおよび8Bは、2つのプロセススレッド1100、1116を有するエントロピー調
整プロセスの構成を示す。調整プロセスはトラフィックポリサとして構成され、
方法ステップの流れ図によって示される。このプロセスは、図6に関して記載し
たエントロピーポリサに関連付けられる。図8Aおよび8Bは方法ステップの流れ図
を含み、これに関しては表1および後続の「説明のための注記」を参照するべき
である。
【０１１１】 図8Aは第1のプロセススレッド1100を示し、これはステップ1102で、バッファ1
006でパケットiの到着を検出することにより開始する。この後、ステップ1104で
、変数incrementの現在の値が読み取られる。変数incrementは第2のプロセスス
レッド1116から得られ、これを図8Bに関して記載する。第1のプロセススレッド1
100に戻ると、プロセスが次いでステップ1106に進行し、そこで変数incrementが
、図8Aに示すようにLiの追加によって増分され、Liは表1に示した、ビットにお
けるパケットの長さである。パケットの長さLiが矢印1010上でバッファ1006から
提供される。その後、ステップ1108で、「W」の現在の値が読み取られ、その後
ステップ1110で、変数incrementが変数「W」に対してテストされる。increment
が「W」より大きい場合、スレッド1100が「yes」の矢印に従ってステップ1112に
向けて送られ、そこでパケットiが適合するとしてマークが付けられ、これを矢
印1020によって示す。他方では、incrementが「W」より大きくない場合、スレッ
ド1100が判断ステップ1110から「no」の矢印に従ってステップ1114に向けて送ら
れ、そこでパケットiが不適合であるとしてマークが付けられ、これを矢印1020
によって示す。したがって、スレッド1100は到着するパケット毎に実行し、結果
として到着するパケットに、適合または不適合としてマークが付けられる。パケ
ットにそのようにマークが付けられた後、パケットが即時にライン1022上で伝送
される。
【０１１２】 図8Bは第2のプロセススレッド1116を示し、これは独立した時間ループであり
、その内で「W」およびincrementが決定され、これらの変数は第1のスレッド110
0によって使用される。第2のスレッド1116は連続ループであり、説明を容易にす
るため、ステップ1118により開始することによってこれを記載し、このステップ
でスレッド1116は、変数timeがwaitimeより大きくなるまで待機する。その後、
ステップ1120で、変数timeが0に設定され、その後、ステップ1122で「W」が計算
される。その後、ステップ1124で、変数waitimeが「W」/ρに等しく設定される
。その後、ステップ1126で、変数incrementが0に設定され、その後、スレッド11
16がステップ1118に戻るように送られる。
【０１１３】 図8Aおよび8Bに関して記載したエントロピーポリシングプロセスを、以下の表
2において擬似フォームで表す。
【０１１４】 追加の修正を、トラフィックソースのフィルタリングを最小限にするために、
図7A、7B、8Aおよび8Bのプロセスに行うことができる。たとえば、確率関数W(x,
α)についてのオンライン計算ステップ(すなわち、図7Bのステップ510および図8
Bのステップ1122)を、所定のルックアップテーブルで置き換えることができ、こ
れは、所与の期間において許容されたバケットサイズを定義するものである。こ
の構成では、トラフィックが到着するとき、所与の時間単位におけるパケットの
数が、この所定のテーブルに対してチェックされ、トラフィックの適合を可能に
する最小の、すなわち最低の許容されたバケットサイズがテーブルから選択され
る。次いで、この許容されたバケットサイズがテーブルから除去され、これはさ
らなる選択には使用可能ではない。設定期間が経過した後、テーブルをリフレッ
シュしてその元の状態にすることができる。このような最適化技術は、図7A、7B
、8Aおよび8Bにおいて記載した前述のプロセスへの少ない修正により、容易に実
施することができる。
【０１１５】 このとき、いくつかの実施例を記載し、ここではトラフィックが、パラメータ
αおよびρによって特徴付けられたERから出力されている。この方法で処理され
たトラフィックを、ダウンストリームバッファについてのオーバーフロー確率の
計算において使用することができる。出力レートρを有するダウンストリームバ
ッファに入るERから出力されるトラフィックは、対数P対バッファ占有量の軸上
にプロットされた場合、対数P対バッファ占有量のグラフ上で傾きαを有する直
線によって表された限界を有する(図10を参照)。これが、大偏差理論の場合のよ
うに単に大きいバッファ占有量の制限における直線ではないことに留意されたい
。実際には、QoSに関して、この実施例によりエンドユーザが正確に有限バッフ
ァ占有スペクトル（bounded buffer occupancy spectrum）を知ることができる
。これは、したがって、トークンバケットレギュレータを使用して普及している
ものよりはるかにより情報を与える状況であり、トークンバケットレギュレータ
は、パケットによって経験された最大遅延にのみ限界を提供するものである。
【０１１６】 QoSは、対数P対バッファ占有量のグラフの傾きによって特徴付けることができ
る(たとえば、図9および10を参照)。ネットワーク要素における所与のバッファ
サイズについて、このようなグラフはデータロスの確率を示す。さらに、搬送に
成功したデータの遅延のスペクトルも決定することができる。有限バッファ占有
スペクトルの知識を様々な方法で使用することができる。たとえば、パケットの
特定の部分のみを、ネットワークを通じて最小限の遅延により伝送する必要があ
る場合、そうでない場合に、すべてのパケットが最小限の遅延により伝送される
べきである場合に必要とされるものに比較して、より少ないジッタを調整段階で
トラフィックに課すことができる。
【０１１７】 図9および10は、測定されたTCPデータ(V. PaxsonおよびS. Floydの「Wide Are
a Traffic: The Failure of Poisson Modelling」、IEEE/ACM Tran. On Network
ing、vol.3(3)、1995年、pp.226-224に記載)の、それぞれ調整の前および後の一
実施例を示し、トラフィックは、リークレートρを有するダウンストリームバッ
ファを通過されている。この実施例において考察されるデータが長距離相関を有
し、正確にマルコフ過程を使用してモデリングすることができないことに留意さ
れたい。図9および10は、エントロピーレギュレータの、所定のエントロピー限
界を有するトラフィックの生成における性能を例示する。
【０１１８】 このとき、ρが、分布関数Fに関連付けられた確率密度関数g(x)の平均値に等
しく設定される場合を考察し、これは数学的に以下のように表される。
【０１１９】
【数６】
【０１２０】 積数母関数Λ(θ)の対数を、以下のように決定することができる。
【０１２１】
【数７】
【０１２２】 次いで、有効帯域幅が以下によって与えられる。
【０１２３】
【数８】
【０１２４】 式(13)によって記載した関数Fを使用して、次いで有効帯域幅を、以下の数学
的表現に従って決定することができる。
【０１２５】
【数９】
【０１２６】 別法として、ガウス確率密度関数f(x)を仮定することができる。この場合、有
効帯域幅ρeが以下のように記載される。
【０１２７】
【数１０】
【０１２８】 ただし、この場合、αはガウス分布の標準偏差を表す。ERのρパラメータがこの
ときρmに設定され、かつ式(13)によって与えられた関数Fが採用される場合、有
