JP2004328753A - ネットワークにおけるサービス品質の暗黙的弁別のための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ネットワークのフローのパケット20を処理する装置は、優先順位アルゴリズムを用いるフェアキューイングに従ってキュー内のパケットをスケジューリングするためのスケジューリング手段28を備える。
【選択図】 図2
Description
・ネットワークは、可能であれば必要なリソースを割り当てる(受け入れ制御)。
・送信されたトラフィックを進入時に監視し、それがあらかじめ提供された記述に一致することを確認するか、割り当てられたリソースをWFQタイプのスケジューリングで監視する。
・輻輳が発生した場合にすべてのコールで性能が低下する。
・データトラフィックと競合するリアルタイムコールでパケットの損失や遅延を制御できない。
・とりわけユーザに悪意がある場合に生じる、不公正な帯域幅分配。
・過剰仕様でサービス品質を保証するにはコストがかかる。
・固定料金では、ユーザトラフィックの変動が激しい場合に、十分な投資利潤を保証しつつ公正な価格を設定することは困難である。
・トラフィックの量に応じた課金には、その輻輳に対する感受性ゆえ(失われたパケットの再生)、そして最低レベルの品質に応じることができず進行中のコールが中断される可能性があるため、疑問が残る。
・進入時にチェックできるパラメータを使用して(典型的には高い可変ビットレートを有する)コールのトラフィックを簡潔に記述することが実際には不可能であることが判明している。
・予約は複雑であり、シグナリングプロトコルを必要とし、さらに各コールのパラメータ(“状態”)を含むデータベースを維持すること、そしてスケジューリング機構を使用することが必要になる。
・呼が取るべきパスが指定されない場合、予約の概念は不明確になる(特にDiffservアーキテクチャの場合の異なる目的地に向かうトラフィックフロー集合の予約、IP配信の不安定さ、等)。
・厳格なサービス品質の保証にはリソースの点でコストがかかる(例えばIntservの保証サービス等で)。
・ユーザが自らのトラフィックを過剰に見積もるという事実を補償するために一般的に用いられる過剰予約は、現実の保証の不在を招く。
課金は問題をはらむ。過剰予約の場合は、(トラフィック取り決めの)トラフィックパラメータに基づく料金が、実際に送信されるトラフィックの量に左右されるコールのコストに直結しない。厳格保証の場合には、予約されるリソース(帯域幅、メモリ)に関係する料金が法外に高くなるおそれがある。
・データトラフィックについて、定量可能で検証可能なサービス品質保証がない。
・コールのパスが固定されない場合、リアルタイムトラフィックのサービス品質は保証できない。
・トラフィックの単位を等級とユーザによって管理するのは煩雑なままである(SLA管理、ポリシーサーバ、トラフィックパラメータの伝達、その他)。
・低優先順位等級のトラフィックは、ベストエフォートアーキテクチャにおけるトラフィックと同じ欠点を被る(輻輳が発生した場合の性能破綻、悪意のあるユーザに対する保護の不在)。
・種々のサービス等級に対する課金は問題をはらむ。価格差は必要であるが、品質に明白な差がなければユーザは納得しないであろう。
・料金とコストと間に直接的な関係がなければ、投資利潤をもたらす課金構造を定義するのは困難である。
・ECNマークに基づく課金は複雑であり、なおかつ争いを起こし得る。
・運営者Aのネットワークに加入するユーザに対し、別の運営者Bに属する下流ネットワークから来る輻輳マークについて、どのように支払を請求すればいいか?
