JP2868178B2 - 所定のサービス品質でのデータ要素の伝送を保証する方法及び装置 - Google Patents

所定のサービス品質でのデータ要素の伝送を保証する方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はデータ処理システムに関
し、特にマルチメディア接続又はセッションを提供する
システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】個々のワークステーションのユーザが互
いにネットワークを介して通信可能なディジタル通信ネ
ットワークに相互接続されるコンピュータ・ワークステ
ーションが古くから知られている。以前には例えばタイ
プされたノート、データ又はプログラム・ファイルを別
のユーザに送ることが一般的であった。より最近ではユ
ーザは卓上会議、遠隔プレゼンテーション及びネットワ
ーク・ユーザ間の他のマルチメディア・アプリケーショ
ンを益々要求してきている。しかしながら、こうしたマ
ルチメディア・アプリケーションはデータ集中型の音
響、音声及びビデオのフローに関連する。これは最小の
通信遅延、最大スループット及び即時バースト通信機能
を有する分散コンピューティング・システム間における
高帯域通信リンクを要求する。従って、こうしたマルチ
メディア・アプリケーションの要求はサービスに求めら
れる品質を提供するための適切な資源のスケジューリン
グを非常に困難にする。
【０００３】マルチメディア関連データなどのネットワ
ーク内の特定のデータが優先処理を要求することが従来
より認識されている。例えば、サービス品質(QOS)は後
述されるように定義される。これはネットワーク上にお
けるあるデータ・タイプの伝送のために満たされねばな
らない最小の要件を定義する際に特定される種々のパラ
メータを記述しようとするものである。例えば、国際標
準化機構(ISO)インタフェースのオープン・システム・
インターコネクト(OSI)標準X.214で述べられるサービス
品質標準並びにCCITTQ.931(ISDN), Q.933(フレーム・リ
レー)及びQ.93B(B-ISDN ATM)草案で定義されるサービス
品質標準を参照されたい。
【０００４】別の例にIEEE802.5トークン・リングにお
ける体系化された優先機構が存在する。送信する高優先
フレームを有するリング上のステーションが通過フレー
ムのアクセス制御(AC)フィールドにこれを示す。フレー
ムを送信するステーションがトークンを解放する時、こ
れはACフィールドの優先順位でトークンを解放し、最終
的にはこれをIEEE802.5媒体アクセス制御(MAC)プロトコ
ルで指定される元の優先順位に戻す。IEEE標準及びその
実施は単に優先順位を増減するプロトコルを指定するだ
けであり、各ステーションはこのプロトコルを越える優
先順位の使用に関して制限を受けない。
【０００５】これは従来技術に関連する重要な問題を生
じる。マルチメディア・トラフィックに対する実時間サ
ービスを保証するための高優先チャネルが必要とされる
状況を調整しようとする場合、あるアプローチによれば
各ステーションが制限されないためにユーザがそれらの
フローを無差別に増加してしまう。こうした増加は例え
ば全てのユーザが単にその優先順位を増加するなどのた
めに識別力が失くなるという点でしばしばマルチメディ
アのサービス品質を保証しない結果となる。
【０００６】この優先順位を制限しない別の例では、ブ
リッジ又はルータが過剰な高優先データをロードし、こ
の優先トラフィックによりトークン・リングなどが氾濫
し、その結果マルチメディア・トラフィックが保証され
た優先順位を獲得できなくなる。これも異なる接続、セ
ッション及び伝送動作間の識別の欠如に起因するもので
ある。
【０００７】通信技術における他の例では、異なる優先
順位のデータ・タイプの必要性の概念を認識する。これ
は異なる優先順位を有する多重チャネル形式(例えば2つ
の伝送チャネルを有するIBM LANストリーマ・トークン
・リング・アダプタ・カード及び優先チャネルを有する
100Mbpsイーサネット・システム)においてもFDDI SMT7.
