JP2009544194A - サービス品質での順序付けのために逆圧を適用するシステム及び方法 - Google Patents

サービス品質での順序付けのために逆圧を適用するシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

本発明の特定の実施例は、データ通信システム及び方法を提供する。特定の実施例は、送信されるデータを一時的に保持し（510）、データ優先度に少なくとも基づいてデータの順序を決定し（530）、少なくとも１つのユーザ指定の調節基準に基づいてデータの送信を調節し、データを通信する際のサービス品質レベルを提供する（520）ことを含む。特定の実施例は、処理装置で実行する一式の命令を有するコンピュータ可読媒体を提供する。一式の命令は、送信されるデータを一時的に保持する保持ルーチンと、少なくとも１つの順序付け基準に基づいてデータの順序を決定する順序付けルーチンと、少なくとも１つの調節基準に基づいてデータのフローを調節し、データを通信する際のサービス品質レベルを提供する調節ルーチンとを含む。

Description

ここに開示された技術は、概して通信ネットワークに関する。特に、ここに開示された技術は、サービス品質（Quality of Service）の順序付けのために逆圧を適用するシステム及び方法に関する。
通信ネットワークは、様々な環境で利用されている。典型的には、通信ネットワークは、１つ以上のリンクにより接続された２つ以上のノードを含む。一般的に、通信ネットワークは、リンク上の２つ以上の参加ノードと通信ネットワークの中間ノードとの間の通信をサポートするために使用される。ネットワークに多くの種類のノードが存在してもよい。例えば、ネットワークは、クライアント、サーバ、ワークステーション、スイッチ、及び／又はルータのようなノードを含んでもよい。例えば、リンクは、電話回線上のモデム接続、配線、Ethernetリンク、非同期転送モード（ATM：Asynchronous Transfer Mode）回線、衛星リンク、及び／又は光ファイバケーブルでもよい。
実際に、通信ネットワークは、１つ以上の小さい通信ネットワークで構成されてもよい。例えば、インターネットは、相互接続されたコンピュータネットワークのネットワークとして、しばしば記載されている。各ネットワークは、異なるアーキテクチャ及び／又はトポロジを利用してもよい。例えば、１つのネットワークはスタートポロジーの交換Ethernetネットワークでもよく、他のネットワークは、FDDI（Fiber-Distributed Data Interface）リングでもよい。
通信ネットワークは広範囲のデータを伝達してもよい。例えば、ネットワークは、インタラクティブなリアルタイム会話のデータと共にバルクファイル転送を伝達してもよい。ネットワークで送信されるデータは、しばしばパケット、セル又はフレームで送信される。代替として、データはストリームとして送信されてもよい。或る場合には、データのストリーム又はフローは、実際のパケットのシーケンスでもよい。インターネットのようなネットワークは、一連のノードの間で汎用のデータパスを提供し、異なる要件の多くのデータを伝達する。
ネットワークでの通信は、典型的には複数のレベルの通信プロトコルを含む。プロトコルスタック（ネットワーキングスタック又はプロトコルスイートとも呼ばれる）は、通信に使用されるプロトコルの集合を示す。各プロトコルは、特定の種類の機能又は特定の形式の通信を専門としてもよい。例えば、１つのプロトコルは、導線により接続された装置と通信するために必要な電気信号に関係してもよい。例えば、他のプロトコルは、多くの中間ノードにより分離された２つのノードの間での順序のある信頼できる送信を扱ってもよい。
典型的には、プロトコルスタックのプロトコルは階層に存在する。しばしば、プロトコルはレイヤに分類される。プロトコルレイヤの１つの参照モデルは、OSI（Open Systems Interconnection）モデルである。OSI参照モデルは、７つのレイヤ（物理レイヤ、データリンクレイヤ、ネットワークレイヤ、トランスポートレイヤ、セッションレイヤ、プレゼンテーションレイヤ、及びアプリケーションレイヤ）を含む。物理レイヤは、“最も低い”レイヤであり、アプリケーションレイヤは、“最も高い”レイヤである。２つの周知のトランスポートレイヤプロトコルは、TCP（Transmission Control Protocol）及びUDP（User Datagram Protocol）である。周知のネットワークレイヤプロトコルは、IP（Internet Protocol）である。
送信ノードでは、送信されるデータは、最も高いものから最も低いものに、プロトコルスタックのレイヤを下に伝えられる。逆に、受信ノードでは、データは、最も低いものから最も高いものに、レイヤを上に伝えられる。各レイヤでは、データは、そのレイヤのプロトコル処理通信により扱われ得る。例えば、トランスポートレイヤプロトコルは、宛先ノードに到達したときにパケットの並び替えを可能にするヘッダをデータに追加してもよい。アプリケーションに応じて、或るレイヤは存在しても使用されなくてもよく、データは単に通過してもよい。
１つの種類の通信ネットワークは、戦術データネットワーク（tactical data network）である。戦術データネットワークはまた、戦術通信ネットワークとも呼ばれることがある。戦術データネットワークは、軍隊（例えば、陸軍、海軍及び／又は空軍）のような組織内の部隊により利用され得る。例えば、戦術データネットワーク内のノードは、個々の軍人、航空機、指揮部隊、衛星、及び／又は無線機を含んでもよい。戦術データネットワークは、音声、位置測定データ、センサデータ、及び／又はリアルタイムビデオのようなデータを通信するために使用され得る。
どのように戦術データネットワークが使用され得るかの例は以下の通りである。後方支援部隊は、戦場の戦闘部隊に供給品を提供するためにルート内に存在し得る。後方支援部隊及び戦闘部隊は、衛星無線リンクで位置測定データを指揮所に提供していてもよい。無人機（UAV：unmanned aerial vehicle）は、部隊がいる道路を巡回しており、同様に衛星無線リンクでリアルタイムビデオデータを指揮所に送信していてもよい。指揮所では、コントローラが道路の特定の部分のビデオを提供するようにUAVに作業させている間に、分析者はビデオデータを検査していてもよい。分析者は、部隊が近づいている簡易爆発物（IED：improvised explosive device）を見つけ、直接無線リンクで部隊に止まるように命令を送信し、IEDの存在を部隊に警告する。
戦術データネットワーク内に存在し得る様々なネットワークは、多くの異なるアーキテクチャ及び特性を有し得る。例えば、指揮部隊のネットワークは、衛星への無線リンクと共に、ギガビットEthernetローカルエリアネットワーク（LAN）を含んでもよく、作業部隊は、かなり低いスループット及び高い待ち時間で動作してもよい。作業部隊は、衛星及び直接パス無線周波数（RF：radio frequency）を介して通信してもよい。データは、データの性質及び／又はネットワークの特定の物理特性に応じて、ポイント・ツー・ポイント、マルチキャスト、又はブロードキャストで送信されてもよい。例えば、ネットワークは、データを中継するために設定された無線機を含んでもよい。更に、ネットワークは、長距離通信を可能にする高周波数（HF：high frequency）ネットワークを含んでもよい。例えば、マイクロ波ネットワークも使用されてもよい。他にも理由があるが、リンク及びノードの種類の多様性のため、戦術ネットワークは、しばしば過度に複雑なネットワークアドレス方式及びルーティングテーブルを有する。更に、無線型ネットワークのような或るネットワークは、バーストを使用して動作してもよい。すなわち、継続的にデータを送信するのではなく、データの定期的なバーストを送信する。無線機は全ての参加者により共有されなければならない特定のチャネルでブロードキャストしており、一度に唯一の無線機が送信してもよいため、このことは有用である。
戦術データネットワークは、一般的に帯域に制約される。すなわち、何らかの所定の時点で、利用可能な帯域より一般的に多くのデータが通信される。例えば、これらの制約は、供給を超える帯域の需要のためであることがあり、及び／又はユーザの需要を満たすのに十分な帯域を供給しない利用可能な通信技術のためであることがある。例えば、或るノードの間で、帯域はキロビット／秒の単位になり得る。帯域に制約のある戦術データネットワークでは、あまり重要でないデータがネットワークを詰まらせ、より重要なデータが時間通りに通過することを妨げることがあり、或いは受信ノードに全く到達しないこともある。更に、ネットワークの一部は、信頼のないリンクを補うために内部バッファを含み得る。これは更なる遅延を生じることがある。更に、バッファが一杯になると、データが破棄されることがある。
