JP2018511275A - Ｔｃｐトンネル及びネイティブｔｃｐ情報に基づくバンドリングシナリオにおけるパケットのスケジューリングのための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

本発明は伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）セッション又はユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）セッションに対するパケットベースのスケジューリングを用いるリソースバンドリングのための方法及びシステムを提供し、システムはデータを送信及び受信するように構成されたユーザデバイス及びデータを送信及び受信するように構成されたサーバを備える。システムは、ＴＣＰトンネル及び少なくとも１つのトランスポートネットワークを介してデータパケットをスケジューリング及び分配するように構成されている第１及び第２の結合モジュールをさらに備える。

Description

本発明は、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）セッション又はユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）セッションについてのパケットベースのスケジューリングを用いるリソースバンドリングのための方法及びシステムに関する。

過去において、セッション／アプリケーションレイヤ、トランスポートレイヤ、ネットワークレイヤ及びリンクレイヤ手法に大別され得るリソースバンドリングのための手法に多大な努力が払われてきた。以下において、これらのグループの各々についての最も重要な例を簡単に説明する。

ＨＴＴＰレンジリクエストは、リソースのバンドリングを行うのにも使用され得るセッション／アプリケーションレイヤ構成である。この構成は、ダウンロードするコンテンツを、異なるインターフェースを介する個別のＴＣＰセッションにおいてその後にダウンロードされるスライスに分割する。この構成は、サムスンギャラクシーＳ５内に実装され、「ネットワークブースタ」といわれる（Ｓ．Ｅ．Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ「Ｎｅｔｗｏｒｋ ｂｏｏｓｔｅｒ−ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｄａｔａ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」、Ｔｅｃｈｐａｐｅｒ）。

トランスポートレイヤによるソリューションの最も顕著な例は、リクエスト・フォー・コメント（ＲＦＣ）６８２４においてインターネット・エンジニアリング・タスク・フォース（ＩＥＴＦ）によって規定されるマルチパスＴＣＰ（ＭＰＴＣＰ）である（Ａ．Ｆｏｒｄ、Ｃ．Ｒａｉｃｉｕ、Ｍ．Ｈａｎｄｌｅｙ及びＯ．Ｂｏｎａｖｅｎｔｕｒｅ、「Ｔｃｐ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｐａｔｈ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｄｄｒｅｓｓｅｓ」、ＲＦＣ、Ｎｏ．６８２４、２０１３年１月）。ＭＰＴＣＰは、ピア間の複数の経路の同時使用がアプリケーションに対してトランスペアレントとなることを可能とするＴＣＰの拡張としてみることができる。ＭＰＴＣＰは、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）のような市販製品において既に使用されている。Ｓｉｒｉサービスは、例えば、ＭＰＴＣＰを用いて信頼性を高める。ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）がセルラ及びＷｉ−Ｆｉ接続を有する場合、Ｓｉｒｉは２つのセッションを、１つをＷｉ−Ｆｉを介して、１つをセルラネットワークを介して開始する。接続の一方が利用不可となり、又は信頼性がなくなると、バックアップ接続が直ちに利用可能となる。

他のトランスポートレイヤの例は、ストリーム制御伝送プロトコル（ＳＣＴＰ）（Ｒ．Ｓｔｅｗａｒｔ他、「Ｓｔｒｅａｍ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ」、ＲＦＣ２９６０（提案された標準）、インターネット・エンジニアリング・タスク・フォース、２０００年１０月、ＲＦＣ４９６０によって使用されなくなり、ＲＦＣ３３０９によって更新された）。ＳＣＴＰの効果の１つは、リンクのバンドリングを原則として可能ともする、そのマルチホーミング構成である。

原則として、セッション／アプリケーションレイヤ手法及びトランスポートレイヤ手法は、ネットワークの何らかの特殊な関与なしにエンドデバイスによって実行されるバンドリングとしてエンドトゥエンド（Ｅ２Ｅ）シナリオに適するということができる。Ｅ２Ｅ手法の欠点は、それがユーザデバイス及びインターネットサービスによってサポートされなければならなくなるので、その技術を導入する労力である。

ネットワークレイヤ手法は、それらがエンドデバイスを変更する必要なく、容易に使用され得るので、ネットワークオペレータに対する好適なソリューションである。その代わり、オペレータの制御下にあり、エンドデバイスに対してトランスペアレントなバンドリングを実行するプロキシサーバが使用される。

リンクレイヤバンドリングとは、同等技術の複数チャネルのバンドリングのことをいう。例として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｄ（ＷＯ２００９／０１９２５８Ａ１）において規定されるイーサネットリンクのバンドリング、及び例えばＡｔｈｅｒｏｓ ＳｕｐｅｒＧモードにおいて実施されるＷｉ−Ｆｉチャネルのバンドリングがある。（Ｅ．Ｇ．Ｌｌａｉｒｏ及びＤ．Ｇｉｕｓｔｉｎｉａｎｏ、「Ｓｍａｒｔａｐ：Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｗｌａｎ ｂａｃｋｈａｕｌ ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ」、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄａｙｓ．ＩＥＥＥ、２０１３、ｐｐ．１−７）において提案されるＳｍａｒｔＡＰソリューションは、単一無線マルチチャネル可視化を用いてワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）バックホールの集約に対処する。これによって、異なるチャネルが使用される場合であっても、複数の隣接アクセスポイント（ＡＰ）との接続が可能となる。Ｄ．Ｇｉｕｓｔｉｎｉａｎｏ、Ｅ．Ｇｏｍａ、Ａ．Ｌｏｐｅｚ Ｔｏｌｅｄｏ、Ｉ．Ｄａｎｇｅｒｆｉｅｌｄ、Ｊ．Ｍｏｒｉｌｌｏ及びＰ．Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ、「Ｆａｉｒ ｗｌａｎ ｂaｃｋｈａｕｌ ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｉｘｔｅｅｎｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ、ｓｅｒ．ＭｏｂｉＣｏｍ’１０．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、ＮＹ、ＵＳＡ：ＡＣＭ、２０１０、ｐｐ．２６９−２８０は、記載のシステムにおける正当性を調査している。

