JP4498654B2 - スループット・ブロッキング最適化のためのリンク容量共有化 - Google Patents
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Description
本発明の技術分野
本発明は一般的に通信ネットワークの分野に関係し、特に、通信ネットワークにおけるリンク容量の共有化及びリンク帯域幅の割当てに関係する。
【0002】
発明の背景
今日の多くの通信ネットワークは、インターネットプロトコル型ネットワークで提供される「ベストエフォート」サービス又はATMネットワークにおけるABR(Available Bit Rate)トラフィックのような、いわゆる弾性トラフィックに対応する。弾性トラフィックは通常はデータファイル、ウェブページ又はローカル再生用ビデオクリップといった伝送可能なディジタル対象物を転送するために確立され、これらをリンク容量に課された限界以下のいずれかの速度で転送する。特に、インターネットのウェブ検索は弾性トラフィックの良い代表例である。ここで、例えばウェブページをダウンロードする際の、(通常は時間単位の伝送ビット又は伝送バイトで示される)ユーザが読込んだスループットは、システム・ロード全体に応じて時間によって変動するので、トラフィックの「弾性」は明らかである。
【0003】
一般的に、IPに準拠したネットワーク特にインターネットではアプリケーションにより受信されるサービス品質(QoS)の保証を全く提供しないので、これらによって供給されるサービスは、特に、「ベストエフォート」と呼ばれる。IPネットワークは、要求サービスを提供するベストエフォートを行うのみである。例えば、アプリケーションが1の端点から別の端点へIPパケットを送信するよう、ネットワークに要求する場合、当該ネットワークは通常、ネットワークから生じる遅延が当該パケットに対してどのようなものかを知ることはできない。実際、ネットワークはパケットが配信されることを保証することさえない。
【0004】
したがって、IPネットワークに接続される端局はパケット損失及び過剰なパケット遅延状態に対処する必要がある。ネットワーク資源を同時に使用するアプリケーションが多すぎる際に、このような状況が生じる。IPネットワークは呼受付制御(CAC)(Call Admission Control)を遂行しないので、IPネットワークではこういった輻輳状況の確率はゼロではない。すなわち、IPネットワークは同時接続されるユーザ数を制限せず、その結果、ネットワーク資源を利用するユーザが多すぎる場合は、輻輳及びパケット損失が生じる。
【0005】
しかし、IPネットワークにおいて、実時間トラフィックとQoS要件が発生する場合には、ネットワーク内に同時に存在する接続数を制限するために、呼受付制御(CAC)を実行する必要がある。
【0006】
呼又は接続受付制御の重要な側面は、継続中の呼を保護するためにネットワークに到来した新規の呼に対するサービスを拒絶しうることである。一般的に、従来のATMネットワークの剛性トラフィックに共通して使用されるようなアルゴリズムのCACアルゴリズムはネットワーク内のユーザ数を制御する基本的な手段を提供し、それによって、許可されたユーザが規約されたQoSを受けるために必要な帯域幅を確保することを保証する。結果的に、CACアルゴリズムは新規の呼に対するブロッキング確率と、継続中の呼に対する規定のスループットとの間のトレードオフである。すなわち、ネットワーク内で当該CACアルゴリズムが認証するユーザが増加する(ブロッキング確率を低減する)ほど、大多数のユーザが帯域幅全体を共有するので、ユーザ当たりに供与されるスループットは縮小され、その逆も同様である。
【0007】
最近の調査では、CACアルゴリズムが過剰なスループットの劣化からTCPセッションを保護する手段を提供するという理由から、弾性トラフィックにさえ呼受付制御を実行することが重要であると指摘されている。
【0008】
弾性接続にCACを適用し、それによって、インターネットの伝送制御プロトコル(TCP)接続に最小スループットを提供するという課題は、参考文献1〜3でマスリー(Massoulie)とロバーツ(Roberts)によって取組まれた。ここでは、帯域幅は公正な基準に従って、異なるユーザに割当てられる。
【0009】
参考文献4と5において、弾性トラフィックにおけるスループットとブロッキング確率との間には密接な関係があることと、このトレードオフは負荷の問題につながることがギベンズ(Gibbens)とケリー(Kelly)によって示された。
【0010】
参考文献6において、弾性サービスにおける最低レートを保証することが有益なことがフェング等(Feng et al.)によって示された。その理由は、前述の弾性サービスにおける最低レートを保証する場合、TCPプロトコルの性能を最適化することが可能だからである。
【0011】
インターネットはシングル・ベストエフォート・サービスクラスに対応したパケットネットワークから始まって複数のサービスクラスの総合的な構造基盤にまで発達してきているので、最大レート保証サービス及び弾性サービスの様々なニーズを満たす帯域幅共有化方策に対する関心が増大してきている。
【0012】
同様に、近代的なATMネットワークは固定ビットレート(Constant Bit Rate)(CBR)クラスと有効ビットレート(Available Bit Rate)(ABR)クラスのような様々なサービスクラスに対応する必要があり、異なるサービスクラス間のリンク容量を最適に共有する方法が未解決の課題である。
【0013】
一般的に、トラフィックフローが動的に入来および送出する状況で、特に、ユーザが異なるスループットとブロッキング要件を有する際の帯域幅共有化の課題は、従来のマルチレート回線交換機構に関連して極めて複雑な問題であることが知られている。
【0014】
発明の要旨
本発明は従来技術の処理における前記の欠点を克服する。
【0015】
剛性及び弾性トラフィックが混合した環境において、剛性サービスと弾性サービスの様々なニーズを満たすリンク容量/帯域幅の共有化の戦略を考案することが本発明の第1目的である。
【0016】
特に、共通の枠組みにおいて、弾性トラフィックの帯域幅共有化及びブロッキング確率の問題点を取扱うことが望ましい。これに関し、弾性トラフィックのスループット対ブロッキングのトレードオフを考慮した、リンク容量共有化機構を提供することが本発明の第2目的である。具体的には、スループット対ブロッキングのトレードオフを最適化する、リンク容量共有化アルゴリズムを開発し利用することが有益である。
【0017】
弾性トラフィックを搬送している伝送リンクの適切な呼レベル形式を提供することと、スループット対ブロッキングを最適化するためのリンク容量共有化の大きさを決定する適切な呼レベルモデルを提供することが本発明の更なる目的である。
【0018】
前記目的は添付の特許請求項に規定される発明によって達成される。
【0019】
本発明は剛性及び弾性トラフィックが混合した環境においてリンク帯域幅を共有化する効果的な戦略と、弾性トラフィックフロー間で帯域幅を共有化する効果的な戦略に関係する。
【0020】
要するに、本発明による概念は、受領されたネットワークトラフィック入力に基づいて、リンク容量を弾性及び剛性(非弾性)トラフィックに共通の第1番目の部分と、弾性トラフィック専用の第2番目の部分とに分割することにより、リンク容量を共有することである。その後、弾性トラフィックにおける1以上の受付制御パラメータは、リンク容量の分割と受け取られたネットワークトラフィック入力とにより決定される。
【0021】
一般的に、リンク容量の分割は剛性トラフィックと弾性トラフィックとの間のリンク容量を共有化する役割を果たし、特に、弾性トラフィックのためにリンク容量の一部を確保する役割を果たす。好ましくは、剛性トラフィックにおける許容最大ブロッキング確率に対して、剛性トラフィックに関する共通部分の所要の最低容量が決定される。この方法で、呼レベルの特定のサービスグレード(GoS)がリンク上の剛性トラフィックに対して保証される。
【0022】
一般的に、弾性トラフィックに対して決定された受付制御パラメータはリンク上に同時に存在する弾性トラフィックフローの数を制限する役割を果たす。特に、弾性トラフィックにおける呼レベルモデルを公式化し、スループット及び/又はブロッキングに関わる弾性トラフィックの呼レベルの制約(call-level constraints)に基づいて、許容可能な弾性トラフィックフローの最大数を決定することによって、スループット対ブロッキングのトレードオフは十分に考慮される。これに関し、本発明は、スループットの制約に基づいてブロッキング確率が最小化されるという意味で、或いは反対に、ブロッキングの制約に基づいてスループットが最大化されるという意味で、弾性接続間のリンク帯域幅を最適に割当てることができる。この方法で、本発明はスループットの制約に基づいた最小ブロッキング又はブロッキングの制約に基づいた最大スループットの観点からリンク帯域幅の最大利用を提供する。
【0023】
したがって、弾性及び剛性トラフィックが混合した環境において帯域幅を共有する効果的な戦略が提供される。特に、帯域幅共有化アルゴリズムは、剛性トラフィックにおける最大ブロッキングと弾性トラフィックにおける最小スループット及び/又は最大ブロッキングを保証する。
【0024】
本発明の重要な技術的長所は剛性トラフィック及び弾性トラフィックの様々なニーズに応える能力である。
【0025】
本発明の別の長所はネットワークプロバイダの高い利益を保証すると同時に、ユーザとネットワークプロバイダ両者の予測可能なサービス品質を提供する能力である。
【0026】
剛性及び弾性トラフィックが混合した環境においてトラフィック全体のうち弾性トラフィックのみを検討することによって、または、リンク全体が弾性トラフィックのために確保されるように共通帯域幅部分をゼロにすることによって、リンク容量共有化機構全体は、弾性トラフィックの1以上の受付制御パラメータの決定に帰着する。次は、所要の新規弾性接続の受付制御を、このような受付制御パラメータに基づいて実行することができる。特に、弾性トラフィックにおける所定のスループットの制約に基づいて許容できる弾性接続数に関するブロッキング確率を最小化することによって、過剰なブロッキング確率が回避されると同時に、所定のユーザスループットが保証される。
【0027】
本発明の別の形態は、受付制御使用可能IPネットワークのスループット・ブロッキングを最適にするためのリンク帯域幅共有化の大きさを決定するために、弾性トラフィックに対応するリンクの呼レベルモデルの適用に関する。特に、弾性トラフィックフローは、トラフィックフローの保持時間中に最小帯域幅と最大帯域幅との間において変動する帯域幅を持つようにモデル化される。さらに、弾性トラフィックは最大許容スループットと最大許容ブロッキング確率のうち少なくとも1つに関係する。