効帯域幅ρeは式(20)によって概算的に与えられる。すなわち、ERをトラフィッ
クストリームに組み込む結果として、ある所定の時間について強制的にゼロにさ
れる出力トラフィックが生じるので、ERから出力されたトラフィックの有効帯域
幅ρeが、式(20)によって記載されたトラフィックの近似値である。しかし、こ
の近似値は、実際のネットワークにおいて真の利益を提供するために十分正確で
ある。
【０１２９】 この実施例では、どれほどの量の帯域幅をネットワーク管理アドミニストレー
タによって、QoS要件をリクエストする新しいユーザに割り振ることができるか
を考察することにおいて、式(19)における関係を、有効帯域幅ρe(θ)を計算す
るために使用することができる。この所望された有効帯域幅を、ネットワークに
おいて使用可能な帯域幅に対してチェックすることができ、これを使用可能なネ
ットワーク帯域幅記憶に従って、新しいユーザに割り振るか、あるいは割り振ら
ないことができる。これにより、定量的コネクションアドミッションコントロー
ル手順が確立される。
【０１３０】 さらなる実施例は、以下のようにシェーパとして使用されたエントロピーレギ
ュレータの使用を強調する。ユーザは、ダウンストリームネットワークノードへ
の33kbit/sのリンクを有し、このノードは、Bビットを有する33kbit/sの出力レ
ートのFIFOバッファを有する。ユーザが、2×10-4に等しい、このノードの対数P
対バッファ占有量のプロットにおける傾きによってパラメータ化されたQoSを指
定することを選択した場合、ユーザはシェーパのパラメータをα=2×10-4および
ρ=33kbit/sと設定する。
【０１３１】 この構成では、ユーザがネットワークに(すなわち、ダウンストリームノード
に)伝送しているトラフィックに関わらず、適合パケットが、対数P対バッファ占
有量のプロットにおける傾き2×10-4によって特徴付けられた有限バッファ占有
量を生じる結果となる。図9(調整前)および図10(調整後)のプロットは、この結
果のシミュレーションを示す。図10における曲線904は、特定のバッファ占有量(
横座標によって表す)が超えられる確率(縦座標によって表す)を示す。オーバー
フローの低い確率で動作することが望ましく、これはバッファがオーバーフロー
する場合にトラフィックが損なわれるからである。
【０１３２】 別法として、ダウンストリームネットワークノードがバッファサイズBを有す
るが、ユーザが、ビットが廃棄されないであろう確率Pを指定することを選択し
た場合、ユーザはαを以下の数式から計算する。
【０１３３】 α=-log(1-P)/B (22) たとえば、バッファサイズが8000ビットであり、ユーザが99%の「ロスなし」
の確率を指定した場合、5.7×10-4のαが選択される。
【０１３４】 ネットワークがERと、その後に続く、出力レートρTを有するバッファを含む
ネットワーク要素からなる場合、パケットjについてのエンドツーエンド遅延ス
ペクトルdjの確率を以下のように決定することができる。
【０１３５】 P(dj≧x)≦e-αρx (23) ただし(x≧0)である。
【０１３６】 パケットがネットワークを通過するときにパケットによって経験された伝送お
よび伝播遅延が、無視されていることに留意されたい。すべてが同じQoS要件(す
なわち、同じα)を有するN個のソースの集約はまた、下方リンク容量ρTが以下
の不等式を満たすとすれば、同じエンドツーエンド遅延スペクトルも有する。
【０１３７】
【数１１】
【０１３８】 ERについてのより高度な使用を想定することができる。詳細には、フロー毎に
保証されたレートのスケジューリングアルゴリズムがダウンストリームノードに
おいて配備された場合、上の式を使用して、すべてが異なるQoS仕様をリクエス
トしている多数のユーザ用の遅延スペクトルを決定することができる。
【０１３９】 エントロピーレギュレータの効力を強調するため、上の実施例では、エントロ
ピーレギュレータのρパラメータがρ=1/αに設定される。次いでERが、密接な
近似値まで、3kbit/sの持続レートを有する指数分布である出力レートについて
の確率密度関数を生じる。次いで、有効帯域幅ρe=Λ(θ)/θが約4.6kbit/sとな
るように決定され、これはθ=10-4によってパラメータ化されたQoSを得るためで
ある。この結果は、エントロピーレギュレータ構成の使用によって得られる効率
を示す。
【０１４０】 必要とされたQoSを提供するために、式(19)を直接使用したネットワークディ
メンジョニングは、結果として、図7Aおよび7Bに示した構成を使用して必要とさ
れた帯域幅より約50%高い帯域幅を予約する結果となる。さらに、図7Aおよび7B
の構成は、それにもかかわらず、必要とされたQoSを提供するために十分な帯域
幅を提供する。したがって、図7Aおよび7Bにおいて開示された構成は、式(19)に
おける(理論上の)モデルの直接使用を介して帯域幅の節約を実施する。
【０１４１】 有効帯域幅解析を、図7A、7B、8Aおよび8Bにおいて示した構成におけるいかな
る分布関数Fについても使用することができる。しかし、上の考察における例示
を容易にするため、指数分布に対応する関数が使用されている(式(13)による)。
【０１４２】 エントロピーレギュレータをTBRの代わりに使用する利点を要約すると、エン
トロピー調整されたフローのための遅延スペクトルについての式が、パラメータ
ρおよびσを有するトークンバケットレギュレータを通過されたフローについて
の類似の式と、以下のように比較される。
【０１４３】
【数１２】
【０１４４】 パケットがネットワークを通過するときにパケットによって経験された伝送お
よび伝播遅延は、この比較では無視されている。TBRがERの代わりに使用される
とき、遅延スペクトルに関してユーザが使用可能である情報はない。その代わり
に、決定論的な最悪の場合の遅延のみが、パケットのエンドツーエンド遅延に起
因する可能性がある。さらに、TBRからの出力パケットは、一般にはマルコフ過
程によって記載することができず、このような所定のエントロピー限界を出力ト
ラフィックに課すことはできない。したがって、有効帯域幅理論をTBRの出力に
定量的な様式において適用することはできない。
【０１４５】 TBRのもう1つの欠点は、ERに関して、ERと比較されたとき、追加のパケット遅
延を受ける可能性があることである。
【０１４６】 図11は、パケットトラフィックのエントロピー調整の方法を、従来の汎用コン
ピュータシステム600を使用してどのように実施することができるかを示し、こ
こでは図7A、7B、8Aおよび8Bのプロセスをソフトウェアとして実施することがで
き、これはコンピュータシステム600内で実行するアプリケーションプログラム
などである。詳細には、パケットトラフィックのエントロピー調整の方法に関係
するプロセスステップは、コンピュータによって実行されるソフトウェアにおけ
る命令によって実施される。ソフトウェアを2つの別々の部分に分割することが
でき、一方の部分は、パケットトラフィックのエントロピー調整を実行するため
のものであり、もう一方の部分は、後者とユーザの間のユーザインターフェイス
を管理するためのものである。ソフトウェアをコンピュータ可読媒体に格納する
ことができ、これにはたとえば以下に記載する記憶装置が含まれる。ソフトウェ
アがコンピュータへコンピュータ可読媒体からロードされ、次いでコンピュータ
によって実行される。このようなソフトウェアまたはコンピュータプログラムを
その上に記録しているコンピュータ可読媒体は、コンピュータプログラム製品で
ある。コンピュータプログラム製品をコンピュータにおいて使用することにより
