JP3952405B2 - ＩＰルータとＱｏＳ制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は，ＶｏＩＰ（Voice over IP）サービス、映像配信サービス、インターネット接続サービスなどの複数サービスを提供し、サービス毎に複数のＱｏＳ（Quality of Service）クラス（複数の非優先クラスと複数の優先クラス）をサポートするＩＰ（Internet Protocol）ネットワークに適用されるＩＰルータに係わり、特に、優先度や遅延特性等の要求条件が異なる複数のクラスのトラヒックが存在するＩＰネットワークにおける優先クラストラヒックの遅延特性を改善するのに好適なＩＰルータの技術に関するものである。

従来の例えば非特許文献１に記載のＩＰルータでは、物理インタフェース（ＩＦ）単位にプライオリティキューイングすなわちＳＰ（Strict Priority）型読み出し制御、ＷＲＲ（Weighted Round Robin）型読み出し制御、ＷＦＱ（Weighted Fair Queuing）型読み出し制御により、複数ＱｏＳクラス処理を実現していた。

また、例えば非特許文献２に記載の高機能型ＩＰルータでも、論理ＩＦ単位にそれぞれ独立したＳＰ型読み出し制御、ＷＲＲ型読み出し制御、ＷＦＱ型読み出し制御を行っており、論理ＩＦ間はＲＲ（Round Robin）による読み出しやＷＦＱによる読み出しにより制御していた。

図６は、従来の物理ＩＦ単位のＳＰ型読み出し制御を行うＩＰルータの構成を示すブロック図であり、図７は、従来の高機能な読み出し制御を行うＩＰルータの構成を示すブロック図である。

図６に示すＩＰルータは、図示していないクラス振り分け手段において入力トラヒックをＱｏＳクラス別（Class＃１〜Class＃ｎ）に振り分け、物理インタフェース単位のキュー６５ａ１〜６５ａｎに各クラス（Class＃１〜Class＃ｎ）の出力トラヒックを置き、ＳＰ手段６４において、各キュー６５ａ１〜６５ａｎの各クラス（Class＃１〜Class＃ｎ）の出力トラヒックに対するプライオリティキューイング（ＳＰ型読み出し制御）を行い、そして、物理インタフェース（図中「物理ＩＦ」と記載）６６に各論理インタフェース単位（論理ＩＦ＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，…）で出力する。

しかし、このような物理インタフェース単位のＳＰ型読み出し制御（プライオリティキューイング）のキュー構成では、優先クラスの遅延特性はすぐれているものの、非優先クラスのＷＦＱのクラス間Weight設定による帯域分割が実現されていない。また、論理インタフェース間の公平性も保たれて実現されていない。

また、図７に示すＩＰルータは、図示していないクラス振り分け手段において、入力トラヒックを、出力論理インタフェースとＱｏＳクラスを識別して、各論理インタフェース単位（７５ａ〜７５ｃ，…）で各クラス別（Class＃１〜Class＃３）に振り分け、各論理インタフェース（７５ａ〜７５ｃ，…）毎に複数設けられた各キュー７５ａ１〜７５ａ３，７５ｂ１〜７５ｂ３，７５ｃ１〜７５ｃ３に各クラス（Class＃１〜Class＃３）の出力トラヒックを置き、各論理インタフェース（７５ａ〜７５ｃ，…）毎に１つずつ設けられたＷＦＱ手段７２ａ〜７２ｃのそれぞれにおいて、各キュー７５ａ２，７５ａ３，７５ｂ２，７５ｂ３，７５ｃ２，７５ｃ３の各クラス（Class＃２，Class＃３）の出力トラヒックに対するＷＦＱ型の読み出し制御を行い、さらに、各論理インタフェース（７５ａ〜７５ｃ，…）毎に１つずつ設けられたＳＰ手段７４ａ〜７４ｃのそれぞれにおいて、特に各キュー７５ａ１，７５ｂ１，７５ｃ１の優先クラス（Class＃１）の出力トラヒックとＷＦＱ手段７２ａ〜７２ｃの出力トラヒックに対するＳＰ（プライオリティキューイング）型の読み出し制御を行い、そして、物理インタフェース単位に設けられたＷＲＲ手段７３において、各ＳＰ手段７４ａ〜７４ｃのそれぞれの出力トラヒックに対するＷＲＲ型の読み出し制御を行い、物理インタフェース（図中「物理ＩＦ」と記載）７６に各論理インタフェース単位（論理ＩＦ＃Ａ，＃Ｂ，＃Ｃ，…）で出力する。

しかし、このように、論理インタフェース（ＩＦ）単位にＳＰ型読み出し制御やＷＦＱ型の読み出し制御を行い、各論理インタフェース（ＩＦ）間の読み出しをＷＲＲ型の読み出し制御で行うキュー構成では、各論理インタフェースに対して全ＱｏＳクラス共通で平等な権限が与えられるため、他論理インタフェースの非優先クラス（Class＃２，Class＃３）のトラヒックにより、優先クラス（Class＃１）の遅延特性が変動するという問題がある。
Donald C.Lee著、渡邊了介訳、「シスコ ネットワーク エンハンスドＩＰサービス」、ソフトバンクパブリッシング株式会社、２００２年９月２５日発行、p．１５２−１５５，ｐ．１７２−１７８ 「Cisco１２０００シリーズ ４ポートギガビットイーサネット（登録商標）ＩＳＥラインカード」、［２００３年８月１３日検索］、インターネット<URL:http://www.cisco.com/japanese/warp/public/3/jp/product/hs/routers/c12000/prodlit/tetra_ds.shtml>