【0028】
本発明の更なる形態は、大規模な状態空間に特に好適なマルコフ連鎖定常状態分布を決定する計算方法に関係する。マルコフ連鎖は非適応弾性トラフィックを含む複数のトラフィッククラスを搬送するリンクの動的特性を記述し、マルコフ連鎖の積の形式の計算によって定常状態分布の好適な初期近似値が提供される。
【0029】
本発明の他の形態又は長所は本発明の実施形態に関する下記の説明を熟読することにより理解される。
【0030】
本発明の実施形態の詳細な説明
全添付図において、対応する要素又は同じ要素には同じ参照名を引用する。
【0031】
開示内容全体に渡って、「接続」(connection)と「フロー」(flow)という用語は従来呼(call)と呼ばれていた内容を表わすために多かれ少なかれ共通に使用されている。
【0032】
通信ネットワーク実施例のシステム斜視図
さらなる明瞭な理解のために、本発明の好ましい実施形態による通信ネットワーク実施例の一般的な斜視図を図1に示す。
【0033】
図1は本発明の好ましい実施形態に準拠した通信ネットワークの系統図である。当該通信ネットワークは、ここではIP型ネットワークとして図示されているが、ATMネットワークの形態又はその他のネットワーク形式又は弾性トラフィックに対応できるネットワークの組合せとしてもよい。当該通信ネットワーク10はコアネットワークを形成する複数の相互連結IPルータ20(ATMネットワークの場合のATMスイッチに相当)に基づく。当該コアネットワークはIPルータとユーザ装置間の相互作用に規定されている、いわゆるユーザネットワークインターフェース(UNI)を有する様々なユーザによってアクセスポイントを介してアクセスされる。通常、複数のユーザは、エンドユーザとコアネットワークとの間の仲介的役割を務めるアクセスルータ(AR)40のような、ある種の集合地点に接続される。
【0034】
ネットワークに関しては帯域幅制御とも呼ばれるリンク容量共有化とパケットスケジューリングは、通常、IPルータ20内のUNIのネットワーク側に存在する。特に、帯域幅制御とパケットスケジューリングは好ましくはルータ20の出力ポート側で実行される。全体的に帯域幅制御は2つの主機能を有する。第1番目に、帯域幅制御は異なるトラフィッククラス間の帯域幅を共有する役割を有する。第2番目に、帯域幅制御はトラフィッククラス内で同時にアクセス中の接続数を制限する役割を有する。第2番目の機能は以下、呼受付制御(CAC)と呼ばれ、通常は、IPルータ20の入力ポート側で実行され、CACアルゴリズムに準拠して接続は許容又は拒絶される。CACアルゴリズムを含む、帯域幅制御アルゴリズムは全体的に、例えば、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はその適切な組合せで実行することができる。
【0035】
ユーザネットワーク規約(UNC)は、UNIにおいて規定されるのが典型的である。通常、UNCはユーザに権利を与えるQoSと、ユーザがネットワーク内に補足データと共に入力することができるトラフィック規格とを示す。補足データにはユーザが固有のサービスなどにアクセスする日時などを含めることができる。例えば、UNCは、1%以下のユーザ入力IPパケット(又はATMセル)がネットワークによって紛失する可能性があることと、ユーザがUNIを介して1秒間に10Mbitsで送信可能であることを明記する。
【0036】
帯域幅制御アルゴリズムのCAC部は複数ユーザのUNC情報を使用してネットワーク内に同時に存在するユーザ数を制御する基本的な手段を提供し、それによって、認証ユーザが規約されたQoSを受けるために必要な帯域幅を与えられることを保証する。CACアルゴリズムはブロッキング確率と規定のスループットとの間のトレードオフを意味し、(ブロッキング確率を低減する)ネットワーク内でCACアルゴリズムが収容するユーザが多いほど、多数のユーザがネットワーク帯域幅を共有することになるので、ユーザ当たりの規定のスループットは減少する。
【0037】
CACは例えば従来の通信回線交換ネットワークにおいて周知の旧型情報伝達交換機(classical signaling exchange)によって実現することができる。しかし、例えば、今日のインターネット上の複数のTCPフロー長に対して、ネットワークにおける大部分の弾性フロー長が短い場合に、受付制御を実行する旧型情報伝達交換機を導入することは多大な経費を招くことになる。したがって、参考文献3で提示されたフローの第1パケットを受け取るか、廃棄するかをその場で決定すれば更に有益である。このため、例えば、既存のリソース・リザベーション・プロトコル(RSVP)に準拠した仕組みが、現在接続中のフローの認識を維持して、前記パケットが到達したときに、この認識に基づいてそれを分類するために提供される。フローが新規であるか否かを判断するためには、接続フローの専用リスト上にあるフロー識別子と当該識別子を比較すれば十分である。所定の中断時間内に特定のフローに対してパケットが受信されなかった場合、当該フローは接続フローの前記リストから削除されることになる。受付制御は、好ましくはシステムの一般的なトラフィック状況に基づいて許容可能なフローの最大数を決定することと、それに応じて接続フローのリスト容量を設定することによって実現される。リストが飽和していれば、新規のフローは拒絶される。さもなければ、フローは受容され、リストに入力される。
【0038】
リンク容量共有化アルゴリズム−IPネットワークの例
以下において、好ましい実施形態に準拠したリンク容量共有化アルゴリズムを、剛性及び弾性トラフィックを搬送するIP型ネットワークの特定アプリケーションとの関連において記載する。
【0039】
第1に、特定の呼レベルトラフィックモデルを定式化する必要がある。残念ながら、IPネットワークにおけるベストエフォートトラフィック又はATMネットワークにおけるABRトラフィックといった、弾性トラフィック対応の従来マルチレート型の呼レベルモデルの適用はすべてが容易なわけではない。例えば、弾性トラフィックと固定帯域幅を結びつけて考えることはできない。その代わり、弾性トラフィックフローによって占有される帯域幅は、リンク上の現ロードと、ネットワークノードに適用されるスケジューリングアルゴリズムと速度制御アルゴリズムに応じて時間と共に変化する。到達した瞬間に有効な帯域幅が存在しなくても、到達する弾性フローはサービスを受けられる可能性があるので、弾性トラフィックフローに適用されるブロッキングの概念は剛性トラフィックほど単純ではない。さらに、多くのサービスにおいて、弾性フローの常在時間は実際に弾性フローが享受するスループットに依存する。
【0040】
剛性及び弾性の混在するトラフィックの伝送リンクマルチ−クラスモデル
以下において、保証最大帯域幅(剛性又は非弾性)と弾性トラフィッククラスの両方を取扱う伝送リンクのマルコフ型モデルを定式化する。単純化と明確化のために、単一の剛性トラフィッククラスと2つの弾性トラフィッククラスを検討する。一般的な場合、及び、当然ながら更に単純な場合にも、当該モデルと付随のリンク共有化アルゴリズムは更に拡張できることを注釈する。
【0041】
検討しているシステムは、例えばMbpsである、適当な帯域幅のユニットで、整数を採る容量Cの伝送リンクを構成する。本実施例において、一般的に、当該リンクに到達している呼は以下の3つのトラフィッククラスのうちの1つに属する。
1.クラス1:最大帯域幅の要件b1,フロー到達速度λ1及び出発速度μ1を特徴とする剛性トラフィッククラスフロー。
2.クラス2:最大帯域幅の要件b2,最小帯域幅の要件b2 min,フロー到達速度λ2及び出発速度μ2を特徴とする適応弾性クラスフロー。適応弾性フローによって占有された帯域幅はリンク負荷の関数として変動する可能性があるが、実際の保持時間はシステム内に常在間中に受容されたスループットには影響されない。これは、例えば、スループットが劣化する場合に、ビデオ画像の品質を低下させ、それにより、占有帯域幅を減じる適応ビデオコーデックを用いた場合である。
3.クラス3:最大帯域幅の要件b3,最小帯域幅の要件b3 min,フロー到達速度λ3,理想出発速度μ3を特徴とする非適応弾性クラスフロー。最大帯域幅が利用可能であれば、当該理想出発速度が実現される。実際の瞬時出発速度はフローの帯域幅に比例する。
【0042】
所定のシステム状態におけるクラス2とクラス3のフローに割当てられる(確保される)実際の帯域幅をb2 r及びb3 rで示す。b2 r及びb3 rのどちらもフローが到達及び出発する際には時間と共に変化する。最小帯域幅の要件を満たす弾性フローに関連する値rmin=bi min/bi (i=2又はi=3)も使用することとする。
【0043】
到着時に、
によって示された指数分布のサービス要求からサンプリングされた、伝送データ総量(W)を有するものとして、非適応弾性クラスフローを考慮する。ここで、フロー全体の継続時間にわたって最大帯域幅b3が有効な場合に、平均値が1/μ3の指数分布サービス時間を生じる。当該リンクの空き容量がサービス時の瞬時フロー数に応じて時間と共に変動するので、非適応弾性フローに与えられた帯域幅は最大大域幅以下に減少し、実際のフロー滞流時間が増大する。
【0044】
3形態全てのフローは独立したポワソン過程に従って到達し、剛性又は適応フローの滞流時間は指数分布している。これから見ていくように、非適応フローの滞流時間のモーメントはマルコフ報酬過程の理論を使用して決定することができる。要するに、2形態の弾性トラフィックを検討する。弾性トラフィックは最大帯域幅の要件と最小帯域幅の要件の両方に関連し、最小帯域幅の要件を満たす場合に限りサービスに割当てられる。当該2つの弾性トラフィッククラスは、常在時間が所要のスループットによってどのように決まるか、という点で基本的に異なる。
【0045】
(一般的にb2≠b3、b2 min≠b3 minのような最大帯域幅及び最小帯域幅の点で異なる)相異する弾性クラスに所定のQoSを保証するために、全般的に異なる弾性クラス間の帯域幅共有化を規定する何らかのポリシーを確立する必要がある。このため、弾性クラス間に以下のような一般的な帯域幅共有化規則を規定する。以下の提示は2つの弾性クラスにのみ関わるが、もちろん、2つ以上の弾性クラスにも拡大適用することができる。
1.全フローに対し、各最大帯域幅の要求を十分に許容できる帯域幅が存在する場合、クラス2とクラス3のフローはb2とb3の各帯域幅ユニットを占有する。
2.帯域圧縮を必要とする場合、つまり、n1・b1+n2・b2+n3・b3>Cの場合、両弾性クラスの最小速度制約(the minimum rate constraint)を満たす(つまり、b2 min/b2≦r2≦1かつb3 min/b3≦r3≦1)限り、弾性フローの帯域幅圧縮はr2=r3のようになり、ここで、r2=b2 r/b2かつr3=b3 r/b3である。
