JP2593120B2 - 異なるトラフィックタイプの高速パケットを優先順位付け、選択的に放棄し、かつ多重化するための方法 - Google Patents

異なるトラフィックタイプの高速パケットを優先順位付け、選択的に放棄し、かつ多重化するための方法

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JP2593120B2 JP3511790A JP51179091A JP2593120B2 JP 2593120 B2 JP2593120 B2 JP 2593120B2 JP 3511790 A JP3511790 A JP 3511790A JP 51179091 A JP51179091 A JP 51179091A JP 2593120 B2 JP2593120 B2 JP 2593120B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、一般的には、統合された高速パケットネ
ットワークに関し、かつより詳細には共通のトラフィッ
クタイプの高速パケットの、ネットワークトランクのノ
ードにおける、優先順位付け、ある高速パケットの選択
的な放棄、および異なるトラフィックタイプのグループ
からの高速パケットの多重化による帯域幅の割り当てに
関する。
発明の背景 典型的な統合高速パケットネットワークは少なくとも
３つのクラスのトラフィック、すなわち連続ビットスト
リームオリエンテッド（CBO）、音声、およびデータ、
を伝達する。第1A図から第1C図までは、これらの異なる
トラフィックタイプの帯域幅特性および要求を示してお
り、かつそれらの属性（attributes）は次のように要約
される。
CBO:個々の発生源（sources）からのパケットはかな
り行儀がよくかつノード間トランクキューに多かれ少な
かれ周期的に到達する。多重化されたCBOの発生源のピ
ークレート（Rpeak）は平均レート（Ravg）と同じであ
り、かつ必要とされるトランクの帯域幅（Rreqd）はキ
ューイングの遅延を小さく保つためにいくらか大きくな
っている。Rpeak＜Rreqdであるから、この場合何らの統
計的なゲインも得られない。CBOの流れはキューイング
の遅延における大きな変動およびパケットの喪失に敏感
であるが、その理由はこれらの双方とも受信機において
同期の喪失を生ずるからである。大きなパケット化時間
を有するCBOの発生源からのパケットは一緒に多重化さ
れた時に小さなパケット化時間を有する発生源からのパ
ケットに反し大きな遅延を有する。一緒に多重化された
時、この遅延は大きなパケット化時間の発生源により支
配される。
パケット音声（音声活動の検出を有する）：多重化さ
れた音声のレートは同時的に通話が激発（spurt）して
いる発生源の数に依存しかつ最大レート（Rpeak）およ
びゼロの間で変動する。平均レート（Ravg）は（会話音
声については）Rpeakの半分より小さい。必要なレート
（Rreqd）は（Rpeakに等しくするよりは）これら２つの
レートの間にあるようにすることができ、統計的なゲイ
ン（Rpeak／Rreqd）を可能にする。Rreqdは最大遅延お
よびパケット喪失のレートを与えられた限界より低く保
つように選択される（音声品質の劣化は受入れ可能な限
界内に留めることができるから小さなロスは受容でき
る）。
過剰な遅延（典型的には数百ミリセカンド）を有する
パケットは又終端から終端への（end-to-end）遅延限界
に基づきデスティネーションにおいて捨てられるが、こ
れは音声は遅延に敏感なためである。このタイプのドロ
ップは（高い確率で）いくつかのパケットが同じ音声呼
から連続的に失われる結果となりかつ受信された音声信
号の忠実度をひどく劣化させる。
フレーム化データ：このタイプのトラフィックはレー
トおよびRpeakおよびRavgの間の差において大きな動揺
を有する。Rreqdは終端間の平均フレーム遅延を受入れ
可能に小さく保つよう選択される。単一の高速パケット
の喪失は全フレームの喪失となるので、パケットを捨て
ることは望ましくない。しかしながら、データトラフィ
ックは性質上瞬発的（bursty）であるからバッファの利
用不能性によるパケットのロスは防止できない。さら
に、異なる発生源からのデータトラフィックは異なるサ
ービス品質（QOS）の要求を有し、例えば相互作用的な
（interactive）トラフィックは比較的遅延に敏感であ
り、一方ファイル転送はそれほど敏感ではない。
ここで考察する統合ネットワークは終端システムの間
でそのようなパケットを伝送するための高速パケット技
術に依存する。終端システムの間でパケットの流れが始
まる前に、接続（または仮想回路:virtual circuit）が
それらの間で確立される。この接続は高速パケットが端
から端に流れる経路（すなわち、ノードおよびノード間
トランク）を決定する。第２図は、高速パケットを１つ
またはそれ以上の入力トランクから信号しかつそれらを
１つまたそれ以上の出力トランクに切替える、典型的に
は中間ノードで使用される交換機（switch）を示す。
各々の接続からノード間トランクによって入来するパ
ケットはヘッダに、論理的チャネル番号（LCN）と呼ば