Xに代表されるFDDI標準などの同期/非同期アプローチに
おいても見受けられる。
【０００８】更に幾つかの文献において、異なる優先順
位におけるデータのスケジューリングの概念は既知であ
る。例えば、Liu及びLaylandによる"Scheduling Algori
thmsFor Multiprogramming in a Hard-Real-Time Envir
onment"(Journal of the Association for Computing M
achinery, Vol.20, #1, 1973年1月)を参照されたい。そ
の50ページで"rate-monotonic priority assignment"が
述べられている。また、Dominico Ferrariによる"A Sch
eme for Real Time Channel Establishmentin Wide Are
a Networks"(IEEE Journal of Selected Areas in Com
munications, Vol.8, #3, 1990年4月, page 368) を参
照されたい。この参考文献ではタスクに割当てられる異
なるレベルの優先順位を管理する最早期日(EDD:earlies
t duedate)ポリシの変形が提供される。
【０００９】同様に、実時間通信サービスにおける性能
要求を指定する概念がDominico Ferrariによる別の参考
文献"Client Requirements for Real-Time Communicati
on Services"(IEEE Communications Magazine, Nov. 19
90, page 65)に述べられており、ここではクライアント
及びサーバが遅延限界、スループット限界などのサービ
スに対するそれぞれの要求仕様について折衝する。
【００１０】以上のように、技術的概念が(バースト/ス
ループット又は指定遅延限界などの様々な期限(deadlin
e)にもとづき)通信ネットワークで要求される様々な程
度の優先サービスを発展させてきたことが理解される。
しかしながら、マルチメディア・トラフィックにおける
実時間サービスを保証する必要性を満足するシステムを
実現するためには、幾つかの問題が残っている。第1
に、前述したように、ユーザが無差別に単に全てのトラ
フィックを高優先順位に指定することによりネットワー
クを渋滞させることによるトラフィック間の識別の欠如
の問題がある。
【００１１】従来技術によって効果的に説明されていな
い別の問題は異なるベンダによるマルチメディア・セッ
ションの具体化に起因する異種のネットワークの出現に
関連する。これらの装置は例えば速度及び容量などの点
で異なる能力を有し、これらがサービス品質保証に影響
する。なぜなら、資源の過剰予約(又は過剰コミットメ
ント)が予め指定されたQOSに違反するような長期スルー
プット又は短期遅延を招くからである。現実的であるた
めには、予約帯域幅接続の提供においてアプリケーショ
ン・プログラム・インタフェース及び潜在するクライア
ントの具体化に対する変更を最小化する解決手段が提供
されなければならない。更に別の問題は多層にわたって
広がる複数の優先キュー又はチャネルを提供できないこ
とに関連する。これはディジタル・コンピューティング
装置間の終端間配布がOSIモデルの多層のサービスを要
求することによる。リンク層はディジタル通信リンク及
び多重リンクを介するネットワークの2つの終端間のサ
ービスを保証する。エンドポイントにおけるトランスポ
ート・サービスは全て期限に適合する優先サービスを使
用することによりQOS保証を提供しなければならない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】特にマルチメディア・
データ内容の急増により予約帯域幅ネットワークを使用
してトランスポート層及びネットワーク層でサービス品
質保証を有するマルチメディア・フローを提供すること
によって、セッションからのトラフィックがトラフィッ
ク記述子の制限内にあることを保証するように当該セッ
ションを制御する通信システムが業界において求められ
ている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、通信ネ
ットワークにおいてマルチメディア・サービス品質セッ
ションを達成するシステム及び方法が提供される。
【００１４】本発明のこれらの目的がハードウェアもし
くはソフトウェア又はその両者の組合わせにより実施可
能なコンピュータ化システム構成要素の動作により達成
される。好適な実施例ではこの構成要素は共用媒体ロー
カル・エリア・ネットワーク又は銅、ファイバ、無線又
は人工衛星トランスポンダを介するポイント間ディジタ
ル通信リンクに接続される優先キュー又は伝送チャネル
へのアクセスを統制する。
【００１５】好適な実施例では、本システム及び方法は
OSI層構造の参照モデル・コンピュータ通信ネットワー
クにおいて使用され、コンピュータ間のデータ要素の伝
送における予め選択されたサービス品質の獲得を保証す
る。ネットワーク内のコンピュータは選択される伝送に
対して予め選択されたサービス品質を別のディジタル・
サービスから要求する。予め選択されたサービス品質に
適合する資源がコンピュータ及びネットワーク内で使用
可能かどうかの判断が実施される。予め選択された様々
なサービス品質保証を有する伝送がたとえサービス品質
保証を有さない伝送と混合される場合にも既存のセッシ