解決しようとする問題点は、従来の技術では、優先クラストラヒックの遅延特性の変動を効率的に抑えることができない点である。

上記目的を達成するため、本発明では、ＱｏＳ制御機能を具備するＩＰルータに、出力論理インタフェースとＱｏＳクラスを識別して、入力トラヒックを各論理インタフェース単位で１以上の非優先クラスと１以上の優先クラスに振り分けるクラス振り分け手段と、論理インタフェース毎に１以上設けられ、クラス振り分け手段で振り分けられた各非優先クラスの出力トラヒックをそれぞれ記憶する非優先キュー手段と、論理インタフェース毎に１以上設けられ、クラス振り分け手段で振り分けられた優先クラスの出力トラヒックを記憶する優先キュー手段と、論理インタフェース毎に１つずつ設けられ、同じ論理インタフェース内の各非優先キュー手段で記憶した非優先クラスの出力トラヒックに対するＷＦＱ型読み出し制御を行うＷＦＱ手段と、各ＷＦＱ手段からの非優先クラスの出力トラヒックに対する論理インタフェース間でのＷＲＲ型読み出し制御を行うＷＲＲ手段と、このＷＲＲ手段からの非優先クラスの出力トラヒックおよび各論理インタフェース単位のそれぞれの優先キュー手段で記憶した優先クラスの出力トラヒックに対してプライオリティキューイング型読み出し制御を行うＳＰ手段と有する構成とし、非優先クラスのトラヒックに関しては、論理インタフェース単位でＷＦＱ型読み出し制御を行い、さらに、各論理インタフェース間でＷＲＲ型の読み出し制御を行うことにより、論理インタフェース間で公平に読み出し権限が渡され、これにより、非優先クラストラヒックの公平性が実現できる。また、これらの非優先クラスの出力トラヒックと、優先キュー手段からの優先クラストラヒックに対してＳＰ手段により優先度毎に読み出すことにより、優先クラストラヒックが他論理インタフェースの非優先クラストラヒックによらずＱｏＳクラスに応じた絶対優先度で読み出されるので、非優先クラストラヒックに影響されない優先クラスの読み出しが可能となる。

本発明によれば、ＶｏＩＰ等の低遅延型優先クラスと映像配信サービス等の非優先クラスが混在する複数のＱｏＳクラスをサポートする高品質ＩＰネットワークを構築することが可能となる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態例を説明する。

図１は、本発明に係わるＩＰルータの第１の構成例を示すブロック図である。

本図１におけるＩＰルータは、ＱｏＳ制御機能を具備するＩＰルータであって、出力論理インタフェースとＱｏＳクラスを識別して、入力トラヒックを各論理インタフェース単位（５ａ〜５ｃ）で１以上の非優先クラス（本例ではClass＃２,Class＃３）と１以上の優先クラス（本例ではClass＃１）に振り分けるクラス振り分け手段（図中「Classify」と記載）１と、各論理インタフェース５ａ〜５ｃ毎に１以上（ここでは２）設けられ、クラス振り分け手段１で振り分けられたそれぞれの非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の出力トラヒックを記憶する非優先キュー手段５ａ１，５ａ２，５ｂ１，５ｂ２，５ｃ１，５ｃ２と、各論理インタフェース５ａ〜５ｃ毎に１以上（ここでは１）設けられ、クラス振り分け手段１で振り分けられた優先クラス（Class＃１）の出力トラヒックを記憶する優先キュー手段５ａ０，５ｂ０，５ｃ０と、論理インタフェース５ａ〜５ｃ毎に１つずつ設けられ、同じ論理インタフェース５ａ〜５ｃ内の各非優先キュー手段５ａ１，５ａ２，５ｂ１，５ｂ２，５ｃ１，５ｃ２で記憶した非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の出力トラヒックに対するＷＦＱ型読み出し制御を行うＷＦＱ手段２ａ〜２ｃと、各ＷＦＱ手段２ａ〜２ｃからの非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の出力トラヒックに対して論理インタフェース５ａ〜５ｃ間でのＷＲＲ型の読み出し制御を行うＷＲＲ手段３と、このＷＲＲ手段３からの非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の出力トラヒックおよび各優先キュー手段５ａ０，５ｂ０，５ｃ０で記憶した優先クラス（Class＃１）の出力トラヒックに対してプライオリティキューイング（ＳＰ）型読み出し制御を行い物理インタフェース（図中「物理ＩＦ」と記載）６に各論理インタフェース単位で出力するＳＰ手段４とを有する。

これらのＩＰルータを構成する各手段は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）による記憶装置に記憶されたプログラムに基づく処理動作により実現される。尚、記憶装置に記憶されるプログラムはＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体やネットワークを介してのダウンロードで提供される。

このように、本例のＩＰルータでは、非優先クラス（Class＃２,Class＃３）のトラヒックに関しては、論理インタフェース５ａ〜５ｃ単位で設けられた各ＷＦＱ手段２ａ〜２ｃにおいてＷＦＱ型の読み出し制御を行い、その各論理インタフェース５ａ〜５ｃ毎の各ＷＦＱ手段２ａ〜２ｃからの出力トラヒックに対して、ＷＲＲ手段３により、ＷＲＲ型の読み出し制御を行う。このことにより、論理インタフェース５ａ〜５ｃ間で公平に読み出し権限が渡されるため、非優先クラストラヒックの公平性を実現することができる。

また、ＷＲＲ手段３からの非優先クラスの出力トラヒックと、各論理インタフェース５ａ〜５ｃのそれぞれからの複数の優先クラス（Class＃１）のトラヒックを記憶した各優先キュー５ａ０，５ｂ０，５ｃ０からの出力トラヒックとを、ＳＰ手段４により、その優先度毎に読み出す。このことにより、優先クラス（Class＃１）のトラヒックは、論理インタフェース５ａ〜５ｃの非優先クラス（Class＃２,Class＃３）のトラヒックに影響されることなく、ＱｏＳクラスに応じた絶対優先度で読み出される。すなわち、非優先クラストラヒックに影響されない優先クラスの読み出しが可能となる。

例えば、遅延の少ないトラヒック特性を要求されるようなＶｏＩＰトラヒックや専用線トラヒックと、ロングパケットが定常的に流れるような映像トラヒックが混在したネットワークのＩＰルータとして本例のＩＰルータを用いることにより、優先クラスにマッピングしたＶｏＩＰトラヒックや専用線トラヒックに要求される遅延特性を維持しつつ、ネットワークを構築することが可能となる。

以下、図２を用いて、図１におけるＩＰルータを、ＶｏＩＰトラヒックと映像トラヒックおよびインターネットトラヒックが混在したネットワークのＩＰルータとして用いることにより、優先クラスにマッピングしたＶｏＩＰトラヒックに要求される遅延特性を維持しつつ、ネットワークを構築する例を説明する。