れる、独自の領域を有し、これはそのトランクにおける
論理的チャネルに対応する（第3A図を参照）。接続の確
立時に、（各ノードにおいて）出力ポート番号、出力キ
ューのキューID（QID）、および新しいLCNに対する入力
を含むテーブルが更新される。各入りパケットのLCNが
調べられかつこのアドレスが（該テーブルへのアクセス
により）出力ポート番号、（出力キューに対する）QI
D、および次のノード間トランクに対する新しいLCNに変
換される（第3B図を参照）。
種々の出力キューからのパケットはネットワークで使
用される特定のキューイング規律によって決定される順
序で送信される（または捨てられる）。（勿論この発明
はこのような環境を念頭において説明されるが、ここの
述べられるキューイング規律構造および方法は接続生起
型（connection oriented）または接続なしのネットワ
ーク（connection-less network）の広い部類に適用で
きかつLCNおよびテーブルルックアップを用いた構成に
限定されない）。
例えば、ノード間トランクによって送信するためにパ
ケットをキューイングするための１つの技術はファース
トイン・ファーストアウト（FIFO）キューを使用する。
しかしながら、多重化された音声およびデータトラフィ
ックはトランクに入るパケットの瞬時レートがR
reqd（これはそのトラフィックに割当てられたトランク
の帯域幅に対応する）より大きい場合には、オーバロー
ド期間を経験する。音声に対するオーバロード期間は10
ミリセカンドから1000ミリセカンドの間続くことが予期
できる。データに対しては、この期間は数ミリセカンド
から数秒継続し得る。CBO発生源は典型的なT1ネットワ
ーク（CBOの発生源のみが同じキューに多重化された場
合）においてホップ（hop）ごとに１ミリセカンドと32
ミリセカンドの間で変動するキューイング遅延の変動に
敏感である。明らかに、単純なFIFOキューにより生ずる
音声およびデータに対する長いオーバロード期間はCBO
キューイング遅延の変動をオーバロード期間の間発生さ
せ、かつ末端から末端への遅延を受け入れ難いほど大き
くするが、それはビットストリームの間にギャップが発
生するのを防止するためデスティネーションにおいてよ
り長い平滑遅延（smoothing delay）が要求されるから
である。同様に、データがオーバロードになると、それ
はトランクの帯域幅を支配しかつ音声品質を劣化させる
（それが音声パケットが遅延されあるいは捨てられるよ
うにするからである）。これらの明らか望ましくない特
性はすべてのトラフィックが１つのキューに入る時に発
生する。
他の手法は音声に対しデータの優先度を与えるために
純粋のライン先頭優先（Head Of Line Priority:HOLP）
を使用する。しかしながら、HOLPはデータおよび音声キ
ューの互いのかつCBOのQOSにそれらがオーバヘッドにな
る時に与える影響の問題を解決しない。さらに、CBO、
音声、およびデータキューは異なるのみでなく、１つの
タイプのトラフィックが比較的大きな時間量の間リンク
の帯域幅を支配するに十分大きな典型的なビジー期間
（CBOに対しては１ミリセカンドから32ミリセカンド、
音声に対しては10ミリセカンドから１秒、そしてデータ
対しては数秒まで）を有する。例えば、CBOが与えられ
た最も高い優先度を有する場合には、それが決してオー
バロードにならなくても、長いビジー期間（例えば32ミ
リセカンド）が音声接続の品質に影響を与え、これは音
声パケットがそのホップで32ミリセカンドの間阻止され
るからである。もしHOLPが使用されかつ音声が最も高い
かあるいは２番目に高い優先度を与えられておれば（そ
れは遅延に敏感であるから最も低い優先度を与えること
はできない）、音声キューはそれがオーバロードになる
とより多くの帯域幅を取るであろう。音声キューが成長
しかつ（ディスカード機構により）パケットを失う代わ
りに、それはより低い優先度のキューのサービスの品質
（不当に）影響するであろう。
２つのトラフィックタイプ、音声およびデータ、を多
重化するための可動境界機構（movable boundary schem
es）もまた提案されている。そのような機構において
は、多重構造は送信タイムスロットにより構成されるフ
レームからなる。該フレームの初めに、音声のためにＳ
個のタイムスロットが確保されかつデータのために次の
Ｎスロットが確保される。該フレームの初めに、送信を
持っているＳ個またはそれ以上の音声パケットがあれ
ば、それらはＳ個のタイムスロットにロードされかつデ
ータパケットが残りのＮスロットにロードされる（もし
Ｎより多くあればそれらは待ち行列に入る）。もしその
フレームの初めにＳより少ない音声パケットがあれば、
データパケットが余分のタイムスロットを使用すること
を許可される（従って「可動境界」の用語につなが
る）。そのような方法はトラフィックのクラス内での優
先度を考慮しないのみならず効率的なディスカード機構
を提案しない。
他の機構においては、音声およびデータキューの間の
可動境界を実施するためにタイマが使用されかつ埋め込
まれたコーディングを想定するブロックドロップ機構が
音声のために使用される。１つの手法は特に（もし必要