3.さらに、帯域幅圧縮が必要であるが、新規フローの到達時に、2つの弾性クラスのいずれかが帯域幅の低下(つまり、riはすでにi=2又はi=3のいずれかに対し、bi min/bi)を許容しない場合、このトラフィッククラスが最小帯域幅制約を保持する限り、圧縮を許容するサービスクラスも同様に新規フローによって専有された帯域幅を低下させる。
【0046】
上述の実施形態の3つの基本的な前提を認識しておく必要がある。第1に、弾性フローの両形態ともリンク上で、最大帯域幅の要件(各b2及びb3)と(使用リンク割当てポリシーによって決められる)剛性フローによって弾性フローに向けられた帯域幅を(上述の意味において)平等に共有する要件から定まる大域幅の小さいほうである、最大可能帯域幅を常に占有するという意味では、両者とも貪欲(greedy)である。第2に、進行中の全ての弾性フローはそれらの間に有効な帯域幅を比例して均等に共有する(つまり、riは全て等しい)ことが前提とされる。つまり、新たに到達した弾性フローと進行中の弾性フローは同じri値に規制される。後に解るように、この前提は弾性フロー間で共有している完全に「公正な」資源共有を提供する。著しく異なるQoSを有する異なる弾性トラフィッククラスを含むためには、この前提は修正が必要となる。新たに到達するフローがb2 min及びb3 min以下に弾性フロー帯域幅を低下させる(つまり、両弾性クラスが各最小値に圧縮される)場合、そのフローは該システムに許可されず、ブロックされて紛失される。最小帯域幅の制約が保持される限り、到達する弾性フローと剛性フローがサービス中の残製フローを「圧縮する」ことが許される。第3の要点として、システム状態の変化(つまり、フローの往来)後の極短時間で、弾性トラフィック源がリンク上の現帯域幅を再調整するという意味で、本モデルは進行中の弾性フローの速度制御が理想値であることを前提とする。これは明らかに理想的な前提であるが、IPパケットレイヤのバッファはTCPが送信側を抑圧するまでIPパケットを吸収するために十分な大きさにすることができる。本モデルは可能な時、常にソースレートを瞬時に上昇させることができることを前提とすることにより、到来予定のスループット及びブロッキングの楽観的な計算ではなく安全側の計算を行う。
【0047】
本システムにおける非適応弾性フローの常在時間は所望の伝送データ量だけでなく、保持時間中に受け取る帯域幅にも依存し、逆に、適応弾性フローに流れる送信データ量は受容帯域幅に依存する。この関係を明確にするために、以下の数量を規定する。
1.θ2(t)とθ3(t)は時間tにおける適応フロー及び非適応フローそれぞれの瞬時スループットを規定する。例えば、時間tにおいて、システムに剛性フロー、適応フロー及び非適応フローのn1,n2,n3がそれぞれ存在する場合、適応フロー及び非適応フローにおける瞬時スループットは、
min(b2,(C-n1b1-n3r3b3)/n2)、
及び、
(b3,(C-n1b1-n2r2b2)/n3)
である。θ2(t)とθ3(t)はt≧0の場合は離散確率変数である。
2.
は、持続時間tを有する適応フローのスループットを規定する。
3.
(確率変数)は適応フローのスループットを規定する。ただし、F(t)は指数分布する持続時間である。
4.
(確率変数)は当該システムに対して弾性非適応フローを流れるデータ量xの伝送にかかる時間を指定する。
5.
はデータユニットxの伝送中に非適応フローのスループットを規定する。θxは連続確率変数であることを注釈する。
6.
(確率変数)は、非適応フローのスループットを規定する。ただし、送信データ量はパラメータμ3/b3に関して指数関数的に分布する。
【0048】
複数の一般的な帯域幅共有化規則が上述のように規定されているが、更に詳細なリンク容量共有化ポリシーで、特に、剛性及び弾性トラフィックの様々な要件を考慮するポリシーを提示する必要がある。
【0049】
リンク容量共有アルゴリズム
本発明によれば、旧マルチレート回線交換構造においてシミュレーション解析のためのPOLポリシーを記述している参考文献7によって周知となった、Partial Overlap(POL)リンク割り当てポリシーが採用され、弾性トラフィックを含むトラフィック環境を変更する。新しい、いわゆる弾性POLポリシーによれば、リンク容量CはC=CCOM+CELAとなるような、剛性及び弾性トラフィックに共通の部分CCOMと、弾性フローに対してのみ確保された専用部分CELAの2部分に分割される。
【0050】
さらに、システム内に各弾性トラフィッククラスのために1つ存在する、受付制御パラメータは新しい弾性POLポリシーに採り入れられる。この特別な実施例において、NEL2は適応弾性フローにおける受付制御パラメータを示し、NEL3は非適応弾性フローにおける受付制御パラメータを示す。各受付制御パラメータは、対応している弾性トラフィッククラスの受容可能なフローの最大数を示している。特定のクラスの最大数の弾性フローがリンク上に同時に存在する限り、新しい弾性フローは拒絶される(カットオフ形式)ので、受付制御パラメータはカットオフパラメータとも呼ばれる。
【0051】
検討中の弾性POLポリシーに基づいて、リンクを流れるフロー数(n1,n2,n3)は以下の制約を条件としている。
【数1】
【0052】
式(1)において、弾性フローは剛性フローから保護される。式(2)から式(4)において、弾性フローの最大数は3つの制約によって制限される。式(2)は剛性フローを弾性フローから保護すると同時に、式(3)と式(4)は進行中の弾性フローを到来する弾性フローから保護する。新しい弾性POLポリシーは、CCOM及び受付制御パラメータNEL2,NEL3によって特定されるリンク容量の分割によって完全に決定される。前記パラメータは当該システムの出力パラメータとも呼ばれる。弾性POLポリシーの性能は出力パラメータによって調整することが可能で、特に、出力パラメータCCOM,NEL2,NEL3の設定によって、弾性トラフィッククラスにおけるスループット対ブロッキングのトレードオフが可能になることがわかった。
【0053】
弾性トラフィックにおけるスループット対ブロッキングのトレードオフに関して、本発明は全般的に、少なくとも1つの弾性スループットと弾性ブロッキング確率に関する1つ以上の呼レベルの制約の下でのリンク帯域幅の高い利用率に関するものである。
【0054】
本発明の好ましい実施形態によれば、リンク容量共有化アルゴリズムは弾性フローにおける呼ブロッキング確率B2及びB3を最小化するように弾性POLポリシーの出力パラメータを設定することと同時に、剛性フローにおけるブロッキング確率制約(GoS)と弾性フローにおける最小スループット制約を考慮可能にすることを目的とする。ユーザが実際上積極的に利用し得ない最低許容スループットが存在することが認識されたので、弾性フローにおけるスループット制約が導入された。
【0055】
したがって、剛性トラフィッククラスは最大受容呼ブロッキング確率B1 maxと関連を持ち、弾性適応トラフィッククラス及び弾性非適応トラフィッククラスは最小受容スループット
と関連を持つ。好ましくは、スループット制約は、特定のデータ量を伝送中のユーザが認識するスループットが閾値以下に落ちる、確率に関する制約として形成される。ユーザにとっては、参考文献1から3で議論された従来の公正判断基準よりも、性能指標を確認することが容易となる。
【0056】
弾性トラフィックにおけるブロッキング確率が最小化されているとはいえ、弾性トラフィックにおける呼ブロッキングの最悪時の保証を有することと、2つの弾性トラフィッククラスも最大許容ブロッキング確率B2 maxとB3 maxに関連づけることは、必須ではないが望ましい。
【0057】
この場合、システムのトラフィック入力パラメータは、ネットワークから得られる一連の到達速度(λ1,λ2,λ3)と出発速度(μ1,μ2,μ3)、帯域幅(b1,b2,b3)、最小弾性帯域幅要求(b2 min,b3 min)、ブロッキング確率制約(B1 max又は一連のB1 max,B2 max及びB3 maxの全体)及び弾性スループット制約
である。非適応フローの帯域幅がb3に等しいという前提に基づいて、非適応クラスにおける出発速度は評価される。
【0058】
剛性トラフィッククラスと2つの弾性トラフィッククラスに係わるパラメータと性能指標を表1にまとめた。
【表1】
【0059】
ブロッキング制約とスループット制約に基づいて、弾性POLポリシーの出力パラメータを決定する上での問題点は本発明の好ましい実施形態によるリンク容量共有化アルゴリズム全体の流れ系統図を示す図2によって以下に示す。第1ステップ101において、現在の到達速度及び出発速度といった、所要の入力パラメータ、帯域幅の要件及びトラフィックに課される制約が提供される。ステップ102において、剛性トラフィックにおけるGoS(呼ブロッキング)の要件がCCOMの適切な設定によって保証される。特に、所要のブロッキング確率B1 maxを保証する、剛性フローにおけるCCOMの所要の最低容量を決定する。
【数2】
ここで、B1は剛性フローのブロッキング確率である。例えば、既知のアーランB公式は到達速度、出発速度及び剛性トラフィックにおける最大帯域幅の要件に基づいたCCOMの値を入力として評価するために使用できる。さらに、受容可能な剛性フローにおける最大数NCOMはアーランB解析に基づいて決定され、剛性トラフィックの受付制御に使用することができる。
【0060】
次に、所要のスループットとブロッキング要件を満たすと同時に、システム内に同時に存在しうる弾性フローの最大数(NEL2,NEL3)を決定する必要がある。適応弾性フローの最大数NEL2が増大すれば、適応弾性フローのブロッキング確率B2とスループットが低下することは直感的に明らかである。残念ながら、NEL2の変化は、ブロッキング確率B3と非適応弾性フローのスループットの両方に影響を与え、その逆もまた同様である。
【0061】
この特定の実施形態において、リンク容量共有化アルゴリズムはスループット閾値制約に基づいて弾性トラフィッククラスのブロッキング確率を最小化することを目的とする。これを達成するために、本発明は、スループット閾値制約を多くも少なくもなくちょうど満足するようにカットオフパラメータを同調するために、ステップ103〜107で一般的に規定される反復手続を提案する。まず、ステップ103において、カットオフパラメータの初期値が評価される。次に、システム性能の弾性スループットを分析する(ステップ104)。特に、カットオフパラメータの初期値によって制御されるシステムに提供されるスループット
を解析して(ステップ104)、スループット閾値制約