図２は、本発明に係わるＩＰルータの第２の構成例を示すブロック図である。

本図２に示すＩＰルータは、図１におけるＩＰルータと同様、クラス振り分け手段（図中「Classify」と記載）２１と、各論理インタフェース２５ａ〜２５ｃ毎に複数設けられた非優先キュー手段２５ａ１，２５ａ２，２５ｂ１，２５ｂ２，２５ｃ１，２５ｃ２と、各論理インタフェース２５ａ〜２５ｃ毎に設けられた優先キュー手段２５ａ０，２５ｂ０，２５ｃ０と、論理インタフェース２５ａ〜２５ｃ毎に１つずつ設けられたＷＦＱ手段２２ａ〜２２ｃと、各ＷＦＱ手段２２ａ〜２２ｃからの出力トラヒックに対してＷＲＲ型の読み出し制御を行うＷＲＲ手段２３と、ＷＲＲ手段２３からの非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の出力トラヒックおよび優先キュー手段２５ａ０，２５ｂ０，２５ｃ０で記憶した優先クラス（Class＃１）の出力トラヒックに対してプライオリティキューイング（ＳＰ）型読み出し制御を行うＳＰ手段２４とを有する構成であり、論理インタフェース（ＩＦ）としてＶＬＡＮ（＃０００１〜＃１０００）を用い、優先クラス（Class＃１）にＶｏＩＰトラヒックを、非優先クラス（Class＃２,Class＃３）に映像トラヒックとインターネットトラヒックをマッピングする。

本例では、ＩＥＥＥ８０２．１ＱＶＬＡＮがＶＬＡＮ＃０００１からＶＬＡＮ＃１０００まで１０００多重されたGigabit Ethernet（登録商標）の物理回線２６で、各ＩＥＥＥ８０２．１ＱＶＬＡＮのＱｏＳクラス＃１（Class＃１）にＶｏＩＰトラヒック（ＶｏＩＰ）、ＱｏＳクラス＃２（Class＃２）に映像トラヒック（映像）、ＱｏＳクラス＃３（Class＃３）にインターネットトラヒック（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）を割り当て、定常的にＶＬＡＮ＃０００１からＶＬＡＮ＃１０００まで全てのＩＥＥＥ８０２．１ＱＶＬＡＮのＱｏＳクラス＃２（Class＃２）およびＱｏＳクラス＃３（Class＃３）に定常的にパケット長１５００byteのパケットが流れているものとする。

この場合、本例の構成のＩＰルータ、すなわち、入力トラヒックを出力されるＶＬＡＮとＱｏＳクラス振り分け手段とＶＬＡＮ単位にClass＃１、Class＃２、Class＃３の３クラスのキューを持つ構成で、ＶＬＡＮ単位にClass＃２とClass＃３の２つのキューにＷＦＱ型読み出し制御を行い、各ＶＬＡＮ単位のＷＦＱ型読み出し制御による出力トラヒックと各ＶＬＡＮのClass＃１トラヒックをＳＰ型の読み出し制御する構成としたＩＰルータでは、ＶＬＡＮ＃０００１に優先クラス（Class＃１）のＶｏＩＰトラヒックが加わった際の当該ＶｏＩＰトラヒックの読み出しは、ＳＰ手段２４において、読み出し途中の１５００byteパケットの読み出し完了を契機に読み出されることになる。

つまり、優先クラス（Class＃１）のＶｏＩＰトラヒックは、最大でも１５００byteパケットがGigabit Ethernet（登録商標）回線に送出される１２μS（マイクロ秒）の遅延で読み出されることになる。このことにより、論理インタフェース２５ａ〜２５ｃが高多重状態で複数のＱｏＳクラストラヒックが混在している場合でも、優先クラス（Class＃１）のＶｏＩＰトラヒックに対して高い遅延特性を実現することが可能となる。

次に、図３により、本発明に係わるＩＰルータを、遅延の少ないトラヒック特性を要求されるＶｏＩＰトラヒックと、ロングパケットが定常的に流れるような映像トラヒックおよびインターネットトラヒックが混在したネットワークのＩＰルータとして用いることにより、優先クラスにマッピングしたＶｏＩＰトラヒックに要求される遅延特性を維持しつつ、ネットワークを構築する他の例を説明する。

図３は、本発明に係わるＩＰルータの第３の構成例を示すブロック図である。

本図３に示すＩＰルータは、図１，２におけるＩＰルータに、さらに、優先クラス（Class＃１）用のＲＲ手段３７を設けた構成となっている。

すなわち、本図３におけるＩＰルータは、ＱｏＳ制御機能を具備するＩＰルータであって、出力論理インタフェースとＱｏＳクラスを識別して、入力トラヒックを各論理インタフェース単位（３５ａ〜３５ｃ）で１以上の非優先クラス（本例ではClass＃２,Class＃３）と１以上の優先クラス（本例ではClass＃１）に振り分けるクラス振り分け手段（図中「Classify」と記載）３１と、各論理インタフェース３５ａ〜３５ｃ毎に１以上設けられ、クラス振り分け手段３１で振り分けられた各論理インタフェース３５ａ〜３５ｃにおける優先クラス（本例ではClass＃１）の出力トラヒックを記憶する優先キュー手段３５ａ０，３５ｂ０，３５ｃ０と、各論理インタフェース３５ａ〜３５ｃ毎に１以上設けられ、クラス振り分け手段３１で振り分けられた非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の出力トラヒックをそれぞれ記憶する非優先キュー手段３５ａ１，２，３５ｂ１，２，３５ｃ１，２と、論理インタフェース３５ａ〜３５ｃ毎に１つずつ設けられ、同じ論理インタフェース３５ａ〜３５ｃ内の各非優先キュー手段３５ａ１，２，３５ｂ１，２，３５ｃ１，２で記憶した非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の出力トラヒックに対するＷＦＱ型読み出し制御を行うＷＦＱ手段３２ａ〜３２ｃと、各ＷＦＱ手段３２ａ〜３２ｃからの非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の出力トラヒックに対する論理インタフェース（３５ａ〜３５ｃ）間でのＷＲＲ型読み出し制御を行うＷＲＲ手段３３と、各論理インタフェース３５ａ〜３５ｃの各優先キュー手段３５ａ０，３５ｂ０，３５ｃ０のそれぞれで記憶した優先クラス（Class＃１）の出力トラヒックに対するＲＲ型読み出し制御を行うＲＲ手段３７と、このＲＲ手段３７からの優先クラス（Class＃１）の出力トラヒックとＷＲＲ手段３３からの非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の出力トラヒックに対してＳＰ型読み出し制御を行うＳＰ手段３４とを有した構成である。

