JP3247864B2 - 規則性測度を用いてプロセスをテンプレートベースにてスケジューリングするための装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イベントスケジュ
ーリング、例えば、通信網を通じての信号の伝送順序の
スケジューリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】網は、情報、例えば、音声、音響、デー
タあるいはビデオを表す情報信号を、通信デバイスの間
で交換あるいは転送するための主要な手段である。この
ような情報デバイスは、通常、情報を送信および／ある
いは受信するためのデバイス、例えば、コンピュータ端
末、マルチメディアワークステーション、ファクシミリ
マシーン、プリンタ、サーバ、電話機などを含む。網上
を伝送される情報は、多くの異なる形式を持つが、ただ
し、通常は、固定長のデータパケットあるいはセルにフ
ォーマット化される。非同期転送モード（ＡＴＭ）パケ
ット交換を採用する広帯域ＩＳＤＮ（ＢＩＳＤＮ）など
の網が、情報の高信頼・高速伝送のために、ますます頻
繁に使用されるようになっている。このＢＩＳＤＮの使
用の増加のために、網アーキテクチャおよびインフラス
トラクチャの設計、並びに網動作において、通信容量お
よび通信品質を向上させるための大幅な変更が必要とな
っている。

【０００３】典型的な網は、複数のスイッチノードを含
み、これらスイッチノードのポートは、リンクによって
他のノードのポートおよび通信デバイスに接続されてい
る。各リンクは、単方向あるいは双方向であり、情報転
送の方向において、固有な帯域幅あるいはリンク容量を
持つ。交換されるべき情報は、通常、二つのデバイスを
接続するセットのノードおよびリンクを含む経路を通じ
て運ばれ、この経路は、“仮想回路（ＶＣ）”と呼ばれ
る。この方式においては、通信デバイスは情報の送り先
である宛先デバイスを指定し、網はあたかも専用の回路
がこれら二つの通信デバイスに接続されているかのよう
に情報を配達する。通常、複数のＶＣが単一のスイッチ
ノードを通じて同時的に維持される。同様に、通常、異
なるＶＣがスイッチノード間の共通のリンクを通じて同
時的に維持される。

【０００４】典型的には、スイッチノード内にバッファ
メモリが採用され、遅延に鈍感な（強い）タイプのデー
タパケットは、バッファ内に一時的に緩衝し、遅延に敏
感な（弱い）タイプのデータパケットは、より速やかに
伝送することで、ノードによって同時的に運ぶことが可
能なＶＣの数を増加することが目指される。このバッフ
ァメモリは、事実上、各ポートを通じて一つの共通リン
クあるいは複数のリンクに運ばれるべきパケットに対す
る待ち行列として機能する。これら待ち行列からパケッ
トを共通のスイッチノードにルートあるいは共通のリン
クに多重化する順序を適当に選択することによって、ス
イッチノードが同時的に維持することが可能なＶＣの数
を増加すること、並びに、通信品質を向上させることが
可能となる。

【０００５】幾つかの網においては、各ＶＣに対するデ
ータパケットの伝送順序をスケジューリングする目的
で、テンプレートが用いられる。従来のテンプレート
は、固定数のスロットを含み、各スロット位置は、特定
のＶＣに対するパケット伝送のスケジューリング位置を
表す。スイッチノードは、各ＶＣに対するパケットを、
テンプレート内のこれらスロット位置によって決定され
る順序あるいはシーケンスにて反復的に送信する。ＶＣ
容量の増加およびサービス品質の向上のためには、遅延
に敏感な（弱い）情報のＶＣに対するパケットは、出来
る限り規則的に、例えば、バースト的ではなく、少なく
とも概ね周期的に送信するようなスケジューリング順序
が望ましい。

【０００６】スケジューリング順序あるいはテンプレー
トのスロット位置を決定するための周知の方法として、
ラウンドロビン技法および黄金比技法がある。これらに
ついては、それぞれ、Y.Arian and Y.Levy,“Algorithm
s for Generalized Round Robin Routing",Operations
Research Letters,Vol.12,no.5,pp.313-319(Nov.199
2)、およびA.Itai and Z.Rosberg,“A Golden Ratio Co
ntrol Policy for a Multiple-Access Channel",IEEE T
rans.on Automatic Control,Vol.AC-29,no.8,pp.712-71
8(Aug.1984)において説明されているのでこれらを参照
されたい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ただし、従来の方法に
よるスケジューリングテンプレートのスロット順序によ
って実現される向上は限定的なもので、しばしば、より
望ましいスケジューリングテンプレートのスロット順序
が見逃される。従って、より改善されたスケジューリン
グテンプレートのスロット順序を決定するための技術に
対する需要が存在する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、各クラスの通
信信号、例えば、各仮想回路のデータパケットに対する
特定なスロット割当てを持つスケジューリングテンプレ
ートによって与えられる全体としてのスケジューリング
上の規則性（レギュラリティ）を評価するための好まし
い測定技術に基づく。本発明によると、この測定技術を
用いて、複数の異なるスケジューリングテンプレートに
よって与えられる全体としてのスケジューリング上の規
則性が測定され、これに基づいて、通信網に対するスケ
ジューリング順序を設定する目的に使用するために望ま
しい規則性測度を持つテンプレートが選択される。より
具体的には、この測定技術は、スケジューリング上の規
則性を、各クラスに割当てられたスロット位置の間の位
置間距離の凸関数の少なくとも一つの総和に基づいて測
定する。ここで、より低い総和値は、スケジューリング
テンプレートがより良好な規則性特性を持つことを意味
する。さらに、各クラスに対して生成された各総和を、
各クラスについて要求される規則性に対する優先の度合
いに基づいてスケーリング（重み付け）することも可能
である。