、記載した構成によるパケットトラフィックのエントロピー調整のための有利な
装置が実施されることが好ましい。
【０１４７】 コンピュータシステム600は、コンピュータモジュール601、キーボード602お
よびマウス603などの入力デバイス、プリンタ615および表示デバイス614を含む
出力デバイスを含む。変調復調装置(モデム)トランシーバデバイス616がコンピ
ュータモジュール601によって、たとえば電話回線621または他の機能媒体を介し
て接続可能な通信ネットワーク620との通信のために使用される。モデム616を使
用して、インターネット、およびローカルエリアネットワーク(LAN)または広域
ネットワーク(WAN)など、他のネットワークシステムへのアクセスを得ることが
できる。
【０１４８】 コンピュータモジュール601は通常、少なくとも1つの処理装置605、たとえば
半導体ランダムアクセスメモリ(RAM)および読み取り専用メモリ(ROM)から形成さ
れたメモリユニット606、ビデオインターフェイス607、および、キーボード602
およびマウス603およびオプショナルでジョイスティック(例示せず)用のI/Oイン
ターフェイス613を含む入出力(I/O)インターフェイス、およびモデム616用のイ
ンターフェイス608を含む。記憶装置609が設けられ、これは通常ハードディスク
ドライブ610およびフロッピー(登録商標)ディスクドライブ611を含む。磁気テー
プドライブ(例示せず)も使用することができる。CD-ROMドライブ612は通常、不
揮発性のデータのソースとして設けられる。コンピュータモジュール601のコン
ポーネント605から613は通常、相互接続されたバス604を介して、当業者には知
られているコンピュータシステム600のオペレーションの従来のモードの結果と
なる方法において通信する。実施形態を実施することができるコンピュータの実
施例には、IBM-PCおよびその互換物、Sun Sparcstation、または、それから発展
させられた同様のコンピュータシステムが含まれる。
【０１４９】 通常、実施形態のアプリケーションプログラムは、ハードディスクドライブ61
0上に存在し、プロセッサ605によるその実施において読み取られ、制御される。
プログラムおよびネットワーク620から取り出されたいかなるデータの中間記憶
領域も、半導体メモリ606を使用して、場合によってはハードディスクドライブ6
10と協調して実施することができる。いくつかの例では、アプリケーションプロ
グラムをユーザに供給し、CD-ROMまたはフロッピー(登録商標)ディスク上で符号
化し、かつ対応するドライブ612または611を介して読み取ることができ、あるい
は別法として、ユーザによってネットワーク620からモデムデバイス616を介して
読み取ることができる。なおさらに、ソフトウェアをコンピュータシステム600
に他のコンピュータ可読媒体からロードすることもでき、これには磁気テープ、
ROMまたは集積回路、光磁気ディスク、コンピュータモジュール601と別のデバイ
スの間の無線または赤外線伝送チャネル、PCMCIAカードなどのコンピュータ可読
カード、eメール伝送およびwebサイトに記録された情報を含むインターネットお
よびイントラネットなどが含まれる。前述は単に関連コンピュータ可読媒体の例
示的なものでしかない。他のコンピュータ可読媒体を、本発明の範囲および精神
から逸脱することなく実施することができる。
【０１５０】 図12は、パケットトラフィックのエントロピー調整の方法を、専用プロセッサ
システム1200を使用してどのように実施することができるかを示し、ここでは図
7A、7B、8Aおよび8Bのプロセスをソフトウェアとして実施することができ、これ
はコンピュータシステム1200内で実行するアプリケーションプログラムなどであ
る。詳細には、パケットトラフィックのエントロピー調整の方法に関係するプロ
セスステップは、プロセッサによって実行されるソフトウェアにおける命令によ
って実施される。ソフトウェアを2つの別々の部分に分割することができ、一方
の部分は、パケットトラフィックのエントロピー調整を実行するためのものであ
り、もう一方の部分は、後者とユーザの間のユーザインターフェイスを管理する
ためのものである。ソフトウェアをコンピュータ可読媒体に格納することができ
、これにはたとえば以下に記載する記憶装置が含まれる。ソフトウェアがコンピ
ュータへコンピュータ可読媒体からロードされ、次いでコンピュータによって実
行される。このようなソフトウェアまたはコンピュータプログラムをその上に記
録しているコンピュータ可読媒体は、コンピュータプログラム製品である。コン
ピュータプログラム製品をコンピュータにおいて使用することにより、記載した
構成によるパケットトラフィックのエントロピー調整のための有利な装置が実施
されることが好ましい。
【０１５１】 プロセッサシステム1200は、コンピュータモジュール1220、タッチスクリーン
1228およびペン1234などの入力デバイス、およびタッチスクリーン1228を含む表
示デバイスを含む。トラフィックインターフェイス1214がプロセッサモジュール
1220によって、矢印1204によって示す1つまたは複数のトラフィックストリーム
を通信ネットワーク1202から受信するため、かつ、矢印1210によって示す出力ト
ラフィックストリームを通信ネットワーク1202に送信するために使用される。矢
印1210によって示す出力トラフィックストリームは、所定のエントロピー限界を
課せられるようにされる。トラフィックインターフェイス1214を使用して、イン
ターネット、およびローカルエリアネットワーク(LAN)または広域ネットワーク(
WAN)など、他のネットワークシステムへのアクセスを得ることができる。
【０１５２】 プロセッサモジュール1220は通常、少なくとも1つの処理装置1226、たとえば
半導体ランダムアクセスメモリ(RAM)および読み取り専用メモリ(ROM)から形成さ
れたメモリユニット1232、タッチスクリーン1228およびペン1234のためのI/Oイ
ンターフェイス1230、およびトラフィックインターフェイス1214を含む。記憶装
置1222が設けられ、これは通常読み取り専用メモリ(ROM)メモリモジュール1218
を含む。さらにI/Oインターフェイス1212が設けられて、入力パラメータ、すな
わちライン1206上で入力される確率傾きパラメータα、およびライン1208上で入
力される平均出力レートパラメータρの入力が可能にされる。プロセッサモジュ
ール1220のコンポーネント1212、1214、1218、1226および1230は通常、相互接続
されたバス1224を介して、当業者には知られているプロセッサシステム1220のオ
ペレーションの従来のモードの結果となる方法において通信する。この構成を実
施することができるプロセッサシステムの実施例には、ネットワークカードおよ
びJava(登録商標)バーチャルマシンが含まれる。
【０１５３】 通常、この構成のアプリケーションプログラムはメモリ1232に存在し、プロセ
ッサ1226によるその実施において読み取られ、制御される。プログラム、ならび
にネットワーク1202から取り出された調整されるパケットトラフィックの中間記
憶領域は、記憶装置1222を使用して実施することができる。いくつかの例では、
アプリケーションプログラムをユーザに供給し、フラッシュカード1218上で符号
化することができ、あるいは別法として、プロセッサモジュール1220によってネ
ットワーク1202からモデムデバイス(図示せず)を介して読み取ることができる。
なおさらに、ソフトウェアをプロセッサシステム1220に他のコンピュータ可読媒
体(図示せず)からロードすることもでき、これには磁気テープ、ROMまたは集積