ョン又は接続上でマルチプレクシングされるような方法
でコンピュータ間の既存のセッション又は接続が使用さ
れる。サービス品質はセッション内において変更される
かセッション変更コマンドにより接続される。
【００１６】セッション又は接続上の各特定の伝送の優
先順位、期限又は期間はセッション又は接続上の予め選
択されたサービス品質を有するデータ要素を転送する以
前に識別される。1実施例では、優先順位、期限又は期
間はバースト率及びスループット・サービス品質パラメ
ータの関数であり、セッション又は接続伝送が予約送信
コマンドにより達成される。このように、予め選択され
たサービス品質を有するデータ要素はOSI層構造の参照
モデルのある層におけるサービス・チャネルから別の層
の1つ又は複数のサービス・チャネルに転送される。下
位の層のサービス・チャネルは優先トークン・リング・
サービス・チャネル、B-ISDN ATMサービス・チャネル(A
SM適応層内のサービスに対応)、100Mbpsイーサネット高
優先チャネル及び低優先チャネル及び同期/非同期FDDI
サービス・チャネルを含むグループから選択される。
【００１７】予め確立されたセッションがサービス品質
要求を伴わないデータ要素を転送する場合には、サービ
ス品質保証の要求の発生に際し、呼出し変更コマンドを
使用する1つの形式により新たなセッション又は接続が
確立される。予め選択されたサービス品質要求を有する
この新たなセッション又は接続に属するデータ要素はOS
I層構造の参照モデルのある層の1つ又は複数のサービス
・チャネルから別の層の1つ又は複数のサービス・チャ
ネルに転送される。
【００１８】いずれの場合も本システム及び方法はOSI
層構造の参照モデルの具体化における層N＋1と層Nとの
間で使用され、層N＋1の複数のサービス・チャネルから
の要素が層N内の1つ又は複数のサービス・チャネルに転
送される。その時、予め選択されたサービス品質が転送
される要素に対して提供される。指定優先順位による予
約送信動作が提供され、予約送信が例えばスループット
/バーストなどの伝送の緊急度、期限又は期間を記述す
るパラメータにより増補される。
【００１９】より詳細には、より高位の優先順位、期限
又は期間を有するサービス・チャネルからの要素は低位
の優先順位、期限又は期間を有するサービス・チャネル
からの要素よりも先に層N＋1のサービス・チャネルから
層Nのサービス・チャネルに転送される。
【００２０】層の優先順位、期限又は期間を有する層N
＋1のサービス・チャネルから層Nのサービス・チャネル
に転送される要素数が制限され、固定数のこうした要素
だけが任意の時点において層Nのサービス・チャネル内
においてサービスを受ける。
【００２１】
【実施例】図1を参照すると、ワークステーションの典
型的なハードウェア構成が示され、これには中央処理ユ
ニット10及びシステム・バス12を介して相互接続される
多数の他のユニットが含まれる。図1に示されるワーク
ステーションはランダム・アクセス・メモリ(RAM)14、
読出し専用メモリ(ROM)16及びディスク・ユニット20な
どの周辺装置をバスに接続するための入出力アダプタ1
8、キーボード24、マウス26、ラウドスピーカ28、マイ
クロフォン32及び他のユーザ・インタフェース装置をバ
スに接続されるためのユーザ・インタフェース・アダプ
タ22、ワークステーションをデータ処理ネットワークに
接続するための通信アダプタ34及びバスを表示装置38に
接続するための表示アダプタ36を含む。
【００２２】図1は典型的な"知能"ワークステーション
を示すが、ワークステーションは実際にはホスト・プロ
セッサの制御下で限られた処理機能だけを有する ダム
端末であってもよい。代わりにワークステーションはオ
ーディオ又はビデオ・ストリームを提供する単純なディ
ジタル装置であってもよい。これは図2に関連して明ら
かにされる。
【００２３】図2はワークステーション間の通信を可能
とするために1対のデータ・ネットワーク210及び240に
より相互接続される複数のワークステーション(ここで
はワークステーション200、220及び230)を含むデータ処
理システムを表す。図2に示されるデータ処理システム
はユーザ間の同時実時間通信を可能とする型である。ネ
ットワークはトークン・リング・プロトコル("Token Ri
ng Network Architecture reference" , SC30-3374, IB
M, 1989年に記載)などの従来のネットワーク・プロトコ
ルに従い動作する。
【００２４】図2はデータ処理ネットワークに対応する
ハードウェア構成の1つを示すに過ぎず、他の構成も可
能である。例えばデータ処理システムがスター・ネット
ワーク又は複数のダム端末に接続されるホスト・プロセ
ッサを基本としたり、通信ネットワークにより接続され
る複数の遠隔プロセッサを基本としてもよい。ネットワ
ークはまた電話ネットワーク、ISDNネットワーク又は他
の "ダイアル・アップ"・ネットワークを基本とするこ
ともできる。更にワークステーションは単一の作業空間
又は局所領域内に配置されたり又は互いに隔たっていて
もよい。本発明によりワークステーションのネットワー
クを構成するための技術的計画情報の詳細が"IBM Exten
ded Services for OS/2 Example Scenarios Manual", 1
991年に述べられている。
【００２５】マルチメディア・コンピューティングはビ