【０００９】本発明によるスケジューリングテンプレー
トのスロット順序を決定するための方法は、ＢＩＳＤＮ
網などの有線網、並びに、時分割多重アクセスベースの
網などの無線網を含む多様な通信網で使用することが可
能である。本発明の追加の特徴および長所が以下の詳細
な説明および付録の図面から一層明らかになるものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、事象（イベント）の順
序の好ましいスケジューリングを得るのに用いるための
ためのスケジューリングテンプレートを決定するための
技術に関し、例えば、通信網における様々な異なる信号
クラスの通信信号の送信の順序をスケジューリングする
ために使用される。この好ましいスケジューリングは、
網の通信容量の向上および通信品質の向上に寄与する。
スケジューリングテンプレートは、複数のスロットを持
ち、これらスロットは、対応する信号クラス、例えば、
データパケットを表す信号クラスに割当てられ、これに
よって、網ノードに入ることを許される複数の仮想回路
がスケジューリングされる。より詳細には、これらスロ
ットの順序は、各クラスの通信信号が送信されるべきス
ケジューリング順序を示す。本発明は、通信容量の向上
および／あるいは通信品質の向上を図るために、様々な
クラスの様々な信号の送信の順序あるいはシーケンスを
与えるための実質的に規則的なあるいはバースト的では
なく少なくとも概ね周期的なテンプレートを決定する。

【００１１】上では、本発明によって決定されるテンプ
レートが対象とする信号クラスは、一例として、仮想回
路の“通信信号”を表すものとして説明されたが、ただ
し、本発明にによって決定されるテンプレートが対象と
する信号クラスは、代替として、図５との関連で後に詳
細に説明するように、同一あるいは類似のタイプの情報
を送信するための複数の“仮想回路”を表すことも考え
られる。

【００１２】本発明は、通信信号の送信スケジューリン
グを向上させることによって利益が得られることが見込
まれる通信網内での使用が考えられ、このような通信網
としては、広帯域ＩＳＤＮ（ＢＩＳＤＮ）網などの有線
網、並びに、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）ベースの
網などの無線網が含まれる。本発明の一つの実施例が、
以下では、ＢＩＳＤＮ網との関連で説明されるが、これ
は、単に、解説を目的とするものであり、本発明を制限
することを意図しないことに注意する。例えば、本発明
を、ＴＤＭＡベースの無線網との関連で、基地局と関連
する無線端末との間で通信信号を送信する場合のスケジ
ュール順序を決定するのに使用することも可能である。

【００１３】また、本発明に従って決定されるスケジュ
ーリングテンプレートは、二つのエリア間でこれらポイ
ント間を複数の網ルートを通じてルートされる呼の割当
ての順序を与えるために使用することも可能である。例
えば、シカゴとニューヨークとの間に呼をルートするた
めに使用可能な２０の異なる通信ルートが存在する場合
に、電気通信提供業者によって各ルートに向けられる呼
の順序を、本発明によるスケジューリングテンプレート
に基づいて決定することも可能である。さらに、本発明
によるスケジューリングテンプレートは、複数の各プロ
セッサのデータプロセッサ、例えばマイクロプロセッサ
あるいはコンピュータによって遂行される各動作、例え
ばトランザクションなどの事象の順序を指示するために
使用することも可能である。本発明をこのように使用す
ることで、多数の動作あるいはトランザクションを複数
の各プロセッサによって遂行することが可能となる。ト
ランザクション処理のためのスケジューリングテンプレ
ートは、金融会社などによって使用すると有利である。
さらに、本発明によるスケジューリングテンプレートを
複数のプロセッサを持つコンピュータ内で使用し、各プ
ロセッサによって遂行されるべき動作を、並列処理に対
してスケジューリングし、これによって処理能力を向上
させることも可能である。

【００１４】一例としての通信システム１００は、通信
スイッチノード１１０に接続された通信リンク１２０を
含む。ここで、ノード１１０に接続されたこれら通信リ
ンク１２０の数は、典型的なＢＩＳＤＮ網においては、
５１２あるいはそれ以上のオーダであることが考えられ
る。各リンク１２０は、おのおの、そのリンク上を単位
時間当たりに運ぶことが可能なデータパケットの容量を
持ち、これは、典型的には、そのリンクの帯域幅と呼ば
れる。一例として、従来のＢＩＳＤＮ網に使用されてい
るリンクは概ね６２２ＭＢ／秒の帯域幅を持つ。各マル
チポート（スイッチ）ノード１１０は、典型的には、各
リンク１２０に向けられた信号を緩衝するために使用さ
れるバッファメモリを含む。

【００１５】一例としてのパケットとして、５３バイト
の固定長を持つＡＴＭセルが含まれる。このデータパケ
ットは、様々なタイプの情報を運ぶ（表す）ことが可能
であり、例えば、このデータパケットは、音声、ビデ
オ、音響、あるいはデータ（テキスト）などを運ぶ（表
す）。また、より高次のプロトコル層内で用いられるパ
ケットは、通常、より長く、典型的にはメッセージと呼
ばれるが、これらメッセージは、ＡＴＭスイッチングに
当たっては、複数のセルに細分割される。

【００１６】一つあるいは複数のノード１１０が、特定
の網スイッチ、例えば、Lucent Technologies Inc.of M
urray Hill,N.J.によって製造されるLucent's Globe Vi
ew 2000switches を含むＡＴＭデータスイッチ内に配置
される。これら特定のノード１１０は、さらに、アクセ
スレギュレータ１０７に接続され、レギュレータ１０７
は、通信デバイス１０５に接続される。通信デバイス１
０５は、典型的には、サービス提供業者およびユーザに
よって動作される。アクセスレギュレータ１０７は、通
信デバイス１０５から網１００へのデータパケットのフ
ローあるいは速度を、セットのアクセスレギュレータパ
ラメータに基づいて調整する。アクセスレギュレータ１
０７は、リーキーバケット（漏れバケツ）レギュレータ
であっても、バッファ付きリーキーバケット（漏れバケ
ツ）レギュレータであっても、あるいは、縦続リーキー
バケット（漏れバケツ）レギュレータであっても良い。
アクセスレギュレータは、従来のＢＩＳＤＮ網におい
て、しばしば使用されるが、ただし、これは、本発明の
実施と直接に関係するものではない。通信デバイス１０
５を、本発明から逸脱することなく、図１のノード１１
０に直列に接続することも可能である。