回路、光磁気ディスク、プロセッサモジュール1220と別のデバイスの間の無線ま
たは赤外線伝送チャネル、PCMCIAカードなどのコンピュータ可読カード、および
、eメール伝送およびwebサイトに記録された情報を含むインターネットおよびイ
ントラネットなどが含まれる。前述は単に関連コンピュータ可読媒体の例示的な
ものでしかない。他のコンピュータ可読媒体を、本発明の範囲および精神から逸
脱することなく実施することができる。
【０１５４】 パケットトラフィックのエントロピー調整の方法を別法として、パケットトラ
フィックのエントロピー調整の機能または副機能を実行する1つまたは複数の集
積回路など、専用ハードウェアにおいて実施することができる。このような専用
ハードウェアは、グラフィックプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、または、
1つまたは複数のマイクロプロセッサおよび関連付けられたメモリを含むことが
できる。
【０１５５】 (産業上の利用可能性) 上記から、本発明の実施形態が遠隔通信およびコンピュータネットワーク産業
に利用可能であることは明らかである。
【０１５６】 前述は本発明のいくつかの実施形態のみを記載し、修正および/または変更を
これらの実施形態に、本発明の範囲および精神から逸脱することなく行うことが
でき、これらの実施形態は例示的であり、制限的なものではない。
【０１５７】 たとえば、エントロピーレギュレータをアクティブなプログラマブルネットワ
ークにおいて使用することができ、ここではフィードバックメカニズムによりエ
ンドユーザが、所望のサービス品質を達成するために、エントロピー調整パラメ
ータをリアルタイムで調節することができる。ネットワークは、これらの場合、
動的に応答し、有効帯域幅プロセスを使用して、適切なネットワークリソースを
決定かつ割り振り、それにより、現在および目標帯域幅の間の差によって必要と
された差分帯域幅を割り振る。
【０１５８】 エントロピーレギュレータはまた、Diffserv Domain(Internet Engineering T
ask Force(IETF)の文献RFC2474、RFC2475、RFC2597およびRFC2598を参照)の一端
で挙動集約トラフィックコンディショナ(behavioural aggregate traffic condi
tioner)として使用することもできる。Diffservに関連したERの詳細な使用は、A
TM-コールアドミッションコントロールのセットアップとは幾分異なるが、その
下にあるERの主な使用は同じものとなる。
【０１５９】 ERの手法を、ATMネットワークにおいて見られるものなどのネットワーク搬送
固定長パケット、および、インターネットプロトコル(IP)ネットワークにおいて
見られるものなどの可変長パケットに等しく適用することができる。
【０１６０】 例示を容易にするため、記載したERは単純なFIFOスケジューリングメカニズム
209(図2を参照)と共に使用されている。このタイプのスケジューリングは、すべ
てのフローが同じQoSパラメータを使用して調整されているとすれば、個々のフ
ローのQoS要件に対応することができる。異なるQoS要件を有するフローが集約さ
れる場合、マルチプレクサ、および他のダウンストリームネットワークノードは
、重み付き均等化キューイング(Weighted Fair Queuing)など、より高度なスケ
ジューリングアルゴリズムを配備しなければならない。しかし、エントロピーレ
ギュレータの使用およびオペレーションは記載したものと同じままである。
【０１６１】
【表２】
【０１６２】
【表３】
【０１６３】
【表４】
【０１６４】
【表５】
【０１６５】
【表６】
【０１６６】
【表７】
【０１６７】
【表８】
【図面の簡単な説明】
【図１】 ネットワーク内かつネットワークに渡るサービス品質(QoS)モデルを示す図で
ある。
【図２】 トラフィックの集約および調整のための構成を示す図である。
【図３】 従来技術のトークンバケットレギュレータを示す図である。
【図４】 ネットワークにおけるユーザ量/性能曲線を示す図である。
【図５】 エントロピーシェーパの1つの構成を示す図である。
【図６】 エントロピーポリサの1つの構成を示す図である。
【図７Ａ】 図5のシェーパのための方法ステップの流れ図を示す図である。
【図７Ｂ】 図5のシェーパのための方法ステップの流れ図を示す図である。
【図８Ａ】 図6のポリサのための方法ステップの流れ図を示す図である。
【図８Ｂ】 図6のポリサのための方法ステップの流れ図を示す図である。
【図９】 未調整のTCP/IPトラフィックを示す図である。
【図１０】 図5のシェーパによる調整後の、図9に示すトラフィックを示す図である。
【図１１】 その上においてエントロピーレギュレータの構成を実施することができる汎用
コンピュータの概略ブロック図である。
【図１２】 その上においてエントロピーレギュレータの構成を実施することができる専用
プロセッサの概略ブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ロバート アンダーソン マラニー オーストラリア 2071 エヌエスダブリュ ー イースト キララ イーストゲート アベニュー 31 (72)発明者 テレンス マイケル ポール パーシバル オーストラリア 2066 エヌエスダブリュ ー レーン コーブ ローン アベニュー ３ (72)発明者 ピーター グリン ロジャース オーストラリア 2119 エヌエスダブリュ ー ビークロフト チャップマン アベニ ュー 67 Ｆターム(参考） 5K030 HA08 KA02 LC02 LC09 LC13

Claims (64)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力パケットトラフィックをシェーピングする方法であって
    、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するステップと、 前記パラメータに基づいて、前記入力パケットトラフィックの伝送を制約して
    、それにより、所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィックを生
    成するステップとを含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記決定するステップの前に、 前記確率密度関数のタイプを選択するさらなるステップを含むことを特徴とす
    る、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記選択されたタイプの前記確率密度関数から導出される確
    率分布関数が、前記決定するステップと共に評価され、それにより前記制約パラ
    メータの前記決定が可能となることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記選択されたタイプの前記確率密度関数から導出される確
    率分布関数が前記決定するステップの前に評価され、それにより前記制約パラメ
    ータの前記決定が可能となることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記評価された確率分布関数が制約パラメータ値のルックア
    ップテーブルとして構成され、前記決定するステップは、 前記ルックアップテーブルから、前記制約パラメータ値のうち、前記入力パケ
    ットトラフィックの特性に合致する最小のものを選択するサブステップと、 前記最小の制約パラメータ値を前記ルックアップテーブルから削除するサブス
