JP2008520141A - 優先して扱われるべきパケットの間接的な判断でネットワークにおいてルートするためのパケットを順序付けるための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

異なるフローに属するパケットを順序付ける方法は、前記パケットのフローに関連付けられたキューにおいて各パケットを待ち行列に入れる段階（Ｅ５８）と、循環的に処理された前記キューのそれぞれのために、前記サイクルに対する割当まで前記キューに含まれたパケットを送信する段階と、前記段階（Ｅ５８、Ｅ５６，Ｅ４８）が待ち行列に入れる前に前記パケットの優先度を判断する段階（Ｅ４０、Ｅ５４）と、前記優先パケットは、先ず、非アクティブフロー、即ちパケットが前記サイクルで受信されなかったフローの第１パケットであり、次に、前記サイクルで受信されたパケットの量が前記割当未満であるアクティブフローのパケットであり、前記判断段階（Ｅ４０、Ｅ５４）の間で優先度を有すると判断された前記サイクルパケットにおいて優先して送信する段階とを具備する。

Description

本発明の領域は、電気通信ネットワークのアーキテクチャである。

本発明は、具体的には複雑ではない、順序方法、順序装置、及びマルチサービスデータパケットルーターを目的とし、そのネットワークの各種フローに含まれたマルチサービスデータパケットがルートされるサービス品質を改善することが目的である。

それは特に、インターネットネットワークに適用する。

この明細書で使用された“フロー”の概念は例えば、２００２年Ｗｏｒｌｄ Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅの、Ｂｏｎａｌｄらによる文献“ＩＰ ｔｒａｆｆｉｃ ａｎｄ ＱｏＳ ｃｏｎｔｒｏｌ： ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｆｏｒ ａ ｆｌｏｗ−ａｗａｒｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ”において開示された“ｆｌｏｗ−ａｗａｒｅ”アーキテクチャである。

インターネットは、マルチサービスの適性を有し、広範なサービス及びアプリケーションを支援することが要請される。トラヒックの２つの主なクラスは、インターネット、即ち音声又は映像アプリケーションによって一般に生成された実時間トラヒック（フローイングトラヒックとしても知られる）と、デジタル文書の送信に相当するデータトラヒック（弾性トラヒックとしても知られる）とに区別される。実時間トラヒックは、信号の保護のための条件に相当するサービス品質条件を有し、ソースによって生成された信号を特徴付けるビットレートの変化は、信号がネットワークを通過する時に保護されなければならない。データトラヒックのサービス品質は、文書送信時間によって測定される。その時間、即ち送信の間に達成された対応する平均ビットレートは、ソースから目的地まで全体的な通信チェーンに依存する。インターネットネットワークを目的とするサービス品質は、他の場所（サーバー、ネットワーク上、ユーザー装置）でもたらされた制限を越えて任意の追加のビットレートの低減をもたらすことなく、データトラヒックに透明性を表すことができ、この場合、ネットワークは、データフローのビットレートを保護する。

インターネット公衆ネットワークは、商業コンテキストにおいてユーザークライアントに送信サービスを提供する。課金問題が故に重要である。ネットワークアーキテクチャは、ユーザーによって要求された高品質サービスの競争的な価格付けに結合されたオペレータのために投資上の見返りを提供しなければならない。

ＤＲＲ（“不足ラウンドロビン”を表す）として知られた低い複雑性（０（１）単位で、即ちフローの数から独立している）である従来の順序方法は、１９９６年６月、第４巻第３発行、第３７５〜３８５頁の、ＩＥＥＥ／ＡＣＭネットワーク上の取引“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｆａｉｒ ｑｕｅｕｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｄｅｆｉｃｉｔ ｒｏｕｎｄ ｒｏｂｉｎ”で、Ｍ．ＳＨＲＥＥＤＨＡＲ及びＧ．ＶＡＲＧＨＥＳＥによって説明されている。

ＤＲＲ順序方法は、“ラウンドロビン”原理に従って、循環様式でフローを処理することに基づく。この方法は、各フローにキューを関連付け、循環的に処理された各キューは、割当量（例えばバイトで測定されたデータの量）までパケットを各サイクルで送信することが許可される。

このＤＲＲ方法は、各種フローのパケットサイズにおいて任意の差を補償するための不足カウンタを操作することによって公平の適当な割合を確実にする。

ＤＲＲ方法の変形は、所定のフローのパケットに優先処理を関連付ける。

特に、上記文献で説明されたＤＲＲ＋方法は、“ベストエフォート”フローを損ねて、遅延に敏感なフローの優先処理を可能にする。その方法において、優先フローは、契約に従い、即ちそれらは、所定時間の間に一定量より多くのデータを送信してはならない。

出願人の名前において、文献ＦＲ２８５４２９６は、優先して処理されるべきパケットの陰関数微分法を備えた順序方法を提案し、その結果そのタイプの契約の手間を省く利益をもたらす。しかし、その文献で説明された順序方法は、“ｓｅｌｆ−ｃｌｏｃｋ ｆａｉｒ ｑｕｅｕｉｎｇ”タイプであり、０（１）単位であり、ｎは、考慮されるべきフローの数であり、一定のタイプのルーターにおけるその実行上で限定となりうる。

本発明は、上記問題を解決することを目的とする。

このために、本発明の第１の実施形態は、異なるフローに属するパケットを順序付ける方法であって
・前記パケットのフローに関連付けられたキューにおいて各パケットをキューする段階と、
・循環的に処理された前記キューのそれぞれのために、前記サイクルに対する割当量まで前記キューに含まれたパケットを送信する段階と、
・前記キューする段階の前に前記パケットの優先度を判断する段階と、
前記優先パケットは、
・先ず、非アクティブフロー、即ちパケットが前記サイクルで受信されなかったフローの第１パケットであり、
・次に、前記サイクルで受信されたパケットの量が前記割当量未満であるアクティブフローのパケットであり、
・前記判断段階の間で優先度を有すると判断された前記サイクルパケットにおいて優先して送信する段階と、を具備する。