・ECN課金収入は、適切に指定されたネットワークの投資利潤を提供しない。別の課金原理でもってその利潤を提供しなければならないならば、ECN課金は、不公正な割増金としてユーザに認識される。
・リアルタイムトラフィックとデータトラフィックとを明示的に区別するには、リアルタイムフローのピークビットレートを制御する必要がある。
・たとえ輻輳がなく、性能を低下することなくより高いビットレートのフローを受け入れることが可能であったとしても、リアルタイムフローの最大ピークビットレートを固定し、それを厳格に監視する必要がある。
・依然として、悪意あるユーザよって性能に支障をきたすおそれがある。
・(擬似TCP接続を使って使用可能帯域幅を推定するか、又は観察された損失率から)輻輳状態を測定するために提案された方法は、実施に困難をともなう。
・サービス品質のパラメータとフローあたりのトラフィックのパラメータを考慮に入れると実施が複雑になり、拡張の問題を招く。
・このアーキテクチャに関する文献では、フローのサービス品質への準拠を保証するための方法が明記されてないが、そのような方法や、とりわけ受け入れ制御の原理の定義は、提案されたアーキテクチャの効率性を決定づけるものである。
・言及したスケジューリングの形態(進入時の離間、退出時のフローあたりのWFQ)でサービス品質要求に応じるためには、それぞれのフローに特有のパラメータ(特にフローがリアルタイムフローならばGR、MR、データフローならばAR)を把握する必要がある。
・課金の問題が未解決である。
・PIFOキュー:このキューの中ではパケットがタイムスタンプの昇順で格納される。PIFOの要素は{packet、time_stamp}セットであり、packetはパケットに関する情報(フロー識別子、サイズ、格納アドレス)を指定し、time_stampは(後述するSFQアルゴリズムによって決定される)タイムスタンプである。
・PIFOキューの先頭で最後の優先パケットを識別するポインタP。ファイルの中に優先パケットがない場合はP=0(ゼロ)である。
・アクティブフローの識別子を含むflow_listと、最後のパケットのtime_stamp値にその長さを加えた値に相当するflow_time_stamp(これはSFQにおけるパケットの“終了タグ”)。
・タイムスタンプを計算するためのvirtual_timeカウンタ。
・現地時間に従うlocal_time。
・現在の測定期間中に送信される優先パケットのバイト数、すなわちpriority_bytes。
・キューが空であるか否かを指摘する論理変数silence_flag。
・サイレント期間の累積持続時間silence_time。
・現在のサイレント期間の開始時間silence_start。
・ユーザがパケットごとにフロー識別子を変更する。そうすると、保護フローのリストはすぐに飽和する。その結果、一部のフローは保護されなくなってしまうが、そうした事態が生じるのは、攻撃されたリンクで同時輻輳が起きる場合に限る。もっぱら低い確率pで、リスト30でフローが書き込まれることで、そのような攻撃のインパクトを減少する。
・ユーザが複数のフローで同じ識別子を維持する。連続するフローは、2つのパケットの間の時間が常にタイムアウトに満たないのであれば、受け入れ制御の対象とならない。並列に送出されるフローの全体のビットレートは、フェアビットレートの現在値よりも大きくならない。いずれの場合でも、他のユーザにとっての不都合は微々たるものである。
24 配信モジュール
28 スケジューリングモジュール
30 保護フローリスト
32 パケットの出発
34、36 パケットの拒絶
Claims (37)
- ネットワークリンク上のフローのパケット(20)を処理するための装置であって、
フェアビットレートに対する前記フローの着信ビットレートの解析に基づいて、且つ優先順位アルゴリズムを用いるフェアキューイングに従って、優先順位の関数としてキュー中のパケットをスケジューリングするためのスケジューリング手段(28)を備える、装置。 - 受け入れ基準に従って前記パケットの前記装置への受け入れを制御するための受け入れ制御手段(24)を更に備える、請求項1に記載の装置。
- 前記スケジューリング手段(28)は、前記受け入れ制御手段(24)に受け入れ条件データ(36)を送信する、請求項2に記載の装置。
- 前記受け入れ制御手段は、着信パケットごとに保護フローのリスト(30)を問い合わせるための手段を備える、請求項2または3に記載の装置。
- 最後のパケットが受信されてから経過した時間が閾値を超えるフローを、前記保護フローのリストから消去するための手段を更に備える、請求項4に記載の装置。
- 前記受け入れ制御手段は、前記保護フローのリストの中にないフローにパケットが属する場合に、前記受け入れ基準が満たされるか否かを判定するための手段を備える、請求項4または5に記載の装置。
- 前記受け入れ基準が満たされる場合に前記リスト(30)に新たなフローを登録するための手段を備える、請求項4〜6のいずれか一つに記載の装置。
- 前記受け入れ条件データは、
送信すべきパケットを常に有するデータフローによって達成されるビットレートを表すフェアビットレート値と、
ある期間に送信される優先順位パケットの長さの和をその期間の持続時間で割って求めた値に相当する優先順位負荷値と、