【００１７】通信デバイス１０５は、他の各通信デバイ
ス１０５と通信する場合、網１００内の特定のノード１
１０およびリンク１２０を通じて設定されたＶＣを用い
る。より詳細には、発信通信デバイス１０５と宛先通信
デバイス１０５との間で情報を転送する場合、発信デバ
イス１０５は、その呼を運ぶためのＶＣ経路を、特定の
デバイス１０５との間で設定すべきことをリクエストす
る。呼を通信デバイス１０５Ａから宛先通信デバイス１
０５Ｂに向けて運ぶあるいはルートするのに用いるのが
可能な経路として、例えば、ノード１１１、１１２、１
１３、１１４およびリンク１２１、１２２、１２３が含
まれる。

【００１８】網１００を通じてＶＣをルートするための
特定の経路の選択に当たっては、その経路内に含まれる
ノード１１０およびリンク１２０が、そのＶＣをルート
するために十分な空いたバッファメモリおよびリンク帯
域幅を持つことが要求される。このために、リクエスト
されたＶＣをルートする前に、ノードのバッファスペー
スとリンクの帯域幅について調べ、バッファスペースと
帯域幅の要件を満たすのに十分な資源を持つ経路を選択
することが必要である。従来のノードと同様に、ノード
１１０の一つの出力ポートを通じて複数のＶＣを設定す
ることも可能である。ＶＣを設定するための具体的な技
法は、本発明とは直接に関係はなく、本発明の譲受人に
譲渡され、ここに参照の目的で編入される、米国特許第
５，５１９，８３６号および５，５０２，８１６号にお
いて開示される技法を含む任意の様々な技法を採用する
ことが可能である。

【００１９】図２は、本発明と共に使用することが可能
な一例としてのマルチポートノード１１０を示す。図２
に示すノード要素としては、一例として、上述のLucent
Technologies Inc.によって製造されるＡＴＭデータス
イッチ内で採用される要素を用いることが考えられる。
図２のノード１１０は、図１の対応する網リンク１２０
に接続された複数の入力ポート２１０と複数の出力ポー
ト２２０を含む。入力ポート２１０と出力ポート２２０
の数は数百のオーダであることが考えられる。これら入
力ポート２１０と出力ポート２２０は、さらに、入／出
力（Ｉ／Ｏ）回路モジュール２００に接続され、モジュ
ール２００は、コントローラ２３０によって制御され
る。

【００２０】コントローラ２３０は、接続管理コントロ
ール（ＣＡＣ）を提供するが、これは、特定の入力ポー
ト２１０から特定の出力ポート２２０に向けての経路の
設定に対するリクエストに応答して、網１００を通じて
パケットを運ぶためのＶＣの特定のセグメントを提供す
る。マルチポートノード１００内の各入力ポート２１０
と各出力ポート２２０は、典型的には、少なくとも一つ
の特定の優先レベルの呼をルートすることが可能であ
る。コントローラ２３０とＩ／Ｏモジュール２００は、
バッファメモリ２４０に接続される。ノード１１０は、
バッファメモリ２４０内に、出力ポート２２０にルート
すべき特定の呼に対して受信されたデータを一時的に格
納する。バッファメモリ２４０としては、ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）を使用することが可能である。

【００２１】図２のノード構成は、一つあるいは複数の
入力ポート２１０の所に受信された異なるパケットを、
多重化した上で、出力ポート２２０から、単一の網リン
ク１２０上に送出する。同様にして、この構成は、単一
の入力ポート２１０の所に受信された異なるパケット
を、デマルチプレキシング（分離）した上で、二つある
いはそれ以上の出力ポート２２０から、対応する網ライ
ン１２０上に送出する。リンク１２０を通じて送信およ
び／あるいは受信されるこれらパケットの多重化および
デマルチプレキシング（分離）は、例えば、モジュール
２００によって、コントローラ２３０の制御下で遂行さ
れる。

【００２２】これら通信リンク１２０は、図２では、入
力ポートあるいは出力ポートに直接に接続されている
が、別の方法として、リンク１２０と入力ポート２１０
あるいは出力ポート２２０の間のスイッチ網を介してリ
ンク１２０をリンク１２０と入力ポート２１０あるいは
出力ポート２２０と接続することも可能である。ただ
し、ポート２１０、２２０と網リンク１２０とを接続す
るための具体的な構成は、本発明の実施とは直接に関係
はない。例えば、別の方法として、情報を送受すること
が可能なポートを持つノードを本発明と共に使用するこ
とも可能である。さらに、別の方法として、図３に示す
ように、要求される多重化およびデマルチプレキシング
（分離）を遂行するために、対応する入力ポート２１０
と出力ポート２２０との間に、デマルチプレクサ２５０
および／あるいはマルチプレクサ２６０を接続し、これ
らをコントローラ２３０によって制御することも可能で
ある。図２と図３の両方において、説明を明快にするた
めに、同一の要素は同一の符号にて示される。例えば、
コントローラ２３０、入力ポート２１０、出力ポート２
２０は、両図面において同一の符号にて示される。