本発明の課題は、向上した性能を有する伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）セッション又はユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）セッションのためのパケットベースのスケジューリングのための方法及びシステムを提供することである。この課題は、独立請求項の構成で達成される。従属請求項は、発明の更なる態様に関する。

本発明は、ネットワークオペレータに好ましく適する包括的なバンドリングアーキテクチャを提案する。一方、本発明は、オーバーザトップ（ＯＴＴ）コンテンツシナリオにも適する。他の手法に対して、提示される手法はＴＣＰトンネルを用いてシステムの複雑さを軽減し、高いバンドリングゲインを与える。旧来的なバンドリングソリューションにおけるような経路モニタは不要である。その代わり、ＴＣＰトンネルから到来するネイティブ情報が、最も効率的なパケットスケジューリングについて決定するために、パケットスケジューラに対する入力として使用される。すなわち、バンドリングゲインを最大化するためにスケジューリング手法に対する重み付けを決定することができる革新的な解決手段が記載される。言い換えると、ＴＣＰトンネル及び特にＴＣＰトンネルからのネイティブ情報が、各トンネルを介して利用可能な帯域幅を推定するのに使用され得る。この情報は、利用可能なトンネルに対するデータパケットの効率的なマッピングのために使用される。本発明によると、異なるトンネルが異なるネットワークインターフェース、例えば、ＷｉＦｉ及び３ＧＰＰを通過してもよく、各トンネルを介した利用可能な帯域幅は大きく異なり得る。本発明は、トンネルの各々を介して利用可能な帯域幅を考慮することによって効率的な帯域幅集約を与える。

本発明の第１の態様によると、伝送制御プロトコルＴＣＰセッション又はユーザデータグラムプロトコルＵＤＰセッションに対するパケットベースのスケジューリングのためのシステムが提供される。システムは、第１のスケジューリングモジュールと、少なくとも１つのトランスポートネットワークに接続された少なくとも２つのアクセスインターフェースとを備える第１の結合モジュールを備え、第１の結合モジュールはユーザデバイスに接続可能であり、ＴＣＰトンネルは第２の結合モジュールを終端するアクセスインターフェースの各々を介して構成され、第１のスケジューリングモジュールは第２の結合モジュールに向けてＴＣＰトンネルを介して、好ましくはインターネット上で、データパケットをスケジューリング及び分配するように構成される。システムは、単独で又は組合せにおいて、第２のスケジューリングモジュールと、少なくとも１つのトランスポートネットワークの各々に接続された少なくとも１つのアクセスインターフェースとを備える第２の結合モジュールをさらに備えていてもよく、第２の結合モジュールはサーバに接続され、第２のスケジューリングモジュールは第１の結合モジュールに向けてＴＣＰトンネルを介してデータパケットをスケジューリング及び分配するように構成される。

データパケットがネットワークレイヤ（レイヤ３）上で分配されることが好ましい。これによって、標準ＴＣＰプロトコルを利用することが可能となる。したがって、新たなＴＣＰプロトコルは不要となり得る。

システムは、第１の結合モジュールに有線又は無線接続を介して接続される第１のルータをさらに備えていてもよく、好ましくは、第１のルータはデータをユーザデバイスから受信し、及びユーザデバイスに送信するように構成される。

システムはまた、第２の結合モジュールに有線又は無線接続を介して接続された第２のルータを備え、好ましくは、第２のルータはデータをサーバから／サーバに受信及び送信するように構成されたネットワーク・アドレス・トランスレーションモジュールを備える。

第１のルータはマルチホーミング化されていてもよく、第１のルータが少なくとも２つのインターフェースを介してインターネットに接続されることを意味する。両ルータ（第１及び第２のルータ）は、異なるネットワークに属していてもよく、ＴＣＰトンネルを介して相互接続される。両ルータ間のＴＣＰトンネル数は、第１のルータがインターネットに接続されるインターフェース数に基づく。これらのインターフェースの各々を介して、１つのトンネルが使用される。

用語「接続される」は、あるモジュールが、それが接続されるそれぞれのモジュールの一部であること、すなわち、モジュールが内部接続され得ることも意味し得ることが認識される。例えば、第１及び／又は第２の結合モジュールは、それぞれユーザデバイス及び／又はサーバの集積部分となり得る。他の例として、第１及び／又は第２の結合モジュールは、それぞれ第１及び／又は第２のルータの集積部分となり得る。

好ましくは、第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールは、ＴＣＰトンネルからのネイティブ情報に基づいて第１のルータと第２のルータの間のＴＣＰトンネルの容量を取得するように構成される。この情報は、ＴＣＰトンネルの各々に対するスケジューリング重み付けについて決定するのに使用され得る。