を含む、請求項2〜7のいずれか一つに記載の装置。 - 前記スケジューリング手段は、アクティブフローのリスト内にない前記キュー内のフローのパケットを優先順位パケットとして、且つ前記リスト内にすでにあるフローのパケットを非優先パケットとしてスケジューリングする、請求項1〜8のいずれか一つに記載の装置。
- 前記スケジューリング手段は、PIFOキュー内のパケットをスケジューリングする、請求項1〜9のいずれか一つに記載の装置。
- ポインタPが、前記キューの先頭で最後の優先順位パケットを識別する、請求項10に記載の装置。
- アクティブフローの識別子を含むアクティブフローのリストを使用するのに更に適し、パケットをスケジューリングするためにタイムスタンプを用いる、請求項11に記載の装置。
- フローのパケットの到着と出発の関数として、フローをアクティブフローのリストに書き込み、且つフローを該リストから消去するための手段を更に備える、請求項11に記載の装置。
- 輻輳測定手段を更に備える、請求項12または13に記載の装置。
- 現地時間と、現在の測定期間中に送信される優先順位パケットのバイト数と、この現在の測定期間中にダミーフローが送ることができるバイト数との関数として輻輳の測定を実行する、請求項14に記載の装置。
- 前記PIFOキューが空か否かを判定するための手段を備える、請求項10〜15のいずれか一つに記載の装置。
- 受け入れ制御レベルでサービスの等級を弁別するための弁別手段を更に備える、請求項1〜16のいずれか一つに記載の装置。
- 前記フローは、アドレス属性に適用されるハッシュ関数によって識別される、請求項1〜17のいずれか一つに記載の装置。
- ネットワークリンク上のフローのパケット(20)を処理する方法であって、
フェアビットレートに対する前記フローの着信ビットレートの解析に基づいて、且つ優先順位アルゴリズムを用いるフェアキューイングに従って、優先順位の関数としてキュー中のパケットをスケジューリングするためのスケジューリングステップを含む、方法。 - 前記パケット(20)を処理する装置への前記パケットの受け入れを受け入れ基準に従って制御する受け入れ制御ステップを更に含む、請求項19に記載の方法。
- 前記データ(36)の受け入れを制御するための手段(24)に向けて、受け入れ条件を送出するためのステップを更に含む、請求項20に記載の方法。
- 前記受け入れ制御ステップは、着信パケットごとに保護フローのリスト(30)を問い合わせることを含む、請求項21に記載の方法。
- 最後のパケットが受信されてから経過した時間が閾値を超えるフローが保護フローのリスト(30)から消去される、請求項22に記載の方法。
- 前記保護フローのリストの中にないフローにパケットが属する場合に前記受け入れ基準が満たされるか否かを判定するためのステップを含む、請求項22または23に記載の方法。
- 前記受け入れ基準が満たされる場合に前記リスト(30)に新たなフローを登録するステップを備える、請求項22〜24のいずれか一つに記載の方法。
- 前記受け入れ条件データは、
送信すべきパケットを常に有するデータフローによって達成されるビットレートを表すフェアビットレート値と、
ある期間に送信される優先順位パケットの長さの和をその期間の持続時間で割って求めた値に相当する優先順位負荷値と、
を含む、請求項21〜25のいずれか一つに記載の方法。 - 前記スケジューリングステップは、アクティブフローのリスト内にない前記キュー内のパケットを優先順位パケットとして、且つ前記リスト内にすでにあるフローのパケットを非優先パケットとしてスケジューリングする、請求項20〜26のいずれか一つに記載の方法。
- 前記スケジューリング手段は、PIFOキュー内のパケットをスケジューリングする、請求項20〜26のいずれか一つに記載の方法。
- ポインタPが、前記キューの先頭で最後の優先順位パケットを識別する、請求項28に記載の方法。
- 前記フローの識別子を含むアクティブフローのリストを更に使用し、パケットをスケジューリングするためにタイムスタンプを用いる、請求項29に記載の方法。
- フローのパケットの到着と出発の関数として、フローをアクティブフローのリストに書き込み、且つフローを該リストから消去するためのステップを更に含む、請求項30に記載の方法。
- 輻輳測定を更に備える、請求項30または31に記載の方法。
- 現地時間と、現在の測定期間中に送信される優先順位パケットのバイト数と、この現在の測定期間中にダミーフローが送ることができるバイト数との関数として、輻輳の測定を実行する、請求項32に記載の方法。
- 前記PIFOキューが空か否かを判定するためのステップを備える、請求項28〜33のいずれか一つに記載の方法。
- パケットの損失に関する信号をユーザに向けて送信する、請求項19〜34のいずれか一つに記載の方法。
- 受け入れ制御レベルでサービスの等級を弁別することを更に備える、請求項19〜34のいずれか一つに記載の方法。
- 複数のリンクにわたるフローの負荷分散が、前記フロー識別子の自由部分を含むアドレス属性の作用を利用して行われる、請求項19〜36のいずれか一つに記載の方法。
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