【００２３】ＢＩＤＮ網などの典型的なＡＴＭパケット
交換網においては、複数の異なる情報タイプのデータパ
ケットを送信するための様々なＶＣを設定することが可
能である。通常、情報タイプによって、宛先デバイスに
よる対応するデータパケットの受信における遅延あるい
は規則性（レギュラリティ）に対する感度（弱さ）は異
なる。ここで、受信における規則性（レギュラリティ）
に対する各情報の感度（弱さ）とは、対応するデータパ
ケットが受信において周期からどの程度逸脱できるかの
概ねの程度に係わる。例えば、従来のＡＴＭシステムに
おいては、以下のような様々な情報タイプを運ぶ（表
す）データパケットを送信する様々なＶＣを設定するこ
とが可能である：つまり、音声あるいは音響データなど
に対する定ビットレート（ＣＢＲ）データパケット、ビ
デオ会議などのビデオデータに対するリアルタイム可変
ビットレート（ＲＴ−ＶＢＲ）パケット、静止画データ
などに対する非リアルタイム可変ビットレート（ＮＲＴ
−ＶＢＲ）パケット、遅延に敏感でない（強い）テキス
トに対するアベイラブルビットレート（ＡＢＲ）パケッ
ト、無指定ビットレート（ＵＢＲ）パケット等を送信す
るための様々なＶＣを設定することが可能である。

【００２４】図２および図３において、ノード１１０
は、各データパケットを宛先に運ぶに当たって、情報の
タイプによってそれらの遅延および規則性に対する許容
の程度も異なるという事実を利用して、入力ポート２１
０から受信されるパケットの内の幾らかは直接に出力ポ
ート２２０に送るが、一部は、バッファ２４０内に一時
的に、待ち行列様式にて、格納（緩衝）する。このよう
なパケットの選択的な緩衝は、ノード１１０のパケット
搬送容量を高める。コントローラ２３０は、バッファ２
４０のこの緩衝管理についても遂行する。より詳細に
は、コントローラ２３０は、各設定されたＶＣについ
て、スケジューリングテンプレートを使用して、一つあ
るいは複数のマルチリンク１２０に送信するためにこの
待ち行列（バッファ）から取り出されるべきデータパケ
ットの順序を決定する。

【００２５】図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、それぞ
れ、図２あるいは図３のノード１１０によって使用が可
能な一例としての異なるスケジューリングテンプレート
３００、３１０、３２０の表現を示す。これらスケジュ
ーリングテンプレート３００、３１０、３２０は、ノー
ド１１０を通じて設定された４つの異なるＶＣを用いる
（表す）、それぞれ、表現Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄによって示さ
れる、４つの異なる信号クラスのデータパケットを送信
するに当たってのスケジューリング順序を示す。各スケ
ジューリングテンプレート３００、３１０、３２０は、
ここでは単に解説の目的で、１６個のスロットを含む
が、勿論、これらスケジューリングテンプレートは、本
発明から逸脱することなく、これより多数あるいは少数
のスロットを含むことも可能である。各スケジューリン
グテンプレート３００、３１０、３２０内のスロットの
位置が符号３３５によって示される。

【００２６】この実施例においては、１６個のパケット
を送信するに当たっての、単位時間当たりに送信される
べきデータパケットの比は、４つの異なるクラスＡ：
Ｂ：Ｃ：Ｄに対して、６：３：５：２とされる。これら
比は、例えば、各クラスの遅延あるいはジッターに対す
る感度（弱さ）および各仮想回路の帯域幅要件に基づい
て決定される。各スケジューリングテンプレート３０
０、３１０、３２０のスロット３３０内にこれらクラス
表現（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が出現する順序によって、図３
あるいは図３の対応するノード１１０によって送信され
るパケットの順序が決定される。つまり、スケジューリ
ングテンプレート３００の場合は、パケットは、以下の
順序で送信される：つまり、最初に、スロット１〜６の
クラスＡの６個のパケットが送信され、次に、スロット
７〜９のクラスＢの３個のパケットが送信され、その次
に、スロット１０〜１４のクラスＣの５個のパケットが
送信され、最後に、スロット１５〜１６のクラスＤの２
個のパケットが送信される。スケジューリングテンプレ
ート３００のシーケンスが、次に、後続の１６個のパケ
ットに対して反復される。

【００２７】ただし、このスケジューリングテンプレー
トの順序は、あるクラスが、受信デバイスの所での遅延
あるいは遅延の変動に敏感である（弱い）場合は、あま
り好ましくない。つまり、このテンプレートによると、
クラスＡに対する６個のパケットが送信され、次に、別
のＶＣあるいは信号クラスに対する１０個のパケットの
送信に対応する休止期間が存在し、その後、再びクラス
Ａの次の６個のパケットが送信されることとなるが、こ
れでは、（遅延に敏感な）クラスＡの次の６個のパケッ
トの送信の前の１０個のパケットの送信に相当する遅延
が長くなり過ぎる。このような連続するパケットを送信
する際のパケット間の遅延は、一般に、遅延に敏感な
（弱い）あるいは規則性に敏感な（弱い）情報、例え
ば、従来のＡＴＭ網におけるＣＢＲ（定ビットレートデ
ータパケット）では、望ましくない。このために、送信
されるべきクラスの遅延変動および規則性に対する感度
（弱さ）の観点から望ましいスケジューリングテンプレ
ートのスロット順序を識別するための方法が必要とされ
ている。

【００２８】例えば、クラスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが、ＡＴＭ
情報の伝送、例えば、それぞれ、ＣＢＲ（定ビットレー
ト）、ＲＴ−ＶＢＲ（リアルタイム可変ビットレー
ト）、ＮＲＴ−ＶＢＲ（非リアルタイム可変ビットレー
ト）、ＵＢＲ（無指定ビットレート）の各情報タイプに
対応するものと想定すると、遅延あるいは規則性に対す
る感度（弱さ）に関する優先の順序は、クラスＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄの順序となる。ここで、クラスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
は、単に説明の目的で、４つの異なる情報タイプを表す
が、本発明は、これに制限されるものではない。例え
ば、一つあるいは複数のクラスが、同一あるいは類似の
情報タイプの１つではなく複数の仮想回路に対する通信
信号あるいはデータパケットを表す場合でも、本発明に
従って、好ましいスケジューリングテンプレートのスロ
ット順序を決定することが可能である。類似の情報タイ
プとしては、一例として、ＵＢＲ（無指定ビットレー
ト）とＡＢＲ（アベイラブルビットレート）が含まれ、
これらは、テンプレート内で同一のクラスによって表す
ことが可能である。