    テップとを含むことを特徴とする、請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記ルックアップテーブルが、ある期間の後、元の状態にリ
    フレッシュされることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記確率密度関数が指数関数であることを特徴とする、請求
    項1に記載の方法。
  8. 【請求項８】 パケットトラフィックシェーパであって、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するように構成された決定手段
    と、 前記パラメータに基づいて、前記制約手段に入力されたトラフィックの伝送を
    制約して、それにより、所定のエントロピー限界を有する出力トラフィックを生
    成するように構成された制約手段とを含むことを特徴とするパケットトラフィッ
    クシェーパ。
  9. 【請求項９】 前記確率密度関数のタイプを選択するように構成された選択
    手段をさらに含むことを特徴とする、請求項8に記載のパケットトラフィックシ
    ェーパ。
  10. 【請求項１０】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの決定と共に実行されるように構成
    された導出手段をさらに含むことを特徴とする、請求項9に記載のパケットトラ
    フィックシェーパ。
  11. 【請求項１１】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの決定の前に実行されるように構成
    された導出手段をさらに含むことを特徴とする、請求項9に記載のパケットトラ
    フィックシェーパ。
  12. 【請求項１２】 前記導出された確率分布関数が制約パラメータ値のルック
    アップテーブルとして構成され、前記決定手段は、 前記ルックアップテーブルから、前記制約パラメータ値のうち、前記入力パケ
    ットトラフィックの特性に合致する最小のものを選択するように構成された選択
    手段と、 前記最小の制約パラメータ値を前記ルックアップテーブルから削除するように
    構成された削除手段とを含むことを特徴とする、請求項11に記載のパケットトラ
    フィックシェーパ。
  13. 【請求項１３】 前記ルックアップテーブルを、ある期間の後、元の状態に
    リフレッシュするように構成されたリフレッシュ手段をさらに含むことを特徴と
    する、請求項12に記載のパケットトラフィックシェーパ。
  14. 【請求項１４】 前記確率密度関数が指数関数であることを特徴とする、請
    求項8に記載のパケットトラフィックシェーパ。
  15. 【請求項１５】 入力パケットトラフィックをシェーピングする装置のため
    のプログラムを格納するためのコンピュータ可読メモリ媒体であって、前記プロ
    グラムは、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するための決定ステップのため
    のコードと、 前記パラメータに基づいて、前記入力パケットトラフィックの伝送を制約して
    、それにより、所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィックを生
    成するための制約ステップのためのコードとを含むことを特徴とする、コンピュ
    ータ可読メモリ媒体。
  16. 【請求項１６】 前記確率密度関数のタイプを選択するための選択ステップ
    のためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項15に記載のコンピュータ
    可読メモリ媒体。
  17. 【請求項１７】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの決定と共に実行されるようにする
    ための導出ステップのためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項16に
    記載のコンピュータ可読メモリ媒体。
  18. 【請求項１８】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの決定の前に実行されるようにする
    ための導出ステップのためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項16に
    記載のコンピュータ可読メモリ媒体。
  19. 【請求項１９】 前記導出された確率分布関数が制約パラメータ値のルック
    アップテーブルとして構成され、前記決定ステップのための前記コードは、 前記ルックアップテーブルから、前記制約パラメータ値のうち、前記入力パケ
    ットトラフィックの特性に合致する最小のものを選択するための選択ステップの
    ためのコードと、 前記最小の制約パラメータ値を前記ルックアップテーブルから削除するための
    削除ステップのためのコードとを含むことを特徴とする、請求項18に記載のコン
    ピュータ可読メモリ媒体。
  20. 【請求項２０】 前記ルックアップテーブルを、ある期間の後、元の状態に
    リフレッシュするためのリフレッシュステップのためのコードをさらに含むこと
    を特徴とする、請求項19に記載のコンピュータ可読メモリ媒体。
  21. 【請求項２１】 前記確率密度関数が指数関数であることを特徴とする、請
    求項15に記載のコンピュータ可読メモリ媒体。
  22. 【請求項２２】 入力パケットトラフィックをシェーピングする装置のため
    のコンピュータプログラムであって、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するための決定ステップのため
    のコードと、 前記パラメータに基づいて、前記入力パケットトラフィックの伝送を制約して
    、それにより、所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィックを生
    成するための制約ステップのためのコードとを含むことを特徴とするコンピュー
    タプログラム。
  23. 【請求項２３】 前記確率密度関数のタイプを選択するための選択ステップ
    のためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項22に記載のコンピュータ
    プログラム。
  24. 【請求項２４】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの決定と共に実行されるようにする
    ための導出ステップのためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項23に
    記載のコンピュータプログラム。
  25. 【請求項２５】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの決定の前に実行されるようにする
    ための導出ステップのためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項23に
    記載のコンピュータプログラム。
  26. 【請求項２６】 前記導出された確率分布関数が制約パラメータ値のルック
    アップテーブルとして構成され、前記決定ステップのための前記コードは、 前記ルックアップテーブルから、前記制約パラメータ値のうち、前記入力パケ