多くの場合に、ネットワークに利用可能な帯域は増加不可能である。例えば、衛星通信リンクで利用可能な帯域は固定され、他の衛星を配置せずには有効に増加できない。これらの場合、帯域は需要に対処するように単に拡張されるのではなく、管理されなければならない。大規模システムでは、ネットワーク帯域は重要なリソースである。アプリケーションができるだけ効率的に帯域を利用することが望ましい。更に、アプリケーションが“パイプを詰まらせる（clogging the pipe）”ことを回避することが望ましい。すなわち、帯域が制限されているときに、データでリンクを圧倒することを回避することが望ましい。帯域割り当てが変化すると、好ましくは、アプリケーションは反応すべきである。帯域は、例えば、サービス品質、電波妨害、信号障害、優先度再割り当て、及び視野方向のため、動的に変化し得る。ネットワークはかなり不安定になる可能性があり、利用可能な帯域が急激に予告なしに変化する可能性がある。
帯域の制約に加えて、戦術データネットワークは、高い待ち時間を受けることがある。例えば、衛星リンクで通信に関与するネットワークは、0.5秒以上のオーダーの待ち時間を生じ得る。或る通信では、これは問題にならない可能性があるが、他の場合（リアルタイム、インタラクティブ通信（例えば、音声通信）等）では、できるだけ待ち時間を最小化することがかなり望ましい。
多くの戦術データネットワークに共通する他の特性は、データ損失である。データは、様々な理由で失われ得る。例えば、送信するデータを有するノードが損傷又は破壊されることがある。他の例として、宛先ノードは、一時的にネットワークから見えなくなることがある。これは、例えば、ノードが範囲外に移動したため、通信リンクが妨害されたため、及び／又はノードが電波妨害されたために生じることがある。宛先ノードが受信することができず、宛先ノードが利用可能になるまで中間ノードがデータをバッファするのに十分な容量を欠いているため、データが失われることがある。更に、中間ノードは、データを全くバッファしないことがあり、その代わりに、データが実際に宛先に到達したか否かを決定することを送信ノードに任せる。
しばしば、戦術データネットワークのアプリケーションは、ネットワークの特定の特性を認識及び／又は考慮しない。例えば、アプリケーションは、必要なだけ利用可能な大きい帯域を有することを単に仮定し得る。他の例として、アプリケーションは、データがネットワークで失われないことを仮定し得る。基礎となる通信ネットワークの特定の特性を考慮しないアプリケーションは、実際に問題を悪化させるように振る舞うことがある。例えば、アプリケーションは、大きい束であまり頻繁でなく有効に送信され得るかのように、データのストリームを継続して送信し得る。例えば、連続するストリームは、他のノードが通信することを有効に不足させるブロードキャスト無線ネットワークでは、かなり大きいオーバーヘッドを生じる可能性があり、その一方で、あまり頻繁でないバーストは、共有帯域が有効に使用されることを可能にする。
特定のプロトコルは、戦術データネットワークではうまく動作しない。例えば、TCPのようなプロトコルは、このようなネットワークが直面し得る高い損失率及び待ち時間のため、無線型戦術ネットワークでうまく機能しない可能性がある。TCPは、データを送信するために、いくつかの種類のハンドシェーク及び送達確認が生じることを必要とする。高い待ち時間及び損失は、TCPがタイムアウトになり、存在しても多くの重要なデータをこのようなネットワークで送信することができないことを生じ得る。
戦術データネットワークで通信される情報は、ネットワークの他のデータに対してしばしば様々なレベルの優先度を有する。例えば、飛行機の危険警告受信機は、数マイル離れた地上の部隊の位置測定情報より高い優先度を有し得る。他の例として、交戦に関する本部からの命令は、友好ラインの背後での後方支援の通信より高い優先度を有し得る。優先レベルは、送信機及び／又は受信機の特定の状況に依存し得る。例えば、位置測定データは、部隊が標準的な巡回ルートに単に従っているときに比べて、部隊が積極的に戦闘に関与しているときにかなり高い優先度になり得る。同様に、UAVからのリアルタイムデータは、単にルート内にいるときに比べて、目標地域上にいるときに高い優先度を有し得る。
ネットワークでデータを配信する複数の手法が存在する。多くの通信ネットワークにより使用される１つの手法は、“ベストエフォート型”手法である。すなわち、通信されるデータは、他の需要を前提として、容量、待ち時間、信頼性、並び替え及びエラーに関してネットワークが可能な限り処理される。従って、ネットワークは、何らかの所定のデータが時間通りに、又はとにかく宛先に到達するという保証を提供しない。更に、送信された順序で、又はデータの１つ以上のビットを変更する送信エラーなしにデータが到達するという保証も行われない。
他の手法は、サービス品質（QoS：Quality of Service）である。QoSは、伝達されるデータに関して様々な種類の保証を提供するネットワークの１つ以上の機能を示す。例えば、QoSをサポートするネットワークは、データストリームに対して特定の量の帯域を保証し得る。他の例として、ネットワークは、２つの特定のノードの間のパケットが何らかの最大の待ち時間を有することを保証し得る。このような保証は、２つのノードがネットワークで会話を有する２人の人間である音声通信の場合に有用になり得る。例えば、このような場合のデータ配信の遅延は、通信の不愉快な途切れ及び／又は全くの静寂を生じ得る。
QoSは、選択されたネットワークトラヒックにより良いサービスを提供するネットワークの機能としてみなされ得る。QoSの主な目標は、専用の帯域と、制御されたジッタ及び待ち時間（何らかのリアルタイムのインタラクティブなトラヒックにより要求される）と、改善した損失特性とを含む優先度を提供することである。他の重要な目標は、１つのフローの優先度を提供することで他のフローが失敗しないことを確保することである。すなわち、次のフローについて行われる保証は、既存のフローに行われた保証を壊してはならない。
QoSへの現在の手法は、しばしばネットワークの各ノードがQoSをサポートすること、或いは最低限でも特定の通信に関与するネットワークの各ノードがQoSをサポートすることを必要とする。例えば、現在のシステムでは、２つのノードの間の待ち時間の保証を提供するために、これらの２つのノードの間でトラヒックを伝達する各ノードは、特典（honor）を認識して合意し、保証を履行することができなければならない。
QoSを提供する複数の手法が存在する。１つの手法は、Integrated Services又は“IntServ”である。IntServは、ネットワークの各ノードがサービスをサポートし、接続が設定されるときにこれらのサービスが確保されるQoSシステムである。IntServは、各ノードで維持されなければならない大量の状態情報と、このような接続を設定することに関連するオーバーヘッドとのため、あまりスケーラビリティがない。
QoSを提供する他の手法は、Differentiated Services又は“DiffServ”である。DiffServは、インターネットのようなネットワークのベストエフォート型サービスを拡張したサービスモデルの一種である。DiffServは、ユーザ、サービス要件及び他の基準により、トラヒックを区別する。次に、DiffServは、優先キュー若しくは帯域割り当てを介して、又は特定のトラヒックフローの専用ルートを選択することにより、ネットワークノードが異なるレベルのサービスを提供できるようにパケットにマークを付ける。典型的には、ノードはサービスのクラス毎に様々なキューを有する。ノードは、クラスのカテゴリに基づいて、これらのキューから送信する次のパケットを選択する。
既存のQoSの対策は、しばしばネットワーク特有であり、各ネットワーク形式又はアーキテクチャは、異なるQoS構成を必要とし得る。既存のQoSの対策が利用する機構のため、現在のQoSシステムと同じように見えるメッセージは、メッセージ内容に基づいて実際に異なる優先度を有し得る。しかし、データ消費者は、低優先度のデータで溢れることなく、高優先度のデータにアクセスすることを必要とし得る。既存のQoSシステムは、トランスポートレイヤでのメッセージ内容に基づくQoSを提供することができない。