本発明はまた、異なるストリームに属するパケットを順序付けるための装置であって、
・前記パケットのフローに関連付けられたキューにおいて各パケットをキューするための手段と、
・前記サイクルに対する割当量まで前記キューに含まれたパケットを送信するための手段を含む、循環的に前記キューのそれぞれを処理するための手段と、
・前記パケットをキューする前にパケットの優先度を判断するための手段と 、
前記優先パケットは、
・先ず、非アクティブフロー、即ちパケットが前記サイクルにおいて受信されなかったフローの第１パケットであり、
・次に、前記サイクルで受信されたパケットの量が前記割当量未満であるアクティブフローのパケットであり、
・前記判断手段によって優先度を有すると判断された前記サイクルパケットにおいて優先して送信するための手段と、を具備する。

故に、本発明に従う順序付けは、それらの固有のビットレート特性の関数であるフローの優先度と、フローのパケットに関連付けられ、及びフローの数とは関係ない複雑性のレベルに関連付けられた契約または外部割当された優先度の関数ではないフローの優先度との間で区別するという点で従来技術から区別される。

順序付け装置及び方法は、優先アルゴリズムの公平な共有に従ってキューにおいてパケットを置く。“優先度の公平な共有”順序付けは、送信するパケットを常に有したフローによって生成されるビットレートに相当する動的閾値をビットレートが下回るフローのパケットに優先度を与える。

この順序処理及び装置は、上記で参照したＤＲＲ順序方法を有利に使用する。

本発明による順序方法の一つの特定の実施形態はまた、認可制御に使用された混雑推定量を計算するために処理されるように構成された混雑カウンタを測定する段階を含む。

これらの混雑推定量は特に、コアネットワークへの認可を制御するために使用されうる。

一つの特定の実施形態において、これらの混雑推定量（即ちパラメータ）は：
・送信するパケットをそれが常に有した場合にデータフローが生成するビットレートの量である公平ビットレート値と、
・その期間の持続時間によって分割された期間の間に送信された前記優先パケットの量に相当する優先負荷値と、からなる。

一つの特定の実施形態において、本発明に従う順序付けは、各フローに関連して“公平なキューイング”タイプの認可制御に関連付けられる。

故に、本発明の第２の実施形態は、順序装置によって測定された混雑パラメータの関数としてパケットの認可を制御するための上記順序装置及びモジュールを含むパケットルーターにある。

一つの特定の実施形態において、認可制御モジュールはまた、保護されたフロー、即ち少なくとも一つのパケットが所定の時間間隔で前記認可モジュールによって受信されたフローに属するパケットを直接ルートするように構成される。

この種類の装置又は方法は、混雑のリスクがコアネットワークよりも簡単に制御できるアクセスネットワークの特定のコンテキストにおいて認可制御手段がなくても機能することができる。

一つの特定の実施形態において、順序方法の段階は、コンピュータプログラムの命令の制御下でコンピュータによって実行される。

結果として、本発明はまた、情報媒体上に記憶されたコンピュータプログラムにあり、そのプログラムは、そのプログラムが電子データ処理システムに対してロード、及び前記システムによって実行された時に上記順序方法が実行されるようにする命令を含む。

本発明はまた、プログラムが電子データ処理システムに対してロード、及び前記システムによって実行された時、前記順序方法を実行するためのコンピュータプログラムの命令を含む、電子データ処理システムによって読取可能であり、かつ任意で全体的に又は部分的に取外し可能な情報媒体、特に、ハードディスク若しくはディスケット等のＣＤ−ＲＯＭ若しくは磁気媒体、又は電気的若しくは光学的信号等の伝達可能媒体に関する。

順序装置、ルーター、情報媒体及びコンピュータプログラムの特定の利点が上記順序方法のそれらと同一であるため、それらは、ここで繰りかえされない。

本発明に従う順序方法の一つの特定の実施形態は、以下に説明される。ここで説明された例において、当該順序方法は、コンピュータプログラムＰＲＯＧ＿ＯＲＤによって実行される。

本発明に従い、この順序方法は、ビットレートが公平なビットレートを越えないフローのパケットを優先的に処理できるように修正されたＤＲＲタイプの方法である。

ここで説明された特定の実施形態において、この順序方法はまた、図４を参照して以下に説明された認可制御モジュールが必要とする混雑（congestion）測定を実行するのに使用される。

順序方法は、フローｉに属するパケットｐを処理する、と以下に仮定する。

ここで説明された特定の実施形態において、本発明の順序方法は、各アクティブフローｉのパケットｐを記憶するために異なるキューＱｕｅｕｅ＿ｉを使用する。

サービス品質における陰関数微分法の想定される用途は、割当量Ｑ＿ｉが同一であり最大パケットサイズＭＴＵ（ｍａｘｉｍｕｍ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｕｎｉｔ）に等しいことを仮定するが、本発明の順序方法は、各フローｉに対して異なる割当量Ｑ＿ｉを許容する点に留意すべきである。

いずれにせよ、割当Ｑ＿ｉは、最大パケットサイズＭＴＵより大きいか又は等しい。

ここで説明された詳細な例において、これらのキューは、１からｎまで数えられ、但し、ｎは、アクティブフローの最大数である。

ここで説明された順序方法はまた、公平なビットレートを測定するためのダミーフローのために用意された追加のキューを使用し、送信するパケットを常に有するデータフローによって生成されるビットレートを意味する。

本発明に従う順序方法はまた、それらが属するフローのビットレートの固有の特徴の関数としての優先度を有すると判断されるパケットをサービスするために優先キューＰＱを使用する。