    ットトラフィックの特性に合致する最小のものを選択するための選択ステップの
    ためのコードと、 前記最小の制約パラメータ値を前記ルックアップテーブルから削除するための
    削除ステップのためのコードとを含むことを特徴とする、請求項25に記載のコン
    ピュータプログラム。
  27. 【請求項２７】 前記ルックアップテーブルを、ある期間の後、元の状態に
    リフレッシュするためのリフレッシュステップのためのコードをさらに含むこと
    を特徴とする、請求項26に記載のコンピュータプログラム。
  28. 【請求項２８】 前記確率密度関数が指数関数であることを特徴とする、請
    求項22に記載のコンピュータプログラム。
  29. 【請求項２９】 入力パケットトラフィックをポリシングする方法であって
    、前記方法は、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するステップと、 前記パラメータに基づいて前記入力パケットトラフィック内の適合するパケッ
    トにタグを付け、それにより出力パケットトラフィックを生成し、タグ付けされ
    たパケットが、所定のエントロピー限界を有するポリシングされたトラフィック
    ストリームを含むステップとを含むことを特徴とする方法。
  30. 【請求項３０】 前記決定するステップの前に、 前記確率密度関数のタイプを選択するさらなるステップを含むことを特徴とす
    る、請求項29に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記選択されたタイプの前記確率密度関数から導出される
    確率分布関数が、前記決定するステップと共に評価され、それにより前記制約パ
    ラメータの前記決定が可能となることを特徴とする、請求項30に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記選択されたタイプの前記確率密度関数から導出される
    確率分布関数が、前記決定するステップの前に評価され、それにより前記制約パ
    ラメータの前記決定が可能となることを特徴とする、請求項30に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記評価された確率分布関数が制約パラメータ値のルック
    アップテーブルとして構成され、前記決定するステップは、 前記ルックアップテーブルから、前記制約パラメータ値のうち、前記入力パケ
    ットトラフィックの特性に合致する最小のものを選択するサブステップと、 前記最小の制約パラメータ値を前記ルックアップテーブルから削除するサブス
    テップとを含むことを特徴とする、請求項32に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記ルックアップテーブルが、ある期間の後、元の状態に
    リフレッシュされることを特徴とする、請求項33に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記確率密度関数が指数関数であることを特徴とする、請
    求項29に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 パケットトラフィックポリサであって、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するように構成された決定手段
    と、 前記パラメータに基づいてタグ付け手段に適合するトラフィック入力内のパケ
    ットにタグを付け、それにより出力トラフィックを生成し、タグ付けされたパケ
    ットが、所定のエントロピー限界を有するポリシングされたトラフィックストリ
    ームを含むように構成されたタグ付け手段とを含むことを特徴とするパケットト
    ラフィックポリサ。
  37. 【請求項３７】 前記確率密度関数のタイプを選択するための選択手段をさ
    らに含むことを特徴とする、請求項36に記載のパケットトラフィックポリサ。
  38. 【請求項３８】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの前記決定と共に実行されるように
    構成された導出手段をさらに含むことを特徴とする、請求項37に記載のパケット
    トラフィックポリサ。
  39. 【請求項３９】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの前記決定の前に実行されるように
    構成された導出手段をさらに含むことを特徴とする、請求項37に記載のパケット
    トラフィックポリサ。
  40. 【請求項４０】 前記評価された確率分布関数が制約パラメータ値のルック
    アップテーブルとして構成され、前記決定手段は、 前記ルックアップテーブルから、前記制約パラメータ値のうち、前記入力パケ
    ットトラフィックの特性に合致する最小のものを選択するように構成された選択
    手段と、 前記最小の制約パラメータ値を前記ルックアップテーブルから削除するように
    構成された削除手段とを含むことを特徴とする、請求項39に記載のパケットトラ
    フィックポリサ。
  41. 【請求項４１】 前記ルックアップテーブルを、ある期間の後、元の状態に
    リフレッシュするように構成されたリフレッシュ手段をさらに含むことを特徴と
    する、請求項40に記載のパケットトラフィックポリサ。
  42. 【請求項４２】 前記確率密度関数が指数関数であることを特徴とする、請
    求項36に記載のパケットトラフィックポリサ。
  43. 【請求項４３】 入力パケットトラフィックをポリシングする装置のための
    プログラムを格納するためのコンピュータ可読メモリ媒体であって、前記プログ
    ラムは、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するための決定ステップのため
    のコードと、 前記パラメータに基づいて前記入力パケットトラフィック内の適合するパケッ
    トにタグを付け、それにより出力パケットトラフィックを生成し、タグ付けされ
    たパケットが、所定のエントロピー限界を有するポリシングされたトラフィック
    ストリームを含むようにするためのタグ付けステップのためのコードとを含むこ
    とを特徴とする、コンピュータ可読メモリ媒体。
  44. 【請求項４４】 前記確率密度関数のタイプを選択するための選択ステップ
    のためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項43に記載のコンピュータ
    可読メモリ媒体。
  45. 【請求項４５】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの前記決定と共に実行されるように
    するための導出ステップのためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項
    44に記載のコンピュータ可読メモリ媒体。
  46. 【請求項４６】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの前記決定の前に実行されるように
    するための導出ステップのためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項
    44に記載のコンピュータ可読メモリ媒体。
  47. 【請求項４７】 前記評価された確率分布関数が制約パラメータ値のルック