と関連付ける。供与のスループットが低すぎる場合は、カットオフパラメータを低減して(ステップ106)、ブロッキング確率とスループットを増大させる。他方で、供与されたスループットがスループット閾値より高い場合は、ブロッキング確率(とスループット)が低下するように、カットオフパラメータを増大させることができる(ステップ107)。この方法で、スループット制約に従いながら、ステップ104から106/107を反復的に繰返すことによって、ブロッキング確率を最小値にまで低減することができる。該制約が十分な範囲で達成されると、アルゴリズムは検討される伝送リンクの帯域幅共有化そのものを制御するためのパラメータCCOM,(CLEA),(NCOM),NEL2,NEL3を出力する(ステップ108)。
【0062】
当然、一般的なトラフィック状況に柔軟に帯域幅共有化を適応するように、ステップ101から108はトラフィック条件の変更に対応して繰り返される。
【0063】
一般的に、カットオフパラメータはスループット制約を満足するように低下する必要がある。他方で、弾性ブロッキング確率を最小化することが目的であり、弾性トラフィックにおける弾性ブロッキング確率の最悪時の保証を有することが得策であるので、カットオフパラメータはできるだけ高い値にする必要があると同時に、少なくとも最悪時のブロッキング制約を十分満足する高い値にする必要がある。規範となるパラメータ及び所定の範囲次第では、制約の全てを同時に満足できない場合があり、それはリンクにGoSの要件に関する過負荷が掛けられることを意味する。
【0064】
図3は本発明に準拠してリンク容量共有化アルゴリズムを実行するIPルータ(又はATMスイッチ)の関連部分のブロック系統図である。IPルータ20は入力リンクと出力リンクとを結合する。該ルータ20は制御ユニット21、CACユニット22、剛性トラフィック用出力ポートバッファ23、弾性トラフィック用出力ポートバッファ24及び出力ポートスケジューラ25を有する。
【0065】
当該制御ユニット21は、必須ではないが、望ましくは、コンピュータシステムを稼動させるソフトウェアとして実現される。該ソフトウェアはC,C++,Java(登録商標),又は特別に独自開発された言語といった、ほとんどのコンピュータ言語で書くことができる。実際に、コンピュータシステム上で実行される際に、従来の手段によってネットワーク及びUNCから受け取った適正なトラフィック入力パラメータに対して、当該リンク容量アルゴリズムは一連の出力制御パラメータC_ELA,C_COM,N_ELA,N_COMを生成するソフトウェアプログラムにマッピングされる。
【0066】
N_ELA,N_COMのパラメータは、剛性トラフィック及び弾性トラフィックにおける各カットオフパラメータを示している。図3の実施例において、単一の弾性トラフィッククラスのみが検討されており、よって、弾性トラフィックにおける単一カットオフパラメータのN_ELAのみが制御ユニット21によって生成される。当該カットオフパラメータはCACユニットに送られ、前記CACユニットはその送られたカットオフパラメータに基づき、新規フローを受け入れ又は拒絶する。所要の各新規フローに対して、前記フローのトラフィッククラスはかかるカットオフパラメータに基づいて受付制御を実行できるように決定される。(N_COMによって限定されて)許可された剛性フローに属するIPパケットは、出力ポートスケジューラ25によって継続的にスケジューリングする出力ポートバッファ23に転送される。同様に、(N_ELAによって限定されて)許可された弾性フローに属するIPパケットは、出力ポートバッファ24に転送される。
【0067】
C_ELA,C_COMのパラメータは制御ユニット21から出力ポートスケジューラ25に転送される。当該出力ポートスケジューラ25は出力リンクの帯域幅を表しており、トラフィックスケジューリングに使用される帯域幅の表示そのものは、C_ELA,C_COMのパラメータによって決定される。出力ポートスケジューラ25において、出力リンクの帯域幅は共通部C_COMと弾性トラフィック専用に確保された専用部C_ELAに分割される。スケジューリングIPパケットにおいて、出力ポートスケジューラ25は剛性フローにおける出力ポートバッファ23からIPパケット用共有帯域幅部C_COMのみを使用することができる。他方で、弾性フローにおける出力ポートバッファ24からのIPパケットに対しては、スケジューラ25は専用帯域幅の部分C_ELAと共有帯域幅の部分C_COMの両方を使用することができる。この方法で、当該出力ポートスケジューラ25は時間ユニット及びトラフィッククラスごとに出力リンク上に送られ得るIPパケット数を決定する。
【0068】
弾性フローのスループット及びブロッキング確率指標解析
評価ステップ105(図2)で使用されるスループット制約は、例えば、平均スループットの制約とすることができる。ここで、カットオフパラメータは次の条件でスループット制約を満足する。
【数3】
ここで、Eは期待値を意味する。この形式の制約を詳細に解釈をするために、θの分布はE(θ)辺りで完全に対称であると仮定する。すなわち、θの中央値はE(θ)に近似する。この場合、弾性フローがθminより小さい帯域幅を獲得する確率は約0.5である。
【0069】
しかし、かかるサービス要件(x)又は持続時間(t)とは関係なく、ユーザは更に多くの情報スループット制約を所望し、択一的制約は所定の確率(1−ε2)と(1−ε3)を使って、
より大きい適応フロー及び非適応フローのスループットを要求することができる。
【数4】
【0070】
弾性ブロッキング確率に関する最悪時の制約は単純に次式で表すことができる。
【数5】
【0071】
所定の制約にしたがって評価することができる(ステップ105)ように、弾性スループット指標(ステップ104)と、できればカットオフパラメータの所定値に対する弾性ブロッキング指標を獲得するために、剛性及び弾性が混合したトラフィックの動的特性を記述したマルコフ連鎖の定常状態分布を決定する必要がある。上述のマルチクラス形式の公式化を導いたように、対象システムは連続時間マルコフ連鎖(CTMC)として表わすことができる。前記CMTCの状態は異なるトラフィッククラスのフロー数(n1,n2,n3)のみによって特徴づけられる。当該システムの性能指標を獲得するために、CTMCの生成行列Qとその定常状態分布
を決定する必要があることは明白である。ここで、
である。生成行列の概念とマルコフ連鎖の定常状態分布は当業者にとっては周知である。損失ネットワーク、マルコフ理論及び一般確率論的なナップザック問題の総論に関しては、文献8の特に1〜69ページに記載されている。パラメータCCOM,NEL2,NEL3の所定値に対し、式(1)〜(4)で指定された弾性POLポリシーの制約を満足する3値の組(n1,n2,n3)は、Sで示されたシステムの実現可能な状態(feasible state)の組を構成する。状態空間の基本性は次式で決定することができる。
【数6】
【0072】
「隣接状態」間の遷移だけが以下の意味において許可されているので、生成行列Qが良好な構造を有することは容易に理解される。qi,jは状態iから状態jへの遷移速度を示す。そのとき、弾性POLポリシーで規定されたシステムのフロー数に関する制約(1)から(4)を斟酌すると、状態間のゼロではない遷移速度は、
【数7】
である。
ここで、i=(n1,n2,n3);ik+及びik−(k=1,2,3)が規定されると、i1+=(n1+1,n2,n3)となる。式(10)は呼の到達による状態遷移を示していると同時に、式(11)と(12)は呼の出発による遷移を示している。当該システムが状態iであると、式(12)で規定された量は非適応フローの全帯域幅を示す。CTMCの生成行列Qは式(10)から(12)で規定された遷移速度に基づいて構成される。
【0073】
実施例について検討するために、剛性クラス、適応弾性クラス及び非適応弾性クラスを用いた小システムを検討してみる。ここで、リンク容量C=7である。単純化するため、n1=1で固定されるようにリンク容量の分割を仮定する。つまり、弾性フローにおける有効な帯域幅は6帯域幅ユニットである。さらに、b1=1,b2=3,b3=2である。弾性フローは許容される最小帯域幅によって特徴づけられ、b2 min=1.8及びb3 min=0.8に設定される。カットオフパラメータをNEL2=2及びNEL3=3に設定すると、図4のマルコフ連鎖状態空間図で示したような12の実現可能状態を発生させる。5つの(灰色の)状態が存在し、少なくとも1つの弾性フローがb2とb3によって特定された最大帯域幅以下に圧縮される。当該状態はアクセス中の結合数(n1,n2,n3)によって識別される。当該状態識別子以下の値は適応弾性トラフィックと非適応弾性トラフィックの帯域幅圧縮(r2,r3)を示す。当該状態(1,2,3)は1つだけであり、適応クラス及び非適応クラスの帯域幅圧縮は最小帯域幅の要件が異なる(r2 min=0.6,r3 min=0.4)のために違ったものとなる。
【0074】
いわゆる多次元マルコフ連鎖の定常状態分布を得るために、異なる数値解法を使用することができる。ガウス消去法といった直接法は一定数の演算で解を計算する。しかし、実質的に興味深い場合の状態空間の大きさ、つまり、104程度以上の大きな状態空間を考慮すると、直接法の複雑な計算は通常は受け入れられない。したがって、定常状態の解析には、ここで適用される双共役傾斜法といった反復法がはるかに適している。当該双共役傾斜法は参考文献9にも詳述されている。
【0075】
反復法の計算時間は輻輳速度及び各反復ステップの複雑性といった要因に依存する。当該計算時間も初期推量にかなり依存している。適当な初期推量は計算時間全体を著しく減らす。このために、本発明によれば、発見的直接法(heuristic direct method)は反復方法に適用されるべき近似初期推量を計算するために適用される。複数の特別な多次元マルコフ連鎖は、いわゆる積行列形式の解法を有する。これは状態(i,j)の定常状態確率がh(i,j)の代わりにf(i)・g(j)のような積行列において効率よく決定することができることを意味する。残念ながら、非適応弾性フローの帯域幅(及びかかる出発速度)の偶発的減少のために、研究されたシステムのCTMCは適切な可逆特性及び積行列の形の解を有さないが、連続繰返し数値手続きに使用される提示初期推量はマルコフ連鎖が積行列を提示したように計算される。すなわち、非適応弾性トラフィックを含むトラフィックシステムを述べたマルコフ連鎖の定常状態分布の初期形態はマルコフ連鎖積行列の計算に基づいて決定され、反復定常状態解析法において適用される。
【0076】
非適応弾性フローのみが可逆性を妨げるという事実と、システムの剛性フローと適応弾性フローの数を記述するマルコフ連鎖は可逆的なので、
は次式から得られる。
【数8】
ここで、P*(n1,n2)の非正規化定常状態確率は反復法の2次的な変数である。剛性フローと適応フロー(p(n1,n2,n3))の定常状態分布から、全体的な定常状態挙動(p(n1,n2))は、剛性フロー数を固定すること(n1=i)と、該当していなくても得られたマルコフ連鎖が可逆的であることを前提として得られる。この前提により、以下の通りに反復法における初期推量を算出ことができる。n1の取り得る固定値(n1=i)に対して、
