JP2005512365A - パケットベースのコンピュータネットワークにおいてレートシェーピングを実現する方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
Description
Current_RateN=(1−Gain)・Current_RateN−1+Gain・BytesN
ここで、tN+1=tN+Δt
この場合、Current_RateNは、N番目のサンプリング・インターバルにおけるEWMAであり、Current_RateN−1は、N−1番目のサンプリング・インターバルにおけるEWMAであり、BytesNは、N番目のサンプリング・インターバル中にディスパッチされたバイト数であり、各サンプリング・インターバルはΔtの期間を有する。Gainが、本質的に低パスフィルタ動作であるものの時間定数(つまり周波数応答)を制御する。バッファからのパケットのディスパッチに使用する際に、Current_RateNが事前定義した所望レート(Desired_Rateと呼ばれる)よりも高い場合には、パケットはディスパッチされない。Current_RateNがDesired_Rate未満である場合には、パケットはディスパッチされる。バッファからのパケットのディスパッチを制御するアルゴリズムは、従来技術において次式で表される。
If(Current_RateN>Desired_Rate)
No packets dispatched
else
Packets dispatched
Current_Rate=Previous_Rate+(Wa・C−Wb・Previous_Rate)
この場合、Cはカレントサイクル中にディスパッチされたビット数を表し、WaとWbは重量である。上記の公式を使用する場合には、次の計算サイクルのPrevious_Rateを、一つ前の計算サイクルで算出したCurrent_Rateに設定することができる。ある実施形態では、WaはNc及びΔtの関数であり、この場合、Δtはサンプリング・インターバルであり、Ncはサンプリング・インターバルの定数である。より詳細には、WaはWa=1/(Nc・Δt)と定義できる。ある実施形態では、WbはNcの関数である。より詳細には、WbはWb=1/Ncと定義できる。
Current_Error=Previous_Error+(Current_Rate−Desired_Rate)
この場合、Current_Rateは上記の公式に従って計算される。パケット・バーストの大きさは、Current_Errorに最小閾値を確立し、また、Current_Errorが該閾値未満に低下した場合に、Current_Errorを該閾値に調整することで制御できる。上記のエラー表式を用いる場合、次の計算サイクルのPrevious_Errorを、1つ前の計算サイクルで算出したCurrent_Errorに設定する。ある実施形態では、Current_Errorがゼロ未満、又はゼロと等しい場合に、パケットの流れは許可され、Current_Errorがゼロよりも大きい場合に、パケットの流れは許可されない。本発明は、パケットベースのトラフィックの流れを制御する方法及びシステムにおいて実現することができる。この方法及びシステムは、レートシェーピング又はレート制限に使用することができ、また、ユーザが提供したInitial_Rate、Desired_Rate、Nc、Δtの入力パラメータを調整することで、アルゴリズムのパフォーマンス特徴を容易に調整することが可能である。
RateN・N・Δt=RateN−1・(N−1)・Δt+CN
したがって、RateNを次式のとおり帰納的に表すことができ、
RateN=RateN−1+Wa・CN−Wb・RateN−1
この場合、重量Wa及びWbが以下のとおり定義され、
Current_Rate=Previous_Rate+[Wa・C−Wb・Previous_Rate]
この場合、Current_RateがRateNに関連し、Previous_RateがRateN−1に関連し、Wa及びWbがNcを用いて計算され、Cが、最新のサンプリング・インターバルの最中に伝送されたビット数に関連した実伝送情報である。
ResidueN=RateN−Desired_Rate
と表される。
N番目のサンプリング・インターバルにおける総留数は、ここでは次式のとおり表される。
Current_Residue=Previous_Residue+(Current_Rate−Desired_Rate)
この場合、Current_Rateは上述のように計算され、Previous_Residueは最後のサンプリング・インターバルにおける総留数に関連し、Desired_Rateはユーザ入力として得られる。
//Rate Shaping Algorithm:Executes every Δt.
//PartI:Update Rate and Residue:
Current_Rate=Previous_Rate+Wa・C−Wb・Previous_Rate;
Current_Residue=Previous_Residue+(Current_Rate−Desired_Rate);
//PartII:Update the Switch:
If(Current_Residue<=0)Switch_Control=1;
else Switch_Control=0;
Previous_Rate=Current_Rate;
Previous_Residue=Current_Residue;
//Modified Rate Shaping Algorithm:Executes every Δt.