またさらに、ＴＣＰトンネルのネイティブ情報は、以下の：輻輳ウインドウＣｃｗｎｄのサイズ、ＴＣＰスロースタート閾値Ｓｔｈｒｅｓｈ、平滑化往復時間ＴＲＴＴ、送出されたパケット数Ｐｏｕｔ、肯定応答されたパケット数Ｐｓａｃｋｅｄ、再送信されたパケット数Ｐｒｅｔｒａｎｓ、及び喪失したものとみなされるパケット数Ｐｌｏｓｔ、のうちの少なくとも１つを備え得る。代替的又は追加的に、ＴＣＰトンネルインターフェースの送信者キューサイズが、更なるパラメータとして考慮され得る。

本発明の更なる態様によると、第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールは、Ｐ_ｆｌｙ＝Ｐ_ｏｕｔ−Ｐ_{ｓａｃｋｅｄ}＋Ｐ_{ｒｅｔｒａｎｓ}−Ｐ_ｌｏｓｔとして第１のルータから第２のルータに現在伝搬しているパケット数を各トンネルについて取得するように構成される。

より好ましくは、第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールは、Ｃ_ｌｅｆｔ＝Ｃ_ｃｗｎｄ−Ｐ_ｆｌｙとして残容量を取得するように構成される。

より一層好ましくは、第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールは、規定された間隔内で残容量ΔＣ_ｌｅｆｔの変化を取得するように構成される。

一方、当業者に理解されるはずの、本発明と同じ効果を実現するために他のパラメータが取得及び使用され得る点で、パラメータの上記列挙は網羅的ではないことが理解されるべきである。

本発明の更なる態様によると、第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールは、スケジューリングアルゴリズムを用いて第１のルータと第２のルータの間のＴＣＰトンネルに対するスケジューリング重み付けを計算するように構成される。

好ましくは、スケジューリング重み付けは、トンネルの各々を介して送信されるパケットの割合及び／又はトンネルの各々を介して連続して送信されるパケットの量で構成される。

さらに、第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールは、スケジューリング重み付けを連続的に及び／又はタイムスロットに適合させるように構成され得る。

好ましくは、第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールは、後続のタイムスロットのスケジューリング重み付けを前タイムスロット中に収集されたパラメータに基づいて適合させるように構成され得る。

本発明の第２の態様によると、好ましくは上述したシステムを用いて伝送制御プロトコルセッションについてのパケットベースのスケジューリングのための方法が提供される。方法は、（ａ）第１のスケジューリングモジュール及び少なくとも１つのトランスポートネットワーク接続された少なくとも２つのアクセスインターフェースを備える第１の結合モジュールを接続するステップであって、第１の結合モジュールはユーザデバイスに接続され得る、ステップ、（ｂ）第２の結合モジュールで終端するアクセスインターフェースの各々を介してＴＣＰトンネルを構成するステップ、（ｃ）第１の結合モジュールから第２の結合モジュールに向けてＴＣＰトンネル及び少なくとも１つのトランスポートネットワークを介してデータパケットをスケジューリング及び分配するステップ、及び／又は（ｄ）第２のスケジューリングモジュール及び少なくとも１つのアクセスインターフェースを備えた第２の結合モジュールを少なくとも１つのトランスポートネットワークの各々に接続するステップであって、第２の結合モジュールがサーバに接続され得る、ステップ、並びに（ｅ）第２の結合モジュールから第１の結合モジュールに向けてＴＣＰトンネルを介してデータパケットをスケジューリング及び分配するステップを備える。

方法は、第１のルータを第１の結合モジュールに有線又は無線接続を介して接続するステップをさらに備えていてもよく、好ましくは、第１のルータはデータをユーザデバイスから／ユーザデバイスに受信及び送信するように構成される。

方法はまた、第２のルータを第２の結合モジュールに有線又は無線接続を介して接続するステップを備えていてもよく、好ましくは、第２のルータは、データをサーバから／サーバに受信及び送信するように構成されたネットワーク・アクセス・トランスレーションモジュールを備える。

ここでも、接続するステップは、２つの別個のデバイス／モジュールを接続することを意味し、又は第１のデバイス／モジュールを第２のデバイス／モジュールに内部接続すること、すなわち、第２のデバイス／モジュールが第１のデバイス／モジュールに集積され得ることを意味し得る。

好ましくは、方法は、ＴＣＰトンネルからのネイティブ情報に基づいて第１のルータと第２のルータの間の少なくとも２つのＴＣＰトンネルの各々の容量を取得するステップを備える。

さらに、データパケットをスケジューリング及び分配するステップは、第１のルータと第２のルータの間のＴＣＰトンネルに対するスケジューリング重み付けを取得するスケジューリングアルゴリズムに基づいていてもよい。

スケジューリング重み付けは、トンネルの各々を介して送信されるパケットの割合及び／又はトンネルの各々を介して連続して送信されるパケットの量で構成され得る。

好ましくは、スケジューリング重み付けは、連続的に及び／又はタイムスロットにおいて適合される。

より一層好ましくは、後続のタイムスロットのスケジューリング重み付けは、前タイムスロット中に収集されたパラメータに基づいていてもよい。

本解決手段のすべてに共通するのは、利用可能なリンクを介したパケットのスケジューリングの課題である。異なるアクセスネットワークのリソースをバンドリングすることは、スループット及びネットワーク故障に対する弾力性を向上する対策となる。一方、アクセスネットワークリソースのバンドリングは、特にＴＣＰトラフィックの場合に難しい課題となる。特に、アクセスリソースのバンドリングを行う場合の課題は、以下の通りである。