【数9】
【0077】
すなわち、新規の2次元マルコフ連鎖を獲得するために、共通パラメータn1,n2の確率を合計して前記パラメータを使って状態をグループ化する。前記得られた2次元マルコフ連鎖は積行列を提示し、当該定常状態分布が式(13)から(15)を使用して計算される。次に、式(16)から(18)を使用した状態群を規定する独立状態間で状態群の確率を「共有」する。
【0078】
システムの非適応トラフィックが存在しなかったかのように、非適応トラフィッククラス以外のトラフィッククラスの定常状態分布が計算され、それから、状態確率がその他のトラフィッククラス及び非適応弾性トラフィッククラスのうち1つの入来及び発信トラフィック間の平衡条件に基づいて計算される。本実施例において、システムに非適応弾性トラフィックが存在しなかったかのように、剛性トラフィッククラスと適応弾性トラフィッククラスの定常状態分布は計算され、状態確率は入来及び発信する適応及び非適応弾性トラフィックが平衡していることを前提として決定される。式(13)から(18)は複数の剛性トラフィッククラスや単一の弾性トラフィッククラスを有するトラフィックシステムなどの様々なアプリケーションにも適応できることが理解されるべきである。
【0079】
定常状態分布の初期近似値を計算する上述の手続は全般的にどの多次元マルコフ連鎖にも適用でき、異なるアプリケーションに適応することができる。
【0080】
得られた定常状態分布の初期近似値は、初期推量を徐々に正確な精度に改善する、双共役型の方法といった反復法の適切な初期推量として使用される。
【0081】
CTMCの定常状態分布に基づいて、呼のブロッキング確率は以下の通りに計算することができる。
【数10】
【0082】
適応及び非適応弾性フローの平均スループットの計算も極めて単純であり、CTMCの定常状態分布が以下の通りに決定される。
【数11】
【0083】
このように、式(5)と式(8)のブロッキング確率制約、及び、式(6)の平均的なスループット制約は評価することができる。
【0084】
残念ながら、当該分布も
の高次モーメントも上述検討したマルコフ連鎖の定常状態分布に基づいて解析することができないので、式(7)のスループット閾値制約を照合することはさらに困難となる。したがって、新規の解析法が適用される。次式から適応弾性フローに関するスループット閾値制約は、
の分布に基づいて照合することができ、非適応弾性フローのスループット閾値制約はTxの分布に基づいて照合することができる。
【数12】
【0085】
実施形態において、
の分布を評価することは計算上困難であるが、各モーメントを得るための効果的な数値法が存在するので、参考文献10に開示され、下表2にまとめられた、モーメント型分布評価法を適用することによってスループット閾値制約を照合する。表2において、μnは確率変数Xのn番目のモーメントを示しており、公式はX分布上の上位及び下位の範囲を表す。表2は、負ではないどの確率変数にも有効である。つまり、
はシステムの上位範囲を利用しない。
【表2】
【0086】
のモーメントを評価する方法は当該システムに到達している弾性フローのタギングに基づき、その瞬間から遷移が可能であるかを慎重に調査しながら、このタギングされたフローが該システムを去るまで前記フローは該システムに入力される。前記タギングされたフローを供給中の該システム挙動は多少変形したマルコフ連鎖によって説明することができる。
を解析するために、タギングされた適応弾性フローを検討し、Txを解析するために、タギングされた適応弾性フローを検討する。
を評価するために使用される変形型システムは以下の特徴を有する。
1.少なくとも、システム内にタギングされた弾性フローが存在していることが前提であるので、n2=0(又はn3=0)の状態は排斥される。
2.状態空間の各状態に対して、当該事象から変形されたCTMCが起こり始めるような事象の確率である、対応する入来確率が存在する。タギングされた弾性フローが状態(n1,n2,n3)のシステムを検知すると、状態(n1,n2,n3)が、前記タギングされたフローのブロッキング状態(n1,n2,n3)でない限り、該システムを状態(n1,n2+1,n3)(又は状態(n1,n2,n3−1))にする。
【0087】
ジェネレータBの場合に、状態空間Fにおいてタギングされた弾性フローがシステムから消滅することはないと仮定すれば、{Z(t),t≧0}は変形型CTMCとなる。Fは以下の通りに規定することができる。
【数13】
実際は、F=S/S0であり、ここでS0はSにおける状態であり、n2=0(又はn3=0)。Bにおける当該状態遷移速度はQにおける適正なレートに近似する。Q:
【数14】
【0088】
タギングされたフローが定常状態のシステムに加わった直後のシステム状態を考えることによって、変形マルコフ連鎖p+(n1,n2,n3)の初期確率が得られる。タギングされたフローが到達した後に、当該システムが状態(n1,n2,n3)である確率は、状態(n1,n2−1,n3)(又は(n1,n2,n3−1))の定常状態確率に比例していることを意味する。その結果:
【数15】
である。
【0089】
のモーメントを獲得するために、マルコフ報酬モデルは参考文献11に従って{Z(t),t≧0}によって規定される。
はBによって表されたような、剛性フロー、適応及び非適応弾性フローの不規則的な到達及び出発に依存する確率変数である。変形マルコフ連鎖の状態に関わる報酬レートは当該状態においてタギングされた適応弾性フローの帯域幅を示す。tiを状態iにおける報酬レート(タギングされた適応弾性フローの帯域幅)とし、Tを入力tiから構成される対角行列とする。ti=r2(i)・b2。ここで、r2(i)は状態iにおける帯域幅圧縮である。この方法で、タギングされたフローを供給中の当該システム内のフロー数の力学は、変形マルコフ連鎖によって説明され、タギングされたフローの瞬時帯域幅は瞬時報酬レートによって説明される。システム内にさらに多くのフローが存在すれば、タギングされたフローの帯域幅はb2 minに向かって減少し、フローが少なければ、b2に向かって増加する。生成行列Bと報酬行列Tは(0,t)の範囲で報酬量
を累積するマルコフ報酬モデルを規定する。これは(0,t)の範囲で累積された報酬はこの範囲のタギングされたフローによる伝送データ量を表していることを意味する。そして、
は(伝送データ量)/tである。
【0090】
Txはタギングされたフローによるデータユニットxを伝送するのにかかる不規則な時間量である。上述のマルコフ報酬モデルを規定することによって、(0,t)の範囲で累積される報酬はタギングされたフローによる不規則的な伝送データ量を示す。したがって、Txは報酬量xを累積するのにかかる時間である。この指標は一般的に完了時間と呼ばれている。
【0091】
初期確率分布p2+(n1,n2,n3)とp3+(n1,n2,n3)、生成行列B及び報酬行列Tを有すると、参考文献11で提唱された数値解析法は、
のモーメントを評価するために適用される。この数値法は大きな状態空間(106までの状態)を使用してマルコフ報酬モデルに適用できる。
【0092】
リンク容量共有化アルゴリズムの数値の適用例
一例として、剛性サービスクラス、適応弾性サービスクラス及び非適応弾性サービスクラスの相異する3つのサービスクラスに対応する、容量C=100Mbpsの伝送リンクを検討する。ネットワークトラフィク入力として与えられ、かつリンク共有化アルゴリズムによって決定される、本システムのパラメータは以下の通りである。
【数16】
【0093】
対応するブロッキング確率における最小許容スループットの複数の数値に対する適応弾性フローの到達速度λ2の結果は以下の表3に示される。
【表3】
【0094】
適応弾性トラフィックにおける最小許容スループット
が割当てられるので、数値が高いほど適応弾性フローがこのスループットを得る確率は減少する。適応弾性フローの到達速度が低下すると、当該システム内の適応弾性フローは増大する。従って、当該スループットは適応弾性フローが所要の帯域幅を得る確率と共に低下する。
【0095】
対応するブロッキング確率における最小許容スループットの複数の数値に対する適応弾性フローの到達速度の結果は以下の表4に示されている。この場合、当該システムパラメータは、
【数17】
である。
【0096】
この場合に、タギングされた非適応弾性フローの供給中のシステム挙動を説明した変形マルコフ連鎖は1,116,951の状態と6,627,100の遷移を有することを注釈する。
【表4】
【0097】
表3に示された結果と同様に、非適応弾性トラフィックにおける最小許容スループットが割当てられるので、数値が高くなるほど非適応弾性フローがこのスループットを得る確率は低下する。また、到達速度が低下すると、非適応弾性フローが所要の帯域幅を得る確率は低下する。
【0098】
平均スループットとスループット閾値制約の関係を得るために、各供給時間の関数として適応弾性フローのスループットの平均と分散を示している図5を参照する。図5のグラフは、λ2=14で、表3を考慮したシステムに関する。平均スループットは実線で示されており、分散は点線で示されている。見て解るように、(供給時間の)「短い」接続においては、スループットの分散は顕著に表れ、よって、平均スループットとスループット閾値制約は極めて異なる意味を有する。「長い」時間接続すれば、スループットの分散はほぼゼロとなり、平均スループットは適応弾性フローの有効な帯域幅の重要な内容を提供する。
はtが無限大であるので定常状態スループットの確定的数値に近似していくことを注釈する。
【0099】
最後に、所要のQoSパラメータを提供するために、NEL2とNEL3の選定法の一例を検討する。リンク容量を分割し、剛性クラスを次元化した後、当該システムパラメータは以下の値を有することを前提とする。
【数18】
【0100】
当該パラメータNEL2とNEL3は弾性ブロッキング確率が1%未満(B2<0.01,B3<0.01)であり、平均スループットパラメータは、
を満たす必要がある。
【0101】
QoS要件を満たす1組の当該パラメータNEL2とNEL3は図6の灰色部領域に描かれている。適応弾性クラスのブロッキング確率の極限は非適応弾性クラスの負荷に相関関係を持つ垂線である。非適応弾性クラスのブロッキング確率は水平線である。検討された負荷全体のレベルが低いので、所定の極限以降は、平均弾性スループットはNEL2とNEL3パラメータとはほとんど関係がない。この実施例では、許容可能値NEL2とNEL3を決定する2つの帯域幅が狭くなると、
も狭くなる。
【0102】
最適化タスクの転換