本例では、論理インタフェース（ＩＦ）としてＩＥＥＥ８０２．１ＱＶＬＡＮ（＃０００１〜＃１０００）を用い、ＶＬＡＮ＃０００１からＶＬＡＮ＃１０００まで１０００多重されたGigabit Ethernet（登録商標）の物理回線３６で、各ＩＥＥＥ８０２．１ＱＶＬＡＮのＱｏＳクラス＃l（Class＃１）にＶｏＩＰトラヒックを、ＱｏＳクラス＃２（Class＃２）に映像トラヒックを、ＱｏＳクラス＃３（Class＃３）にインターネットトラヒックをそれぞれマッピング（割り当て）している。

このように、本例のＩＰルータでは、優先クラス（Class＃１）のＶｏＩＰトラヒックおよび非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の映像トラヒックとインターネットトラヒックに関して、各論理インタフェース３５ａ〜３５ｃ毎に設けられた各キュー手段（３５ａ０〜３５ａ２，３５ｂ０〜３５ｂ２，３５ｃ０〜３５ｃ２）において記憶する。

その内、優先キュー手段３５ａ０，３５ｂ０，３５ｃ０のそれぞれで記憶した優先クラス（Class＃１）のＶＯＩＰトラヒックに関しては、各論理インタフェース３５ａ〜３５ｃ共通に設けられたＲＲ手段３７においてＲＲ型読み出し制御を行う。

また、各非優先キュー手段３５ａ１，３５ａ２，３５ｂ１，３５ｂ２，３５ｃ１，３５ｃ２のそれぞれで記憶した非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の映像トラヒックとインターネットトラヒックに関しては、各論理インタフェース３５ａ〜３５ｃ毎に１つずつ設けられた各ＷＦＱ手段３２ａ〜３２ｃにおいてＷＦＱ型読み出し制御を行い、さらに、ＷＲＲ手段３３において各ＷＦＱ手段３２ａ〜３２ｃからの出力トラヒックに対するＷＲＲ型読み出し制御を行う。このことにより、論理インタフェース３５ａ〜３５ｃ間で公平に読み出し権限が渡されるため、非優先クラストラヒック（映像トラヒックとインターネットトラヒック）の公平性を実現することができる。

そして、ＳＰ手段３４において、ＲＲ手段３７からの優先クラス（Class＃１）のＶｏＩＰトラヒックとＷＲＲ手段３３からの非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の映像トラヒック・インターネットトラヒックに対してＳＰ型読み出し制御を行う。

このように、ＷＲＲ手段３３からの非優先クラス（Class＃２,Class＃３）の出力トラヒック（映像トラヒック・インターネットトラヒック）とＲＲ手段３７からの優先クラス（Class＃１）のＶｏＩＰトラヒックとを、ＳＰ手段３４により、その優先度毎に読み出すことにより、優先クラスのＶｏＩＰトラヒックを、非優先クラスの映像トラヒック・インターネットトラヒックに影響されることなく、ＱｏＳクラスに応じた絶対優先度で読み出すことができる。すなわち、非優先クラストラヒックに影響されない優先クラスの読み出しが可能となる。

例えば、本例において、定常的にＶＬＡＮ＃０００１からＶＬＡＮ＃１０００まで全てのＩＥＥＥ８０２．１ＱＶＬＡＮのＱｏＳクラス＃２（Class＃２）およびＱｏＳクラス＃３（Class＃３）に定常的にパケット長１５００byteのパケットが流れているものとする。

この場合、本例の構成のＩＰルータ、すなわち、入力トラヒックを出力されるＶＬＡＮとＱｏＳクラス振り分け手段とＶＬＡＮ単位にClass＃１、Class＃２、Class＃３の３クラスのキューを持つ構成で、ＶＬＡＮ単位にClass＃２とClass＃３の２つのキューにＷＦＱ型読み出し制御を行い、各ＶＬＡＮ単位のＷＦＱ型読み出し制御による出力トラヒックに対して共通のＷＲＲ手段３３によるＷＲＲ型読み出し制御を行い、さらに、各ＶＬＡＮのClass＃１トラヒックのキューにＶＬＡＮ共通でＲＲ型読み出しを行い、このＲＲ型読み出し結果とＷＲＲ型読み出し結果に対してＳＰ型の読み出し制御する構成としたＩＰルータでは、ＶＬＡＮ＃０００１に、同時に、優先クラス（Class＃１）のＶｏＩＰトラヒックが加わった際の当該ＶｏＩＰトラヒックの読み出しは、ＳＰ手段３４において、読み出し途中の１５００byteパケットの読み出し完了を契機に読み出されることになる。

つまり、優先クラス（Class＃１）のＶｏＩＰトラヒックは、最大でも１５００byteパケットがGigabit Ethernet（登録商標）回線に送出される１２μS（マイクロ秒）の遅延後に、ＶＬＡＮ＃０００１〜ＶＬＡＮ＃１０００のうち最後に読み出された場合であり、ＶｏＩＰトラヒックが２００byteパケットの場合、約１．６ms（ミリ秒）程度で読み出されることになる。このことにより、論理インタフェース３５ａ〜３５ｃが高多重状態で複数のＱｏＳクラストラヒックが混在している場合でも、優先クラス（Class＃１）のＶｏＩＰトラヒックに対して高い遅延特性を実現することが可能となる。

次に、図４により、本発明に係わるＩＰルータを、遅延の少ないトラヒック特性を要求される専用線トラヒックおよびＶｏＩＰトラヒックと、ロングパケットが定常的に流れるような映像トラヒックおよびインターネットトラヒックが混在したネットワークのＩＰルータとして用いることにより、優先クラスにマッピングしたＶｏＩＰトラヒックに要求される遅延特性を維持しつつ、ネットワークを構築する例を説明する。