説明の残りにおいて、区別は、公平なビットレートを測定するための“リアル”キュー（ＰＱ、Ｑｕｅｕｅ＿１、．．．、Ｑｕｅｕｅ＿ｎ）と“ダミー”キューとの間で行われる。

リアルキューは、当業者に知られるＦＩＦＯ（先入れ先出し）タイプの全てのキューである。

ここで説明された本発明の順序方法はまた、アクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔと２つの演算子ＩｎｓｅｒｔＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔ（）及びＲｅｍｏｖｅＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔ（）とを使用し、各演算子は、アクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔの終端でフローインデックスを追加するように、及びそのリストからフローインデックスを除去するように構成される。

この順序方法はまた、Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ、Ｖｏｌ．２、Ｊａｎ．１９９１、ｐｐ．１１３−１３１の、Ｐ．ＭｃＫｅｎｎｅｙによる“Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｆａｉｒｎｅｓｓ Ｑｕｅｕｉｎｇ”で説明された方法を用いて、最長キューＱｕｅｕｅ＿ｉの先端に位置付けられたパケットを拒絶することによってメモリスペースを自由にするように構成された関数ＦｒｅｅＢｕｆｆｅｒ（）を使用する。

フロー間で公平さを保とうとする他のメモリ自由方策も使用されうる。

ほとんどの従来技術の順序方法において見られるように、ここで説明された本発明の順序方法は、２つの標準キュー操作演算子を主として使用する。
・キューの終端にパケットを挿入するための演算子ＩｎｓｅｒｔＩｎＱｕｅｕｅ（）；
・キューの先端から要素を除去するための演算子ＲｅｍｏｖｅＦｒｏｍＱｕｅｕｅ（）

予備的な初期段階の間、順序プログラムＰＲＯＧ＿ＯＲＤは、全てのキューＱｕｅｕｅ＿ｉのために不足カウンタＤＣ＿ｉを０に初期化し、アクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔに公平なビットレートを測定するためのダミーフローに対応するインデックス０を挿入する。

Ｅｎｑｕｅｕｅ（）演算子の主な段階は、図１を参照して以下に説明される。

パケットｐの受信時、演算子Ｅｎｑｕｅｕｅ（）は、全てのアクティブフローのパケットが記憶されるバッファメモリ領域（“バッファゾーン”）が飽和しているか否かをテストする第１段階Ｅ１０を実行する。

バッファメモリが飽和している場合、テストＥ１０の結果は、肯定的になる。

テストはその後、上記関数ＦｒｅｅＢｕｆｆｅｒ（）を呼ぶことによって最長キューＱｕｅｕｅ＿ｉの先端に位置決めされたパケットを拒絶することによってメモリスペースが自由にされる段階Ｅ２０に続く。

メモリ自由段階Ｅ２０は、パケットｐが属するフローの数ｉが得られる段階Ｅ３０に続く。

対照的に、アクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔが満たされない場合、上記テストＥ１０の結果は、否定的になる。テストはその後、上記段階Ｅ３０に続く。

フローインデックスを得る段階Ｅ３０は、パケットｐのフローｉがアクティブであるか否かを確認するテストＥ４０に続き、フローｉがアクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔにあるか否かを確認することである。

そうでない場合、テストＥ４０の結果は、否定的になる。テストはその後、上記関数ＩｎｓｅｒｔＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔ（）を呼ぶことによってアクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔにフローｉが挿入される段階Ｅ４２に続く。

この挿入段階Ｅ４２は、アクティブフローｉに関連付けられたキューＱｕｅｕｅ＿ｉの不足カウンタＤＣ＿ｉが０に初期化される段階Ｅ４４に続く。

この不足カウンタＤＣｉは、当業者に知られたＤＲＲ順序方法のそれに類似する。

本発明に従い、各サイクルにおいて、各新規受信フローは、その割当量Ｑ＿ｉまで優先データを送信することができる。

このために、初期段階Ｅ４４は、優先的に処理されるべきフローｉのパケットのバイトの数を記憶する可変ＢｙｔｅｓＣｏｕｎｔ＿ｉに、パケットのサイズｓｉｚｅ（ｐ）が記憶される段階Ｅ４６に続く。

この割当段階Ｅ４６は、キューの終端でパケットを挿入するための関数ＩｎｓｅｒｔＩｎＱｕｅｕｅ（）を用いて優先キューＰＱの終端にパケットｐが追加される段階Ｅ４８に続く。

キューにおける挿入のこの段階Ｅ４８は、少なくとも一つのパケットｐが送信される状態にある事実を記憶するために、可変Ｓｉｌｅｎｃｅがブール値ＦＡＬＳＥで初期化される段階Ｅ５０に続く。

後に説明されるように、このフラグＳｉｌｅｎｃｅは、トラヒックの不在時に公平なビットレートを測定するために使用され、トラヒックの不在は、識別子がブール値ＴＲＵＥに等しい事実によって示される。

この段階Ｅ５０は、この実施形態においてパケットｐをキューする処理を終了する。

処理されているパケットｐがアクティブフローｉのパケットである場合、上記テストＥ４０の結果は、肯定的になる。

テストはその後、上記可変ＢｙｔｅｓＣｏｕｎｔ＿ｉの内容にパケットｐのサイズが追加される段階Ｅ５２に続き、優先的に処理されるべきフローｉのパケットのバイトの数を記憶するために使用される。

この蓄積段階は、優先して（即ち、ＢｙｔｅｓＣｏｕｎｔ＿ｉで）処理されるべきパケットｐのフローｉのバイトの数が、そのフローのために用意されたキューＱｕｅｕｅ＿ｉの割当量Ｑ＿ｉ未満か又は等しいかを確認するテストＥ５４に続く。

そうである場合、テストＥ５４の結果は、肯定的になる。テストはその後、上記キューする段階Ｅ４８に類似する、キューする段階Ｅ５６に続き、その中でパケットｐは、優先キューＰＱの終端で追加される。