新規弾性POLポリシーはスループット制約に基づいて弾性トラフィクのブロッキング確率を最小化する代わりに、弾性スループットがブロッキング確率制約に基づいて最大化されるような最適化タスクの自然転換を考慮に入れる。図2の流れ系統図に図示されたリンク容量共有化方法と同様に、トラフィック入力パラメータは(ステップ101と同様に)受け取られ、共通リンク容量部CCOMは(ステップ102と同様に)決定され、そして、カットオフパラメータの初期値は(ステップ103と同様に)選定される。次に、システム性能が(ステップ104と同様に)解析されるが、まず弾性ブロッキング確率に対して解析される。特に、当該システムの弾性ブロッキング確率が解析され、ブロッキング確率制約に(ステップ105と同様に)関係する。ブロッキング確率が高すぎれば、カットオフパラメータが増大され、グロッキング確率とスループットを低減する。他方で、ブロッキング確率がブロッキング制約よりも低ければ、ブロッキング確率とスループットが増加されるように、カットオフパラメータは低減されることができる。この方法で、弾性フローにおけるブロッキング制約に従っている間、反復法を用いて、当該スループットを最大値まで増大することができる。弾性スループットを最大化することが目的であり、弾性トラフィックのスループットに最悪時の保証を有することが得策であると推定されるので、弾性トラフィックに強いられたブロッキング確率制約を満たしている間、カットオフパラメータは、少なくとも最悪時のスループット制約を十分に満たす程度にできるだけ低くする必要がある。
【0103】
当然、リンク容量共有化アルゴリズムは、弾性ブロッキングを最小化するか、或いは、弾性スループットを最大化するかに関わらず、弾性トラフィックだけでも適用できる。例えば、剛性トラフィックが存在しなければ、CCOMはゼロとなり、リンク容量共有化アルゴリズム全体がスループット/ブロッキング制約に基づいてカットオフパラメータを決定する数式に変形される。さらに、単一のトラフィッククラスの場合、上述の反復リンク共有化アルゴリズムに従ってカットオフパラメータを1つだけ決定する必要がある。
【0104】
リンク容量共有化アルゴリズム−ATMネットワークの例
リンク容量共有化アルゴリズムは1つの剛性トラフィッククラスと2つの異なる弾性トラフィッククラスを搬送しているIPネットワークに関して上述したが、本発明はそれに制限されず、当該アルゴリズムが他形式のネットワーク及び他のトラフィッククラスに適用できることは明白である。実際に、狭帯域CBR(Constant Bit Rate)トラフィック、広帯域CBRトラフィック及びABR(Available Bit Rate)トラフィックを搬送しているATMネットワークに適用される弾性POLアルゴリズムの一例は以下に概略される。
【0105】
この例において、一般的に伝送リンクに到達する呼は以下の3つのトラフィッククラスのうちの1つに属する。
クラス1:各最大帯域幅の要件b1を特徴とする狭帯域CBRの呼は到達速度λ1と出発速度μ2を要求する。
クラス2:各最大帯域幅の要件b2を特徴とする広帯域CBRの呼は到達速度λ2と出発速度μ2を要求する。
クラス3:各最大帯域幅の要件b3、最小帯域幅の要件b3 minを特徴とするABRの呼は到達速度λ3と理想的な出発速度μ3を要求する。最大帯域幅が呼の持続時間全体において有効であるときに、理想的な出発速度が実現される。
【0106】
CBRクラスは上述IPネットワークの例の剛性トラフィッククラスに例えることができることと、ABRクラスはIPネットワークの例と関連して上述の非適応弾性トラフィッククラスに例えることができることに注意すべきである。これに関し、IPネットワークの例で公式化したモデルの仮定では本実施例でも同様に適用できる。
【0107】
上述の弾性POLポリシーは検討中のATMネットワークのCBR−ABRが混合したトラフィック環境に適用される。これは当該リンク容量CがC=CCOM+CABRとなるような、CBRの呼とABRの呼の共通部CCOM及びABRの呼の専用部CABRの2部分に分割されることを意味する。カットオフパラメータとも呼ばれる受付制御パラメータNABRはABRの呼のために導入される。弾性POLポリシーに基づいて、リンクを流れる狭帯域CBRの呼数n1、広帯域CBRの呼数n2及びABRの呼数n3は以下の制約を条件としている。
【数19】
【0108】
(1)式において、ABRの呼はCBRの呼から保護される。(2)と(3)式において、ABRの呼の最大数は2つの制約によって限定される。式(2)はCBRの呼をABRの呼から保護すると同時に、式(3)は進行中のABRの呼を新規のABRの呼から保護する。この場合、弾性POLポリシーはCCOMと受付制御パラメータNABRによって特定される、リンク容量の分割によって完全に決定される。弾性POLポリシーの性能はこれらのパラメータによって調整される。
【0109】
本発明の好ましい実施形態によれば、CBRの呼の異なる形式のブロッキング確率制約(GoS)とABRの呼の最小スループット制約を斟酌することができると同時に、リンク容量共有化アルゴリズムはABRの呼の呼ブロッキング確率を最小化するように弾性POLポリシーの出力パラメータCCOMとNABRを設定することを目的とする。したがって、各CBRクラスは最大受容れ呼ブロッキング確率B1 maxとB2 maxと関係し、ABRクラスはIPネットワーク例の非適応弾性トラフィックにおける最小受容れスループット
と同様の取扱いが可能な最小受容れスループットθminと関係している。
【0110】
ABRブロッキング確率は最小化されているが、ABR呼の呼ブロッキング確率の最悪事例の保証を有することは、必須ではないが、通常は得策であり、ABRクラスも最大許容ブロッキング確率B3 maxと関係する。
【0111】
CBRクラスとABRクラスに係わるパラメータと性能指標は以下の表5に概要が示される。
【表5】
【0112】
上述の制約に基づいて、弾性POLポリシーの出力パラメータを決定する際の課題は、本発明の好ましい実施形態に従って、CBRとABRが混合したトラフィック環境におけるリンク容量共有化アルゴリズム全体の流れ系統図の図7を引用して以下に概略される。第1ステップ201において、所要の入力パラメータが提供される。ステップ202において、CBRトラフィックにおけるGoS(呼ブロッキング)要件はCCOMの適切な設定によって保証される。特に、所要のブロッキング確率B1 maxとB2 maxを保証するCBR呼におけるCCOMの所要の最低容量を決定する。
【数20】
【0113】
例えば、よく知られているアーランB公式は、到達速度と出発速度及び入力値としてCBRクラスにおける最大帯域幅の要件に基づき、このようなCCOMの値を評価するために使用することができる。
【0114】
次に、所要のスループットとブロッキング要件を満足すると同時に、システム内に同時に存在し得るABR呼(NABR)の最大数を決定する必要がある。
【0115】
この特定の実施形態において、当該リンク容量共有化アルゴリズムは最小スループット制約に基づいてABR呼のブロッキング確率を最小化することを目的とする。これを達成するために、全般的に多くも少なくもなく一致してスループット閾値制約を満足するように、本発明は、一般に、ステップ203から207によって規定されるカットオフパラメータを調整するための反復手続を提議する。まず、ステップ203において、カットオフパラメータの初期値が評価される。次に、システム性能がABRスループットに関して解析され(ステップ204)、スループット閾値制約に関連付けられる(ステップ205)。ABRスループットが低すぎれば、カットオフパラメータは低減され(ステップ206)、ブロッキング確率とスループットを増加する。他方で、ABRスループットがスループット閾値よりも高ければ、ブロッキング確率が(スループットと同様に)低減されるようにカットオフパラメータを増加することができる(ステップ207)。この方法で、ステップ204、205及び206/207を反復的に繰り返すことによって、スループット制約を遵守しながら、ABRブロッキング確率を最小値にすることができる。
【0116】
好ましくは、ABRスループットとABRブロッキングなどの性能指標はIPネットワーク例に関連して前述したのとほぼ同様に解析される。要するに、これはCBRとABRが混合した環境の力学と挙動を記述するマルコフ連鎖の定常状態分布を決定することと、前記決定された分布に基づいてブロッキング及びスループット指標を計算することを意味する。ここで、式(7)に類似のスループット閾値制約は、参考文献11に提起された数値法を使用し、マルコフ不等式(Markov inequality)を適用しているCBRとABRが混合した環境を記述するマルコフ連鎖の非定常解析に基づいて照合されることを注釈する。
【0117】
当然、IPネットワーク例に対する上述の説明とほぼ同様に、ATMネットワーク例にも最適化タスクを逆にする(invert)ことが可能である。
【0118】
リンク容量共有化アルゴリズムの応用の数値的例証
一例として、上述の2つのCBRクラスとABRクラスの異なる3つのサービスクラスに対応し、容量C=155MbpsのATM伝送リンクを考慮する。このATM伝送リンクシステムの入力パラメータは、
【数21】
である。
【0119】
さらに、狭帯域CBR呼と広帯域CBR呼のブロッキング確率はそれぞれB1 max=2%未満及びB2 max=4%未満となることが要求される。その結果、ブロッキング確率を提供するのに必要なCCOMの最小帯域幅は60Mbpsであり、ABR呼においては、CABR=95Mbpsのままである。
【0120】
ABRトラフィックにおけるスループットとブロッキング確率との間のトレードオフを調査するために、各々のNABRに対し、ABRトラフィッククラスにおける平均スループットE(θ)とブロッキング確率B3を示している下表6を参照する。
【表6】
【0121】
表6から、高ブロッキングは高スループットであり、低ブロッキングは低スループットであるので、スループットとブロッキングのトレードオフは明白である。本発明に準拠する弾性POLポリシーにおいては、表6から理解できるように、このトレードオフはNABRのカットオフパラメータ手段によりうまく制御される。例えば、平均スループットの制約θminは2.2Mbpsに設定されると、同時接続中のABR呼の最大数(NABR)は100に制限される。
【0122】
シミュレーションにおいて、ブロッキング確率とABRスループットの両方の観点で、弾性POLポリシーは、全負荷に対し、既知のComplete Partitioning(CP)ポリシーより優れていることが観察された。これは、CBR呼によって使用されないCCOM部の帯域幅を使用するためにPOLポリシーはABR呼を受容するということが部分的な原因となっている。
【0123】
最後に、ABRトラフィックのブロッキング確率と平均スループットにおけるCCOMパラメータの効果を調査するため、下表7を参照する。