・第１の課題は、今日のネットワークで使用される最も多いトランスポートプロトコルは伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）及びユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）であること並びにこれらのプロトコルが複数のリンクを介して動作するようには設計されていないことから来ている。これらのプロトコルは、同じセッションに属するパケットが１つのインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスからしか受信されないことを想定している。しかし、複数のアクセスリンクが使用される場合、各インターフェースは異なるＩＰアドレスを得ることになる。この問題を克服するために、端末によって使用されるすべてのアクセスリンクの代わりにネットワーク・アドレス・トランスレーション（ＮＡＴ）を実行する追加のボックスが導入されてきた。

・第２の課題は、利用可能なリンクを介したパケットのスケジューリングに関する。まず、それは、２つの基本タイプのスケジューリング手法：セッションベースとパケットベースの間で区別され得る。セッションベースのスケジューリングが実行される場合、特定セッションのパケットは常に同じリンクを介して送信される一方で、セッションは利用可能なリンクに分配されることになる。例えば、セッションＡのパケットがリンクＬ_１で送信される一方で、セッションＢのパケットがリンクＬ_２を介して送信される。セッションベースの手法には、幾つかの欠点がある。例えば、単一のセッションは複数の利用可能なリンクの利益を受けることができない。同じ端末への／同じ端末からの複数のセッションの場合でさえも、異なるリンクの性能が大幅に異なる場合にはバンドリングゲインが保証可能とならない。この発明の焦点は、単一のセッションが利用可能なリンクを介して分配されるパケットベースのスケジューリング手法にある。異なるリンクは、利用可能な帯域幅（Ｂ）、遅延（Ｄ）、遅延ジッタ（Ｊ）及びパケット損失（Ｌ）の観点で異なる特性を有し得るので、利用可能なリンクを介してパケットが均等に分配されるラウンドロビンのスケジューリングを実行するのでは充分でない。むしろ、重み付けスケジューリングが好ましい。特にＴＣＰセッションについては、これらの重み付けはエンドトゥエンド性能に大きな影響を有し、したがってこれらの重み付けは好ましくは慎重に決定される。

・最後に、再順序付けパケットの課題は、パケットベースのスケジューリングが適用される場合に作用し始める。異なるリンクの異なる特性に起因して、及びパケットがインターネットを介して完全に異なるルートを介して伝搬し得ることに起因して、パケットは、誤った順序で宛先に到着し得る。アプリケーションに応じて、これはサービス品質の低下をもたらし得る。

いくつかの好ましい実施形態を、図面を参照してここに説明する。説明の目的のため、請求項に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、種々の具体的詳細を説明する。

図１は、従来技術によるマルチホーミング化された端末の例を示す。 本発明の４つの好適な実施形態を示す。 本発明の４つの好適な実施形態を示す。 本発明の４つの好適な実施形態を示す。 本発明の４つの好適な実施形態を示す。 図３は、本発明の一実施形態によるスロットにおけるスケジューリング重み付けの適合を示す。 図４は、本発明の一実施形態による一例のスケジューリングアルゴリズムを示す。

原則として、インターネット１１におけるサーバ１２に接続された端末１０である、いわゆるマルチホーミング化された端末１０に対するリソースバンドリングは、少なくとも２つの別個の、すなわち異なるリンク（Ｌ_１、Ｌ_２、・・・、Ｌ_ｎ）を用いて行われる。一例を図１に示す。

端末１０は、複数のライン（Ｌ_１、Ｌ_２、・・・、Ｌ_ｎ）を用いてインターネット１１に接続される。今日の端末１０は通常、インターネット１１におけるサーバ１２との通信のためにラインの１つしか使用しない。通常は、使用されるインターフェースの選択は、階層的ポリシーに基づく。スマートフォンは、例えば、３ＧＰＰインターフェースよりもＷｉ−Ｆｉインターフェースを選好し得る一方で、ラップトップはＷｉ−Ｆｉインターフェースよりもイーサネットインターフェースを選好し得る。結果として、端末によって感受される最大帯域幅は、インターネット１１への他のリンクが存在する場合であっても選択ネットワークインターフェースによって利用可能な帯域幅に制限される。すべての利用可能なインターフェース（Ｎ）の同時使用の可能性を想定すると、端末１０毎に感受される帯域幅は大幅に増加することになる。理想的な場合、端末１０毎の全体帯域幅（ＢＷ_{ｉｄｅａｌ}）は、単に各インターフェース（ＢＷ_ｉ）によって与えられる帯域幅の合計となる。しかし、現実の実施では、もう少し難しく、１００％のバンドリング効率（Ｅ）はほとんど達成不可能である。したがって、端末１０によって感受される帯域幅（ＢＷ）は、以下のように表現され得る。

以降において、上記課題の１つ以上に対する解決手段を与えるアクセスリソースのバンドリングのためのアーキテクチャが提示される。さらに、バンドリングゲインを最大化するためにスケジューリング手法に対して重み付けを決定することができる革新的な解決手段が提示される。まず、提案される全般的なアーキテクチャを説明してから、ネイティブＴＣＰ情報に基づくパケットの重み付けスケジューリングの主な課題の詳細を説明する。