さもなければ、フローｉに対して優先して処理されるべきバイトの数ＢｙｔｅｓＣｏｕｎｔ＿ｉがそのサイクルに対するクォウト（ｑｕｏｔｅ）を超える場合、テストＥ５４の結果は、否定的になる。テストはその後、そのフローｉのために用意された通常の（即ち、非優先的）キューＱｕｅｕｅ＿ｉにおいてパケットｐをキューする段階Ｅ５８に続く。

キューする段階Ｅ５６及びＥ５８は、この特定の実施形態の待ち行列段階を終了する。

キュー演算Ｄｅｑｕｅｕｅ（）からの抽出の主な段階は、図２を参照して次に説明される。

パケットの処理を終了するためのこの演算子Ｄｅｑｕｅｕｅ（）は：
・パケットｐを送信する各演算の端で；及び
・システムが空である時にパケットの到達に続いて；使用され、
この第２条件は、１からｎまで変わるｉに対する各キューＱｕｅｕｅ＿ｉが空であり、かつキューＰＱが空である場合に満たされる。

ここで説明された実施形態において、この演算子Ｄｅｑｕｅｕｅ（）は、以下に説明された段階Ｆ１０からＦ８４からなる無限ループの形をとる。

第１段階Ｆ１０は、優先キューＰＱが空か否かを確認する。そうでない場合、テストＦ１０は、リストの先端でパケットｐが優先キューＰＱから抽出される段階Ｆ２０に続く。

この演算は、キューの先端で要素を除去するように構成された関数ＲｅｍｏｖｅＦｒｏｍＱｕｅｕｅ（）を用いて達成される。

この抽出段階Ｆ２０は、このパケットｐのフロー数ｉを得る図１を参照して既に説明された段階Ｅ３０に類似する段階Ｆ２２に続く。

その数を得るこの段階Ｆ２２は、パケットｐが送信される段階Ｆ２４に続く。

この送信段階Ｆ２４は、段階Ｆ２０で優先キューＰＱから除去されたパケットｐのフローｉに関連付けられたＱｕｅｕｅ＿ｉの不足カウンタＤＣ＿ｉ＿からこのパケットｐのサイズ（ｐ）が引かれる段階Ｆ２６に続く。

この減算段階Ｆ２６は、優先して処理されるべきトラヒックの量を記憶するために使用される可変ＰＢの内容にパケットｐのサイズが追加される段階Ｆ２８に続く。

この蓄積段階Ｆ２８は、既に説明されたテストＦ１０に続き、優先キューＰＱが空であるか否かを確認する。故に、段階Ｆ１０からＦ２８は、優先キューＰＱにパケットがある限り継続するループを構成する。

このループの間、パケットが優先して送信されたフローｉに関連付けられた不足カウンタＤＣ＿ｉは、現在のサイクルにおいてその割当量Ｑ＿ｉを各フローが超えないように低減される。

優先キューＰＱが空である場合、テストＦ１０の結果は、肯定的になる。テストはその後、少なくとも一つの実フローがアクティブであるか否かを確認するテストＦ３０に続く。

ここで説明された実施形態において、これは、アクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔが一つより多い要素を含むことを確認することであり、なぜなら、このリストは常に、公平なビットレートを測定するために使用された少なくともダミーフロー０を含むからである。

そうでない場合、テストＦ３０の結果は、否定的になる。テストはその後、優先キューＰＱにおいて、又は任意の非優先キューＱｕｅｕｅ＿ｉにおいて送信されるべきパケットが存在しない事実を表すために、図１から段階Ｅ５０に関して上述された可変Ｓｉｌｅｎｃｅにブール定数ＴＲＵＥが割り当てられるテストＦ３２に続く。

この割当段階Ｆ３２は、上記段階Ｆ１０に続き、優先キューＰＱが空であるか否かをテストする。

少なくとも一つの実フローがアクティブである場合、テストＦ３０の結果は、肯定的になる。テストはその後、アクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔの先端でフローｉの識別子を得る段階Ｆ３４に続く。

識別子を得るこの段階Ｆ３４は、ダミーフロー０が送信したバイトＦＢの量を測定するための一組の段階Ｆ４０からＦ４４に続き、この量ＦＢは、後に説明されるように、公平ビットレートを評価するために使用される。

具体的には、段階Ｆ４０は、先行段階Ｆ３４におけるアクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔの先端で得られたフローがダミーフロー０であるか否かをテストする。

そうである場合、テストＦ４０の結果は、肯定的になる。テストはその後、ダミーフロー０に割り当てられた割当量Ｑ＿０が量ＦＢに追加される段階Ｆ４２に続く。

この蓄積段階Ｆ４２は、ダミーキュー０がサイクルの先頭から除去され、上記標準演算ＩｎｓｅｒｔＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔ（）及びＲｅｍｏｖｅＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔ（）を用いてサイクルの終端にすぐに追加される段階Ｆ４４に続く。

段階Ｆ３４の間にアクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔをテストする時に得られたアクティブフローｉが実フローである場合、テストＦ４０の結果は、否定的になる。

テストはその後、その割当量Ｑ＿ｉがフローｉのための不足カウンタＤＣ＿ｉの現在値に追加される段階Ｆ５０に続く。

この蓄積段階Ｆ５０は、その割当量Ｑ＿ｉまでフローｉのパケットを送信するための一連の段階Ｆ６０からＦ６８に続く。

具体的には、テストＦ６０は、不足カウンタＤＣ＿ｉが正確に肯定的であるか否か、及び非優先キューＱｕｅｕｅ＿ｉが空でないか否かを確認する。

そうである場合、テストＦ６０の結果は、肯定的になる。テストはその後、キューＱｕｅｕｅ＿ｉの先端でパケットのサイズが可変ｓで記憶される段階Ｆ６１に続く。

この段階Ｆ６２は、このサイズｓがこのフローのための不足カウンタＤＣ＿ｉ未満か又は等しいかを確認するテストＦ６２に続く。

そうである場合、テストＦ６２の結果は、肯定的になる。テストはその後、関数ＲｅｍｏｖｅＦｒｏｍＱｕｅｕｅ（）を用いてキューＱｕｅｕｅ＿ｉからそれを除去してから、このパケットが送信される段階Ｆ６４に続く。