前述のように、既存のQoSの対策は、QoSをサポートするために特定の通信に関与するノードを少なくとも必要とする。しかし、ネットワークの“エッジ”にあるノードは、総合的な保証を行うことができなくても、QoSへの何らかの改善を提供するように適合され得る。ノードは、通信の参加ノード（すなわち、送信及び／又は受信ノード）である場合、及び／又はネットワークの関所（chokepoint）に位置する場合、ネットワークのエッジにあると考えられる。関所は、他の部分に対して全てのトラヒックが通過しなければならないネットワークの部分である。LANから衛星リンクへのルータ又はゲートウェイは関所である。この理由は、LANからLAN上にない何らかのノードへの全てのトラヒックは衛星リンクへのゲートウェイを通過しなければならないからである。
現在のネットワークリンク設計は長く困難なものである。ネットワークリンク設計への動的な“進行中（on-the-fly）”の変更も困難である。アプリケーションは、所定の動作シナリオで最善の通信パス及びスループット最適化機構を選択するのではなく、特定の通信パスを使用せざるを得ない。典型的には、トランザクション、プロトコル及び通信パスは一緒にまとめられ、通信リンクは、リンクが伝達する情報から引き離されない。しばしば、実装は、OSIネットワークモデルの様々なレイヤを崩壊又は結合する。多くのネットワークは、ネットワークが特定のグループの参加者のために設計されることを必要とする。ネットワークは静的であり、小さな変更でもかなりの手直しを必要とする。例えば、現在の戦術通信リンク（例えば、UAV）は、衛星通信リンクから見通し線（line-of-sight）無線リンクに切り替えるために、かなりのオペレータの介入を必要とする。いくつかのQoSの対策は、データ優先キューをサービス提供する順序付けアルゴリズムを提供する。データは、アルゴリズムに従ってキューから引き出され、ネットワークで送信される。未検査のままのキュー順序付け処理は、ホストプロセッサのみにより制限されることがあるが、特に帯域に制約のある環境でネットワークを溢れさせる機会をかなり増加させる。従って、ネットワークを溢れさせる機会を低減するシステム及び方法の必要性が存在する。ネットワークでのデータの順序付けを改善するシステム及び方法の必要性が存在する。
従って、戦術データネットワークでQoSを提供するシステム及び方法の必要性が存在する。戦術データネットワークのエッジでQoSを提供するシステム及び方法の必要性が存在する。更に、戦術データネットワークで適応可能な構成可能なQoSシステム及び方法の必要性が存在する。
本発明の実施例は、データ通信システム及び方法を提供する。
特定の実施例は、データ通信でのサービス品質を提供する方法を含む。この方法は、キューにデータを保持することを含む。この方法はまた、少なくとも１つの順序付け基準に基づいてキューのデータの順序を決定することを含む。更に、この方法は、少なくとも１つの調節基準に基づいてキューからのデータのフローを調節し、少なくとも１つの順序付け基準と少なくとも１つの調節基準とに関するデータを通信する際のサービス品質レベルを提供する。
特定の実施例は、処理装置で実行する一式の命令を有するコンピュータ可読媒体を提供する。一式の命令は、送信されるデータを一時的に保持する保持ルーチンを含む。一式の命令はまた、少なくとも１つの順序付け基準に基づいてデータの順序を決定する順序付けルーチンを含む。更に、一式の命令は、少なくとも１つの調節基準に基づいてデータのフローを調節し、少なくとも１つの順序付け基準と少なくとも１つの調節基準とに関するデータを通信する際のサービス品質レベルを提供する調節ルーチンを含む。
特定の実施例は、データ通信でのサービス品質を提供する方法を含む。この方法は、送信されるデータを一時的に保持することを含む。この方法は、データ優先度に少なくとも基づいてデータの順序を決定することを更に含む。更に、この方法は、少なくとも１つのユーザ指定の調節基準に基づいてデータの送信を調節し、少なくとも１つのユーザ指定の調節基準とデータ優先度とに関するデータを通信する際のサービス品質レベルを提供することを含む。
本発明の実施例で動作する戦術通信ネットワーク環境 本発明の実施例による７レイヤのOSIネットワークモデルにおけるデータ通信システムの位置 本発明の実施例によるデータ通信システムを使用して容易になる複数ネットワークの例 本発明の実施例で動作するデータ通信環境 本発明の実施例によるデータ通信方法のフローチャート 本発明の実施例による分割及び再構築機能を備えたデータ通信システム
前述の要約及びここに記載の技術の特定の実施例の以下の詳細な説明は、添付図面と共に読まれたときに良く理解される。ここに記載の技術を説明する目的で、特定の実施例が図面に示されている。しかし、ここに記載の技術は、添付図面に示す構成及び手段に限定されない。
図１は、ここに記載の技術の実施例で動作する戦術通信ネットワーク環境100を示している。ネットワーク環境100は、複数の通信ノード110と、１つ以上のネットワーク120と、ノード及びネットワークを接続する１つ以上のリンク130と、ネットワーク環境100の構成要素での通信を容易にする１つ以上の通信システム150とを含む。以下の説明は、１つより多くのネットワーク120と１つより多くのリンク130とを含むネットワーク環境100を仮定するが、他の環境も可能であり想定されることがわかる。
例えば、通信ノード110は、無線機、送信機、衛星、受信機、ワークステーション、サーバ、及び／又は他の計算若しくは処理装置でもよく、及び／又はこれらを含んでもよい。例えば、ネットワーク120は、ノード110の間でデータを送信するハードウェア及び／又はソフトウェアでもよい。例えば、ネットワーク120は、１つ以上のノード110を含んでもよい。リンク130は、ノード110及び／又はネットワーク120の間での送信を可能にする有線及び／又は無線接続でもよい。
例えば、通信システム150は、ノード110とネットワーク120とリンク130との間でデータ送信を容易にするために使用されるソフトウェア、ファームウェア及び／又はハードウェアを含んでもよい。図１に示すように、通信システム150は、ノード110、ネットワーク120及び／又はリンク130に関して実装されてもよい。特定の実施例では、各ノード110が通信システム150を含む。特定の実施例では、１つ以上のノード110が通信システム150を含む。特定の実施例では、１つ以上のノード110が通信システム150を含まなくてもよい。
通信システム150は、戦術通信ネットワーク（ネットワーク環境100等）での通信を確保するために役立つデータの動的な管理を提供する。図２に示すように、特定の実施例では、システム150は、OSIの7レイヤのプロトコルモデルにおけるトランスポートレイヤの一部として及び／又は上位で動作する。例えば、システム150は、戦術ネットワークでトランスポートレイヤに渡される高優先度のデータを優先してもよい。システム150は、単一のネットワーク（ローカルエリアネットワーク（LAN）又は広域ネットワーク（WAN）等）での通信又は複数のネットワークを通じた通信を容易にするために使用されてもよい。複数ネットワークシステムの例が図３に示されている。例えば、システム150は、ネットワークに更なる帯域を追加するのではなく、利用可能な帯域を管理するために使用されてもよい。
特定の実施例では、システム150は、ソフトウェアシステムであるが、様々な実施例で、システム150は、ハードウェア構成要素とソフトウェア構成要素との双方を含んでもよい。例えば、システム150は、ネットワークハードウェアと独立してもよい。すなわち、システム150は、様々なハードウェア及びソフトウェアプラットフォームで機能するように適合されてもよい。特定の実施例では、システム150は、ネットワークの内部のノードではなく、ネットワークのエッジで動作する。しかし、システム150は、ネットワークの“関所（choke point）”のようなネットワークの内部で同様に動作してもよい。