図４は、本発明に係わるＩＰルータの第４の構成例を示すブロック図である。

本図４に示すＩＰルータは、図３におけるＩＰルータに、さらに、ＲＲ手段４８とシェーパー（図中「shaper」と記載）手段４９を設けた構成となっている。

すなわち、本図４におけるＩＰルータは、ＱｏＳ制御機能を具備するＩＰルータであって、出力論理インタフェースとＱｏＳクラスを識別して、入力トラヒックを各論理インタフェース単位（４５ａ〜４５ｃ）で１以上の非優先クラス（本例ではClass＃３,Class＃４）と１以上の優先クラス（本例ではClass＃１，Class＃２）に振り分けるクラス振り分け手段（図中「Classify」と記載）４１と、各論理インタフェース４５ａ〜４５ｃ毎に設けられ、クラス振り分け手段４１で振り分けられた各論理インタフェース４５ａ〜４５ｃにおける第１の優先クラス（本例ではClass＃２）と第２の優先クラス（本例ではClass＃１）および非優先クラス（Class＃３,Class＃４）の出力トラヒックをそれぞれ記憶する第１の優先キュー手段４５ａｓ，４５ｂｓ，４５ｃｓと第２の優先キュー手段４５ａ０，４５ｂ０，４５ｃ０および非優先キュー手段４５ａ１〜２，４５ｂ１〜２，４５ｃ１〜２、さらに、論理インタフェース４５ａ〜４５ｃ毎に１つずつ設けられ、同じ論理インタフェース４５ａ〜４５ｃ内の各非優先キュー手段４５ａ１〜２，４５ｂ１〜２，４５ｃ１〜２で記憶した非優先クラス（Class＃３,Class＃４）の出力トラヒックに対するＷＦＱ型読み出し制御を行うＷＦＱ手段４２ａ〜４２ｃと、各ＷＦＱ手段４２ａ〜４２ｃからの非優先クラス（Class＃３,Class＃４）の出力トラヒックに対する論理インタフェース（４５ａ〜４５ｃ）間でのＷＲＲ型読み出し制御を行うＷＲＲ手段４３と、各論理インタフェース４５ａ〜４５ｃの各第２の優先キュー手段４５ａ０，４５ｂ０，４５ｃ０のそれぞれで記憶した第２の優先クラス（Class＃２）の出力トラヒックに対するＲＲ型読み出し制御を行うＲＲ手段４７と、第１の優先キュー手段４５ａｓ，４５ｂｓ，４５ｃｓのそれぞれで記憶した第１の優先クラス（Class＃１）の各出力トラヒックに対してに対するＲＲ型読み出し制御を行うＲＲ手段４８と、このＲＲ手段４８からの出力トラヒックに対してシェーピング（予め定められた読み出しレートでの定常的読み出し）を行うシェーピング（shaper）手段４９、そして、このシェーピング手段４９からの第１の優先クラス（Class＃１）の出力トラヒックとＲＲ手段４７からの第２の優先クラス（Class＃２）の出力トラヒックおよびＷＲＲ手段４３からの非優先クラス（Class＃３,Class＃４）の出力トラヒックに対してＳＰ型読み出し制御を行うＳＰ手段４４とを有した構成である。

本例では、論理インタフェース（ＩＦ）としてＩＥＥＥ８０２．１ＱＶＬＡＮ（＃０００１〜＃１０００）を用い、ＶＬＡＮ＃０００１からＶＬＡＮ＃１０００まで１０００多重されたGigabit Ethernet（登録商標）の物理回線４６で、各ＩＥＥＥ８０２．１ＱＶＬＡＮのＱｏＳクラス＃l（Class＃１）に専用線トラヒックを、ＱｏＳクラス＃２（Class＃２）にＶｏＩＰトラヒックを、ＱｏＳクラス＃３（Class＃３）に映像トラヒックを、ＱｏＳクラス＃４（Class＃４）にインターネットトラヒックをそれぞれマッピング（割り当て）している。

このように、本例のＩＰルータでは、第１の優先クラス（Class＃１）の専用線トラヒックに関して、各論理インタフェース４５ａ〜４５ｃ毎に設けられた第１の優先キュー手段４５ａｓ，４５ｂｓ，４５ｃｓにおいて記憶し、ＲＲ手段４８でＲＲ型読み出し制御を行い、さらにシェーピング（shaper）手段４９において、設定された読み出しレートで定常的に読み出す。

また、第２の優先クラス（Class＃２）のＶｏＩＰトラヒックに関しては、各論理インタフェース４５ａ〜４５ｃ毎に設けられた第２の優先キュー手段４５ａ０，４５ｂ０，４５ｃ０において記憶し、ＲＲ手段４７でＲＲ型読み出し制御される。

また、非優先クラス（Class＃３,Class＃４）の映像トラヒックとインターネットトラヒックに関しては、各論理インタフェース４５ａ〜４５ｃ毎に設けられた各非優先キュー手段４５ａ１〜２，４５ｂ１〜２，４５ｃ１〜２において記憶し、各論理インタフェース４５ａ〜４５ｃ毎に１つずつ設けられた各ＷＦＱ手段４２ａ〜４２ｃにおいてＷＦＱ型読み出し制御を行い、さらに、ＷＲＲ手段４３において各ＷＦＱ手段４２ａ〜４２ｃからの出力トラヒックに対するＷＲＲ型読み出し制御を行う。このことにより、論理インタフェース４５ａ〜４５ｃ間で公平に読み出し権限が渡されるため、非優先クラストラヒック（映像トラヒックとインターネットトラヒック）の公平性を実現することができる。

そして、ＳＰ手段４４において、ＲＲ手段４７からの第２の優先クラス（Class＃２）のＶｏＩＰトラヒックとＷＲＲ手段４３からの非優先クラス（Class＃３,Class＃４）の映像トラヒック・インターネットトラヒックおよびシェーピング手段４９からの第１の優先クラス（Class＃１）の専用線トラヒックに対してＳＰ型読み出し制御を行う。

このように、ＷＲＲ手段４３からの非優先クラスの出力トラヒック（映像トラヒック・インターネットトラヒック）とＲＲ手段４７からの第２の優先クラス（Class＃２）のＶｏＩＰトラヒックとを、ＳＰ手段４４により、その優先度毎に読み出すことにより、第２の優先クラスのＶｏＩＰトラヒックを、非優先クラスの映像トラヒック・インターネットトラヒックに影響されることなく、ＱｏＳクラスに応じた絶対優先度で読み出すことができる。すなわち、非優先クラストラヒックに影響されない優先クラスの読み出しが可能となる。