本発明の好適な実施形態による解決手段の概観を図２（ａ）に示す。左側のノード（Ｃ）はユーザデバイス１００、例えばスマートフォン又はラップトップを表し、右側のデバイス（Ｓ）はインターネット（Ｉ）１０７におけるサーバ１０８、例えばアプリケーションサーバである。ユーザデバイス１００及びサーバ１０８は、標準的デバイスである。第１のルータ（Ｒ_１）１０１及び第２のルータ（Ｒ_２）１０４においてそれらにトランスペアレントな結合知能が実装されてる。第１のルータ１０１は、ユーザデバイス１００に対してインターネット１０７へのゲートウェイ（例えばＤＳＬルータ）であり、いくつかのアクセスインターフェース（ここでは、説明の目的のため、２つのアクセスインターフェースＬ_１及びＬ_２で示す）を有する。第２のルータ１０４は、ネットワークオペレータの１以上のトランスポートネットワーク１０３内でルータを表す。ルータ１０１及び１０４の双方は、ネットワークオペレータのトランスポートネットワーク（ＴＲ）１０３を介して相互に接続する。それは、第１のルータ１０１によって使用されるアクセスインターフェースＬ_１及びＬ_２の各々を介して、アクセスインターフェースＬ_１及びＬ_２の各々に対する第２のルータ１０４へのそれぞれのＴＣＰトンネル（ｔｕｎ_１及びｔｕｎ_２）を構成する。

これらのトンネルｔｕｎ_１及びｔｕｎ_２の目的は、データパケットをユーザデバイス１００とサーバ１０８の間で搬送することである。ルータ１０１及び１０４の各々はまた、実装されるそれぞれのスケジューリングモジュール（ＳＣ）１０２及び１０５を有する。なお、スケジューリングモジュール１０２及び１０５の各々は、それぞれのルータ１０１及び１０４に集積されて（内部接続されて）すべての関係する情報へのリアルタイムでのアクセスを取得し得る。一方、スケジューリングモジュールはまた、ルータに有線又は無線接続を介して単に取り付けられる（外部接続される）外部モジュールとして構成されてもよい。以降において、用語「接続され」は、内部接続される（すなわち集積される）こと及び／又は外部接続される（すなわち取り付けられる）ことの双方について使用されている。言い換えると、図２（ａ）はスケジューリングモジュール１０２及び１０５が第１及び第２のルータ１０１及び１０４にそれぞれ集積されていることを示すが、これらのモジュール１０２及び１０５を別個のデバイス（不図示）として提供することも可能である。スケジューリングモジュール１０２及び１０５は、異なるトンネルインターフェースｔｕｎ_１及びｔｕｎ_２を介してパケットのスケジューリング及び分配を担う。最後に、第２のルータ１０４は、インターネット１０７に向けてインターフェース上でＮＡＴモジュール１０６を用いている。スケジューリングモジュール１０２及び１０５の各々並びに対応するインターフェースの組合せを、それぞれの結合モジュールともいう。

図２（ｂ）〜（ｄ）は、本発明による更なる代替の解決手段を示す。構成要素には、図２（ａ）のものに応じて対応の参照符号が付される。

ここで、図２（ｂ）は代替の実施形態を示し、第１及び第２のルータ１０１及び１０４は省略される。すなわち、スケジューリングモジュール１０２及び１０５は、それぞれユーザデバイス１００及びサーバ１０８に集積される（接続される）。この構成では、第１のバンドリングは、第１のルータ１０１においてはもはや実行されないが、ユーザのユーザデバイス１００においては直接実行され、それはインターネットへの幾つかの経路を構成する。またさらに、第２のバンドリングは第２のルータ１０４においてはもはや実行されないが、インターネットにおけるサーバ１０８において直接実行される。

図２（ｃ）及び（ｄ）は、図２（ａ）及び（ｂ）によって示す実施形態の更なる変形例を示す。特に、図２（ａ）の実施形態と比較して、図２（ｃ）では第２のルータ１０４のみが省略され、図２（ｄ）では第１のルータ１０１のみが省略される。第１及び第２のスケジューリングモジュール１０２及び１０５は、ユーザデバイス１００及びサーバ１０８にそれぞれ集積され、又は別個の外部装置（不図示）に提供され得ることが理解されなければならない。

例えば、Ｄ．Ｋａｓｐｅｒ、「Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ａｃｃｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、ＳＩＧＭｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｒｅｃ． Ｖｏｌ．４ Ｎｏ．１ ｐｐ．２７−２８、２０１２年３月、で提示されるような周知の手法と比較して、図１の実施形態による本発明は２つの大きな簡素化を有する。第１に、パケットの再順序付けを担うデジッタバッファは使用されない。その代わり、パケットの再順序付けは、ＴＣＰのネイティブ再順序付けアルゴリズムに残される。すなわち、再順序付けは、ユーザデバイス１００又はインターネットサーバ１０８によって行われる。したがって、システムは、それは追加の再順序付けモジュールを必要としないので、ユーザデバイス１００又はインターネットサーバ１０８によって行われた再順序付けの利益を受ける。これによって、他の解決手段と比較してシステムが簡素化される。第２に、ＴＣＰトンネルｔｕｎ_１及びｔｕｎ_２が第１のルータ１０１と第２のルータ１０４の間で使用されることに起因して、リンク能力の判定を担う経路モニタモジュールが不要となる。これらのトンネルｔｕｎ_１及びｔｕｎ_２からの情報に基づいて、リンクＬ_１及びＬ_２の容量が推定され得る。