デオ、波形オーディオ、MIDIストリーム、動画、グラフ
ィックス及びテキストなどの様々な媒体の処理である。
こうした処理は媒体ストリームのキャプチャ、オーサリ
ング(編集)、プレイバック及び他のデータ処理アプリケ
ーションを含む。ディスクなどの不揮発媒体上に記憶さ
れるマルチメディア文書は記録マルチメディア・アプリ
ケーションと称される。2人以上の人間がコンピュータ
を使用して互いに同時に通信するライブ・マルチメディ
ア・アプリケーションも存在する。ライブ・マルチメデ
ィア・アプリケーションは通常空間及び時間を隔てて実
行され、これはライブ・マルチメディアが元来分散され
ていることを示す。記録マルチメディア・アプリケーシ
ョンであってもビデオ・ディスク、オーディオ情報又は
コンピュータ生成イメージなどの大容量の記憶媒体を共
用するために分散ファイル・システム・サービスを必要
とする。従って、本発明によるマルチメディア・アプリ
ケーションのための優先機構が分散環境に対応するため
の支援を含むことが重要である。
【００２６】設計の複雑化を軽減するために、ほとんど
のネットワークは一連の層として編成され、各層がその
前層上に形成される。これについては"Computer Networ
ks"(Tannenbaum, Andrew S., Prentice Hall(1988年))
及び"OSI, A Model for Computer Communications Stan
dards"(Black, Ulyess, Prentice Hall, 1991)を参照さ
れたい。層の数、各層の名前、内容及び各層の機能はネ
ットワーク毎に異なる。しかしながら、各ネットワーク
において各層の目的は高位の層に対してサービスを提供
することであり、提供されるサービスが実際にどのよう
に実施されるかに関する詳細からこれらの層を保護する
ことである。各層の目的、機能及び詳細並びにそれらの
対話については前述の参考文献に述べられており、当分
野に関連する通信プログラマにとっては既知である。
【００２７】トランスポート層はセッション層からデー
タを受諾し、それをより小さな単位に分割し、全ての小
片が他の終端に到達することを保証するようにネットワ
ーク層にそれらの単位を受渡す。トランスポート層の詳
細及びこれが如何にOSIアーキテクチャに適合するかに
関しては、Tannenbaumの本の図18に示されており、また
関連ページに述べられている。ネットワーキング・フレ
ームワークの技術標準文書を提供するネットワーク・ア
ーキテクチャの模範はISO/IEC JTC 1/SC 21 Informatio
n Retrieval, Transfer and Management for OSI Secre
tariat: USA(ANSI) (3294) BASIC Reference Model Man
agement Framework (7498-4)及びManagement Informati
on Model(3324) ISO, 1989年である。
【００２８】トランスポート層を注目する1つの方法は
その主な機能がネットワーク層により提供されるサービ
ス品質(QOS)を拡張することと見なすことである。QOSは
多数の特定のパラメータにより特徴化される。OSIトラ
ンスポート・サービスは接続が実施される時に、ユーザ
がこれらのパラメータに対して要望される許容値及び非
許容値を指定することを許可する。これらのパラメータ
の幾つかは未接続のトランスポートにも適用される。ト
ランスポート層はパラメータを調査し、使用可能なネッ
トワーク・サービスの種類に依存してトランスポート層
が必要なサービスを提供可能かどうかを判断する。
【００２９】代表的パラメータを次に示す。接続遅延:
要求されるトランスポート接続とユーザにより受信され
る確認との間の経過時間であり、遅延を扱う全てのパラ
メータ同様遅延が短いほど好適である。 接続確立失敗確率:最大確立処理時間内に確立されない
接続の確率。ネットワーク渋滞、テーブル領域の不足及
び他の内部的問題がこの値に影響する。 スループット:最近の時間間隔に渡り測定された1秒当た
りに転送されるユーザ・データのバイト数。好適には各
方向に対して別々に測定される。 通過遅延:出力マシンにおいてトランスポート・ユーザ
により送信されるメッセージと宛先マシンにおいてトラ
ンスポート・ユーザにより受信されるメッセージとの間
の時間。 見逃し誤り率:サンプリング期間内に送信される合計に
対する割合として測定される失われた又は誤伝送された
メッセージの数。理論的には見逃し誤り率は0に等しい
べきである。なぜなら、全てのネットワーク層のエラー
をカバーするのがトランスポート層の役割であるからで
ある。
【００３０】更に追加のパラメータには次のものが含ま
れる。 転送失敗確率:トランスポート・サービスがその割当て
タスクを達成する度合いを示す。トランスポート接続が
確立される時、任意のレベルのスループット、通過遅延
及び見逃し誤り率が同意される。転送失敗確率はこれら
の同意された目標がある期間内に達成されなかった回数
の割合を提供する。 接続解放遅延:トランスポート・ユーザが接続の解放を
開始する時点と終端で実際に解放が発生する時点との間
の経過時間。接続解放失敗確率(CRFP):同意された接続
解放遅延間隔内に完了しない接続解放試行の割合。 保護:非認可の第3者が伝送情報を読出したり、変更読出
したり又は変更することに対してトランスポート層が保
護を提供することをトランスポート・ユーザに指定させ