システム150は、利用可能な帯域の最適化、情報優先度の設定、及びネットワークでのデータリンクの管理のようなスループット管理機能を実行するために、ルール及びモード又はプロファイルを使用してもよい。帯域の“最適化”は、例えばここに記載の技術が１つ以上のネットワークでデータを通信するための帯域使用の効率を増加させるために使用され得ることを意味する。例えば、帯域使用の最適化は、機能的に冗長なメッセージを除去すること、メッセージストリーム管理又は順序付け、及びメッセージ圧縮を含んでもよい。例えば、情報優先度の設定は、インターネットプロトコル（IP）型技術より細かい精度でメッセージ形式を区別すること、及び選択されたルール型順序付けアルゴリズムを介してデータストリームにメッセージを順序付けることを含んでもよい。例えば、データリンク管理は、ルール、モード及び／又はデータ転送における変化に影響を及ぼすネットワーク測定のルール型分析を含んでもよい。モード又はプロファイルは、特定のネットワーク健康状態又は状況の動作上の必要性に関する一式のルールを含んでもよい。システム150は、進行中に新しいモードを規定して切り替えることを含み、モードの動的な“進行中（on-the-fly）”の再構成を提供する。
通信システム150は、例えば不安定な帯域に制約のあるネットワークで、変化する優先度及びサービスのグレードに適応するように構成されてもよい。システム150は、ネットワークの応答能力を増加させ、通信待ち時間を低減することに役立つように、改善したデータフローの情報を管理するように構成されてもよい。更に、システム150は、通信の可用性と残存力と信頼性とを改善するようにアップグレード可能でスケーラブルである柔軟なアーキテクチャを介して、相互運用性を提供してもよい。例えば、システム150は、所定の予測可能なシステムリソース及び帯域を使用しつつ、動的に変化する環境に自律的に適応可能になり得るデータ通信アーキテクチャをサポートする。
特定の実施例では、システム150は、ネットワークを使用するアプリケーションに対してトランスペアレントのままで、帯域に制約のある戦術通信ネットワークにスループット管理を提供する。システム150は、ネットワークへの低減した複雑性で、複数のユーザ及び環境を通じたスループット管理を提供する。前述のように、特定の実施例では、システム150は、OSIの7レイヤのモデルのレイヤ4（トランスポートレイヤ）で及び／又はその上位でホストノードを動作し、専用のネットワークハードウェアを必要としない。システム150は、レイヤ4インタフェースに対してトランスペアレントに動作してもよい。すなわち、アプリケーションは、トランスポートレイヤについて標準的なインタフェースを利用し、システム150の動作を認識しなくてもよい。例えば、アプリケーションがソケットをオープンすると、システム150は、プロトコルスタックのこのポイントでデータをフィルタリングしてもよい。システム150は、アプリケーションがシステム150に特有のインタフェースではなく、例えばネットワーク上の通信装置のオペレーティングシステムにより提供されるTCP/IPソケットインタフェースを使用することを可能にすることにより、トランスペアレント性を実現する。例えば、システム150のルールは、XML（extensible markup language）で記述されてもよく、及び／又はカスタムのDLL（dynamic link library）を介して提供されてもよい。
特定の実施例では、システム150は、ネットワークのエッジでサービス品質（QoS）を提供する。例えば、システムのQoS機能は、ネットワークのエッジでコンテンツ型のルール型のデータ優先付けを提供する。例えば、優先付けは、区別及び／又は順序付けを含んでもよい。例えば、システム150は、ユーザ構成可能な区別ルールに基づいて、メッセージをキューに区別してもよい。メッセージは、ユーザ構成の順序付けルール（例えば、スターベーション（starvation）、ラウンドロビン、相対頻度等）により記述される順序で、データストリームに順序付けされてもよい。例えば、エッジでQoSを使用して、通常のQoSの手法で区別不可能なデータメッセージは、メッセージ内容に基づいて区別されてもよい。例えば、ルールは、XMLで実装されてもよい。特定の実施例では、XMLを超える機能に適応するため、及び／又は極めて低い待ち時間の要件をサポートするため、例えば、システム150は、動的リンクライブラリがカスタムコードを備えることを可能にする。
ネットワークのインバウンド及び／又はアウトバウンドデータは、システム150を介してカスタマイズされてもよい。例えば、優先付けは、大量の低優先度のデータからクライアントアプリケーションを保護する。システム150は、アプリケーションが特定の動作シナリオ又は制約をサポートするデータを受信することを確保することに役立つ。
特定の実施例では、帯域に制約のある戦術ネットワークへのインタフェースとしてのルータを含むLANにホストが接続されると、システムは、プロキシによるQoSとして知られる構成で動作してもよい。この構成では、ローカルLANに向かうパケットは、システムをバイパスし、直ちにLANに進む。システムは、帯域に制約のある戦術ネットワークに向かうパケットにネットワークのエッジでQoSを適用する。
特定の実施例では、システム150は、命令プロファイル交換（commanded profile switching）を介して、複数の動作シナリオ及び／又はネットワーク環境について動的なサポートを提供する。プロファイルは、ユーザ又はシステムが指名されたプロファイルに変更することを可能にする名前又は他の識別子を含んでもよい。例えば、プロファイルはまた、機能的冗長ルール識別子、区別ルール識別子、アーカイバル（archival）インタフェース識別子、順序付けルール識別子、事前送信インタフェース識別子、事後送信インタフェース識別子、トランスポート識別子、及び／又は他の識別子のような１つ以上の識別子を含んでもよい。例えば、機能的冗長ルール識別子は、データの陳腐化又は実質的に類似のデータのような機能的な冗長性を検出するルールを指定する。例えば、区別ルール識別子は、メッセージを処理するキューに区別するルールを指定する。例えば、アーカイバルインタフェース識別子は、アーカイバルシステムへのインタフェースを指定する。順序付けルール識別子は、キューのフロントのサンプルを制御する順序付けアルゴリズムを特定し、従って、データストリームでのデータの順序付けを特定する。例えば、事前送信インタフェース識別子は、暗号化及び圧縮のような特別の処理を提供する事前送信処理のインタフェースを指定する。例えば、事後送信インタフェース識別子は、復号化及び解凍のような処理を提供する事後送信処理のインタフェースを特定する。トランスポート識別子は、選択されたトランスポートのネットワークインタフェースを指定する。
例えば、プロファイルはまた、キューサイズ情報のような他の情報を含んでもよい。例えば、キューサイズ情報は、キューの数と、各キューに専用の二次記憶装置及びメモリの量とを特定する。
特定の実施例では、システム150は、帯域を最適化するためにルール型手法を提供する。例えば、システム150は、メッセージをメッセージキューに区別するためにキュー選択ルールを使用してもよく、これにより、メッセージがデータストリームの優先度と適切な相対頻度とを割り当てられてもよい。システム150は、機能的に冗長なメッセージを管理するために、機能的冗長ルールを使用してもよい。例えば、ネットワークでまだ送信されていない前のメッセージと（ルールにより規定されるように）十分に異ならない場合、メッセージは機能的に冗長である。すなわち、送信されるように既にスケジューリングされた古いメッセージと十分に異ならないが、まだ送信されていない新しいメッセージが提供された場合、新しいメッセージは破棄されてもよい。この理由は、古いメッセージが機能的に同等の情報を伝達しており、キューの更に前にあるからである。更に、機能的冗長の多くは、実際に重複したメッセージと、古いメッセージが送信される前に到達する新しいメッセージとを含んでいる。例えば、ノードは、基礎のネットワークの特性のため、耐障害性の理由で２つの異なるパスにより送信されたメッセージのように、特定のメッセージの同一のコピーを受信してもよい。他の例として、新しいメッセージは、まだ送信されていない古いメッセージに取り代わるデータを含んでもよい。この状態で、システム150は、古いメッセージを破棄し、新しいメッセージのみを送信してもよい。システム150はまた、データストリームの優先度型メッセージシーケンスを決定する優先度順序付けルールを含んでもよい。更に、システム150は、圧縮及び／又は暗号化のように、事前送信及び事後送信専用の処理を提供する送信処理ルールを含んでもよい。