したがって、本発明は、上述した課題の１つ以上に対する解決手段を提供することができる。ＮＡＴが第２のルータ１０４において実行され、これによって、トンネルｔｕｎ_１及びｔｕｎ_２の使用とともに、パケットが送信された経路から独立してサーバ１０８がクライアントの同じＩＰアドレスを常時確認することが確実となる。サーバ１０８によって確認されるユーザデバイス１００のＩＰアドレスは、第２のルータ１０４の公開ＩＰアドレスである。したがって、サーバ１０８からユーザデバイス１００へのパケットは、常に第２のルータ１０４に宛てられることになる。ＴＣＰトンネルｔｕｎ_１及びｔｕｎ_２の使用は、経路モニタモジュールの必要性を回避し、同時にスケジューリング処理のために必要な情報を提供する。ＴＣＰが輻輳ウインドウ（Ｃ_ｃｗｎｄ）の適合に基づいて常に各ｔｕｎ_１及びｔｕｎ_２での帯域幅使用率を最大化しようとすることが、ここで利用される。ＴＣＰトンネルｔｕｎ_１及びｔｕｎ_２からの利用可能な情報の例は以下の通りである：
・Ｃ_ｃｗｎｄのサイズの観点でのリンクの容量
・ＴＣＰスロースタート閾値（Ｓ_{ｔｈｒｅｓｈ}）
・ＴＣＰによって決定／計算されたＲＴＴである平滑化往復時間（Ｔ_ＲＴＴ）
・送出されたパケット数であるＰ_ｏｕｔ
・肯定応答されたパケット数であるＰ_{ｓａｃｋｅｄ}
・再送信されたパケット数であるＰ_{ｒｅｔｒａｎｓ}
・喪失したとみなされるパケット数であるＰ_ｌｏｓｔ

これらの基本パラメータに基づいて、追加のパラメータが導出され得る。例えば：
・送信者によって送信されたが未だ肯定応答されていないパケットであるフライ状態にあるパケット（Ｐ_ｆｌｙ）。したがって、これらは送信者から受信者に現在伝搬しているパケットである。
Ｐ_ｆｌｙ＝Ｐ_ｏｕｔ−Ｐ_{ｓａｃｋｅｄ}＋Ｐ_{ｒｅｔｒａｎｓ}−Ｐ_ｌｏｓｔ
・単にＣ_ｃｗｎｄ−Ｐ_ｆｌｙであり、その容量に達するまで他の肯定応答を待つことなくリンクに送信され得るパケット数を表現する残容量（Ｃ_ｌｅｆｔ）
・規定された間隔内の残容量（ΔＣ_ｌｅｆｔ）の変化

スケジューリング重み付け（ＳＷ）は、一般に関係式、例えば（Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ）で表現される。以降の４つの利用可能なリンクを用いる例では、第１のリンクはＡの重み付けを有し、次のリンクのパケットを送信する前にＡ個のパケットがこのリンクを介して送信され、Ｂ個のパケットが第２のリンクを介して送信され、Ｃ個のパケットが第３のリンクを介して送信され、最後にＤ個のパケットが第４のリンクを介して送信されることを意味する。その後、第１のリンクが再度スケジューリングなどされる。スケジューリング重み付け（ＳＷ）は２つの特性を有する。
・リンク間で送信されるパケットの割合を表す重み付け割合（Ｗ_Ｒ）。例えば、２つのリンクの場合、割合２は、リンク２と比較してリンク１を介して２倍多いパケットが送信されることを意味する。
・１つのリンクを介して連続して送信されるパケットの量を表す重み付け高さ（Ｗ_Ｈ）。高さ１０は、連続１０個のパケットがリンク１を介して送信されることを意味する。

例：Ｗ_Ｒ＝２、Ｗ_Ｈ＝１０ → ＳＷ＝（１０：５）。

性能上の理由により、スケジューリング重み付けの適合は、図３に示すように、連続的ではなくタイムスロット（例えば、スロットｎ、スロットｎ＋１、スロットｎ＋２）において行われ得る。これらのタイムスロットの継続時間は、パラメータ（Ｄ_Ｔ）である。タイムスロット（Ｘ_ｎ）中に収集されたパラメータのセットは、次のタイムスロットＸ_ｎ＋１についてのスケジューリングアルゴリズム（ＳＷ_ｎ＋１＝ｆ（Ｘ_ｎ））に対する入力として用いられる。すなわち、これらのパラメータ（タイムスロット中に収集されたパラメータ）、及び選択的な入力又は構成パラメータに基づいて、スケジューリングアルゴリズムは次のスロットなどについてのスケジューリング重み付けを計算する。