る方法。 障害許容力:内部問題又は渋滞によりトランスポート層
が自発的に接続を終了する確率。
【００３１】上述のQOSパラメータは接続が要求される
時に、トランスポート・アプリケーションにより指定さ
れる。所望される最小許容値及び最大許容値の両方が与
えられる。幾つかの場合では、トランスポート層は値が
達成可能でないことを即時認識する。これが発生する
時、通信の試行は失敗し適切な例外が記述される。他の
場合では、トランスポート層は自身が所望の目標を達成
できないが、より低位の許容率は達成可能であることを
知る。低位の率、最小許容率、最大許容率が接続の確立
を要求する遠隔マシンに送信される。遠隔マシンが提示
された値を処理できず、最小値より上又は最大値より下
の値なら処理可能である場合、これはパラメータをその
値に下げる。遠隔マシンが最小値より上の任意の値を処
理できない場合、これは接続の試行を拒否する。次に発
信元トランスポート・アプリケーションは接続が確立さ
れたか拒否されたかを通知される。
【００３２】このプロセスはオープン折衝と呼ばれる。
1度オプションが折衝されると、これらは接続の期間中
その形式を持続する。OSIトランスポート・サービス定
義(ISO8072)はQOSパラメータを指定しない。これらは通
常キャリア及びカスタマにより同意される。通信を初期
化するためにＴ−接続要求が使用され、QOSはこのトラ
ンザクションの1部として指定される。トランスポート
基本要素の詳細に関しては、前述の参考文献に述べられ
ている。OSI参照モデル及びIEEE802参照モデルでは、ト
ランスポート層及びネットワーク層の下位にはリンク層
又はMAC層が存在し、これらについては後述する。同期F
DDIなどの幾つかのMACプロトコルはスループット、遅延
及び遅延変化の保証をアプリケーションに提供する。ト
ークン・リング及びトークン・バスなどの他のMACは本
発明が使用される場合、サービス品質保証(スループッ
ト、遅延など)を支援する体系化された優先機構を有す
る。
【００３３】優先保証はQOSを保証する上で重要なファ
クタであり、ハードウェア論理又はソフトウェアにおい
て実施される構成要素の動作により可能である。この構
成要素は共用媒体ローカル・エリア・ネットワーク・セ
クションに接続される優先キュー又は伝送チャネルへの
アクセスを統制する。優先キュー又は伝送チャネルへの
アクセスはこの構成要素を通過するため、全ての通信ト
ランザクションはこの構成要素により拒否されるか或い
は追跡される。この構成要素及び関連するステーション
の帯域幅マネージャ構成要素の詳細に関しては特願平5
−160928号に述べられている。図3ではOSI層構造の参照
モデルにもとづく多層構造のコンピュータ通信ネットワ
ーク・モデルの幾つかの形式が示されている。OSIモデ
ル及び関連するIEEEモデルの詳細に関しては上述の"OS
I, A Model for Computer Communications Standards"
などに述べられている。OSIモデルの最初の5つの層が図
3に参照番号48乃至56で示される。最下層は物理層OSI
1、56であり、この層はデータ端末装置とデータ回線終
端装置との間の物理回線を実現する役割をする。第2層
(データ・リンク層:OSI2)54はリンクを横断してデータ
を転送する役割をする。第3層(ネットワーク層:OSI3)52
はネットワークに対するユーザのインタフェースを指定
し、またネットワーク交換/ルート割当て及びネットワ
ーク間通信を定義する。第4層(トランスポート層:OSI4)
50はデータ通信ネットワークと上位3層との間のインタ
フェースを提供する。この層は特定のレベルの品質を獲
得するためのユーザ・オプションを提供し、ユーザをネ
ットワークの物理的態様及び機能的態様から分離する点
で特に注目される。第5層(セッション層:OSI5)48は下位
のトランスポート層へのユーザ・インタフェースとして
機能し、例えば同時伝送、交互伝送、チェックポイント
・プロシジャなどのユーザ間でデータを交換するための
手段を提供する。残りの2つの層、すなわちプレゼンテ
ーション層及びアプリケーション層(図示せず)はユーザ
・アプリケーションが互いに通信することを保証し更に
エンド・ユーザ・アプリケーション・プロセスの支援に
関連する。
【００３４】図3ではこうしたOSI参照モデルに類似する
他の例の存在を示しており、その1部がIEEEモデルとし
て図3の左側に示されている。物理層46はOSIモデルの第
1層56に対応して示される。IEEEは異なるリンク構成を
扱うためにデータ・リンク層OSI2、54を2つのサブ層に
分割する必要を認識し、その結果媒体アクセス制御(MA
C)44及び論理リンク制御(LLC)42が提供される。IEEEモ
デルは例えば2つ以上の接続ステーションを有する共用
媒体のリンクに特殊化される。MACサブ層はプロトコル
特有であり(例えばイーサネットなどのＬAN)、LLC42は
上位層プロトコル、典型的にはネットワーク層とのイン
タフェースとして機能する(そしてネットワーク層をMAC
サブ層の特定の活動から分離する)。図3の多層構造のコ
ンピュータ通信ネットワークの変形を表す目的は本発明
は数々のこうした多層構造のモデルの実施例を許可し、
本明細書の中で強調されるOSI参照モデルに対する適用
に限るものではないことを示すことである。
【００３５】図3を更に参照すると、本発明のより現実
的な具体化が前述の理論的参照モデルに関連して右手部
分に示される。より詳細には、最初に参照モデルの物理