送信段階Ｆ６４は、このパケットのサイズｓが不足カウンタＤＣ＿ｉから引かれる段階Ｆ６６に続く。

この減算段階Ｆ６６は、フローｉに関連付けられたＱｕｅｕｅ＿ｉが空でないか否か、及びそのキューのための不足カウンタＤＣ＿ｉが正確に肯定的であるか否かを確認する上記テストＦ６０に続く。

認可された割当量ＤＣ＿ｉまで、フローｉの全てのパケットが送信された場合、その後テストＦ６０又はテストＦ６２の結果は、否定的になる。

段階Ｆ７０の間、フローｉはその後、上記演算子ＲｅｍｏｖｅＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔを用いてアクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔから除去される。

この除去段階Ｆ７０は、フローｉに関連付けられたキューＱｕｅｕｅ＿ｉが空か否かを確認するテストＦ８０に続く。

そうである場合、フローｉに関連付けられた不足カウンタＤＣ＿ｉ＿は、初期段階Ｆ８２の間に０に初期化される。

そうでない場合、フローｉは、関数ＩｎｓｅｒｔＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔを用いて挿入段階Ｆ８４の間にアクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔの終端で挿入される。

アクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔへフローｉを挿入するＦ８４と不足カウンタＤＣ＿ｉを初期化する段階Ｆ８２とは、上記テストＦ１０に続く。

当業者であれば、実際には、アクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔがオーバフローの低い可能性のために調節（ｓｉｚｅ）されなければならないことが分かる。

一つの特定の実施形態において、新規フローのパケットが受信されアクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔが満杯になる時、そのパケットは、優先キューＰＱに設置されるが、それが属するフローは、アクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔに追加されない。

このパケットはその後、送信されるが（段階Ｆ２４）、それが属するフローに関連付けられた情報は、更新されない。

従って、除去処理が適用されるパケットは、たとえそれらのフローのビットレートが現在の公平なビットレートを超える場合でも、優先度を有する。

この妨害は、パケットが公平なビットレートより大きいビットレートを備えたフローのために到達する限り、この状態で残る可能性がかなり低いことを考えれば、問題ではない。

周知のＤＲＲ方法に基づく、本発明による順序アルゴリズムは、０（１）の複雑性である点に留意すべきである。

図３Ａから３Ｆは、図１及び２を参照して先に説明された本発明による順序方法の作動の一例を示す。

説明は、３つのキューＱｕｅｕｅ＿１、Ｑｕｅｕｅ＿２、Ｑｕｅｕｅ＿３が各フローｆｌｏｗ１、ｆｌｏｗ２、ｆｌｏｗ３のパケットｐを含むと仮定する。これらのパケットのサイズは、これらの図に示される。

優先キューＰＱがこのシナリオの開始に空であることも仮定される。

最後に、各フローｉに割り当てられた割当量Ｑ＿ｉの値が１５００に等しいと仮定される。

これらの図において、黒い矢印は、フローのリストの先端がサイクルにおいてアクティブであることを示し、このサイクルは、非優先キューＱｕｅｕｅ＿１、Ｑｕｅｕｅ＿２、Ｑｕｅｕｅ＿３、Ｑｕｅｕｅ＿４の次の順番に続く。

各種段階のそれぞれでサービスされているパケットは、影で示される。

初めに、図３Ａに示されるように、リストの先端にあるフローは、キューＱｕｅｕｅ＿１に関連付けられたフロー１である。

その不足カウンタＤＣ＿１は、その割当量Ｑ＿１、即ち１５００まで増大される。

ルーター１００は故に、このキューＱｕｅｕｅ＿１の第１パケット（影）をサービスし始めることができ、このパケットのサイズはここでは５００バイトである。

図３Ｂは、新規フロー４に属するパケットが先行パケットのサービスの間に到達すると仮定する。

キューＱｕｅｕｅ＿４が生成され、このフロー４に関連付けられる。

従来のＤＲＲタイプの順序に照らして起こることとは対照的に、ここではこのパケットは、段階Ｅ４８を参照して先に説明されたように、優先キューＰＱに挿入される。

しかし、フロー１の処理が続き、Ｑｕｅｕｅ＿１の第２パケットのサイズは、５００バイトであり、新たな不足ＤＣ＿１未満である（テストＦ６０及びＦ６２両結果が肯定的）。

図３Ｃに示された段階において、フロー１の処理は、キューＱｕｅｕｅ＿１に関連付けられた不足ＤＣ＿１が５００に等しくなる時に完了され、その不足は、次のパケットのサイズ１０００未満である（テストＦ６２の結果が否定的）。

本発明に従って、及び従来のＤＲＲタイプの順序に照らして発生することと対照的に、不足ＤＣ＿４が低減される（段階Ｆ６６を参照）フロー４に属するパケットを含む優先キューＰＱは、サービスされる（テストＦ１０の結果が否定的）。

図３Ｄに示された次の段階の間、優先キューＰＱは現在、空であり（テストＦ１０の結果が肯定的）、第１アクティブ実フローは、処理され（テストＦ３０の結果が肯定的）、即ちフロー２がキューＱｕｅｕｅ＿２に関連付けられる。

図３Ｅに示された次の段階の間、次のフロー（フロー３）は、キューＱｕｅｕｅ＿２において残るパケットのサイズが、そのキューに関連づけられた割当量ＤＣ＿２より大きいので、処理される（テストＦ６２の結果が否定的）。