であれば各クラス内にHOLPを用いる）４つのクラスのト
ラフィック、および音声トラフィックに対応するクラス
に対するディスカード機構を提案する。可動境界機構が
いずれかのトラフィッククラスから連続して送信される
パケットの数を制限することにより実施される。
仮想回路（VC）に基づくネットワークのためのキュー
イング構造もまた提案されている。これらの方法に記載
されたキューイング規律はVCを優先順位クラスに分けか
つVCの間でラウンドロビン法を用いる。この規律は（末
端から末端へのフロー制御を用いる高速パケットネット
ワークに対し）リンクバイリンクのフロー制御を用いる
伝統的なネットワークにとってより適切であるが、それ
はキューへのそのフローがしっかりと制御できるからで
ある。さらに、この規律はサービス要求の品質を整合す
るために異なるトラフィックタイプを統合する問題を目
指しておらずかつ代りにVCに対しそれらが多重化される
前にラウンドロビン順位でそれらに奉仕することにより
公正なサービスを提供するようにされている。これは本
発明の環境ではCBOおよび音声発生源がフロー制御でき
ずかつCBO、音声およびデータの間のHOLP規律が不十分
である（前に述べたように）ため適用できない。
パケット廃棄（packet discarding）はまた統合音声
／データネットワークにおいて渋滞の緩和のために提案
されている。そのような機構においては、新しい入りパ
ケットはもしキューが過剰（すなわち、満杯）になれば
廃棄される。この機構の不都合はそれがそのパケットの
重要性を考慮することなくパケットを廃棄することであ
る。音声コーディングおよび音声活動検出を用いること
により、パケットのいくつかは特に重要な情報を含んで
いる。この種類の廃棄の影響を低減するため、選択的パ
ケット廃棄技術が提案されている。音声波形の再構成た
めにあまり重要でないと考えられるパケットのみが、キ
ューの深さまたは通話の瞬発における呼の数（すなわ
ち、パケット到達レート）により識別される、渋滞に直
面して廃棄される。選択的パケット廃棄においては、パ
ケットは２つの廃棄優先度に分類される。上に述べた双
方の機構とも渋滞の表示のために単一のしきい値のみを
使用する。
他のパケット廃棄機構によれば、もしノード間（inte
rnodal）トランクの出力キューが満杯であれば、該キュ
ーの入りパケットがドロップされる。該キューは満杯で
ないがキューの深さが与えられたしきい値を越えかつ入
りパケットがドロップ可能であると記されておれば、該
パケットもまたドロップされる。あるいは、該パケット
は送信のためのキュー待機に置かれる。マークされたパ
ケットをドロップする代わりに、「出力ドロッピング」
と称されるものが示唆されており、この場合はすべての
入りパケットは該キューが満杯でなければ該キューに入
れられる。マークされたパケットがキューの先頭まで移
動しかつ送信の準備ができた場合には、前記しきい値が
チェックされ、かつ該パケットはそれに応じてドロップ
または送信される。
いずれの上述の方法も完全に満足すべき性能を提供す
るものではなく、特に可変トラフィックタイプの送信を
サポートする統合高速パケットネットワークに適用され
る場合には満足すべき性能を有しない。
発明の概要 これらの必要性および他のものは実質的にここに開示
された高速パケット優先キューイング、選択的廃棄、お
よび帯域幅割当て方法の機構により満たされる。本発明
の１実施例によれば、異なるトラフィックタイプの高速
パケットは互いに対する異なる優先順位付け方法に従っ
て優先順位付けられる。各グループからの優先順位付け
られたパケットは次に多重化されかつ送信される。例え
ば、第１の優先順位付け方法はHOLPを用いることがで
き、かつ第２の優先順位付け方法はパケット廃棄に依存
することができる。あるいは、これらの手法は種々の方
法で結合することができる。例えば、特定のトラフィッ
クタイプに対する第１のグループの高速パケットはHOLP
のみを用いて優先順位付けることができ、かつ異なるト
ラフィックタイプの第２のグループはパケット廃棄機構
およびHOLP方法の双方を用いて優先順位付けることがで
きる。
他の実施例においては、多重化は重み付けられたラウ
ンドロビン帯域幅割当てプロトコルを用いることにより
達成できる。
他の方法では、本発明の１つの実施例によれば、異な
るトラフィックタイプに対する高速パケットが受信され
かつ、少なくとも部分的に、第１の優先順位付け方法の
関数として優先順位付けられ、かつ前記第１の優先順位
付け方法によって待ち行列に入れられた高速パケットは
次に、重み付けラウンドロビンのような、帯域幅割当て
プロトコルに従って多重化される。１つの実施例では、
該第１の優先順位付け方法は、例えば、HOLPとすること
ができる。
本発明によるさらに他の実施例においては、異なるト
ラフィックタイプのための高速パケットは別々のキュー
に各トラフィックタイプに対し高速パケットをキューイ
ングすることにより多重化され、それにより特定のトラ
フィックタイプに対する高速パケットを含むキューは他
のトラフィックタイプから区別して一緒にグループ化さ
れる。第１のグループのキューが次に選択され、かつ該
第１のグループのキューに関連するクレジットカウント