層及びMAC部分を実現するアダプタ・カード62が示され
る。好適な形態ではこのアダプタ・カードはP0チャネル
及びP5チャネルにより表される複数の優先チャネル、サ
ービス又はキューを提供する。図は更にアダプタ・カー
ド62が少なくとも2つのチャネルに対応することを示し
ており、これらのチャネルを通じデータ要素が転送され
る。各チャネルは異なる優先順位を有する。P0及びP5が
示されているが、本発明はより多くの優先チャネルが要
求される実施例についても適用される(P5などの右側の
又は高位の番号付けをされたチャネルが高位優先順位を
示し、このチャネルを通じて転送されるデータ要素は低
位優先順位の要素に優先して伝送される)。媒体アクセ
ス制御ソフトウェア・ドライバ60もまたIEEEモデルにお
けるMACサブ層44を実現するために示され、最後にOSI参
照モデルのセッション層5を実現するネットバイオス(NE
TBIOS) 又はＬANソフトウェアの機能的等価物58が示さ
れる。
【００３６】ここで本発明は多数の形態のアーキテクチ
ャの低位層内の複数のサービス・チャネルの具体化を考
慮し、特定のこうした具体化に限るものではないことを
述べておく。従って、関連する優先順位P0及びP5で示さ
れるチャネルは優先トークン・リング・サービス・チャ
ネル、B-ISDN ATMサービス・チャネル、100Mbpsイーサ
ネット・高優先チャネル及び低優先チャネル、更に同期
及び非同期FDDI形式の優先チャネル又はキュー内の低位
層サービス・チャネルとしても実施される。
【００３７】更に図3を参照すると、後に詳述されるよ
うに本発明の追加の特徴が示される。好適な実施例で
は、参照番号64で示されるようにセッションが1度確立
されると、OSI層構造の参照モデルのある層(例えばネッ
トバイオス層58)の1つ又は複数の上述のサービス・チャ
ネルからのセッション又は接続に属する予め選択された
QOSを有するデータ要素がMACドライバ60又は物理層62な
どの別の層の1つ又は複数のサービス・チャネルに転送
される。これはライン64を2本の平行な下向き矢印66及
び68に分割することにより示され、矢印は異なる優先順
位を有する2つのチャネルP0及びP5に達する。
【００３８】本発明では矢印70で示されるサービス品質
を要求しない既存のセッションが確立されている。こう
したセッションは呼出しコマンドにより確立される。保
証されたサービス品質を要求するマルチメディア伝送の
要求がシステムにより判断されると、新たなセッション
が呼出し変更により確立される。これは矢印72で示さ
れ、様々な参照モデル層を通過して下向きに拡張され、
P5チャネルに至る。これはこのようなマルチメディア・
データ伝送が要求される時点を示すことを目的とし、実
施例では1ファイル当たり又は1接続当たり1セッション
だけを許可する。本発明は例えば高位のP5優先順位など
の所望のサービス品質保証を達成するために高優先順位
で動作する次のセッションを提供する。
【００３９】本発明は図4によりわかり易く示される。
この実施例では、総称的にファイル1、84及び第2装置
2、86として示される転送に必要な様々なデータ形式が
存在し、各データ形式はサービス品質要求に関連しなか
ったり或いはデータ・タイプに依存する特定の形式のサ
ービス品質保証に関連したりする。例えば装置2は150KB
S程度の比較的高いスループット要求を有する実時間ビ
デオキャプチャカードであり、ファイル1に関連するデ
ータはより劣るQOSを要求するディジタル化オーディオ
であったり特定の要求QOSを有さない2進実行可能ファイ
ル又はテキスト・ファイルであったりする。
【００４０】前述のように、第1のセッション88は従来
ファイル1からのデータなどの非QOSデータの伝送用にネ
ットワーク上の2つのコンピュータ80及び82間で確立さ
れる。QOSデータを転送するためのネットワーク能力の
判断に際し、次のセッション(参照番号90で示される)が
コンピュータ80と82との間でその後確立される。QOSは
この次のセッション90に関連し、装置2、86に関連する
マルチメディア・データを保証されたQOSで伝送する。
【００４１】図5は図3の最右端部分に関連して単一のセ
ッションにおいて様々なサービス品質のデータ・フロー
をマルチプレクシングする様子をより現実的に表す。こ
の実施例では異なるサービス品質要求を有する(又は有
さない)データがファイル1、104及び装置2、106として
表される。しかしながら、この好適な実施例ではライン
108で示されるセッションがコンピュータ100と102との
間で確立されている。それにも関わらず異なるQOSニー
ズに対応するデータ要素が伝送されたり、同一の単一セ
ッション108上でマルチプレクシングされることが考慮
される。このように、装置2によりキャプチャされる前
述の実時間ビデオ106は高優先順位を与えられ、ファイ
ル1、104に関連する低位優先データよりも優先して、し
かしながらマルチプレクシングされて伝送される。
【００４２】図6及び図7を参照すると、本発明の重要な
特徴は層構造の参照モデルのある層における1つ又は複
数のサービス・チャネルからの予め選択されたサービス
品質を有するセッション又は接続に属するデータ要素が
別の層の1つ又は複数のサービス・チャネルに転送され
ることである。
【００４３】図6及び図7は図3の場合よりもより一般化
された場合を表し、複数のチャネル又は優先キューがサ
ービス品質保証を提供する複数の層において提供される
概念を表す。