【００２９】図４Ｂのスケジューリングテンプレート３
１０は、図４Ａのテンプレート３００と比較して、これ
らクラスに対する改良されたスケジューリング順序を示
す。このテンプレートにおいては、スロット位置１〜８
の順序は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄである。こ
こでは、各情報クラスに対するデータパケットは、長所
として、最初の８つのスロット３３５は等間隔とされる
（後の８つのスロット３３５については等間隔ではな
い）。図４Ｃのスケジューリングテンプレート３２０
は、図４Ｂのテンプレート３１０と比較して、さらに改
良された順序を持つ。つまり、ここでは、遅延に対して
最高の感度（弱さ）を持つクラスＡが、１６のスロット
内に実質的に等間隔に配置され、さらに、クラスＢに対
するスロット位置は、スロット３３５内で、クラスＡの
割当てに反しない範囲内で可能な限り離される。反対
に、ＮＲＴ−ＶＢＲ（非リアルタイム可変ビットレー
ト）と、ＵＢＲ（無指定ビットレート）／ＡＢＲ（アベ
イラブルビットレート）を表すクラスＣとＤは、遅延に
対する感度（弱さ）は、最低の優先を持つために、残っ
たスロットに任意の順序に割当てられる。本発明による
方法では、好ましいスケジューリングテンプレートのス
ロット順序、例えば、図４Ｃのスケジューリングテンプ
レート３２０の順序を迅速に決定することが可能であ
る。本発明によるスケジューリングテンプレートを決定
するための一連としての方法を図５に示す。

【００３０】図５は、複数の候補テンプレートから好ま
しいテンプレートを決定するための方法４００を示す。
図５に示すように、ステップ４１０において、複数の可
能な候補テンプレートが識別される。これら複数の候補
テンプレートは、ある選択基準に基づいて識別あるいは
選択されることが可能である。選択基準としては、例え
ば、実質的にランダムな順序を持つ候補テンプレートを
選択することや、信号クラスの優先度に基づいて順序を
決定することなどが考えられる。ただし、これら複数の
候補テンプレートを決定するために具体的にどのような
基準を使用するかは、方法４００の実施には、特に重要
ではなく、本発明から逸脱することなく、複数のテンプ
レートを選択するための他のルーチンを使用することも
可能である。

【００３１】次に、ステップ４２０において、複数の識
別された各候補テンプレートについて、規則性測度が決
定される。この規則性測度は、各候補テンプレートによ
って各信号クラスのデータパケットを伝送したときに与
えられる伝送の規則性あるいは周期性の測度である。こ
の規則性測度を決定するための一例としての方法４５０
については後に図６との関連で説明される。図５のステ
ップ４２０において、複数の各テンプレート候補につい
て、規則性測度を決定した後に、ステップ４３０におい
て、規則性測度の最も低い候補テンプレートが決定さ
れ、これを用いてデータパケットが送信される。

【００３２】図６は、図５のステップ４２０において使
用するための本発明による候補スケジューリングテンプ
レートの規則性測度を決定するための一例としての方法
５００を示す。方法５００は、候補スケジューリングテ
ンプレートの規則性測度を、各信号クラスに割当てられ
たスロット位置の間の位置間距離の関数を合計した総和
に基づいて決定する。例えば、図４Ｃの候補スケジュー
リングテンプレート３２０においては、クラスＡに割当
てられたスロット間の位置間距離は、左から右に順序
に、２、３、３、２、３、３である。この総和には、ク
ラスＡに割当てられたスロットの最後の発生、つまり位
置１４と、クラスＡに割当てられたスロットの最初の発
生、つまり位置１の間の“ラップアラウンド”位置間距
離、つまり、この例では、３なる位置間距離も導入され
る。この“ラップアラウンド”位置間距離は、データパ
ケットの送信に当たって、テンプレートが循環式に採用
されることを反映して、規則性測度内に導入される。例
えば、テンプレート３２０に従がう場合、最初の１６の
データパケットが送信された後、１７番目に送信される
データパケットは、スケジューリングスロット位置１に
対応する信号クラスとなる。

【００３３】さらに、規則性測度の和の総和には、各ク
ラスに割当てられたスロット位置のシーケンスにおける
あるスロット位置からｎ番目のスロット位置までの位置
間距離を、少なくとも２以上のｎについて、導入するこ
とも考えられる。このｎ番目のスロット位置についての
総和は、ここでは、高次（ｎ次）の総和と呼ばれる。例
えば、図４Ｃにおいて、信号クラスＡについての二次の
距離は、左から右に、５、６、５、５、６、５である。
これら二次の距離における最後の距離についても、好ま
しくは、ここでは５なる“ラップアラウンド”位置間距
離が導入される。特定の信号クラスについての総和を求
めるに当たって、重み係数を使用することで、各信号ク
ラスの各スロット位置に与えられる重要度すなわち重
み、および／あるいは高次の総和に与えられる重要度を
増減することも可能である。この結果として得られる和
の総和は、その候補スケジューリングテンプレートを用
いて達成される伝送における規則性（レギュラリティ）
の程度の指標を与える。規則性測度の値が低いほど、よ
り高レベルの規則性が達成されることを意味する。

【００３４】より詳細には、図６の方法５００のステッ
プ５０５において、最初に幾つかの値が初期化される。
より詳細には、評価されるべき候補スケジューリングテ
ンプレート内に表される信号クラスの総数が、Ｋなる値
に割当てられる。ここで、アレイＬ_k （ｋ＝１〜Ｋ）
は、クラスＫに対してテンプレートに割当てられたスロ
ットの数を表し；二次元アレイＣ_k,l （ｋ＝１〜Ｋ）、
（ｌ＝１〜Ｌ_k −１）は、後に詳細に説明するように、
信号クラスｋおよび次数（オーダ）ｌに対する重み係数
を表す。ステップ５０５において、さらに、それぞれ、
総和値ＳＵＭが０に初期化され、クラス値ｋが１に初期
化される。

