JP2006525704A - 優先順位によるフレームの分類方法 - Google Patents

Abstract

優先順位によるフレームの分類方法において、ＯＳＩレベル２のパケットのフレームを個々にそのコンテンツにより異なる優先順位に分類することを可能にする。この方法は一組の規則と補助規則を適用することに基づき、各フレームのコンテンツを解析するとともに、その解析のファンクションとして該フレームに優先順位を割り当てることで、元の位置、目的地、レベル３のデータストリーム、さらに高レベルのアプリケーション、ＩＰのＴｏＳなどの更に高レベルの優先順位の任意の種類の分類により、パケットの任意の要素のファンクションとして、即ち、標準または専有の優先プロトコルのファンクションとして、配信の質または配信の等級を提供するシステムの構築を可能にする。更に、例えば、ＴＣＰパケット用の１つの階層やＵＤＰパケット用の他の異なる１つの階層など、状態により１組の優先順位または他の優先順位を割り当てることを可能とするために、優先順位の異なる階層構造の設計を可能にしている。

Description

この明細書の発明の名称で記載しているように、本発明は、優先順位によるフレームの分類処理手順に関する。本発明の処理手順は、通信用に使用される物理媒体とは無関係に通信システムに適用可能である。

本発明の処理手順の主な特徴は、パケットのコンテンツ（内容）、位置、その長さを特定することなく、そのコンテンツによりパケットの優先順位を決定できる包括的な通信システムを示すことを可能にすることである。この特徴は、プロトコル、サイズ、任意のヘッダの任意のフィールド、及び専有のデータコンテンツまたは任意の専有プロトコルによってさえ優先順位付けすることができるので、非常に大きな融通性を持たせることを可能にしていることである。優先順位のレベル数は所望な数まで大きくすることができる。また、供給源を少ししか必要としない簡単なシステムである。

現今では、遠距離通信システムに対する多くの応用技術は、例えば、最大の待ち（潜在）時間、最大パケット損失等に関して、物理媒体からの何らかの保証を必要としている。大多数の通信システムはパケット交換システムに基づくものであり、該パケット交換システムは、上記のようなパラメータを有する通信線において特定の配信の質が保証されることを可能にする機構をあまり備えていない。データストリームを種々のレベルで順位付けすること、または供給源の保留を可能にする益々多くの機構が出現している。

異なる優先順位でデータパケットを分類し、物理媒体へのアクセスの仲介において、これらの優先順位を適用するシステムが遅れて実現されるような標準の包括的なシステムは存在していない。多くの製造業者は優先順位を割り当てるための規則体系を使用しているが、それらは公知のプロトコルに固定された体系であり、そのため融通性がない。例えば、ＣＩＳＣＯは、プロトコル（ｉｐ，ａｒｐ等であろうとなかろうと）のファンクションとして、（既知のプロトコルの場合は）ポートのファンクションとして、入力インターフェースのファンクションとして、待ち行列のサイズのファンクションとして、または上記の組合せのファンクションとして、プロトコルを用いている。即ち、優先順位は固定された既知の規則であり、パケットのコンテンツを考慮することはほとんど無く、（ただ、プロトコルなどのパラメータを参照するだけであり、他のフィールドを参照する可能性はない）。更に、優先順位の数は限定されている。例えば、ＣＩＳＣＯの場合は（高位、中位、低位、零位）の４つである。

他の特許システムでは、待ち時間、パケットサイズ及び他の方法に関してストリームの種類を判定し、ストリームごとに識別子を割り当てることが開示されている（例えば、「コンピュータネットワークにおける優先データストリームの自動決定の方法及びシステム」という名称の米国特許６，３６３，４２９号公報の３−ＣＯＭ参照）。

本発明の処理手順の利点は、パケットのコンテンツ、位置、パケットの長さを特定することなく、パケットのコンテンツに基づいてパケットの優先順位を決定することができる包括的なシステムの作成を可能にしていることである。これにより、パケットは、プロトコル、サイズ、任意のヘッダの任意のフィールド及び専有のデータコンテンツまたは任意のプロトコルによってさえ優先順位付けできるので、大きな融通性が得られる。優先順位レベルの数は所望の数まで増やすことができる。更に、供給源を少しか必要しない簡単なシステムである。

上記目的を達成するとともに上記課題を解決するために、本発明は、配信等級を区別して送信を行う任意の通信システムを構成するための、優先順位によるフレームの分類処理手順より成る方法であり、ここでフレームは、ヘッダとテール部を含むＯＳＩ構造のレベル２のパケットより構成されるものとする。この処理手順は複数の規則を適用することにより特徴づけられ、ここで、各フレームのコンテンツを解析し、該フレームにその解析のファンクションとしての優先順位を割り当てるために、各規則は、各規則間では独立した優先順位の複数の補助規則（サブルール）に関連づけられている。

これら規則および関連する優先順位の補助規則は、予め設定されたある順序で適用される。規則の適用は、対象フレーム上での転移により指定されたある位置のフレーム内の特別な既知のビットパターンを検索することにより行われる。この比較処理は満足される場合または満足されない場合がある。規則が満足される場合は、その特別な規則と関連した優先順位の補助規則が適用される。規則の評価が否定的な場合は、予め設定された順序で下記の規則が評価される。