さらに、本例では、ＱｏＳクラス＃１（Class＃１）の専用線トラヒックは、シェーパー手段４９で設定した読み出しレートで定常的に読み出される。これにより、ＱｏＳクラス＃１（Class＃１）の専用線トラヒックのバースト性に影響されないＱｏＳクラス＃２（Class＃２）のＶｏＩＰトラヒックの読み出しが可能となり、ＶｏＩＰトラヒックよりも上位にバースト性の高いトラヒックをマッピングしても、ＶｏＩＰトラヒックの保護が可能となる。

以上、図１〜図４を用いて説明したように、本例のＩＰルータは、ＶｏＩＰサービス、映像配信サービス、インターネット接続サービスなどの複数サービスを提供し、各サービス毎に複数のＱｏＳクラス（複数の非優先クラスと複数の優先クラス）をサポートするＩＰネットワークに適用されるＩＰルータであって、例えば図１，２に示すように、非優先クラスのトラヒックに対するＷＦＱ型読み出し制御を行うＷＦＱ手段（２ａ〜２ｃ，２２ａ〜２２ｃ）を論理インタフェース単位（５ａ〜５ｃ，２５ａ〜２５ｃ）に設け、各ＷＦＱ手段からの出力トラヒックに対してＷＲＲ型の読み出し制御を行うＷＲＲ手段３，２３を物理インタフェース単位に設け、優先クラスのトラヒックを記憶するキューとして、各論理インタフェース毎に優先キュー５ａ０〜５ｃ０，２５ａ０〜２５ｃ０を設け、この優先キュー５ａ０〜５ｃ０，２５ａ０〜２５ｃ０からの出力トラヒックとＷＲＲ手段３，２３からの非優先クラスの出力トラヒックを優先度毎に読み出すＳＰ（Strict Priority）型の読み出し制御（プライオリティキューイング）を行うＳＰ手段４，２４を物理インタフェース単位に設けた構成とする。これにより、各論理インタフェースの優先クラスのトラヒックを、他の論理インタフェースの非優先クラスのトラヒックに影響されずに読み出すことができるので、高優先トラヒックの遅延特性を改善し、論理インタフェース間の公平性を保つことができる。

尚、本発明は、図１〜図４を用いて説明した例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、図３の例では、ＲＲ手段３７を設けて、各論理インタフェース３５ａ〜３５ｃの優先キュー３５ａ０〜３５ｃ０の優先クラスのＶｏＩＰトラヒックに対するＲＲ型読み出し制御を行う構成としているが、ＲＲ手段３７を設けず、図１，２における構成のＩＰルータに、図４におけるＲＲ手段４８とシェーピング手段４９を設け、各優先キュー３５ａ０〜３５ｃ０からの優先クラスの出力トラヒックに対して、予め設定された読み出しレートでの定常的読み出し（シェーピング）を行い、ＳＰ手段４において、ＷＲＲ手段３からの非優先クラスの出力トラヒックおよびシェーピング手段４９からの優先クラスの出力トラヒックに対するプライオリティキューイング型読み出し制御を行う構成とすることでも良い。

この構成でのＩＰルータの処理動作例を、次の図５を用いて説明する。

図５は、本発明に係わるＩＰルータのＱｏＳ制御方法の手順例を示すフローチャートである。

まず、ＩＰルータは、（クラス振り分け手段により）入力トラヒックに対し出力論理インタフェースとＱｏＳクラスを識別して当該入力トラヒックを各論理インタフェース単位で１以上の非優先クラスと１以上の優先クラスに振り分け（ステップＳ５０１）、振り分けた各非優先クラスの出力トラヒックを、それぞれ論理インタフェース毎に１以上設けられた各非優先キューに格納し（ステップＳ５０２）、また、振り分けた優先クラスの出力トラヒックを、各論理インタフェース毎に１以上設けられた各優先キューに格納する（ステップＳ５０３）。

そして（ＷＦＱ手段により）、論理インタフェース単位で各非優先キューからの非優先クラスの出力トラヒックに対するＷＦＱ型読み出し制御を行い（ステップＳ５０４）、さらに（ＷＲＲ手段により）、読み出した各非優先クラスの出力トラヒックに対する論理インタフェース間でのＷＲＲ型読み出し制御を行う（ステップＳ５０５）。

また、各優先キューからの優先クラスの出力トラヒックに対して、（ＲＲ手段による）ＲＲ型読み出し制御と（シェーピング手段による）予め設定された読み出しレートでの定常的読み出しを行い（ステップＳ５０６）、（ＳＰ手段により）、（ＷＲＲ手段で読み出す）非優先クラスの出力トラヒックと（シェーピング手段で読み出す）優先クラスの出力トラヒックに対するプライオリティキューイング型読み出し制御を行う（ステップＳ５０７）。

尚、ステップＳ５０６での（ＲＲ手段およびシェーピング手段による）優先キューからの優先クラスの出力トラヒックに対するＲＲ型読み出し制御と予め設定された読み出しレートでの定常的読み出し（シェーピング）を行わない場合には、ステップＳ５０７においては、ＷＲＲ読み出し制御で読み出す非優先クラスの出力トラヒックと優先キューからの優先クラスの出力トラヒックに対してプライオリティキューイング（ＳＰ型読み出し制御）を行う。

このように、優先キューからの優先クラスの出力トラヒックをシェーピングする構成とし、このシェーピング出力する優先クラスの出力トラヒックと、ＷＲＲ型読み出し制御で読み出す非優先クラスの出力トラヒックとを、プライオリティキューイング（ＳＰ型読み出し制御）して優先度毎に読み出すことにより、各論理インタフェースにおける優先クラスのトラヒックが、他の論理インタフェースの非優先トラヒックに影響されずに読み出される。また、優先クラスのトラヒックシェーピング機能により、優先クラスのトラヒックがバースト的に入力された時でも、非優先クラスのトラヒックの保護と優先クラスのトラヒックの遅延特性を改善することができる。さらに、論理インタフェース間で公平に帯域を配分することができる。

また、本例では、論理インタフェースとしてＶＬＡＮを用いているが、例えば、「ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode） ＶＰ」やＰＰＰ（Point to Point Protocol）等の他の論理インタフェースでも、同様な効果が実現可能である。