【００４４】図6はアドレス可能ユニットであるサービ
ス・アクセス・ポイント(SAP)のOSI表現であり、これに
より層Nは層N＋1ユーザにサービス・アクセスを提供す
る。本発明はこの抽象を拡張又は置換するものであり、
それにより層Nのサービスは層N＋1ユーザに提供される
期限、期間又はサービス品質に対応するサービス優先順
位の多様性を提供する。
【００４５】図8を参照すると、本発明の1実施例を達成
するためにネットワーク・システムにより使用されるソ
フトウェアにより実施される流れ図を示す。最初に、ク
ライアント又はアプリケーション・プログラムに相当す
るワークステーション220の1つからサービス品質転送の
要求130がネットワーク210又は240上に送り出される。Q
OS要求は132でホストもしくはサーバ又は通信トランス
ポート製品により受信され、これらは次に134で十分なQ
OS資源がネットワーク内で使用可能かどうかを判断す
る。否定の場合、ブロック136で示されるように、QOSセ
ッション又は接続が拒否される。一方、十分な資源が使
用可能な場合、本発明によれば138でQOS接続が確立さ
れ、参照モデルの複数の層を介して広がる前述の複数の
QOSサービス・チャネルを使用し、140でデータの転送が
開始される。
【００４６】図9及び図10を参照すると、本発明の実施
例の詳細な流れ図が示され、ここでは高位の優先順位、
期限又は期間を有するサービス・チャネルからの要素が
低位の優先順位、期限又は期間を有するサービス・チャ
ネルからの要素が転送される以前に層N＋1サービス・チ
ャネルから層Nのサービス・チャネルに転送される。最
初に、先の実施例の場合のように142でネットワーク・
コンピュータの1つがQOS要求を生成し、これが次に144
でホスト又はサーバにより受信される。再度、サーバ又
はホストは146で要求をサービスするためにQOS資源が使
用可能かどうかを判断する。これが満足されない場合、
QOS保証は提供されない。続くデータ転送要求150に際
し、サーバ又はホストは152でQOSサービス・チャネルが
空かどうかを判断し、そうでない場合、ポーリング・プ
ロシジャに入力することによりブロック152にループし
て戻り、低位優先データが転送されるためにチャネルが
空になるのを待機する。QOSサービス・チャネルが空に
なると、160でデータが非QOSサービス・チャネル上を転
送される。
【００４７】144でQOS要求が受信され、146でQOS資源が
使用可能な場合、154で1つ又は複数の優先チャネルが予
約され、QOS保証が実施される。続くデータ転送要求156
に際しサーバ又はホストは158でQOSデータが含まれてい
るかどうかを判断する。否定の場合、前述されたブロッ
ク152及び160が繰返される。一方、158でデータ転送要
求にQOSデータが含まれる場合、ホスト又はサーバは162
で所望のQOS転送に関連する期間優先順位又は期限を識
別し、次に164で適切なサービス・チャネルを識別す
る。ホスト又はサーバはその後166でサービス・チャネ
ル制限が存在するかどうかを判断する。肯定の場合、シ
ステムは次にサービス・チャネルが所定の限界にあるか
どうかを判断し、そうである場合再度ポーリング・ルー
プに入力し、ブロック168の判断に戻る。サービス・チ
ャネルが限界にないことが検出されると、システムは次
に170で高優先順位のQOSサービス・チャネルが空かどう
かを検出する。否定の場合、再度ポーリング・ルーチン
に入力し、高位優先トラフィックが処理されるまでブロ
ック170の判断に戻る。高位優先トラフィックが処理さ
れると、フローはブロック170を脱出し、172でデータが
サービス・チャネル上で所望の形式で転送される。
【００４８】ブロック166に戻り、サービス・チャネル
制限が存在しない場合、論理フローはブロック166の左
側から続く判断170に脱出し、ここで高位のQOSサービス
・チャネルが空かどうかを判断する。そしてプロセスは
前述のように継続される。
【００４９】図9及び図10に関連する前述の説明から高
位優先チャネルに低位優先トラフィックを配置する試行
は実施されないことが明らかである。むしろ、層N＋1か
ら層Nの単一のチャネルへ向かって2つのチャネルが存在
する時、好適な実施例では層N＋1の低位優先サービス・
チャネルから層Nのチャネルに向かう低位優先要求の数
が制限される。このようにして、本システムは層Nのサ
ービス・チャネルへのアクセスを獲得するために高位優
先サービス・チャネル要求が待機しなければならない最
大時間を判断することができる。本システムは更に同一
のチャネルへの入力を待機中の高位優先要求が存在する
時、低位優先要求をサービス・チャネルに配置すること
を回避する。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればコ
ンピュータ間における予め選択されたサービス品質によ
るデータ要素の伝送を保証するシステム及び方法が提供
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による典型的なワークステーションの構
成を示すブロック図である。
【図２】本発明に従いネットワークにより相互接続され
る3つのワークステーションを含むデータ処理システム
を表す図である。
【図３】本発明の構成要素と層との関係を示す層構造の
オープン・システム・インターコネクト・モデルを表す
図である。
【図４】異なる優先順位を有する別のセッションを提供