【表7】
【0124】
CCOMパラメータは、一方では、CBRブロッキング確率間のトレードオフを、他方では、ABRブロッキング確率とABRスループットとの間のトレードオフを制御する方法を提供する。表7から、ABRスループット(の増大)とABRブロッキング(の低下)のどちらもCBRブロッキング確率を低下させることによって改善されることが理解できる。
【0125】
上述の説明が本発明を理解するための枠組としての役割を意図していることを認識することが重要である。上述の実施形態は単なる一例として与えられ、それに制限されるものではないことを理解すべきである。さらに、開示された請求項に基づく基本原則を制限する変更、変形及び改良は本発明の範囲及び精神に含まれる。
【参考文献】
【図面の簡単な説明】
本発明の目的と長所は以下の添付図の引用例によって理解される。
【図1】 本発明の好ましい実施形態に準拠した通信ネットワークの系統図である。
【図2】 本発明の好ましい実施形態に準拠した剛性及び弾性の混合したIPトラフィック環境において適用されたリンク容量共有化アルゴリズム全体の流れ系統図である。
【図3】 本発明の好ましい実施形態に準拠したIPルータ関連部の系統ブロック図である。
【図4】 実施例の伝送リンクシステムのマルコフ連鎖状態空間図である。
【図5】 実施例の伝送リンクシステムにおける供給時間の関数としての適応弾性フローのスループットの平均と分散を図示したグラフである。
【図6】 リンクシステムの実施例における所定のQoS要件を満たす弾性カットオフパラメータを図示した説明図である。
【図7】 本発明の好ましい実施形態に準拠したCBR−ABRの混合したトラフィック環境におけるリンク容量共有アルゴリズム全体の流れ系統図である。
Claims (44)
- ネットワークトラフィック入力パラメータを受け取る過程(101,201)を有する、ネットワーク(10)においてリンク容量を共有化する方法であって、
前記方法はさらに、
前記リンク容量を、前記ネットワークトラフィック入力パラメータの少なくとも一部に基づいて、弾性及び非弾性トラフィックに共通の第1番目の部分(CCOM)と、弾性トラフィックに専用の第2番目の部分(CELA,CABR)に分割する過程と、
リンク容量の前記分割と前記弾性トラフィックの受付制御パラメータのうちの少なくとも1つに基づいて、前記ネットワークトラフィックの入力パラメータの内の少なくとも1つを決定する過程(103〜108,203〜208)とを有することを特徴とする方法。 - 前記方法は、決定された前記受付制御パラメータに基づいて弾性トラフィックフローにおける受付制御を実行する過程を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記分割過程は、非弾性トラフィックにおける少なくとも1つの最大許容ブロッキング確率に対する、前記非弾性トラフィックに関する前記共通部分の必要最小容量を決定する過程(102;202)を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの受付制御パラメータを決定する前記過程は、前記弾性トラフィックに課される少なくとも1つの呼レベル制約に基づいて受容可能な弾性トラフィックフローの最大数(NEL2,NEL3,NABR)を決定する過程を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 受容可能な弾性トラフィックフローの最大数を決定する前記過程は、弾性トラフィックにおける呼レベルのモデルに基づいており、前記呼レベル制約は前記弾性トラフィックの少なくとも1つのスループット及びブロッキング確率に関連することを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 受容可能な弾性トラフィックフローの最大数を決定する前記過程は、
1)受容可能な弾性トラフィックフロー数の初期/現在値に基づいて前記弾性トラフィックに課された前記スループット/ブロッキング制約を評価する過程(105;205)と、
2)前記評価に基づいて受容可能な弾性トラフィックフローの前記数を調整する過程とを、
反復的に実行して、前記ネットワークにおいて、リンク上の受容可能な弾性トラフィックフロー数の初期値を決定する過程(103;203)と、
前記制約が満たされると、前記反復過程を終了して受容可能な弾性トラフィックフローの前記最大数を抽出する過程(108;208)とを有することを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 前記評価に基づいて受容可能な弾性トラフィックフローの前記数を調整する前記過程は、
前記弾性トラフィックフローのスループットに関する値が前記スループット/ブロッキング制約によって与えられた所定の閾値より低い場合に、受容可能な弾性トラフィックフローの前記数を低減する過程(106;206)と、
前記スループットに関連する値が前記閾値より高い場合に、受容可能な弾性トラフィックフローの前記数を増大させる過程(107;207)とを有することを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 受容可能な弾性接続の前記最大数を決定する前記過程は、継続中の弾性トラフィック接続における少なくとも1つのスループット閾値制約の下における、受容可能な弾性トラフィック接続数に対する、所要の弾性トラフィック接続のブロッキング確率の最小化に基づいていることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 少なくとも1つのスループット閾値制約の下における、弾性トラフィックのブロッキング確率の前記最小化は、弾性トラフィックにおける最大許容ブロッキング確率に関する少なくとも1つの所定の制約の下に実行されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 受容可能な弾性接続の前記最大数を決定する前記過程は、所要の弾性トラフィック接続における少なくとも1つのブロッキング確率制約の下における、受容可能な弾性トラフィック接続数に対する弾性トラフィックスループットの最大化に基づいていることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記弾性トラフィックは、複数の弾性トラフィッククラスを有し、少なくとも1つの受付制御パラメータを決定する前記過程は、それぞれの前記弾性トラフィッククラスに対して、各弾性トラフィッククラスに課された各スループット/ブロッキング確率制約に基づいて受容可能な弾性トラフィックフローの最大数を決定する過程を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記方法はさらに、
前記所要の各接続に対し、かかるトラフィッククラスを決定する過程と、
対応する、受容可能な弾性接続のトラフィッククラスの特定の最大数に基づいて所要の各接続の受付けを制御する過程とを有することを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記ネットワークトラフィック入力パラメータは、少なくとも1つの前記リンク容量、非弾性トラフィックにおける少なくとも1つのブロッキング確率制約、及び弾性トラフィックにおける少なくとも1つのスループット/ブロッキング制約を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ネットワークトラフィック入力パラメータは、非弾性トラフィック及び弾性トラフィックにおける、到達及び出発速度と最大帯域幅の要件と、弾性トラフィックにおける最小帯域幅の要件を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記弾性トラフィックは、インターネットプロトコル(IP)ネットワークの適応弾性トラフィックフロー、IPネットワークの非適応弾性トラフィックフロー、及びATMネットワークの有効ビットレート(ABR)フローのうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記リンク容量は、リンク帯域幅の代表であり、前記弾性トラフィックは、少なくとも1つの弾性トラフィッククラスを含み、前記リンク帯域幅の前記第2番目の専用の部分(C ELA ,C ABR )は、前記弾性トラフィッククラスの接続に課された少なくとも1つのスループット/ブロッキング制約の下における、リンク帯域幅の利用に基づいて、前記弾性トラフィッククラスの接続に割り当てられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、前記スループット/ブロッキング制約に基づいてリンク上に受容可能な弾性トラフィック接続の最大数(NEL2,NEL3;NABR)を決定する過程(103〜108;203〜208)を有し、前記弾性トラフィッククラスの接続に対して帯域幅を割当てる前記過程は、受容可能な弾性トラフィック接続の前記最大数に基づいていることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 受容可能な弾性トラフィック接続の最大数を決定する前記過程は、継続中の弾性トラフィック接続における1以上のスループット閾値制約の下における、受容可能な弾性トラフィック接続数に対する弾性トラフィック接続のブロッキング確率を最小化することに基づいていることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 受容可能な弾性トラフィック接続の最大数を決定する前記過程は、要求された弾性トラフィック接続における少なくとも1つのブロッキング確率制約の下における、受容可能な弾性トラフィック接続数に対して継続中の弾性トラフィック接続のスループットを最大化することに基づいていることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 受容可能な弾性トラフィック接続の最大数を決定する前記過程は、
前記リンク上の受容可能な弾性トラフィック接続数の初期値を決定する過程(103;203)と、
1)前記リンク上に受容可能な弾性トラフィック接続数の初期値/現在値に基づいてスループット/ブロッキング確率指標を決定する過程(104;204)と、
2)前記決定されたスループット/ブロッキング指標に基づいて前記弾性トラフィックに課された前記スループット/ブロッキング制約を評価する過程(105;205)と、
3)前記評価に基づいて受容可能な弾性トラフィク接続の前記数を調整する過程(106/107;206/207)とを反復的に実行する過程と、