また、図１〜３では優先キューが１つで非優先キューが２つの構成例を、図４では優先キューが第１，第２の２つで非優先キューが２つの構成例を示しているが、各優先キューおよび非優先キューの数は任意に設けることができる。

本発明に係わるＩＰルータの第１の構成例を示すブロック図である。 本発明に係わるＩＰルータの第２の構成例を示すブロック図である。 本発明に係わるＩＰルータの第３の構成例を示すブロック図である。 本発明に係わるＩＰルータの第４の構成例を示すブロック図である。 本発明に係わるＩＰルータのＱｏＳ制御方法の手順例を示すフローチャートである。 従来の物理ＩＦ単位のＳＰ型読み出し制御を行うＩＰルータの構成を示すブロック図である。 従来の高機能な読み出し制御を行うＩＰルータの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１：クラス振り分け手段（「Classify」）、２ａ〜２ｃ：ＷＦＱ手段、３：ＷＲＲ手段、４：ＳＰ手段、５ａ〜５ｃ：論理インタフェース、５ａ０，５ｂ０，５ｃ０：優先キュー手段、５ａ１，５ａ２，５ｂ１，５ｂ２，５ｃ１，５ｃ２：非優先キュー手段、６：物理インタフェース（「物理ＩＦ」）、２１：クラス振り分け手段（「Classify」）、２２ａ〜２２ｃ：ＷＦＱ手段、２３：ＷＲＲ手段、２４：ＳＰ手段、２５ａ〜２５ｃ：論理インタフェース、２５ａ０，２５ｂ０，２５ｃ０：優先キュー手段、２５ａ１，２５ａ２，２５ｂ１，２５ｂ２，２５ｃ１，２５ｃ２：非優先キュー手段、２６：物理インタフェース（「物理ＩＦ」）、３１：クラス振り分け手段（「Classify」）、３２ａ〜３２ｃ：ＷＦＱ手段、３３：ＷＲＲ手段、３４：ＳＰ手段、３５ａ〜３５ｃ：論理インタフェース、３５ａ０，３５ｂ０，３５ｃ０：優先キュー手段、３５ａ１，２，３５ｂ１，２，３５ｃ１，２：非優先キュー手段、３６：物理インタフェース（「Gigabit Ethernet（登録商標）」）、３７：ＲＲ手段、４１：クラス振り分け手段（「Classify」）、４２ａ〜４２ｃ：ＷＦＱ手段、４３：ＷＲＲ手段、４４：ＳＰ手段、４５ａ〜４５ｃ：論理インタフェース、４５ａｓ，４５ａ０，４５ｂｓ，４５ｂ０，４５ｃｓ，４５ｃ０：優先キュー手段（第１，第２）、４５ａ１，２，４５ｂ１，２，４５ｃ１，２：非優先キュー手段、４６：物理インタフェース（「Gigabit Ethernet（登録商標）」）、４７，４８：ＲＲ手段、４９：シェーピング手段、６４：ＳＰ手段、６５ａ１〜６５ａｎ：キュー手段、６６：物理インタフェース（「物理ＩＦ」）、７２ａ〜７２ｃ：ＷＦＱ手段、７３：ＷＲＲ手段、７４ａ〜７４ｃ：ＳＰ手段、７５ａ〜７５ｃ：論理インタフェース、７５ａ１〜７５ａ３，７５ｂ１〜７５ｂ３，７５ｃ１〜７５ｃ３：キュー手段、７６：物理インタフェース（「物理ＩＦ」）。

Claims (9)