//PartI:Update Rate and Residue:
Current_Rate=Previous_Rate+Wa・C−Wb・Previous_Rate;
If(Current_Rate<Initial_Rate)Current_Rate=Initial_Rate;
Current_Residue=Previous_Residue+(Current_Rate−Desired_Rate);
If(Current_Residue<0)Current_Residue=0;
//PartII:Update the Switch:
If(Current_Residue=0)Switch_Control=1;
else Switch_Control=0;
Previous_Rate=Current_Rate;
Previous_Residue=Current_Residue;
Wa・C≒(C<<Wra)
したがって、この乗算演算が左シフト演算に減少する。
Previous_Rate・Wb≒(Previous_Rate>>Wrb)
したがって、乗算演算が右シフト演算に減少する。
//Hardware Implementation of Rate Shaping Algorithm:Executes every Δt.
//PartI:Update Rate and Residue:
Current_Rate=Previous_Rate+((C<<ACCURACY)<<Wra)−(Previous_Rate>>Wrb);
If(Current_Rate<Initial_Rate)Current_Rate=Initial_Rate;
Current_Residue=Previous_Residue+(Current_Rate−Desired_Rate);
If(Current_Residue<0)Current_Residue=0;
//PartII:Update the Switch:
If(Current_Residue=0)Switch_Control=1;
else Switch_Control=0;
Previous_Rate=Current_Rate;
Previous_Residue=Current_Residue;
Claims (55)
- 所望レートを満たすべく、パケットベースのトラフィックの流れを制御する方法であって、
リンク上にあるパケットベースのトラフィックのカレントレートを、移動平均として計算し;
前記算出したカレントレートと前記所望レートの間の総エラー数を計算し;
前記算出した総エラー数に応じて、パケットを流すことが可能であるか否かを決定する方法。 - 前記パケットを流すことができるか否かの決定において、前記総エラー数がエラー閾値未満である場合にはパケットの流れを許可し、前記総エラー数が前記エラー閾値よりも高い場合にはパケットの流れを許可しない、請求項1に記載の方法。
- 前記パケットを流すことができるか否かの決定において、前記総エラー数がゼロ未満又はゼロと等しい場合にはパケットの流れを許可し、前記総エラー数がゼロよりも大きい場合にはパケットの流れを許可しない、請求項1に記載の方法。
- 前記パケットを流すことができるか否かの決定において、前記総エラー数が、取得したトラフィックのレートが所望レート未満であることを示す場合にはパケットの流れを許可し、前記総エラー数が、取得したトラフィックのレートが所望レートよりも高いことを示す場合にはパケットの流れを許可しない、請求項1に記載の方法。
- さらに、前記カレントレートの最小値を確立し、前記カレントレートが最小値未満である場合に前記カレントレートの値を調整する、請求項1に記載の方法。
- さらに、前記総エラー数の最小値を確立し、前記総エラー数が前記最小値未満である場合に前記総エラー数の値を調整する、請求項1に記載の方法。
- さらに、
前記カレントレート及び前記総エラー数の最小値を確立し;
前記カレントレートが前記カレントレートの前記最小値未満である場合に、前記カレントレートの値を調整し;
前記総エラー数が前記総エラー数の前記最小値未満である場合に、前記総エラー数の値を調整する、請求項1に記載の方法。 - 前記カレントレートが、前記リンクに関連した実トラフィック情報を用いて計算される、請求項1に記載の方法。
- 前記カレントレート及び前記総エラー数が計算され、パケットを流すことができるか否かの決定が各サイクルについて繰り返され、各Δtについて1つのサイクルが発生する、請求項1に記載の方法。
- 前記カレントレートが重み付き移動平均として計算される、請求項1に記載の方法。
- 前記カレントレートが次のとおり計算され:
Current_Rate=Previous_Rate+(Wa・C−Wb・Previous_Rate);
この場合、Cはビット数、Wa及びWbは重量を表す、請求項10に記載の方法。 - 次の計算サイクルの前記Previous_Rateが、先行の計算サイクルで算出したCurrent_Rateに設定される、請求項11に記載の方法。
- WaがNc及びΔtの関数であり、Δtがサンプリング・インターバルであり、Ncが前記サンプリング・インターバルの数である、請求項11に記載の方法。
- WaがWa=1/(Nc・Δt)として定義され、Δtはサンプリング・インターバルであり、Ncは前記サンプリング・インターバルの数である、請求項11に記載の方法。