本発明によるスケジューリングアルゴリズム例を図４に示す。ここで、説明の目的のため、２つのトンネル（トンネルａ及びトンネルｂ）が利用可能であるものとする。スケジューリングアルゴリズムは、スリープＤ_Ｔで、すなわちスロット時間Ｄ_Ｔだけ待機してステップＳ１０において開始する。パケットが送信されるべき場合、スケジューリングアルゴリズムはステップＳ１１においてトンネルａの残容量Ｃ_{ｌｅｆｔ，ａ}が所定の閾値（ＴＨＲ）以上であるかを確認する。トンネルａの残容量Ｃ_{ｌｅｆｔ，ａ}が所定の閾値以上である場合、スケジューリングアルゴリズムはステップＳ１２においてトンネルａを介してパケットを送信し、この例ではＳＷ（１：０）のスケジューリング重み付けを有し、スケジューリングアルゴリズムは開始点（ステップＳ１０）に戻り、手順は他のスロットについて反復される。ここで、ＳＷ（１：０）は、トンネルａを介して１つのパケットが送信され、トンネルｂを介してパケットは送信されないことを意味する。すなわち、トンネルａを介するパケットのみが送信され、この例についてはＷ_Ｒが無限であり、Ｗ_Ｈが１である。一方、トンネルａの残容量Ｃ_{ｌｅｆｔ，ａ}が所定の閾値以上でない場合、スケジューリングアルゴリズムは、ステップＳ１３においてトンネルｂの残容量Ｃ_{ｌｅｆｔ，ｂ}が所定の閾値（ＴＨＲ）以上でないかを判定する。トンネルａに対する閾値とトンネルｂに対する閾値は必ずしも等しい必要はなく、異なる閾値となり得ることが理解されるべきである。

トンネルｂの残容量Ｃ_{ｌｅｆｔ，ｂ}が所定の閾値以上である場合、スケジューリングアルゴリズムはステップＳ１４においてトンネルｂを介してパケットを送信し、この例ではＳＷ（０：１）のスケジューリング重み付けを有し、スケジューリングアルゴリズムは開始点（ステップＳ１０）に戻り、手順は他のスロットについて反復される。一方、トンネルｂの残容量Ｃ_{ｌｅｆｔ，ｂ}が所定の閾値以上でない場合、スケジューリングアルゴリズムはいずれのトンネルも残容量を有さないと判定し、スケジューリングアルゴリズムはステップＳ１５においてパケットを送信し、この例ではＳＷ（１：１）のスケジューリング重み付けを有し、スケジューリングアルゴリズムはステップＳ１０における開始点に戻り、手順は他のスロットについて反復される。

言い換えると、トンネルａは優先トンネルであり、それが空き容量を有する場合にはパケットはこのトンネルａのみを介して送信される。トンネルａが空き容量を有さない場合、トンネルｂが空き容量を有する場合にパケットはトンネルｂを介して送信される。両リンクが空き容量を有さない場合、ラウンドロビンスケジューリングが実行される。

ネットワークレイヤ手法の背景で記載されたが、当業者であれば、本発明は他のバンドリング手法、例えばＭＰＴＣＰにも適用され得ることが分かるはずである。ただし、上記ネットワークレイヤ手法（レイヤ３）を用いることによって、新たなＴＣＰプロトコルが不要となり得る。したがって、標準ＴＣＰプロトコルが使用され得る。

本発明はその範囲又は本質的特徴を逸脱することなくいくつかの形態で具現化され得るので、上記実施形態は、特に断りがない限り、前述の詳細のいずれによっても限定されず、付随する特許請求の範囲において規定される範囲内で広く解釈されるべきであり、したがって本発明に含まれるすべての変更及び変形は付随する特許請求の範囲によって包含されることが意図されることが理解されるべきである。

またさらに、特許請求の範囲において、文言「備える」は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数形を除外しない。単一の部は、特許請求の範囲に記載されるいくつかの構成の機能を充足し得る。属性又は値との関連での用語「本質的に」、「約」、「概ね」などは、特に、属性又は値をそれぞれ正確に規定もする。特許請求の範囲におけるいずれの参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (18)