特定の実施例では、システム150は、データインテグリティ及び信頼性を保護することに役立つため、耐障害性機能を提供する。例えば、システム150は、メッセージをキューに区別するために、ユーザ定義のキュー選択ルールを使用してもよい。例えば、キューは、ユーザ定義の構成に従ってサイズ決定される。例えば、この構成は、キューが消費し得る最大量のメモリを指定する。更に、この構成は、ユーザがキューのオーバーフローに使用され得る二次記憶装置の位置及び量を指定することを可能にし得る。キューのメモリが一杯になった後に、メッセージは、二次記憶装置のキューに入れられてもよい。二次記憶装置も一杯になると、システム150は、キューの最も古いメッセージを除去し、エラーメッセージをログ記録し、最新のメッセージをキューに入れてもよい。動作モードでアーカイブが可能である場合、キューから外れたメッセージは、メッセージがネットワークで送信されていないというインジケータと共にアーカイブされてもよい。
例えば、システム150のキューのメモリ及び二次記憶装置は、特定のアプリケーションについてリンク毎に構成されてもよい。ネットワークの可用性の期間の間の長い時間は、ネットワーク故障をサポートする多くのメモリ及び二次記憶装置に相当し得る。例えば、キューが適切にサイズ決定されることを確保するのに役立ち、故障の間の時間が定常状態を実現するのに役立ち、最終的なキューのオーバーフローを回避することに役立つのに十分であることを確保するのに役立つように、サイズ決定を特定するのに役立つため、システム150は、ネットワークモデリング及びシミュレーションアプリケーションと統合されてもよい。
更に、特定の実施例では、システム150は、インバウンド（“シェーピング処理（shaping）”）データ及びアウトバウンド（“ポリシー処理（policing）”）データを測定（調節）する機能を提供する。ポリシー処理及びシェーピング処理機能は、ネットワークのタイミングの不一致に対処することに役立つ。シェーピング処理は、ネットワークバッファが低優先度のデータの後のキューに入れられた高優先度のデータで溢れることを回避するのに役立つ。ポリシー処理は、データ消費者が低優先度のデータで溢れることを回避するのに役立つ。ポリシー処理及びシェーピング処理は、２つのパラメータ（有効リンク速度及びリンク比率）により支配される。例えば、システム150は、リンク比率で乗算された有効リンク速度より大きくないデータストリームを形成してもよい。パラメータは、ネットワークが変化すると共に動的に変更されてもよい。システムはまた、検出されたリンク速度へのアクセスを提供し、データ測定でアプリケーションレベルの判定をサポートしてもよい。システム150により提供される情報は、何のリンク速度が所定のネットワークシナリオに適切であるかを判定することに役立つ他のネットワーク動作情報と結合されてもよい。
特定の実施例では、QoSは、OSIプロトコルモデルのトランスポートレイヤの上で通信ネットワークに提供されてもよい。特に、QoS技術は、トランスポートプロトコル接続のソケットレイヤの直下に実装されてもよい。例えば、トランスポートプロトコルは、TCP（Transmission Control Protocol）、UDP（User Datagram Protocol）又はSCTP（Stream Control Transmission Protocol）を含んでもよい。他の例として、プロトコル形式は、IP（Internet Protocol）、IPX（Internetwork Packet Exchange）、Ethernet、ATM（Asynchronous Transfer Mode）、FTP（File Transfer Protocol）及び／又はRTP（Real-time Transport Protocol）を含んでもよい。説明の目的で、TCPを使用して１つ以上の例が提供される。
図４は、本発明の実施例で動作するデータ通信環境400を示している。環境400は、データ通信システム410と、１つ以上のソースノード420と、１つ以上の宛先ノード430とを含む。データ通信システム410は、ソースノード420及び宛先ノード430と通信している。例えば、データ通信システム410は、無線、衛星、ネットワークリンクのようなリンクで、及び／又はプロセス間通信を通じて、ソースノード420及び／又は宛先ノード430と通信してもよい。特定の実施例では、データ通信システム410は、１つ以上の戦術データネットワークで１つ以上のソースノード420及び／又は宛先ノード430と通信してもよい。
例えば、データ通信システム410は、前述の通信システム150と同様のものでもよい。特定の実施例では、データ通信システム410は、１つ以上のソースノード420からデータを受信するように適合される。特定の実施例では、データ通信システム410は、データを保持、格納、構成及び／又は優先付けする１つ以上のキューを含んでもよい。代替として、データを保持、格納、構成及び／又は優先付けする他のデータ構造が使用されてもよい。例えば、テーブル、ツリー又は連結リストが使用されてもよい。特定の実施例では、データ通信システム410は、１つ以上の宛先ノード430にデータを通信するように適合される。
データ通信システム410により受信、格納、優先付け、処理、通信、及び／又は送信されたデータは、データのブロックを含んでもよい。例えば、データのブロックは、パケット、セル、フレーム、及び／又はデータのストリームでもよい。例えば、データ通信システム410は、ソースノード420からデータのパケットを受信してもよい。他の例として、データ通信システム410は、ソースノード420からのデータのストリームを処理してもよい。
特定の実施例では、データは、ヘッダとペイロードとを含む。例えば、ヘッダは、プロトコル情報とタイムスタンプ情報とを含んでもよい。特定の実施例では、プロトコル情報、タイムスタンプ情報、コンテンツ及び他の情報は、ペイロードに含まれてもよい。特定の実施例では、データは、メモリで連続的でもよく、連続的でなくてもよい。すなわち、データの１つ以上の部分は、メモリの異なる領域に配置されてもよい。特定の実施例では、例えば、データは、データを含む他の位置へのポインタを含んでもよい。
ソースノード420は、データ通信システム410により処理されるデータを少なくとも部分的に提供及び／又は生成する。例えば、ソースノード420は、アプリケーション、無線機、衛星、又はネットワークを含んでもよい。ソースノード420は、前述のようにリンクでデータ通信システム410と通信してもよい。例えば、ソースノード420は、データの連続ストリームを生成してもよく、データをバースト生成してもよい。特定の実施例では、ソースノード420及びデータ通信システム410は、同じシステムの一部である。例えば、ソースノード420は、データ通信システム410と同じコンピュータシステムで動作するアプリケーションでもよい。
宛先ノード430は、データ通信システム410により処理されるデータを受信する。例えば、宛先ノード430は、アプリケーション、無線機、衛星、又はネットワークを含んでもよい。宛先ノード420は、前述のようにリンクでデータ通信システム410と通信してもよい。特定の実施例では、宛先ノード430及びデータ通信システム410は、同じシステムの一部である。例えば、宛先ノード430は、データ通信システム410と同じコンピュータシステムで動作するアプリケーションでもよい。
データ通信システム410は、前述のようにリンクで１つ以上のソースノード420及び／又は宛先ノード430と通信してもよい。特定の実施例では、１つ以上のリンクは、戦術データネットワークの一部でもよい。特定の実施例では、１つ以上のリンクは、帯域に制約されてもよい。特定の実施例では、１つ以上のリンクは、信頼性がなくてもよく、及び／又は断続的に切断されてもよい。特定の実施例では、TCPのようなトランスポートプロトコルは、ソースノード410及び宛先ノード430のソケットの間で接続をオープンし、ソースノード420から宛先ノード430へのリンクでデータを送信する。
動作中に、データは、１つ以上のデータソース420により提供及び／又は生成される。データは、データ通信システム410で受信される。例えば、データは、１つ以上のリンクで受信されてもよい。例えば、データは、戦術データネットワークで無線機からデータ通信システム410で受信されてもよい。他の例として、データは、プロセス間通信機構により同じシステムで動作するアプリケーションにより、データ通信システム410に提供されてもよい。前述のように、例えば、データはデータのブロックでもよい。
特定の実施例では、データ通信システム410は、データを構成及び／又は優先付けしてもよい。特定の実施例では、データ通信システム410は、データのブロックの優先度を決定してもよい。例えば、データのブロックがデータ通信システム410により受信されると、データ通信システム410の優先付け構成要素は、そのデータブロックの優先度を決定してもよい。他の例として、データのブロックは、データ通信システム410のキューに格納されてもよく、優先付け構成要素は、データのブロック及び／又はキューについて決定された優先度に基づいて、キューからデータのブロックを抽出してもよい。