- 前記WbがNcの関数であり、Ncはサンプリング・インターバルの数である、請求項11に記載の方法。
- WbがWb=1/Ncとして定義され、Ncはサンプリング・インターバルの数である、請求項11に記載の方法。
- さらに、Initial_Rateを確立し、前記Current_Rateが前記Initial_Rateを下回る場合に、前記Current_Rateを前記Initial_Rateに調整する、請求項11に記載の方法。
- 前記総エラー数が、
Current_Error=Previous_Error+(Current_Rate−Desired_Rate)
として計算される、請求項11に記載の方法。 - さらに、前記Current_Errorの最小閾値を確立し、前記Current_Errorが前記閾値を下回る場合に、前記Current_Errorを前記閾値に調整する、請求項18に記載の方法。
- 次の計算サイクルのための前記Previous_Errorが、先行する計算サイクルにおいて算出したCurrent_Errorに設定される、請求項18に記載の方法。
- 前記Current_Errorがゼロ未満又はゼロと等しい場合にはパケットの流れを許可し、前記Current_Errorがゼロよりも大きい場合にはパケットの流れを許可しない、請求項18に記載の方法。
- さらに、前記パケットを流すことができるか否かの決定に応じて、スイッチのオン・オフを切り替える、請求項1に記載の方法。
- 所望レートを満たすべく、入力リンクと出力リンクの間のパケットベースのトラフィックの流れを制御するシステムであって、
前記入力リンクと前記出力リンクの間を接続するスイッチを備え、前記スイッチが、前記スイッチをオンにすると、前記入力リンクから前記出力リンクへのトラフィックの流れを可能にし、前記スイッチをオフにすると、パケットの流れを許可せず;
前記スイッチを制御するべく接続したレートシェーピング論理をさらに備え、前記レートシェーピング論理が;
前記入力リンクと出力リンクのうちの一方上に流れるパケットベースのトラフィックのカレントレートを移動平均として計算する手段と;
前記算出したカレントレートと前記所望レートの間の総エラー数を計算する手段と;
前記算出した総エラー数に応じて、パケットを前記出力リンクに流すことができるか否かを決定する手段とを含む、システム。 - 前記パケットを流すことができるか否かの決定において、前記総エラー数がエラー閾値未満である場合にはパケットの流れを許可し、前記総エラー数が前記エラー閾値よりも高い場合にはパケットの流れを許可しない、請求項23に記載のシステム。
- 前記パケットを流すことができるか否かの決定において、前記総エラー数がゼロ未満又はゼロと等しい場合にはパケットの流れを許可し、前記総エラー数がゼロよりも大きい場合にはパケットの流れを許可しない、請求項23に記載のシステム。
- 前記パケットを流すことができるか否かの決定において、前記総エラー数が、取得したトラフィックのレートが所望レート未満であることを示す場合にはパケットの流れを許可し、前記総エラー数が、取得したトラフィックのレートが所望レートよりも高いことを示す場合にはパケットの流れを許可しない、請求項23に記載のシステム。
- 前記レートシェーピング論理が、前記カレントレートの最小値を確立するための、また、前記カレントレートが該最小値未満である場合に、前記カレントレートの値を調整するための論理を含む、請求項23に記載のシステム。
- 前記レートシェーピング論理が、前記総エラー数の最小値を確立するための、また、前記総エラー数が該最小値未満である場合に、前記総エラー数の値を調整するための論理を含む、請求項23に記載のシステム。
- 前記レートシェーピング論理が、
前記カレントレート及び前記総エラー数の最小値を確立するため;
前記カレントレートが該最小値未満である場合に、前記カレントレートの値を調整するため;
前記総エラー数が該最小値未満である場合に、前記総エラー数の値を調整するための論理を含む、請求項23に記載のシステム。 - 前記カレントレートが、前記入力リンクと出力リンクの一方に関連した実トラフィック情報を用いて計算される、請求項23に記載のシステム。
- 前記カレントレート及び前記総エラー数が計算され、前記リンクからパケットを流すことができるか否かの決定が各サイクルについて繰り返され、各Δtについて1つのサイクルが発生する、請求項23に記載のシステム。
- 前記カレントレートが重み付き移動平均として計算される、請求項23に記載のシステム。
- 前記カレントレートが次のとおり計算され:
Current_Rate=Previous_Rate+(Wa・C−Wb・Previous_Rate);
この場合、Cはビット数し、Wa及びWbは重量を表す、請求項23に記載のシステム。 - 次の計算サイクルの前記Previous_Rateが、先行の計算サイクルで算出したCurrent_Rateに設定される、請求項33に記載のシステム。
- WaがNc及びΔtの関数であり、Δtがサンプリング・インターバルであり、Ncが前記サンプリング・インターバルの数である、請求項33に記載のシステム。