【００３５】ステップ５１０において、発生値（数）ｌ
と、次数（オーダ）ｎが、それぞれ、ｌ＝１と、ｎ＝１
に初期化され、ステップ５１５において、発生値Ｘと、
位置間値Ｙが、それぞれ、Ｘ＝ｌ＋ｎと、Ｙ＝０に初期
化される。その後、ステップ５２０において、オフセッ
ト値Ｘが、信号クラスｋに対するスロット割当て総数Ｌ
_k に等しいあるいはこれ以下であるか否か調べられ、そ
うである場合は、この方法はステップ５３０に進み、そ
うでない場合は、この方法５００はステップ５２５を遂
行した後にステップ５３０に進む。より詳細には、ステ
ップ５２０は、“ラップアラウンド”位置間距離を計算
すべきか否かを検出し、ステップ５２５は、必要である
と判定された場合、発生オフセット値Ｘと、スロット位
置オフセット値Ｙの調節を行なう。そして、ステップ５
３０において、信号クラスｋへのスロット割当てにおけ
るｌ番目の発生とｘ番目の発生の間の位置間距離Ｐが決
定される。

【００３６】こうして、値ｌとｎが両方とも１であり、
値Ｌ_ｋ が２あるいはこれ以上である場合は、位置間距
離Ｐは、信号クラスｋの第一の発生から第二の発生のま
での間の距離に設定される。例えば、図４Ｃのテンプレ
ート３２０における信号クラスＡの第一の発生から第二
の発生までの間の位置間距離Ｐは、２（つまり、３−１
＝２）と設定される。図６のステップ５３０において、
位置間距離Ｐの決定における位置間距離オフセット値Ｙ
は、“ラップアラウンド”なる決定が下されないかぎ
り、０に留まる。そして、“ラップアラウンド”なる決
定が下された場合は、オフセット値Ｙは、スロット位置
の総数を表す値に設定される。ステップ５３０における
位置間距離値Ｐの決定の後に、この距離値についての狭
義の凸関数が計算される。関数Ｆ（ｘ）は、Ｆ（αｘ_１
＋（１−α）ｘ_２ ）＜αＦ（ｘ_１）＋（１−α）Ｆ
（ｘ_２ ）（ここで、０＜α＜１）である場合は、狭義
の凸関数である。この関数のグラフ表現は、凸形状を持
つ。具体的にどのような凸関数を採用するかは、本発明
の実施には特に重要ではないが、凸関数の例としては、
Ｐ^Ｚ （ここで、Ｚ＞１）；Ｚ^Ｐ （ここで、Ｚ＞１）；
および１／（Ｌ−Ｐ）（ここで、Ｌはテンプレートのス
ロット位置の数）などが含まれる。

【００３７】こうして生成された値Ｐ^Ｚ が、次に、ス
テップ５３５において、対応する重み係数にてスケジュ
ーリングされ、総和値ＳＵＭに加えられる。次に、ステ
ップ５４０において、発生値ｌが増分される。次に、ス
テップ５４５において、増分された発生値ｌが、テンプ
レート内のクラスｋに対する発生の総数Ｌ_ｋ に等しい
あるいはこれ以下であるか否か調べられ、そうである場
合は、方法５００はステップ５１５に戻り、特定の次数
ｎおよび信号クラスｋに対する次の位置間距離の決定を
遂行する。そうでない場合は、方法５００はステップ５
５０に進む。より詳細には、方法５００は、信号クラス
ｋ、次数ｎについて、位置間距離の総数の計算が全て終
了しており、対応する“ラップアラウンド”決定を含め
て、それらが全て総和ＳＵＭ内に反映されている場合
は、ステップ５５０に進み、ステップ５５０において、
次数の値ｎが増分される。

【００３８】次に、ステップ５５５において、増分され
た次数値ｎが、クラスｋに対するテンプレート内の発生
の総数Ｌ_k から１を引いた値、つまり、その特定のクラ
スｋに対する最高の次数に等しいかあるいはそれ以下で
あるか決定され、そうである場合は、方法５００は、ス
テップ５１５に戻り、信号クラスｋの増分された次数ｎ
について、次の位置間距離の決定を遂行する。そうでな
い場合は、方法５００はステップ５６０に進む。ステッ
プ５６０において、信号クラス値ｋが増分され、ステッ
プ５６５において、増分されたクラス値ｋが、その候補
テンプレート内に表される信号クラスＫの総数より大き
いか否か決定され、そうである場合は、方法５００はス
テップ５７０に進み、そうでない場合は、ステップ５１
０に戻り、次の信号クラスのスロット割当てについての
位置間距離を総和ＳＵＭ内に反映させる。ステップ５７
０において結果として得られる総和は、各信号クラスの
スロット割当て間の位置間距離についての、高次の値を
含み、しかも、重み付けされた値を反映し、この総和が
規則性測度として与えられる。

【００３９】こうして、方法５００は、最初に、信号ク
ラスｋについて、最初に特定の次数ｎについて、位置間
距離を決定し、次に、後続の次数について、この決定を
遂行し、その後、次の信号クラスについて、この決定を
遂行する。方法５００のステップの特定なシーケンス
は、単に解説のために示したものであり、本発明を制限
することを意図するものではない。勿論、これらステッ
プを、本発明から逸脱することなく、異なる順序で、あ
るいは並列に、遂行することも可能である。さらに、所
望の重み付けされた総和を得るために別のステップを使
用することも可能である。