図３Ｆに示された最後の段階は、フロー１のサービスが再開される新たなサイクルの開始を構成する。フロー４は、そのキューＱｕｅｕｅ＿４が空であるので、もはやアクティブではなく、そのためそれは、ＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔの一部ではない。

図４は、本発明による順序装置１００の一つの特定の実施形態を示す。この順序装置は、ルーター、又はルーター用のプロセッサ若しくはマイクロプロセッサで通常実行される。

従来の方法では、この装置は、それが、それらを送信することを目的として順序付けするか、又はオーバフローの場合には拒絶するかの何れか一方であるパケットｐを受信する。

この図４において、参照３４は、パケットの出発を示し（段階Ｆ２４、Ｆ６４）、参照３２は、パケットの拒絶を示す（段階Ｅ２０）。

この順序装置１００は、プロセッサ１１０、読取専用メモリ１２０、ランダムアクセスメモリ１３０及びクロック１４０を含む。

順序装置１００はまた、ハードウェア及びソフトウェア通信手段１５０を含み、手段１５０は例えば、インターネットネットワーク１０に接続されたネットワークカードとＴＣＰ／ＩＰ通信プロトコルを実行するように構成されたソフトウェアレイヤーとからなる。

これらの通信手段１５０は特に、パケットｐを受信するように、及びランダムアクセスメモリ１３０の領域１３１にそれを記憶するように、及びその領域からパケットｐを読み出すように構成され、インターネットワーク１０上でそれを送信する。

順序装置１００の各種ハードウェアユニットは、バスシステム１６０によって相互接続される。これは、従来から知られる。

本発明によると、読取専用メモリ１２０は、順序プログラムＰＲＯＧ＿ＯＲＤを含み、ランダムアクセスメモリ１３０は、この順序プログラムＰＲＯＧ＿ＯＲＤを実行するためのデータ構造１７０を含む。

このデータ構造１７０は、テーブルの形で示され、各行は、フローｉに関連付けられたキューＱｕｅｕｅ＿ｉに相当する。具体的には、このテーブルにおいて：
・第１列は、フローのインデックスｉを記憶し；
・第２列は、フローｉの識別子を記憶し；
・第３列は、キューＱｕｅｕｅ＿ｉの割当Ｑ＿ｉを記憶し；
・第４列は、キューＱｕｅｕｅ＿ｉの不足カウンタＤＣ＿ｉを記憶し；
・第５列は、そのリストにおけるキューＱｕｅｕｅ＿ｉに続くキューのインデックスを記憶することによってアクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔからフローのサイクルを管理するために使用され（従来から知られるように、これらのポインタを管理することで、アクティブフローのリストＡｃｔｉｖｅＬｉｓｔに対するフローの挿入及び抽出が可能となる）；
・最後の列は、ランダムアクセスメモリ１３０におけるキューＱｕｅｕｅ＿ｉの先端でパケットの記憶アドレスを与える（従来から知られるように、キューＱｕｅｕｅ＿ｉにおける後続パケットは、連鎖ポインタのリストを用いてアクセス可能である）。

一つの特定の実施形態において、フローｉのアクティビティは、フローの識別子をデータ構造１７０９の第２列の内容と比較することによって、例えば、連想記憶メモリ（ＣＡＭ）を用いることによって確認される。

本発明の一つの特定の実施形態に従うルーター５０は、図５を参照して以下に説明される。

このルーター５０は、図４を参照して先に説明されたそれと同一又は類似の順序装置１００を含む。ここで説明された特定の実施形態において、このルーターはまた、入来フロー（実線矢印３１）の各パケットｐの認可を制御するためのモジュール２４を含む。

例えば、このモジュールに提供されたパケットｐは、フロー識別子の一部の領域にハッシング関数を適用することによって得られた負荷分散を含みうる標準ルーティング関数によって判断される。

ここで説明された実施形態において、この認可制御モジュール２４は、独立して実行できる２レベルの制御を達成する。

このために、認可制御モジュール２４は、“保護された”フロー、即ちアクティブな認可制御モジュール２４によって認められたフロー（即ち、このフローのパケットが所定の時間間隔の間に識別された）のリスト３０を制御及び更新し、所定のフローのパケットのサイズは、保護されたフローのこのリスト３０に依存して、直接ルートされたか否かでなければならなく、即ちそれがないと、順序装置にパケットをルートするための認可条件を確認する必要がある。

具体的には、保護されたフローのこのリスト３０は、各フローの最終パケットの到達時間を示すフローの識別子のリストである。

一つの特定の実施形態において、各リストの容量を限定するために、及びそれにより拡張性を保証するために、各リストは、識別子のスペースの分割に関連付けられる。

その実施形態において、フローは、そのフローの最終パケットが受信されてから経過した時間が閾値を越えるか又は中断した場合、識別子のリスト３０から削除される。この中断の長さは、例えば数秒単位であり、システムパラメータである。

一つの特定の実施形態において、このリスト３０は、飽和の可能性、このフローがリストに置かれる必要があるがリストが既に満杯な状態を限定するために調節される。

そのような飽和の結果、保護されたフローの状況を確保するのにフローが遅れることになる。混雑状態がそれを許容する場合、パケットはそれにもかかわらず、正しくルートされる。従来から知られるように、飽和の可能性は、十分な調節によってかなり低くすることができる。

保護されたフローにパケットが属する場合、それは、正しい出力インタフェースに対応する順序装置１００に直接ルートされ（矢印３８）、この保護されたフローの最終パケットの到達の時間は、識別子のリスト３０に更新される。