（creditcount）が調べられてその中に何らかのクレジ
ットが残っているか否かを判定する。もし残っておれ
ば、パケットを有する前記グループにおいて最も高い優
先順位のキューに対応するキュー内にバッファされた１
つの高速パケットが除去されかつ送信される。送信に応
じて、クレジットカウントが前記高速パケットの長さに
対応するようにして変更できる。例えば、１つの実施例
においては、クレジットカウントは送信された高速パケ
ットにおけるバイト数に等しい量だけ減分できる。帯域
幅割当てはあるキューグループに対するクレジットカウ
ントを異なるグループに対する異なる量だけ増分するこ
とにより達成される。
図面の簡単な説明 第1A図から第1C図までは、従来技術の高速パケットト
ラフィックのタイプを示す図であり、 第２図は、入力解析および出力キューを備えた従来技
術の高速パケット交換機のブロック図であり、 第3A図から第3B図までは、最初に受信されたものとし
てかつ従来技術の交換機のために解析ブロックにより引
き続き処理される情報ヘッダを示す従来技術の図であ
り、 第４図は、本発明によるキューイングおよび多重化処
理を示す図であり、 第５図は、本発明による１つの可能なキューイングお
よび多重化処理を示すブロック図であり、 第６図は、本発明によるキューイングおよび多重化構
成の他の実施例を示すブロック図であり、 第７図から第９図までは、本発明によるノード間スイ
ッチのキューイング、廃棄、および多重化の観点での動
作を示すフロー図である。
好ましい実施例の詳細な説明 第４図は、ここで考察されるエンキューイング（enqu
eueing）およびデキューイング（dequeueing）処理（40
0）の一般的な図を示す。適切なエンキューイング処理
（401）に続き、CBO、音声、およびフレーム化されたデ
ータのような、種々のトラフィックタイプからの高速パ
ケットが適切なキューにバッファ入力され、これらのキ
ューは異なるトラフィックタイプに対応するグループ
（402）に分離される。この例では、第１のグループ（4
03）はCBOの高速パケットをバッファし、第２のグルー
プ（404）は音声高速パケットをバッファし、かつ第３
のグループ（405）はフレーム化されたデータの高速パ
ケットをバッファする。（種々のキューについての付加
的な説明は以下に必要に応じて記述する。）バッファさ
れた高速パケットは次に適切なデキューイング処理（40
6）の使用によりデキューされかつデキューされた高速
パケットの連続的な送信をサポートするためにノード間
トランクに提供される。
次に第５図に移ると、異なるトラフィックタイプの高
速パケットは交換機およびエンキューイング処理（50
5）によって（ヘッダ情報を用いて）適切なキューに導
かれる。この実施例では、音声パケットは音声キュー
（506）にキュー入力される。残りの２つのトラフィッ
クタイプのグループ（CBOおよびフレーム化データ）に
は各々複数のキュー（それぞれ、507-509および511-51
3）が与えられる。
これらの複数のキューは異なる特性を有するCBOおよ
びデータトラフィックによって要求される異なる品質の
サービスを提供する。CBOの発生源は典型的には種々の
パケット化時間およびパケット長を有し、従ってこのシ
ステムは異なる発生源からのパケットを１つより多くの
キューに分離するが、それはいずれかのキューに対する
最悪の場合の遅延はそのキューに多重化された発生源の
ための最大パケット化時間によって決定されるからであ
る。データについては、該発生源は短い長さのデータフ
レーム（例えば、相互作用的ターミナルのアプリケーシ
ョンから）あるいは（ファイル転送のような）多量の情
報を発生することができる。両法のタイプとも１つのキ
ューに置かれることはないが、これは相互作用的なユー
ザは迅速な応答時間を期待し一方ファイル転送はより長
くなり得るからである。
（短いフレーム対し高い優先度（511）を有する）異
なるデータキューの間または（低いバーストサイズ（パ
ケット化時間）を有する発生源に対するキュー（507）
に対しより高い優先度を有する）CBOキューの間のHOLP
サービス規律はこれらのキューにおける異なるタイプの
トラフィックに対し適切な品質のサービスを提供する。
例えば、３つのCBOキュー（507-509）を有し、５ミリセ
カンドより短いパケット化時間を有する発生源からのす
べてのパケットを最も高い優先度のキュー（507）に入
れ、５ミリセカンドと25ミリセカンドの間のパケット化
時間を有する発生源は中間の優先度の（508）に入れ、
かつ25ミリセカンドより大きなパケット化時間を有する
発生源は最も低い優先度のキュー（509）に入れる。デ
ータに対しては、平均フレーム長に基づき同様にして割
当てが行なわれる。一例として、64バイトより短いフレ
ームサイズを有する発生源は最も高い優先度のキュー
（511）に割当てられ、64と512バイトの間のフレームサ
イズは中間の優先度のキュー（512）に、そして512バイ
トより大きなものは最も低い優先度のキュー（513）に
割当てることができる。
一般に、HOLP規律はより低い優先度のキューの性能を
劣化させるという代償の下に高い優先度のキュー（507
および511）に優れたサービスを与える傾向がある。し