する本発明の1実施例におけるワークステーション・ネ
ットワーク相互接続を簡単に表す図である。
【図５】異なる優先順位を有する単一のセッション上に
おいてマルチプレクシングされるマルチメディア・フロ
ーを提供する本発明の別の実施例によるワークステーシ
ョン・ネットワーク相互接続を簡単に表す図である。
【図６】対応するサービス・アクセス・ポイントを有す
る多層の抽象を表す図3のオープン・システム・インタ
ーコネクト層構造の参照モデルの1部を簡単に表す図で
ある。
【図７】図3のオープン・システム・インターコネクト
・モデルの層構造のサービス・チャネル・モデル部分を
簡単に表す図である。
【図８】本発明の実施例によるプログラム論理の詳細を
表す流れ図である。
【図９】本発明の別の実施例のプログラム論理の詳細を
表す流れ図である。
【図１０】本発明の別の実施例のプログラム論理の詳細
を表す流れ図である。
【符号の説明】
5 セッション層 42 論理リンク制御(MAC) 44 媒体アクセス制御(LLC) 48 第5層(セッション層:OSI5) 50 第4層(トランスポート層:OSI4) 52 第3層(ネットワーク層:OSI3) 54 第2層(データ・リンク層:OSI2) 56 第1層(物理層:OSI1) 60 媒体アクセス制御ソフトウェア・ドライバ 62 アダプタ・カード 82、106 第2装置 84、104 ファイル1 106 実時間ビデオ 156 データ転送要求
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イザベル・バーディーン・バン・ホーン アメリカ合衆国78729、テキサス州オー スティン、マリンバ・トレイル 12701 (56)参考文献 特開 平６−133005（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−276254（ＪＰ，Ａ) 田畑孝一他著「ＯＳＩ−明日へのコン ピューターネットワーク」第１版第７ 刷、1988年９月８日発行，財団法人日本 規格協会，ｐｐ．141〜154

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】確立された既存のセッションを有する多層
    プロトコル構造のコンピュータ通信ネットワークにおい
    てコンピュータ間での少なくとも１つの所定のサービス
    品質でのデータ要素の伝送を保証する方法であって、 前記少なくとも１つの所定のサービス品質でのデータ要
    素の伝送を行うための要求を前記コンピュータの１つか
    ら生成するステップと、 前記少なくとも１つの所定のサービス品質でのデータ要
    素の伝送を行うのに十分な資源があるかどうかを判断す
    るステップと、 十分な資源があるとの判断に応じて、前記既存のセッシ
    ョン上で前記少なくとも１つの所定のサービス品質での
    前記伝送をマルチプレクシングするステップと、 前記少なくとも１つの所定のサービス品質で伝送される
    前記データ要素を前記ネットワークの第１の層の少なく
    とも１つのサービス・チャネルを介して前記ネットワー
    クの第２の層の少なくとも１つのサービス・チャネルに
    転送するステップと、 各層内のサービス・チャネルの各々に受信されるデータ
    要素数の限界数は指定されており、指定した前記限界数
    に達した前記サービス・チャネルへの前記データ要素の
    転送を中断するステップと、 を含むことを特徴とする所定のサービス品質でのデータ
    要素の伝送を保証する方法。
  2. 【請求項２】低い優先順位のデータ要素の伝送は、高い
    優先順位のデータ要素の転送が終了するまで待つことを
    特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】確立された既存のセッションを有する多層
    プロトコル構造のコンピュータ通信ネットワークにおい
    てコンピュータ間での少なくとも１つの所定のサービス
    品質でのデータ要素の伝送を保証する装置であって、 前記少なくとも１つの所定のサービス品質でのデータ要
    素の伝送を行うための要求を前記コンピュータの１つか
    ら生成する手段と、 前記少なくとも１つの所定のサービス品質でのデータ要
    素の伝送を行うのに十分な資源があるかどうかを判断す
    る手段と、 十分な資源があるとの判断に応じて、前記既存のセッシ
    ョン上で前記少なくとも１つの所定のサービス品質での
    前記伝送をマルチプレクシングする手段と、 前記少なくとも１つの所定のサービス品質で伝送される
    前記データ要素を前記ネットワークの第１の層の少なく
    とも１つのサービス・チャネルを介して前記ネットワー
    クの第２の層の少なくとも１つのサービス・チャネルに
    転送する手段と、 各層内のサービス・チャネルの各々に受信されるデータ
    要素数の限界数は指定されており、指定した前記限界数
    に達した前記サービス・チャネルへの前記データ要素の
    転送を中断する手段と、 を含むことを特徴とする所定のサービス品質でのデータ
    要素の伝送を保証する装置。
  4. 【請求項４】低い優先順位のデータ要素の伝送は、高い
    優先順位のデータ要素の転送が終了するまで待つことを
    特徴とする請求項３に記載の装置。
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