フローが既に保護されていない場合、順序モジュールから受信された認可条件に基づいて、ルーティング決定が行われねばならない。

本発明に従い、他の関数は、順序装置１００によって達成された混雑測定に基づいて認可条件を判断する。それらの条件の提供は、図５における矢印３６によって示される。

一つの特定の実施形態において、公平なビットレートＤＥ及び優先負荷（ｐｒｉｏｒｉｔｙ ｌｏａｄ）ＣＰの、２つの混雑推定量が使用される。
・公平なビットレートは、送信するパケットを常に有するデータフローによって生成されるビットレートの量である。
・優先負荷は、その期間の持続時間によって分割された所定期間に送信された優先パケットの長さの合計である。

制御されたリンクの負荷状態の継続的なカウントは、周期的な測定を達成することによって得られる。公平なビットレート（例えば１００ミリ秒単位）及び優先負荷（例えば１０ミリ秒単位）に対して通常異なる測定期間がある。

ここで説明された本発明の特定の実施形態において、混雑推定量ＣＰ及びＤＥは、先に説明した順序処理とは別の測定処理によって、及び段階Ｆ２８及びＦ４２における順序処理によって規則的に更新される混雑カウンタＰＢ及びＦＢに基づいて、計算される。

また、測定処理（又は他のモジュール）は、ここでは説明しないが手段を含み、論理可変Ｓｉｌｅｎｃｅがブール値ＴＲＵＥに等しい全時間Ｓｉｌｅｎｃｅ−Ｔｉｍｅを測定するように構成され、この可変Ｓｉｌｅｎｃｅは、段階Ｆ３２で値ＴＲＵＥに、段階Ｅ５０で値ＦＡＬＳＥに設定される点に留意すべきである。

規則的な間隔で混雑カウンタＰＢをサンプリングすることによって、測定処理は、その期間の持続時間によって分割された測定期間の開始時と終了時とで測定されたＰＢの値の間の差として優先負荷の推定量を推定する。

この間隔に対する優先負荷推定量ＣＰはその時、以下の式によって与えられる。
ＣＰ（Ｔ１、Ｔ２）＝（ＰＢ（Ｔ２）−ＰＢ（Ｔ１））×８／（Ｔ２−Ｔ１）／Ｃ
但し：
・ＰＢ（Ｔ）は、時間ＴにおけるＰＢのバイト値であり；
・（Ｔ１、Ｔ２）は、（秒単位での）測定期間であり；
・Ｃは、（ｂｐｓ単位での）リンクビットレートである。

本発明に従って、公平なビットレートＤＥを推定するために、Ｑ＿０（ダミーフロー０に関連付けられた割当量）に等しい固定サイズのパケットをダミーフロー０が連続的に送信すると仮定する。

優先度Ｑが常に占められている期間において、ダミーフロー０が送信したバイトの数は、混雑カウンタＦＢの変化状態から推量される。キューが空である時、ダミーフロー０は、リンクのビットレートＣで送信した。

一連のアクティブ期間及びｓｉｌｅｎｃｅの期間を結合することによって、公平なビットレートＤＥの推定は、以下の式から推量される。
ＤＥ（Ｔ１、Ｔ２）＝
ｍａｘ（Ｓｉｌｅｎｃｅ＿Ｔｉｍｅ×Ｃ／（Ｔ２−Ｔ１）、（ＦＢ（Ｔ２）−
ＦＢ（Ｔ１））×８（Ｔ２−Ｔ１））
但し：
・ＦＢ（Ｔ）は、時間ＴにおけるＦＢのバイト値であり；
・（Ｔ１、Ｔ２）は、測定期間であり；
・Ｓｉｌｅｎｃｅ＿Ｔｉｍｅは、間隔（Ｔ１、Ｔ２）間のｓｉｌｅｎｃｅの全持続時間である。

当業者であれば、公平なビットレートＤＥの計算において、第１項は、リンクの負荷が低い場合に優先し（利用可能なままのリンクの全ての能力をダミーフロー０が使用した時）、第２項は、アクティビティの期間において優先し、この項は、それに関連付けられたキューで少なくとも一つのパケットを常に有した実フローによって達成されるビットレートをおよそ測定することが直ちに分かる。

順序モジュール１００はその後、混雑推定量ＣＰ（優先負荷）及びＤＥ（公平ビットレート）から認可条件を判断する。実際、この判断は、保護されたフロー状態を未だに有さない新規フローのパケットｐがルート（それぞれ拒絶）されなければならない場合、結果が１（それぞれ０）に等しい関数Ａｄｍｉｔ（ＣＰ、ＤＥ）を用いて達成されることができ、この認可関数の結果は、ルーターモジュール２４（矢印３６）へ順序モジュール１００によって供給される。

認可条件が良好である場合、パケットがルートされる新規フローは、保護されたフローのリストに挿入されるので、保護されたフロー状態を獲得する。

この図において、実線矢印３９は、ルーターモジュール２４が新規フローの第１パケットを拒絶することを表す。

この図において、実線矢印３８は、順序モジュール１００に、保護されたフローのパケットをルートすることを表す。

適用された条件は、ＩＰｖ６における“トラヒッククラス”領域の値、又はＩＰｖ４における領域ＴｏＳ、又はＩＰソース及び目的先アドレスを含む、パケットの特定の属性に依存することができる。

認可制御は、認可されたフローの透明性を確実にし、実時間フローに対する信号を保護し、データフローに対するビットレートを保護する。

実際、この透明性は、ピークビットレート（外部限定によって判断される）が所定の閾値より低いままであるフローにのみ提供される。

フローの透明性を確実にするように認可制御を実行可能にする公平ビットレートと優先負荷とに関連して認可閾値を選択する詳細について、当業者は、出願人の名前において上記文献ＦＲ２８５４２９６を参照することができる。