- WaがWa=1/(Nc・Δt)として定義され、Δtがサンプリング・インターバルであり、Ncが前記サンプリング・インターバルの数である、請求項33に記載のシステム。
- WbがNcの関数であり、Ncがサンプリング・インターバルの数である、請求項33に記載のシステム。
- WbがWb=1/Ncとして定義され、Ncがサンプリング・インターバルの数である、請求項33に記載のシステム。
- 前記レートシェーピング論理がさらに、Initial_Rateを確立するため、また、前記Current_Rateが前記Initial_Rateを下回る場合に、前記Current_Rateを前記Initial_Rateに調整するための論理を含む、請求項33に記載のシステム。
- 前記総エラー数が、
Current_Error=Previous_Error+(Current_Rate−Desired_Rate)
として計算される、請求項33に記載のシステム。 - 前記レートシェーピング論理がさらに、前記Current_Errorの最小閾値を確立するため、また、前記Current_Errorが前記閾値を下回る場合に、前記Current_Errorを前記閾値に調整するための論理を含む、請求項40に記載のシステム。
- 前記次の計算サイクルが、先行の計算サイクルで算出したCurrent_Errorに設定される、請求項40に記載のシステム。
- 前記Current_Errorがゼロ未満又はゼロと等しい場合にはパケットの流れを許可し、前記Current_Errorがゼロよりも大きい場合にはパケットの流れを許可しない、請求項40に記載のシステム。
- さらに、前記リンクからパケットを流すことができるか否かの決定に応じて、スイッチのオン・オフを切り替える、請求項23に記載のシステム。
- 所望レートを満たすべく、バッファから出力リンク上へと流れるパケットベースのトラフィックの流れを制御する方法であって、
前記出力リンク上にあるパケットベースのトラフィックのカレントレートを、移動平均として計算し;
前記算出したカレントレートと前記所望レートの間の総エラー数を計算し;
前記算出した総エラー数に応じて、前記バッファから該出力リンク上へのパケットをディスパッチできるか否かを決定する方法。 - 前記バッファからのパケットをディスパッチできるか否かの決定において、前記総エラー数がエラー閾値未満である場合にはパケットのディスパッチを許可し、前記総エラー数が前記エラー閾値よりも高い場合には前記バッファからのパケットのディスパッチを許可しない、請求項45に記載の方法。
- 前記バッファからパケットをディスパッチできるか否かの決定において、前記総エラー数がゼロ未満又はゼロと等しい場合には前記バッファからのパケットのディスパッチを許可し、前記総エラー数がゼロよりも大きい場合には前記バッファからのパケットのディスパッチを許可しない、請求項45に記載の方法。
- 前記バッファからパケットをディスパッチできるか否かの決定において、前記総エラー数が、取得したトラフィックのレートが前記所望レート未満であることを示す場合には前記バッファからのパケットのディスパッチを許可し、前記総エラー数が、前記取得したトラフィックのレートが所望レートよりも高いことを示す場合には前記バッファからのパケットのディスパッチを許可しない、請求項45に記載の方法。
- さらに、前記カレントレートの最小値を確立することで、パケット・バーストの大きさを制御し、前記カレントレートが前記カレントレートに確立した最小値未満である場合に、前記カレントレートの値を調整する、請求項45に記載の方法。
- さらに、前記総エラー数の最小値を確立することで、パケット・バーストの大きさを制御し、前記総エラー数が前記総エラー数に確立した値未満である場合に、前記総エラー数の値を調整する、請求項45に記載の方法。
- さらに、
前記カレントレート及び前記総エラー数の最小値を確立し;
前記カレントレートが前記カレントレートに確立した最小値未満である場合に、前記カレントレートの値を調整することで、パケット・バーストの大きさを制御し;
前記総エラー数が前記総エラー数に確立した最小値未満である場合に、前記総エラー数の値を調整することで、前記パケット・バーストの大きさを制御する、請求項45に記載の方法。 - 前記カレントレートが次のとおり計算され、
Current_Rate=Previous_Rate+(Wa・C−Wb・Previous_Rate);
この場合、Cはビット数、Wa及びWbは重量を表す、請求項45に記載の方法。 - さらに、Initial_Rateを確立し、前記Current_Rateが前記Initial_Rateを下回る場合に、前記Current_Rateを前記Initial_Rateに調整する、請求項52に記載の方法。
- 前記総エラー数が、
Current_Error=Previous_Error+(Current_Rate−Desired_Rate)
として計算される、請求項52に記載の方法。 - さらに、前記Current_Errorの最小閾値を確立し、前記Current_Errorが前記閾値を下回る場合に、前記Current_Errorを前記閾値に調整する、請求項54に記載の方法。
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