優先順位の補助規則の適用は、各補助規則に対して、フレームの規定位置内の一組のビットと優先順位パターンを比較することにより行われる。比較が満足される場合は、比較処理において使用された優先順位パターンと関連した優先順位が対象フレームに割り当てられる。もし比較結果が優先順位の補助規則のいずれの優先順位パターンでも満足されない場合は、フレームには欠如した優先順位が選択的に割り当てられるか、または、予め設定された順序で下記の規則が判定される。
満足されるシステムの規則が存在しない場合は、欠如優先順位が割り当てられる。

優先順位により順序づけされた待ち行列と組み合わせたこの処理手順を用いたことによる主な利点は、内部メモリ源の効果的な管理と優先順位による通信の分化である。更に、それは、比較、転移、及び物理資源を殆ど必要としないマスクに基づく非常に簡単な処理手順である。それはまた、多数の構成、即ち、規則と補助規則により、通信の種類による優先順位付け、フレームの種類、プロトコル、元のＭＡＣ（媒体アクセス制御）、目的地ポート等による優先順位付けの多数の構成を可能とする融通性のある処理手順でもある。更なる利点としては、優先順位付けがパケット（また、データ）の任意の点におけるパケットのコンテンツに基づいて行えるので、高レベルの専有優先順位のシステムを構築することができることである。

以下、この明細書の理解とその肝要部の形成を更に容易にするために、本発明の目的を限定するのではなく、図示的に示すためのいくらかの図面を含む。

本発明の実施例について、図面で使用した参照番号を用いて以下に説明する。図１は２個の規則と各規則につき８個の補助規則を有する例に対する規則及び補助規則の適用工程を示す概略図である。図２は本発明の処理手順を実行するシステムの使用例を示すブロック図である。

この方式の実施の形態では、処理手順は伝送媒体として電気回路網を用いた通信システムに適用される。

図２は、電気配線上でデータ伝送するための可能なＯＳＩレベル２のシステムを示している。この図では、参照番号（２５）は、（例えば、ローカルエリアネットワークのセグメントから、または、目的地装置から）レベル２のブロック（２８）へ入力する外部入力を示し、（２６）はシステムの（プロセッサの）内部入力を示し、（２７）は電気回路網からの入力である。ブロック（２８）はルート設定などのレベル２に適した処理を行う。これらの処理は、パケットを、優先順位により順序づけされていない（不規則な）外部出力（２９）、システムのプロセッサへの出力（３０）、または電気回路網への出力（３２）内に配置し、この場合は、パケットは優先順位により待ち行列内で順序付けされる。本発明の処理手順を用いた分類要素（３１）は、優先順位で順序付けされたこれら待ち行列（３２）の前段階に配置されている。他のブロックは、出力待ち行列において優先順位によりパケットを順序づけするために分類器で得られる優先順位を用いている。

即ち、一旦パケットが内部メモリ内に記憶されてしまうと、システムで処理された各パケットは、対応する出力ポートに関する決定を行うために、厳密な意味でのルート設定モジュール（２８）により処理される。行き先が電気配線に向かう出力部である場合は、パケットを適当な待ち行列内に配置する前に、分類器（３１）で処理する。

分類器が対応する優先順位を獲得すると、分類器はパケットをパケットの目的地の待ち行列に送信する。他のブロックはパケットの優先順位を適当に処理する必要があり、待ち行列が常に優先順位を有するために作成されているとの条件で、優先順位を用いた待ち行列のどの位置で、各新パケットが最上位の優先順位のパケットが最初に待ち行列を出るように導入されようとしているかを判定する。混雑した状況では、内部供給源が欠如しているためにパケットが無視されねばならないと判定されると、優先順位を備える待ち行列では、無視されるパケットはいつも無視される最下位優先順位のものとなるであろう。待ち行列において新しいパケットがすでに存在するパケットよりも高い優先順位を有している場合は、この高い優先順位の新パケットのための場所を確保するために、最下位の優先順位のパケットは待ち行列から取り出される。

分類器はある規則によりパケットの優先順位を決定する。本実施の形態の例では、記述を簡単にするために２個の規則が使用されている（ただし、その個数は制限される必要はない）。第１番目に、どの規則を特にパケットに適用するかが決定され、そしてその規則により優先順位が算出される。

どの規則を適用するかについての決定が、パターン、転移及びマスクにより行われる。即ち、あるパターンがパケットのある位置で探索される。いずれかの規則に対して一致することがあれば、それが適用する規則であり、一致がない場合は、パケットは優先順位の割り当てが欠如される。

どの規則を適用するのかについて判別されると、その規則の優先順位を検索する。優先順位を決定するために、新たな転移と新たなビットマスクを得るが、このときの例によれば、８通りの異なるパターンが存在する。適合するパターンは優先順位割当ベクトルでの位置を規定する。即ち、各パターンは優先順位と関連づけられている（ただし、固定したやり方ではなく、２通りのパターンがそれらに関連した同じ優先順位を有してもよい）。優先順位のパターンが一致するものがある場合は、関連した優先順位は該対象パケットに割り当てられ、いずれのパターンも一致しない場合は、優先順位のパケットへの割り当ては欠如となる。