かしながら、この実施例では、より低い優先度のキュー
はひどい劣化を経験することはなく、それはより高い優
先度のCBOキューおよびより高い優先度のデータキュー
における短いデータフレームは短いビジー期間を有する
からである。
音声キューは（異なるコーディングレートでも）同様
のトラフィックを有しかつ従って単一のキューのみが必
要とされる。
この実施例においては、ライン先頭優先（head oflli
ne priority）機構は音声の高速パケットに対しては与
えられておらず、これは１つの音声高速パケットキュー
（506）のみが与えられているからである。その代わ
り、パケット・ディスカーダ（廃棄装置）（516）が設
けられている。このパケット・ディスカーダの機能を第
６図を参照してより詳細に説明する。
第６図は、別の実施例を示し、この場合、音声および
フレーム化データの高速パケットはHOLPサービスのみな
らずパケット廃棄機構によって処理される。各々の高速
パケットのヘッダには廃棄の優先度を示す２つのビット
がある。データパケットは４つの廃棄優先度、すなわち
第１、第２、第３および最後の放棄、に分類される。音
声パケットは３つの廃棄優先度、すなわち第１、第２
図、および最後に廃棄、に分類される。廃棄の優先度は
パケットに対し音声波形を再構成する上でのその重要性
または再送信されるデータフレームの数に対するその影
響に基づき割当てられる。廃棄の優先度に対応する数多
くの水準標（water-marks）（Ａ−Ｃ）が音声およびデ
ータキューに対し与えられる。この放棄機構により、す
べての到来パケットがキューに入ることができるように
なる。もしキューが満杯になると（すなわち、最後の水
準標を超えると）、該キューの先頭のパケットがこのパ
ケットの廃棄優先度が何であろうと捨てられる。もしキ
ューが満杯でなければ、該キューからのパケットの出発
の時点であるいは該キューへのパケットの到来の時点で
（水準標、キューの深さ、および該キューの先頭におけ
るパケットの廃棄優先度に基づき）パケットは該キュー
の先頭から廃棄できる。これらは出発時間廃棄（depart
ure time discarding）および到来時間廃棄（arrival t
ime disscarding）と称される。
出発時間廃棄においては、パケットの廃棄はパケット
の出発の前に行われる。一旦トランクがパケット送信の
準備ができると、キューの先頭におけるパケットがチェ
ックされる。このパケットの廃棄の優先度が読取られか
つ現在のキューの深さがこのパケットの廃棄優先度に関
係する水準標と比較される。もしキューの深さが水準標
を超えておれば、該パケットは廃棄される。キューの先
頭における次のパケットが次に調べられる。この手順が
キューの深さが該キューの先頭におけるパケットの廃棄
の優先度に関係する水準標を超えなくなるまで反復され
る。最後にこのパケットが送信される。
到来時間廃棄においては、パケットの廃棄は新しいパ
ケットの到来後に行われる。新しいパケットの到来後
に、キューの先頭のパケットの廃棄優先度が読取られか
つ現在のキューの深さがそのパケットの廃棄優先度に関
係する水準標と比較される。もしキューの深さが該水準
標を超えておれば、該パケットは廃棄される。出発時間
廃棄と異なり、これ以上のパケットは廃棄のためにチェ
ックされない。一旦トランクがパケット送信の準備がで
きると、該キューの先頭のパケットが送信される。（よ
り高い優先度のキューにおけるパケットが、それらがキ
ューインされているキューの深さに基づくのみならず、
そのキューイング構造における何らかの他のキューの深
さに基づき廃棄できる。キューの深さの測定は瞬時的な
キューの深さとすることもでき、あるいは（何らかの時
間のウィンドウにわたる）平均的なキューの深さとする
こともできる。） 最後に、第５図に戻ると、この実施例は帯域幅割当て
サービスを提供するために重み付けられたラウンドロビ
ン（WRR）パケットセレクタ（517）を提供する。実際
に、パケットセレクタは種々のキューからの高速パケッ
トを多重化しかつそれらを連続的な送信のためにトラン
クに提供するように機能する。
WRRによれば、サーバはキューに規定された順序でサ
イクリックに奉仕する。それは各キューを（その重みに
比例する）特定された回数だけ調べる。もしすべてのキ
ューが送るべきパケットを持っておれば、WRRはトラン
クの帯域幅をキューの間で重みの比率で分割する効果を
有する。いくつかのキューがアイドルの場合は、WRRは
帯域幅を消費せず、それがパケットを見付けるまで規定
された順序でキューを調べ続ける。WRRは、タイムスロ
ットがアイドルにならない、すなわち、１つのキューに
よって使用されない割当帯域幅が他のキューによって使
用され得る、ことを除き伝統的なTDMシステムと同じで
ある。
付加的な任意のトラフィックタイプを効率的に多重化
するため、もしそのグループにおける他のトラフィック
との帯域幅の使用上の両立性の無さのため該トラフィッ
クタイプが存在するキューグループに置くことができな
いことが検出されれば（WRRによって奉仕される）新し
いキューグループを付加するであろう。これはそのタイ
プの同じ発生源が一緒に多重化された時に該トラフィッ
クタイプのレートの変動およびビジー期間のふるまいを