【００４０】方法５００は、規則性測度を、候補スケジ
ューリングテンプレート内に表される全ての信号クラス
の重み付けされた総和と、全ての可能な次数の位置間距
離に基づいて決定するが、これは、単に解説のために示
したものである。代替として、規則性測度を、スケジュ
ーリングテンプレート内に表される少なくとも一つの信
号クラスに基づいて決定することも可能であり、この場
合も本発明の範囲から逸脱するものではない。さらに、
規則性測度の総和を、ある信号クラスに割当てられたス
ロット位置の発生の間の距離の一次の総和と、少なくと
も一つのより高次の位置間距離の総和、つまり特定の信
号クラスに割当てられたスロット位置間のｎ番目の発生
までの距離のｎ次の総和と、に基づいて決定することも
可能である。このような測度も、候補テンプレートの規
則性についての十分な指標を与え、通信網内のノードに
使用するためのスケジューリングテンプレートの選択に
当たっての基準となり得るものである。

【００４１】好ましいスケジューリングテンプレート
は、必要なときにオンデマンドにて決定することもでき
るが、別の方法として、各信号クラスについて、所望の
スロットの様々な比に対して、複数のテンプレートを事
前にオフラインにて生成し、これをテーブル内に格納し
ておくことも可能である。こうしておくことで、各信号
クラスについて、所望のスロットの特定の比に対するテ
ンプレートが必要となった場合、対応するテンプレート
をこのテーブルから迅速に識別することが可能となる。

【００４２】上では、本発明の幾つかの実施例が詳細に
説明されたが、本発明の教示から逸脱することなく、多
くの修正が可能であり、これら全ての修正が特許請求の
範囲に入るものと見做されるものである。例えば、本発
明によるスケジューリングテンプレートを識別するため
の方法を、他の事象のスケジューリングに対して採用す
ることも可能である。例えば、本発明は、ＴＤＭＡ無線
通信網における各通信信号の送信の順序、あるいは、マ
ルチプロセッサシステムにおける動作／トランザクショ
ンの処理の順序のスケジューリングに対して適用するこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って動作するノードを採用する一例
としての網の略ブロック図を示す図である。

【図２】図１の網内に採用される一例としてのノードの
略ブロック図を示す図である。

【図３】図２のノードの代替実施例の略ブロック図を示
す図である。

【図４Ａ】図１の網並びに図２および図３のノード内で
使用される一例としてのスケジューリングテンプレート
を示す図その１である。

【図４Ｂ】図１の網並びに図２および図３のノード内で
使用される一例としてのスケジューリングテンプレート
を示す図その２である。

【図４Ｃ】図１の網並びに図２および図３のノード内で
使用される一例としてのスケジューリングテンプレート
を示す図その３である。

【図５】本発明によるスケジューリングテンプレートを
決定するための一例としての方法の流れ図を示す図であ
る。

【図６】図５の方法において使用される本発明による規
則性（レギュラリティ）測度を決定するための一例とし
ての方法の流れ図を示す図である。

【符号の説明】

１００ 通信システム １０５ 通信デバイス １０７ アクセスレギュレータ １１０ 通信スイッチノード １２０ 通信リンク ２００ 入／出力（Ｉ／Ｏ）回路モジュール ２１０ 入力ポート ２２０ 出力ポート ２３０ コントローラ ２４０ バッファメモリ ２５０ デマルチプレクサ ２６０ マルチプレクサ

フロントページの続き (72)発明者 カジャマライ ゴパラスワミイ ラマク リシュナン アメリカ合衆国 07922 ニュージャー シィ，バークレイ ハイツ，メイプル アヴェニュー 146 (56)参考文献 特開 平７−221768（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−173664（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−135984（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−237275（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−195751（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−97832（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−97831（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−268671（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−297245（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ／ＡＣＭ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｖｏｌ．４ Ｎｏ．６ ｐ885−901 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56 H04L 12/28