上記説明において、測定処理及び順序処理は、互いに別々である。測定処理は、代わりに順序処理に統合されてもよい。

図１は、本発明の一つの特定の実施形態に従う順序方法において使用された待ち行列化演算子の主な段階を示すフローチャートである。 図２は、本発明の一つの特定の実施形態に従う順序方法において使用された待機解除演算子の主な段階を示すフローチャートである。 図３Ａは、図１及び２の順序方法の作動の一例を示す。 図３Ｂは、図１及び２の順序方法の作動の一例を示す。 図３Ｃは、図１及び２の順序方法の作動の一例を示す。 図３Ｄは、図１及び２の順序方法の作動の一例を示す。 図３Ｅは、図１及び２の順序方法の作動の一例を示す。 図３Ｆは、図１及び２の順序方法の作動の一例を示す。 図４は、本発明の一つの特定の実施形態に従う順序方法を示す。 図５は、本発明の一つの特定の実施形態に従うパケット処理装置を示す。

符号の説明

Ｅ１０ メモリが満杯？
Ｅ２０ 自由メモリスペース
Ｅ３０ フローｉの数を抽出
Ｅ４０ フローｉがアクティブ？

Claims (10)

1. 異なるフロー（ｉ）に属するパケット（ｐ）を順序付ける方法であって、
   ・前記パケット（ｐ）のフローに関連付けられたキュー（Ｑｕｅｕｅ＿ｉ）において各パケットをキューする段階（Ｅ５８）と、
   ・循環的に処理された前記キュー（Ｑｕｅｕｅ＿ｉ）のそれぞれのために、前記サイクルに対する割当量（Ｑ＿ｉ）まで前記キュー（Ｑｕｅｕｅ＿ｉ）に含まれたパケットを送信する段階（Ｆ６４）と、
   ・前記段階（Ｅ５８）がキューする前に前記パケット（ｐ）の優先度を判断する段階（Ｅ４０、Ｅ５４）と、
   前記優先パケットは、
   ・先ず、非アクティブフロー、即ちパケットが前記サイクルで受信されなかったフローの第１パケットであり、
   ・次に、前記サイクルで受信されたパケットの量（ＢｙｔｅｓＣｏｕｎｔ＿ｉ）が前記割当量（Ｑ＿ｉ）未満であるアクティブフローのパケットであり、
   ・前記判断段階（Ｅ４０、Ｅ５４）の間で優先度を有すると判断された前記サイクルパケットにおいて優先して送信する段階（Ｆ２４）と
   を具備することを特徴とする方法。
2. 認可制御に使用された混雑推定量（ＣＰ、ＤＥ）を計算するために処理されるように構成された混雑カウンタ（ＦＢ、ＰＢ）を測定する段階（Ｆ２８、Ｆ４２）をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の順序方法。
3. 前記混雑パラメータは、
   ・データフローが生成し、送信するパケットを常に有した、ビットレートの量である公平ビットレート値（ＤＥ）と、
   ・その期間の持続時間によって分割された期間の間に送信された前記優先パケットの量に相当する優先負荷値（ＣＰ）と
   を具備することを特徴とする請求項２に記載の順序方法。
4. 異なるストリーム（ｉ）に属するパケット（ｐ）を順序付けるための装置であって、
   ・前記パケット（ｐ）のフローに関連付けられたキュー（Ｑｕｅｕｅ＿ｉ）において各パケットをキューするための手段と、
   ・前記サイクルに対する割当量（Ｑ＿ｉ）まで前記キュー（Ｑｕｅｕｅ＿ｉ）に含まれたパケットを送信するための手段を含む、循環的に前記キュー（Ｑｕｅｕｅ＿ｉ）のそれぞれを処理するための手段と、
   ・前記パケットをキューする前に前記パケットの優先度を判断するための手段と 、
   前記優先パケットは、
   ・先ず、非アクティブフロー、即ちパケットが前記サイクルにおいて受信されなかったフローの第１パケットであり、
   ・次に、前記サイクルで受信されたパケットの量（ＢｙｔｅｓＣｏｕｎｔ＿ｉ）が前記割当量（Ｑ＿ｉ）未満であるアクティブフローのパケットであり、
   ・前記判断手段によって優先度を有すると判断された前記サイクルパケットにおいて優先して送信するための手段と
   を具備することを特徴とする装置。
5. 認可制御に使用された混雑推定量（ＣＰ、ＤＥ）を計算するために処理されるように構成された混雑カウンタ（ＦＢ、ＰＢ）を測定するための手段をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の順序装置。
6. 混雑パラメータは、
   ・データフローが生成し、送信するパケットを常に有した、ビットレートの量である公平ビットレート値（ＤＥ）と、
   ・その期間の持続時間によって分割された期間の間に送信された前記優先パケットの量に相当する優先負荷値（ＣＰ）と
   を具備することを特徴とする請求項５に記載の順序装置。
7. 請求項５又は６に従う順序装置（１００）と、前記順序装置によって測定された混雑パラメータの関数として前記パケットの認可を制御するためのモジュール（２４）とを具備することを特徴とするパケットルーター。
8. 前記認可モジュールは、保護されたフロー、即ち少なくとも一つのパケットが所定の時間間隔において前記認可モジュールによって受信されたフローに属するパケットを直接ルートするようにさらに構成されることを特徴とする請求項７に記載のルーター。
9. プログラムが電子データ処理システムに対してロード及び前記システムによって実行された時、請求項１から３のうち何れか１項に記載の順序方法の実行を可能にする命令を具備する、情報媒体上に記憶されたコンピュータプログラム。
10. 電子データ処理システムによって読取可能であり、かつ任意で全体的に又は部分的に取外し可能な情報媒体、特に、ハードディスク若しくはディスケット等のＣＤ−ＲＯＭ若しくは磁気媒体、又は電気的若しくは光学的信号等の伝達可能媒体であって、プログラムが電子データ処理システムに対してロード、及び前記システムによって実行された時、請求項１から３のうち何れか１項に記載の順序方法を実行するためのコンピュータプログラムの命令を具備することを特徴とする媒体。

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