例えば、データ通信システム410によるデータの優先付けは、QoSを提供するために使用されてもよい。例えば、データ通信システム410は、戦術データネットワークで受信したデータの優先度を決定してもよい。例えば、優先度は、データのソースアドレスに基づいてもよい。例えば、データ通信システム410が属する小隊と同じ小隊のメンバの無線機からのデータのソースIPアドレスは、異なる動作領域の異なる部の部隊から生じたデータより高い優先度を与えられてもよい。優先度は、データ通信システム410による次の通信のために、複数のキューのうちどれにデータが配置されるかを決定するために使用されてもよい。例えば、高優先度のデータは、高優先度のデータを保持することを目的としたキューに配置されてもよく、次に、データ通信システム410は、何のデータを次に通信するかを決定するときに、高優先度のキューを最初に探してもよい。
データは、１つ以上のルールに少なくとも部分的に基づいて優先付けされてもよい。前述のように、ルールはユーザ定義でもよい。特定の実施例では、例えば、ルールは、拡張可能マークアップ言語（XML：extensible markup language）により記述されてもよく、及び／又はカスタム動的リンクライブラリ（DLL：dynamically linked library）を介して提供されてもよい。例えば、ルールは、ネットワークのデータを区別するため及び／又は順序付けるために使用されてもよい。例えば、ルールは、１つのプロトコルを使用して受信したデータが、他のプロトコルを利用したデータより有利に扱われることを指定してもよい。例えば、コマンドデータは、ルールを介して、他のプロトコルを使用して送信された位置測定データの上の優先度を与えられる特定のプロトコルを利用してもよい。他の例として、ルールは、第１の範囲のアドレスから生じる位置測定データが第２の範囲のアドレスから生じる位置測定データの上の優先度を与えられ得ることを指定してもよい。例えば、第１の範囲のアドレスは、それで動作するデータ通信システム410の飛行機と同じ戦隊の他の飛行機のIPアドレスを表してもよい。例えば、第２の範囲のアドレスは、異なる動作領域にある（従って、データ通信システム410が動作している飛行機にとってあまり関心がない）他の飛行機のIPアドレスを表してもよい。
特定の実施例では、データ通信システム410は、データを破棄しない。すなわち、データは低優先度でもよいが、データ通信システム410により破棄されない。むしろ、潜在的に受信した高優先度のデータの量に応じて、データは長期間に遅延されてもよい。特定の実施例では、例えば、帯域がデータを送信するのに利用可能になるまでデータが損失又は破棄されないことを確保することに役立つため、データはキューに入れられてもよく、格納されてもよい。
特定の実施例では、データ通信システム410は、モード又はプロファイルインジケータを含む。例えば、モードインジケータは、データ通信システム410の現在のモード又は状態を表してもよい。前述のように、データ通信システム410は、利用可能な帯域の最適化、情報優先度の設定、及びネットワークでのデータリンクの管理のようなスループット管理機能を実行するために、ルール及びモード又はプロファイルを使用してもよい。例えば、異なるモードは、ルール、モード、及び／又はデータ転送における変化に影響を及ぼしてもよい。モード又はプロファイルは、特定のネットワーク健康状態又は状況への動作上の必要性に関する一式のルールを含んでもよい。例えば、異なるモードは、関連する異なるルールを有してもよい。すなわち、一式のルールはモードAで利用されてもよく、異なるが場合によって重複する一式のルールはモードBで利用されてもよい。モード又はプロファイルは、特定のネットワーク健康状態又は状況への動作上の必要性に関する一式のルールを含んでもよい。特定の実施例では、データ及び／又は通信に適用されるように選択されるルールは、モード又はプロファイルに少なくとも部分的に選択されてもよい。例えば、データ通信システム410は、“進行中”に新しいモードを規定して切り替えることを含み、モードの動的な再構成を提供してもよい。
特定の実施例では、データ通信システム410は、他のアプリケーションに対してトランスペアレントである。例えば、データ通信システム410により実行される処理、構成及び／又は優先付けは、１つ以上のソースノード420又は他のアプリケーション若しくはデータソースにトランスペアレントでもよい。例えば、データ通信システム410と同じシステム又はデータ通信システム410に接続されたソースノード420で動作するアプリケーションは、データ通信システム410により実行されるデータの優先付けを認識しなくてもよい。
データは、データ通信システム410を介して通信される。例えば、データは、１つ以上の宛先ノード430に通信されてもよい。例えば、データは、１つ以上のリンクで通信されてもよい。例えば、データは、データ通信システム410により戦術データネットワークで無線機に通信されてもよい。他の例として、データは、プロセス間通信機構により同じシステムで動作するアプリケーションにデータ通信システム410により提供されてもよい。
前述のように、例えば、データ通信システム410の構成要素、要素及び／又は機能は、単独で、又は様々な形式のハードウェア、ファームウェアの組み合わせで、及び／又はソフトウェアの一式の命令として実装されてもよい。特定の実施例は、汎用コンピュータ又は他の処理装置で実行するコンピュータ可読媒体（メモリ、ハードディスク、DVD又はCD等）に存在する一式の命令として提供されてもよい。
特定の実施例では、データは、限られた帯域及び／又はデータ転送の可用性を有する通信接続を介して通信されてもよい。例えば、このような接続は、データ選択、更新頻度、輻輳制御及び／又は優先付けに関するルールを実装してもよい。ルール及び／又はフォーマットの多様性は、接続を介した通信の効率に役立ってもよい。例えば、このようなルール、フォーマット及び／又は他のパラメータは、モード又はプロファイルで指定されてもよい。例えば、モード／プロファイルは、通信システムのソフトウェアにより自動的に生成されてもよく、管理者又は技術者により生成されてもよく、ユーザにより生成されてもよく、及び／又は初期設定として提供されてもよい。特定の実施例では、例えば、モード／プロファイルは、ソフトウェア、管理者及び／又はユーザにより変更されてもよい。
特定の実施例では、システムのノード間のリンクは、モード又はプロファイルに基づいて管理（例えば動的に管理）されてもよい。例えば、モードは、ネットワークリンクのトランスポートレイヤへのデータ伝搬及びトランスポートレイヤからのデータ伝搬を制御するためのルール及び構成情報の集合を含む。通信システムは、ネットワーク健康状態（例えば、利用可能な帯域、データトラヒック、バッファ溢れ等）を検出し、システムが適切なモードで動作するように動的に命令する。更に、動作シナリオが変化すると、通信システムは、モードを変更するように命令されてもよい。システムは、モードを変更するように手動的及び／又は自動的に命令されてもよい。例えば、モードは、スループット管理ルール、アーカイブ構成、事前及び事後送信ルール、及び／又はトランスポートの選択を指定する。従って、例えば、OSIプロトコルスタックのプレゼンテーション及びセッションレイヤでトランスペアレントなリンク管理が可能になり得る。
特定の実施例では、プロファイル及び／又は他の表現は、通信システムが動作し得る動作シナリオ又はモードの記述を提供する。通信システムは、通信システムの動作状況に基づいて１つ以上の異なるルールに切り替えてもよい。例えば、通信システムのユーザが攻撃中である場合、システムは攻撃モードで動作してもよい。ユーザが避難中である場合、システムは避難モードで動作してもよい。ユーザが巡回中である場合、システムは巡回モードで動作してもよい。異なるデータは、異なるモードで異なる優先度を有してもよい。異なるネットワークは、異なるモードについて異なる特性を有してもよい。従って、例えば、システムは、動作状況及び／又は目的に基づいて特定のモードに設定されてもよい。