適切に特性付けることにより達成することができる。こ
れに続き、HOLPキューがそのグループ内で生成され同じ
タイプであるが異なるパラメータを有する（もしこれら
のパラメータがいくつかの発生源に対しかなり違ってお
れば、新しいトラフィックタイプが規定されこれらは次
に異なるキューグループに置かれるべきであることに注
意を要する）発生源のサービス品質（すなわち、遅延お
よびパケットロス）を精細に調整する。
以下に説明する方法は全体的なサービス規律がWRRお
よびHOLPの混成物であるように異なるキューのサービス
の順序を決定する。この手法を用いることにより、キュ
ーグループは可変長のパケットを持つことができかつ平
均に対するトランク帯域幅の必要な部分を割当られ得
る。また、送信の最小単位がパケットであるものとすれ
ば、この方法はパケットをできるだけ精細にインタリー
ブしそれにより異なるキューグループに対する遅延のジ
ッタが低減されるように試みる。
後に説明するように、各キューグループに対しクレジ
ットカウンタが維持されかつこのカウンタは各走査時に
ある数のクレジットによって増分される。１つのキュー
グループは走査された時にもしそれが有するクレジット
の数がゼロより大きければパケットを送信することがで
きる。この実施例においては、クレジットはバイトで測
定される。パケットが送信される度ごとに、クレジット
カウンタが該パケットにおけるバイト数だけ減分され
る。クレジットカウンタは（大きなサイズのパケットが
送信される場合は）負になることができるが、決して
（正の）最大値を超えることはできない。
この方法が、それぞれ、パケットを出力キューにキュ
ーイングしかつパケットを出力キューから取去るタスク
を行う上に述べたエンキューイングおよびデキューイン
グ処理に関して説明される。この説明においては、パケ
ットを交換機の出力ポートから出力キューに移動する１
つのエンキューイング処理およびパケットを出力キュー
から出力トランクに移動する１つのデキューイング処理
がある。
以下の説明において使用される変数は次の通りであ
る。
LCN:入力においてパケットヘッダにある論理的チャネ
ル番号。
QID:ルックアップテーブルから得られる、LCNに対応
する出力キューのアドレス。
DP:あるパケットの廃棄の優先度。
QUEUE LEN（QID）:QIDのアドレスによってある瞬間に
キューにおいてキューイングされるパケットの数。
WATERMARK（QID,DP）：アドレスQIDを有するいずれか
のキューに対するQUEUE LEN（QID）がWATERMARK（QID,D
P）より大きければ、廃棄の優先度DPを有するパケット
が廃棄できる。
CREDIT［Ｊ］：キューグループＪに対するクレジット
カウンタの値。
CMAX［Ｊ］:CREDIT［Ｊ］が達成できる最大値。これ
はまた各走査においてキューグループＪに与えられるク
レジットの数である。CREDIT［Ｊ］は最初にCMAX［Ｊ］
にセットされる。
MAX-Q-GRPS:エンキューイングおよびデキューイング
処理が奉仕するキューグループの合計数。
CMAX［Ｊ］の適切な選択はグループが可変パケット長
を持つことを許容しかつまたシステムがきめの細かい様
式でキューグループからトラフィックをインタリーブす
ることを可能にする。
これらは次のように予め計算される。まず、次のよう
に定義する。
Ｌ［Ｊ］＝キューグループＪにおける（バイトでの）
平均パケット長 ｆ［Ｊ］＝すべてのグループがパケットを持つ時グル
ープＪに割当てられるべきトランクの帯域幅の部分（fr
action） CT＝CMAX［１］＋CMAX［２］＋...＋CMAX［MAX-Q-GRP
S］ ｆ［Ｊ］＝CMAX［ｊ］/CTであるから、すべてのI,Jに
対しCMAX［Ｉ］/CMAX［Ｊ］＝ｆ［Ｉ］/f［Ｊ］の関係
が得られる。最大のインタリーブを得るためには、（他
のグループがクレジットおよび待機中のパケットを有す
る時）一緒に送信できるパケットの最大数はできるだけ
小さくされる（すなわち、１パケット）。一緒に送信で
きるパケットの最大数はmax（CMAX［Ｊ］/L［Ｊ］）で
ある。CMAX［Ｊ］/L［Ｊ］＝ｆ［Ｊ］＊CT/L［Ｊ］はｆ
［Ｊ］/L［Ｊ］がその最大値を達成するときその最大値
になる。以下に述べる方法はこれらの関係を適切なCMAX
［Ｊ］を計算するために使用する。
Ｉ＝Ｊ、これに対しｆ［Ｊ］/L［Ｊ］は最大である、 CMAX［Ｉ］＝Ｌ［Ｉ］ Ｊ＝１からMAX-Q-GRPSに対し、 CMAX［Ｊ］＝ｆ［Ｊ］＊CMAX［Ｉ］/f［Ｉ］ エンキューイング処理（700）が第７図に見られる。Q
IDが最初にパケット領域において識別されるQIDとして
セットされる（701）。到着時間廃棄が使用される場合
には（702）、キューの先頭におけるパケットの廃棄の
優先度（DP）は対応するパケット領域から決定される
（703）。適切なキューの長さが次に適切な水準標と比
較され（704）、かつもしキューの長さが関連する水準
標を超えておれば、該キューの先頭におけるパケットは
廃棄される（706）。さもなければ、到来パケットがエ
ンキューされ（708）かつキューの長さの変数が１パケ
ットだけ増分される（707）。もし到着時間廃棄が使用
されなければ（702）、処理は単に入パケットをエンキ