Claims (25)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 網に用いるスケジューリングテンプレー
   トを識別するための方法であって、前記テンプレートが
   対応する信号クラスに割当てられた複数のスロットを持
   ち、前記スロットの順序が前記網における事象に対する
   反復スケジューリング順序を示すような方法において、 複数のスケジューリングテンプレートを選択基準に基づ
   いて選択するステップと、 前記複数のスケジューリングテンプレートの少なくとも
   一つについて規則性測度を決定するステップであって、
   前記規則性測度が前記複数の信号クラスの少なくとも一
   つの同一信号クラスに割当てられたあるスロットから別
   のスロットまでの間の位置間距離の凸関数を表わす値の
   総和に基づくものであるステップと、 前記複数のスケジューリングテンプレートの中の一つを
   前記通信網内で使用するために前記決定された規則性測
   度に基づいて選択するステップとを含むことを特徴とす
   る方法。
2. 【請求項２】 前記凸関数がＰ^Ｚ であり、ここで、Ｐ
   は各位置間距離を表し、Ｚは１より大きなことを特徴と
   する請求項１の方法。
3. 【請求項３】 前記凸関数がＺ^Ｐ であり、ここで、Ｐ
   は各位置間距離を表し、Ｚは１より大きなことを特徴と
   する請求項１の方法。
4. 【請求項４】 前記凸関数が１／（Ｌ−Ｐ）であり、こ
   こで、Ｐは各位置間距離を表し、Ｌはテンプレート内の
   スロットの数を表すことを特徴とする請求項１の方法。
5. 【請求項５】 前記規則性測度が前記複数の各テンプレ
   ートについて決定され、最低の規則性測度を持つテンプ
   レートが網内で使用するために選択されることを特徴と
   する請求項１の方法。
6. 【請求項６】 前記総和が、ある信号クラスに割当てら
   れたテンプレートスロットのシーケンスにおけるあるス
   ロットの発生から対応するスロットの次の発生までの間
   の位置間距離に基づく第一の総和と、前記同一の信号ク
   ラスに割当てられたテンプレートスロットのシーケンス
   におけるあるスロットの発生から対応するＮ番目のスロ
   ットの発生までの間の位置間距離に基づく第二の総和を
   含み、ここで、Ｎは２からＭ−１の範囲の値であり、Ｍ
   は前記信号クラスに割当てられたスロットの発生の数を
   表すことを特徴とする請求項１の方法。
7. 【請求項７】 前記第二の総和が２からＭ−１の範囲の
   各Ｎ値に対して遂行されることを特徴とする請求項６の
   方法。
8. 【請求項８】 前記第一の総和と第二の総和が前記複数
   の信号クラスについて求められ、前記の各生成された総
   和が、各信号クラスについて要求される規則性に対する
   優先の度合いに基づいてスケーリング（重み付け）され
   ることを特徴とする請求項６の方法。
9. 【請求項９】 前記規則性に対する優先の度合いが、各
   信号クラスの通信信号の遅延感度（遅延に対する弱さ）
   に基づくことを特徴とする請求項８の方法。
10. 【請求項１０】 前記第一の総和と第二の総和がテンプ
    レート内に表される各信号クラスについて求められ、前
    記第二の総和が各信号クラスについて２からＭ−１の範
    囲の各Ｎに対しても求められることを特徴とする請求項
    ６の方法。
11. 【請求項１１】 前記スケジューリングテンプレートが
    前記網の動作の最中に断続的に決定されることを特徴と
    する請求項１の方法。
12. 【請求項１２】 前記網が時分割多重アクセス網であ
    り、前記スケジューリングテンプレートが基地局と無線
    端末との間の通信に用いるために決定されることを特徴
    とする請求項１の方法。
13. 【請求項１３】 前記事象がデータパケットの伝送に対
    応し、前記信号クラスが前記網内の少なくとも一つの仮
    想回路に対応することを特徴とする請求項１の方法。
14. 【請求項１４】 前記スケジューリングテンプレート
    が、網内で用いるために仮想回路が設定あるいは切断さ
    れる度に識別されることを特徴とする請求項１４の方
    法。
15. 【請求項１５】 さらに： 複数の決定されたスケジューリングテンプレートをテー
    ブル内に格納するステップ；および特定のテンプレート
    を前記仮想回路の前記データパケットを伝送するために
    必要となったときに識別するステップを含むことを特徴
    とする請求項１３の方法。
16. 【請求項１６】 前記事象が前記信号クラスによって表
    されるタイプの動作の処理であることを特徴とする請求
    項１の方法。
17. 【請求項１７】 前記動作の処理が各トランザクション
    の処理であることを特徴とする請求項１６の方法。
18. 【請求項１８】 通信網内に用いられるノードであっ
    て、通信信号が前記ノードを通じて設定された仮想回路
    を通じて運ばれるようなノードにおいて、 複数のポートに接続された、通信信号を入り信号および
    出信号として処理するための入力／出力回路モジュール
    であって、少なくとも一つのポートから入り通信信号を
    受信するため、および少なくとも一つの出力ポートに出
    通信信号を送信するために用いられるような入力/出力
    回路モジュールと、 前記出力ポートに運ばれるべき通信信号を一時的に格納
    するためのバッファメモリと、 前記モジュールを制御するように構成されたコントロー
    ラとを含み、前記モジュールがコントローラの制御下で
    各仮想回路と関連する前記通信信号をスケジューリング
    テンプレートに基づいて伝送し、前記スケジューリング
    テンプレートが対応する仮想回路に割当てられた複数の
    スロットを持ち、前記スロットの順序が前記各仮想回路
    と関連する通信信号の伝送に対する反復スケジューリン
    グ順序を示し、前記コントローラが、複数のスケジュー
    リングテンプレートを選択基準に基づいて選択し、前記
    複数のテンプレートの少なくとも一つについて規則性測
    度を求めることで、望ましいスロット順序を持つスケジ
    ューリングテンプレートを識別し、ここで、前記規則性
    測度が前記複数の仮想回路の少なくとも一つの同一仮想
    回路に割当てられたスロット間の位置間距離の凸関数を
    表す値の総和に基いて決定され、前記複数のスケジュー
    リングテンプレートの一つが通信網内で使用するために
    前記決定された規則性測度に基づいて選択されることを
    特徴とするノード。
19. 【請求項１９】 前記通信信号が非同期転送モードデー
    タパケットを表すことを特徴とする請求項１８のノー
    ド。
20. 【請求項２０】 前記コントローラが前記複数の各テン
    プレートについて規則性測度を決定し、最低の規則性測
    度を持つテンプレートがノード内で使用するために選択
    されることを特徴とする請求項１８のノード。
21. 【請求項２１】 前記コントローラによって決定される
    前記総和が、ある信号クラスに割当てられたテンプレー
    トスロットのシーケンスにおけるあるスロットの発生か
    ら対応するスロットの次の発生までの間の位置間距離に
    基づく第一の総和と、前記同一の信号クラスに割当てら
    れたテンプレートスロットのシーケンスにおけるあるス
    ロットの発生から対応するＮ番目のスロットの発生まで
    の間の位置間距離に基づく第二の総和を含み、ここで、
    Ｎは２からＭ−１の範囲の値であり、Ｍは前記仮想回路
    に割当てられたスロットの発生の数を表すことを特徴と
    する請求項１８のノード。
22. 【請求項２２】 前記第二の総和が前記コントローラに
    よって２からＭ−１の範囲の各Ｎ値に対して求められる
    ことを特徴とする請求項２１のノード。
23. 【請求項２３】 前記第一の総和と第二の総和が前記コ
    ントローラによって前記複数の仮想回路について求めら
    れ、前記の各生成された総和が各仮想回路に対して要求
    される規則性に対する優先の度合いに基づいてスケーリ
    ング（重み付け）されることを特徴とする請求項２１の
    ノード。
24. 【請求項２４】 各仮想回路に対して要求される規則性
    に対する優先の度合いが各仮想回路と関連する通信信号
    の遅延感度（遅延に対する弱さ）に基づくことを特徴と
    する請求項２３のノード。
25. 【請求項２５】 前記第一の総和と第二の総和がテンプ
    レート内に表される各仮想回路について求められ、前記
    第二の総和が各仮想回路について２からＭ−１範囲の各
    Ｎに対しても求められることを特徴とする請求項２１の
    ノード。