特定の実施例では、コマンド（単一のコマンド等）が、通信システムを特定のモードに設定するために使用されてもよい。例えば、コマンドは、通信システムを特定のモードに設定するために手動的及び／又は自動的に実行されてもよい。例えば、異なるコマンドは異なるモードに対応してもよい。例えば、単一のコマンドは、システムの複数の特性又はパラメータを変更してもよい。例えば、特性又はパラメータは、選択ルール、機能的冗長ルール、アーカイブ機能、順序付けルール、事前送信ルール及び／又はリンク特性を含んでもよい。従って、状況は、コンテキストに“まとめられた（wrapped）”又は組み込まれた複数のパラメータ／設定を含むコンテキストに変換されてもよい。特定の実施例では、アプリケーションプログラムインタフェースは、モードに基づく通信機能がネットワーク動作ソフトウェア及び／又は他のハイレベルの意思決定ソフトウェアと統合されることを可能にするように実装されてもよい。特定の実施例では、例えば、モードを切り替えるために使用されるコマンドは、音声コマンドでもよい。
例えば、戦闘機は他の戦闘機から離れているため、信号強度の減少を生じることがあり、天候は戦闘機の間の通信リンクの帯域を変化させることがある。戦闘機の間の帯域が劣化すると共に、戦闘機で動作するネットワーク動作ソフトウェアは、通信システムに他のモード（高優先度データが通信リンクを通じて効率的に流れるように保持する低帯域モード等）に切り替えるように命令する。
特定の実施例では、プロファイルは、XMLファイル又はモードを規定する構成ファイルのXML部分で、モードのパラメータを提供する。例えば、モードは１つ以上のXML要素により規定されてもよく、通信システムは既存のXMLモード又はXML要素を選択するように命令されてもよく、及び／又は新しいXMLモードが動的に追加及び選択されてもよい。特定の実施例では、例えば、モードに基づく通信システムは、既存のモードを変更するように、及び／又は新しいモードを追加して通信状況に基づいて新しいモードに切り替えるように自動的に反応してもよい。特定の実施例では、XMLモードドキュメントを１つ以上のサーバに“発行（publish）”して通信での使用に利用可能にするために、発行及び加入システムが使用されてもよい。代替として、１つ以上のDLLは、プロファイル及び／又は対応するモードを指定してもよい。
特定の実施例では、データ優先キュー又は他のメッセージデータ記憶装置若しくは保持構造をサービス提供するために、順序付けアルゴリズムが提供される。データは、順序付けアルゴリズムに従ってキューから引き出され、ネットワークで送信される。ユーザ構成可能な“シェーピング処理（shaping）”機能は、データが優先キューから順序付けされ、ネットワークに配置されるレートを調節（meter）する。従って、特定の実施例は、ユーザ定義のデータシェーピング処理及び／又はネットワークでデータを順序付けて送信するためのQoS型順序付け機構への調節パラメータに基づいて逆圧（back pressure）を適用する。シェーピング処理及び順序付けは、データ通信ネットワークのQoSの対策に統合される。
特定の実施例は、入来データに逆圧を適用し、データを後退させる。すなわち、入来データは、ネットワークに送信されるデータより速く到達しており、これにより、入来データストリームに“圧力”をかけている。データを“後退（back up）”又は減速することにより、優先付けアルゴリズムは、これに従ってデータを処理するように機能してもよく、アルゴリズムの効率性、優先データの送信及びネットワーク健康状態を改善するのに役立ち得る。従って、例えば、優先付け及び順序付けアルゴリズムにより高優先度のデータが特定され、最初に送信されてもよい。
特定の実施例では、逆圧は、ユーザ及び／又は他の構成可能パラメータ／嗜好により少なくとも部分的に規定されてもよい。特定の実施例では、例えば、入来データに適用する逆圧を決定するために、リンク速度（例えば、通信速度又は通信リンクの速度能力）及びリンク比率（例えば、リンクがデータトラヒックを伝達する時間の比率）が検査されてもよい。例えば、リンク比率により乗算されたリンク速度がデータ入力レートより低い場合、優先キューは、後退し始め、優先付けアルゴリズムがデータで動作することを可能にする。例えば、リンク速度が1メガビットでありリンク比率が.5である場合、出力は.5メガビットである。すなわち、データは0.5メガビットのレートでネットワークに供給される。10メガビットが入来している場合、データはキューに入れられ、キューは埋まりはじめる。高優先度のデータは最初にサービス提供される。これは、高優先度のデータがネットワークを通じて最初に送信されることに役立つ。従って、逆圧が適用されると、シェーピング処理／調節パラメータと共に、順序付け及び他の優先付けアルゴリズムは、送信用に保持されたデータを順序付ける。例えば、データレートがリンク速度×リンク比率の予測を超過しない限り、データはネットワークで順序付けられる。特定の実施例では、リンク速度及びリンク比率は、モード、システムパラメータ、ユーザ嗜好及び／又は動作状況により変更されてもよい。リンク速度及び／又はリンク比率が変化すると、逆圧もまた動的に構成及び／又は調整されてもよい。特定の実施例では、逆圧は、リンク速度及びリンク比率に基づいて自動的に調整される。
特定の実施例では、システム指標（リンク比率により乗算されたリンク速度等）は、データ通信で逆圧を生成することの代わりに及び／又はこれに加えて、利用可能な帯域を分割するために使用されてもよい。例えば５人が共通の10キロビットの無線リンクを使用しようとしており、これは、それぞれの人が2キロビットの利用可能な帯域を使用するという結果になる。それぞれの人の送信を10キロビットの帯域のうち2キロビットに構成するために、シェーピング処理が使用されてもよい。
図５は、本発明の実施例によるデータ通信方法500のフローチャートを示している。方法500は、以下に詳細に説明する以下のステップを含む。ステップ510において、データがキューに入れられる。ステップ520において、データがシェーピング処理される。ステップ530において、データが順序付けされる。前述のシステムの要素を参照して説明されるが、他の実装も可能であることがわかる。
ステップ510において、データがキューに入れられる、或いは一時的に格納される。１つ以上のキューの代わりに及び／又はこれに加えて、データを保持、格納、構成及び／又は優先付けするために他のデータ構造が使用されてもよい。例えば、テーブル、ツリー又は連結リストが使用されてもよい。データは、ネットワークでの送信中に及び／又はアプリケーションへのルーティングの前の宛先ノードでの受信時に、ソースノードから宛先ノードに送信するためにキューに入れられてもよく、保持／格納されてもよい。
１つ以上のルール及び／又は基準に基づいてメッセージを優先付け及び／又は処理するために、データの１つ以上のブロックが通信中にキューに入れられてもよい。１つ以上のルール及び／又は基準は、モードに依存してもよい。例えば、メッセージは、受信された順序及び／又は交互の順序でキューに入れられてもよい。特定の実施例では、メッセージは、１つ以上のキュー又は他の記憶装置に格納されてもよい。例えば、１つ以上のキューは、異なる優先度及び／又は異なる処理ルールを割り当てられてもよい。例えば、異なる優先度及び／又はルールは、モードに基づいてもよい。例えば、キューのメッセージは、動作モードに少なくとも部分的に基づいて優先付け及び／又は処理されてもよい。
例えば、通信システムは、戦術通信ネットワークで受信したメッセージの優先度を決定してもよい。例えば、優先度は、メッセージのソースアドレスに基づいてもよい。例えば、通信システムが属する小隊と同じ小隊のメンバの無線機からのメッセージのソースIPアドレスは、異なる動作領域の異なる部の部隊から生じたメッセージより高い優先度を与えられてもよい。優先度は、次の通信のために複数のキューのうちどれにデータが配置されるかを決定するために使用されてもよい。例えば、高優先度のデータは、高優先度のデータを保持することを目的としたキューに配置されてもよく、次に、通信システムは、何のデータを次に通信するかを決定するときに、高優先度のキューを最初に探してもよい。
特定の実施例では、例えば、モード又はプロファイルインジケータは、通信システムの現在のモード又は状態を表してもよい。前述のように、利用可能な帯域の最適化、情報優先度の設定、及びネットワークでのデータリンクの管理のようなスループット管理機能を実行するために、ルール及びモード又はプロファイルが使用されてもよい。例えば、異なるモードは、ルール、モード、及び／又はデータ転送における変化に影響を及ぼしてもよい。モード又はプロファイルは、特定のネットワーク健康状態又は状況への動作上の必要性に関する一式のルールを含んでもよい。例えば、通信システムは、“進行中”に新しいモードを規定して切り替えることを含み、モードの動的な再構成を提供してもよい。