    アップテーブルとして構成され、前記決定ステップのための前記コードは、 前記ルックアップテーブルから、前記制約パラメータ値のうち、前記入力パケ
    ットトラフィックの特性に合致する最小のものを選択するための選択ステップの
    ためのコードと、 前記最小の制約パラメータ値を前記ルックアップテーブルから削除するための
    削除ステップのためのコードとを含むことを特徴とする、請求項46に記載のコン
    ピュータ可読メモリ媒体。
  48. 【請求項４８】 前記ルックアップテーブルを、ある期間の後、元の状態に
    リフレッシュするためのリフレッシュステップのためのコードをさらに含むこと
    を特徴とする、請求項47に記載のコンピュータ可読メモリ媒体。
  49. 【請求項４９】 前記確率密度関数が指数関数であることを特徴とする、請
    求項43に記載のコンピュータ可読メモリ媒体。
  50. 【請求項５０】 入力パケットトラフィックをポリシングする装置のための
    コンピュータプログラムであって、 確率密度関数に依存する制約パラメータを決定するための決定ステップのため
    のコードと、 前記パラメータに基づいて前記入力パケットトラフィック内の適合するパケッ
    トにタグを付け、それにより出力パケットトラフィックを生成し、タグ付けされ
    たパケットが、所定のエントロピー限界を有するポリシングされたトラフィック
    ストリームを含むようにするためのタグ付けステップのためのコードとを含むこ
    とを特徴とする、コンピュータプログラム。
  51. 【請求項５１】 前記確率密度関数のタイプを選択するための選択ステップ
    のためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項50に記載のコンピュータ
    プログラム。
  52. 【請求項５２】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの前記決定と共に実行されるように
    するための導出ステップのためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項
    51に記載のコンピュータプログラム。
  53. 【請求項５３】 確率分布関数を前記選択されたタイプの前記確率密度関数
    から導出し、前記導出は前記制約パラメータの前記決定の前に実行されるように
    するための導出ステップのためのコードをさらに含むことを特徴とする、請求項
    51に記載のコンピュータプログラム。
  54. 【請求項５４】 前記評価された確率分布関数が制約パラメータ値のルック
    アップテーブルとして構成され、前記決定ステップのための前記コードは、 前記ルックアップテーブルから、前記制約パラメータ値のうち、前記入力パケ
    ットトラフィックの特性に合致する最小のものを選択するための選択ステップの
    ためのコードと、 前記最小の制約パラメータ値を前記ルックアップテーブルから削除するための
    削除ステップのためのコードとを含むことを特徴とする、請求項53に記載のコン
    ピュータプログラム。
  55. 【請求項５５】 前記ルックアップテーブルを、ある期間の後、元の状態に
    リフレッシュするためのリフレッシュステップのためのコードをさらに含むこと
    を特徴とする、請求項54に記載のコンピュータプログラム。
  56. 【請求項５６】 前記確率密度関数が指数関数であることを特徴とする、請
    求項50に記載のコンピュータプログラム。
  57. 【請求項５７】 ネットワークノードへの提案された追加の入力パケットト
    ラフィックストリームのアドミッションを制御する方法であって、前記ノードは
    前の入力パケットトラフィックストリーム、および、関連付けられた最大帯域幅
    を有するリンク上で搬送された出力パケットトラフィックストリームを有し、前
    記方法は、 前記前のストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合、
    前記前の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する所定のエントロ
    ピー限界を有するようにシェーピングするステップと、 前記提案されたストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない
    場合、前記提案された追加の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応
    する所定のエントロピー限界を有するようにシェーピングするステップと、 前記前のトラフィックストリームおよび前記提案された追加のトラフィックス
    トリームのための、対応する等価帯域幅を決定するステップと、 前記前のトラフィックストリームおよび前記提案された追加のトラフィックス
    トリームの前記対応する等価帯域幅の和が前記最大帯域幅を超えない場合、前記
    提案された追加のトラフィックストリームを許可するステップとを含むことを特
    徴とする方法。
  58. 【請求項５８】 ネットワークノードへの提案された追加の入力パケットト
    ラフィックストリームのアドミッションを制御するように構成されたコネクショ
    ンアドミッションコントローラであって、前記ノードは前の入力パケットトラフ
    ィックストリーム、および、関連付けられた最大帯域幅を有するリンク上で搬送
    された出力パケットトラフィックストリームを有し、前記コントローラは、 前記前のストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合、
    前記前の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する所定のエントロ
    ピー限界を有するようにシェーピングするように構成された第1のシェーピング
    手段と、 前記提案されたストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない
    場合、前記提案された追加の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応
    する所定のエントロピー限界を有するようにシェーピングするように構成された
    第2のシェーピング手段と、 前記前のトラフィックストリームおよび前記提案された追加のトラフィックス
    トリームのための、対応する等価帯域幅を決定するように構成された決定手段と
    、 前記前のトラフィックストリームおよび前記提案された追加のトラフィックス
    トリームの前記対応する等価帯域幅の和が前記最大帯域幅を超えない場合、前記
    提案された追加のトラフィックストリームを許可するように構成されたアドミッ
    ション手段とを含むことを特徴とする、コネクションアドミッションコントロー
    ラ。
  59. 【請求項５９】 ネットワークノードへの提案された追加の入力パケットト
    ラフィックストリームのアドミッションを制御する装置のためのプログラムを格
    納するための、コンピュータ可読メモリ媒体であって、前記ノードは前の入力パ
    ケットトラフィックストリーム、および、関連付けられた最大帯域幅を有するリ
    ンク上で搬送された出力パケットトラフィックストリームを有し、前記プログラ
    ムは、 前記前のストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合、