この例では、規則の使用は蓄積されず、第１の規則が適用されるものの一致するパターンがない場合は、それは第２の規則では検索されず、その代わりに欠如優先順位が直接に適用される。しかし、他のオプションとしては、規則の補助規則が適用されない場合は、補助規則は以後の規則において引き続き検索される。

記載の処理手順を図１に示す。参照番号（０）は全ての転移に対する元の位置（原点）を定義している。参照番号（１）、（２）、（３）はパケットの部分であり、（１）は電気配線により伝送されるパケットのヘッダであり、（２）はレベル２のヘッダであり、（３）はパケットのデータである。矢印（４）は第１の規則に対する転移を示し、（５）は規則を満足するためにその転移における検索しなければならないパターンであり、（６）は、比較処理においてパケットとパターンの両方に適用されるビットマスクである。

この規則が満足されない場合は、後続の１つの規則が渡され、他の１つの転移（７）、もう１つのパターン（８）、及びもう１つのマスク（９）を有するようになる。

第１の規則が満足される場合は、それはその規則の補助規則の（１０）で示す転移中に求められ、補助規則（１４）のマスクを適用し、補助規則（１１）、（１２）乃至（１３）のパターンが比較される。パターン（１１）が一致した場合は、パケットは（１５）で示す優先順位を有し、パターン（１２）が一致した場合は、パケットは優先順位（１６）を有し、同様に、以下、引き続いて、優先順位（１７）、（１８）、…を有する。

満足されるのが第２の規則である場合は、優先順位（２４）等々を後続して割り当てるために、（１９）で示す転移と（２３）で示すマスクが適用されて、補助規則（２０）、（２１）乃至（２２）のパターンと比較する必要がある。

このような方法で、例えば、大きな融通性と優先順位の異なる表を異なる種類の通信に適用できるようにするものである。そこで、例えば、第１の規則はそれが包含するプロトコルの種類に対して、以下のようにしてレベル３のヘッダ内を検索することが設定される。即ち、当業者に公知のＴＣＰ／ＩＰ規格により発生されたレベル４の通信であるＴＣＰ通信が、ＴｏＳのコンテンツ、通話の種類、ＩＰ規格のヘッダに属するフィールドの１つであるフィールドにより優先順位付けされる。即ち、第１の規則の優先順位の方式は、ＩＰヘッダのそのフィールド内を検索し、一方、上記ＴＣＰ／ＩＰ規格によるレベル４の通信であるＵＤＰ通信は、他のフィールドまたはデータ内のなにかに後続して優先順位付けされ、即ち、第２の規則は、ＵＤＰの種類を検索し、第２の規則の優先順位のシステムは他のフィールドまたはデータ内の優先順位を検索する。

規則及び補助規則の適用工程の一例を示す概略図である。 本発明の処理手順を実行するシステムの使用例を示すブロック図である。

符号の説明

０ 元の位置、 ２ パケットヘッダ、 ３ パケットデータ、 ４，７，１０，１９ 転移、 ５，８，１１，１２，１３，２０，２１，２２ パターン、 ６，９，１４，２３ マスク、 １５，１６，１７，１８ 優先順位

Claims (10)

1. 配信の等級を区別して送信するシステムを構成するための優先順位によるフレームの分類処理方法であって、前記フレームは、ヘッダとテール部を含む、ＯＳＩ構造のレベル２のパケットを有し、該方法は複数の規則を適用し、各規則を各規則間で独立した優先順位の複数の補助規則と関連づけることで、各フレームのコンテンツを解析するとともに、該解析のファンクションとして優先順位を前記フレームに割り当てることを特徴とする方法。
2. 前記複数の規則と、各規則ごとに関連づけられた優先順位の補助規則とが、予め設定された順序により適用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 各規則の適用は、対象フレーム上での転移により指定された位置における前記フレーム内の特別な既知のビットパターンを検索することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. ある規則に付与された優先順位の補助規則は、その時点でフレーム上で有効であると評価された前記規則が満足されたときに、適用されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. その時点でフレーム上で有効であると評価された前記規則が満足されない場合は、前記予め設定された順序で次に続く規則が評価されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記優先順位の補助規則の適用は、各補助規則に対して、前記フレームの規定された位置での一組のビットと優先順位パターンとを比較することを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. ある優先順位パターンと関連づけられた優先順位は、該優先順位パターンとの比較が前記優先順位の補助規則の１つにおいて満足されたときに、前記フレームに割り当てられることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記優先順位の補助規則の優先順位パターンはいずれも満足されものがない場合は、前記フレームには欠如した優先順位が割り当てられることを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記優先順位の補助規則の優先順位パターンはいずれも満足されものがない場合は、前記予め設定された順序で次に続く規則が判定用に回されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
10. 前記規則はいずれも満足されものがない場合は、欠如した優先順位が割り当てられることを特徴とする請求項９に記載の方法。
    

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