前記制約が実質的に満たされたときに、前記反復過程を終了して受容可能な弾性トラフィック接続の前記最大数を抽出する過程(108;208)とを有することを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記方法はさらに、
前記ネットワークトラフィック入力パラメータに基づいて前記リンク上に受容可能な弾性トラフィック接続の最大数(NEL2,NEL3,NABR)を決定する過程(103〜108,203〜208)であって、前記入力パラメータは、前記弾性トラフィックに課された少なくとも1つのスループット/ブロッキング制約を含む過程と、
前記ネットワークにおけるリンク上の弾性トラフィック接続要求を受け取る過程と、
受容可能な弾性トラフィック接続の前記決定された最大数に基づいて、前記要求された弾性トラフィック接続の受付制御を行使する過程とを有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記ネットワークは、受付制御可能IPネットワーク(10)であって、
前記方法は、
弾性トラフィッククラス及び非弾性トラフィックに共通の第1番目の部分(C COM )と、弾性トラフィック専用の第2番目の部分(C ELA )へのリンク容量の分割に基づく、スループット対ブロッキングの最適化のためのリンク帯域幅共有化サイズの決定のために、少なくとも1つの非弾性トラフィッククラスと、1以上の整数である数字n個の弾性トラフィッククラスを搬送するリンクの呼レベルモデルを適用する過程(101〜108)を有し、
前記リンクが、所定の帯域幅容量Cを有し、
前記n個の弾性トラフィッククラスのそれぞれに対して弾性トラフィックが、
1)最大帯域幅要件と最小帯域幅要件を有し、
2)前記最大帯域幅要件と最小帯域幅要件の範囲内で最大可能帯域幅を占有し、
3)最小許容スループットと最大許容ブロッキング確率のうち、少なくとも1つと関係を有する、ようにモデル化されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記n個のトラフィッククラスのうちそれぞれに対して、弾性トラフィックが、
4)ポワソン過程に従って動的に到着し、到達速度と出発速度に関係を有し、
5)弾性フロー間の弾性トラフィッククラスに有効な帯域幅を比例して平等に共有化し、
6)最小保持時間と関係を有する、ようにモデル化されていることを特徴とする請求項22に記載の方法。 - 前記n個の弾性トラフィッククラスは、適応弾性フローのための第1トラフィッククラスと、非適応弾性フローのための第2トラフィッククラスとを含むことを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 前記容量の、弾性トラフィッククラス及び非弾性トラフィックに共通の第1番目の部分(C COM )と、弾性トラフィック専用の第2番目の部分(C ELA ;C ABR )への分割に基づいて、前記リンクのリンク容量共有化ポリシーを決定する過程と、
前記リンク共有化ポリシーによって課された制約に基づいて、前記トラフィッククラスの複数の使用中の接続に対して一連の実現可能な状態を有する多次元マルコフ連鎖を決定する過程と、
マルコフ連鎖の積行列の計算に基づいて前記マルコフ連鎖の定常状態分布の初期近似値を計算する過程と、
定常状態分布の前記初期近似値から開始して定常状態分布を反復的に決定する過程とによって、
非弾性トラフィッククラスと非適応弾性トラフィッククラスとを含む複数のトラフィッククラスを搬送するネットワークリンクの動的特性を示すマルコフ連鎖の定常状態分布を決定する過程をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 定常状態分布の初期近似値を計算する前記過程は、
システム内に非適応弾性トラフィックが存在していないかのように、前記非適応弾性トラフィッククラス以外のトラフィッククラスの定常状態を決定する過程と、
前記その他のトラフィッククラスと前記非適応弾性トラフィッククラスのうちの1つの入来及び送出トラフィックの平衡状態を前提とした状態確率を決定する過程とを有することを特徴とする請求項25に記載の方法。 - 定常状態分布を反復的に決定する前記過程は、双共役傾斜法に基づくことを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記トラフィッククラスにおけるブロッキング確率は、前記反復決定に基づく定常状態分布に基づいて計算されることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- ネットワークトラフィック入力パラメータを受け取る手段を有する、ネットワーク(10)においてリンク容量を共有化する装置であって、
前記装置は、
前記ネットワークトラフィック入力パラメータの少なくとも一部に基づいて、前記リンク容量を、弾性トラフィックと非弾性トラフィックに共通する第1番目の部分と、弾性トラフィックに専用の第2番目の部分とに分割する手段(21;21,25)と、
リンク容量の前記分割と、前記ネットワーク入力パラメータの少なくとも一部に基づいて、前記弾性トラフィックにおける少なくとも1つの受付制御パラメータを決定する手段(21)とを有することを特徴とする装置。 - さらに、前記装置は前記決定された受付制御パラメータに基づいて、弾性トラフィックフローにおける受付制御を実行する手段(22)を有することを特徴とする請求項29に記載の装置。
- 前記分割手段は、前記非弾性トラフィックにおける少なくとも1つの最大許容ブロッキング確率に対して、非弾性トラフィックに関する前記共通部分の所要の最低容量を決定する手段を含むことを特徴とする請求項29に記載の装置。
- 少なくとも1つの受付制御パラメータを決定する前記手段は、前記弾性トラフィックに課された少なくとも1つのスループット/ブロッキング制約に基づいて受容可能な弾性トラフィックフローの最大数を決定する手段を有することを特徴とする請求項29に記載の装置。
- 受容可能な弾性トラフィックフローの最大数を決定する前記手段が、
最初に、前記ネットワークにおいてリンク上に受容可能な弾性トラフィックフローの数を決定し、
受容可能な弾性トラフィックフローの現在の数に基づいて前記弾性トラフィックに課された前記スループット/ブロッキング制約を反復的に評価し、前記評価に基づいて受容可能な弾性トラフィックフローの前記数を調整し、
前記制約が満たされれば、前記反復過程を終了して受容可能な弾性トラフィックフローの前記最大数を抽出する、ように構成されることを特徴とする請求項32に記載の装置。 - 受容可能な弾性トラフィックフローの最大数を決定する前記手段は、継続中の弾性トラフィック接続における少なくとも1つのスループット閾値制約の下における、受容可能な弾性トラフィック接続の前記最大数に対して所要の弾性トラフィック接続のブロッキング確率を最小化することに基づいて前記最大数を決定するように構成されていることを特徴とする請求項32に記載の装置。
- 受容可能な弾性トラックフローの最大数を決定する前記手段は、弾性トラフィックにおける少なくとも1つのブロッキング確率制約の下における、受容可能な弾性トラフィック接続の前記最大数に対して弾性トラフィックスループットを最大化することに基づいて、前記最大数を決定するように構成されていることを特徴とする請求項32に記載の装置。
- 前記受け取り手段は、前記リンク容量、到達及び出発速度、非弾性トラフィック及び弾性トラフィックにおける最大帯域幅、弾性トラフィックにおける最小帯域幅の要件、非弾性トラフィックにおける、非弾性トラフィックの少なくとも1つのブロッキング確率制約、及び弾性トラフィックにおける少なくとも1つのスループット/ブロッキング制約を受け取ることを特徴とする請求項29に記載の装置。
- 前記弾性トラフィックは、インターネットプロトコル(IP)ネットワークの適応弾性トラフィックフロー、IPネットワークの非適応弾性トラフィックフロー、及びATMネットワークの有効ビットレート(ABR)フローのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項29に記載の装置。
- 前記リンク容量は、リンク帯域幅の代表であり、前記弾性トラフィックは、少なくとも1つの弾性トラフィッククラスを含み、前記装置はさらに、前記弾性トラフィッククラスの接続に課された少なくとも1つのスループット/ブロッキング制約の下における、リンク帯域幅の利用に基づいて前記弾性トラフィッククラスの接続に対する前記リンク帯域幅の前記第2の専用部分を割当てるように構成されたプロセッサ(21)を具備することを特徴とする請求項29に記載の装置。
- 前記プロセッサ(21)は、前記非弾性トラフィック接続における少なくとも1つの最大許容ブロッキング確率の与えられた、非弾性トラフィッククラスの接続に対して前記共通部分の最小必要帯域幅を割当てる、ように構成されていることを特徴とする請求項38に記載の装置。
- 前記プロセッサ(21)は、さらに、前記スループット/ブロッキング制約に基づいてリンク上に受容可能な弾性トラフィック接続の最大数を決定し、リンク帯域幅の前記専用部と受容可能な弾性トラフィック接続の前記最大数とに基づいて、前記弾性トラフィック接続に対して帯域幅を割当てるように構成されることを特徴とする請求項38に記載の装置。
- 前記プロセッサ(21)は、さらに、継続中の弾性トラフィック接続における少なくとも1つのスループット閾値制約の下における、受容可能な弾性トラフィック接続数に対して弾性トラフィック接続のブロッキング確率を最小化することに基づいて、受容可能な弾性接続の前記最大数を決定するように構成されていることを特徴とする請求項40に記載の装置。
- 前記プロセッサ(21)は、さらに、弾性トラフィック接続における少なくとも1つのブロッキング確率制約の下における、受容可能な弾性トラフィック接続数に対して弾性トラフィック接続のスループット最大化することに基づいて、受容可能な弾性接続の前記最大数を決定するために構成されることを特徴とする請求項40に記載の装置。
- 前記装置は、
前記弾性トラフィックに課された少なくとも1つのスループット/ブロッキング制約に基づいて受容可能な弾性トラフィック接続の最大数を決定し、
弾性トラフィック接続要求を受け取り、
受容可能な弾性トラフィックフローの前記決定された最大数に基づいて前記所要の弾性トラフィック接続における受付制御を実行する、ように構成された、前記ネットワークトラフィック入力パラメータに応答するプロセッサ(21)を具備することを特徴とする請求項29に記載の装置。 - 前記プロセッサ(21)は、前記スループット/ブロッキング制約の下において、リンク帯域幅の利用を反復的に改善することによって、受容可能な弾性接続の前記最大数を決定するように構成されていることを特徴とする請求項43に記載の装置。
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