ューし（708）かつ再びキューの長さを１だけ増加する
（707）。
次に第８図を参照すると、デキューイング処理が一般
的に参照数字800によって示されていることが分かる。
始めに、CREDIT［Ｊ］がすべてのＪに対しゼロとして設
定される（801）。次に、変数Ｊが初期化される（80
2）。選択されたキューグループに対するクレジットカ
ウンタが次に設定され（803）、そして処理は問題のキ
ューグループに対し正のクレジットが存在するか否かお
よび関連するグループにおいて送信するためにキューイ
ングされたいずれかの高速パケットがあるか否かを判定
する（804）。もし真であれば、処理は選択されたグル
ープにおける次のキューを走査する（特定のキューが優
先度の順で選択される）（805）。パケットが見つかれ
ば（806）処理は第９図に示すように継続する（807）。
QIDがパケットが検出されたキューのIDとして設定さ
れる（901）。適切なパケットが次に得られ（902）かつ
関連するキューの長さが１だけ減分されて（903）選択
されたパケットの除去を反映する。もし出発時間廃棄が
用いられておれば（904）、該パケットの廃棄の優先度
が得られ（906）かつキューの長さに１を加えたものが
関連する水準標を超えたか否かに関し判定が行われる
（907）。もし超えておれば、該キューの最初のパケッ
トが捨てられ（908）かつキューの長さがゼロを超えて
いるか否かに関し判定が行われる（909）。もし超えて
おれば、次のパケットが取出され（902）かつ処理は上
に述べたように継続する。さもなければ、もしキューの
長さがゼロを超えておらなければ、処理は戻る。
キューの長さに１を加えたものが関連する水準標を超
えていないものと仮定すれば（907）、選択されたパケ
ットが送信され（911）かつクレジットカウントが送信
されたパケットにおけるバイトの数に等しい量だけ減分
される（912）。キューの長さおよびクレジットカウン
トが次に（“0"のような）しきい値と比較され（91
3）、かつもし両方に対し適切な量が残っておれば、新
しいパケットが取出される（902）。さもなければ、処
理は戻る。
第８図に戻ると、処理はこの特定のキューグループに
対し何らかのクレジットが残っているか否かを判定する
ために戻る（804）。結果的に、２つの事象の内の１つ
が起きる。何らのパケットも見つからず（806）かつグ
ループのすべてのキューが走査されるか（811）、また
は該グループ（804）のためのクレジットが完全にクリ
アされる。これら２つの事象のいずれにおいても、処理
はすべてのキューグループが走査されたか否かを判定す
る（812）。もし走査されておらなければ、キューグル
ープ識別子が増分され（813）かつ上に述べた処理が次
のキューグループに対し繰返される。さもなければ、す
べてのキューグループが調べられた時、すべてのキュー
に対するクレジットカウンタがすべて負になった否かに
関し判定が行われる（814）。もし負になっておらなけ
れば、処理は再び最初のキューグループによって始まる
（802）。さもなければ、適切なステップが行われ（816
および817）キューグループのすべてに対するクレジッ
トカウンタを初期のレベルにリセットし、それに続き上
に述べた手順が再び繰返される。
本発明がパケット交換機の出力におけるキューイング
規律のアプリケーションについて説明された。同じ技術
は同様に該交換機の入力において分離（segregation）
およびキューイングがトラフィックタイプに基づき行わ
れるパケット交換機の場合にも適用できる。
さらに、ここに説明された方法はCBO、音声、および
データ発生源からのトラフィックを伝達する統合ネット
ワークに限定されるものではない。たとえば、圧縮され
たビデオおよびイメージ／ファクシミリのトラフィック
をもしネットワークがそれらを伝達するものであれば別
個のトラフィックタイプとして取扱うことができる。圧
縮されたビデオの帯域幅の要求は時間によって変動し、
引続くスクリーンが非常に異なるものでなければ（たと
えば、ゆっくり動く物体）、ビットレートは比較的小さ
い。これに対し、急速に動く物体またはシーンの変化は
瞬時帯域幅の要求をより高いレベルに上昇させる。さら
に、ビデオおよびイメージ／ファクシミリ発生源の双方
からのパケットはイメージ品質にほとんど劣化を与える
ことなくあるいは何らの劣化をも与えることなく選択的
に捨てることができる。
フロントページの続き (72)発明者 イン・ナンイン アメリカ合衆国マサチューセッツ州 02139、キャムブリッジ、クリントン・ ストリート ２ ＃４ (56)参考文献 米国特許4868813（ＵＳ，Ａ) 米国特許4914650（ＵＳ，Ａ) 米国特許4862454（ＵＳ，Ａ) 米国特許4623996（ＵＳ，Ａ)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】異なるトラフィックタイプのための高速パ
    ケットを交換後に多重化する方法であって、 Ａ）複数の第１の発生源から第１のトラフィックタイプ
    の高速パケットを受信する段階、 Ｂ）第１の優先順位付け方法に従って前記第１のトラフ
    ィックタイプの高速パケットの少なくともいくつかを優