1. 伝送制御プロトコルＴＣＰセッション又はユーザデータグラムプロトコルＵＤＰセッションに対するパケットベースのスケジューリングのためのシステムであって、
   第１のスケジューリングモジュールと、少なくとも１つのトランスポートネットワークに接続された少なくとも２つのアクセスインターフェースとを備えた第１の結合モジュールであって、前記第１の結合モジュールはユーザデバイスに接続可能であり、第２の結合モジュールで終端する前記アクセスインターフェースの各々を介してＴＣＰトンネルが構成され、前記第１のスケジューリングモジュールは前記第２の結合モジュールに向けて前記ＴＣＰトンネルを介して、好ましくはインターネット上で、データパケットをスケジューリング及び分配するように構成された、第１の結合モジュール、及び／又は
   第２のスケジューリングモジュールと、前記少なくとも１つのトランスポートネットワークの各々に接続された少なくとも１つのアクセスインターフェースとを備えた前記第２の結合モジュールであって、前記第２の結合モジュールはサーバに接続可能であり、前記第２のスケジューリングモジュールは前記第１の結合モジュールに向けて前記ＴＣＰトンネルを介してデータパケットをスケジューリング及び分配するように構成された、前記第２の結合モジュール
   を備えたシステム。
2. 前記第１の結合モジュールに有線又は無線接続を介して接続された第１のルータをさらに備え、好ましくは前記第１のルータが、データを前記ユーザデバイスから／前記ユーザデバイスに受信及び送信するように構成された、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第２の結合モジュールに有線又は無線接続を介して接続された第２のルータをさらに備え、好ましくは前記第２のルータが、データを前記サーバから／前記サーバに受信及び送信するように構成されたネットワーク・アドレス・トランスレーションモジュールを備える、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールが、前記ＴＣＰトンネルからのネイティブ情報に基づいて前記第１のルータと前記第２のルータの間の前記ＴＣＰトンネルの容量を取得するように構成された、請求項１から３のいずれかに記載のシステム
5. 前記ＴＣＰトンネルの前記ネイティブ情報が、輻輳ウインドウＣ_ｃｗｎｄのサイズ、ＴＣＰスロースタート閾値Ｓ_{ｔｈｒｅｓｈ}、平滑化往復時間Ｔ_ＲＴＴ、送出されたパケット数Ｐ_ｏｕｔ、肯定応答されたパケット数Ｐ_{ｓａｃｋｅｄ}、再送信されたパケット数Ｐ_{ｒｅｔｒａｎｓ}、及び喪失したとみなされるパケット数Ｐ_ｌｏｓｔのうちの少なくとも１つを備える、請求項４に記載のシステム。
6. 前記第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールが、前記第１のルータから前記第２のルータに現在伝搬しているパケット数を、
   Ｐ_ｆｌｙ＝Ｐ_ｏｕｔ−Ｐ_{ｓａｃｋｅｄ}＋Ｐ_{ｒｅｔｒａｎｓ}−Ｐ_ｌｏｓｔ
   として取得するように構成された、請求項５に記載のシステム。
7. 前記第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールが、残容量を、
   Ｃ_ｌｅｆｔ＝Ｃ_ｃｗｎｄ−Ｐ_ｆｌｙ
   として取得するように構成された、請求項６に記載のシステム。
8. 前記第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールが、規定間隔内で前記残容量の変化ΔＣ_ｌｅｆｔを取得するように構成された、請求項７に記載のシステム。
9. 前記第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールが、スケジューリングアルゴリズムを用いて前記第１のルータと前記第２のルータの間の前記ＴＣＰトンネルに対するスケジューリング重み付けを取得するように構成された、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記スケジューリング重み付けが、前記トンネルの各々を介して送信されるパケットの量の割合及び／又は前記トンネルの各々を介して連続して送信されるパケットの量で構成された、請求項９に記載のシステム。
11. 前記第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールが、スケジューリング重み付けを連続的に又はタイムスロットにおいて適合するように構成され、好ましくは前記第１及び／又は第２のスケジューリングモジュールが、前タイムスロット中に収集されたパラメータに基づいて後続のタイムスロットのスケジューリング重み付けを適合するように構成された、請求項１０に記載のシステム。
12. 好ましくは請求項１から１１のいずれかのシステムを用いて伝送制御プロトコルセッションについてのパケットベースのスケジューリングのための方法であって、
    （ａ）第１のスケジューリングモジュールと、少なくとも１つのトランスポートネットワークに接続された少なくとも２つのアクセスインターフェースとを備えた第１の結合モジュールを接続するステップであって、前記第１の結合モジュールはユーザデバイスに接続可能である、ステップと、第２の結合モジュールで終端する前記アクセスインターフェースの各々を介してＴＣＰトンネルを構成するステップ、
    （ｃ）前記第１の結合モジュールから前記第２の結合モジュールに向けて前記ＴＣＰトンネル及び前記少なくとも１つのトランスポートネットワークを介してデータパケットをスケジューリング及び分配するステップ、及び／又は
    （ｄ）第２のスケジューリングモジュール及び前記少なくとも１つのアクセスインターフェースを備える前記第２の結合モジュールを前記少なくとも１つのトランスポートネットワークの各々に接続するステップであって、前記第２の結合モジュールがサーバに接続可能である、ステップ、並びに
    （ｅ）前記第２の結合モジュールから前記第１の結合モジュールに向かう前記ＴＣＰトンネルを介してデータパケットをスケジューリング及び分配するステップ
    を備える方法。
13. 第１のルータを前記第１の結合モジュールに有線又は無線接続を介して接続するステップを備え、好ましくは前記第１のルータが、データを前記ユーザデバイスから／前記ユーザデバイスに受信及び送信するように構成された、請求項１２に記載の方法。
14. 第２のルータを前記第２の結合モジュールに有線又は無線接続を介して接続するステップを備え、好ましくは前記第２のルータが、データを前記サーバから／前記サーバに受信及び送信するように構成されたネットワーク・アドレス・トランスレーションモジュールを備える、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 前記ＴＣＰトンネルからのネイティブ情報に基づいて前記第１のルータと前記第２のルータの間の前記少なくとも２つのＴＣＰトンネルの各々の容量を取得するステップを備える、請求項１２から１４のいずれかに記載の方法。
16. データパケットをスケジューリング及び分配するステップが、前記第１のルータと前記第２のルータの間の前記ＴＣＰトンネルに対するスケジューリング重み付けを取得するようにスケジューリングアルゴリズムに基づく、請求項１２から１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記スケジューリング重み付けが、前記トンネルの各々を介して送信されるパケットの割合及び／又は前記トンネルの各々を介して連続して送信されるパケットの量で構成される、請求項１６に記載の方法。
18. スケジューリング重み付けが連続的に又はタイムスロットにおいて適合され、好ましくは、後続のタイムスロットのスケジューリング重み付けが、前タイムスロット中に収集されたパラメータに基づく、請求項１７に記載の方法。