    前記前の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する所定のエントロ
    ピー限界を有するようにシェーピングするための第1のシェーピングステップの
    ためのコードと、 前記提案されたストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない
    場合、前記提案された追加の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応
    する所定のエントロピー限界を有するようにシェーピングするための第2のシェ
    ーピングステップのためのコードと、 前記前のトラフィックストリームおよび前記提案された追加のトラフィックス
    トリームのための、対応する等価帯域幅を決定するための決定ステップのための
    コードと、 前記前のトラフィックストリームおよび前記提案された追加のトラフィックス
    トリームの前記対応する等価帯域幅の和が前記最大帯域幅を超えない場合、前記
    提案された追加のトラフィックストリームを許可するための許可ステップのため
    のコードとを含むことを特徴とする、コンピュータ可読メモリ媒体。
  60. 【請求項６０】 ネットワークノードへの提案された追加の入力パケットト
    ラフィックストリームのアドミッションを制御する装置のためのコンピュータプ
    ログラムであって、前記ノードは前の入力パケットトラフィックストリーム、お
    よび、関連付けられた最大帯域幅を有するリンク上で搬送された出力パケットト
    ラフィックストリームを有し、前記プログラムは、 前記前のストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない場合、
    前記前の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応する所定のエントロ
    ピー限界を有するようにシェーピングするための第1のシェーピングステップの
    ためのコードと、 前記提案されたストリームが対応する所定のエントロピー限界を有していない
    場合、前記提案された追加の入力パケットトラフィックストリームを、前記対応
    する所定のエントロピー限界を有するようにシェーピングするための第2のシェ
    ーピングステップのためのコードと、 前記前のトラフィックストリームおよび前記提案された追加のトラフィックス
    トリームのための、対応する等価帯域幅を決定するための決定ステップのための
    コードと、 前記前のトラフィックストリームおよび前記提案された追加のトラフィックス
    トリームの前記対応する等価帯域幅の和が前記最大帯域幅を超えない場合、前記
    提案された追加のトラフィックストリームを許可するための許可ステップのため
    のコードとを含むことを特徴とする、コンピュータプログラム。
  61. 【請求項６１】 パケットトラフィックストリームに割り振られた現在の帯
    域幅を調節して、それにより所望のサービス品質を達成する方法であって、前記
    方法は、 前記所望のサービス品質を満たすために、前記トラフィックストリームによっ
    て必要とされた目標等価帯域幅を決定するステップと、 前記現在の帯域幅および前記目標等価帯域幅に依存する差分帯域幅を決定する
    ステップと、 前記差分帯域幅に基づいて、確率分布関数を決定するステップと、 前記確率分布関数に基づいて、前記パケットトラフィックストリームの伝送を
    制約し、それにより(i)所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィ
    ックを生成し、(ii)前記入力トラフィックストリームに前記目標等価帯域幅を割
    り振り、かつ(iii)前記所望のサービス品質を達成するステップとを含むことを
    特徴とする方法。
  62. 【請求項６２】 パケットトラフィックストリームに割り振られた現在の帯
    域幅を調節して、それにより所望のサービス品質を達成するように構成された装
    置であって、 前記所望のサービス品質を満たすために、前記トラフィックストリームによっ
    て必要とされた目標等価帯域幅を決定するように構成された第1の決定手段と、 前記現在の帯域幅および前記目標等価帯域幅に依存する差分帯域幅を決定する
    ように構成された第2の決定手段と、 前記差分帯域幅に基づいて、確率分布関数を決定するように構成された第3の
    決定手段と、 前記確率分布関数に基づいて、前記パケットトラフィックストリームの伝送を
    制約し、それにより(i)所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィ
    ックを生成し、(ii)前記入力トラフィックストリームに前記目標等価帯域幅を割
    り振り、かつ(iii)前記所望のサービス品質を達成するように構成された制約手
    段とを含むことを特徴とする装置。
  63. 【請求項６３】 パケットトラフィックストリームに割り振られた現在の帯
    域幅を調節して、それにより所望のサービス品質を達成するように構成された装
    置のためのプログラムを格納するためのコンピュータ可読メモリ媒体であって、
    前記プログラムは、 前記所望のサービス品質を満たすために、前記トラフィックストリームによっ
    て必要とされた目標等価帯域幅を決定するための第1の決定ステップのためのコ
    ードと、 前記現在の帯域幅および前記目標等価帯域幅に依存する差分帯域幅を決定する
    ための第2の決定ステップのためのコードと、 前記差分帯域幅に基づいて、確率分布関数を決定するための第3の決定ステッ
    プのためのコードと、 前記確率分布関数に基づいて、前記パケットトラフィックストリームの伝送を
    制約し、それにより(i)所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィ
    ックを生成し、(ii)前記入力トラフィックストリームに前記目標等価帯域幅を割
    り振り、かつ(iii)前記所望のサービス品質を達成するための制約ステップのた
    めのコードとを含むことを特徴とする、コンピュータ可読メモリ媒体。
  64. 【請求項６４】 パケットトラフィックストリームに割り振られた現在の帯
    域幅を調節して、それにより所望のサービス品質を達成するように構成された装
    置のためのコンピュータプログラムであって、 前記所望のサービス品質を満たすために、前記トラフィックストリームによっ
    て必要とされた目標等価帯域幅を決定するための第1の決定ステップのためのコ
    ードと、 前記現在の帯域幅および前記目標等価帯域幅に依存する差分帯域幅を決定する
    ための第2の決定ステップのためのコードと、 前記差分帯域幅に基づいて、確率分布関数を決定するための第3の決定ステッ
    プのためのコードと、 前記確率分布関数に基づいて、前記パケットトラフィックストリームの伝送を
    制約し、それにより(i)所定のエントロピー限界を有する出力パケットトラフィ
    ックを生成し、(ii)前記入力トラフィックストリームに前記目標等価帯域幅を割
    り振り、かつ(iii)前記所望のサービス品質を達成するための制約ステップのた
    めのコードとを含むことを特徴とする、コンピュータプログラム。
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