    先順位付けし、第１のトラフィックタイプの高速パケッ
    トを送信のために優先順位付けする段階、 を具備し、かつさらに、 Ｃ）複数の第２の発生源から第２のトラフィックタイプ
    の高速パケットを受信する段階であって、該第２のトラ
    フィックタイプは前記第１のトラフィックタイプと異な
    るもの、 Ｄ）前記第２のトラフィックタイプの高速パケットの少
    なくともいくつかを第２の優先順位付け方法に従って優
    先順位付けて第２のトラフィックタイプの高速パケット
    を送信のために優先順位付けする段階であって、前記第
    ２の優先順位付け方法は前記第１の優先順位付け方法と
    異なるもの、 Ｅ）前記第１および第２のトラフィックタイプの高速パ
    ケットを多重化しかつ送信する段階、 を具備することを特徴とする異なるトラフィックタイプ
    のための高速パケットを交換後に多重化する方法。
  2. 【請求項２】前記第１および第２のトラフィックタイプ
    の高速パケットを多重化する段階は重み付けラウンドロ
    ビン帯域幅割当てプロトコルに従って前記第１および第
    ２のトラフィックタイプの高速パケットを多重化する段
    階を含む、請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記第１の優先順位付け方法はライン先頭
    優先順位付け方法からなり、前記第２の優先順位付け方
    法はパケット廃棄プロトコルを含み、該パケット廃棄プ
    ロトコルは選択された高速パケットのキューの先頭にお
    ける選択された高速パケットに対する廃棄の優先度を少
    なくとも１つの他の高速パケットのキューのキューの深
    さと比較する段階を含む、請求の範囲第１項に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】異なるトラフィックタイプのための高速パ
    ケットを交換後に多重化する方法であって、 Ａ）異なるトラフィックタイプの高速パケットを受信す
    る段階、 Ｂ）前記高速パケットの少なくともいくつかを、少なく
    とも部分的に、優先順位付け方法の関数として送信のた
    めに優先順位付けて優先順位付けられた高速パケットを
    提供する段階、 を具備し、かつさらに、 Ｃ）送信のために前記優先順位付けられた高速パケット
    の少なくともいくつかを、少なくとも部分的に、帯域幅
    割当て方法の関数として選択し、多重化された高速パケ
    ットを提供する段階であって、前記帯域幅割当て方法は
    前記優先順位付け方法と異なるもの、 を具備することを特徴とする異なるトラフィックタイプ
    のための高速パケットを交換後に多重化する方法。
  5. 【請求項５】さらに、 Ｄ）前記多重化された高速パケットを送信する段階、 を含む、請求の範囲第４項に記載の方法。
  6. 【請求項６】さらに、 Ａ）前記第１の優先順位付け方法はライン先頭優先順位
    付け方法からなり、かつ Ｂ）前記帯域幅割当て方法は重み付けラウンドロビン帯
    域幅割当て機構からなる、 請求の範囲第４項に記載の方法。
  7. 【請求項７】異なるトラフィックタイプのための高速パ
    ケットを交換後に多重化する方法であって、 Ａ）複数の第１の発生源から連続的なビットストリーム
    ・オリエンテッド高速パケットを受信する段階、 Ｂ）第１の優先順位付け方法に従って前記連続的なビッ
    トストリーム・オリエンテッド高速パケットの少なくと
    もいくつかを優先順位付けして送信のために前記連続的
    なビットストリーム・オリエンテッド高速パケットを優
    先順位付ける段階、 を具備し、かつ Ｃ）複数の第２の発生源からフレーム化データ高速パケ
    ットを受信する段階、 Ｄ）前記第１の優先順位付け方法に従って前記フレーム
    化データ高速パケットの少なくともいくつかを優先順位
    付けして送信のために該フレーム化データ高速パケット
    を優先順位付けする段階、 Ｅ）前記優先順位付けられた連続的なビットストリーム
    ・オリエンテッド高速パケットおよびフレーム化データ
    高速パケットの少なくともいくつかを、少なくとも部分
    的に、帯域幅割当て方法の関数として多重化し、多重化
    された高速パケットを提供する段階、 を具備することを特徴とする異なるトラフィックタイプ
    のための高速パケットを交換後に多重化する方法。
  8. 【請求項８】前記第１の方法はライン先頭優先順位付け
    方法からなる、請求の範囲第７項に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記帯域幅割当て方法は重み付けラウンド
    ロビン帯域幅割当て方法からなる、請求の範囲第７項に
    記載の方法。
  10. 【請求項１０】さらに、 Ａ）前記第１の方法はライン先頭優先順位付け方法から
    なり、かつ Ｂ）前記帯域幅割当て方法は重み付けラウンドロビン帯
    域幅割当て方法からなる、 請求の範囲第７項に記載の方法。
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