1. ＱｏＳ制御機能を具備するＩＰルータであって、
   出力論理インタフェースとＱｏＳクラスを識別して、入力トラヒックを各論理インタフェース単位で１以上の非優先クラスと１以上の優先クラスに振り分けるクラス振り分け手段と、
   論理インタフェース単位で、上記クラス振り分け手段で振り分けられた各非優先クラスの出力トラヒックをそれぞれ記憶する１以上の非優先キュー手段と、
   論理インタフェース単位で、上記クラス振り分け手段で振り分けられた優先クラスの出力トラヒックをそれぞれ記憶する１以上の優先キュー手段と、
   論理インタフェース単位で、同じ論理インタフェース内の各非優先キュー手段で記憶した非優先クラスの出力トラヒックに対するＷＦＱ型読み出し制御をそれぞれ行う１以上のＷＦＱ手段と、
   各ＷＦＱ手段からの非優先クラスの出力トラヒックに対する論理インタフェース間でのＷＲＲ型読み出し制御を行うＷＲＲ手段と、
   該ＷＲＲ手段からの非優先クラスの出力トラヒックおよび各論理インタフェース単位の上記優先キュー手段で記憶した優先クラスの出力トラヒックに対してプライオリティキューイング型読み出し制御を行い、各論理インタフェース単位で出力するＳＰ手段と
   を有することを特徴とするＩＰルータ。
2. 請求項１に記載のＩＰルータであって、
   各論理インタフェースのそれぞれの優先キュー手段で記憶した優先クラスの出力トラヒックに対するＲＲ型読み出し制御を行うＲＲ手段を有し、
   上記ＳＰ手段は、上記ＷＲＲ手段からの非優先クラスの出力トラヒックおよび上記ＲＲ手段からの優先クラスの出力トラヒックに対するプライオリティキューイング型読み出し制御を行い、各論理インタフェース単位で出力することを特徴とするＩＰルータ。
3. 請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載のＩＰルータであって、
   上記優先クラスにＶｏＩＰトラヒックを割り当て、上記非優先クラスに映像トラヒックおよびインターネットトラヒックの少なくともいずれかを割り当てることを特徴とするＩＰルータ。
4. ＱｏＳ制御機能を具備するＩＰルータであって、
   出力論理インタフェースとＱｏＳクラスを識別して、入力トラヒックを各論理インタフェース単位で１以上の非優先クラスと１以上の優先クラスに振り分けるクラス振り分け手段と、
   論理インタフェース単位で、上記クラス振り分け手段で振り分けられた第１の優先クラスの出力トラヒックをそれぞれ記憶する１以上の第１の優先キュー手段と、
   論理インタフェース単位で、上記クラス振り分け手段で振り分けられた第２の優先クラスの出力トラヒックをそれぞれ記憶する１以上の第２の優先キュー手段と、
   論理インタフェース単位で、上記クラス振り分け手段で振り分けられた非優先クラスの出力トラヒックをそれぞれ記憶する１以上の非優先キュー手段と、
   論理インタフェース単位で、同じ論理インタフェース内の各非優先キュー手段で記憶した非優先クラスの出力トラヒックに対するＷＦＱ型読み出し制御をそれぞれ行う１以上のＷＦＱ手段と、
   各ＷＦＱ手段からの非優先クラスの出力トラヒックに対する論理インタフェース間でのＷＲＲ型読み出し制御を行うＷＲＲ手段と、
   各論理インタフェースのそれぞれの第１の優先キュー手段で記憶した第１の優先クラスの出力トラヒックに対するＲＲ型読み出し制御を行う第１のＲＲ手段と、
   各論理インタフェースのそれぞれの第２の優先キュー手段で記憶した第２の優先クラスの出力トラヒックに対するＲＲ型読み出し制御を行う第２のＲＲ手段と、
   上記第１のＲＲ手段からの第１の優先クラスの出力トラヒックに対して、予め定められた読み出しレートでの定常的読み出しを行うシェーピング手段と、
   上記第２のＲＲ手段からの第２の優先クラスの出力トラヒックと上記ＷＲＲ手段からの非優先クラスの出力トラヒックおよび上記シェーピング手段からの第１の優先クラスの出力トラヒックに対してプライオリティキューイングを行い、各論理インタフェース単位で出力するＳＰ手段と
   を有することを特徴とするＩＰルータ。
5. 請求項４に記載のＩＰルータであって、
   上記第１の優先クラスに専用線トラヒックを、上記第２の優先クラスにＶｏＩＰトラヒックを割り当て、上記非優先クラスのトラヒックに映像トラヒックおよびインターネットトラヒックの少なくともいずれかを割り当てることを特徴とするＩＰルータ。
6. コンピュータを、請求項１から請求項５のいずれかに記載のＩＰルータにおける各手段として機能させるためのプログラム。
7. ＱｏＳ制御機能を具備するＩＰルータのＱｏＳ制御方法であって、
   入力トラヒックに対し出力論理インタフェースとＱｏＳクラスを識別して当該入力トラヒックを各論理インタフェース単位で１以上の非優先クラスと１以上の優先クラスに振り分ける第１のステップと、
   該第１のステップで振り分けられた各非優先クラスの出力トラヒックを、それぞれ論理インタフェース単位で、１以上設けられた各非優先キューに格納する第２のステップと、
   上記第１のステップで振り分けられた優先クラスの出力トラヒックを、それぞれ論理インタフェース単位で、１以上設けられた優先キューに格納する第３のステップと、
   論理インタフェース単位で、同じ論理インタフェース内の各非優先キューからの非優先クラスの出力トラヒックに対するＷＦＱ型読み出し制御を行う第４のステップと、
   各論理インタフェース単位でのＷＦＱ型読み出し制御で読み出した各非優先クラスの出力トラヒックに対する論理インタフェース間でのＷＲＲ型読み出し制御を行う第５のステップと、
   該ＷＲＲ型読み出し制御で読み出す非優先クラスの出力トラヒックおよび上記優先キューからの優先クラスの出力トラヒックに対してプライオリティキューイング型読み出し制御を行い、各論理インタフェース単位で出力する第６のステップと
   を有することを特徴とするＩＰルータのＱｏＳ制御方法。
8. 請求項７に記載のＩＰルータのＱｏＳ制御方法であって、
   上記優先キューからの優先クラスの出力トラヒックに対するＲＲ型読み出しを行う第７のステップを有し、
   上記第６のステップでは、上記非優先クラスの出力トラヒックおよび上記第７のステップで読み出す優先クラスの出力トラヒックに対するプライオリティキューイング型読み出し制御を行い、各論理インタフェース単位で出力することを特徴とするＩＰルータのＱｏＳ制御方法。
9. ＱｏＳ制御機能を具備するＩＰルータのＱｏＳ制御方法であって、
   入力トラヒックに対し出力論理インタフェースとＱｏＳクラスを識別して当該入力トラヒックを各論理インタフェース単位で１以上の非優先クラスと複数の優先クラスに振り分ける第１のステップと、
   該第１のステップで振り分けられた各非優先クラスの出力トラヒックを、それぞれ論理インタフェース単位で、１以上設けられた各非優先キューに格納する第２のステップと、
   上記第１のステップで振り分けられた第１の優先クラスの出力トラヒックを、それぞれ論理インタフェース単位で、１以上設けられた第１の優先キューに格納する第３のステップと、
   上記第１のステップで振り分けられた他の優先クラスの出力トラヒックを、それぞれ論理インタフェース単位で、１以上設けられた他の優先キューに格納する第４のステップと、
   論理インタフェース単位で、同じ論理インタフェース内の各非優先キューからの非優先クラスの出力トラヒックに対するＷＦＱ型読み出し制御を行う第５のステップと、
   各論理インタフェース単位でのＷＦＱ型読み出し制御で読み出した各非優先クラスの出力トラヒックに対する論理インタフェース間でのＷＲＲ型読み出し制御を行う第６のステップと、
   上記他の優先キューからの他の優先クラスの出力トラヒックに対する論理インタフェース間でのＲＲ型読み出し制御を行う第７のステップと、
   上記第１の優先キューからの第１の優先クラスの出力トラヒックに対する論理インタフェース間でのＲＲ型読み出し制御を行う第８のステップと、
   該ＲＲ型読み出し制御で読み出す第１の優先クラスの出力トラヒックに対して、予め定められた読み出しレートでの定常的読み出しを行う第９のステップと、
   上記第６のステップでのＷＲＲ型読み出し制御で読み出す非優先クラスの出力トラヒックと上記第７のステップでのＲＲ型読み出し制御で読み出す他の優先クラスの出力トラヒックおよび上記第９のステップで定常的に読み出す第１の優先クラスの出力トラヒックに対してプライオリティキューイング型読み出し制御を行い、各論理インタフェース単位で出力する第１０のステップと
   を有することを特徴とするＩＰルータのＱｏＳ制御方法。

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