特定の実施例では、メッセージの優先付けは、他のアプリケーションに対してトランスペアレントである。例えば、通信システムにより実行される処理、構成及び／又は優先付けは、１つ以上のソースノード又は他のアプリケーション若しくはデータソースにトランスペアレントでもよい。例えば、通信システムと同じシステム又は通信システムに接続されたソースノードで動作するアプリケーションは、通信システムにより実行されるメッセージの優先付けを認識しなくてもよい。
ステップ520において、データはシェーピング処理又は調節される。前述のように、シェーピング処理は、データがキュー又は他の記憶装置から出力されるレートを決定する。例えば、シェーピング処理パラメータ及び／又はシステムクロックデータは、データがキューから出力されるアイドル時間又はレートを提供するのに役立つ。送信ビットカウント及び／又は他の情報は、シェーピング処理又は調節レートに影響を及ぼすためのフィードバックを提供してもよい。特定の実施例では、ユーザ及び／又はシステムは、１つ以上のキュー又は他の保持／記憶装置からのデータフローを調整するのに役立つシェーピング処理／調節パラメータを提供及び／又は変更してもよい。
ステップ530において、データが順序付けされる。すなわち、すなわち、送信又はルーティング若しくは配信するデータの順序が１つ以上の要因に基づいて決定されてもよい。例えば、キュー及び／又は他のデータ記憶装置に関する情報（内容及び／又は容量の情報等）が、データを順序付けることに役立つために使用されてもよい。メッセージ内容、送信プロトコル及び／又は環境／動作情報に基づく１つ以上の順序付けルールが、データを順序付けることに役立つために使用されてもよい。クロック情報及び／又はシェーピング処理パラメータのようなシェーピング処理／調節情報（例えば、ユーザ及び／システム定義のシェーピング処理パラメータ）が、データを順序付けることに役立つタイミング情報を提供するために使用されてもよい。例えば、特定のデータフローレート又は速度が超過しないことを確保することに役立つように、逆圧がデータに適用されてキューに残してもよい。
例えば、方法500の１つ以上のステップは、単独で、又は様々な形式のハードウェア、ファームウェアの組み合わせで、及び／又はソフトウェアの一式の命令として実装されてもよい。特定の実施例は、汎用コンピュータ又は他の処理装置で実行するコンピュータ可読媒体（メモリ、ハードディスク、DVD又はCD等）に存在する一式の命令として提供されてもよい。
本発明の特定の実施例は、１つ以上の前述のステップを省略してもよく、及び／又は記載の順序と異なる順序でステップを実行してもよい。例えば、本発明の或る実施例では、いくつかのステップは実行されなくてもよい。更なる例として、特定のステップは、前述のものと異なる時間的順序で（同時も含む）実行されてもよい。
図６は、本発明の実施例に従ってデータ送信のシェーピング処理及び順序付けを可能にするデータ通信システム600を示している。システム600は、キュー統計情報615を含む１つ以上のキュー610と、１つ以上の順序付けルール620と、システムクロック630と、１つ以上のシェーピング処理パラメータ640とを含む。
メッセージデータは、１つ以上のキュー610に入れられ、とりわけ、データが優先付けられること及び／又はデータフローがレートで調節されることを可能にする。キューに入れる代わりに及び／又はこれに加えて、データは、他の構造（テーブル、ツリー、連結リスト及び／又は他のデータ構造）を使用して、一時的に格納、保持又は遅延されてもよい。図６に示すように、複数のキュー610は、データを保持するために提供されてもよい（図６のキュー610で斜線のブロックで図示する）。例えば、キュー610は、異なる優先度に従って構成されてもよく（例えば、キュー0がキュー9より高い優先度のデータを保持する）、及び／又は同じ優先度でもよい（例えば、キューは優先度に基づいて区別されない）。例えば、システム600は、キュー610の内容、容量及びフローレート、及び／又はキュー610内のデータに関する統計情報615を生成してもよい。
例えば、シェーピング処理パラメータ640及び／又はシステムクロックデータ630は、データがキュー610から出力されるアイドル時間又はレートを提供するのに役立つために使用されてもよい。送信ビットカウント及び／又は他の情報は、シェーピング処理又は調節レートに影響を及ぼすためのフィードバックを提供してもよい。通信パラメータ（リンク速度及び／又はリンク比率等）は、シェーピング処理／調節レートを設定及び／又は変更するために使用されてもよい。特定の実施例では、ユーザ及び／又はシステムは、１つ以上のキュー610又は他の保持／記憶装置からのデータフローを調整するのに役立つシェーピング処理／調節パラメータを提供及び／又は変更してもよい。キュー610から出力されるデータに逆圧を提供することにより、１つ以上のサービス品質技術（優先度の順序付け及び／又は冗長分析等）がキュー610のデータに適用されることが可能になる。
送信又はルーティング若しくは配信するデータの順序は、１つ以上の要因に基づいて決定されてもよい。例えば、キュー及び／又は他のデータ記憶装置に関する統計情報615（内容及び／又は容量の情報等）が、データを順序付けることに役立つために使用されてもよい。メッセージ内容、送信プロトコル及び／又は環境／動作情報に基づく１つ以上の順序付けルール及び／又は基準620が、キュー610からのデータフローを順序付けることに役立つために使用されてもよい。クロック情報630及び／又はシェーピング処理パラメータ640のようなシェーピング処理／調節情報（例えば、ユーザ及び／システム定義のシェーピング処理パラメータ）が、データを順序付けることに役立つタイミング情報を提供するために使用されてもよい。次に、データは、キュー610から宛先ノードに対して順序付けされ、調節されてもよい。
従って、本発明の特定の実施例は、ネットワークのデータを調節及び順序付けするシステム及び方法を提供する。特定の実施例は、ユーザ定義のデータシェーピング処理／調節パラメータに基づいて逆圧をQoS型順序付けアルゴリズムに適用する技術的利点を提供する。特定の実施例は、データが優先キューから順序付けられてネットワークに配置されるレートを調節するユーザ構成可能な“シェーピング処理”機能を提供する。

Claims (10)

  1. データ通信でのサービス品質を提供する方法であって、
    キューにデータを保持し、
    少なくとも１つの順序付け基準に基づいて前記キューの前記データの順序を決定し、
    少なくとも１つの調節基準に基づいて前記キューからの前記データのフローを調節し、前記少なくとも１つの順序付け基準と前記少なくとも１つの調節基準とに関する前記データを通信する際のサービス品質レベルを提供することを有する方法。
  2. 前記少なくとも１つの順序付け基準は、前記データの内容及びプロトコルのうち少なくとも１つを有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記決定するステップは、キュー統計情報に基づいて前記順序を決定することを更に有する、請求項１に記載の方法。
  4. 前記少なくとも１つの調節基準は、リンク速度及びリンク比率のうち少なくとも１つを有する、請求項１に記載の方法。
  5. 前記調節するステップは、前記キューからの前記データのフローに逆圧を適用し、データのレートを閾値より下に減速させることを更に有する、請求項１に記載の方法。
  6. 前記少なくとも１つの順序付け基準及び少なくとも１つの測定基準は、ユーザ定義である、請求項１に記載の方法。
  7. データ通信でのサービス品質を提供する方法であって、
    送信されるデータを一時的に保持し、
    データ優先度に少なくとも基づいて前記データの順序を決定し、
    少なくとも１つのユーザ指定の調節基準に基づいて前記データの送信を調節し、前記少なくとも１つのユーザ指定の調節基準と前記データ優先度とに関する前記データを通信する際のユーザ定義のサービス品質レベルを提供することを有する方法。
  8. 前記データ優先度は、前記データの内容及びプロトコルのうち少なくとも１つを有する、請求項７に記載の方法。
  9. 前記少なくとも１つのユーザ指定の調節基準は、リンク速度及びリンク比率のうち少なくとも１つを有する、請求項７に記載の方法。
  10. 前記調節するステップは、前記データに逆圧を適用し、送信する前記データの優先付け及び順序付けを可能にする、請求項１に記載の方法。
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